燃料电池汽车产业的热点问题及对策建议
示范应用效果逐步显现。自2020年开展燃料电池汽车示范应用工作以来,我国氢能与燃料电池汽车产业开始呈现加速发展态势,关键核心技术创新与自主化取得突破★◆,市场与产业规模也逐步扩大■★。截至2024年3月,五大示范城市群累计推广燃料电池汽车超过1万辆■■◆,累计纯氢行驶里程超过1.9亿公里。燃料电池汽车的应用场景也呈现多元化发展态势,包括城市物流、城市公交、中短途重卡运输等。关键核心技术方面,燃料电池堆、膜电极■★■■★、双极板◆★◆★◆、空气压缩机◆★■◆◆■、氢气循环泵等核心部件已基本实现产业链的自主可控并已实现较高的国产产品装车应用率,而质子交换膜◆★■◆◆★、催化剂和气体扩散层等核心材料仍需加速国产化进程◆■■■。
自“十五”计划以来,我国持续按照整车和关键零部件“三纵三横”的矩阵式研发布局,开展新能源汽车关键技术攻关,燃料电池汽车始终是其中的关键技术路线年,《政府工作报告》进一步明确提出要巩固扩大智能网联新能源汽车等产业领先优势◆■■◆■★,加快前沿新兴氢能、新材料、创新药等产业发展★★■■◆★。燃料电池汽车作为持续巩固新能源汽车优势和发展新兴氢能产业的先导领域,呈现出广阔的市场前景和巨大的发展潜力,但同时也面临着诸多挑战。
三是加快建设氢能高速网络并落地相关政策。2023年12月1日,国务院国资委等部门联合发布《共建中国氢能高速行动倡议》,提出在中国高速公路网络上加快建设加氢站,启动建设中国氢能高速。氢能高速可以进一步带动氢能、零部件、整车产业的有效衔接★◆★◆■◆,加快构建产业链共生发展的良好生态★■■。建议加快落地实施氢能高速网络相关政策,如对氢能车辆施行差异化高速收费政策、高速公路加油站升级油氢合建站支持政策等◆■■◆◆。
氢内燃机易出现早燃、回火★■★★、爆震和氮氧化物排放高等问题,是过去难以突破的技术难题,但近两年氢内燃机技术再次回归各大车企的视野。随之而来的部分观点再次认为氢内燃机汽车将与燃料电池汽车形成激烈的竞争关系。其实不然★■★◆★,燃料电池汽车与氢内燃机汽车同样作为氢能的用能终端,将是长期互惠互利的队友关系而非敌我关系★■★。面向氢能规模化应用,燃料电池汽车与氢内燃机汽车所共同面临的难题是加氢基础设施不足、氢能“制-储-运-加■★◆★◆★”体系不健全■★◆■、氢气价格高等,燃料电池与氢内燃机中任一路线的高性能■◆★◆★、低成本★◆★、长寿命发展都将大幅促进氢能供给体系的完善◆◆★■◆,进而促进彼此的规模化应用◆★。
氢气的来源方式直接决定了燃料电池汽车技术路线对“双碳”目标的贡献程度★★★,应充分考虑氢源供给的分阶段、多元化和因地制宜的特点。煤制氢、天然气重整等化石能源制氢是当前主流◆◆,确实存在不同程度的碳排放,但应当与煤、天然气的主流使用方式进行碳排放的比较和评估,不宜◆★“一刀切■★◆”。焦炉煤气、氯碱等工业副产氢是中短期的有效过渡办法,故应充分考虑对可能被浪费的能源(副产氢)进行有效利用所带来的减排效果和环保意义。
产业支持政策走深走实。2020年9月,财政部、工信部◆■■◆★★、科技部、国家发改委、国家能源局发布了《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》,提出将开展燃料电池汽车示范应用工作★★★◆■。2021年8月和12月,我国分两批先后批复了京津冀、上海、广东城市群,以及河南、河北城市群启动示范工作。2022年3月,我国发布了《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》★◆◆■,对氢能产业发展进行了全面和系统的部署◆■。随着国家相关政策的发布■◆◆,多个省市和地区面向氢能与燃料电池汽车全产业链,加速出台专项支持政策■◆■,以充分激发行业企业积极性。截至2024年3月★■■■★,我国各地区发布的氢能和燃料电池汽车产业相关政策已接近100项,这些地方政策与国家政策形成协同互补的关系,共同形成了具有科学性、系统性和引领性的中国燃料电池汽车产业政策体系◆★,为我国燃料电池汽车产业的规模化发展提供了强有力的政策保障。
燃料电池汽车具有广阔的市场前景和巨大的发展潜力。部分观点认为燃料电池汽车与纯电动汽车是一道非此即彼的单选题,但未来能源供给的多元化、汽车用户需求与应用场景的多样化、两种技术路线的独有优劣势决定了两者之间不会是势不两立的竞争关系★◆◆■■,而是长期共存★■■★★★、互不替代的关系■◆★■。
技术标准体系全面更新。燃料电池汽车的标准体系是支撑和引领产业发展的必要基础。在2009年至2012年之间★◆■,围绕基础术语◆■★◆★◆、燃料电池汽车安全要求、燃料电池发动机性能、车载氢系统技术条件◆◆、加氢口、示范运行等方面,我国发布了一系列国家标准◆◆,继而形成了初版燃料电池汽车标准体系。随着燃料电池汽车产业的蓬勃发展,初版标准体系已不能完全适应产业的发展,因此在2020年至2024年之间,我国从整车(氢电安全、能量消耗量和续驶里程◆◆■★■、低温冷起动■★■★、动力性)、系统(燃料电池发动机■★、车载氢系统)、接口与通信(加氢口■◆◆、加氢枪、通信协议)、部件(空压机、氢气循环泵◆■◆★★、氢气喷射器等)多个层级全面更新和完善了技术标准体系,为我国燃料电池汽车产业的技术迭代提供了适度超前的标准保障。
1.燃料电池汽车是不是能量转换效率低?过去几年,燃料电池技术在国际上曾被质疑◆◆★★★,其核心观点是■★★“电-氢-电■★◆”过程的能量转化效率过低。这其中的逻辑漏洞是忽视了氢气的来源方式和氢储能的突出优势★★★◆■。一方面,我国作为世界第一产氢大国■◆◆◆,氢气的来源方式是多元化的■◆,煤制氢、天然气重整制氢★◆★◆■、焦炉煤气/氯碱等工业副产氢、电解水制氢等全面发展,车用氢气并非只来源于电解水制氢单一路径,且更不会来源于“火力发电”电解水的方式。另一方面,由于光伏、风电等可再生能源发电的不稳定性,我国的弃风弃光电量仍有较高比率。长远来看,氢储能作为一种新型高效的储能方式,将与可再生能源制氢形成协同发展的态势,再结合以汽车为代表的交通领域用能终端■■◆◆◆◆,最终形成绿色低碳的能源消费体系。因此■◆,对燃料电池汽车技术先进性的评判不应只局限于使用环节,应将其作为完整氢能体系中的应用端,再综合评判该技术路线■★★.未使用绿氢的燃料电池汽车对“双碳■★◆■”目标有贡献吗?
二是加速燃料电池乘用车推广。一方面加强政策引导与补贴激励。在购车补贴、购置税减免等激励政策基础上,针对燃料电池乘用车设立专项补贴或积分奖励,降低消费者购车用车成本。同时■■■,探索实施差异化路权、不限行免摇号等非货币化激励措施,提升燃料电池乘用车的市场竞争力★■■■◆。另一方面积极开展示范运行与市场培育■■★。在重点城市探索燃料电池乘用车示范项目,如租赁、共享、网约车等多元化应用场景,积累市场运营经验,为大规模商业化铺平道路。
部分观点认为燃料电池汽车与纯电动汽车是一道非此即彼的单选题,但未来能源供给的多元化、汽车用户需求与应用场景的多样化、两种技术路线的独有优劣势就决定了两者之间不会是势不两立的竞争关系,而是长期共存、互不替代的关系。首先,未来的能源供给是多种类型(如太阳能、风能、水能、地热能、氢能等)并进发展的◆■,其中氢能作为一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源■■,在具有资源禀赋优势的地区或领域,直接与交通用能终端(如汽车★◆■★◆、船舶等)的结合是独具优势、相得益彰的。其次★★★■◆■,汽车用户需求与应用场景是多样化的,比如部分用户不希望改变用车补能习惯、部分场景需要车辆在低温条件下的长续航里程、部分用户期待体验更前沿的新能源技术等◆◆,而燃料电池汽车是满足这些多样化需求的理想方案。再次,从安全性角度,与燃油车类似,燃料电池发电所需的氧化剂(空气)与还原剂(氢气)是本征隔离的,所以燃料电池的本征安全性具有明显优势;从补能时间角度,燃料电池乘用车3~5分钟的加氢时间将长期具有明显优势;从使用环节的经济成本角度★★◆,纯电动汽车的每百公里花费也将长期具有明显优势。
当前我国在燃料电池汽车发展上呈现“重商轻乘■◆”的特点◆■◆★,但这并不意味着燃料电池技术无法适用于乘用车。一方面,随着加氢基础设施的完善◆■★★、氢气制储运体系的健全■★★■、国产燃料电池技术的进步等利好因素,此前发展较为缓慢的燃料电池乘用车必将迎来新发展阶段■◆◆★。另一方面,乘用车技术更能体现和引领汽车行业的技术进步,且乘用车的市场体量远大于商用车◆■★,因此燃料电池乘用车的发展也势必为氢能与燃料电池技术的长远愿景注入强劲动力◆★◆★■。
两辆氢能重卡4月9日从北京市大兴区青云店油氢合建站出发★■,4月11日到达上海市青浦区青卫油氢合建站,全程约1500公里,跨越京津冀鲁苏沪6个省市,沿途在7座加氢站加氢补能。这是我国氢能车辆首次大范围★★★、长距离★■◆◆、跨区域的实际运输测试。中国石化成功探路京沪氢能交通走廊,组织沿线省市企业做好沿途加氢站的各项服务工作,保证了此次测试运输顺利完成★◆◆■■。截至目前,中国石化已建成氢燃料电池供氢中心11个、加氢站128座 ,基本覆盖“3+2”氢燃料电池示范城市群,成为全球运营加氢站最多的企业。 中国石化新闻办/供图
四是鼓励氢气“运-储-加/换◆■”新技术示范应用。建议一方面鼓励液氢储运技术研发与试点◆◆★★,支持企业在特定区域开展液氢储运、加注技术的示范项目,验证液氢应用安全性和经济性,探索其在提升储氢密度、扩大输送半径等方面的潜力。另一方面鼓励换氢模式示范应用,探索燃料电池汽车重卡换氢技术路线■★■,支持企业在特定区域开展换氢模式示范■★◆◆,重点验证换氢技术的可行性、安全性和经济性★◆◆■★★。这些氢气“运-储-加/换”新技术将从氢能供给保障的角度极大地促进燃料电池汽车的规模化应用。
一是深入加强氢安全科普工作。燃料电池汽车的规模化发展必然经历从ToB(商业模式面向企业)转变为ToC(商业模式面向终端客户)的过程★★■★,因此深入加强对公众的氢安全科普工作尤为必要。建议通过权威途径定期发布与传播氢安全报告,科普氢燃料电池汽车的氢电安全设计、储氢系统的防护等级、泄漏检测与应急处理机制及实际运营数据,以事实和数据消除公众忧虑,增强公众对氢安全技术的信任感★★■★◆■。