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氢燃料车发力,能改写电动车独大局面?

 2018/7/12 9:26:25 《最新论文》 作者:科技日报 我有话说(0人评论) 字体大小:+

“前不久,我们在张家口交付了49辆氢燃料电池公交车。下一步,张家口市计划结合2022年冬奥会,将相当比例的公交车替换为氢燃料电池客车。”

日前,在清华大学召开的氢能产业发展创新论坛上,北汽集团总经理张夕勇透露,面向2022年北京冬奥会,北汽正在开发续驶里程超过450公里的第四代氢燃料电池客车,以及续航里程超过350公里的第二代氢燃料电池物流车。

与之相关的另一则新闻是,《日本经济新闻》报道称,日产宣布暂停与戴姆勒及福特合作开发燃料电池车的计划,将力量集中于发展电动汽车。曾经备受热捧的氢燃料电池技术,在其大本营日本遭遇了发展瓶颈。

氢燃料电池车的逐步发力,会对发展势头正火的电动汽车形成威胁吗?为何氢燃料电池汽车在国外会被“抛弃”?它在商业化应用中又遭遇了哪些“拦路虎”?

并非替代 燃料汽车可补电动汽车短板

我国从2009年开始推广新能源汽车,截至2017年底,中国累计推广新能源汽车超180万辆,已成全球新能源汽车推广量最大的国家。如同纯电动汽车一样,氢燃料电池车也属于新能源汽车,目前只处于示范运营阶段。燃料电池包括但不限于氢燃料、甲烷燃料、甲醇燃料电池等,当前行业普遍认可的是质子交换膜氢燃料电池。

值得注意的是,燃料电池也不是新晋“网红”,早在上世纪60年代,碱性燃料电池就被用于宇宙飞船和登月飞行。而在国内,2006年,北汽福田和清华大学、亿华通科技公司组建了联合研发团队,承担了国家863计划氢燃料电池客车研发工作,两年后成功推出第一代氢燃料电池客车,服务于2008年北京奥运会。

为何在电动车已成主流技术路线时,重提发展燃料电池汽车?业内普遍认为,电动汽车存在充电耗时长、续航里程短的短板,而燃料电池车辆适合应用在重载、长途交通领域,正好弥补电动汽车的不足。

“从长远来看,氢燃料是汽车能源的一种终极解决方案,我国对氢燃料电池车的研发一直没有停顿。”中国电动汽车百人会理事长陈清泰说,氢能的开发利用中,难度最大、最典型的应用场景就是氢燃料电池汽车,把它作为氢能利用的技术突破口是很好的选择。

在陈清泰看来,氢燃料汽车与纯电动汽车并非替代关系,这两种新能源汽车都能实现零排放,且在不同的应用场景中各有所长,两者将实现并行发展,不可顾此失彼。

那么,纯电动汽车与氢燃料电池汽车在成本优势上,谁会更胜一筹?中科院院士、清华大学教授欧阳明高坦言,续航里程在500公里以内,氢燃料电池轿车没有成本优势;续航里程在100公里以上,氢燃料电池商用车就具备成本优势。因此,锂离子电池系统更适合替代汽油机,氢燃料电池系统更适合替代柴油机。

前景可观 技术与成本掣肘商业化

近年来,氢燃料汽车在全球范围内发展迅速。国际氢能委员会在2017年11月发布的《氢能源未来发展趋势调研报告》显示,到2050年,氢能源需求将是目前的十倍。预计到2030年,全球燃料电池乘用车将达到1000万—1500万辆。

中国《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》提出,要系统推进燃料电池汽车研发与产业化,到2020年,实现燃料电池汽车批量生产和规模化示范应用。《节能与新能源汽车技术路线图》则明确了时间表,到2020年、2025年和2030年,中国燃料电池汽车的发展目标分别为5000辆、5万辆以及百万辆。

陈清泰表示,2017年,全国燃料电池商用车的产量达到1226辆,燃料电池电动车开始进入试运行阶段。可喜的是,中国大型能源公司开始高调进入,纷纷将氢能纳入发展战略,加大对氢能技术的研发投入,氢燃料电池相关零部件和专业性公司也在快速增长。

中国氢燃料电池汽车领域在快速发展的同时,也暴露出一系列问题。全国政协副主席、中国科协主席万钢指出,燃料电池汽车的商业化、产业化滞后,特别是产业生态和市场还没有建立,具体来说有几个比较显著的问题:国内氢燃料汽车部分关键技术难题久攻不下,且与国外差距明显;产业化、商业化进度显著落后。此外,产业链较薄弱,工程化能力不足,企业主体作用缺失;制氢、供氢和加氢的系统较落后,造成氢成本剧增;技术标准、检测体系严重滞后等。

但涉及氢燃料电池汽车的商业化,张夕勇直言要闯过“三道关”,首先是技术关。目前氢燃料电池汽车的电堆体积功率密度、低温性能、气瓶压力等核心指标还有很大提升空间。质子交换膜、双极板、高压气瓶等核心部件,从目前领先和追赶的企业指标上就能看出差距。

“目前氢燃料电池汽车的发展阶段,与10年前的纯电动汽车的发展阶段基本相似。”张夕勇说,第二关是成本关。从材料购置成本和使用成本的角度来看,氢燃料电池汽车都高于纯电动汽车,更无法和传统燃油汽车竞争。

第三关则是商业模式,即场景关。“氢燃料电池汽车在300公里以上长续航里程的使用场景更具优势。从制氢、储备、加注来看,在制氢场所100公里内集中布局加氢站比较科学合理。”张夕勇称,氢燃料电池车更适合用于中远途和小范围物流,如公交车、班车、摆渡车、出租车等。

目前,我国运营的加氢基础设施约有12座。中国工程院院士干勇认为,虽然我国加氢站当前规模较小,但已暴露出一些问题。我国加氢站尚无法按照国际标准实现3—5分钟快速加氢,达不到商业化运营标准;压缩机、加氢机等关键设备选型追求低价,无法满足长期连续可靠运营要求……

打通“堵点” 构建氢能产业生态系统

从顶层设计到规格,燃料电池汽车从来没有输给纯电动和插电式混动两类新能源汽车,在政策加持下,资本正在涌入氢燃料电池车市场。当国外车企在燃料电池面前打退堂鼓时,国内车企却在加大研发力度。

“从运用期向产业化转型是一个十分艰难的过程,一些发达国家和跨国公司对此已经做了长期的努力,有的半途退出了,我国企业对此要有充分的准备。”陈清泰提醒。

显然,要构建氢能产业的生态系统,专家们直陈的问题怎么也绕不开,需要政府、企业、研究机构等多方共同努力。干勇表示,氢能产业较为复杂,要充分发挥体制优势。氢能的应用牵扯到一系列的综合技术,从材料到运输、加氢,乃至最后运行的全生命周期,需要一个清晰的操作路径,国家顶层设计尤为重要。

在业界专家看来,破解对氢气燃料电池车的恐慌和技术难题只是时间问题。为加速氢燃料电池汽车的发展,张夕勇建议,可通过组建产业联盟,设立专项基金,支持基础共性技术和核心关键技术研究。

“综合考虑氢能和氢燃料电池汽车在全生命周期的能源效率、减排效果,利用补贴、税收、碳交易等政策杠杆,支持加快推广氢燃料电池汽车。”张夕勇建议,选择一批城市开展氢燃料电池汽车的推广试点,从细分市场确定商业推广、加氢设施建设等方面,从政策引导、推广规划、推广运营补贴等方面加强引导和支持。