“前不久，我們在張家口交付了49輛氫燃料電池公交車。下一步，張家口市計(jì)劃結(jié)合2022年冬奧會，將相當(dāng)比例的公交車替換為氫燃料電池客車。”

日前，在清華大學(xué)召開的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)新論壇上，北汽集團(tuán)總經(jīng)理張夕勇透露，面向2022年北京冬奧會，北汽正在開發(fā)續(xù)駛里程超過450公里的第四代氫燃料電池客車，以及續(xù)航里程超過350公里的第二代氫燃料電池物流車。

與之相關(guān)的另一則新聞是，《日本經(jīng)濟(jì)新聞》報(bào)道稱，日產(chǎn)宣布暫停與戴姆勒及福特合作開發(fā)燃料電池車的計(jì)劃，將力量集中于發(fā)展電動汽車。曾經(jīng)備受熱捧的氫燃料電池技術(shù)，在其大本營日本遭遇了發(fā)展瓶頸。

氫燃料電池車的逐步發(fā)力，會對發(fā)展勢頭正火的電動汽車形成威脅嗎?為何氫燃料電池汽車在國外會被“拋棄”?它在商業(yè)化應(yīng)用中又遭遇了哪些“攔路虎”?

并非替代 燃料汽車可補(bǔ)電動汽車短板

我國從2009年開始推廣新能源汽車，截至2017年底，中國累計(jì)推廣新能源汽車超180萬輛，已成全球新能源汽車推廣量最大的國家。如同純電動汽車一樣，氫燃料電池車也屬于新能源汽車，目前只處于示范運(yùn)營階段。燃料電池包括但不限于氫燃料、甲烷燃料、甲醇燃料電池等，當(dāng)前行業(yè)普遍認(rèn)可的是質(zhì)子交換膜氫燃料電池。

值得注意的是，燃料電池也不是新晉“網(wǎng)紅”，早在上世紀(jì)60年代，堿性燃料電池就被用于宇宙飛船和登月飛行。而在國內(nèi)，2006年，北汽福田和清華大學(xué)、億華通科技公司組建了聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)，承擔(dān)了國家863計(jì)劃氫燃料電池客車研發(fā)工作，兩年后成功推出第一代氫燃料電池客車，服務(wù)于2008年北京奧運(yùn)會。

為何在電動車已成主流技術(shù)路線時(shí)，重提發(fā)展燃料電池汽車?業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，電動汽車存在充電耗時(shí)長、續(xù)航里程短的短板，而燃料電池車輛適合應(yīng)用在重載、長途交通領(lǐng)域，正好彌補(bǔ)電動汽車的不足。

“從長遠(yuǎn)來看，氫燃料是汽車能源的一種終極解決方案，我國對氫燃料電池車的研發(fā)一直沒有停頓。”中國電動汽車百人會理事長陳清泰說，氫能的開發(fā)利用中，難度最大、最典型的應(yīng)用場景就是氫燃料電池汽車，把它作為氫能利用的技術(shù)突破口是很好的選擇。

在陳清泰看來，氫燃料汽車與純電動汽車并非替代關(guān)系，這兩種新能源汽車都能實(shí)現(xiàn)零排放，且在不同的應(yīng)用場景中各有所長，兩者將實(shí)現(xiàn)并行發(fā)展，不可顧此失彼。

那么，純電動汽車與氫燃料電池汽車在成本優(yōu)勢上，誰會更勝一籌?中科院院士、清華大學(xué)教授歐陽明高坦言，續(xù)航里程在500公里以內(nèi)，氫燃料電池轎車沒有成本優(yōu)勢;續(xù)航里程在100公里以上，氫燃料電池商用車就具備成本優(yōu)勢。因此，鋰離子電池系統(tǒng)更適合替代汽油機(jī)，氫燃料電池系統(tǒng)更適合替代柴油機(jī)。

前景可觀 技術(shù)與成本掣肘商業(yè)化

近年來，氫燃料汽車在全球范圍內(nèi)發(fā)展迅速。國際氫能委員會在2017年11月發(fā)布的《氫能源未來發(fā)展趨勢調(diào)研報(bào)告》顯示，到2050年，氫能源需求將是目前的十倍。預(yù)計(jì)到2030年，全球燃料電池乘用車將達(dá)到1000萬—1500萬輛。

中國《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出，要系統(tǒng)推進(jìn)燃料電池汽車研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，到2020年，實(shí)現(xiàn)燃料電池汽車批量生產(chǎn)和規(guī)模化示范應(yīng)用。《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》則明確了時(shí)間表，到2020年、2025年和2030年，中國燃料電池汽車的發(fā)展目標(biāo)分別為5000輛、5萬輛以及百萬輛。

陳清泰表示，2017年，全國燃料電池商用車的產(chǎn)量達(dá)到1226輛，燃料電池電動車開始進(jìn)入試運(yùn)行階段。可喜的是，中國大型能源公司開始高調(diào)進(jìn)入，紛紛將氫能納入發(fā)展戰(zhàn)略，加大對氫能技術(shù)的研發(fā)投入，氫燃料電池相關(guān)零部件和專業(yè)性公司也在快速增長。

中國氫燃料電池汽車領(lǐng)域在快速發(fā)展的同時(shí)，也暴露出一系列問題。全國政協(xié)副主席、中國科協(xié)主席萬鋼指出，燃料電池汽車的商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化滯后，特別是產(chǎn)業(yè)生態(tài)和市場還沒有建立，具體來說有幾個(gè)比較顯著的問題：國內(nèi)氫燃料汽車部分關(guān)鍵技術(shù)難題久攻不下，且與國外差距明顯;產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化進(jìn)度顯著落后。此外，產(chǎn)業(yè)鏈較薄弱，工程化能力不足，企業(yè)主體作用缺失;制氫、供氫和加氫的系統(tǒng)較落后，造成氫成本劇增;技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、檢測體系嚴(yán)重滯后等。

但涉及氫燃料電池汽車的商業(yè)化，張夕勇直言要闖過“三道關(guān)”，首先是技術(shù)關(guān)。目前氫燃料電池汽車的電堆體積功率密度、低溫性能、氣瓶壓力等核心指標(biāo)還有很大提升空間。質(zhì)子交換膜、雙極板、高壓氣瓶等核心部件，從目前領(lǐng)先和追趕的企業(yè)指標(biāo)上就能看出差距。

“目前氫燃料電池汽車的發(fā)展階段，與10年前的純電動汽車的發(fā)展階段基本相似。”張夕勇說，第二關(guān)是成本關(guān)。從材料購置成本和使用成本的角度來看，氫燃料電池汽車都高于純電動汽車，更無法和傳統(tǒng)燃油汽車競爭。

第三關(guān)則是商業(yè)模式，即場景關(guān)。“氫燃料電池汽車在300公里以上長續(xù)航里程的使用場景更具優(yōu)勢。從制氫、儲備、加注來看，在制氫場所100公里內(nèi)集中布局加氫站比較科學(xué)合理。”張夕勇稱，氫燃料電池車更適合用于中遠(yuǎn)途和小范圍物流，如公交車、班車、擺渡車、出租車等。

目前，我國運(yùn)營的加氫基礎(chǔ)設(shè)施約有12座。中國工程院院士干勇認(rèn)為，雖然我國加氫站當(dāng)前規(guī)模較小，但已暴露出一些問題。我國加氫站尚無法按照國際標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)3—5分鐘快速加氫，達(dá)不到商業(yè)化運(yùn)營標(biāo)準(zhǔn);壓縮機(jī)、加氫機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備選型追求低價(jià)，無法滿足長期連續(xù)可靠運(yùn)營要求……

打通“堵點(diǎn)” 構(gòu)建氫能產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)

從頂層設(shè)計(jì)到規(guī)格，燃料電池汽車從來沒有輸給純電動和插電式混動兩類新能源汽車，在政策加持下，資本正在涌入氫燃料電池車市場。當(dāng)國外車企在燃料電池面前打退堂鼓時(shí)，國內(nèi)車企卻在加大研發(fā)力度。

“從運(yùn)用期向產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)型是一個(gè)十分艱難的過程，一些發(fā)達(dá)國家和跨國公司對此已經(jīng)做了長期的努力，有的半途退出了，我國企業(yè)對此要有充分的準(zhǔn)備。”陳清泰提醒。

顯然，要構(gòu)建氫能產(chǎn)業(yè)的生態(tài)系統(tǒng)，專家們直陳的問題怎么也繞不開，需要政府、企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)等多方共同努力。干勇表示，氫能產(chǎn)業(yè)較為復(fù)雜，要充分發(fā)揮體制優(yōu)勢。氫能的應(yīng)用牽扯到一系列的綜合技術(shù)，從材料到運(yùn)輸、加氫，乃至最后運(yùn)行的全生命周期，需要一個(gè)清晰的操作路徑，國家頂層設(shè)計(jì)尤為重要。

在業(yè)界專家看來，破解對氫氣燃料電池車的恐慌和技術(shù)難題只是時(shí)間問題。為加速氫燃料電池汽車的發(fā)展，張夕勇建議，可通過組建產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，設(shè)立專項(xiàng)基金，支持基礎(chǔ)共性技術(shù)和核心關(guān)鍵技術(shù)研究。

“綜合考慮氫能和氫燃料電池汽車在全生命周期的能源效率、減排效果，利用補(bǔ)貼、稅收、碳交易等政策杠桿，支持加快推廣氫燃料電池汽車。”張夕勇建議，選擇一批城市開展氫燃料電池汽車的推廣試點(diǎn)，從細(xì)分市場確定商業(yè)推廣、加氫設(shè)施建設(shè)等方面，從政策引導(dǎo)、推廣規(guī)劃、推廣運(yùn)營補(bǔ)貼等方面加強(qiáng)引導(dǎo)和支持。

來源：科技日報(bào)