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四论氢燃料汽车商业化

作者:中国储能网新闻中心 来源:中国汽车报 发布时间:2020-09-29 浏览:
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金秋九月,正是收获时节,一场关于氢能与燃料电池汽车产业的盛会如期而至。9月14日~16日,由中国汽车工程学会与国际氢能燃料电池协会(筹)共同主办的第五届国际氢能与燃料电池汽车大会(FCVC 2020),在上海汽车会展中心举行。

来自国内外的氢能与燃料电池政策制定者、技术开发者、燃料电池汽车制造商和投资者等业内外人士,再度表达了对氢能与燃料电池汽车产业发展的信心与期待,同时也就产业目前面临的挑战和问题提出了各自的见解与看法。本报梳理了会上有代表性的四大热点议题,进行系统阐述。详见10~11版。

1、2035年100万辆是产业化底线

经过多年的努力,我国氢能与燃料电池汽车产业已经走过了从0到1的艰难历程,正步入从1到10的关键时期,也就是产业化发展的起步阶段。然而,完成了最初的技术验证工作,并不意味着氢能与燃料电池汽车行业面对的问题和挑战有所减少,包括基础设施建设和产业链完善等一系列新的难题随之而来。更重要的是,只有真正实现了产业化运营,氢燃料电池汽车才能从梦想走进现实,最终成为汽车产业不可或缺的部分。

“按照规划,我国到2035年将累计完成推广氢燃料电池汽车100万辆。”在第五届国际氢能与燃料电池汽车大会上,中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高指出,要共同努力促使达成规划目标,只有达到一定规模,相关技术和产业的发展方向才不可逆转,否则风险偏高。

■政策加持集群化发展

为助力行业更顺利迈过产业化的初期阶段,我国在氢能和燃料电池汽车产业发展方面提供了多项政策支持,各地发布的氢能产业政策超过40个。国家层面也出台了最新的奖励和补贴政策。近日,财政部、工业和信息化部、科技部、发展改革委和国家能源局五部门联合发布了《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》(以下简称《通知》),明确提出将通过“以奖代补”的方式,对符合条件的城市群开展燃料电池汽车关键核心技术产业化攻关和示范应用给予奖励,单个城市的奖励上限高达17亿元。

中国工程院院士、中国汽车工程学会理事长李骏表示,支持城市群示范应用,能帮助有核心技术的企业形成规模化效应,增加其市场竞争力,突破关键技术,消除“卡脖子”的短板,同时推动构建燃料电池汽车产业的完整链条,形成布局合理、各有侧重、协同推进的产业发展格局。

事实上,在《通知》出台之前,近年来国内的长三角、珠三角和京津冀等地区已经在示范推广方面,开展了大量卓有成效的探索和实践。同济大学教授、国家智能与新能源汽车协同创新中心主任余卓平尤其提到了长三角地区,认为这一地区的氢能与燃料电池汽车产业有望更早形成规模,涌现出一批龙头企业,从而带动全国产业大步向前。

■鼓励更多相关方加入

面对2035年100万辆目标,与会人士普遍认为,加强企业与行业间的合作是必由之路。上海汽车集团股份有限公司副总裁、总工程师祖似杰认为,行业应当加强基础共性技术的联合攻关,重点攻破催化剂、质子交换膜、探子等核心技术的关键技术,共同推动燃料电池电堆、高压氢气瓶等关键部件的成本下降,提高车规级燃料电池系统的可靠性和使用寿命,推动制氢、运氢、储氢、加氢等关键环节技术创新,探索由灰氢、蓝氢向绿氢转变。除了联合攻关共性技术以外,祖似杰还提出,应通过多方联动,共同发掘燃料电池汽车的落地场景,通过打造示范园区打破燃料电池汽车推广应用瓶颈。

欧盟燃料电池及氢能合作组织执行董事Bart Biebuyck强调了国际合作的重要性,他认为只有更多活跃的利益相关方参与到氢能生态系统当中,才能进一步降低成本、扩大市场需求,最终实现清洁氢能源技术的大规模普及和应用。

中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高指出,能源央企也应当积极加入到氢能与燃料电池汽车产业的“朋友圈”。他强调,车用氢需求量比想象中小,但加氢站数量要比想象中更大,基于此,行业急需能源央企战略支撑我国氢燃料基础设施建设,全面布局制氢、储输和加氢环节。“作为新能源技术体系的重要组成部分,氢能有望成为集中式可再生能源大规模和长周期储存的最佳途径。”欧阳明高表示,随着新一代储运技术和加氢站数量瓶颈的突破,城市间逐渐实现联网跨域,只有多行业携手共同努力,才更有希望完成2030年氢燃料电池汽车保有量达到100万辆的目标。

2、降成本是下一阶段首要课题

当前,包括欧盟、日本、韩国和美国等在内的国家和地区,都已经把氢能及燃料电池汽车作为未来能源战略部署的重要部分,我国也在氢能和燃料电池汽车产业发展方面迈出了坚实的步伐。“我国氢能与燃料电池汽车产业发展速度较快。”中国工程院院士、中国汽车工程学会理事长李骏对我国氢能及燃料电池汽车产业近段时间取得的进步予以了充分肯定,同时也指出与国际先进水平之间的差距,如燃料电池系统的有效性和可靠性还有待提高。他重点强调,未来,氢燃料电池汽车应重点向降成本的方向进行突破。

■购买成本居高不下

在谈到氢燃料电池汽车的成本问题时,首当其冲的就是整车成本,多年来,丰田、本田和现代等车企在全球范围内不遗余力地开展氢燃料电池汽车的推广,但市场销量并无起色,购车成本偏高无疑是制约市场规模扩大的重要原因。

这一问题同样困扰着目前看起来更有希望提早落地的商用车。福田汽车集团新能源系统集成副总工程师兼燃料电池客车产品总监魏长河坦言,与传统内燃机或纯电动汽车相比,燃料电池客车的整车采购成本高出两倍以上。业内人士指出,之所以氢燃料电池整车的成本居高不下,一方面因为目前产量较小,还未能形成规模效应;另一方面,国内产业链不完善,虽然经过多年的努力,我国已经在一些核心关键技术方面取得了突破,但仍有一部分关键零部件需要从国外进口,这成为推高氢燃料电池汽车购车成本的重要原因之一。

对此,魏长河认为,要尽快推动规模化示范运行,一方面可以实现成本的大幅下降;另一方面通过试错推动技术进步,这是燃料电池汽车走向商业化的必经之路。

■使用成本不具优势

除了整车采购成本偏高以外,使用成本偏高也掣肘着氢燃料电池汽车的进一步推广和普及。上海捷氢科技有限公司总经理卢兵兵给记者算了一笔账,以一辆18吨的货车为例,柴油车每公里油耗28升,柴油价格为5.1元/升,需花费143元;纯电动车百公里耗电85度,电价约为1元/度,花费85元;燃料电池车百公里消耗氢气5公斤,氢气价格为40元/公斤,花费200元。可以看出,氢燃料汽车并没有优势。

需要指出的是,氢能的使用成本高并非中国独有。日本经济产业省自然资源与能源局先进能源系统司处长白井俊行表示,日本非常重视降低氢能使用成本,目前日本氢能成本约为1美元/立方米,目标是到2030年降低1/3。

为进一步降低使用成本,助力产业形成更强的市场竞争力,上海氢枫能源技术有限公司董事长兼总经理方沛军认为,加强自主研发,推动核心部件的国产化是降成本的关键。他以加氢站为例指出,4年前,一座年加注能力400公斤的加氢站建设费用大约为2000万元,如今通过部分关键零部件的国产化,建设费用大概在600万~700万元。“氢气价格便宜,发展氢燃料电池汽车产业才有希望。”方沛军表示,在推动用氢成本下降方面,运营车辆规模增加也相当重要,只有带动氢气加注量的增加,与上游的议价能力才会相应提高,有望推动使用成本的进一步下降。

3、氢能投资要找准重点

“目前氢燃料电池产业基本的商业逻辑已经非常成熟,产业链也在逐步完备。预计两年之内,绝大部分核心零部件能够实现国产化。在产业链比较成熟的当下,投资风险已经慢慢变得可控。因此,对于投资界来讲,这个时期是非常好的进入阶段。”在日前举行的第五届国际氢能与燃料电池汽车大会上,国金证券行业分析师张帅如是说。

其实,一直以来,产业界和金融界对氢燃料电池汽车领域的投资热度相当高。日前,在氢燃料电池汽车示范政策落地之后,更是引发了多只氢燃料电池产业链概念股暴涨。氢燃料电池产业链的投资机会真的来了吗?

■机构加码氢能投资

8月10日,成立于2012年、业务范围主要是氢燃料电池发动机研发的亿华通正式登陆科创板,成为科创板“氢能第一股”。亿华通进入资本市场离不开水木易德的助力。记者了解到,作为北京清华工业开发研究院下属的专业投资管理平台,水木易德氢能基金已经在境内境外设立了平行机构。其中,境外基金为1亿美元,一期基金去年出资到位并已经在海外开展投资,主要布局全球氢能产业链拥有核心技术的企业,现代汽车就是投资对象之一。值得注意的是,水木易德氢能基金还规划在境内设立一支10亿~20亿元的产业母基金,一半用于直接投资氢能产业链上的核心项目,一半希望和合作伙伴在有条件发展氢能的区域设立子基金,用于培育国内初期的应用场景。

水木易德投资创始管理合伙人李罡表示,随着产业化进程的推进,氢能的应用场景会不断拓展和迭代,最终呈现出一个持续活跃和发展的趋势。从短期来看,最先有产业化机会的是商用车。他强调:“氢电体系是未来能源结构的重要组成,物流商用车是近期商业化的重点。”

不可否认,氢能在短期内商业化落地应用的场景已经在行业内形成共识,重卡更是成为当下关注的热点。在本届大会上,车辆展区中不见了往年物流车和客车的踪影,取而代之的主角则是重卡,搭载不同企业电堆系统的重卡车型纷纷亮相。

在氢能的投资策略方面,李罡认为,应致力于拓展商用车(物流车、专用车、公交车等)市场与应用场景,布局产业链核心技术。据悉,当前我国电堆、空压机等部件基本已经实现国产化,上游的膜电极、氢气循环泵、储氢技术等正处于进行技术攻关小批量验证阶段。目前,清华工研院聚焦氢能产业价值链的核心技术和关键环节,在质子交换膜、催化剂、双极板、电堆、氢动力系统等方面全面布局。也就是说,投资产业链核心环节,进而拉动整个产业链的发展,成为水木易德主要的投资思路。此外,水木易德也在积极寻求战略合作机会与产业合作伙伴,希望能够共同投资基础设施,搭建应用场景,共同投资孵化氢能产业生态。

■核心零部件国产化替代指日可待

“从氢气储运到电堆、双极板、动力系统等关键技术再到整车,氢燃料电池汽车的产业链比锂电、光伏等产业链都要长。”中国科学院大连化学物理研究所研究员侯明表示,从商业化的角度来讲,投资者进入这个产业链一定要找准能够和技术进行融合的切入点。

对于企业来讲,拥有核心技术至关重要。AP创投基金执行合伙人Andrew Hinkly表示,在氢气储存、运输等领域拥有颠覆性技术的企业,将会引领整个行业的发展。无论是来自于产业链上多么细小的领域,被投资者看中的公司都有非常创新的技术去应对一些挑战。

“政策加持下的氢燃料电池汽车产业,年底要开始加速了。2022年,我国氢燃料电池汽车销量超过日本是大概率事件。”会上,业内人士甚至预测,“5年产值过千亿,核心环节龙头企业利润过10亿。”

可以看到,目前企业的路演项目已经覆盖了从制氢、储氢到电堆、系统、测试、双极板、空压机等各个环节,并且这些寻求融资的企业都较为年轻。例如主要从事新能源动力系统检测设备系统研发销售以及提供配套的检测服务和数据分析服务的云动(上海)汽车技术有限公司,成立于2016年;进军燃料电池智能装备领域的无锡先导智能装备股份有限公司,2018年才正式成立。英美资源贸易(中国)有限公司亚太区贵金属市场开发总经理陈卫无不感慨,目前越来越多的中国本土企业逐渐拥有了核心技术。

氢燃料电池产业链的圈子正在扩大,陌生的面孔开始多起来,这是今年很多业内人士最直接的感受。尤其是在氢燃料电池补贴政策靴子落地后,无疑又给行业添了一把火。在行业有些躁动的当下,侯明认为,无论是从技术角度还是投资角度来看,都要做“实”。至于什么叫做“实”,侯明解释:“从技术的角度来看,拥有核心技术的本土企业,要在应用端完全实现国产替代;对于投资人来讲,要能够推动解决燃料电池行业的弱点和痛点,使得产业蓬勃发展的同时,获取更大的投资回报。”

4、绿氢应纳入能源体系

氢能作为可再生能源,具备来源广、燃烧值高、零排放等优势,是全球极具发展潜力的清洁能源之一。但是,在当前氢燃料产业链中使用的氢气,却并不是纯粹的“绿色能源”。

“目前氢气主要由蒸汽甲烷重整(SMR)技术来制取,这不是一个很好的环保方式。我们要找到低碳的方法制氢。”国际能源署交通能源分析师Jacob Teter在第五届国际氢能与燃料电池汽车大会上表示。

■多种措施发展低碳制氢技术

Jacob Teter表示,在氢能发展初期,用水电解制氢成本较高,但通过用氢储能以及在交通领域当中使用氢衍生的氨、航油等方法,可以降低氢气综合成本,最终使绿氢逐渐成为主流。

“要使用SMR技术制氢,就必须搭配CCUS(碳捕集、利用与封存)来减少碳排放量。”Jacob Teter强调认为,需要建立类似碳交易的机制,惩罚高碳排放制氢的方法,以促进绿氢的发展。“预计2070年我们所用的氢都是绿氢,也就是水解氢。”

在促进化石能源高效利用并向低碳氢能转型方面,同济大学教授、可再生能源与氢能2020年指南专家组组长明平文建议,借力燃料电池汽车产业链,大力支持引导燃料电池冷热电联供应系统;开发适用于家庭、商业楼宇、数据中心、独立微网等重要应用场景的不同规模的燃料电池分布式发电系统;开发可再生能源间接/直接制取甲醇、液氨等氢的规模储运载体技术,以及新型物理/化学储氨材料等分散储氢技术。

■海上风电制氢值得探索

数据显示,全球海上风力发电可开发潜力达到42万亿度,相当于2040年全球电力消费的10倍。随着各大企业机构的持续投入,海上风电发展的重要掣肘——成本有了大幅下降,从2010年到2019年,在世界范围内海上风电的建设成本下降29%。中国可再生能源学会风能专业委员会研究院院长俞辉表示,这意味着海上风电有光明的未来。

据俞辉介绍,我国风电制氢技术起步较晚,更多的是陆上风电制氢项目,如河北沽源风电制氢项目、国家843计划风电直接制氢及燃料电池发电系统技术研究与示范。虽然2009年国网上海市电力公司就启动了“风光电结合海水制氢技术前期研究”项目,对风电、光伏制氢提出了多种应用方案,并以东海风电场为例,开展了风、光电制氢的综合效益评价。“但这仅仅是一个立项研究。”不过,俞辉认为,“将海上风电和氢能结合,未来将有很大的发展空间。”

■打造电氢一体化的新型能源体系

上海电力股份有限公司副总裁夏梅兴认为,从能源企业的角度看,可再生能源有一个显著的特点,就是波动性。在电力行业发展过程当中,迫切需要一个载体来实现电力的实时平衡和处处平衡,而氢能在这个过程当中恰好胜任。

随着燃料电池技术的成熟和经济性日益提高,夏梅兴认为现在已经到了把电和氢打通,构成电氢一体化的时代。在能源供应侧,可以用可再生能源通过集中式和分散式来制氢、储氢,消纳富余的光伏水电来制氢,这样一来,电网可以实现平滑输出。

此外,氢在火电机组调峰中也可以起到重要作用。夏梅兴介绍,以前我们国家的电力系统都是计划发电,然后计划定价,在未来电力市场化以后可能会出现极端情况。因为火电的启停是需要成本的,停下来就要付出成本,所以极端情况下可能会出现电价为负。在这种情况下,氢在整个的电网当中可以起到调峰、调频的作用,使整个发电机组维持比较高的负荷率。

明平文也建议,应将氢能纳入国家能源战略体系,推动可再生能源的电-氢输配协同,并开发氢能与风力、光伏发电互补系统。

  (10~11版图片选自本报资料库)

关键字:氢能

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