氫燃料電池汽車發(fā)展趨勢分析

郜昊強,宋業(yè)建

(安徽江淮汽車集團股份有限公司,安徽合肥 230000)

0 引言

氫能是一種高效清潔能源，易獲得、易存儲、易運輸、且使用無污染。在中國石油對外依存度超過68%，碳排放和有害氣體排放日益增長的今天，氫能受到能源行業(yè)的廣泛關注，尤其是在汽車領域，氫能與電能被視為未來替代能源的最優(yōu)選擇。

1 氫燃料電池汽車發(fā)展政策概述

1.1 中國氫燃料電池汽車發(fā)展規(guī)劃

2016年10月26日，中國汽車工程學會發(fā)布《節(jié)能與新能源汽車技術路線圖》。路線圖中規(guī)劃：從2020年到2030年，燃料電池汽車逐步由示范運行向大規(guī)模推廣應用發(fā)展；2020年、2025年和2030年，中國燃料電池汽車規(guī)模將分別達到5 000 輛、5 萬輛以及百萬輛。

1.2 中國氫燃料電池汽車補貼政策

2018年2月13日，四部委聯(lián)合發(fā)布了《關于調(diào)整完善新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》。通知規(guī)定：燃料電池乘用車按照搭載燃料電池系統(tǒng)的額定功率進行補貼(電堆系統(tǒng)額定功率不低于電機額定功率的30%，且不小于30 kW)，燃料電池客車、貨車采取定額補貼。表1為中國氫燃料電池汽車補貼政策。

表1 中國氫燃料電池汽車補貼政策

1.3 中國氫燃料電池汽車積分政策

2017年9月28日，工信部、財政部等聯(lián)合發(fā)布《乘用車企業(yè)平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法》(雙積分正式管理辦法)，其中涉及到燃料電池汽車積分政策。燃料電池乘用車為線性積分，即：

A=0.16P

式中：A為燃料電池乘用車標準車型積分；P為燃料電池系統(tǒng)額定功率。

圖1為中國氫燃料電池汽車積分政策。

其技術要求：

(1)燃料電池乘用車續(xù)航里程不低于300 km；

(2)燃料電池系統(tǒng)功率不低于驅(qū)動電機額定功率的30%；

(3)燃料電池系統(tǒng)額定功率不低于10 kW。

其注意事項：

滿足圖1所述條件的車型積分按照標準車型積分的1倍計算；不滿足圖1所述條件的車型積分按照標準車型積分的0.5倍計算, 積分僅限該企業(yè)使用。

圖1 中國氫燃料電池汽車積分政策

2 國內(nèi)外氫燃料電池汽車發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國內(nèi)氫燃料電池汽車公告分布

截至工信部第308批公告，進入公告的燃料電池車型涉及到9家客車企業(yè)(分別是宇通、福田、申龍、蜀都、開沃、中植汽車、飛馳、青年、金龍)、一家輕客(上汽大通)、兩家物流車(東風、奧新新能源)。圖2為公告車型分布。

圖2 公告車型分布

從車型分布來看，公告車型全部集中在商用車領域。主要為客車，其次為中卡，輕客僅有一款。

這種車型分布與氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀相吻合。當前處于示范運行階段，還沒有形成相對成熟的商業(yè)模式。

2.2 國內(nèi)外氫燃料電池汽車技術現(xiàn)狀對比

從整車角度來看,國內(nèi)外氫燃料電池汽車技術核心主要在于兩點:電堆功率和儲氫罐壓力。目前國內(nèi)電堆功率不夠，只能采用Plug-in構型，不能采用全功率構型；同時儲氫罐技術落后，國內(nèi)70 MPa氣罐目前還沒有成熟的量產(chǎn)產(chǎn)品。

從終端售價來看，氫燃料電池汽車遠超過純電動汽車，市場接受度受限。表2為國內(nèi)外氫燃料電池汽車技術現(xiàn)狀對比。

表2 國內(nèi)外氫燃料電池汽車技術現(xiàn)狀對比

表3為核心零部件技術對比。從核心零部件角度來看，國內(nèi)外氫燃料電池系統(tǒng)性能差距非常明顯，存在代差。而且氫燃料電池的核心技術“質(zhì)子交換膜”全球僅有美國杜邦公司可以提供，核心技術受制于人。

另外，氫燃料電池系統(tǒng)的壽命僅有5 000 h，離實際需求仍有較大差距。綜合來看，氫燃料電池系統(tǒng)仍然是一種實驗室技術。

表3 核心零部件技術對比

2.3 國內(nèi)外氫燃料產(chǎn)業(yè)基礎設施現(xiàn)狀對比

截止2017年年底，全球加氫站保有量為328 個。到2020年，日本計劃共完成160 個加氫站的建設；韓國共完成80 個；德國共完成100 個。圖3為全球加氫站分布圖。

圖3 全球加氫站分布

圖4為中國氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃。

圖4 中國氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃

截止2018年2月，我國已建成及在建的加氫站共31 個，正在運營的有12 個，在建有19 個。計劃到2020年，加氫站數(shù)量達到100 個；燃料電池車輛達到5 000 輛；到2030年，加氫站數(shù)量達到1 000 個，燃料電池車輛保有量達到100 萬輛；到2050年，加氫站網(wǎng)絡構建完成，燃料電池車輛保有量達到1 000 萬輛。

3 車用能源發(fā)展態(tài)勢分析

2030年前，車用能源將仍然以石油燃料為主(HEV構型；占50%份額)；電動汽車快速發(fā)展，將會占據(jù)重要份額(EV與PHEV構型；占40%份額)；氫能汽車將在2025年度過產(chǎn)業(yè)孵化期，快速發(fā)展，但2030年其所占份額極低(Plug-in構型；約占2.5%份額)。表4為車用能源發(fā)展態(tài)勢分析。

表4 車用能源發(fā)展態(tài)勢分析

4 總結(jié)

(1)當前，國內(nèi)參與研發(fā)氫燃料電池汽車的企業(yè)包括宇通、上汽、福田、東風等。公告車型全部集中在商用車領域，主要為客車，其次為中卡，輕客僅有一款。這種車型分布與氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀相吻合。主要依托于國家科技進步項目開展技術研究，還沒有形成相對成熟的商業(yè)模式。

(2)當前，國際上在氫燃料電池汽車領域處于領先水平的是日本的豐田、本田以及韓國的現(xiàn)代。主要集中在乘用車領域，但同樣處于示范運營階段，沒有大規(guī)?；茝V。

(3)從國內(nèi)外技術對比來看，最為核心的電堆功率和高壓儲氫罐，我國較為落后，存在代差。如果強行發(fā)展氫燃料電池汽車，不可避免的在核心技術上受制于人。從氫燃料電池本身來看，當前壽命僅有5 000 h，離實際需求仍有較大差距。

(4)氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展嚴重依賴于加氫站的建設。短期來看，不能形成全國范圍內(nèi)的加氫站網(wǎng)絡，實際使用受限，只能在重點地域進行推廣(加氫站與加油站類似，但充電樁不同，可以車位安裝)。

(5)從國家對氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃來看，2020年到2025年是示范運行階段，主要依托于政策推動；2025年到2030年是快速發(fā)展階段，依托于政策和企業(yè)共同推動；2030年到2050年是快速普及階段，整車、企業(yè)與市場共同推動；在2050年，通過氫燃料電池汽車與純電動汽車共同實現(xiàn)汽車零排放。

(6)從車用能源發(fā)展態(tài)勢來看，2030年以前，石油燃料仍然占據(jù)主流；電能占比將迅速攀升，預計在2025年綜合成本及使用便利性方面超過燃油車；氫能占比極低，且對于燃油車和電動車不能形成市場優(yōu)勢。