我國(guó)氫燃料電池乘用車的發(fā)展現(xiàn)狀及建議

趙云峰 宋欣蔓 李榕杰 楊武雙

摘 要：為促進(jìn)我國(guó)氫燃料電池乘用車的發(fā)展，本文通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研、企業(yè)研究及數(shù)據(jù)分析等方法，分析了我國(guó)氫燃料電池乘用車發(fā)展的現(xiàn)狀，指出了我國(guó)氫燃料電池乘用車存在著整車主要技術(shù)參數(shù)與國(guó)外產(chǎn)品差距大、核心零部件性能仍需要進(jìn)一步提高、氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈仍不完善以及氫燃料基礎(chǔ)設(shè)施需要進(jìn)一步協(xié)調(diào)發(fā)展等問(wèn)題，這些問(wèn)題表明我國(guó)氫燃料電池乘用車的發(fā)展仍然處于初級(jí)階段，基于這一觀點(diǎn)，提出了加快發(fā)展我國(guó)氫燃料電池乘用車的一些建議。

關(guān)鍵詞：氫燃料電池乘用車;產(chǎn)業(yè)鏈;發(fā)展;建議

氫燃料電池乘用車是我國(guó)新能源汽車發(fā)展的主要方向之一，雖然經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，但總體上發(fā)展水平仍然落后于國(guó)外。為促進(jìn)我國(guó)氫燃料電池乘用車的發(fā)展，本文通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研、數(shù)據(jù)分析、政策研究以及對(duì)國(guó)內(nèi)外重點(diǎn)企業(yè)的跟蹤，對(duì)我國(guó)氫燃料電池乘用車發(fā)展的現(xiàn)狀及問(wèn)題進(jìn)行了分析，并提出了相關(guān)建議。

1 國(guó)內(nèi)外燃料電池乘用車發(fā)展的現(xiàn)狀

氫燃料電池乘用車以車載氫氣為主要能量來(lái)源，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將氫氧中的電化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能[1]，配合動(dòng)力電池系統(tǒng)，通過(guò)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整車動(dòng)力輸出。具有零排放、效率高、續(xù)航里程長(zhǎng)、燃料加注快（與燃油車相當(dāng)）等優(yōu)點(diǎn)，是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)之一。

美國(guó)、歐盟、日本、韓國(guó)等著眼于未來(lái)長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，依據(jù)各自的國(guó)家能源戰(zhàn)略推進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，氫燃料電池技術(shù)及其在汽車上的推廣應(yīng)用是這些國(guó)家氫能戰(zhàn)略的重要組成部分。這些發(fā)達(dá)國(guó)家普遍瞄準(zhǔn)二十年以后的氫能經(jīng)濟(jì)。國(guó)外的一些企業(yè)如豐田、本田、戴姆勒、現(xiàn)代、通用等均有氫燃料電池乘用車發(fā)布或上市，部分車型如豐田Mirai、現(xiàn)代Nexo、本田Clarity等一次加氫可行駛的里程可達(dá)600km以上（不同的車型版本及工況標(biāo)準(zhǔn)下續(xù)航里程可能有差別），基本與燃油車相當(dāng)。其中，豐田的Mirai目前是全球銷量最好的氫燃料電池乘用車，截止到2019年11月，累計(jì)銷售已經(jīng)突破1萬(wàn)臺(tái)[2]。

我國(guó)近年來(lái)逐漸重視氫燃料電池的未來(lái)潛力，《國(guó)家能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃（2016-2030年）》發(fā)布?xì)淠苋a(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展目標(biāo)及技術(shù)研發(fā)路線，標(biāo)志著氫燃料電池產(chǎn)業(yè)已被納入我國(guó)國(guó)家能源戰(zhàn)略。尤其是2018年5月，李克強(qiáng)總理參觀豐田氫燃料電池車后，多部委成立氫燃料電池聯(lián)合小組，政策加速出臺(tái)、示范運(yùn)行項(xiàng)目增多、產(chǎn)業(yè)鏈投資熱度顯著提升、技術(shù)及關(guān)注熱度也逐步提高。2020年4月份，財(cái)政部、工信部、科技部、發(fā)改委明確提出要將氫燃料電池汽車從之前的購(gòu)置補(bǔ)貼改為“以獎(jiǎng)代補(bǔ)”的方式。截至2019年底，我國(guó)累計(jì)推廣燃料電池汽車超過(guò)6500輛（含氫燃料電池商用車），建成加氫站超過(guò)50座，形成初創(chuàng)企業(yè)400多家[3]。雖然目前我國(guó)氫燃料電池乘用車仍處在起步階段，但中國(guó)的發(fā)展規(guī)劃比較遠(yuǎn)大，根據(jù)《中國(guó)制造2025》規(guī)劃，到2030年將實(shí)現(xiàn)一百萬(wàn)輛燃料電池汽車的商業(yè)化應(yīng)用[4]。

根據(jù)國(guó)內(nèi)氫燃料電池乘用車企業(yè)研發(fā)起步時(shí)間、研發(fā)成果、項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)規(guī)模等維度，國(guó)內(nèi)氫燃料電池乘用車企業(yè)可以分為三個(gè)梯隊(duì)：上海汽車起步早，且有榮威950燃料電池轎車約幾十臺(tái)的批量示范運(yùn)行，可列為第一梯隊(duì);一汽集團(tuán)和長(zhǎng)城汽車的燃料電池汽車項(xiàng)目，研發(fā)投入相對(duì)較早，且研發(fā)團(tuán)隊(duì)有一定的規(guī)模和研發(fā)成果，可位居第二梯隊(duì);國(guó)內(nèi)其他車企如廣汽、吉利、東風(fēng)、長(zhǎng)安等企業(yè)為第三梯隊(duì)。雖然國(guó)內(nèi)已經(jīng)有較多的企業(yè)開(kāi)展研究，但與國(guó)外車企相比，還有很多的提升空間。我國(guó)氫燃料電池乘用車的發(fā)展還有很長(zhǎng)的道路要走。

2 我國(guó)氫燃料電池乘用車發(fā)展的主要問(wèn)題

2.1 氫燃料電池汽車主要技術(shù)參數(shù)與日韓相比差距較大

與日韓企業(yè)均有氫燃料電池乘用車在市場(chǎng)上銷售相比，我國(guó)氫燃料電池乘用車的市場(chǎng)推廣比較晚，且主要以區(qū)域示范運(yùn)行為主。表1列出了豐田Mirai、本田Clarity、現(xiàn)代NEXO、上汽榮威950等車型的主要參數(shù)，其中豐田Mirai、本田Clarity、現(xiàn)代NEXO為上市車型，上汽950為示范車型。從該表可以看出，在整車的續(xù)航里程、百公里加速時(shí)間、儲(chǔ)氫質(zhì)量、電堆功率等參數(shù)的對(duì)比上，國(guó)內(nèi)燃料電池乘用車與日韓企業(yè)的產(chǎn)品相比，差距都比較明顯。

2.2 氫燃料電池乘用車核心零部件的性能需要進(jìn)一步提高

氫燃料電池乘用車核心零部件主要包括燃料電池電堆、高壓儲(chǔ)氫瓶等。在乘用車電堆方面，目前國(guó)內(nèi)的電堆功率以60-70kw為主，而國(guó)外電堆功率已達(dá)到100kw以上，韓國(guó)現(xiàn)代搭載在NEXO車型的電堆功率已高達(dá)120kw;在電堆的體積功率密度、低溫啟動(dòng)溫度等方面，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品與國(guó)外產(chǎn)品相比也存在不小的差距;在催化劑鉑的使用量方面，國(guó)內(nèi)的鉑使用量約為國(guó)外同等條件下使用量的兩倍以上;在車載高壓儲(chǔ)氫瓶方面，雖然儲(chǔ)氫壓力國(guó)內(nèi)也達(dá)到了70Mpa，但儲(chǔ)氣瓶的儲(chǔ)氫質(zhì)量密度僅為國(guó)外的70%;這些差距反映到整車性能層面，就直接意味著國(guó)內(nèi)氫燃料電池乘用車在動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境適應(yīng)性以及成本等方面具有較大的劣勢(shì)。

2.3 氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈仍不完善

雖然我國(guó)氫燃料電池核心零部件的性能與國(guó)外產(chǎn)品相比有一定的差距，但真正制約我國(guó)氫燃料電池乘用車發(fā)展的是氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈仍不完善。氫燃料電池汽車既包括底盤、車身、內(nèi)外飾、電子電器等常規(guī)系統(tǒng)，也包括氫氣供應(yīng)系統(tǒng)、氫燃料電池、空氣循環(huán)系統(tǒng)等燃料電池汽車專屬的系統(tǒng)。以燃料電池系統(tǒng)為例，其涉及到的產(chǎn)業(yè)鏈包括高壓儲(chǔ)氫瓶、減壓閥、氫氣循環(huán)泵、空氣壓縮機(jī)、空氣過(guò)濾器、散熱器、膜電極（含質(zhì)子交換膜、催化劑等）、雙極板等，由此可見(jiàn)氫燃料電池的產(chǎn)業(yè)鏈非常長(zhǎng)。其中氫氣循環(huán)泵、空壓機(jī)、增濕器、質(zhì)子交換膜等核心部件及核心材料方面，目前主要依靠國(guó)外供應(yīng)商提供，國(guó)內(nèi)氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈的不完整且存在核心環(huán)節(jié)的缺失，讓我國(guó)氫燃料電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展存在隱患，也讓我國(guó)氫燃料電池乘用車面臨著產(chǎn)能受限、價(jià)格居高不下等方面的困境。即使我國(guó)加大對(duì)相關(guān)方面的投入，從產(chǎn)品研發(fā)到實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用，預(yù)計(jì)也需要3-5年以上的時(shí)間。

2.4 氫燃料“制、儲(chǔ)、運(yùn)、加”等環(huán)節(jié)仍不協(xié)調(diào)

除了氫燃料電池零部件的產(chǎn)業(yè)鏈的不完善，氫燃料的“制、儲(chǔ)、運(yùn)、加”等基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)發(fā)展也至關(guān)重要。在制氫方面，我國(guó)目前主要有天然氣裂解制氫、甲醇裂解制氫、電解水制氫、工業(yè)尾氣制氫等方式，成本在每公斤10-30元之間，整體上制氫工藝都比較成熟。在儲(chǔ)氫方面，主要壓縮氫氣、液態(tài)氫氣、固體儲(chǔ)氫等方式，因壓縮氫氣的方式比較簡(jiǎn)便、成本較低、充放速度比較快等特點(diǎn)，該方式目前在燃料電池汽車方面獲得了比較廣泛的應(yīng)用。在氫氣運(yùn)輸方面，主要有液罐、高壓氣罐、管道運(yùn)輸、固態(tài)罐運(yùn)輸?shù)确绞?，綜合考慮轉(zhuǎn)化利用率、使用環(huán)境及使用成本，目前高壓氣罐儲(chǔ)氫是主流方式。在加氫方面，主要存在的不是技術(shù)問(wèn)題，而是加氫站數(shù)量少、建設(shè)成本高、使用率低等問(wèn)題。雖然“制、儲(chǔ)、運(yùn)、加”等單一環(huán)節(jié)都不存在技術(shù)問(wèn)題，但四個(gè)環(huán)節(jié)之間仍然需要在市場(chǎng)的調(diào)節(jié)下進(jìn)行資源調(diào)配，進(jìn)而促進(jìn)四個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)發(fā)展，從而使與氫燃料相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施逐漸普及，為氫燃料電池乘用車的發(fā)展解決后顧之憂。

以上問(wèn)題表明，我國(guó)氫燃料電池乘用車的發(fā)展仍然處于初級(jí)階段，這也表明我國(guó)氫燃料電池乘用車的發(fā)展在一定時(shí)期內(nèi)仍然需要政策的大力支持。

3 我國(guó)氫燃料電池乘用車的發(fā)展建議

3.1 政策引導(dǎo)、政府搭臺(tái)、企業(yè)唱戲

根據(jù)前文分析，我國(guó)當(dāng)前的氫燃料電池乘用車還存在著一些問(wèn)題，因此我國(guó)氫燃料電池乘用車的發(fā)展還需要多管齊下，共同發(fā)力。建議 “政策引導(dǎo)、政府搭臺(tái)、企業(yè)唱戲”的三位一體，聯(lián)合發(fā)力。首先在政策方面，需要出臺(tái)針對(duì)氫燃料電池乘用車的頂層政策設(shè)計(jì)，進(jìn)一步明確國(guó)家戰(zhàn)略方向，完善政策支持體系，并對(duì)各地氫燃料電池企業(yè)的發(fā)展情況進(jìn)行摸底，對(duì)氫燃料產(chǎn)業(yè)鏈的缺失環(huán)節(jié)或薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行預(yù)警，并出臺(tái)鼓勵(lì)政策。其次，各地政府要因地制宜的利用各自優(yōu)勢(shì)，并根據(jù)國(guó)家發(fā)布的氫燃料電池企業(yè)的摸底情況，引導(dǎo)和培育當(dāng)?shù)嘏c氫燃料產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)的企業(yè)做精做強(qiáng)，避免重復(fù)投資、無(wú)效投資。第三，氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)應(yīng)根據(jù)企業(yè)的實(shí)際情況，在確保本企業(yè)正常運(yùn)營(yíng)的前提下，積極選擇向上突破的技術(shù)路徑，強(qiáng)化本企業(yè)的優(yōu)勢(shì)，共同做大做強(qiáng)氫燃料電池汽車行業(yè)。第四，技術(shù)是產(chǎn)品的核心競(jìng)爭(zhēng)力，要給與氫燃料電池相關(guān)企業(yè)研發(fā)支持。對(duì)于氫燃料核心零部件，建議購(gòu)買時(shí)給予增值稅減免政策。

3.2 以整車應(yīng)用為龍頭，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，完善氫燃料體系建設(shè)

氫燃料電池乘用車整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈非常龐大而繁雜，但只有整車產(chǎn)品能給消費(fèi)者帶來(lái)最直觀的體驗(yàn)，因此氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，要以整車應(yīng)用為龍頭。短期內(nèi)要鼓勵(lì)整車企業(yè)開(kāi)展氫燃料電池汽車在公共服務(wù)領(lǐng)域內(nèi)的示范應(yīng)用;中期內(nèi)鼓勵(lì)重點(diǎn)城市的私人用車、公共服務(wù)用車進(jìn)行一定的批量應(yīng)用;在中長(zhǎng)期，鼓勵(lì)一二線城市及氫燃料基礎(chǔ)設(shè)施較好的地區(qū)，推廣私人用車、公共服務(wù)用車進(jìn)行大批量應(yīng)用。

整車企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)，縮小整車產(chǎn)品與國(guó)外產(chǎn)品的差距。以市場(chǎng)為主導(dǎo)，完善氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈，加大對(duì)國(guó)產(chǎn)核心零部件的支持力度和搭載力度，以實(shí)際行動(dòng)促進(jìn)國(guó)產(chǎn)核心零部件企業(yè)的發(fā)展，使整車企業(yè)、零部件企業(yè)形成良性互動(dòng)和良性發(fā)展。加快“制、儲(chǔ)、運(yùn)、加”的氫燃料供應(yīng)的體系建設(shè)，鼓勵(lì)中石油、中石化、充電站等企業(yè)充分利用先發(fā)優(yōu)勢(shì)，進(jìn)軍氫燃料基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加快氫燃料供應(yīng)體系的完善。

3.3 加快示范應(yīng)用推廣，開(kāi)拓新的發(fā)展模式

為推動(dòng)氫燃料電池乘用車的快速發(fā)展，建議參考當(dāng)年推廣新能源汽車的“十城千輛”模式，在全國(guó)范圍內(nèi)外，選擇一部分經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較好、氫燃料汽車的研發(fā)水平比較高、氫產(chǎn)業(yè)鏈的配套程度比較完善、氫燃料資源的獲取比較容易、當(dāng)?shù)匕l(fā)展氫燃料電池汽車的積極性比較高的城市，進(jìn)行示范應(yīng)用。根據(jù)國(guó)家政策，推進(jìn)“以獎(jiǎng)代補(bǔ)”的資金使用新模式，對(duì)氫燃料電池汽車、核心零部件等進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，對(duì)氫燃料電池的產(chǎn)業(yè)鏈、氫燃料供應(yīng)鏈等進(jìn)行有序補(bǔ)強(qiáng)，對(duì)達(dá)成預(yù)期目標(biāo)的地方、企業(yè)、人員等給予資金獎(jiǎng)勵(lì)。同時(shí)建議積極開(kāi)展與具有先進(jìn)技術(shù)、先進(jìn)材料、先進(jìn)工藝、先進(jìn)產(chǎn)品的國(guó)外供應(yīng)商進(jìn)行合作，加快培育產(chǎn)業(yè)鏈。開(kāi)展燃料電池產(chǎn)業(yè)化示范應(yīng)用，有助于早日形成布局合理、各有側(cè)重、協(xié)同推進(jìn)的燃料電池汽車發(fā)展新模式。

4 小結(jié)

本文通過(guò)對(duì)我國(guó)氫燃料電池乘用車發(fā)展現(xiàn)狀、整車技術(shù)水平、核心零部件性能、氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈以及“制、儲(chǔ)、運(yùn)、加”等基礎(chǔ)設(shè)施方面的分析，指出了以上各方面存在的一些問(wèn)題，針對(duì)這些問(wèn)題，提出了要繼續(xù)施行“政策引導(dǎo)、政府搭臺(tái)、企業(yè)唱戲”的模式，要以整車應(yīng)用為龍頭，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，完善氫燃料體系建設(shè)。鼓勵(lì)有條件的地區(qū)加快示范應(yīng)用推廣，共同促進(jìn)氫燃料電池乘用車的發(fā)展。

本課題由廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃資助（項(xiàng)目編號(hào)：2019B090909001）。

參考文獻(xiàn)：

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