搶跑氫燃料電池汽車

楊智杰

某款國產氫燃料電池乘用車于2020年9月正式下線。圖/受訪者提供

繼純電動車、芯片產業(yè)之后，又一個新興產業(yè)——氫燃料電池汽車產業(yè)，正頻頻出現(xiàn)在全國各地的產業(yè)規(guī)劃路線圖中，呈現(xiàn)遍地開花的趨勢。

據(jù)不完全統(tǒng)計，截至2020年底，20多個城市頒布了40多個氫能產業(yè)專項政策。中國國際經濟交流中心信息部副部長景春梅注意到了這股熱潮，“氫能產業(yè)橫跨能源、材料、裝備制造等多個領域，既能有效帶動傳統(tǒng)產業(yè)轉型升級，又能催生新產業(yè)鏈，整合帶動效果突出。因此，地方政府發(fā)展氫能的積極性頗高”。

當?shù)胤秸贫诵坌牟漠a業(yè)規(guī)劃，投入大量財政補貼購置車輛、補貼建設加氫站這些“面子工程”后，很容易發(fā)現(xiàn)，產業(yè)鏈前中后端面臨的挑戰(zhàn)遠遠超出預想。正如工業(yè)和信息化部裝備工業(yè)一司司長羅俊杰早在2018年指出，“氫燃料電池汽車的發(fā)展不僅是一個技術問題，還依賴于整個氫能產業(yè)鏈的發(fā)展，而且還要解決成本與管理等一系列問題，某種程度上看，比電動汽車的推廣難度可能更大?！?h3>氫能大國的“加氫焦慮”

氫能逐漸被吹向了“風口”，但是無論是從業(yè)者還是普通大眾，都無法打消對這種“?；贰钡目謶?，這始終困擾著氫能產業(yè)的發(fā)展。“氫氣現(xiàn)在不是作為能源、而是作為化工品被看待，這是全世界的普遍狀況，在中國更為突出。按照現(xiàn)在的法規(guī)標準，氫氣只能在化工區(qū)使用，因為它被歸類于危險化工品。”中國氫能聯(lián)盟專家委員會主任、同濟大學汽車學院原院長余卓平曾提道。

過去兩年，國外加氫站曾發(fā)生多起爆炸事故。2019年5月到6月的兩個月內，韓國江原道發(fā)生氫燃料儲存罐爆炸、美國加州圣塔克拉拉儲氫罐泄漏爆炸、挪威首都奧斯陸的一處加氫站發(fā)生爆炸。2020年，美國北卡州朗維尤一家氫燃料工廠發(fā)生爆炸，損毀了附近60處房屋，慶幸的是沒有造成人員傷亡。

從已公布的事故調查原因看，多處爆炸是由操作規(guī)范和技術流程不嚴格造成，與氫源無關。近年來，余卓平在多個場合科普氫氣，呼吁把氫作為能源來管理，“汽油、天然氣都危險，為什么大家能夠無障礙使用，是因為有一套人員管理措施，既保證安全，又能大規(guī)模使用?！?/p>

舜華新能源董事長高頂云見證了國內加氫站的一路發(fā)展。2004年，上海開始發(fā)展氫燃料電池汽車，有車沒站，同濟大學團隊聯(lián)合上海航天發(fā)起成立了舜華新能源，建設加氫站。高頂云后來出國考察發(fā)現(xiàn)，歐美日韓重點發(fā)展燃料電池乘用車，加氫站普遍小而精，國內的技術路徑則是優(yōu)先發(fā)展商用車，加氫站從技術裝備到外觀，都設計得偏工業(yè)化，講究規(guī)模。

日本擁有140多座加氫站，全球領先。高頂云注意到，日本的加氫站往往建在幼兒園、住宅樓旁邊。“我們加氫站的標準現(xiàn)在已經挺全的，只是一些標準跟國外相比，相對保守?！?/p>

2020年，《中華人民共和國能源法（征求意見稿）》明確氫能的能源屬性，但對于氫能從業(yè)者來說，這個節(jié)奏仍需提速。

統(tǒng)計顯示，目前國際制氫年產量6300萬噸左右，中國每年產氫約2200萬噸，占世界氫產量的三分之一，成為世界第一產氫大國?！半m然中國是第一產氫大國，具有豐富的資源基礎，但國家層面仍然沒有給予氫能明確定位。氫只是作為新能源汽車產業(yè)發(fā)展的一部分，缺乏戰(zhàn)略規(guī)劃?！庇嘧科奖硎尽?/p>

不少發(fā)達國家將氫能產業(yè)作為國家能源轉型、產業(yè)創(chuàng)新以及疫情中實現(xiàn)經濟復蘇的抓手。從全世界范圍來看，目前大約有50個國家對氫燃料電池有戰(zhàn)略布局。國內的發(fā)展節(jié)奏也在近幾年提速，2019年，“推進充電、加氫等設施建設”首次被寫入兩會《政府工作報告》。2020年9月，財政部等五部委發(fā)布對燃料電池汽車第一個專項補貼政策。

中國作為全球最大產氫國，正報以巨大熱情。但不少地方在發(fā)展氫燃料電池車產業(yè)時，都會面臨一個難題：加氫焦慮。氫是二次能源，全球有96%的氫氣來自于煤或者天然氣制氫，其余是電解水制氫、可再生能源制氫。目前國內加氫站的氫都來自于工業(yè)副產氫，但即便山東、四川、浙江等多地聲稱工業(yè)副產氫豐富，真正用于燃料電池汽車產業(yè)鏈的量遠遠不夠。

2019年11月18日，日本滋賀縣草津市，松下公司的一個加氫站于一場媒體活動中亮相。圖/IC

而在氫的儲運上，目前國內常用長管拖車，將壓縮后的氫氣氣體跨區(qū)域運輸。工業(yè)副產氫更受制于運輸距離，不適合長距離調配?！伴L管拖車不經濟，要是做管道運氫，建設成本又太高，所以非常糾結?！敝袊茖W院院士、中國電動汽車百人會副理事長歐陽明高指出，目前一些儲運方式能效偏低、成本偏高，需要實現(xiàn)技術更新。

景春梅對《中國新聞周刊》表示，對發(fā)展燃料電池的城市，“氫從哪里來”是必須要考慮的因素，源頭不能得到保障，后面都是無源之水，“加氫焦慮”成為氫燃料電池汽車發(fā)展的重要制約因素。

舜華新能源建設的安亭加氫站已經運營超過十年了，直到現(xiàn)在，每天來加氫的車仍稀稀落落。舜華董事長高頂云告訴《中國新聞周刊》，加氫站一年的運營成本是200多萬元，目前絕大多數(shù)加氫站都不賺錢，主要因為燃料電池汽車不多，不能滿足基本負荷。

香橙會（氫能服務機構）統(tǒng)計，截至2020年底，中國已建成118座加氫站，其中投入運營101座。中國氫能聯(lián)盟發(fā)布的《中國氫能源及燃料電池產業(yè)白皮書》（2019版）顯示，預計到2035年，中國加氫站達到1500座，到2050年達到10000座以上。

激進的規(guī)劃中，加氫站建設最大的“攔路虎”就是成本問題。上汽大通燃料電池平臺總經理高輝強對《中國新聞周刊》指出，一個充電樁需要花費幾萬至幾十萬元，而加氫站的投資成本非常高。而且，建加氫站遠比充電樁更復雜。

位于山東濰坊的濰柴加氫站，在當?shù)卣a貼后，氫價降到了50多元/公斤。即便如此，氫氣價格仍舊偏高。濰柴新能源業(yè)務負責人對《中國新聞周刊》介紹，以一輛公交車為例，一天跑200公里，100公里需要4～5公斤氫氣，一公斤氫氣50多元，要花費400多元。與混合動力和傳統(tǒng)燃油車相比，“氫氣能降到35元/公斤～40元/公斤，就可以和傳統(tǒng)車運行費用持平，但是現(xiàn)在全國沒有城市能做到，這是示范的目標?！?/p>

景春梅曾撰文分析，我國氫燃料電池汽車尚處起步階段，運營車輛較少，贏利較困難，加氫站的建設運營無法通過規(guī)模經濟效應平衡收支，導致建設運營模式不夠成熟，加氫設備產業(yè)化能力不足、成本偏高?；A設施不足又反過來影響氫燃料電池汽車推廣應用。

仍存在“卡脖子技術”

相較于傳統(tǒng)內燃機汽車和純電動汽車，燃料電池汽車在技術上更加復雜。

上汽大通燃料電池平臺總經理高輝強向《中國新聞周刊》解釋，氫不是終極能源，需要在車上進行能源轉換，簡單理解，氫燃料電池汽車具有傳統(tǒng)汽車上能量轉換并排氣、排水的特點。同時，它的能量產生了電能，并用高壓電驅動車輪，因此又具備了純電動車的邏輯，所以比較復雜。

燃料電池，是將氫氣和氧氣的化學能直接轉換成電能的發(fā)電裝置，技術門檻最高。上海捷氫科技有限公司（以下簡稱“捷氫”）專門研發(fā)燃料電池技術，成立于2018年，是上汽集團為加快燃料電池汽車產業(yè)化發(fā)展，整合資源成立全資子公司。捷氫總經理盧兵兵向《中國新聞周刊》介紹，燃料電池真正的核心是電堆，而電堆的“心臟”是膜電極，“膜電極是整個技術的決定性要素，既影響壽命，又影響性能，更重要的是成本——膜電極現(xiàn)在占電堆成本的70%左右?！?/p>

但是作為電堆的“心臟”，國內膜電極仍落后于國外一些國家?！巴ㄟ^這么多年的努力，燃料電池系統(tǒng)輔助零部件，基本可以實現(xiàn)國產化。但是膜電極的三個核心材料，碳紙、質子交換膜以及催化劑，主要依賴進口，國內也在做，但是和國外還有差距?！北R兵兵說。據(jù)報道，由于高技術壁壘，國內商業(yè)化的膜電極，超過七成依賴進口。

景春梅也曾撰文總結，關鍵材料和核心技術尚未自主，是我國氫能產業(yè)發(fā)展面臨的瓶頸之一?！芭c發(fā)達國家相比，關鍵零部件主要依靠進口，燃料電池的關鍵材料包括催化劑、質子交換膜以及炭紙等大都采用進口材料;關鍵組件制備工藝亟須提升，膜電極、雙極板、空壓機、氫循環(huán)泵等和國外存在較大差距;關于氫品質、儲運、加氫站和安全標準較少，氫氣品質檢測和氫氣泄漏等重要測試裝備欠缺，權威檢測認證機構尚未形成。”

展會上的燃料電池膜電極。圖/IC

不過，在近些年政策加持下，國內氫燃料電池技術已經“超出預期”。 高輝強記得，五年前，上汽大通推廣第一輛燃料電池汽車時，找個產業(yè)鏈上的供應商都很難，沒有很大的車規(guī)級供應商，多是一些實驗室的產品?！爱敃r我們試了國內三家空壓機廠商，沒有一家能滿足我們的車規(guī)要求，后來選用了國外產品。國內產業(yè)鏈非常薄弱，很多時候沒得選。”如今，高輝強發(fā)現(xiàn)，供應鏈上公司選擇的余地很大，而且出現(xiàn)了一些車規(guī)級供應商，無論在成本還是質量的一致性上都有很大的進步。

中國科學院院士、中國電動汽車百人會副理事長歐陽明高表示，與五年前相比，現(xiàn)在的產品所有主要的性能指標都有大幅提升，比如核心指標燃料電池壽命提升了300%。國產燃料電池零部件的產業(yè)鏈已經建立，系統(tǒng)集成能力大幅增強，頭部企業(yè)正在形成。下一步的重點就是要使燃料電池系統(tǒng)成本十年內下降80%以上。

“近年來，我國企業(yè)不斷進行自主研發(fā)，但與國際領先水平仍存在明顯差距，燃料電池核心技術和關鍵材料仍掌握在加、美、日、韓、德、法等發(fā)達國家手中?！本按好氛J為，政府和企業(yè)的火力點，都應該集中在核心關鍵技術的薄弱環(huán)節(jié)，而不是急于擴大終端市場，“為使燃料電池產業(yè)化擁有足夠的技術支撐，迫切需要加強燃料電池的材料新體系及其電化學機理過程的研究，政府資金應在基礎研究環(huán)節(jié)集中發(fā)力，盡快突破核心技術和關鍵材料瓶頸?！?h3>打通整個產業(yè)鏈

氫燃料電池作為重要一環(huán)，串聯(lián)起了氫能產業(yè)鏈的上下游。上游提供氫燃料的來源，包括制氫、儲氫、運氫和加氫站，下游則是應用端，目前汽車是氫能大規(guī)模應用的突破口。全產業(yè)鏈橫跨多個領域，包括能源、汽車工業(yè)、交通等。

產業(yè)鏈不同環(huán)節(jié)的發(fā)展水平不一，制約氫燃料電池汽車的產業(yè)化。歐陽明高多次指出，氫燃料產業(yè)鏈自主化程度與技術水平和燃料電池還有差距，需要氫能技術全鏈條各環(huán)節(jié)進行突破。

濰柴運營了兩年多的加氫站。氫燃料電池汽車需要的氫氣，純度要求不低于99.97%，對硫、一氧化碳等雜質含量要求苛刻，實現(xiàn)商業(yè)化必須做到“低成本、持續(xù)穩(wěn)定供應”，同時，氫源也要在200公里以內?！皻錃鈴闹瞥龅郊幼⑦M氫燃料電池汽車之間，有一系列的環(huán)節(jié)，比如制備、純化、罐沖、運輸?shù)龋@是一個很長的產業(yè)鏈。”濰柴前述負責人提道。這些因素才是地方做好產業(yè)的關鍵，而不是只建個站、買幾輛車那么簡單。

“雖然部分城市在技術與產業(yè)協(xié)同層面高度契合，但受限于儲運因素，終端氫能應用與上游氫源供應之間往往難以形成有效協(xié)同，影響氫能供應鏈示范效果。”景春梅建議，需加大上游氫源與下游用氫市場之間的協(xié)同力度，結合示范工程探索氫氣長距離儲運相關技術與商業(yè)模式創(chuàng)新。

當上游氫燃料產業(yè)還存在技術和運輸瓶頸，下游市場需求還并沒有想象那么樂觀時，中游的部分產能供應已經有過剩的傾向。目前，燃料電池產業(yè)發(fā)展形勢較好，但是目前入局者增多，面臨過度競爭的趨勢。根據(jù)天眼查不完全統(tǒng)計，2015年，燃料電池相關企業(yè)只有1500多家，截至目前，相關企業(yè)已經超過8000家?！捌髽I(yè)增多也可能魚龍混雜，大家過度競爭，造成資源浪費，隨著市場發(fā)展和政策驅動，會淘汰一大批?！北R兵兵說。

2020年12月9日，在日本東京一場車展上的豐田公司氫燃料電池車Mirai模型。圖/視覺中國

2016年4月27日，河北唐山市，世界首列商用型燃料電池和超級電容混合動力100%低地板現(xiàn)代有軌電車在中車唐山公司下線。圖/中新

2012年5月12日，南京大學昆山創(chuàng)新研究院向學校捐贈20輛自行研制的氫能源電動車。圖/新華

2020年7月29日，市民在河北張家口市橋東區(qū)準備乘坐氫燃料電池公交車出行。圖/新華

他注意到，現(xiàn)在一些公司打著做氫燃料電池技術的名號，實際上是做集成。就像電子系統(tǒng)一樣，在國內外買電堆，再加上空壓機等輔助零部件，組成系統(tǒng)，沒有真正的核心競爭力，在后期也會被逐漸淘汰。

景春梅也提醒，目前地方政府規(guī)劃的氫燃料電池電堆總產能超過1500兆瓦，氫燃料電池汽車產能總計近萬輛。在她看來，我國氫能產業(yè)化尚處于起步階段，市場容量有限，關鍵技術、經濟性及基礎設施等均存在瓶頸，短時間內這些產能很難充分釋放，一旦規(guī)劃實施有可能面臨產能過剩風險。

在余卓平看來，氫能及燃料電池汽車產業(yè)的發(fā)展，需要政府強有力地進行全國層面規(guī)劃，打通整個產業(yè)鏈條。

百萬目標雄心

產業(yè)鏈的種種掣肘以及全產業(yè)鏈成本高，從其他產業(yè)發(fā)展經驗看，解決問題的辦法只有一個：技術創(chuàng)新和規(guī)模化應用。

目前，全國累計推廣氫燃料電池汽車不足1萬輛，建成加氫站100座左右。有評論指出，如此“迷你”的市場規(guī)模，如何帶動整個產業(yè)的技術突破和商業(yè)化？

根據(jù)《節(jié)能與新能源汽車技術路線圖2.0》，到2025年中國氫燃料電池車運行數(shù)量要達到10萬輛左右，2030～2035年要實現(xiàn)100萬輛的保有量。但現(xiàn)實卻有些尷尬。一方面，燃料電池汽車產銷量數(shù)據(jù)有點涼，受疫情和補貼政策調整影響，2020年氫燃料電池汽車產銷量不佳，分別是1199輛和1177輛，與2019年相比大幅下降;另一方面，截至2020年底，國內氫燃料電池汽車的接入量只有6002輛，其中超過一半是物流車，近四成是公交車，通勤客車只有4.40%，公路客車占6%。

相關研究報告顯示，從全球范圍來看，目前國外氫燃料電池汽車已經完成了整車的技術、性能研發(fā)工作，整車性能已能接近傳統(tǒng)汽車水平，成熟度已接近產業(yè)化階段，如日本豐田、本田和韓國現(xiàn)代汽車，其中豐田Mirai汽車銷量處于領先水平。

成本居高不下，是阻礙國內氫燃料電池汽車推廣的痛點之一。福田汽車新能源系統(tǒng)集成副總工程師兼燃料電池客車產品總監(jiān)魏長河曾提到，氫燃料電池客車的整車采購成本，是燃油車和純電動汽車的兩倍以上。

目前，一輛氫燃料電池公交車的價格在200萬元左右，多地購入氫燃料電池公交車做示范運行，只能依賴政府補貼。景春梅指出，“相比之下，電動車只要>100萬元，中間差不多都是政府在補貼。政府可以補貼幾輛示范車，但是真正要做成規(guī)模，就要考驗地方的財力?！?/p>

除了投資購車，地方也對加氫進行補貼。景春梅估算，氫價降到30～40元/公斤才有市場競爭力，但實際氫價都是80～100元/公斤，政府不補貼，就沒有經濟性。當各地公交車跑起來，加氫補貼比購買公交車的花費還要高。

“有些地方政府擺幾輛車、一兩個加氫站是挺好看，但要讓車都跑起來，而且每次加氫都給補貼，補貼的錢遠遠超過固定資產。這種模式是否可持續(xù)，真的是要打問號。”景春梅對《中國新聞周刊》說。

在乘用車市場，國內氫燃料電池汽車的整車產品，還遠遠缺乏市場競爭力。2020年9月，上汽大通發(fā)布首款高端氫燃料電池MPV EUNIQ 7，基于上海地區(qū)的補貼政策下，售價為29.98萬元～39.98萬元。上汽大通燃料電池平臺總經理高輝強對《中國新聞周刊》說，由于燃料電池行業(yè)成本降低，和2015年相比，氫燃料電池汽車的成本已經降低了一半。但是這個價位與電動車和燃油車相比，仍然“高端”。

2017年以來，上汽大通已經試水了兩款車，共推廣了400多輛，銷往遼寧、新疆、上海、山東青島、廣東佛山等地?！拔覀儸F(xiàn)在是跟純電動汽車在賽跑，必須快速地降低成本，提升技術和質量。樂觀地看，接下來三四年，整車的成本可能還會對半砍。”高輝強說。

多位從業(yè)者都指出，氫燃料電池汽車可以走純電動汽車的發(fā)展路徑，通過規(guī)模推廣降低成本?！叭绻淮笠?guī)模應用，成本就降不下來?，F(xiàn)在大家看清楚了，方向是對的，現(xiàn)在就是要找到更好的應用場景。如果只是幾十輛的應用，沒辦法降低成本?！庇嘧科秸f，十年前，純電動汽車技術進入可用階段，現(xiàn)在燃料電池技術跟當時純電動汽車的技術相比并不落后，已經進入可用階段。

但如何把握好規(guī)?；逃玫墓?jié)奏，業(yè)內仍然缺乏共識，國家相關政策也不支持在現(xiàn)階段大幅提速整車的生產。財政部等五部委關于燃料電池汽車的示范應用通知中明確提醒：獎勵資金由地方和企業(yè)統(tǒng)籌用于燃料電池汽車關鍵核心技術產業(yè)化，人才引進及團隊建設，以及新車型、新技術的示范應用等，不得用于支持燃料電池汽車整車生產投資項目和加氫基礎設施建設。

景春梅也指出，在氫能示范應用中，不宜過快地追求終端市場應用。她對《中國新聞周刊》表示，目前國內企業(yè)在核心技術、關鍵材料和裝備制造等方面，與國際差距仍然明顯，大量核心專利掌握在美日等國企業(yè)手中，這些掌握核心技術的國外企業(yè)，在研發(fā)上多年投入尚未獲得回報，正面臨成本亟須攤薄的困境。

“如果此時大規(guī)模推廣終端應用，本土企業(yè)將依賴國外技術，削弱自主核心技術創(chuàng)新動力，并導致全產業(yè)鏈上的高額利潤大幅外流，出現(xiàn)‘花自己的錢，幫別人開拓市場的尷尬局面?！本按好诽嵝眩黄坪诵年P鍵技術是現(xiàn)階段氫能示范首要目的，應用規(guī)模不宜作為評價示范效果的主要指標。現(xiàn)階段，地方和企業(yè)發(fā)展氫燃料電池企業(yè)，重點應放在商用車領域，積極拓展燃料電池重卡的商業(yè)化應用，待條件成熟時再擴展到乘用車。