直面燃料電池汽車普及化困局

本刊記者/黎沖森

目前燃料電池汽車市場普及率偏低，被看作叫好不叫座。要真正做到叫好又叫座，它需要補足短板，才能全面產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化，最終實現(xiàn)破局。

2021 年1 月，廣汽埃安因稱將推出“續(xù)航1000 公里”和快充“8 分鐘內(nèi)充滿80%”的車型而在業(yè)內(nèi)引發(fā)巨大爭議。中國科學院院士歐陽明高在一次公開會議上說：“如果某一位說他的車既能跑一千公里，又能幾分鐘充完電，還特別安全，成本還非常低，那大家不用相信，因為這在目前是不可能同時達到的。”

對此爭議，廣汽集團回應稱：此前透露的“續(xù)航1000 公里”和“8 分鐘內(nèi)充滿80%”并非同一項技術(shù)，也并非搭載在同一款車型上。據(jù)其公告，石墨烯基超級快充電池具備6C 快充能力，結(jié)合600A 高功率快充設備，能在8 分鐘內(nèi)充滿80%；廣汽集團推進硅負極電池研發(fā)，NEDC 續(xù)航最高達1000 公里。

事實上，此前蔚來汽車、智己汽車等也宣傳過可以續(xù)航1000 公里的新電池技術(shù)。比如，蔚來汽車稱，2022 年第四季度將推出使用150 度的固態(tài)電池汽車，實現(xiàn)360Wh/kg 超高能量密度，續(xù)航里程超過1000 公里。為此，國聯(lián)汽車動力電池研究院董事長熊柏青說：“全固態(tài)電池距商業(yè)化還很遠，現(xiàn)在甚至做個演示都還很困難。10 年內(nèi)完全攻克全固態(tài)難度挺大，反正至少這5 年沒戲了。”

里程焦慮、安全問題、成本高企、配套設施建設等因素制約著新能源汽車的發(fā)展。同樣，從整體來看，盡管燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)未來可期，但目前燃料電池汽車仍處于示范性運行階段，可以說要全面商業(yè)化運行尚需時日。2021 年1 月，科技部部長王志剛直言，要加快解決氫成本高和重載燃料電池商用車商業(yè)化難等問題。

產(chǎn)銷瓶頸

先看看燃料電池汽車的產(chǎn)銷情況，會發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實離理想的確還很遠。

據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)，2020 年，新能源汽車產(chǎn)銷量為136.6 萬輛和136.7 萬輛，同比增長7.5%和10.9%；而國內(nèi)燃料電池汽車產(chǎn)銷量為1199 輛和1177 輛，同比下降57.5%和56.8%。依此推算，燃料電池汽車產(chǎn)銷量僅占新能源汽車產(chǎn)銷量的

約0.088%和約0.086%。若與2020 年國內(nèi)汽車產(chǎn)銷量2522.5 萬輛和2531.1 萬輛相比，它更是幾乎可以忽略不計。只能說，其未來成長空間巨大。

目前燃料電池汽車市場尚在起步階段，訂單主要來自政府采購。2020 年，氫燃料電池汽車公開招標項目共計19 個，涉及14 個城市及地區(qū)；中標的氫燃料電池汽車數(shù)量為878輛，中標總金額達到20.02 億元。

另據(jù)新能源汽車國家監(jiān)測和管理平臺的數(shù)據(jù)，截至2021 年1 月20 日，該平臺累計接入新能源汽車406.7 萬輛，截至2020 年12 月31 日全國累計接入在運行的氫燃料電池汽車6002 輛，其中接入的氫燃料電池汽車分布在17 個省份，全國累計運行里程達到1.06 億公里。而此前有權(quán)威機構(gòu)預測，2020 年國內(nèi)氫燃料電池汽車保有量達到1 萬輛。顯然，實際與此差距較大。

據(jù)2020 年版《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》提出的發(fā)展目標，到2025 年，氫燃料電池汽車保有量有望達到10 萬輛左右，到2035 年將達到100 萬輛左右。若依此推算，“十四五”期間，要達成此目標，氫燃料電池汽車增長要超過16 倍。據(jù)公開資料，2016-2019 年，國內(nèi)氫燃料電池汽車產(chǎn)量從629 輛提升至 2737 輛。顯然，要實現(xiàn)此目標，氫燃料電池汽車產(chǎn)量也得趕上。

目前燃料電池汽車市場尚在起步階段，訂單主要來自政府采購。2020 年，氫燃料電池汽車公開招標項目共計19 個，涉及14 個城市及地區(qū)；中標的氫燃料電池汽車數(shù)量為878 輛，中標總金額達到20.02 億元。

從招標地域情況來看，2020 年，山東青島、河北張家口以200 輛招標規(guī)模并列榜首，廣東佛山以174 輛位居第二，山東濰坊、淄博以100 輛并列第三。而山東省以超400 輛氫能汽車招標項目位居全國前列。因2022 年北京冬奧會，張家口從2018 年開始積極推廣氫燃料電池汽車示范運營項目，到2020 年，投入運行的氫燃料電池公交車總數(shù)達到199 輛， 連續(xù)三年位列全國第一。

從中標氫燃料電池汽車品牌來看，2020 年，前三名分別為南京金龍、佛山飛馳、吉利商用車，其中南京金龍以200 輛排名第一，佛山飛馳以174 輛位居第二，吉利商用車以144 輛排名第三，其他排名依次為北汽福田、中通客車、宇通客車、亞星客車、廣州開沃等。

從配套燃料電池系統(tǒng)廠商來看，2020年，億華通公司位居第一，從張家口、淄博和馬鞍山三地拿到配套車輛合計314 輛，中標金額87728.2 萬元；海卓科技位居第二，拿到配套車輛200 輛；國鴻重塑位居第三，拿到配套車輛114 輛，中標金額15770.2 萬元；濰柴動力位居第四，拿到配套車輛100 輛（濟南公交數(shù)量未知），中標金額31372.4萬元；雄韜系（包含泰極動力）位居第五，拿到配套車輛90 輛，中標金額21613.8 萬元。

從上述數(shù)據(jù)可以看出燃料電池汽車市場的基本生態(tài)，其產(chǎn)銷成為其明顯的發(fā)展瓶頸。

成本高企

目前燃料電池汽車處于高成本、高價格的初期發(fā)展階段。從2020 年政府采購氫燃料電池汽車的訂單可以計算出，中標單車均價達228 萬元。這比純電動公交車的價格高出一倍。

而《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》對氫燃料電池汽車未來價格提出的目標是：商用車，到2025 年成本低于100萬元，到2030-2035 年成本低于50 萬元；乘用車，到2025 年成本低于30 萬元，到2030-2035 年成本低于20 萬元。顯然，現(xiàn)有氫燃料電池汽車的價格離這個目標距離還比較大。

氫燃料電池汽車價格偏高，背后則是燃料電池成本居高不下。下一步的核心問題是如何實現(xiàn)經(jīng)濟性，這是今后5-10 年必須努力解決的。歐陽明高認為，按照現(xiàn)在的情況估計，燃料電池未來10 年成本應該降低百分之七八十?！斑^去10 年鋰離子電池就是這樣發(fā)展的，燃料電池滯后了10 年。燃料電池系統(tǒng)成本要從2020 年的5000 元/千瓦下降到2030 年的600 元/千瓦。總體來看，價格下降是完全可以預期的?！?/p>

制氫成本也有待降低。歐陽明高說：“可再生能源制氫成本和可再生能源電價密切相關。目前我們在張家口風電制氫電價一毛五分一度，氫的電耗成本一公斤氫約7 元?！比羧剂想姵爻杀窘迪聛?，則制氫成本也將下降。

而車載儲氫的成本比燃料電池下降相對還要慢些。歐陽明高說，現(xiàn)在國內(nèi)已經(jīng)投產(chǎn)塑料內(nèi)膽碳纖維纏繞的700 大氣壓車載高壓儲氫瓶，因為剛開始生產(chǎn)，目前成本很高，預計到2025 年儲一公斤氫的氫瓶成本3000 元?，F(xiàn)在中石化已建立起大型高強度碳纖維工廠來解決其材料成本問題。

電堆作為燃料電池的核心部件，在燃料電池動力系統(tǒng)的成本構(gòu)成中，其成本占比達67%。其中，催化劑與膜電極成降本關鍵。以質(zhì)子交換膜燃料電池為例，電堆主要由催化劑+電極、雙極板、隔膜、電堆平衡裝置、膜電極骨架和氣體擴散層構(gòu)成。而催化劑及電極主要原料為鉑等貴金屬，在電堆成本中占比達49%，在電池動力系統(tǒng)成本中占比達33%。因此，降低鉑等貴金屬催化劑用量和提升質(zhì)子交換膜性價比，有利于突破燃料電池成本瓶頸。

德勤公司預計，到2029 年，燃料電池系統(tǒng)成本將下降超過50%。德勤公司認為，當前燃料電池系統(tǒng)價格高企是由于高技術(shù)門檻和高制造成本導致，而不是由于原材料成本較高導致的。有觀點認為，燃料電池價格較高的原因是使用了鉑金作為催化劑，但實際上鉑金的成本在燃料電池系統(tǒng)總體成本中占比不到1%。

2020 年，電堆廠商打起了價格戰(zhàn)。2020 年10 月，國鴻氫能公司率先將電堆價格降至2000 元以內(nèi)，推出1999 元/千瓦的鴻芯GI 電堆。1 個月后，氫璞創(chuàng)能公司將新品電堆Nowogen V 價格降至1699 元/千瓦。雄韜股份子公司則將價格降至1199 元/千瓦。

據(jù)日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)（NEDO）發(fā)布的燃料電池堆棧性能路線路，到2040 年，若年產(chǎn)量50 萬套，則燃料電池堆成本目標值為1000 日元/千瓦（約合人民幣62 元/千瓦），燃料電池系統(tǒng)成本目標值為2000 日元/千瓦（約合人民幣124 元/千瓦）。顯然，其成本與產(chǎn)量規(guī)模有關。

億華通公司曾測算，當年產(chǎn)量達10萬臺級時，國產(chǎn)氫燃料電池發(fā)動機可下降到1000 元/kW。2019 年，億華通公司的30kW、40kW 和60kW 系列燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)每套均價為65.69 萬元、78.47 萬元和122.42 萬元。據(jù)美國能源部預測，當燃料電池發(fā)動機年產(chǎn)量達到50 萬套時，燃料電池電堆及發(fā)動機成本可分別下降至19 美元/千瓦和45 美元/千瓦，成本較年產(chǎn)量1000 套時分別下降83.90%、74.86%。

據(jù)公開資料，在氫能供應環(huán)節(jié)，目前國內(nèi)的成本結(jié)構(gòu)為制氫30%-50%、儲存和運輸35%-55%、加注環(huán)節(jié)15%左右，因此降低制氫和氫儲運成本也非常重要。在合理的原材料價格和電價前提下，不同的制氫方式生產(chǎn)成本不同，其中煤制氫為10 元/kg，天然氣、石腦油、重油、甲醇制氫為約17 元/kg，工業(yè)副產(chǎn)氫回收提純?yōu)?1 元/kg，電解水制氫30 元/kg。而氫氣出廠價至少是成本價的1.5 倍。再加上儲運和加注等成本，總價格自然會上揚不少。

從每公里總擁有成本角度來看，麥肯錫公司認為，到2023 年左右，氫燃料電池商用車與純電動商用車總擁有成本相當，達到每公里0.25 歐元(1.93 元人民幣)；2030 年前，氫燃料電池商用車與燃油商用車的總擁有成本相當，達到每公里0.2 歐元(1.55 元人民幣)。

《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》提出的目標是，就氫燃料電池汽車的功能要求而言，到2025 年，冷啟動溫度達到-40℃，提高燃料電池功率，整車成本達到混合動力的水平；到2030-2035 年，冷啟動溫度達到-40℃，燃料電池商用車動力性、經(jīng)濟性及成本需達到燃油車水平。

由于氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)還沒有形成規(guī)模經(jīng)濟效益，所以與傳統(tǒng)汽車和純電動汽車相比，氫燃料電池汽車成本還相對較高。億華通公司董事長張國強認為，隨著氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，成本將大幅下降。而氫燃料電池汽車高企的成本顯然不利于其市場普及推廣。

兩不“熟”

針對當前氫成本偏高和重載燃料電池商用車商業(yè)化難的問題，2021 年1 月，科技部部長王志剛說，一方面要推進大功率長壽命燃料電池系統(tǒng)、高密度車載儲氫與供氫技術(shù)攻關，另一方面要強化氫的制-儲-輸-用全鏈條技術(shù)研究，帶動氫能供應體系建設，為加氫站等配套設施建設和氫能關聯(lián)產(chǎn)業(yè)發(fā)展打下基礎。

要推動氫燃料電池汽車市場普及化，還需打造出燃料電池汽車的技術(shù)體系優(yōu)勢?！豆?jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》指出，到2030-2035 年，實現(xiàn)氫能及燃料電池汽車的大規(guī)模應用，要從電堆基礎材料、控制技術(shù)和儲氫技術(shù)等方面實現(xiàn)技術(shù)突破。歐陽明高認為，電解綠氫技術(shù)、氫儲運技術(shù)、氫安全技術(shù)等還需要改進提升。

同濟大學燃料電池汽車技術(shù)研究所所長章桐教授說，目前燃料電池汽車之所以在市場上難以普及，原因很簡單，其中兩個關鍵性因素很重要，即需要技術(shù)成熟和產(chǎn)業(yè)鏈成熟。顯然，目前燃料電池汽車的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈還不是很成熟。

一方面，部分關鍵技術(shù)還不成熟。目前燃料電池汽車真正的技術(shù)難點是缺乏產(chǎn)品化技術(shù)。比如，氫燃料電池的主要原材料質(zhì)子交換膜、催化劑等關鍵技術(shù)還比較薄弱，主要依靠進口。章桐說：“我們不缺實驗室技術(shù)，而是缺產(chǎn)品化技術(shù)。這需要整個產(chǎn)業(yè)界努力去突破?！睂θ剂想姵仄嚠a(chǎn)業(yè)來說，只有整個技術(shù)成熟到一定階段，包括其成本、使用壽命、安全性、可靠性、便利性等各因素，才便于燃料電池汽車的普及推廣。

比如，安全性問題。由于氫燃料的復雜性和危險性，氫能應用的重要痛點是安全性，是燃料電池發(fā)展無法回避的現(xiàn)實問題。顧客普遍對燃料電池汽車的安全性存在顧慮，這需要氫能技術(shù)和燃料電池汽車的整體技術(shù)更趨完善?；蛟S只有達到傳統(tǒng)燃油汽車的整體技術(shù)狀態(tài)時，人們才會逐漸消除對燃料電池汽車的技術(shù)焦慮。

相較于純電動汽車，氫燃料電池汽車的安全監(jiān)測難度更大，監(jiān)控標準等也有待完善。要降低氫燃料電池汽車的安全風險，需讓氫能全鏈物理貫通和信息全鏈匯聚融合，實現(xiàn)全鏈條安全監(jiān)管。

安全類事故國內(nèi)外都時有發(fā)生。比如，2019 年5 月，在韓國江原道江陵市，氫燃料儲存罐發(fā)生爆炸，造成多人傷亡；6 月，在挪威奧斯陸，氫氣運輸槽罐車尾部因撞受損，罐體破裂并引發(fā)火災；2020 年4 月，在美國北卡州朗維尤，發(fā)生加氫站爆炸和一家氫燃料電池工廠爆炸事故等。在國內(nèi)，2019 年12 月，在江蘇鎮(zhèn)江市丹徒區(qū)滬蓉高速路段，?？吭趹避嚨赖臍錃膺\輸槽罐車被追尾，導致罐體破裂并引發(fā)火災。

相較于純電動汽車，氫燃料電池汽車的安全監(jiān)測難度更大，監(jiān)控標準等也有待完善。要降低氫燃料電池汽車的安全風險，需讓氫能全鏈物理貫通和信息全鏈匯聚融合，實現(xiàn)全鏈條安全監(jiān)管。因此，企業(yè)要進一步加強技術(shù)創(chuàng)新，全面提升燃料電池汽車產(chǎn)品的性價比。

另一方面，燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)鏈還不成熟。目前氫能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈還不健全，制氫、儲氫、運氫和用氫等環(huán)節(jié)還沒有形成完備而高效的體系。目前制氫效率較低，制氫的經(jīng)濟性問題和環(huán)保風險依然存在；在儲氫和運氫過程中，現(xiàn)有基礎設備的氫氣儲存量普遍偏?。辉谟脷洵h(huán)節(jié)，燃料電池汽車技術(shù)尚不成熟，發(fā)展緩慢。

截至2020 年底，接入新能源汽車國家監(jiān)測和管理平臺的6002 輛氫燃料電池汽車中，氫燃料電池物流車和公交客車占主導，累計接入量分別為3153 輛和2222 輛，分別占比52.53%和37.02%，而公路客車和通勤客車占比分別為6.00%和4.40%。這就是目前國內(nèi)氫燃料電池汽車市場車型的基本格局。

比如，目前加氫站數(shù)量明顯不足，且加氫站的一些關鍵設備還需要進口，這直接制約氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。北京建有國內(nèi)首座車用加氫站，但這個加氫站曾保障140 輛各類型氫燃料電池汽車的運營，每天從早上8 點到晚上9 點滿負荷運行。盡管2016 年后國內(nèi)加氫站數(shù)量在快速增加，但截至2020 年11 月底，國內(nèi)累計建成的加氫站只有88 座，投入運營的只有80 座。加氫站整體數(shù)量還很少，加氫能力普遍不足，沒有形成規(guī)模效應，幾乎都處于虧損狀態(tài)，無法滿足氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求。

顯然，加氫站等配套設施需要不斷完善。2021 年1 月，交通運輸部運輸服務司副司長蔡團結(jié)說，要因地制宜，完善加氫站設施布局，堅持充換電基礎設施先行，為推廣氫燃料電池汽車應用營造良好的市場環(huán)境。

因此，技術(shù)體系和產(chǎn)業(yè)鏈不成熟，勢必對氫燃料電池汽車的市場普及造成影響。我們現(xiàn)在正走在這條路上，離真正的普及還有距離。

單腿走路

還有一種現(xiàn)象，目前燃料電池汽車主要在商用車領域應用，在乘用車領域極少。

據(jù)新能源汽車國家監(jiān)測和管理平臺數(shù)據(jù)，截至2020 年底接入該平臺的6002輛氫燃料電池汽車中，氫燃料電池物流車和公交客車占主導，累計接入量分別為3153 輛和2222 輛，分別占比52.53%和37.02%，而公路客車和通勤客車占比分別為6.00%和4.40%。這就是目前國內(nèi)氫燃料電池汽車市場車型的基本格局。

業(yè)內(nèi)人士認為，2020 年以前是氫燃料電池汽車的示范導入期，主要車型以公交客車、團體客車和城市物流車為主；2020-2025 年氫燃料電池汽車將進入商業(yè)化提升期，適用推廣載重量大和長距離的中重卡、城際旅游客運車、中大型物流車和專用車等車型；2025-2030 年，氫燃料電池汽車將進入快速發(fā)展期，在原有車型基礎上，增加推廣乘用車、長途客運車和牽引車等車型，屆時將形成氫燃料電池汽車的全面推廣態(tài)勢。

歐陽明高說，2025 年的目標是推廣5-10 萬輛氫燃料電池汽車，2030-2035 年是80-100 萬輛，但都是以商用車為主。從政府招標和訂單情況來看，2020 年下半年開始，燃料電池重卡招標和訂單數(shù)陸續(xù)增多。2020 年工信部目錄上榜的281 款燃料電池汽車，非客車類商用車上榜75 款，占比26.7%，總質(zhì)量12T 及以上36 款，占非客車類商用車48%。

一些企業(yè)陸續(xù)推出了自己的燃料電池商用車。比如，2020 年12 月，蘇州金龍交付上海寶鋼50 輛燃料電池重卡，三一重工發(fā)布全球首臺燃料電池攪拌車和三一首臺燃料電池自卸車。此前，中聯(lián)重科、徐工機械等推出了燃料電池重卡和工程車等。這意味著，大型工程機械車輛制造商開始全面介入燃料電池汽車領域。目前，國內(nèi)有超過20 家OEM 廠商推出燃料電池重卡車型，包括各類環(huán)衛(wèi)和工程車輛等車型。

其實，燃料電池汽車在商用車和乘用車方面的發(fā)展趨勢一樣，但發(fā)展程度不一樣，商用車早于乘用車。章桐認為，其主要原因有兩個：首先，從技術(shù)角度來說，商用車的門檻相對比較低。商用車對整個零部件技術(shù)的要求和乘用車對技術(shù)成熟的要求不在一個水平線上，所以在燃料電池汽車整個產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)還不太成熟時，更容易應用在商用車上。其次，從國家支持角度來說，現(xiàn)在示范運行的燃料電池商用車集中在公共交通、物流等領域。這樣也便于國家直接管控，補貼政策也更容易到位。

在政策導向、市場需求等多重因素驅(qū)動下，燃料電池商用車開始在示范城市群應用。章桐預計，未來兩三年燃料電池商用車將達到相當大的規(guī)模。

但清華大學車輛與運載學院李建秋教授提醒說，氫燃料電池技術(shù)在商用車尤其重卡上的應用仍面臨兩大挑戰(zhàn)：一是儲氫系統(tǒng)的密度和成本問題，二是燃料電池的耐久性、功率密度和成本問題。

而燃料電池乘用車因技術(shù)門檻比較高，現(xiàn)階段應用并不容易，有待技術(shù)和市場成熟后逐漸拓展。章桐認為，總體來看，燃料電池乘用車還需要5 年才可能形成一定規(guī)模，真正實現(xiàn)小批量上市。

很多人認為，燃料電池汽車叫好不叫座。全國政協(xié)副主席、中國科學技術(shù)協(xié)會主席萬鋼說：“‘叫好不叫座’正是一個發(fā)展機遇。要是等它叫座了，可能就沒有你的座了?！笨傊?，燃料電池汽車只有補足短板，才能全面產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化，最終實現(xiàn)破局。