從充電式新能源車向氫能源車過渡

本刊記者 / 宋亮

純電動汽車的演變，至今沒有定型。技術路線之爭一直存在，充電還是插電，或者是氫燃料電池，一直是行業(yè)頂層設計者關注的內(nèi)容。但不管他們怎么設計這件事，在最初的若干年里，其進展都頗為緩慢。豐田普銳斯PRIUS Hybrid（PRIUS），是日本豐田汽車于1997年推出的，世界上第一個大規(guī)模生產(chǎn)的混合動力車款，至今仍在銷售。20多年的時間里，新能源環(huán)保型汽車也沒有成規(guī)模地替代燃油車。前不久，豐田總裁豐田章男稱電動車為過度炒作，依然認為混動才是未來最佳的動力系統(tǒng)。他還補充道：氫能源相比純電動汽車更有優(yōu)勢。

與豐田章男類似的觀點認為，氫燃料電池新能源車和現(xiàn)在的充電式純電動汽車的動力系統(tǒng)沒有大的原理差別，區(qū)別在于電力的來源。氫燃料電池汽車有著更高的能源轉(zhuǎn)化效率和更低的環(huán)境污染轉(zhuǎn)移損失，充能更快。從某種意義上講，氫燃料電池車和充電電動車并不是競爭對手，而是代際更替的關系。

或處在爆發(fā)前夜

業(yè)內(nèi)普遍認為，氫燃料電池市場長期處于爆發(fā)的前夜，卻沒有真正爆發(fā)。因為這個市場是政策導向型市場。而相關支持政策正在持續(xù)發(fā)布。2021年4月24日同濟大學教授、中國氫能戰(zhàn)略聯(lián)盟專家委員會主任余卓平在一次演講中發(fā)布信息稱，各地政府陸續(xù)發(fā)布的氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展相關規(guī)劃已達45項之多。

在2020年10月中國汽車工程學會發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術路線圖2.0》中提出，至2035年，新能源汽車市場占比超過50%，燃料電池汽車保有量達到100萬輛左右。

然而，在被寄予厚望的2020年，我國燃料電池汽車的產(chǎn)銷均遭遇意想不到的腰斬，2400多家相關企業(yè)平均每家只賣出不到0.5臺發(fā)動機。中國汽車工業(yè)協(xié)會發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2020年，我國燃料電池汽車產(chǎn)、銷分別完成1199輛、1177輛，同比分別下降57.5%和56.8%。與之相反的是，充電式新能源車在2020年銷量大增，不少企業(yè)銷量從幾萬臺上升到十幾萬臺，全年銷量達130萬輛。各路資本看好電動車的發(fā)展趨勢，跳過充電階段，開始跳躍式投資氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)。但不可否認的是，其距離真正規(guī)?；瘧眠€有很長的路要走。

在全球范圍內(nèi)，氫能源車銷量都遭遇了下滑。2020年，全球共銷售氫燃料電池汽車9006臺，同比下滑9.1%。其中，美國銷量慘遭腰斬，為937臺，同比減少55%。

氫能服務機構(gòu)香橙會分析認為，美國的氫能源車產(chǎn)銷下滑主要受疫情影響，中國是由于政策傳導滯后，沒能及時反映鼓勵發(fā)展氫動力汽車的城市發(fā)生的轉(zhuǎn)移變化，導致銷量增長延遲。韓國車企由于得到政府補貼，氫電動力車全年銷量5823臺，同比增39%。

根據(jù)氫能聯(lián)盟發(fā)布的《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書》數(shù)據(jù)，我國2019年燃料電池車產(chǎn)能約為0.2萬輛每年，計劃2020至2025年達到5萬輛每年，2026至2035年達到130萬輛每年，2036至2050年達到500萬輛每年。

國家政策更側(cè)重于引導氫能源車落地在重型貨運車等商用車的方向，包括燃料電池公交、輕重型卡車。2020年9月份，五部門正式聯(lián)合發(fā)布《關于開展燃料電池汽車示范應用的通知》（下簡稱《通知》），示范期暫定四年。示范期間，五部門將采取“以獎代補”方式，對入圍示范的城市群按照其目標完成情況給予獎勵。

來自中金汽車的分析認為，氫能以其來源廣泛、能量密度高，可稱為理想的車用能源。目前業(yè)界正在推進燃料電池和氫儲運技術更趨成熟，隨著國家加大產(chǎn)業(yè)政策的推進力度，氫燃料電池有很大希望成為充電式新能源車下一步的能源解決方案。各方分析一直認為，商用車領域或?qū)⒊蔀闅淠茉磩恿Φ穆氏嚷涞仡I域。

氫燃料電池的技術路線已清晰

氫燃料電池是使用氫這種化學元素，制造成儲存能量的電池。其基本原理是電解水的逆反應，把氫和氧分別供給陽極和陰極，氫通過陽極向外擴散和電解質(zhì)發(fā)生反應后，放出電子通過外部的負載到達陰極。

鋰離子電池是儲能電池，依托現(xiàn)有的成熟電網(wǎng)系統(tǒng)將電能轉(zhuǎn)化成化學能儲存起來，使用的時候再將化學能轉(zhuǎn)化成電能釋放出來。充進去的是電能，放出來的還是電能，電池內(nèi)部發(fā)生的化學反應只是一個儲能的中間介質(zhì)。而燃料電池是能量轉(zhuǎn)化型電池，將氫氣氧氣中的化學能轉(zhuǎn)化成電能加以利用，進入電池系統(tǒng)的是高能燃料氣體，輸出的是電能。燃料電池理論效率85%至90%，實際工作時效率約為40%至60%，而目前最好的汽油機熱效率也不到40%，燃料電池在能量效率這方面還是具備優(yōu)勢的。

氫氧燃料電池的能量來源很多，不僅可以電解水制氫，再用氫氣發(fā)電，還可以用水煤氣轉(zhuǎn)化法、燃料氣體催化制氫等等，價格上也是具備優(yōu)勢的。

搞電池研究的一直有一個說法，鋰離子電池做不大，燃料電池做不小。鋰離子電池由于散熱問題很難解決，單個鋰離子電池不可能做得很大。所以鋰離子電池在全電動汽車上的應用，對電能管理技術要求很高。特斯拉搞了個由6831節(jié)鋰離子電池串并聯(lián)組成的電池組，其技術和制造的復雜性，及造價之高可以想象。車企研究重點放在燃料電池上是市場選擇的結(jié)果。

燃料電池化學能直接轉(zhuǎn)電能，用電機驅(qū)動，使用體驗與純電動一樣，動力強、能效高。燃料電池沒有機械部件，不產(chǎn)生噪音，不需要鋰離子電池復雜的排列和智能管理。最重要的一點：燃料電池的價格在逐步下降中，鉑用量已經(jīng)與燃油車尾氣凈化器中的用量相當，科學家還在開發(fā)無鉑反應膜。

按照我國的節(jié)能減排規(guī)劃，今后將使用更多風電水電和太陽能電力。在沿海地區(qū)建立的大風車發(fā)電機，可以在低谷時用來電解水獲得氫，儲運到其他地區(qū)的加氫網(wǎng)絡。

多個制氫項目投產(chǎn)或在建

2019年，國內(nèi)首個風電制氫工業(yè)應用項目——沽源風電制氫綜合利用示范項目全程建構(gòu)完工，制氫設備全部安裝就位，制氫系統(tǒng)管道全部完成，開始投產(chǎn)制氫。河北沽源風電制氫項目為河北省重點項目，總投資20.3億元，該項目由河北建投新能源有限公司投資，與德國McPhy、Encon等公司進行技術合作，引進德國風電制氫先進技術及設備，在沽源縣建設200兆瓦容量風電場、10兆瓦電解水制氫系統(tǒng)以及氫氣綜合利用系統(tǒng)三部分。該項目依照河北省總體氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃進行建設，一部分氫氣用于工業(yè)生產(chǎn)，降低工業(yè)制氫產(chǎn)業(yè)中煤炭、天然氣等能源消耗量；另一部分將在氫能源動力汽車產(chǎn)業(yè)具備發(fā)展條件時，用于建設配套加氫站網(wǎng)絡，支持河北省清潔能源動力汽車發(fā)展。項目建成后，可形成年制氫1752萬標準立方米的生產(chǎn)能力，對提升壩上地區(qū)風電消納能力具有重要意義。

2021年4月7日，雪人股份公告稱，公司正在籌劃非公開發(fā)行股票事項，募集資金擬用于公司氫能領域相關產(chǎn)業(yè)商業(yè)化項目，滿足公司氫能產(chǎn)業(yè)布局的發(fā)展需要，提升公司的可持續(xù)發(fā)展力。在“十四五”規(guī)劃綱要中，氫能與儲能被列為前瞻謀劃的六大未來產(chǎn)業(yè)之一，多省市也出臺了相應的氫能產(chǎn)業(yè)扶持政策，具有一定的市場空間。同時，氫能的發(fā)展也對我國實現(xiàn)“碳中和”目標有著較為重要的作用，因此板塊行情整體表現(xiàn)將長期向好。

2021年的最新消息顯示，日本氫能產(chǎn)業(yè)企業(yè)正在加速布局中國市場。巖谷產(chǎn)業(yè)株式會社（下稱“巖谷”）作為日本僅有的液氫制造商和氫能領域的先鋒，該公司已在大連建有氫氣制造工廠，位于浙江嘉興的氫氣工廠也在建設中。其先進的“液氫”技術在運輸效率方面，是傳統(tǒng)“壓縮氫氣”的10倍左右。巖谷氣具（珠海）有限公司制造的便攜爐以及便攜式氣瓶，在中國的市場占有率居領先地位。高槻科技公司開發(fā)了世界上第一個利用電磁隔膜方式的空氣泵，已在蘇州設立了合資企業(yè)的他們，接下來將致力于中國市場的開發(fā)。日本新考思莫施電子（上海）有限公司目前在開發(fā)燃氣探測技術方面，除了生活各類家庭燃氣報警器之外，定置式工業(yè)用燃氣檢測警報器、攜帶式燃氣探測器以及氣味探測和衍生產(chǎn)品也均有涉及。他們正在計劃建立與鋰電池和氫能前端技術相關的第二家中國工廠。

韓國企業(yè)壓注氫能源的未來

2021年3月2日，現(xiàn)代汽車集團全球首個海外氫燃料電池系統(tǒng)生產(chǎn)和銷售基地——“HTWO廣州”的動工儀式在廣州越秀國際會議中心舉行。這是2020年韓國氫能源車銷量占全球銷量65%之后，韓國推進氫能源的產(chǎn)業(yè)政策再次發(fā)力的結(jié)果。

據(jù)媒體報道，“HTWO廣州”坐落于廣東省廣州開發(fā)區(qū)，占地20.7萬平方米，預計2022年下半年正式竣工?！癏TWO廣州”由現(xiàn)代汽車集團100%持股，預計到2030年總投資將達到85億元人民幣（含工廠運營費用）。規(guī)劃年產(chǎn)6,500套氫燃料電池系統(tǒng)?！癏TWO廣州”不僅是現(xiàn)代汽車集團在海外設立的第一個氫燃料電池系統(tǒng)生產(chǎn)和銷售基地，也是中國首家大型氫燃料電池系統(tǒng)生產(chǎn)專用工廠。

這次投資也表明，韓國已成為日本之后最注重落實氫能源汽車的國家。與日本主要是豐田等汽車企業(yè)推動、中國主要是政府推動不同，韓國在氫能源領域的布局是政企聯(lián)動，落子產(chǎn)業(yè)鏈上游，直接控盤氫動力前端借口，顯示了國力、決心和行動力。

在中國推動氫能源發(fā)展的政策下，韓國企業(yè)迅速成為中國各地合適的合作伙伴。現(xiàn)代汽車集團會長鄭義宣表示：“現(xiàn)代汽車集團將以此為起點，充分利用集團在全球領先的氫能技術、商業(yè)化能力和專業(yè)優(yōu)勢，與中國本土合作伙伴積極攜手，打造創(chuàng)新清潔移動出行方案。”

地方上支持氫能源的政策十分給力：北京市有關部門發(fā)布的《北京市氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2020-2025年）》規(guī)定，要在2023年前，培育3至5家具有國際影響力的氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈龍頭企業(yè)，力爭推廣氫燃料電池汽車3000輛、建成加氫站37座；廣東省發(fā)布了《廣東省加快氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展實施方案》，將從發(fā)展氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈、支持氫燃料電池技術創(chuàng)新、推廣氫燃料電池汽車規(guī)?；瘧玫攘鶄€層面入手，進一步推廣以氫燃料電池為動力來源的新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展；山東省青島市出臺《青島市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2020-2030）》提出要在未來10年完善氫能產(chǎn)業(yè)鏈體系，打造國內(nèi)重要的氫能產(chǎn)業(yè)基地，將青島打造成國際知名的氫能城市。

來自產(chǎn)業(yè)界的投資計劃顯示，中石化今后5年將建1000座加氫站。在碳達峰、碳中和目標之下，能源結(jié)構(gòu)亟待調(diào)整，氫能應用前景逐漸展開。在中石化看來，加氫站是聯(lián)結(jié)上游制氫與下游用氫之間的核心紐帶，匹配車、站、氣，可以降低氫氣成本，追趕燃油的高覆蓋率和使用率。

這些項目和更多項目的投資建成，將為中國氫能汽車的普及構(gòu)建基礎設施網(wǎng)絡，使這一目標越來越近。