聚焦綠色能源 氫燃料電池是首選 化工產(chǎn)業(yè)助力上海新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)生態(tài)優(yōu)化完善

汽車(chē)產(chǎn)業(yè)是上海六大重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)之一，近幾年來(lái)，我國(guó)的新能源汽車(chē)生產(chǎn)呈爆發(fā)式增長(zhǎng)，上海新能源汽車(chē)的增長(zhǎng)尤為明顯。2022年數(shù)據(jù)顯示，上海全市汽車(chē)產(chǎn)量的近1/3 是新能源汽車(chē)，且產(chǎn)量同比增長(zhǎng)56.9%，產(chǎn)值產(chǎn)量均創(chuàng)新高。在新能源汽車(chē)飛速發(fā)展的進(jìn)程中，化工產(chǎn)業(yè)的加持，為新能源汽車(chē)裝備了強(qiáng)勁的動(dòng)力。

一、氫能燃料電”市場(chǎng)前景廣闊

化工產(chǎn)業(yè)與新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)，尤其是在新能源汽車(chē)動(dòng)力方面，攻關(guān)新能源汽車(chē)的電池能源領(lǐng)域，既可助力汽車(chē)產(chǎn)業(yè)生態(tài)優(yōu)化完善，又能服務(wù)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)持續(xù)轉(zhuǎn)型升級(jí)。新能源汽車(chē)包括電動(dòng)汽車(chē)和燃料電池汽車(chē)，本文聚焦于上海積極發(fā)展氫能燃料電池汽車(chē)，作一粗淺闡述。

與通常的電動(dòng)汽車(chē)相比較，燃料電池汽車(chē)（FCV）在動(dòng)力方面的不同在于FCV 用的電力來(lái)自車(chē)載燃料電池裝置，電動(dòng)汽車(chē)所用的電力來(lái)自由電網(wǎng)充電的蓄電池，一般燃料電池汽車(chē)的動(dòng)力更為強(qiáng)勁。

截至2021年年底，全球75%國(guó)家涉氫，20 多個(gè)國(guó)家出臺(tái)氫能規(guī)劃。根據(jù)2022年3 月我國(guó)印發(fā)的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021—2035年）》，未來(lái)國(guó)家將會(huì)重點(diǎn)推廣氫燃料電池汽車(chē)，并建設(shè)一批加氫站，到2030年要求達(dá)成1 000 座加氫站的建設(shè)目標(biāo)，預(yù)計(jì)到2025年，全國(guó)氫能源車(chē)輛保有量約為5 萬(wàn)輛。在世界版圖中，中國(guó)的氫能源具有應(yīng)用領(lǐng)域廣（應(yīng)用于燃料電池重卡、氫能示范城市、商用車(chē)示范等領(lǐng)域），市場(chǎng)大的優(yōu)勢(shì)，是加氫站建設(shè)速度最快的國(guó)家。中國(guó)氫燃料電池汽車(chē)正處于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的風(fēng)口浪尖，是未來(lái)發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮念I(lǐng)域。

二、上海氫能燃料汽車(chē)發(fā)展情況

2019年，上海市提出建設(shè)世界級(jí)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中心計(jì)劃，加快上海汽車(chē)產(chǎn)業(yè)向高端化、電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展。2022年5 月，上海印發(fā)《上海市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2022—2035年）》，勾勒出“南北兩基地、東西三高地”產(chǎn)業(yè)空間布局。兩基地指金山和寶山兩個(gè)氫氣制備和供應(yīng)保障基地，三高地為臨港、嘉定和青浦三個(gè)產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展高地。截至2022年10 月底，上海已累計(jì)推廣燃料電池汽車(chē)（目前通常是指氫能汽車(chē)）約2 200 輛，上海規(guī)劃建設(shè)加氫站接近100 座，形成產(chǎn)出規(guī)模近1 000 億元，在交通領(lǐng)域帶動(dòng)二氧化碳減排5 萬(wàn)～10萬(wàn)t/a。目前，上海在制氫、儲(chǔ)氫和商用等方面已形成了初步產(chǎn)業(yè)集群，并在全國(guó)多地布局打造氫能應(yīng)用場(chǎng)景，搶占?xì)淠墚a(chǎn)業(yè)新賽道。一批氫能汽車(chē)產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)正在上海崛起。

1 臨港新片區(qū)是氫能源汽車(chē)主場(chǎng)景

據(jù)了解，上海臨港新片區(qū)將成為上海南片區(qū)發(fā)展氫能源燃料汽車(chē)的主場(chǎng)景。臨港新片區(qū)致力于建設(shè)國(guó)際氫能谷，在制氫加氫一體化站建設(shè)、綠色數(shù)據(jù)中心氫能利用等方面先行先試，在交通、能源、工業(yè)等領(lǐng)域打造一批典型示范應(yīng)用。目前，已集聚上海申能臨港氫能科技有限公司等相關(guān)企業(yè)20 多家，是國(guó)內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)核心零部件自主創(chuàng)新最好的集聚地，形成了涵蓋加氫站、電堆、雙極板、膜電極、氫能源科技系統(tǒng)、氫能空壓機(jī)、氫能儲(chǔ)氫瓶、質(zhì)子交換膜（PEM）電解槽、氫能汽車(chē)檢測(cè)與整車(chē)制造等產(chǎn)業(yè)鏈。計(jì)劃在2025年，產(chǎn)業(yè)規(guī)模突破200 億元，占到全市的1/5；建設(shè)成為國(guó)際“氫能谷”，全球氫能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新策源地和高端制造地。

2 上?；^(qū)是氫能源的策源地

臨港氫燃料電池汽車(chē)的氫氣主要來(lái)源于上?；^(qū)的工業(yè)副產(chǎn)氫。作為煉化生產(chǎn)的副產(chǎn)品，以往通常直接排放或者作為其他化工原料，現(xiàn)在經(jīng)提純后達(dá)到車(chē)用氫氣的標(biāo)準(zhǔn)，其附加值更高。隨著氫燃料電池汽車(chē)保有量的增加，工業(yè)副產(chǎn)氫將不能完全滿足今后的市場(chǎng)需求。2022年，申能集團(tuán)旗下的申能能創(chuàng)能源發(fā)展有限公司、液化空氣中國(guó)和上?；瘜W(xué)工業(yè)區(qū)成立合資公司，建設(shè)上海最大規(guī)模的氫氣充裝中心，以滿足未來(lái)日益增長(zhǎng)的氫能需求。

3 綠氫將成燃料電池的重要?dú)湓?/h3>

據(jù)了解，并非所有的氫能都是低碳清潔能源，根據(jù)制備方式不同，氫通常分為灰氫、藍(lán)氫和綠氫?；覛涫腔剂先紵^(guò)程中產(chǎn)生的氫氣，在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)有二氧化碳等排放。藍(lán)氫是將天然氣通過(guò)蒸汽甲烷重整或自熱蒸汽重整制成。若電解所應(yīng)用的電力來(lái)源于光伏、風(fēng)力等可再生能源，實(shí)現(xiàn)了氫能生產(chǎn)的全鏈條綠色閉環(huán)，則被稱(chēng)為綠氫。綠氫將被廣泛應(yīng)用于集中式發(fā)電、分布式發(fā)電、儲(chǔ)能、交通等領(lǐng)域，還可解決可再生能源分布不均勻，儲(chǔ)存難、運(yùn)送難的痛點(diǎn)，成為我國(guó)能源體系耦合發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

4 可再生能源能源制氫是方向

我國(guó)已是世界上最大的制氫國(guó)，年制氫產(chǎn)量約3 300 萬(wàn)t，其中達(dá)到工業(yè)氫氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的約1 200萬(wàn)t。從氫的來(lái)源看，我國(guó)工業(yè)副產(chǎn)氫工藝成熟、成本較低，近期仍將是主要?dú)湓矗珡拈L(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展看，可再生能源制氫規(guī)模潛力更大，更加清潔可持續(xù)，隨著成本下降，將成為重要?dú)湓础?/p>

目前，上海已率先開(kāi)始布局氫能產(chǎn)業(yè)，申能能創(chuàng)圍繞“車(chē)、站、氣、運(yùn)”氫能產(chǎn)業(yè)鏈開(kāi)展投資布局，先后投資了包括瑞必科、浙江藍(lán)能、氫晨科技、鯤華科技、氫藍(lán)時(shí)代等在內(nèi)的氫能行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)。

其中，上海瑞必科擁有先進(jìn)氫氣提純技術(shù)，可為燃料電池汽車(chē)提供高純氫氣；浙江藍(lán)能是先進(jìn)高壓氣體儲(chǔ)運(yùn)裝備研發(fā)制造企業(yè)，在45 MPa 站用儲(chǔ)氫瓶組、車(chē)載供氫系統(tǒng)等方面有較高的市場(chǎng)份額。同時(shí)，申能集團(tuán)還在金山和奉賢區(qū)開(kāi)展“上海市燃料電池汽車(chē)氫源保障基地”項(xiàng)目，旨在打造華東地區(qū)最大的車(chē)用氫源供應(yīng)基地。

電堆是氫燃料電池汽車(chē)的“發(fā)動(dòng)機(jī)”，但我國(guó)長(zhǎng)期依賴進(jìn)口，成本高昂，占?xì)淙剂想姵叵到y(tǒng)總成本的60%，嚴(yán)重制約了我國(guó)燃料電池汽車(chē)的研發(fā)和推廣應(yīng)用。為攻克燃料電池環(huán)節(jié)，上海氫晨已累計(jì)開(kāi)發(fā)了基于H2 電堆技術(shù)的80，100，120和150 kW 4 款具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的車(chē)用燃料電池電堆，實(shí)現(xiàn)了批量交付，廣泛應(yīng)用于商用車(chē)、公交車(chē)、快速公交（BRT）和重卡等場(chǎng)景。上海氫晨還研制成功了H3 技術(shù)和單堆230 kW 的大功率電堆，是當(dāng)前全球最大功率的燃料電池電堆，標(biāo)志著我國(guó)燃料電池技術(shù)進(jìn)入世界先進(jìn)行列。

三、部分關(guān)鍵技術(shù)有待突破

我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)仍然處于發(fā)展初期，面臨產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力不強(qiáng)、技術(shù)裝備水平不高、支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展滯后等諸多挑戰(zhàn)，尤其是氫燃料電池系統(tǒng)及其關(guān)鍵零部件仍存在較強(qiáng)技術(shù)壁壘。

目前，全國(guó)各大省市均陸續(xù)出臺(tái)氫能規(guī)劃，上海的規(guī)劃相較之下更注重科技引領(lǐng)作用，尤其重視氫能技術(shù)的示范應(yīng)用。上海在氫能布局上更應(yīng)重視科技創(chuàng)新，發(fā)揮科技和金融的優(yōu)勢(shì)，解決技術(shù)難題。

其中，電解水制氫技術(shù)難題亟待突破。目前，我國(guó)的氫氣相當(dāng)大比例來(lái)自化石能源重整制氫（灰氫），碳排放量比較高，國(guó)家的“雙碳”目標(biāo)決定了可再生能源電解水制氫是必行之路。

氫能的另一個(gè)難題在儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)，目前業(yè)界普遍的觀點(diǎn)是氫能運(yùn)輸超過(guò)200 km 不具備經(jīng)濟(jì)性。這個(gè)問(wèn)題沒(méi)有解決之前，氫能基本只能就地消化，才有商業(yè)可行性。為此，上海應(yīng)加大可再生能源制氫技術(shù)的研發(fā)和分布式氫能利用商業(yè)模式的突破。分布式既解決新能源的消納問(wèn)題，也解決能源傳輸問(wèn)題，比如海上風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)生的綠電，可以通過(guò)電解水制氫的方式而非電力形態(tài)運(yùn)回陸地，這樣可實(shí)現(xiàn)全流程零碳排放。