氫能作為一種來源豐富、綠色低碳、應用廣泛的二次能源,是實現(xiàn)交通運輸、工業(yè)和建筑等領域大規(guī)模深度脫碳的最佳選擇,在“碳達峰、碳中和”上升為國家戰(zhàn)略的大背景下,發(fā)展氫燃料電池汽車具有重大意義。我國氫燃料電池汽車發(fā)展雖然取得積極進展,但仍面臨配套設施建設困難、部分核心技術有待突破、綜合成本居高不下等問題。下一步應強化頂層設計、適度超前布局、支持自主創(chuàng)新、鼓勵錯位發(fā)展、培育新型市場主體,積極推進我國氫燃料電池汽車高質(zhì)量發(fā)展。
一、發(fā)展氫燃料電池汽車可助力“雙碳”目標實現(xiàn)
(一)氫能清潔高效應用場景豐富,可助力“雙碳”目標實現(xiàn)
氫能是二次能源,能通過多種方式制取,可通過電化學反應直接轉(zhuǎn)化成電能和水,不排放污染物,反應產(chǎn)生的水可以再次通過反應制取氫氣,符合循環(huán)經(jīng)濟的要求,是零碳、零污染的高效能源。氫氣的熱值高,約是石油的3倍、煤炭的4.5倍。氫氣熱值高的特點使其在實現(xiàn)能源替代以及交通工具輕量化方面具有重要作用。交通運輸是我國碳排放增長最快的領域,2013—2023年全國交通運輸碳排放平均增速保持在5%以上。隨著我國經(jīng)濟發(fā)展水平的不斷提升,交通運輸需求仍將保持較快增長態(tài)勢,未來我國交通碳排放仍面臨上升壓力。發(fā)揮氫能在交通能源替代方面的重要作用,可助力交通領域?qū)崿F(xiàn)深度脫碳。
(二)氫燃料電池汽車有較多比較優(yōu)勢,我國亟需加快追趕先進國家步伐
與鋰電池電動車比,氫燃料電池汽車擁有續(xù)航足、補能快、耐低溫等優(yōu)勢;與傳統(tǒng)燃油車比,氫燃料電池車又具有節(jié)能減排的屬性。全球主要國家均高度重視氫能與氫燃料電池的發(fā)展,美國、日本、韓國、德國等國已經(jīng)將氫能上升到國家能源戰(zhàn)略高度,大力支持氫燃料電池的研發(fā)、推進氫燃料電池試點示范以及多領域應用。盡管我國的氫燃料電池汽車研發(fā)起步較早,但由于各種原因進展緩慢,還需加快追趕先進國家步伐。
二、我國氫燃料電池汽車發(fā)展現(xiàn)狀和存在的主要問題
目前,我國已經(jīng)初步掌握氫燃料電池及其關鍵零部件的部分核心技術,并具備一定的產(chǎn)業(yè)裝備及氫燃料電池整車的生產(chǎn)能力。在北京、上海等5個示范城市群實現(xiàn)了小規(guī)模全產(chǎn)業(yè)鏈示范運營,在市場拓展、技術研發(fā)、產(chǎn)業(yè)配套等方面均取得積極進展。從2022年起我國已經(jīng)成為全球氫燃料電池汽車最大市場,2023年全國氫燃料電池汽車銷量突破7000輛,加氫站累計建成突破400座。但我國氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)總體上處于初期培育階段,仍存在三個方面的問題。
(一)配套設施建設瓶頸依然存在,政策與技術層面均有待突破
加氫站作為發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的重要基礎設施,若不能形成一定規(guī)模,將很難支撐氫燃料電池汽車大規(guī)模應用。目前部分地方對加氫站仍參照危險化學品進行管理,加氫站建設面臨著選址建設和審批驗收缺乏相關標準規(guī)范、核心設備依賴進口、建設成本高昂、安全運營監(jiān)管體系不完善、無法滿足市場化需求等問題。
儲運環(huán)節(jié)部分關鍵技術仍待突破。在車載儲氫容器方面,碳纖維等關鍵材料的產(chǎn)能和性能仍需提升;在氫氣運輸方面,我國仍以20MPa壓縮氫氣運輸為主,高壓運輸車輛及車載瓶儲氫量不夠,與國外先進水平有較大差距;我國氫氣管道運輸也尚未形成規(guī)模。
(二)部分核心材料仍依賴進口,關鍵技術與世界一流水平仍有差距
在氫燃料電池汽車核心部件與材料方面,大部分的關鍵基礎材料、核心零部件尚未在國內(nèi)開始規(guī)?;a(chǎn)和批量化供應。尤其是電堆的核心材料如催化劑、質(zhì)子交換膜、空氣擴散層等國內(nèi)生產(chǎn)規(guī)模偏小,基本依賴進口。氫循環(huán)泵、增濕器、密封劑在國內(nèi)基本仍處于產(chǎn)業(yè)空白狀態(tài),完全依賴進口。
在已基本實現(xiàn)國產(chǎn)化的裝備方面,如車載儲氫瓶,目前國內(nèi)示范車輛基本上都還是采用的35MPa的III型瓶,但國際市場歐美日韓基本上都采用的是更加先進的70MPa的IV型瓶,儲氫壓力標準低于國外;燃料電池的電堆額定功率和體積功率密度相比國外還有一定差距。
(三)整車綜合成本依然偏高,相比其他類型汽車不具備明顯優(yōu)勢
從生產(chǎn)端看,盡管近年來國內(nèi)氫燃料電池汽車生產(chǎn)成本大幅下降,但仍遠高于燃油車和電動車,氫燃料電池系統(tǒng)的成本分別是動力電池系統(tǒng)的10倍、燃油發(fā)動機系統(tǒng)的56倍。從消費端看,氫燃料電池汽車購置價格是同級別燃油汽車的2—5倍,純電動汽車的1.5—2.5倍。從應用端看,氫氣供應不穩(wěn)定,氫燃料電池乘用車百公里耗氫量約為1kg左右,平均每百公里用氫成本為30—80元左右。而普通電動小汽車每百公里的耗電費用只有16—27元。
三、相關政策建議
(一)強化頂層設計,用好氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展部際協(xié)調(diào)機制
目前,我國氫能與氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)不僅需要國家戰(zhàn)略的引導和布局,還需要專門組織機構進行統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。需繼續(xù)用好國家發(fā)展改革委牽頭的“氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展部際協(xié)調(diào)機制”,加快完善國家氫能發(fā)展“1+N”政策支撐體系,為地方氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供戰(zhàn)略指向和政策引導,防止產(chǎn)業(yè)過熱和產(chǎn)能過剩等風險。明確氫能產(chǎn)業(yè)監(jiān)管體系,優(yōu)化氫項目規(guī)劃、立項、審批等管理流程,改革多頭管理政策體系。推廣油電氣氫綜合能源補給站,探索站內(nèi)制氫、站內(nèi)制氫加氫一體化以及換氫站等新模式和新政策,研究制定可再生能源制氫電價優(yōu)惠激勵政策,推行氫能汽車免高速費等應用環(huán)節(jié)優(yōu)惠政策,推動供氫用車成本降低。
(二)堅持因地制宜,鼓勵氫電多元化、錯位發(fā)展
在燃料電池汽車示范城市群基礎上,各地可選擇最適合發(fā)展的產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié),結合地域性差異、自身交通產(chǎn)業(yè)特點,找準市場切入點,實現(xiàn)差異化特色化的產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑。如中西部地區(qū)可再生能源豐富,是能源供給側,可重點發(fā)展制氫和氫的轉(zhuǎn)化利用;而東部地區(qū)作為能源應用端,應著力于高端能源裝備制造、交通、熱電聯(lián)供應用等。
堅持先商后乘的發(fā)展模式,鼓勵氫燃料電池汽車在商用領域的多元化發(fā)展,“宜氫則氫,宜電則電”,實現(xiàn)與純電動車錯位共存、優(yōu)勢互補的發(fā)展新格局。其中,商用客車以長途公交為主,加快在城際、旅游等場景的應用;商用貨車以固定線路、中長途干線、高載重運輸為主,積極加快在重卡、冷鏈、港口、礦山等場景應用;專用車方面,以叉車、渣土運輸車、掃路車等作為推廣應用新方向;乘用車方面,可在北方部分低溫特殊地區(qū)開展小規(guī)模試驗示范。
(三)支持自主創(chuàng)新,打造自主可控的氫燃料電池供應鏈
以支撐氫燃料電池汽車市場需求為導向,持續(xù)加強基礎研究、關鍵技術創(chuàng)新,突破區(qū)域限制,建立更加協(xié)同高效的創(chuàng)新體系。加快推進高性能、長壽命質(zhì)子交換膜燃料電池技術創(chuàng)新,支持高效電解水制氫裝備研發(fā),加快高儲氫密度儲運技術和裝備研發(fā)應用。鼓勵開展可再生能源制氫綜合能源系統(tǒng)關鍵技術應用、集成設計優(yōu)化、協(xié)同耦合調(diào)控的示范試驗,加大制、儲、運、加、用全鏈條安全技術開發(fā)與應用,形成大批量生產(chǎn)能力,支撐規(guī)?;痉稇谩?/p>
(四)適度超前布局,完善氫燃料電池汽車配套設施與標準
加氫站是連接氫能利用上下游產(chǎn)業(yè)鏈的關鍵基礎設施,適度超前的加氫站建設能減少氫燃料電池車或相關產(chǎn)業(yè)由導入期到成長期的時間。相關部門應加快完善氫能基礎設施管理體系,制定全國統(tǒng)一的加氫站建設運營管理規(guī)范,建立健全氫能產(chǎn)業(yè)安全標準規(guī)范,推動氫能基礎設施建設。
加強央企和地方政府合作,積極發(fā)展可再生能源制氫,高效利用本地工業(yè)副產(chǎn)氫,保障氫氣穩(wěn)定、經(jīng)濟、清潔供應。鼓勵根據(jù)用車場景,統(tǒng)籌燃料電池汽車、氫氣、加氫站的運營,圍繞氫燃料電池汽車示范運輸路線,在沿線高速公路依托現(xiàn)有加油站、加氣站,建設油氣氫電一體化綜合能源站,提高加氫站盈利能力。
(五)探索商業(yè)新模式,培育新型氫能市場主體
拓寬運營主體范圍,鼓勵多元化投資、建設、運營,支持交通運營企業(yè)、能源企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)等全程參與氫燃料電池汽車項目的投資建設運營維護等各環(huán)節(jié)。允許企業(yè)在法律法規(guī)許可的范圍內(nèi),探索氫燃料電池汽車基本服務以外的增值服務,打造新的商業(yè)模式。參考國外發(fā)展氫能交通的做法,發(fā)展氫能貿(mào)易,興建氫能碼頭。針對“交通+氫能”經(jīng)營性融合設施,不斷完善新能源上網(wǎng)價格形成機制,形成更富彈性、靈活響應的能源定價機制,切實增強對投資者的吸引力,加快投資成本回收周期。
(作者單位:國家發(fā)展改革委運輸所)