2015年5月,國務院印發(fā)的《中國制造 2025》明確提出燃料電池汽車發(fā)展規(guī)劃,將氫燃料電池納入重點領域技術。2016 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》對我國氫燃料電池汽車的發(fā)展愿景與目標、技術路線進行了規(guī)劃。2020年4月,財政部、工業(yè)和信息化部、科技部、發(fā)展改革委發(fā)布《關于完善新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》(財建〔2020〕86號),明確提出將原有的中央財政對燃料電池購置補貼調整為對示范城市的獎勵,本著“以獎代補、擇優(yōu)支持”的原則,重點支持符合要求的地區(qū)氫燃料電池汽車技術攻關和產(chǎn)業(yè)化應用示范。
雖然我國氫燃料電池方面規(guī)劃起步較早,但燃料電池汽車目前還處于產(chǎn)業(yè)化初期,產(chǎn)品相關性能與傳統(tǒng)車有差距。近年來,戴姆勒等國際氫燃料汽車先行者,打算暫時放棄氫燃料在乘用車上的發(fā)展,轉向以氫燃料電池替代大馬力柴油機的商用車領域。優(yōu)先發(fā)展商用車的原因在于:一方面,公共領域平均成本低,能夠起到良好社會推廣效果,形成規(guī)模后可以帶動燃料電池成本和氫氣成本下降;另一方面,商用車行駛在固定線路上且車輛集中,建設配套加氫站可行性強。當加氫站數(shù)量增加、氫氣和燃料電池成本降低時,又能支撐更多燃料電池汽車應用。目前各地已先后在公交、城市物流車、城市管理服務用車等區(qū)域性應用場景進行示范運營。
一、氫燃料電池商用車的特點
1.加注時間短、續(xù)駛里程長。
以12米公交車實際運行的數(shù)據(jù)為例,加注/充電時間和續(xù)航性能對比如表1所示
為了加大續(xù)航里程,純電動汽車需要攜帶更多的鋰電池,導致汽車的成本、自重上升。此外,汽車運行過程中容易出現(xiàn)電量驟降等現(xiàn)象,嚴重影響續(xù)航里程。氫燃料電池汽車增加續(xù)航里程只需增加氫氣的攜帶量,汽車的自重影響很小,續(xù)航里程能夠得到保證。
2.無污染、零排放。
氫燃料電池的基本原理就是通過電解水的逆反應,把氫原子和氧原子分別釋放給電池的正極和負極,氫原子負極與電解質發(fā)生反應后,放出電子抵達正極,與氧原子重新結合,產(chǎn)生水。就其基本原理來看,氫燃料電池就是一個發(fā)電裝置,它發(fā)電時除了產(chǎn)生熱量與水,沒有其他廢棄物和污染物。
3.環(huán)境適應性強
氫燃料電池車與純電動車的環(huán)境適應性對比如表2所示。
二、氫燃料電池車的應用場景分析
氫燃料電池車相對純電動車具有加注時間短、續(xù)駛里程長、低溫環(huán)境適應性強等特點,但受制于當前儲氫、加氫基礎設施及燃料電池發(fā)動機水平不足以支持長途、大功率需求場景。綜合分析適用于當前氫燃料電池車型的應用場景,主要有以下六個應用場景。
1.城市客車、城郊及旅游客車應用場景:城市客車主要以市內各支、干線公交應用場景為主。其線路固定,路況較好,一般市內公交車單程運行距離約20km左右,一天總運行里程在200km以下,而行駛速度,高峰時約10km/h,平峰15~20km/h,自由流狀態(tài)下25~30km/h;城郊客車應用場景主要以城市主城區(qū)與城市郊區(qū)及短途城際線路為主。相比城市客車,城郊客車運營距離更長,路況更加復雜。旅游客車相較城郊客車,其運營距離更長,對道路、氣候環(huán)境的適應性要求更高,要求其既可以在高速路面行駛,也可以在偏遠地區(qū)和鄉(xiāng)村道路上運行。針對上述城市、城郊及旅游客車應用場景特點,燃料電池城市客車匹配50~120kW燃料電池發(fā)動機即可滿足運行需求。
2.市政環(huán)衛(wèi)應用場景:從功能上主要分為運輸型和作業(yè)型兩類,其中運輸型車以壓縮式垃圾車/車廂可卸式垃圾車等為主,現(xiàn)有純電動產(chǎn)品可滿足運輸型車輛絕大部分使用需求,而作業(yè)型車以洗掃、濕掃、高壓清洗、低壓清洗、抑塵等應用場景為主。日運營里程短,但載重大,作業(yè)車速低于10km/h,作業(yè)時間較長,上裝功率需求30~40kW,需要持續(xù)大功率輸出,氫燃料環(huán)衛(wèi)車可滿足需要。
3.城市物流應用場景:主要以快遞快運、日用百貨、家具配送、搬家、五金建材、果蔬肉奶、酒水飲料等應用場景為主,其中快遞快運、日用百貨、家具配送等計劃性物流用戶每日運距150~200km以內,一般載重2噸左右,現(xiàn)有的純電動輕卡產(chǎn)品可滿足用戶絕大部分使用需求。而搬家、五金建材為代表的非計劃性物流、酒水飲料為代表的重載運輸、果蔬肉奶為代表的冷藏運輸,用戶日運距需求大于200km,一般載重3~4噸及以上,適合于氫燃料電池輕卡產(chǎn)品。
4.城際物流應用場景:主要集中在京津冀/長三角/珠三角/成渝等城市群,客戶典型工況特點:主要運行于高速公路和國道、省道上,具有單邊運距長、時效性高等特點,以快遞快運、大件運輸、綠通運輸、工業(yè)原材料運輸為主,常用載質量9~14噸、日均運營里程300~500km,氫燃料中重卡可較好滿足。
5.城市渣土自卸車應用場景:主要運輸城市基建、房地產(chǎn)開槽、河道修建、道路修建所需原料及產(chǎn)生的廢料,運輸品以渣土、建筑垃圾、砂石料為主。渣土運輸場景線路相對固定,載質量25~35噸,日運營里程為200~300km,平均運行車速30~50km/h。針對上述特點,氫燃料電池自卸車搭載100kW及以上的燃料電池發(fā)動機即可滿足整車功率需求,日加氫一次可滿足車輛全天運營需求。
6.倒短牽引車應用場景:車輛主要運輸商品車成品及半成品、煤炭、鋼材、生活必需品、建筑材料等大宗貨物,載質量約25~35噸,短距離往返于物流園和大型企業(yè)之間及火車站、碼頭等,日均運營里程100~200km,平均車速30~60km/h。運行路線相對固定方便加氫,根據(jù)應用場景特點,氫燃料電池牽引車搭載100kW及以上的燃料電池發(fā)動機即可滿足整車功率需求。
總之,相比純電動車型,氫燃料電池車克服了能源補充時間長、低溫環(huán)境適應性的問題,提高了營運效率,與純電動車型應用場景形成互補;氫燃料電池車型更適用于路線相對固定、加氫便利等區(qū)域性應用場景。
按照“氫電互補、宜氫則氫、宜電則電”的原則,同時結合各場景的應用潛力,依據(jù)是否有應用車型,同時確定投資意愿的主體,以北京市為例,建議將氫燃料電池車輛推廣應用分為兩個個階段:
第一階段:公共領域示范階段(2022年前)
首先以公交專線、環(huán)衛(wèi)等公共領域及園區(qū)物流、企業(yè)班車等場景率先進行示范,以2022年北京冬奧會為關鍵時間節(jié)點,實現(xiàn)需求驅動和科技驅動的雙引領,實現(xiàn)氫能產(chǎn)業(yè)的躍升式發(fā)展。氫燃料電池車輛產(chǎn)品推廣8~12米公交車、11米旅游車、城市物流、8噸/12噸/18噸環(huán)衛(wèi)車等;在此基礎上,圍繞冬奧場景開展9米/9.5米/12米系列旅游客車規(guī)模應用。同步開展圍繞城市場景的重型燃料電池渣土車、牽引車等開發(fā)及應用示范工作。例如,北京384路公交已投入運營5輛12米氫燃料電池城市客車,有比較成熟的運營經(jīng)驗,未來該線路車輛可全部替換,打造成為為氫燃料電池客車專線。
第二階段:商業(yè)化領域推廣階段(2023-2025年)
隨著典型領域示范階段的培育,不斷提高產(chǎn)品技術水平,車輛購置及燃料成本進一步下降,在政府給予一定支持的基礎上,基本具備規(guī)?;茝V的可行性。在第一階段的基礎上,以京津冀協(xié)同發(fā)展為引領,結合公共領域的車輛更新周期進度,實現(xiàn)規(guī)?;茝V。加大城建渣土車、牽引車等重型商用車市場進行氫燃料電池汽車示范運營。應用于城市物流、冷鏈配送、城市內砂石骨料、渣土運輸及混凝土攪拌等場景。到2025年底,初步形成氫燃料電池車輛關鍵零部件和裝備制造產(chǎn)業(yè)集群。
車輛推廣應用離不開產(chǎn)業(yè)鏈的支撐,需要通過打造氫燃料商用車商業(yè)化運營平臺,把制氫、儲氫、運氫、加氫和整車生產(chǎn)企業(yè)和運營企業(yè)聯(lián)合起來,實現(xiàn)商業(yè)化運營。在這方面,北京市具備良好的產(chǎn)業(yè)基礎。座落在北京的燕山石化的工業(yè)副產(chǎn)氫產(chǎn)能未來將達到15萬噸/年,能夠滿足2~3萬輛氫燃料商用車的使用需求;北京天海公司正在加快推進IV型瓶的研發(fā)驗證和生產(chǎn)準備工作;億華通已經(jīng)推出100kW的氫燃料電池發(fā)動機產(chǎn)品。
三、國內氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)存在問題及建議
當前我國已進入氫燃料商用車商業(yè)化初期,氫燃料電池車產(chǎn)業(yè)發(fā)展和市場推廣應用目前存在四個發(fā)展瓶頸:一是質優(yōu)價廉的氫能供應和加氫基礎設施建設不足;二是商業(yè)化推廣模式尚未建立;三是部分關鍵零部件尚未自主;四是標準體系尚未形成。建議從以下五個方面促進氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
1.做好頂層設計,完善政策體系
立足現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)基礎,制定并發(fā)布氫能及氫燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃,明確發(fā)展方向及目標,為各相關企業(yè)產(chǎn)業(yè)落地發(fā)展樹立信心、提供支持。建立健全氫燃料電池相關政策法規(guī)體系,從產(chǎn)業(yè)規(guī)劃出發(fā),制定涵蓋氫氣制、儲、運、加、燃料電池汽車推廣扶持、車輛年檢等全產(chǎn)業(yè)鏈,全生命周期的相關標準及管理辦法,保障產(chǎn)業(yè)健康規(guī)范成長。
2.加快產(chǎn)學研融合,促進全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展
通過匯聚優(yōu)勢研發(fā)資源,針對產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的關鍵共性問題,開展集中資源整合與技術創(chuàng)新攻關,全面提升氫能相關產(chǎn)業(yè)的技術能力及產(chǎn)業(yè)化水平,促進氫燃料電池商用車的健康發(fā)展。通過氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)集聚,可以促進氫能燃料電池全產(chǎn)業(yè)鏈的快速發(fā)展,有效降低成本。
3.商用車規(guī)模應用帶動加氫站建設,降低氫氣與燃料電池成本
我國燃料電池汽車發(fā)展路徑基本明確,即通過商用車發(fā)展,規(guī)?;档腿剂想姵睾蜌錃獬杀荆唤Y合區(qū)域能源結構特點,發(fā)揮資源優(yōu)勢,挖掘本地區(qū)氫能保障潛力,前期以能源保障為主,灰氫、藍氫、綠氫均可利用,隨著可再生能源成本降低及碳捕捉技術的完善,逐步向藍氫、綠氫轉化;氫燃料電池商用車的規(guī)模應用帶動加氫站配套設施建設。
規(guī)?;翘豳|降本的關鍵。國際氫能委員會2017年發(fā)布的報告預測,到2030年氫燃料電池形成規(guī)?;a(chǎn)后,燃料電池發(fā)動機成本有望降到40美元/kW(按額定功率計算約70-80美元/kW)。美國能源部也預測,當產(chǎn)量擴大十倍,整車成本還可下降 23%; 疊加系統(tǒng)成本的降幅,綜合成本下降幅度將超過45%。根據(jù)國內相關機構和企業(yè)的研究分析,按照每輛車使用60kW(額定功率)的氫燃料電池發(fā)動機測算,當產(chǎn)量從1000套升至1萬套時,氫燃料電池發(fā)動機將從9000元/kW降至 2200元/kW,降幅達75.6%,;提升至10萬套時,氫燃料電池發(fā)動機成本將進一步降至600元/kW。
4.加強研發(fā)投入,確保核心技術自主可控
政府引導加大氫燃料電池基礎科研投入,突破核心材料和關鍵部件的技術瓶頸,促進產(chǎn)品國產(chǎn)化。提高工業(yè)副產(chǎn)氣制氫、電解水制氫、化石燃料制氫、可再生能源制氫等制氫技術,降低氫氣制備成本;創(chuàng)新高壓氣態(tài)及低溫液態(tài)儲、運氫方式,研發(fā)性能更加優(yōu)異的儲氫材料,提出更加完善的車載氫系統(tǒng)安全及檢測標準;創(chuàng)新氫氣拖車運輸、管道運輸及液氫運輸方式和技術,不斷提升氫氣儲運效率、降低儲運成本;在整車平臺產(chǎn)品方面,開展整車能量管理、能耗優(yōu)化、動態(tài)響應、熱平衡、故障診斷與容錯控制等關鍵集成技術;在燃料電池發(fā)動機方面開展長壽命燃料電池發(fā)動機及其關鍵核心零部件、低成本燃料電池熱電聯(lián)供系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)等研究與開發(fā),最終實現(xiàn)氫燃料電池整車及燃料電池系統(tǒng)在技術先進性、可靠性、成本優(yōu)勢、產(chǎn)品平臺化等方面與國際先進水平同步;結合整車運營情況制定加氫站規(guī)劃、建設意見,研發(fā)提升加氫站氫氣壓縮機、高壓儲氫罐及氫氣加注機等核心設備技術,創(chuàng)新加氫站站控系統(tǒng),提升氫氣加注安全。
5.加快標準制定,促進技術進步與產(chǎn)業(yè)發(fā)展
2020年4月10日,國家能源局發(fā)布的《中華人民共和國能源法(征求意見稿)》中首次將氫能列為能源范疇。在氫氣運輸、儲存、使用、管理等環(huán)節(jié),應盡快提出可操作性的方案措施。國家法規(guī)需加強對氫氣的存儲與運輸提出的監(jiān)管要求,在執(zhí)行層面明確責任主體、完善管理體系;減少標準體系建立的阻礙,盡快制定20MPa以上高壓氣氫、液氫、管道運輸?shù)认嚓P標準和法律法規(guī)。同時,優(yōu)化加氫站建設審批程序。
隨著氫能源保障體系健全、基礎設施逐步到位,規(guī)?;瘧脿恳夹g創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級,氫燃料電池商用車將從以圍繞城市場景為主題的應用市場,向長途干線物流、跨區(qū)域的貨運和客運市場延伸,是替代中重型柴油車的較好選擇。
雖然我國氫燃料電池方面規(guī)劃起步較早,但燃料電池汽車目前還處于產(chǎn)業(yè)化初期,產(chǎn)品相關性能與傳統(tǒng)車有差距。近年來,戴姆勒等國際氫燃料汽車先行者,打算暫時放棄氫燃料在乘用車上的發(fā)展,轉向以氫燃料電池替代大馬力柴油機的商用車領域。優(yōu)先發(fā)展商用車的原因在于:一方面,公共領域平均成本低,能夠起到良好社會推廣效果,形成規(guī)模后可以帶動燃料電池成本和氫氣成本下降;另一方面,商用車行駛在固定線路上且車輛集中,建設配套加氫站可行性強。當加氫站數(shù)量增加、氫氣和燃料電池成本降低時,又能支撐更多燃料電池汽車應用。目前各地已先后在公交、城市物流車、城市管理服務用車等區(qū)域性應用場景進行示范運營。
一、氫燃料電池商用車的特點
1.加注時間短、續(xù)駛里程長。
以12米公交車實際運行的數(shù)據(jù)為例,加注/充電時間和續(xù)航性能對比如表1所示
為了加大續(xù)航里程,純電動汽車需要攜帶更多的鋰電池,導致汽車的成本、自重上升。此外,汽車運行過程中容易出現(xiàn)電量驟降等現(xiàn)象,嚴重影響續(xù)航里程。氫燃料電池汽車增加續(xù)航里程只需增加氫氣的攜帶量,汽車的自重影響很小,續(xù)航里程能夠得到保證。
2.無污染、零排放。
氫燃料電池的基本原理就是通過電解水的逆反應,把氫原子和氧原子分別釋放給電池的正極和負極,氫原子負極與電解質發(fā)生反應后,放出電子抵達正極,與氧原子重新結合,產(chǎn)生水。就其基本原理來看,氫燃料電池就是一個發(fā)電裝置,它發(fā)電時除了產(chǎn)生熱量與水,沒有其他廢棄物和污染物。
3.環(huán)境適應性強
氫燃料電池車與純電動車的環(huán)境適應性對比如表2所示。
二、氫燃料電池車的應用場景分析
氫燃料電池車相對純電動車具有加注時間短、續(xù)駛里程長、低溫環(huán)境適應性強等特點,但受制于當前儲氫、加氫基礎設施及燃料電池發(fā)動機水平不足以支持長途、大功率需求場景。綜合分析適用于當前氫燃料電池車型的應用場景,主要有以下六個應用場景。
1.城市客車、城郊及旅游客車應用場景:城市客車主要以市內各支、干線公交應用場景為主。其線路固定,路況較好,一般市內公交車單程運行距離約20km左右,一天總運行里程在200km以下,而行駛速度,高峰時約10km/h,平峰15~20km/h,自由流狀態(tài)下25~30km/h;城郊客車應用場景主要以城市主城區(qū)與城市郊區(qū)及短途城際線路為主。相比城市客車,城郊客車運營距離更長,路況更加復雜。旅游客車相較城郊客車,其運營距離更長,對道路、氣候環(huán)境的適應性要求更高,要求其既可以在高速路面行駛,也可以在偏遠地區(qū)和鄉(xiāng)村道路上運行。針對上述城市、城郊及旅游客車應用場景特點,燃料電池城市客車匹配50~120kW燃料電池發(fā)動機即可滿足運行需求。
2.市政環(huán)衛(wèi)應用場景:從功能上主要分為運輸型和作業(yè)型兩類,其中運輸型車以壓縮式垃圾車/車廂可卸式垃圾車等為主,現(xiàn)有純電動產(chǎn)品可滿足運輸型車輛絕大部分使用需求,而作業(yè)型車以洗掃、濕掃、高壓清洗、低壓清洗、抑塵等應用場景為主。日運營里程短,但載重大,作業(yè)車速低于10km/h,作業(yè)時間較長,上裝功率需求30~40kW,需要持續(xù)大功率輸出,氫燃料環(huán)衛(wèi)車可滿足需要。
3.城市物流應用場景:主要以快遞快運、日用百貨、家具配送、搬家、五金建材、果蔬肉奶、酒水飲料等應用場景為主,其中快遞快運、日用百貨、家具配送等計劃性物流用戶每日運距150~200km以內,一般載重2噸左右,現(xiàn)有的純電動輕卡產(chǎn)品可滿足用戶絕大部分使用需求。而搬家、五金建材為代表的非計劃性物流、酒水飲料為代表的重載運輸、果蔬肉奶為代表的冷藏運輸,用戶日運距需求大于200km,一般載重3~4噸及以上,適合于氫燃料電池輕卡產(chǎn)品。
4.城際物流應用場景:主要集中在京津冀/長三角/珠三角/成渝等城市群,客戶典型工況特點:主要運行于高速公路和國道、省道上,具有單邊運距長、時效性高等特點,以快遞快運、大件運輸、綠通運輸、工業(yè)原材料運輸為主,常用載質量9~14噸、日均運營里程300~500km,氫燃料中重卡可較好滿足。
5.城市渣土自卸車應用場景:主要運輸城市基建、房地產(chǎn)開槽、河道修建、道路修建所需原料及產(chǎn)生的廢料,運輸品以渣土、建筑垃圾、砂石料為主。渣土運輸場景線路相對固定,載質量25~35噸,日運營里程為200~300km,平均運行車速30~50km/h。針對上述特點,氫燃料電池自卸車搭載100kW及以上的燃料電池發(fā)動機即可滿足整車功率需求,日加氫一次可滿足車輛全天運營需求。
6.倒短牽引車應用場景:車輛主要運輸商品車成品及半成品、煤炭、鋼材、生活必需品、建筑材料等大宗貨物,載質量約25~35噸,短距離往返于物流園和大型企業(yè)之間及火車站、碼頭等,日均運營里程100~200km,平均車速30~60km/h。運行路線相對固定方便加氫,根據(jù)應用場景特點,氫燃料電池牽引車搭載100kW及以上的燃料電池發(fā)動機即可滿足整車功率需求。
總之,相比純電動車型,氫燃料電池車克服了能源補充時間長、低溫環(huán)境適應性的問題,提高了營運效率,與純電動車型應用場景形成互補;氫燃料電池車型更適用于路線相對固定、加氫便利等區(qū)域性應用場景。
按照“氫電互補、宜氫則氫、宜電則電”的原則,同時結合各場景的應用潛力,依據(jù)是否有應用車型,同時確定投資意愿的主體,以北京市為例,建議將氫燃料電池車輛推廣應用分為兩個個階段:
第一階段:公共領域示范階段(2022年前)
首先以公交專線、環(huán)衛(wèi)等公共領域及園區(qū)物流、企業(yè)班車等場景率先進行示范,以2022年北京冬奧會為關鍵時間節(jié)點,實現(xiàn)需求驅動和科技驅動的雙引領,實現(xiàn)氫能產(chǎn)業(yè)的躍升式發(fā)展。氫燃料電池車輛產(chǎn)品推廣8~12米公交車、11米旅游車、城市物流、8噸/12噸/18噸環(huán)衛(wèi)車等;在此基礎上,圍繞冬奧場景開展9米/9.5米/12米系列旅游客車規(guī)模應用。同步開展圍繞城市場景的重型燃料電池渣土車、牽引車等開發(fā)及應用示范工作。例如,北京384路公交已投入運營5輛12米氫燃料電池城市客車,有比較成熟的運營經(jīng)驗,未來該線路車輛可全部替換,打造成為為氫燃料電池客車專線。
第二階段:商業(yè)化領域推廣階段(2023-2025年)
隨著典型領域示范階段的培育,不斷提高產(chǎn)品技術水平,車輛購置及燃料成本進一步下降,在政府給予一定支持的基礎上,基本具備規(guī)?;茝V的可行性。在第一階段的基礎上,以京津冀協(xié)同發(fā)展為引領,結合公共領域的車輛更新周期進度,實現(xiàn)規(guī)?;茝V。加大城建渣土車、牽引車等重型商用車市場進行氫燃料電池汽車示范運營。應用于城市物流、冷鏈配送、城市內砂石骨料、渣土運輸及混凝土攪拌等場景。到2025年底,初步形成氫燃料電池車輛關鍵零部件和裝備制造產(chǎn)業(yè)集群。
車輛推廣應用離不開產(chǎn)業(yè)鏈的支撐,需要通過打造氫燃料商用車商業(yè)化運營平臺,把制氫、儲氫、運氫、加氫和整車生產(chǎn)企業(yè)和運營企業(yè)聯(lián)合起來,實現(xiàn)商業(yè)化運營。在這方面,北京市具備良好的產(chǎn)業(yè)基礎。座落在北京的燕山石化的工業(yè)副產(chǎn)氫產(chǎn)能未來將達到15萬噸/年,能夠滿足2~3萬輛氫燃料商用車的使用需求;北京天海公司正在加快推進IV型瓶的研發(fā)驗證和生產(chǎn)準備工作;億華通已經(jīng)推出100kW的氫燃料電池發(fā)動機產(chǎn)品。
三、國內氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)存在問題及建議
當前我國已進入氫燃料商用車商業(yè)化初期,氫燃料電池車產(chǎn)業(yè)發(fā)展和市場推廣應用目前存在四個發(fā)展瓶頸:一是質優(yōu)價廉的氫能供應和加氫基礎設施建設不足;二是商業(yè)化推廣模式尚未建立;三是部分關鍵零部件尚未自主;四是標準體系尚未形成。建議從以下五個方面促進氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
1.做好頂層設計,完善政策體系
立足現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)基礎,制定并發(fā)布氫能及氫燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃,明確發(fā)展方向及目標,為各相關企業(yè)產(chǎn)業(yè)落地發(fā)展樹立信心、提供支持。建立健全氫燃料電池相關政策法規(guī)體系,從產(chǎn)業(yè)規(guī)劃出發(fā),制定涵蓋氫氣制、儲、運、加、燃料電池汽車推廣扶持、車輛年檢等全產(chǎn)業(yè)鏈,全生命周期的相關標準及管理辦法,保障產(chǎn)業(yè)健康規(guī)范成長。
2.加快產(chǎn)學研融合,促進全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展
通過匯聚優(yōu)勢研發(fā)資源,針對產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的關鍵共性問題,開展集中資源整合與技術創(chuàng)新攻關,全面提升氫能相關產(chǎn)業(yè)的技術能力及產(chǎn)業(yè)化水平,促進氫燃料電池商用車的健康發(fā)展。通過氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)集聚,可以促進氫能燃料電池全產(chǎn)業(yè)鏈的快速發(fā)展,有效降低成本。
3.商用車規(guī)模應用帶動加氫站建設,降低氫氣與燃料電池成本
我國燃料電池汽車發(fā)展路徑基本明確,即通過商用車發(fā)展,規(guī)?;档腿剂想姵睾蜌錃獬杀荆唤Y合區(qū)域能源結構特點,發(fā)揮資源優(yōu)勢,挖掘本地區(qū)氫能保障潛力,前期以能源保障為主,灰氫、藍氫、綠氫均可利用,隨著可再生能源成本降低及碳捕捉技術的完善,逐步向藍氫、綠氫轉化;氫燃料電池商用車的規(guī)模應用帶動加氫站配套設施建設。
規(guī)?;翘豳|降本的關鍵。國際氫能委員會2017年發(fā)布的報告預測,到2030年氫燃料電池形成規(guī)?;a(chǎn)后,燃料電池發(fā)動機成本有望降到40美元/kW(按額定功率計算約70-80美元/kW)。美國能源部也預測,當產(chǎn)量擴大十倍,整車成本還可下降 23%; 疊加系統(tǒng)成本的降幅,綜合成本下降幅度將超過45%。根據(jù)國內相關機構和企業(yè)的研究分析,按照每輛車使用60kW(額定功率)的氫燃料電池發(fā)動機測算,當產(chǎn)量從1000套升至1萬套時,氫燃料電池發(fā)動機將從9000元/kW降至 2200元/kW,降幅達75.6%,;提升至10萬套時,氫燃料電池發(fā)動機成本將進一步降至600元/kW。
4.加強研發(fā)投入,確保核心技術自主可控
政府引導加大氫燃料電池基礎科研投入,突破核心材料和關鍵部件的技術瓶頸,促進產(chǎn)品國產(chǎn)化。提高工業(yè)副產(chǎn)氣制氫、電解水制氫、化石燃料制氫、可再生能源制氫等制氫技術,降低氫氣制備成本;創(chuàng)新高壓氣態(tài)及低溫液態(tài)儲、運氫方式,研發(fā)性能更加優(yōu)異的儲氫材料,提出更加完善的車載氫系統(tǒng)安全及檢測標準;創(chuàng)新氫氣拖車運輸、管道運輸及液氫運輸方式和技術,不斷提升氫氣儲運效率、降低儲運成本;在整車平臺產(chǎn)品方面,開展整車能量管理、能耗優(yōu)化、動態(tài)響應、熱平衡、故障診斷與容錯控制等關鍵集成技術;在燃料電池發(fā)動機方面開展長壽命燃料電池發(fā)動機及其關鍵核心零部件、低成本燃料電池熱電聯(lián)供系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)等研究與開發(fā),最終實現(xiàn)氫燃料電池整車及燃料電池系統(tǒng)在技術先進性、可靠性、成本優(yōu)勢、產(chǎn)品平臺化等方面與國際先進水平同步;結合整車運營情況制定加氫站規(guī)劃、建設意見,研發(fā)提升加氫站氫氣壓縮機、高壓儲氫罐及氫氣加注機等核心設備技術,創(chuàng)新加氫站站控系統(tǒng),提升氫氣加注安全。
5.加快標準制定,促進技術進步與產(chǎn)業(yè)發(fā)展
2020年4月10日,國家能源局發(fā)布的《中華人民共和國能源法(征求意見稿)》中首次將氫能列為能源范疇。在氫氣運輸、儲存、使用、管理等環(huán)節(jié),應盡快提出可操作性的方案措施。國家法規(guī)需加強對氫氣的存儲與運輸提出的監(jiān)管要求,在執(zhí)行層面明確責任主體、完善管理體系;減少標準體系建立的阻礙,盡快制定20MPa以上高壓氣氫、液氫、管道運輸?shù)认嚓P標準和法律法規(guī)。同時,優(yōu)化加氫站建設審批程序。
隨著氫能源保障體系健全、基礎設施逐步到位,規(guī)?;瘧脿恳夹g創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級,氫燃料電池商用車將從以圍繞城市場景為主題的應用市場,向長途干線物流、跨區(qū)域的貨運和客運市場延伸,是替代中重型柴油車的較好選擇。