著眼未來能源產業變革,燃料電池迎來起飛“風口”
發布時間:2019-07-05 10:23:00

著眼未來能源產業變革,燃料電池迎來起飛“風口”


燃料電池汽車作為新能源汽車遠途運輸的最佳解決方案,正在逐步成為汽車產業革命的重點發展方向之一。在7月1-3日舉行的2019世界新能源汽車大會上,燃料電池汽車技術路線再獲多方關注與肯定。政產學研各界人士從氫能供給、燃料電池技術到燃料電池汽車應用等全產業鏈的發展趨勢,深入探討了氫能與可再生能源融合技術,以及未來實現氫能與燃料電池汽車全產業鏈綠色、低碳、零排放的途徑。


頂層設計


從我國燃料電池產業政策來看,2006年到2014年屬于推廣階段,國家只是將氫能及燃料電池寫入發展規劃之中,未出臺補貼以及制定計劃。在2014年發布的《能源發展戰略行動(2014-2020年)》中,正式將“氫能與燃料電池”作為能源科技創新戰略方向。2016年制定的《中國氫能產業基礎設施路線圖》中,產業規劃目標更詳細。


近年來,氫能產業發展逐步加速,我國目前已形成了京津冀、長三角、珠三角、華中、西北、西南、東北等七大產業集群,我國也是目前商用車推廣數量最多的國家,從2016-2018年累計燃料電池汽車銷量達到3428輛,在北京、張家口、上海、張家港、濰坊、武漢等地都開啟了燃料電池商業化示范運行。在各示范運營區域,構建了集制氫、儲氫、運輸、加注和商業運營一體化的氫能體系。


2016年以來,以公交車、物流車為代表的商用車已陸續投放市場,我國氫能產業發展即將邁入商業化、規模化發展的階段。進行相應的頂層設計,對產業發展將具有戰略指導意義。在2019世界新能源汽車大會上,政府層面對燃料電池產業給予了很大關注。


國務委員王勇指出,當前中國汽車產業已經進入轉型升級的關鍵時期。要大力推進電池革命,加快突破下一代鋰電池、新體系電池和燃料電池等核心技術,大幅提高安全性、可靠性、穩定性。強化科學規劃引導,進一步提升充電、加氫等設施發展水平。


全國政協副主席、中國科協主席萬鋼則建議積極推進燃料電池汽車的產業化。他認為,相對于遠程公交、城際物流、長途運輸等交通方式,燃料電池汽車具有清潔零排放、續駛里程長、加注時間短的特點,是適應市場需求的最佳選擇。雖然我國氫能源豐富,但受基礎設施的制約,燃料電池汽車產業化速度受到一定限制。因此,下一步要繼續加強對氫能優勢區域進行氫能的全體系建設。


按照《中國氫能產業基礎設施發展藍皮書(2016)》的規劃,我國到2020年率先實現氫能汽車及加氫站的規模化推廣應用,達到保有1萬輛燃料電池運輸車輛;到2030年,燃料電池車輛保有量達到200萬輛。關于未來的新能源汽車發展路徑,工信部副部長辛國斌在大會介紹《新能源汽車產業發展規劃(2021-2035年)》編制的總體思路中提到,要兼容多種技術路線發展。


科學技術部副部長王曦明確表示,科技部將在“十三五”規劃的基礎上聚焦商用車、氫燃料電池、儲氫、加氫、制氫技術的研發。


產業鏈準備


上汽集團作為中國最大的新能源汽車企業,發展新能源汽車全面布局、持續發力,著力核心技術的突破,特別是在燃料電池汽車發展方面走在國內的前列。上汽集團總裁陳志鑫強調,要全面加快燃料電池產業化落地,計劃未來的高端轎車、輕型汽車、重型公交和商用卡車和商用車型推出更多的燃料電池新品。


北汽集團董事長徐和誼表示,北汽將推動技術多元化,氫燃料電池技術迎來風口,商業化示范應用已經蓄勢待發。北汽福田已經獲得了國內首張氫燃料電池客車牌照,在交付車輛數量、示范運行里程等方面也處于行業領先地位。特別是由北汽牽頭建設的國家新能源汽車技術創新中心——實現多元化燃油車替代技術的創新突破,正是國創中心打造世界級新能源汽車技術創新高地的核心領域之一。


在長安汽車總裁朱華榮看來,由于多技術路線的匹配存在諸多技術難題,對于企業來說,不僅要針對不同技術路線規劃具體產能,還要在發展傳統燃油車的同時,儲備純電動、混動、氫燃料等多種技術,難免應接不暇,成本和投入產出面臨挑戰。


隨著政策的進一步支持與技術的加快突破,國內燃料電池關鍵零部件也實現了不同程度的國產化。據億華通董事長張國強介紹,目前億華通已經形成了從控制器、DCDC、氫系統、燃料電池發動機到開發測試臺的縱向一體化產品研發體系。今年年底燃料電池發動機生產線將達到1萬臺,新引進的電堆質子膜生產線項目年底也有望投產。在剛剛發布的工信部第320批新車公告中,燃料電池車型有89款,搭載億華通發動機的有23款。


巨頭布局


伴隨著歐美日韓等地區的氫能產業規劃陸續出臺,全球范圍氫能社會的構建日漸明晰。


現代汽車集團(中國)副總裁李赫埈在大會上表示,氫能是人類社會最理想的新能源,現代汽車多年來一直在研發氫燃料電池車技術并投入巨資,成為全球第一家實現氫燃料池商用化的車企,并成功開發了100多種核心零部件,2018年,新一代氫燃料電池車NEXO的上市,更是向世人詮釋了未來環保汽車的發展方向。到2030年,現代汽車燃料電池車的年產銷目標要達到50萬輛。


豐田汽車中國投資有限公司技術總監湯田修事認為,氫能源可以利用多種能源生產,并且能夠通過使用氫氣來實現能源的靈活性。1992年,豐田開始燃料電池汽車的研發,同時還開發了燃料電池系統。經過了20年發展,豐田正在努力降低乘用車成本,然后關注商用車輛的研發制造,這種戰略會產生一定的協同效應,對氫能源的部署,特別是基礎設施的增加有一定幫助。


大眾汽車集團CEO迪斯的觀點保持謹慎樂觀:“從中長期來看,燃料電池或合成燃料將變得更加重要,它們尤其適合搭載于長續航里程的電動汽車。”他認為,目前無論燃料電池還是合成燃料,都無法以合理的價格或工業規模獲得。此外,還須為燃料電池汽車額外建立全新的基礎設施。只有氫氣成為過剩的可再生能源,這項技術才將成為真正的替代品。


寶馬集團研發董事傅樂希表示,寶馬集團的戰略目標一直期望在可持續出行方面取得技術和創新的領導地位,氫燃料電池就是六個核心領域之一。寶馬的燃料電池技術將在輕型和重型汽車上展現出比乘用車更大的優勢。


制約瓶頸


世界新能源汽車大會科技委員會聯合主席、清華大學教授、中國科學院院士歐陽明高在大會上介紹,中國是燃料電池商用車推廣的領先國家,現在實際運行的估計有2000輛左右,采用燃料電池混合動力技術比較成功。中國目前的氫產量完全能滿足到2035年的供氫需求,“我國目前副產氫和棄光、棄風、棄水的電至少做到500萬噸,有人說是800萬噸甚至1000萬噸。”


歐陽明高還表示,燃料電池發動機技術面向2035年,同樣可以滿足規模應用需求,再過5年將會趨于成熟。近幾年中國燃料電池進展非常快,膜電極、電堆、發動機的全產業鏈已經打通,全球資源正向中國匯集。


產業要發展,仍然面臨諸多問題與挑戰。歐陽明高認為,氫燃料電池商用車產業鏈的制約瓶頸不在兩頭,而在中間,即車下運氫、車載儲氫和氫能加注。商用車對燃料成本非常敏感,同時耗氫量大,意味著車載氫瓶多,在動力系統中體積最大,安全最敏感,成本變為最高。此外,加氫占用加氫站時間長,占地面積大,商用車本來體積就大,還需要安全距離,使單站服務車數量減少為乘用車的1/3以下。


燃料電池元老、中國工程院院士衣寶廉從燃料電池汽車產業與技術的角度深入分析了目前我國燃料電池汽車技術的短板及產業化發展瓶頸。他表示,目前我國燃料電池汽車已進入市場導入階段,取得可喜的成績,燃料電池汽車示范運營在全國范圍內開展,燃料電池的功率密度已有較大幅度提升。但我國燃料電池系統可靠性與耐久性與國際先進水平仍存在差距,尤其是燃料電池關鍵材料如電催化劑,質子交換膜、碳紙等國產化能力弱,制約產業發展。針對我國燃料電池汽車技術發展現狀,衣寶廉院士提出要盡快完善燃料電池的產業鏈,建設燃料電池關鍵零部件如碳紙、質子交換膜等的國產化能力;在提高可靠性和耐久性方面,要深入研發電堆的衰減機理,開發抗腐蝕、穩定的新材料。


結 語


在今年3月李克強總理的《2019年國務院政府工作報告》中,明確提出了“推動充電、加氫等設施建設”,這也是氫能首次被寫入政府工作報告。隨著我國氫能與燃料電池產業鏈進一步完善,核心關鍵技術逐步取得突破,我國氫能與燃料電池汽車產業必將釋放巨大的潛力。未來燃料電池汽車以其獨特的技術特點和清潔環保的特性將逐漸成為我國新能源汽車產業的重要組成部分。


稿件來源: 蓋世汽車網
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