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产销量下滑超5成!氢燃料电池车还有没有未来?

国际能源网/氢能汇   作者:辛靓   2021-05-01

氢能近期发展热度非常高,此前中国氢能联盟发布的《中国氢能源及燃料电池产业白皮书2020》中提到氢能再中断能源消费比例到2060年将达到20%。

4月28日,北京大学能源研究院气候变化与能源转型项目主办,主题为“电力行业能否率先碳达峰?”的沙龙上,国网能源研究院元博在会上也谈到,氢能远期应用加速,在工业和交通领域替代逐步加强,2060年在终端能源消费占比有望达到15%左右。无论是氢能组织还是电力研究机构对于氢能产业在未来能源终端利用领域都有类似的预判,但氢能到底能否担起如此重任?

国家发改委能源研究所原所长 戴彦德

国家发改委能源研究所原所长戴彦德对于氢能未来的利用前景有着与众不同的判断,戴彦德指出:“电解水制氢需要消耗的的能量大约相当于其本身释放能量的1.13倍,是高能耗的产业。此外,氢能的热值很低,密度也很低,如果要液化储存需要零下253度,这个过程中会产生巨大的能量损失。氢在化学元素周期表排在第一位,其本身非常活跃,属于危险化学品,空气中氢气占比在4%左右就可能导致爆炸发生,存在安全隐患。氢在高温高压之下还会部分分解成原子氢,溶于钢材中使材料的力学性能脆化,形成‘氢脆’,进而导致储氢、运氢的设备脆化甚至开裂。将氢能应用于能源领域不如将其应用于化工领域作为原料使用更为合适。”

氢能应用在交通领域作为动力使用和电动汽车相比也没有较大的竞争力。戴彦德指出,目前电动汽车发展的三大难题——续航里程、充电时间和使用成本均已得到大幅改善,持续的技术进步和科技创新也让航空、重卡等领域的电动化进程充满前景。

“火腿”还是“鸡肋”

氢燃料电池汽车和锂电汽车同样是国家战略部署的行业,但从目前的发展现状看,氢燃料电池汽车已经远远被锂电汽车甩在身后。从中国汽车工业协会发布的数据显示,2020年,新能源汽车产销136.6万辆和136.7万辆,同比增长7.5%和10.9%。但2020年我国燃料电池汽车产销均只有0.1万辆,同比分别下降57.5%和56.8%。

上千倍的差距和残酷的现实,不得不让我们警醒,燃料电池车到底有没有必要发展,氢燃料电池汽车与其他类型的汽车相比是不是“鸡肋”一样的存在?

国际能源网氢能汇记者对比了氢燃料电池汽车和锂电汽车的能耗差距发现,两者几乎是存在难以跨越的鸿沟。氢燃料电池车可以理解为它的核心部件是一个发电装置,是将氢气内含的化学能转换为电能,其效率为30-50%。而动力电池是一个储能装置,其效率为90%以上。从这个方面比较,氢燃料电池的效率比动力电池低40-60%。

从能耗损失的角度看,氢燃料电池车同样不可取。由于氢能是二次能源,其来源渠道有不同的源头,根据测算,1公斤煤通过煤制氢运输到加氢站再用到氢燃料电池车,只能让燃料电池车行驶0.62公里。总效率损失为155%;1公斤煤发电后再水电解制氢后到加氢站用到氢燃料电池车,稍微好一些,只能让氢燃料车行驶3.11公里,总效率损失为215%;对比1公斤煤发电后电网输送到充电桩充到电动车,能行驶22.7公里的锂电汽车,总效率损失为65%。由此可见,锂电电动车的能源效率利用,比氢燃料电池车能效利用率高出95-150%,从行驶里程来看,锂电电动车更是甩出燃料电池车36倍。

靠砸钱就可以实现目标么

氢燃料电池车目前没有得到市场认可,有人认为是技术问题,只要技术进步了,就像当年的光伏一样,可以实现规模化发展。光伏发电确实是通过金刚线切割、PERC、双面双玻等技术的进步让系统成本迅速降低,但这能否就此推断氢燃料电池也可以呢?有专家认为,氢这种元素固有的性质是无法改变的,密度低、液化难、活跃性高、危险性大等特点并不是通过技术可以解决的。

尤其在氢燃料电池汽车领域,我们国家在技术上根本比不上日本和美国。国际能源网氢能汇记者了解到,燃料电池技术专利申请量中排名前10位的企业中,日本企业占了7席,其中整车厂包含丰田、本田、日产,美国仅通用占1席。

丰田氢燃料电池车

据了解,氢燃料电池系统占整车成本的63%,其中,电堆占比49%、空气循环系统占比21%、氢气循环系统占比5%、热力管理系统占比9%。就氢燃料电池系统技术发展水平来看,虽然国产系统进步较快,但核心零部件依赖进口。

以燃料电池开发领域的佼佼者丰田汽车为例,该公司最早在1992年便开始研发燃料电池汽车,在1996年10月发布了首款燃料电池汽车,在随后的十多年里,丰田汽车陆续推出了FCHV-3、FCHV-4、FCHV-5、Toyota FCHV等多款燃料电池汽车,但这些燃料电池车并没有量产销售。

直到2014年12月15日,丰田汽车才在日本发布全球首款量产氢燃料电池汽车Mirai ,这是该公司的首款燃料电池量产汽车。但其高达30多万的售价和不配套的基础设施,让这款车的销量并不如人意。2015年该款车只卖出700辆;2016年,Mirai的销量不过只有2000辆。

尽管销售数字在增长,但这已经是同期燃料电池销量的八成以上。据了解,这款车从订车到提车需要长达两年的时间,如果不是极端环保主义者或者是极为看中这款车型,哪个消费者愿意等两年的时间去买一辆配套设施很不完善,甚至可能不如锂电汽车使用更方便的燃料电池车呢?

由此可见,行内领军企业尚且如此,我们国家大量补贴,全国各地推示范项目,真的就可以通过数量上“以多取胜”么?日本丰田汽车几十年都没有实现目标的事情,我们凭“砸钱”就能做好么?更何况,丰田汽车在研发燃料电池汽车方面的投入并不吝啬,近三年来,丰田汽车的研发费用和研发费用占比变化幅度不大,研发费用维持在1兆日元以上,换算成人民币,约643亿人民币左右。

我们国家大力补贴燃料电池汽车产业看起来有点“为人作嫁”的意思,因为在燃料电池领域,已经有一大批外国企业冲在前面,补贴燃料电池汽车,大概率是为这些外国车企赚钱服务。

出路何在?

虽然发展氢燃料电池汽车存在诸多疑问,但实际我们国家发展氢燃料电池汽车的行动已经在路上了。国际能源网氢能汇记者了解到,2020年9月,五部委联合下发通知,拟开展为期4年的燃料电池汽车城市群创建工作,采取“以奖代补”方式,对入围示范的城市群按照其目标完成情况给予奖励。

据不完全统计,国内公开披露的燃料电池系统项目66个,涉及45家企业,分布在全国39个城市,筹建、规划、签约、在建、扩产和已投产总产能约27.8万台套。

    

氢能企业产能不完全统计

其中,氢燃料电池产能超过1万台套的企业13家,合计产能约18.3万台套,约占总产能的66%。产能超过2万台套的企业有4家,依次是氢蓝时代22500台套、潍柴动力20000台套、亿华通20000台套和重塑科技20000台套。

氢燃料电池行业如火如荼的发展态势已经不可逆转,在这种情况下,如何才能实现燃料电池汽车行业价值的最大化?国际能源网氢能汇记者认为,氢燃料电池汽车应该选择与锂电汽车平行的发展路线,简而言之就是将应用领域重点放在特殊车辆上。

比如重卡一类的,需要长续航里程的,尤其是物流行业对时间比较敏感的行业,选择燃料电池重卡做物流车,可以节约大量充电时间。大型商用车辆的产品形态意味着它对氢燃料电池组的体积和重量要求并不高,因为氢燃料电池的续航里程上更有优势,即使在加氢站分布不那么广的情况下,也可以满足在固定站点加氢的需求。

另一方面,将氢燃料电池车改造成混合动力型的汽车,将氢转化为甲醇用作为车的动力源,也可以解决氢燃料电池汽车因氢脆而导致设备老化或者安全性能的问题。此外,还有观点认为将氢燃料电池作为小型发电车在抢险救灾或者大型会议活动中的备用电源使用也是一条出路。

综上所述,氢能规模化利用最主要并不是在交通领域,因为交通领域现存的技术和产能已经基本满足需求,即使在航空航天领域,人们也可以通过生物质能来替代化石能源,保证其用能需求。氢能更主要用在化工领域,利用氢制合成氨、在石油炼化领域用于加氢裂化和脱硫,实际发挥的作用更大。

在政策利好的影响下,氢燃料电池企业激增,很多企业看中的是政策补贴的红利,在没有找到好的商业模式之前,如此大规模投入燃料电池行业并不是明智之举。

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