氢燃料电池新浪潮,企业争先发力:你氢醒了吗?
发布日期:2020-10-26 14:39:46

一个时期以来,美国对我高科技企业拼命打压、断供、卡脖子无所不用其极,社会关注点都聚焦在了半导体行业的集成电路、芯片上。为打破美国制裁,各路精英齐上阵,大有全民战芯片之势。而在9月21日,财政部、工业和信息化部、科技部、国家发展改革委、国家能源局联合发布了《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》。针对产业发展现状,五部委将对燃料电池汽车购置补贴政策,调整为燃料电池汽车示范应用支持政策。对符合条件的城市群开展燃料电池汽车关键核心技术产业化攻关和示范应用给予奖励,形成布局合理、各有侧重、协同推进的燃料电池汽车发展新模式,并将重点支持燃料电池商用车示范应用。一石激起千层浪,沉寂了一段时间后,作为燃料电池汽车最合适的动力——氢燃料电池又被推上了热搜,并日益成为社会关注的焦点。

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一、 氢能价值已成全球共识

在目前已知的所有能源中,氢可以说是世界上最干净的能源,氢燃烧的产物是水,丝毫不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物以及粉尘颗粒等危害环境的负性副产品,可以说真正做到了零排放、无污染,而且氢的能量密度是油的2倍至3倍,被看作是人类的终极能源,也是帮助未来人类脱碳最有前途的实现方式。

氢气实际上是一种非常安全的气体。氢气的比重只有整个空气的十四分之一,它的扩散程度是汽油烟雾的12倍,泄漏的氢气会迅速扩散,远离源头。点燃的氢气会形成不发光的火焰,燃烧时的温度比汽油低7%。

基于氢能理想的应用场景以及巨大的产业链价值,氢能的开发与利用不仅成为了许多国家实现能源转型的重要路径,而且上升为国家战略的重要部分。截至目前,占世界GDP 70%的18个国家均制定了氢能发展战略,美国近10年对氢能和燃料电池的资助每年保持在1亿-2.8亿美元之间,欧盟在境内铺设的输氢管道已长达1598公里,日本国内的加氢站已增至300多个,全球正在推进中的可再生能源制氢项目规模从一年前的每月320万千瓦提高到目前的每月820万千瓦。

中国作为世界最大的化石能源消费国与进口国,开发与利用氢能的意义不言而喻。资料显示,到今年年底,我国年产氢气将达到一亿吨,为全球第一大氢气生产国。另外,和日本一样,我国是世界最大的储氢材料产品国。中国和日本两国几乎包揽了全世界金属储氢材料的生产,而且中国的销售量比日本还要大。氢气产量第一,储氢材料产销量第一是目前我国在氢能发展方面取得的两大成就。预测未来30年,我国的氢能产量将带动形成一个12万亿元产值的氢能应用消费领域。

二、 氢燃料电池迈上新高度

基于氢能源的突出优势,发展氢燃料电池就成为汽车电动化的最大亮点。一辆采用氢燃料电池的汽车充满五千克的氢气续航里程可达500公里至700公里,与一般电动汽车相比,加氢过程仅需几分钟,总价格大约是175元,而改用汽油同样行驶600多公里,车辆烧油费用约为350元,前者成本只是后者的一半。有研究预测称,到2025年氢能汽车将占到全世界车辆的20%—25%,承担约18%的能源需求。

国外发展氢燃料电池汽车十分积极,早在20年前,日本本田就推出了以氢燃料电池为动力的原型车。在我国,由于过去一段时间产业发展的重点主要集中在纯电动和插电式混合动力汽车上,氢燃料电池汽车产业化进程比纯电动汽车慢了10年。直到2018年5月,李克强总理访日时参观了位于北海道的日本丰田汽车旗下工厂,考察了一系列丰田自主研发的高科技产品,其中有全球首辆量产氢燃料电池汽车丰田Mirai,其502公里的长续航里程、仅需5min的加注时间和-30°C低温启动的优越性能,备受市场追捧。在此之后,我国政府加大了对氢能源开发利用的支持力度,氢燃料电池才真正为中国汽车行业所重视,包括 41家中国整车企业、汽车零部件企业的越来越多中国企业加入氢燃料电池行业。产业资本也在氢能及燃料电池产业不断加码,到2018年,氢燃料电池产业相关投资及规划资金已超过850亿人民币。截至今年8月,累计有92家相关企业进入国家工信部公告,对应车型数量达220款,我国氢燃料电池汽车保有量超过7200辆,建成约80座加氢站。

不过,我国氢燃料电池汽车大多聚集在商用车领域,主要是示范项目,尚未形成以普通消费者为主体的市场。燃料电池汽车产业规模化尚未形成,在关键技术上也还达不到量产条件,导致整车成本较高。目前来看,在氢燃料电池技术领域,还是国外企业说了算,国产差距较大,国内企业相比海外企业目前主要差距在可靠性与成本上。氢燃料电池系统包括电堆、供氢系统、进风系统、冷却系统、加注系统、控制系统等,核心技术多数掌握在国外企业,70%的燃料电池零部件需要进口。比如核心部件电堆,现在国际上燃料电池电堆功率密度达到了每立升3千瓦,而国内还在2千瓦以下。国外知名企业有加拿大巴拉德(大洋电机入股,国内建有合资公司)、美国Plug Power(亚马逊入股)和丰田的TFSC(全封闭体系)是市场中的佼佼者。龙头企业主要分为两类:一类是既做整车,又做电池系统,所谓“大而全”的车企丰田、现代等;另一类则“专而精”,专攻电池系统例如加拿大巴拉德、美国戈尔、英国庄信万丰、国内的亿华通等公司。在燃料电池成本中占比最高的是燃料电池组。要实现氢燃料电池的商业化,就要在降低氢燃料电池的铂催化剂、电解质膜和双极板三个关键部件的成本上取得突破。

三、 领域深耕才得“氢”醒

在业内人士看来,未来10-20年将是我国氢燃料电池汽车产业发展的重要机遇期,要想赶上国际一流水平,相关技术、整车应用必须具备产业化、规模化能力。按照国际能源署与国际氢能委员会的研究成果,规模化是降低氢能成本的关键,一旦使用量上来,氢能源系统的制取成本会以每年20%-30%左右的速度下降,其中当然也包括氢能产品的消费端成本。我国政府与企业已经形成共识:要积极破解氢燃料电池汽车产业化、商业化难题。只有通过关键材料的本土化,才能大幅度降低成本,燃料电池全面商业化才有可能。如果把燃料电池行业按照原材料、零部件、电堆、发动机、整车进行上下游的划分,中国企业必须要往上游走,要加强基础共性技术的联合攻关,重点攻破催化剂、质子交换膜等关键技术,共同推动燃料电池电堆、高压氢气瓶等关键部件降成本,才能掌握市场话语权。

如何取得突破,先看北京、上海。最近北京市经济和信息化局发布了《北京市氢燃料电池汽车产业发展规划(2020-2025年)》。规划显示,2025年前,北京市将培育5-10家具有国际影响力的氢燃料电池汽车产业链龙头企业,力争实现氢燃料电池汽车累计推广量突破1万辆,氢燃料电池汽车全产业链累计产值突破240亿元。与此同时,上海市经信委也在一次会议上透露,近期上海将发布燃料电池汽车发展创新方案。计划到2023年,规划加氢站接近100座,建设运行30座,形成产值规模近1千亿元,推广氢燃料电池汽车突破1万辆。

去年以来,我国燃料电池在关键技术方面不断取得重大突破,氢燃料电池零部件的国产化速度已超出预期,喜讯频传。中国科学技术大学研制出一种新型催化剂,攻克了氢燃料电池汽车推广应用的关键难题,解除氢燃料电池一氧化碳“中毒休克”危机,延长电池寿命,拓宽电池使用温度环境,在寒冬也能正常启动。日前,由亿华通承担的“高环境耐受性燃料电池系统产品研制”项目通过了北京市科学技术委员会验收。新华联投资控股的东岳集团历经16年科研攻关,掌握了燃料电池质子膜这一核心材料的技术,并获得奔驰、福特(AFCC)公司燃料电池膜6000小时寿命加速测试证书。目前已有超过30家上市企业积极攻关氢燃料电池技术,除一汽、上汽、东风、吉利、长城、宇通、金龙等耳熟能详的车企外,国家能源集团、中广核等能源企业也在纷纷布局氢燃料汽车。

针对我国燃料电池汽车产业核心技术和关键零部件缺失、企业创新能力不强等问题,财政部发布2020年新能源汽车补贴新政中,将当前对燃料电池汽车的购置补贴调整为选择有基础、有积极性、有特色的城市或区域,重点围绕关键零部件的技术攻关和产业化应用开展示范。重点支持关键核心技术研发突破,推动关键零部件在产业化应用中考核验证和迭代提升,探索有效的商业运营模式,提升燃料电池汽车经济性。那些快速发力、率先发布氢燃料电池产业化规划,并设置清晰目标,产业配套完善的城市,就占到了获得示范城市的指标的先机,也将最先受益。

一切迹象都表明:氢燃料电池车的国产大潮在“政策引导,技术突破,外企加成”的促进下,已经掀起新一波巨浪。在这个浪潮下,曾经熟悉的火爆景象再现:多方投资纷纷涌向氢能与燃料电池汽车行业,迫不及待上马氢燃料电池车项目。刚刚涉足这个行业的企业必须清醒,国家“以奖代补”的政策转型显著,鼓励企业确定技术路线避免一窝蜂,引导企业更多投向基础研究与开发领域,自主研发突破核心技术。毕竟在政策基础上,企业主动投入才是推动行业进步的最强力量。

在躁动不安的市场氛围中,脚踏实地者在这个行业显得弥足珍贵。在氢燃料电池的全产业链上,要做深耕细做的老黄牛,不要做浮在表面的锦鲤鱼,各路精英要甘于补短板、寻突破、建体系,为早日实现国产燃料电池汽车产业化、商业化做出积极的贡献。