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为什么一定要搞氢燃料电池车?

北极星氢能网 来源:电动公会  作者:东关大先生  2020/8/13 10:18:38 我要投稿

北极星氢能网讯:2018年2月,现代汽车邀请了40家中国核心媒体前往韩国首尔,开展一场颇具未来感的燃料电池车体验之旅,我作为其中一员随队参加。

当时探访了现代汽车两大技术中心,一个是南阳研究院,另一个是号称现代汽车新能源技术大本营的麻北研究所,期间还试驾了一款量产氢燃料电池车——NEXO。

本文来源:微信公众号 电动公会 ID:ddgh77 作者:东关大先生

现代汽车向我们展示出其在氢燃料电池车领域强大的技术实力,七天的探访之旅,几乎天天有惊喜。

不过,让我印象最深刻的,是现代汽车燃料电池事业部部长金世勋的一段发言。他在谈论氢燃料电池技术格局时说:“现代汽车在2017年主导成立了国际氢能委员会,能够加入这个组织的企业,在氢燃料电池领域必须具备过硬的技术实力,欧美日韩等国都有成员参加,可惜的是,这里面没有中国企业。”

这句话犹如一把利剑,狠狠刺向中国车企的软肋。不可否认,彼时中国的氢燃料电池技术确实还不入流。

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我国车企们并没有忽略对燃料电池的追求,近十多年来,以上汽、奇瑞为代表的车企们仍一直坚持着燃料电池乘用车产品的开发,后来加入的北汽、长城、爱驰、汉腾、东风等数十家车企也均展出过燃料电池乘用车产品。

不过,这些车企的绝大多数产品仅仅停留在样车阶段。

我查了一下,历年来国内市场上出现过的燃料电池乘用车已经超过了20款,但登上工信目录的产品寥寥无几。

2018和2019年登上目录的燃料电池车分别为74款和100款,而且全部集中在商用车领域,乘用车领域竟然没有一款车型在列。

这样的推进速度,难怪会让韩国人笑话。

李克强总理访日参观丰田车厂。

尽管很早就有“氢燃料电池”这个概念,但其真正进入中国,是在2018年李克强总理访日参观丰田车厂之后。当时丰田第一代氢燃料电池汽车MIRAI刚刚问世:502KM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,备受到市场追捧。

李克强回国后,深受触动,将发展氢能源首次写入“两会”《政府工作报告》——“推动充电、加氢等设施建设”。

在这之后,氢燃料电池才真正为中国汽车行业所重视,越来越多中国企业加入氢燃料电池行业。包括 41家中国整车企业、汽车零部件企业、产业资本等相继在氢能及燃料电池产业加码。

仅2018年,氢燃料电池产业相关投资及规划资金就超过850亿人民币。到了2019年,氢燃料电池车已在上海、郑州、张家口、佛山、云浮、十堰等多地实现商业化运营。

进入2020年,长城、广汽、宝马等多家知名整车企业先后公布氢燃料电池乘用车的规划。

7月中旬,长城汽车正式对外发布“柠檬”技术品牌。“柠檬”平台车型将匹配第二代氢燃料电池动力系统,续驶里程可达1100公里。

长城汽车称,首款氢燃料整车平台将在今年推出,并于2022年展示小批量氢能源车队,2023年推出成熟的燃料电池乘用车车型。

紧接着,广汽也宣布首款氢燃料电池车Aion LX Fuel Cell计划在今年年内投入示范运营。

几天前,一直在氢燃料电池方面长期布局的造车新势力爱驰汽车也有了新进展。其投资20亿元的甲醇氢燃料电池动力系统工厂正式破土动工,工厂建成后,将具备年产8万台套甲醇制氢燃料电池动力系统的能力。

除此之外,云度、海马、红旗、上汽大通、长安等车企都开始对氢燃料电池汽车展开了布局。

目前来看,中国宣布发展燃料电池乘用车的车企数量已经成为全球最多。

那么,在巨大的市场空间加持之下,中国能否超越美日韩,成为燃料电池乘用车的市场中心和增长引擎?

回答这个问题之前,我们不妨先来看一组产销数据。

8月11日,中汽协发布2020年7月份汽车产销报告,新能源汽车终于结束了12连降,迎来今年首次增长,产销分别完成10万辆和9.8万辆,同比猛增15.6%和19.3%。

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不过,我们也可以清晰地看到,产销量中的主要份额被纯电动和插电式混动占据,而最近炒得火热的燃料电池汽车在产销上几近腰斩。7月份燃料电池车产销仅为:

7辆和4辆。

这一成绩与去年7月份产销6辆和4辆的表现极为接近。

再看今年前7个月,燃料电池车产销分别完成397辆和407辆,同比分别下降66.1%和63.2%。

而这些销量,几乎全部是在商用车领域完成的。

在中国,乘用车上用纯电动技术、商用车用氢能源技术,似乎成为了一个折中的共识,形成一种井水不犯河水的状态。

与中国不同的是,国外氢燃料电池主要用在乘用车上,已经量产的氢燃料电池车多为乘用车型。尽管在海外市场开拓较为艰难,但丰田mirai与现代NEXO依然取得了一定的成绩。

因此,现在谈超越美日韩,成为燃料电池乘用车的市场中心,还为时尚早。

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既然市场表现如此之差,我们为什么还要大力发展氢燃料电池汽车?

要知道,燃料电池系统从来不是近两年才开始热起来的,我国在2008年就开始了氢燃料电池汽车的示范运行,而日本和美国更早。

从表面上看,在新能源汽车热的大环境下,氢燃料电池汽车是“终极环保”的要求。不过,目前的氢燃料电池技术仍存在稳定性差,成本比较高等问题,也未经商业化检验,还需要非常多的投入和验证。

但凭借着续航里程长、环保效率高、加氢速度快等优点,氢燃料电池汽车已经超越混合动力汽车,因而成为资源贫乏的日本国最喜好的新能源汽车项目。

如果从更深层次的原因去看,是避免“以己之矛攻己之盾”的竞争乌龙。

众所周知,日本车企在油电强混动力汽车方面已是行业里的佼佼者,比如丰田全球强混动力汽车销售已突破700万辆。其强混技术早就炉火纯青,不甘现状的日本人肯定不会在该领域“寿终正寝”,必定会寻求突破。

而纯电动和插电式混合动力是日本人所不屑的,况且该两类新能源汽车还会跟自己的强混动力汽车相竞争,与其“以己之矛攻己之盾”,不如直接攻克新能源汽车“终极环保”目标,发展氢燃料电池车。

其实,首次投身氢燃料的车企并非日本丰田,而是美国的通用。

在美国,氢燃料电池是与锂电池技术呈螺旋式的交替发展,这与政治环境密不可分。布什政府时期就曾大力推动“氢经济”,促进了当时的氢燃料电池技术的发展,通用在2002年推出的Autonomy自主魔力概念车曾轰动一时,这个项目前后投了大概四十亿美元,研发团队从两百多人做到九百多人。

不过美国人最终花了四十亿美金之后,最大的收获就是证明了氢燃料汽车在当时是不可行的。2008年奥巴马政府宣布氢燃料电池汽车项目暂停,转回了纯电动的推进路线。

之所以会失败,是因为氢燃料存在诸多问题,包括生产难、储存难、运输难、成本高等。既然发展氢燃料如此之难,又有美国人的前车之鉴,为何日本人还要只身试险,大搞氢燃料呢?

核心层次是“寓军于民”战略,日本想要走出军工桎梏。

我曾经与一位专家聊到过氢燃料电池。交谈中,这位曾在世界八大军火供应商供职多年的专家就直言不讳地指出:氢燃料电池在军事方面的应用才是价值所在,这也是日本开发氢燃料电池汽车最核心的原因。

氢燃料电池是坦克、军机等武器装备中最好的动力系统之一,尤其是在潜艇的动力系统上,更是有着极大的应用价值。

一般的常规动力潜艇采用的都是柴电混合动力系统,在水下以电力驱动,在水面用柴油充电,而采用氢燃料电池系统的潜艇可以省去回到水面充电的过程,从而使得常规潜艇也能像核潜艇一样拥有超长的连续潜航能力。

如2002年3月德国制造的212 A型常规潜艇就采用了燃料电池和柴电动力联合推进系统,该潜艇的水中连续潜航就能达到2~3周。单靠燃料电池航行时,其航速可达8节,当以4.5节航速潜航时,该电池系统还可提供11千瓦的生活用电,同时续航力可达2315千米,潜航时间达278小时。

而作为一个战败国,战后的日本在军事方面受到了同盟国诸多的限制,不能拥有核动力潜艇。因此,这个依然有着海军大国幻梦的岛国只能在常规动力潜艇方面加大投入,目前,日本海上自卫队的常规潜艇不论是在技术与作战性能方面,都保持着很高水平。

不过由于日本的军事工业也被拆散,为此,它们不得不把众多军事工业技术隐含到民用工业中去,“寓军于民”一直是日本发展军工技术的策略,一旦军方需要,民用技术立马可变作军用。

在没有核潜艇的情况下,氢燃料电池对于发展与保持日本潜艇部队乃至海上自卫队的整体作战能力,有着很大的价值。

由此,我们也就完全可以理解为什么美国人曾断言没什么商业价值的氢燃料电池汽车技术,精打细算的日本车企可以不顾任何成本地大力开发。因为只有军方才会如此地不计成本、出手阔绰,就像当年的通用,在氢燃料电池项目上砸了四十多亿美元,也毫不痛惜一样,毕竟都有军方埋单。

另一方面,在日本,在氢能社会的国家战略下,民用发电燃料电池、军事用途燃料电池等用途加在一起,规模和汽车产业比起来都太小了,燃料电池汽车的量可以带动整条氢能产业链的技术发展和成本下降。从这个角度看,汽车无疑是最值得投入的工业。

事实上,日本用汽车来拉动技术的尝试已有多次成功经验,如1997年问世的现代混合动力汽车标杆——第一代Prius,在全球引领了混合动力技术的风潮。而Mirai就是新的Prius:一方面赔本赚吆喝,另一方面开放专利力邀全世界加盟。

此外,氢能作为重要的“二次能源”,无论是中东的石油、澳大利亚的煤矿还是日本海的风都可以转化为氢气,这对于多元化日本的能源进口结构有着重要的意义,在福岛事故之前更是与核能发展路线能够相辅相成,因此上升到国家战略并不为怪。

氢能从来不是终极能源,但它作为二次能源不仅对于日本,对于中国和美国也有着同样的能源意义。仅从能源多样化和技术储备两点,就足以支撑燃料电池和氢能产业的发展。

想明白了为什么日本人如此热衷氢动力,那么我们国家要不要搞氢燃料电池的问题也很容易想得明白了。

3

那么,与美日相比,我国氢燃料电池产业到底差在哪,又该如何去提高?

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。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“我全都要”的车企丰田、现代等;另一类则专攻电池系统,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。

日韩车企领跑,丰田、本田、现代各有一款氢电乘用车面世,尽管行业规模不大,但也抢占了大部分市场份额;而商用车领域,现代的XCIENT重卡已批量出口瑞士;此外,氢燃料电池公交车、物流车和叉车也早已在多地投入运营。

国外车企发展势头如此迅猛,为什么我们的表现却很迟缓?首先必须要搞清楚,影响中国氢燃料电池汽车发展的核心问题在哪。

与纯电路线对比,我国氢燃料电池缺少了产业基础和自主技术的支撑。尤其上游,是制约氢燃料电池汽车发展的最大因素之一,用一句话概括就是“规划大,方案多,落地慢”。

尽管顶层设计已经到位,但大家还在纠结到底是电解水制氢气,还是使用化石燃料,而储运网络和加氢站覆盖也还有很大提升空间。

你知道中国现在有多少加氢站吗?运营中的59座,建设中的53座,规划中的20座,推动非常缓慢。还有个传闻,就是大家担心加氢站会爆炸。关于这个忧虑,产业专家已多次强调,安全保障没问题。

此外,与日美韩相比,我国燃料电池系统中关键的电堆、空压机,以及电堆的关键零部件膜电极,均依赖进口;储氢瓶技术仅可以自主化生产35MPa储氢气瓶,70MPa储氢气瓶未能自主化;运氢技术未能突破液氢运输与管道运氢,仍需拖车运输高压气瓶;加氢站设备同样依赖进口。

一方面,整条产业链的落后凸显了亟需对该领域的投入;另一方面也反映了相较于日本,我国缺少氢能工业禀赋,在起跑线上已经落后,所需投入更巨。

日本跑得快是因为布局早,早在上世纪末本世纪初就进入氢燃料电池领域。仅丰田一家企业,相关技术的专利就超过16000件。

中国则在近些年才开始发力,目前整个行业的专利数量尚不达五千件,差距巨大。同济大学教授张存满曾说过:

国产技术落后国外达五至十年。

再从整车造价来看,一辆燃料电池车的价格是锂离子电池车的1.5倍到2倍,是燃油车的3~4 倍。如果燃料电池车成本降不下来,将来在乘用车领域也很难有市场。

不过前面也说了,我国氢燃料电池技术的用武之地与纯电动并不完全重合。在商用车领域,中重载卡车的应用场景纯电动还无法胜任,氢燃料电池恰可以承担这样的角色。

其他诸如城间长途客运、叉车等场景,同样更适合使用氢燃料电池。氢燃料电池系统更像开放式的内燃机系统,或者更具体一点,它更像柴油机系统。这也是潍柴、东风等商用车龙头企业大力投入氢燃料电池的原因。

所以从需求端来看,我国目前的氢燃料电池技术主要应用场景是中重载卡车、长途客车,乘用车领域是大型乘用车。与纯电动车的场景并不冲突,“替代”也无从谈起。

当然了,这两个技术路线也都有短板,谁能率先解决短板,谁就有可能通吃市场。

对于氢燃料电池来说,近两年迎来了政策风口。

我国政府在《中国制造2025》中特别提到要注重发展燃料电池的自主生产能力。除了将氢能发展写入2019年“两会”《政府工作报告》外,博鳌论坛、人大二次会议均表明“要加快发展氢能产业”。

工信部此前也公开表态,要积极破解氢燃料电池汽车产业化、商业化难题。

我们还可以看到,在电动汽车补贴大幅退坡之时,氢燃料电池车补贴力度依旧强劲:2015年至2018年,除燃料电池车以外,其他新能源车补贴退坡20%;2019年3月到6月的过渡期,电动车车补退坡40%,而燃料电池车维持0.8倍补贴。

2020年新能源汽车补贴政策中对燃料电池汽车的说法则是将采取“以奖代补”方式对示范城市给予奖励。

看到中国对氢燃料电池汽车政策一路向好,国外车企也望风而动。丰田与现代的燃料电池汽车产品正在积极寻找机会进入国内市场。目前广汽集团已经与丰田达成了合作。

所以说,无论从氢电锂电的技术路线之争、还是自主品牌外资品牌的市场竞争,国内要不要做,什么时候开始做氢燃料电池乘用车始终会是个绕不开的问题。

氢燃料电池车的国产大幕在“政策引导,技术突破,外企加成”的促进下,已经徐徐拉开。

仅在过去一年里,氢燃料电池零部件的国产化速度已超出预期。而随着示范运营规模的扩大,关键零部件及电堆成本仍将持续下降。

8月10日,“中国氢能第一股”北京亿华通科技股份有限公司成功登陆上交所科创板,发行价格为每股76.65元。开盘即大涨239%,以当日收盘价来计算,市值达到131.92亿。

由此可见,中国氢能产业的萌芽已经开始,氢燃料电池企业也正试图杀出一条“财路”来。


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