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氢装上阵,氢能源汽车行业发展继续提速

2022/12/4 1:29:00

编辑 | 于斌

出品 | 潮起网「于见专栏」

近几年在“双碳”目标利好政策的推动下,氢能源汽车的发展节奏正在逐渐加快,站在市场和产业的风口,我们已经有了“氢”风徐来之感,在冬奥会示范效应的影响和推动下,随着氢燃料电池汽车示范应用城市群项目的全面铺开,今年已经俨然成为氢能源汽车及氢燃料电池开启全面产业化的开局之年。


国内氢能源汽车产业已处于提速发展阶段

今年可以说是氢能源汽车加速发展的元年,标志性事件是3月份国家发改委、国家能源局联合印发的《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,其中提出到2025年,氢燃料电池车的保有量要达到约5万辆,这从政策层面给予氢能及氢能源汽车产业以极大的支持。

在具体的做法上,国内主要依靠建立示范应用城市群的方式来推动氢燃料电池汽车相关产业链的发展,这一点跟纯电动汽车不一样,后者主要采取了购置即补贴的优惠政策,自去年8月以来,北京、上海、广东等5大城市群先后被列为全国氢燃料电池汽车示范应用城市群。

与此同时,国内各地区对氢燃料电池汽车的政策支持力度也在不断加大,有不少城市出台了地方性的氢能产业发展专项规划,并早已经开始付诸行动。

在北京冬奥会、冬残奥会期间,共使用了1000多辆氢燃料电池汽车,其中包括了丰田公司的140辆第二代Mirai和105辆柯斯达氢燃料电池汽车,宇通客车的185辆氢燃料电池客车,吉利星际客车的80辆氢燃料电池城市客车,福田汽车的515辆氢燃料客车,它们也都顺利完成了运营保障工作。

这充分证明了氢燃料电池车具有可靠性高、动力性好、低温环境适应性强等特点,比较适合山高坡陡的山地路况和雨雪湿滑的低温天气,尤其是氢能源汽车的能量转换效率比较高,一般可达到60%左右,已具备了在未来进行大规模推广应用的可能性。

今年上海市发布了《上海市氢能产业发展中长期规划(2022-2035年)》,其中明确提出,要加快氢燃料电池在交通领域的商业化应用,力争到2025年,燃料电池汽车保有量要突破1万辆,8月初,上汽生产的400多辆燃料电池车正式投入商业化运营,其中包含了汽车、客车、物流配送车、重型卡车等多款车型。

广州市采取了双管齐下的发展思路,一方面把黄埔区作为氢燃料电池汽车的商业化运营示范区,努力构建氢能源汽车上下游产业链,目前已经引入了40多家氢能相关企业和研究机构。

另一方面加大了对氢能源生产项目的投入力度,广州石化年产1500吨高纯氢项目已于前年底建成投产,预计到2025年,广州市将形成年产2万吨以上的车用氢气产能。

在各方的努力推动之下,国内的氢能源汽车产业正呈加速前进之势,《中国氢能产业发展报告2020》的数据显示,2020年国内氢燃料电池汽车的保有量为7352辆,报告预计到2025年,这一数字将迅速增加到10万辆,届时其市场规模也有望达到800亿元。


如何才能实现产业及技术上的驾“氢”就熟

工欲善其事,必先利其器,从技术层面来看,国内在氢能源汽车技术方面可以说是部分核心技术在不断取得突破,如催化剂、质子交换膜、碳纸三大材料和双极板、膜电极两大部件。

当前这些核心技术领域的国产化进程也在逐渐加快,其中石墨双极板的电堆寿命已从3000小时提高到15000小时,还有氢燃料电池体积较大、质量较重的问题也得到了逐步解决,为氢能源汽车的生产制造打下了良好的基础。

如长安深蓝SL03氢电版将燃料电池系统的管路线束长度减少了约20%,这使得整个电池系统的体积相比以往有了明显缩减。

氢能源汽车制造产业属于技术、资金、人力密集型行业,这其中技术因素又起到了至关重要的作用,它在提升氢能源汽车的性能指标、推动产业链的快速形成方面,正发挥着积极且重要的作用。

有一点需要重视的是,当前制约氢能源汽车广泛应用的最大症结还是主要部件制造成本及使用成本相对较高,就制造成本而言,氢燃料电池汽车动力系统的平均单价在十多万至数十万元级别,而电动汽车的电池成本最低只有数万元左右,燃油车在此基础上还要低不少。

相信未来在产业不断发展的过程中,氢燃料电池汽车的制造成本也将会逐步降低,在这方面丰田具有先发优势,目前它已经与北汽、一汽、广汽、东风等企业共同成立了燃料电池合资公司,专注于氢燃料电池在国内的商用化应用。

氢能源汽车的使用成本较高主要是因为氢能源获取不易,电动汽车每百公里的平均耗电成本多在10-20元区间,相比之下,目前在氢能源中,只有绿氢被公认为是氢能源汽车实现零排放的最佳燃料,它主要是通过电解水的方式制成,而现在的电解水制氢技术尚不成熟,不仅生产成本较高,而且产能也很低。

中国煤炭加工利用协会的数据显示,去年国内氢能产量已经突破3000万吨,其中绿氢的产量只有10万-20万吨,产量低需求大,价格自然也就不便宜,所以氢燃料电池汽车每百公里的平均用氢成本可达电动汽车的数倍,加之氢气在储运环节也有很多实际问题需要解决,因此制氢技术距离实现真正的产业化还有一定的差距。

要解决上述问题,企业还需要继续加强对氢燃料电池、制氢技术等关键环节的研发攻关,同时通过进一步完善上下游相关配套产业链,才能力争在尽可能短的时间内把制造及使用成本降下来,做到“氢”装上阵。

市场按下加速键,各车企抢滩布局供应链

氢燃料电池可适用于各种车型,除了和电动汽车一样都是零碳排、无污染以外,氢能源汽车还有燃料加注时间短、续航里程长、动力更强劲、低温适应性好等优点。

如宇通氢燃料客车的加注时间只需要8-10分钟,续航里程在500公里以上,在-30℃低温条件下也能启动,尤其是在重载、工程等高强度、大载重应用场景,氢能源汽车的优势就更为明显。

虽然氢燃料电池汽车拥有众多优点,但目前在全球范围内真正可以实现量产的氢能源汽车却不多,国外有丰田Mirai、本田Clarity、现代Nexo等车型,国内以客车、货车和物流车为主,乘用车有广汽集团的Aion LX Fuel Cell,这是国内首款氢能源SUV ,上汽大通的MAXUS EUNIQ7,这是国内也是全球首款氢能源MPV。

由于乘用车的技术门槛比较高,距离大规模商业化生产尚需要一些时间,SNE Research的数据显示,今年前3季度,现代汽车以8449辆的销量位列全球氢能源汽车销量第一位,同比增长23.2%,在全球市场的份额占比高达58.7%,丰田排名第二,前3季度累计销量2619辆,同比减少47.7%,在全球市场的份额占比为18.2%,两者之间的差距在进一步拉大。

中国汽车工业协会的数据显示,今年1月至8月,我国燃料电池汽车的产销均完成2000辆,同比分别增长2倍和1.6倍,仅上半年产量就已超过去年全年,可见产业已经明显开始加速。

不过氢燃料电池汽车的产业链比较长,从氢能的生产储运、加氢站点的布局与建设、包括燃料电池在内的零部件制造到整车装配,都蕴含着广阔的商机,而且目前市场仍处于产品示范展示和商业模式探索时期,各供应链条中的企业也都还处于孕育成长阶段。

近年来国内众多车企都在抓紧机遇争相布局氢能源汽车市场,上汽、长城、吉利、宇通等企业已经明确规划,要在氢能源汽车的研发上加大投入,同时积极推动产品的商业化进程。

例如长城汽车计划到2025年实现全球氢能市场占有率前三,上汽计划在2025年以前至少推出10款氢能源汽车,形成万辆级的整车产销规模,市占率要达到10%以上,今年有不少新车型也是频频登台亮相。

7月份长安深蓝发布SL03氢电版汽车,值得关注的是,该车的整车及核心部件均实现了100%国产化,最大续航里程达到了730公里,长安汽车计划在未来3至5年内继续推出2至3款氢燃料电池汽车。

同样在7月份,一汽红旗H5燃料电池汽车研制成功,该车搭载了一汽自主研发的第二代燃料电池发动机,由于采用了模块化、轻量化的设计理念,整车的体积比功率密度达到了694W/L,相比一代产品提升了40%,在-30℃的低温中也可以实现快速启动,达到了国内一流水平。

在8月份举行的2022世界新能源汽车大会上,海马展示了第三代氢燃料电池汽车海马7X-H,该车在综合工况下的续航里程为800km,海马计划于2023年进行模拟示范运营。

总的来说,目前氢能技术发展得仍不是很成熟,后续还存在研发难度大、投入成本高等问题,车企要在这个市场获得预期的收获与回报之前,还需要先付出极大的努力以及保持足够的耐心。


结语

氢燃料电池汽车和电动汽车各有所长,在推动实现汽车行业的节能减排目标方面,两者配合可以发挥出相辅相成、互为补充的作用,当前氢能源汽车产业的前景总体向好,但也有很多实际的问题需要解决。

比如制氢储运、关键部件、制造技术、使用成本及规模化生产等等,同时上下游产业供应链也需要进一步完善成熟,可以说,目前已经到了氢能源汽车产业发展的关键节点,只要能实现成功跨越,再往前就是扬帆万里、乘风破浪。


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