中国氢能与燃料电池汽车产业前景与挑战
中国汽车工程学会 王冀
中国正在向碳达峰及零碳经济快速转型中,氢能是实现这两大目标的有力支撑。当前,世界上大约有50个国家对氢燃料电池有战略布局。国内的发展节奏也在近几年提速,2019年,“推进充电、加氢等设施建设”首次被写入两会《政府工作报告》。工信部也表示将加快推进《新能源汽车产业发展规划(2021–2035年)》报批发布工作,明确氢燃料电池汽车发展目标、重点任务,促进氢燃料电池汽车产业高质量发展。2020年9月,财政部等五部门发布关于开展燃料电池汽车示范应用的通知,将对燃料电池汽车的购置补贴政策,调整为燃料电池汽车示范应用支持政策。与此同时,我国氢燃料电池汽车的发展仍面临绿氢生产瓶颈,燃料电池成本高、相关配套设施推动缓慢、核心技术水平薄弱、关键材料依赖进口等难题。
上篇通过介绍国内外氢能与燃料电池汽车产业发展动态,引出本文对于中国氢能与燃料电池汽车产业发展的思考与展望并提出产业发展建议。
对氢能与燃料电池汽车产业发展的思考与展望
优势
我国燃料电池汽车产业尚处于起步阶段,与国际水平有一定差距,但我国具备体制、资源、市场规模优势,产业发展潜力巨大。
体制优势:我国积累了丰富的新能源汽车研发及推广经验,并具有明显的体制优势
• 我国高度重视新能源汽车的发展,通过十多年的努力,政府部门及产业各界积累了丰富的新能源汽车研发、产业化和推广应用经验,形成了较强的电驱动系统技术体系和产业基础,将有效支撑我国氢能燃料电池汽车的健康发展。
• 我国具有特色的新型举国体制优势,也将加速推进产业快速发展。
资源优势:我国氢能资源丰富,可有利支撑氢能燃料电池汽车规模化发展
• 我国氢能资源获取路径多样,不仅有丰富的工业副产氢气,还可从清洁的风力发电、光伏发电、水力发电等可再生能源中制取,同时也掌握了煤气化、天然气重整等传统能源规模化制氢技术。
• 我国每年可获得低成本工业副产氢超过800亿立方米,这将有利地支撑我国大规模氢能经济的发展。
市场规模优势:我国具备超大规模市场优势,易于率先形成规模效应,进而引领全球燃料电池汽车产业发展
• 我国汽车产业发展迅速,产销量连续9年位居全球第一。
• 随着我国城镇化、城市化加速,仍有较大的增长空间,燃料电池汽车在我国规模化的应用将引领全球产业化发展步伐。
挑战
虽然我们面临很大的机遇,但我国氢能与燃料电池汽车发展面临多项挑战
绿氢的占比略低,整个产业链成本偏高也影响了产业快速发展,基础设施建设也还有欠缺,电堆或者是系统里面的关键零部件和核心材料还依赖进口。在耐久性上,燃料电池的功率,还有压力程度和磨炼级的功率密度这四个不同的方向,国内的性能指标同国际先进水平相比还是有一定差距的。在整车,在系统,在电堆和储运氢技术上面也有需要进一步提高的部分。
数据来源:《节能与新能源汽车技术路线图2.0 》
产业发展建议
01 加强顶层设计 出台国家氢能燃料电池汽车国家战略规划
1. 明确氢能的能源属性和明确氢能的主管部门。
2. 明确燃料电池汽车和基础设施的发展目标。
3. 明确基础设施建设的国家主管部门。
4. 继续加大研发投入,尤其是支持技术研究。
02加强基础研究,掌握关键核心材料和技术
燃料电池汽车产业要加强对燃料电池电堆、燃料电池系统、燃料电池整车及氢能供给系统等关键核心材料和核心技术的自主研发,才能抓住发展机遇。
关键核心技术和关键零部件方面实现技术的持续创新和突破,是培育和发展燃料电池汽车产业的首要任务。这需要中央政府、地方政府、行业机构与企业加强基础研究、创新建立联合研发机制,共同努力、紧密合作,提升产业创新能力和产品技术水平,并鼓励开展燃料电池创新性技术研究。
03抓关键领域补短板环节,培育壮大产业链
构建一个完备的产业链,是支持我们氢能和燃料电池汽车大规模产业化的重要基础,也是提升产业综合竞争力的保证。为了要践行总书记提出的“围绕产业链部署创新链”的指示,我们建议聚焦电堆系统、车载储氢系统,空气压缩机、氢气循环泵、四氢能瓶这样一些现阶段相对的技术薄弱项,还有卡脖子的技术实现迭代,完善整个产业链发展。
04大力推进示范应用,以点带面有序推进
组织开展规模化示范推广是提升产品技术水平、降低成本、完善配套体系和使用环境的有效途径,是加快推动燃料电池汽车产业化的重要抓手。中央政府已决定通过“以奖代补”的方式推动燃料电池汽车示范应用,通过推进示范应用,可推动并形成燃料电池产业链的头部企业,促进链条各环节技术研发和产业化,形成布局合理、各有侧重、协同推进的产业发展新模式。
05科学规划布局,建立氢能供给体系
合理的氢气价格,是帮助燃料电池实现大规模推广应用的重要前提甚至是基本条件。有些省化工产业比较发达,有大量副产氢,可通过提纯就近消纳。有些没有化工产业,但是可再生能源,例如风电比较多,可以相应的来规划可再生能源的制储氢,甚至是包括液氢。
总之,要想实现氢能供给体系的科学布局,需要根据各地实际情况,因时因地来建立适合当地情况的氢能供给体系,分阶段推进,有序建立车用氢气价格体系,实现单车氢气燃料使用成本与同地区传统燃油汽车燃料使用成本相当。
06加强国际合作,完善标准法规体系,提升测试评价能力
建立完善的标准体系及测试评价能力是提升产品技术水平、推动燃料电池汽车产品化、商业化的重要保证,也是有效开展行业管理、保证行业健康有序发展的重要支撑。
加强国际交流合作,积极参与制定相关国际标准,争取更多的话语权;协调各方力量,加强团体标准建设,完善氢能及燃料电池汽车标准法规体系,提升氢能及燃料电池测试评价能力,形成支撑产业发展的系统化服务能力。
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