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作者｜王云朋 出品｜汽车大观 继风电、光伏、锂电池等能源产业轮番登场后，这一次轮到氢能了。 3月23日，国家发改委和能源局联合印发的《氢能产业发展中长期规划（2021-2035）》提出，将氢能列为未来国家能源体系的重要组成部分，到2025年预计形成较为完善的氢能产业发展制度政策环境。到2035年，预计将形成氢能产业体系，构建涵盖交通、储能、工业等领域的多元氢能应用生态。  值得一提的是，这不仅是我国首个氢能产业的中长期规划，而且氢能源战略也首次升级为了国家战略。正因如此，上述规划发布当天，氢能板块爆发，十几只个股涨停，展现出了万亿级市场的潜力。 时间来到4月7日，工信部等六部门联合印发的《“十四五”推动石化化工行业高质量发展的指导意见》中，也提到“针对于氢能产业发展，提到攻克核心技术，增强创新发展动力，加快突破‘绿氢’规模化应用等关键技术。” 可以说，随着2022北京冬奥会上以氢气作为燃料的主火炬被点燃，氢能源似乎也在一夜之间成了新能源产业中的“顶流”。  在氢能产业成为行业热点的同时，其商业化的步伐也在加快。仅以氢能商用化的重要场景之一汽车行业为例。北京冬奥会上，氢能汽车堪称“新宠”，据北京冬奥组委公布的数据显示，冬奥会期间示范运行的氢能汽车超过了1000辆。 而在产品方面，包括国内的上汽集团、长城汽车、广汽集团，国外的丰田汽车、现代汽车、宝马集团等，都对氢燃料电池汽车有所布局。就连曾将氢燃料电池称为“傻瓜电池”，并称这项技术是“令人难以置信的愚蠢”的马斯克，在4月初也表示，经过多年的怀疑，将在2024年推动特斯拉从锂电池转向氢能。  从商用化场景的逐渐落地、政策的推出、越来越多的车企入局看，“2H₂+O₂=2H₂O”这个初中化学最基本的公式，正加速打开新能源汽车的另一扇大门。 01 风口 虽然袭来的“氢风”，在当下的新能源汽车行业激起了多层涟漪。但要论及汽车行业对氢能的利用，则可以追溯到上世纪70年代。 1970年，通用汽车最早提出了“氢经济”的概念，希望利用氢的化学性质实现清洁能源的循环利用。到了1992年，丰田也开始了氢燃料电池汽车领域的研发工作，并在2014年推出了世界上首款量产FCEV（氢燃料电池）车型——第一代MIRAI。  而将目光转移至国内。中国对氢能汽车的探索，始于1998年。资料显示，这一年清华大学汽车工程系教授陈全世团队研制成了一辆以高尔夫为“底座”，靠一组5千瓦燃料电池提供动力的氢能汽车。 2001年，国家“863”计划电动汽车重大专项启动，专家组为中国新能源汽车发展提出了“三纵三横”的总体路线，指明了新能源汽车的研发和产业化思路。 所谓“三纵”，指的是混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车三条路；“三横”指的是多能源动力总成控制系统、电机及其控制系统和电池及其管理系统三种技术。 在国内新能源汽车发展框架敲定之后，2008年奥运会前后，氢燃料电池汽车的发展也迎来了第一个小高峰。资料显示，2008年奥运会期间，上汽集团与同济大学等共同开发了20辆燃料电池轿车作为赛时公用车，清华大学和北汽福田开发了3辆燃料电池公交车投入示范运行。  但较为遗憾的是，这只是昙花一现。随着2008年奥运会示范活动的结束，氢燃料电池汽车产业化并未大规模实现，加氢站的运营也是一度停摆。 就算是此后国家相继出台了《能源技术革命创新行动计划（2016-2030年）》、《节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020年）》、《节能与新能源汽车技术路线图》等相关规划，且都明确了氢能与燃料电池产业的战略性地位，将氢燃料电池汽车列为重点支持领域。 相比其他两“纵队”，尤其是纯电动汽车，氢燃料电池汽车的产业化进程依旧未有提速。据工信部公布的数据显示，2015年全国燃料电池汽车产量仅有10辆。2016年至2021年，氢燃料电池汽车的销量也分别仅为629辆、1275辆、1527辆、2737辆、1177辆和1586辆。 不过，随着“碳中和”目标引发新一轮能源与材料革命、以锂电为主的新能源汽车难以突破续航难题，进入今年以来，氢能也开始在风电、光伏、锂电池之后，站到了聚光灯下。  值得一提的是，随着氢能产业的不断升温，3月份我国首份国家级氢能发展规划出炉，首次明确了氢的能源属性和定位，确立氢能对碳达峰、碳中和目标的重要支撑作用，并为国内氢燃料汽车的发展注入了强心剂。 02 前景 眼下，对于汽车电动化技术路线的争论几乎已经消失。相比5年前业界还在为HEV、PHEV和BEV的电动化技术路线反复纠结，当前的行业共识已经将方向确定为“纯电动”。 不过，在迈向碳中和目标这一顶层议题下，新的争论又出现了。这便是采用何种方式实现“纯电动”，尤其是在以“可再生能源发电、特高压传电、新能源汽车用电”为代表的锂电技术，始终无法解决续航短板的情况下，业界的路线之争愈发激烈。  具体而言便是，长续航市场对氢燃料电池汽车的呼声高涨。因为锂电池所面临的“电量”和“能量密度”的难题，对氢燃料电池来说根本不是问题。简单地讲，氢集齐了“极高的能量密度、无限种可能的系统容量、无需充电”这三种特征。 以能量密度为例。公开资料显示，目前锂电池的能量密度最多能达到300Wh/Kg，磷酸铁锂则不足200Wh/Kg，而氢燃料电池系统能量密度超过350wh/kg。就算是现阶段储氢技术不够成熟，气瓶所携带的氢气量不够多的情况下，氢的能量也大幅领先于锂电池。 而续航方面，氢燃料电池汽车的充能原理更像是传统燃油车，3-5分钟充满氢燃料后，单次行驶里程就能达到400-700公里。 此外，在“三纵三横”总体路线下，近年来顶层设计对氢燃料电池汽车的支撑也是有增无减。  2016年，《关于2016-2020年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知》发布，明确对不同技术路线的补贴范围和补贴金额。其中，燃料电池汽车是新能源汽车中唯一一种从2016到2020年享受补贴不退坡优惠政策的车型。补贴标准方面，乘用车、轻型客货车、重型客货车的国补标准分别为每辆20万元、30万元、50万元。 2019年，“氢能”又首次被写入政府工作报告，提出“推动充电、加氢等设施建设”。时间来到2021年9月，财政部、工信部、科技部、发改委、能源局五部门再次发布《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》，决定开展燃料电池汽车示范应用的工作。 同时，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，正式确定燃料电池汽车的补贴落地时间。进入以奖代补之后，2022年一辆标准的燃料电池车的国补为11万元。  值得一提的是，在《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》发布的同时，国内不少地区也推出了相应的氢能源产业规划。其中，北京提出在5年内累计推广1万辆氢燃料电池车，建设74座加氢站，使得全产业链价值达到240亿元。上海方面，设定了“百站，千亿，万辆”的氢燃料发展目标：即到2023年，规划加氢站约100座、形成产值规模近千亿元、推广氢燃料电池汽车突破1万辆。 再到今年，随着《氢能产业发展中长期规划（2021-2035）》和《“十四五”推动石化化工行业高质量发展的指导意见》的颁布，氢能源的发展和使用前景，也是愈发的明朗。 在此背景下，汽车产业对氢燃料电池汽车的布局也是逐步提速。从车企的布局来看，国内的上汽集团、长城汽车、广汽集团，国外的丰田汽车、现代汽车、宝马集团等都对氢燃料电池汽车有所布局。其中，丰田的MIRAI已经推出了第二代，并在北京冬奥会上大量使用。现代汽车方面则表示，其氢燃料电池车NEXO中国版在国内开放道路首试，预计将于今年上市。  “对照中国纯电动汽车从孕育到高质量发展的历程，国内燃料电池汽车目前已处于产品导入期，正在进入应用成本快速下降的成长期。”中国科学院院士欧阳明高表示。 换句话说，经过多年的积累，当前国内的氢能燃料汽车似乎已到了爆发的前夜。 03 挑战 “氢能太昂贵、效率低且难以推广和运输。”“你不会看到任何氢能源在汽车上的应用，甚至10年内都不会，因为这背后的物理学原理太不合理了。”大众汽车集团CEO赫伯特·迪斯的这一表述虽然有些绝对，但也并非没有道理。 换言之，从目下的情形看，成本确实是制约氢燃料电池汽车普及的核心壁垒。 “氢燃料电池乘用车造价大约是当前锂离子电动汽车/燃油车的1.5-4倍。商用车方面，8.5米长的公交车，燃油车型售价约60万元左右，纯电动车型的售价约120万元左右，而氢燃料电池车型的售价为160万元至180万元。”智慧芽创新研究中心研究员温礼辉表示。  氢燃料电池汽车为什么这么贵？ 资料显示，氢燃料电池的核心部件包括电堆、膜电极、双极板、质子交换膜、催化剂、气体扩散层，等等。以膜电极为例。资料显示，膜电极中的催化剂主要由铂金组成，而铂金每克价格超过200元。再加上价格昂贵的质子交换膜，仅这些少数部件，一辆车就得摊上几万元甚至十几万元的成本。 “成本的降低需要技术的成熟和达到一定规模，目前氢燃料电池已经到了技术突破的关键点，下一步的突破点是实现技术的成熟，推动示范点的规模化发展。”国家电投氢能公司党委副书记、总经理张银广接受媒体采访时表示。 此外，制氢、储氢和运氢的成本问题，也是氢燃料电池汽车大规模推广所要面临的挑战。 目前，我国氢气生产结构以化石燃料制氢（煤制氢）为主，占比为62%；其次是天然气制氢和工业副产氢，占比分别为18%；最后是电解水制氢（绿氢）占比为1%。  绿氢纯度高杂质少，可无污染，但成本高。据悉，煤制氢的成本在10元/kg左右，而绿氢的成本在50元/kg左右。而再到使用终端，每千克氢能的价格在90元以上。 与此同时，储氢的成本也相对较高。据悉，国内储氢瓶的成本造价在2.7万元左右，同时配套设施的价格在15万元。而运氢方面，据业内测算由于成本、损耗高等因素，氢气运输成本大致为2美元/千克。 “如同锂电池汽车需要大量的充电站/换电站一样，氢燃料电池汽车也需要大量的加氢站布局。但从现状看，现存运营中的加氢站数量远达不到大规模普及的条件。”温礼辉表示。  虽然碍于成本、技术等瓶颈，当前氢燃料电池汽车的发展现实还较为“骨感”，但随着多项政策的落地，当下的氢能源战略已成为和以电动为主的新能源战略并肩的国家战略。而且，在市场空间方面，据中国氢能联盟的测算，到2050年预计氢能在中国能源体系中的占比约为10%，氢气需求量接近6000万吨，年经济产值超过10万亿元。 因此，如何防范产业发生过热的乱象，也是氢燃料电池汽车需要应对的挑战之一。  “氢能产业处于发展初期，面临创新能力不强、技术装备水平不高、支撑产业发展的基础性制度滞后等诸多挑战，需加强顶层设计，引导产业健康有序发展。”国家发展改革委高技术司副司长王翔表示。 “2H₂+O₂=2H₂O”，从最源头的公式出发，氢与氧反应释放热量和水，一切都很完美。但从当下的技术现实看，燃料电池行业还有很多问题待解决。援引业内专家的表述，即“风口已至，但氢燃料电池汽车要成为主流还有一段路要走。” 文章来源【汽车大观】版权归原作者所有 |
