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    发现中国原创技术 |加氢3分钟,续航700公里 “氢”有望掀开新能源车第二篇章

    虽然产量仅占全部新能源车的千分之一,不过从2018年开始,越来越多的目光投向了氢燃料电池汽车领域。

    《中国经济周刊》 记者 姚冬琴 谢玮 | 北京报道

    责编:周琦

    (本文刊发于《中国经济周刊》2019年第4期)

    新能源汽车的发展方兴未艾。2018年,我国新能源汽车产销分别完成127万辆和125.6万辆,比上年同期分别增长59.9%和61.7%。作为继纯电动汽车、插电式混合动力汽车之后的“第三支柱”,氢燃料电池汽车去年产量为1619辆。

    虽然产量仅占全部新能源车的千分之一,不过从2018年开始,越来越多的目光投向了氢燃料电池汽车领域。

    2018年5月,李克强总理访日期间参观了丰田的氢燃料电池车Mirai(日语意为“未来”)——这是丰田首款量产的氢燃料电池车,可以实现加氢3至5分钟,续航达700公里。

    2018年10月,日本首相安倍访华期间,中日双方达成了52项合作项目,其中有一项便是“日本JXTG能源集团与中国石化集团在第三方市场共同建设氢燃料加气站”。

    工信部部长苗圩今年1月在一场论坛上表态,加快推动燃料电池汽车关键技术研发及产业化,在经济基础好、地方积极性高的地区开展示范运行,打通产业链和氢能的供应链。全国政协副主席、中国科学技术协会主席万钢更是呼吁,要及时把新能源车产业化重点向氢燃料电池汽车拓展。

    在业内人士看来,氢燃料电池是解决当前纯电动汽车续航里程短、充电时间长等短板的良方。随着相关技术取得突破性发展,氢燃料电池汽车将开启新能源车的第二篇章。

    两家央企+清华大学的“大动作”

    1月底,央企国机集团旗下中国能源工程集团,清华大学核能与新能源技术研究院,以及航天科技集团旗下航天动力研究所合作,在北京建设的具有自主知识产权的氢燃料电池生产平台投产,预计首批产品将于今年3月交付。

    “这个项目始于2016年下半年。”中国能源工程集团董事长刘斌告诉《中国经济周刊》记者,彼时,氢燃料电池还远不如现在这么“火爆”。他们认为,氢燃料电池技术是电池产业中具有前瞻性和战略性的绿色技术,也是未来汽车产业竞争的战略制高点。因此,三方以车用氢燃料电池、系统集成方面的合作为基础,组建了中能源工程集团氢能科技有限公司(下称“中氢科技”),开始推动氢燃料电池产业链走完从实验室到商业化的“最后一公里”。

    为什么氢燃料电池汽车被业内看好?清华大学核能与新能源技术研究院教授、国际氢能协会副主席毛宗强在接受《中国经济周刊》采访时介绍,目前多个国家都宣布了禁售传统内燃机汽车的时间表,替代方案有两个:纯电动车和氢燃料电池车。“这两个方案在我看来各有特色。纯电动车适合于载重量比较轻、距离比较短、不介意充电时间的情形;而载重量大,需要长时间、长距离运行的情形,氢燃料电池车更有用武之地。”

    氢燃料电池车的工作原理是:氢气和氧气在燃料电池中产生电能带动汽车运行,生成物是清洁的水和热,氢燃料电池具有零排放、无噪声、高效率等特点,也因此被不少国家、车企及学者认为是“终极新能源汽车解决方案”。

    毛宗强介绍说,对于内燃机汽车,从井口(油井)到车轮,能源效率为14%左右。而氢燃料电池车效率约为28%~30%。“内燃机已经发展100多年,体系完善,能提高1%的效率都很不容易,而氢燃料电池车的效率比内燃机汽车高出一倍。”

    此外,氢燃料电池车对驾驶习惯没有改变,加一次氢需要3分钟左右,能跑700公里。

    “如果说汽车的第一篇章是内燃机,第二篇章就是氢燃料电池。”毛宗强说。

    事实上,国家在政策层面对氢能源燃料汽车给予了大力支持。根据我国2016年发布的“节能与新能源汽车技术路线图”,2020年、2025年、2030年,中国燃料电池汽车的规模要分别达到5000辆、5万辆以及100万辆。

    目前,在电动汽车补贴不断退坡的同时,燃料电池汽车补贴标准不变,同时地方单车补贴额不超过国家单车补贴额度的100%。

    包括多家央企在内,诸多企业和资本涌入了氢燃料电池汽车这片蓝海。数据显示,截至2018年底,已经有41家中国整车企业开始研发氢燃料电池汽车;运营及在建的加氢站分别有19座和45座;仅2018年氢燃料电池产业相关投资及规划资金就超过850亿元。

    “我们两年多以前开始投入,到现在实现国内最先进的电堆投产,正好抓住了国家推动氢燃料电池汽车发展这样一个机会。”刘斌说。

    中氢科技总经理穆怀萍告诉《中国经济周刊》记者,2018年9月底,中氢科技获批为北京市首家氢燃料电池产业链生产型企业,年产18kW石墨板电堆???000套、60kW金属板电堆???000套,可配套1500套60kW级氢燃料电池汽车发动机。

    “出发点是必须拥有自主知识产权”

    “燃料电池已经进入产业化高速发展阶段,未来3至5年,是燃料电池由技术研发转向产业竞争的关键窗口期。”科学技术部党组成员夏鸣九表示。

    2017年底,日本提出了“氢能社会”的构想,并将在2040年完成零碳氢燃料供给体系建设。韩国也提出了“氢经济战略”,2018年,韩国约有2000辆氢燃料电池车投入运营,计划到2022年将增加到8万辆左右。

    中国也在积极布局氢能,并首先应用在交通领域。中国工程院院士、中国汽车工程学会理事长李骏预测,到2030年,我国氢能汽车产业产值有望突破万亿元大关。

    随着电动汽车补贴滑坡,以及氢燃料电池技术取得突破性发展,氢燃料电池汽车站上风口。

    “进入氢燃料电池行业,我们一开始定的要求就是必须要自主研发,拥有自主知识产权,拥有核心技术。” 中国能源工程集团董事长刘斌说,目前的氢燃料电池还处于以国外进口产品为主的局面,而处于起步阶段的氢燃料电池,国际上也尚不存在非常成熟的技术,正在不断迭代和发展,即便引进了技术,别人的二代三代技术很快就会出来,大量投入将变成为别人打工。没有自主知识产权,就没有市场控制力。

    刘斌介绍,作为拥有自主知识产权的央企,他们希望主打民族品牌,以积极的市场策略、量价配合的方式,快速打开市场,实现从试用到商业化的转变。

    据介绍,中氢科技即将下线的氢燃料电池,其体积比功率(指其体积与电池输出的功率之比,是氢燃料电池技术的关键指标)已经达到国际先进水平。据介绍,清华大学(核研院)-中国能源氢燃料电池联合实验室研发的氢燃料电堆,体积比功率为2.3kW/L,超过国家科技部2020年项目验收指标。正在研发的金属板电堆,其体积比功率达到4.0kW/L,比国家科技部2020年同类项目验收指标,以及国际知名品牌的3.1kW/L,高出30%。

    “关注国内氢燃料电池技术的应用会发现,当前实际上是处于市场发展的前夜。正如之前锂电池的发展一样,氢燃料电池也需要完整产业生态的培育。”中国能源工程集团总裁段玉林在接受《中国经济周刊》采访时说,氢燃料电池除了电池技术本身,还需要考虑加氢储氢、发动机系统集成等技术。中氢科技在掌握了氢燃料电池自主知识产权的同时,又与航天动力研究所合作,进行系统集成的研发。航天动力研究所是我国航天液体火箭发动机研究设计中心,具有很强的氢氧发动机研究能力。

    “而中国能源工程集团在新技术的工程化领域和应用化领域具备优势。我们搭建平台,让技术创新走出实验室,对接市场。”段玉林说。

    为什么我国优先发展氢能源公交、大巴等商用车?

    氢燃料电池具有环保、高效的特点,那为什么纯电动、混合动力的产销已超百万辆,而氢燃料电池汽车却至今仍未大范围商用呢?

    “是技术、成本以及加氢站三方面的原因。” 清华大学核能与新能源技术研究院教授、国际氢能协会副主席毛宗强告诉《中国经济周刊》记者,氢燃料电池汽车未大规模商用,和燃料电池技术水平有关,“丰田Mirai的体积比功率为3.1kW/L,而国内此前大多不到2kW/L,电池体积较大,不适合放在小轿车使用。”

    而产量少,导致氢燃料电池汽车的制造成本高企。毛宗强估算,以丰田Mirai为例,其零售价约为6万美元,约为同类型燃油车的两倍多。上市3年,其销量只有6000辆左右。

    此外,关键的配套设施——加氢站的布局偏少也是制约产业发展的关键因素。根据相关规划,2030年我国氢燃料电池车推广要达到100万辆,全国加氢站达到1000座。但截至2018年底,运营中以及在建的加氢站分别只有19座和45座。

    与日韩车企推氢燃料电池乘用车不同,我国的氢燃料电池车走了一条“优先发展商用车市场”的路子,即先发展公共汽车、运营大巴、物流车等。

    在毛宗强看来,这符合我国氢燃料电池车发展的国情。相较于私人轿车,这些车辆排放更高,而且,把新能源补贴发放到这些车辆,能惠及更多人。更重要的是,商用车行驶路线相对固定,无论是加氢还是维修都更为方便。比如公交车,只需在公交总站设立加氢站和维修点即可。

    近年来,广东佛山、江苏如皋、上海、湖北武汉、北京、河北张家口等多个城市纷纷上线了氢燃料电池公交线路。

    2018年11月,中氢科技与中国动力(控股)有限公司(0476.HK,下称“中国动力控股”)达成战略合作框架协议,将于今年3月为其在香港推出的新能源车辆提供氢燃料电池发动机。

    “在深入研发汽车电动化、智能化技术的同时,我们意识到纯电动汽车的短板是续航里程和充电时间,目前还不能够满足量大面广的远程公交、城际客运、长途物流等市场的需求。”中国动力控股董事长张韧介绍,2017年初公司承接了香港科技创新署氢燃料电池中巴项目,此后一直在积极寻求中国自主知识产权的核心零部件,与中氢科技的战略合作实属“众里寻他千百度”。

    段玉林告诉《中国经济周刊》记者,中国动力控股的新能源车辆,将搭载两套60kW氢燃料电池发动机,有望2019年年内落地。而这也意味着中氢科技将正式进入氢能源汽车市场,并首次在香港市场亮相。

    段玉林还透露,中氢科技在广东茂名、安徽芜湖、海南、江苏苏州等地的产业链基地正在规划建设中。其中,茂名基地预计2019年9月一期项目投产。

    “茂名有深厚的石化产业优势,有大量富余氢气。如果说北京基地是实验室走向产业化的前端,那么茂名基地则更多地贴近整车生产,贴近市场。”段玉林说。

    专家点评

    清华大学核能与新能源技术研究院教授、国际氢能协会副主席毛宗强:

    应尽快推出氢燃料电池发展顶层设计

    p38 《中国经济周刊》记者 姚冬琴I 摄_副本

    (《中国经济周刊》记者 姚冬琴  摄)

    作为中国首个国家973氢能项目首席科学家,毛宗强觉得,眼下真正迎来了“氢经济”的黄金时刻。

    从对国际上氢能发展的观察,毛宗强认为,假以时日,国内的氢燃料电池技术比肩国际水平是没问题的。但是,相对于日韩等国都已制定了国家级的路线图,中国的氢燃料电池发展尚缺乏顶层设计。

    在接受《中国经济周刊》采访时,毛宗强提出了三点建议:第一,国家应有专门的部门或机构来管理氢能。“要加强管理,有序发展。现在大家觉得氢能好,一窝蜂都上了,各种氢能技术‘百花齐放’。稍微看一下报纸、网络就发现,不少地方口气都很大,一上马就是多少亿元。如果一哄而上,就有可能泥沙俱下,一旦出现一点安全问题,或其他问题,可能对整个氢能产业的发展造成不利影响。”

    第二,应把氢能当作能源管理,而不是?;?。当前,我国对氢气按照?;方兄氐慵喙?,这导致氢气运输、加氢站建设等方面困难重重。比如,氢气运输中,由于压力限制,一辆载重几吨的车,只能运输几百公斤氢气。“事实上,我们国家氢气运输的技术是完全达标的,没有安全问题。去年有关单位在长三角进行了氢燃料电池汽车科普巡游活动,今年还要搞第二次,这是对公众的宣传教育,更关键在于制定政策的官员要比较早地能够接受教育。”

    第三,对于加氢站,应尽快明确全国性的审批规范和技术标准。“现在一些地方有地方性的政策,但全国其他地方能不能用呢?不知道。”毛宗强介绍,在国外,比如美国加州,有专门的加氢站申请文件,想办加氢站,从政府网站下载文件,照着做就可以。而国内加氢站审批手续繁杂,这与全国性的审批规范和技术标准缺失有关,应尽快明确下来,让相关部门的管理更有序、有效,也让参与者有明确的路线可走。

     

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    (网络编辑:崔晓萌)
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