純電動汽車的演變,至今沒有定型。技術路線之爭一直存在,充電還是插電,或者是氫燃料電池,一直是行業(yè)頂層設計者關注的內容。但不管他們怎么設計這件事,在最初的若干年里,其進展都頗為緩慢。豐田普銳斯PRIUS Hybrid(PRIUS),是日本豐田汽車于1997年推出的,世界上第一個大規(guī)模生產的混合動力車款,至今仍在銷售。20多年的時間里,新能源環(huán)保型汽車也沒有成規(guī)模地替代燃油車。前不久,豐田總裁豐田章男稱電動車為過度炒作,依然認為混動才是未來最佳的動力系統。他還補充道:氫能源相比純電動汽車更有優(yōu)勢。
與豐田章男類似的觀點認為,氫燃料電池新能源車和現在的充電式純電動汽車的動力系統沒有大的原理差別,區(qū)別在于電力的來源。氫燃料電池汽車有著更高的能源轉化效率和更低的環(huán)境污染轉移損失,充能更快。從某種意義上講,氫燃料電池車和充電電動車并不是競爭對手,而是代際更替的關系。
或處在爆發(fā)前夜
業(yè)內普遍認為,氫燃料電池市場長期處于爆發(fā)的前夜,卻沒有真正爆發(fā)。因為這個市場是政策導向型市場。而相關支持政策正在持續(xù)發(fā)布。2021年4月24日同濟大學教授、中國氫能戰(zhàn)略聯盟專家委員會主任余卓平在一次演講中發(fā)布信息稱,各地政府陸續(xù)發(fā)布的氫能及燃料電池產業(yè)發(fā)展相關規(guī)劃已達45項之多。
在2020年10月中國汽車工程學會發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術路線圖2.0》中提出,至2035年,新能源汽車市場占比超過50%,燃料電池汽車保有量達到100萬輛左右。
然而,在被寄予厚望的2020年,我國燃料電池汽車的產銷均遭遇意想不到的腰斬,2400多家相關企業(yè)平均每家只賣出不到0.5臺發(fā)動機。中國汽車工業(yè)協會發(fā)布的數據顯示,2020年,我國燃料電池汽車產、銷分別完成1199輛、1177輛,同比分別下降57.5%和56.8%。與之相反的是,充電式新能源車在2020年銷量大增,不少企業(yè)銷量從幾萬臺上升到十幾萬臺,全年銷量達130萬輛。各路資本看好電動車的發(fā)展趨勢,跳過充電階段,開始跳躍式投資氫能及燃料電池產業(yè)。但不可否認的是,其距離真正規(guī)模化應用還有很長的路要走。
在全球范圍內,氫能源車銷量都遭遇了下滑。2020年,全球共銷售氫燃料電池汽車9006臺,同比下滑9.1%。其中,美國銷量慘遭腰斬,為937臺,同比減少55%。
氫能服務機構香橙會分析認為,美國的氫能源車產銷下滑主要受疫情影響,中國是由于政策傳導滯后,沒能及時反映鼓勵發(fā)展氫動力汽車的城市發(fā)生的轉移變化,導致銷量增長延遲。韓國車企由于得到政府補貼,氫電動力車全年銷量5823臺,同比增39%。
根據氫能聯盟發(fā)布的《中國氫能源及燃料電池產業(yè)白皮書》數據,我國2019年燃料電池車產能約為0.2萬輛每年,計劃2020至2025年達到5萬輛每年,2026至2035年達到130萬輛每年,2036至2050年達到500萬輛每年。
國家政策更側重于引導氫能源車落地在重型貨運車等商用車的方向,包括燃料電池公交、輕重型卡車。2020年9月份,五部門正式聯合發(fā)布《關于開展燃料電池汽車示范應用的通知》(下簡稱《通知》),示范期暫定四年。示范期間,五部門將采取“以獎代補”方式,對入圍示范的城市群按照其目標完成情況給予獎勵。
來自中金汽車的分析認為,氫能以其來源廣泛、能量密度高,可稱為理想的車用能源。目前業(yè)界正在推進燃料電池和氫儲運技術更趨成熟,隨著國家加大產業(yè)政策的推進力度,氫燃料電池有很大希望成為充電式新能源車下一步的能源解決方案。各方分析一直認為,商用車領域或將成為氫能源動力的率先落地領域。
氫燃料電池的技術路線已清晰
鋰離子電池是儲能電池,依托現有的成熟電網系統將電能轉化成化學能儲存起來,使用的時候再將化學能轉化成電能釋放出來。充進去的是電能,放出來的還是電能,電池內部發(fā)生的化學反應只是一個儲能的中間介質。而燃料電池是能量轉化型電池,將氫氣氧氣中的化學能轉化成電能加以利用,進入電池系統的是高能燃料氣體,輸出的是電能。燃料電池理論效率85%至90%,實際工作時效率約為40%至60%,而目前最好的汽油機熱效率也不到40%,燃料電池在能量效率這方面還是具備優(yōu)勢的。
氫氧燃料電池的能量來源很多,不僅可以電解水制氫,再用氫氣發(fā)電,還可以用水煤氣轉化法、燃料氣體催化制氫等等,價格上也是具備優(yōu)勢的。
鋰離子電池由于散熱問題很難解決,單個鋰離子電池不可能做得很大。所以鋰離子電池在全電動汽車上的應用,對電能管理技術要求很高。特斯拉搞了個由6831節(jié)鋰離子電池串并聯組成的電池組,其技術和制造的復雜性,及造價之高可以想象。車企研究重點放在燃料電池上是市場選擇的結果。
燃料電池化學能直接轉電能,用電機驅動,使用體驗與純電動一樣,動力強、能效高。燃料電池沒有機械部件,不產生噪音,不需要鋰離子電池復雜的排列和智能管理。最重要的一點:燃料電池的價格在逐步下降中,鉑用量已經與燃油車尾氣凈化器中的用量相當,科學家還在開發(fā)無鉑反應膜。
按照我國的節(jié)能減排規(guī)劃,今后將使用更多風電水電和太陽能電力。在沿海地區(qū)建立的大風車發(fā)電機,可以在低谷時用來電解水獲得氫,儲運到其他地區(qū)的加氫網絡。
多個制氫項目投產或在建
2019年,國內首個風電制氫工業(yè)應用項目——沽源風電制氫綜合利用示范項目全程建構完工,制氫設備全部安裝就位,制氫系統管道全部完成,開始投產制氫。河北沽源風電制氫項目為河北省重點項目,總投資20.3億元,該項目由河北建投新能源有限公司投資,與德國McPhy、Encon等公司進行技術合作,引進德國風電制氫先進技術及設備,在沽源縣建設200兆瓦容量風電場、10兆瓦電解水制氫系統以及氫氣綜合利用系統三部分。該項目依照河北省總體氫能產業(yè)規(guī)劃進行建設,一部分氫氣用于工業(yè)生產,降低工業(yè)制氫產業(yè)中煤炭、天然氣等能源消耗量;另一部分將在氫能源動力汽車產業(yè)具備發(fā)展條件時,用于建設配套加氫站網絡,支持河北省清潔能源動力汽車發(fā)展。項目建成后,可形成年制氫1752萬標準立方米的生產能力,對提升壩上地區(qū)風電消納能力具有重要意義。
2021年4月7日,雪人股份公告稱,公司正在籌劃非公開發(fā)行股票事項,募集資金擬用于公司氫能領域相關產業(yè)商業(yè)化項目,滿足公司氫能產業(yè)布局的發(fā)展需要,提升公司的可持續(xù)發(fā)展力。在“十四五”規(guī)劃綱要中,氫能與儲能被列為前瞻謀劃的六大未來產業(yè)之一,多省市也出臺了相應的氫能產業(yè)扶持政策,具有一定的市場空間。同時,氫能的發(fā)展也對我國實現“碳中和”目標有著較為重要的作用,因此板塊行情整體表現將長期向好。
2021年的最新消息顯示,日本氫能產業(yè)企業(yè)正在加速布局中國市場。巖谷產業(yè)株式會社(下稱“巖谷”)作為日本僅有的液氫制造商和氫能領域的先鋒,該公司已在大連建有氫氣制造工廠,位于浙江嘉興的氫氣工廠也在建設中。其先進的“液氫”技術在運輸效率方面,是傳統“壓縮氫氣”的10倍左右。巖谷氣具(珠海)有限公司制造的便攜爐以及便攜式氣瓶,在中國的市場占有率居領先地位。高槻科技公司開發(fā)了世界上第一個利用電磁隔膜方式的空氣泵,已在蘇州設立了合資企業(yè)的他們,接下來將致力于中國市場的開發(fā)。日本新考思莫施電子(上海)有限公司目前在開發(fā)燃氣探測技術方面,除了生活各類家庭燃氣報警器之外,定置式工業(yè)用燃氣檢測警報器、攜帶式燃氣探測器以及氣味探測和衍生產品也均有涉及。他們正在計劃建立與鋰電池和氫能前端技術相關的第二家中國工廠。
韓國企業(yè)壓注氫能源的未來
2021年3月2日,現代汽車集團全球首個海外氫燃料電池系統生產和銷售基地——“HTWO廣州”的動工儀式在廣州越秀國際會議中心舉行。這是2020年韓國氫能源車銷量占全球銷量65%之后,韓國推進氫能源的產業(yè)政策再次發(fā)力的結果。
據媒體報道,“HTWO廣州”坐落于廣東省廣州開發(fā)區(qū),占地20.7萬平方米,預計2022年下半年正式竣工。“HTWO廣州”由現代汽車集團100%持股,預計到2030年總投資將達到85億元人民幣(含工廠運營費用)。規(guī)劃年產6,500套氫燃料電池系統。“HTWO廣州”不僅是現代汽車集團在海外設立的第一個氫燃料電池系統生產和銷售基地,也是中國首家大型氫燃料電池系統生產專用工廠。
這次投資也表明,韓國已成為日本之后最注重落實氫能源汽車的國家。與日本主要是豐田等汽車企業(yè)推動、中國主要是政府推動不同,韓國在氫能源領域的布局是政企聯動,落子產業(yè)鏈上游,直接控盤氫動力前端借口,顯示了國力、決心和行動力。
在中國推動氫能源發(fā)展的政策下,韓國企業(yè)迅速成為中國各地合適的合作伙伴。現代汽車集團會長鄭義宣表示:“現代汽車集團將以此為起點,充分利用集團在全球領先的氫能技術、商業(yè)化能力和專業(yè)優(yōu)勢,與中國本土合作伙伴積極攜手,打造創(chuàng)新清潔移動出行方案。”
地方上支持氫能源的政策十分給力:北京市有關部門發(fā)布的《北京市氫燃料電池汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2020-2025年)》規(guī)定,要在2023年前,培育3至5家具有國際影響力的氫燃料電池汽車產業(yè)鏈龍頭企業(yè),力爭推廣氫燃料電池汽車3000輛、建成加氫站37座;廣東省發(fā)布了《廣東省加快氫燃料電池汽車產業(yè)發(fā)展實施方案》,將從發(fā)展氫燃料電池汽車產業(yè)鏈、支持氫燃料電池技術創(chuàng)新、推廣氫燃料電池汽車規(guī)模化應用等六個層面入手,進一步推廣以氫燃料電池為動力來源的新能源汽車產業(yè)發(fā)展;山東省青島市出臺《青島市氫能產業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2020-2030)》提出要在未來10年完善氫能產業(yè)鏈體系,打造國內重要的氫能產業(yè)基地,將青島打造成國際知名的氫能城市。
來自產業(yè)界的投資計劃顯示,中石化今后5年將建1000座加氫站。在碳達峰、碳中和目標之下,能源結構亟待調整,氫能應用前景逐漸展開。在中石化看來,加氫站是聯結上游制氫與下游用氫之間的核心紐帶,匹配車、站、氣,可以降低氫氣成本,追趕燃油的高覆蓋率和使用率。
這些項目和更多項目的投資建成,將為中國氫能汽車的普及構建基礎設施網絡,使這一目標越來越近。(本刊記者 / 宋亮)
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