氢车孰路?汽车氢能化之路到底该怎么走?

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商业化路径

可以说,示范城市群为氢燃料电池汽车发展创造了有利的产业生态环境。但多年来氢燃料电池汽车商业化进展缓慢。总体而言,目前氢燃料电池汽车尚处于产品导入期,但经过多年探索,其商业化路径越来越清晰:商用车先发展,乘用车后发展,再到商乘并举,最后电氢双线并进。

首先,商用车先行。

商用车作为氢燃料电池汽车商业化突破口已成业内共识。事实上,目前国内氢燃料电池汽车应用主要聚焦在商用车领域。上述财政部等五部门发布的《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》也明确提出,示范城市群要重点推动燃料电池汽车在中远途、中重型商用车领域的产业化应用。

2022年3月26日,全国政协副主席、中国科协主席万钢说:“从各地示范运行的场景来看,氢能和燃料电池汽车综合发展已经进入商用车的多场景示范应用。”当前其主要示范应用集中在物流、客车等领域。4月8日,刘亚芳说:“在交通领域,我国现阶段以客车和重卡为主,正在运营的以氢燃料电池为动力的车辆数量超过6000辆,约占全球运营总量的12%。我国已成为全球最大的氢燃料电池商务车生产和应用市场。”

据公开资料,国内首辆燃料电池车早在1999年就研发,2015年10月国内首辆氢燃料电池客车正式亮相。不过,目前氢燃料电池汽车保有量和销量究竟有多少,业内没有统一口径,有不同说法。2022年4月8日,王翔说,现在燃料电池汽车保有量为8000辆左右。另有公开数据显示,2021年国内氢燃料电池汽车保有量为9400辆左右。中国汽车工业协会秘书长助理兼技术部部长王耀接受《汽车纵横》采访时说:“2021年我国燃料电池汽车销售了2725辆,总保有量10728辆,首次突破了万辆。”

从全球来看,早在1839年,英国科学家威廉·罗伯特·格罗夫(William Robert Grove)开发了格罗夫电池(Grove cell),1842年制造出世界首个燃料电池。1966年,通用汽车推出了世界上第一台燃料电池汽车Electrovan。2009年10月,日产、福特汽车、通用汽车、现代集团、丰田、戴姆勒、雷诺和起亚汽车发表联合声明,计划研发燃料电池汽车。现代汽车推出了全球首款量产燃料电池重卡XCIENT Fuel Cell等。

国内对氢燃料电池汽车发展充满期待。《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》提出,到2025年燃料电池车辆保有量约5万辆。《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》指出,在商用车领域,2030年燃料电池商用车销量将达到36万辆,占商用车总销量的7%,而到2050年销量有望达到160万辆,占比提升至37%。中国汽车工程学会牵头组织编制的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》提出,2025年我国氢燃料电池汽车保有量将达到10万辆左右。国际氢能委员会预计,到2050年,燃料电池汽车将占据全球车辆的20%-25%,成为与汽油、柴油并列的终端能源体系消费主体。不过,这些车辆中涵盖商用车和乘用车。

其次,乘用车后发展。

事实上,业界曾对氢燃料电池汽车究竟先重点发展商用车还是乘用车有过争议。很多人认为,氢燃料电池汽车只适合商用车,不适合乘用车,至少从经济可行性方面做氢燃料电池乘用车很难。但另一方面,由于商用车市场规模相对较小,如果仅做氢燃料电池商用车,那么氢燃料电池汽车也难以普及化,因为只有氢燃料电池乘用车普及应用了,氢燃料电池汽车才能真正形成规模效应,真正实现从政策驱动转向市场驱动。正如现代汽车集团(中国)总裁李赫埈所说,只有加强氢燃料电池乘用车的普及,提高社会对氢能的接受度,才能使产业链上下游企业通过规模经济降低成本,打造企业自发参与市场的良性循环结构。

不过,目前氢燃料电池乘用车的发展依然举步维艰。但现代汽车等部分国际汽车企业在氢燃料电池乘用车领域积极布局,长安汽车等国内部分车企也正跃跃欲试。

在国内车企中,2020年12月东风氢舟氢燃料电池SUV完成了国家公告申报;去年3月,长城汽车发布了氢能战略,计划推出首款C级氢燃料电池SUV;去年4月上汽在车展上展出了上汽大通MAXUS EUNIQ 7车型,据称这是全球首款燃料电池MPV;今年4月长安汽车发布了深蓝C385氢电版车型等。

在全球车企中,2018年现代汽车集团推出全球首款量产氢燃料电池专用SUV车型NEXO。据称在NEDC标准工况下,NEXO的续驶里程约为800km。NEXO中国版已在中国开放道路首试。丰田汽车推出了氢燃料电池车型丰田Mirai。2021年7月,世界首辆无人驾驶氢能源乘用车也在爱沙尼亚塔尔图亮相。宝马iX5 Hydrogen氢燃料电池汽车计划于2023年上市等。

事实证明,氢燃料电池乘用车与商用车一样,市场运作同样可行。但也要有清醒认识,氢燃料电池乘用车市场化之路也许要迈过更高的门槛。早期入行的汽车企业已有暂停运作或退出氢燃料电池乘用车市场的先例。

再次,商乘并举。

在氢燃料电池汽车发展道路上,其实在商用车和乘用车的选择上已经并非非此即彼,而是可以同步推进。比如,现代汽车集团就是氢燃料电池商用车和乘用车同时在发展,至2021年已连续3年位居全球氢燃料电池车销量第一。上汽旗下捷氢公司基于其M4电堆平台打造的燃料电池产品,兼容乘用车和商用车。长城汽车采取商乘并举模式,既计划推出C级氢燃料电池SUV,也准备推出49吨氢能重卡应用项目。

最后,电氢双线并进。

其实,从全球情况来看,目前部分已介入氢燃料电池汽车领域的汽车企业均采取了燃料电池汽车和电动汽车两条腿走路的发展战略。前者解决愿景发展需要,后者解决现实发展需要。王耀接受《汽车纵横》采访时说:“在‘双碳’背景下,最好的方案就是电氢互补。”

作为氢燃料电池汽车领域的领头羊,目前现代汽车集团就采取了“电+氢”双线发展战略。也就是说,现代汽车集团既发展纯电动、混合动力、插电式混合动力车型,也发展氢燃料电池汽车车型。现代汽车集团认为,从中长期看,纯电动技术和氢燃料电池系统可以相辅相成。据现代汽车集团2025战略,计划至2025年,销售56万辆纯电动汽车和11万辆氢燃料电池车;据其2021年发布的“2045碳中和”宣言,计划纯电动汽车和氢燃料电池车等电动化车型销售份额占总销量之比,2030年达到30%,2040年达到80%。

在DeepWay总工程师谭昌毓看来,氢燃料电池汽车和锂电池汽车,除了动力系统部分的模块有所不同,从整体驱动架构上看,它们没有差别。若有锂电池汽车平台,再在此基础上开发氢燃料电池平台,开发成本只需在原基础上增加10-20%。谭昌毓甚至认为,从长期看,氢燃料电池将替代锂电池,但在中短期内,二者为共存关系。

显然,氢燃料电池汽车发展有一个从小到大、从量变到质变的过程。有条件和意愿介入氢燃料电池汽车领域的企业,需要保持一定的战略耐性。

补齐短板

但是,目前氢燃料电池汽车大规模商业化应用仍受多重关键因素的严重制约,产业发展仍处于发展初期阶段,仍存在氢技术未达到普及应用临界点、氢能生产成本和使用成本居高不下、产业生态不完善等诸多短板。

刘亚芳说,氢能在能源转型中具有巨大市场潜力,但要清醒地认识到当前中国氢能产业所处的历史阶段和发展仍存在一些突出问题,比如氢能和燃料电池关键技术装备与国际先进水平还有差距,相关技术标准和检测认证、安全监管体系仍不健全,氢能产业体系和商业模式尚不成熟,氢能制备、输运和应用等环节尚处于初步示范阶段。

在技术层面,近年来车用氢燃料电池技术、部分核心零部件等取得了积极进展,主要性能指标大幅提升,比如燃料电池寿命提升了300%。王翔说:“中国初步建立了氢能全产业链生产工艺体系,在电解水制氢装置、储运设备和燃料电池方面也掌握了一批先进技术,高端装备在不断推向市场。”

但一些关键材料和零部件仍依赖进口,产业技术标准和检测认证体系仍不能满足发展需求,需从氢能制备、储运、加注、燃料电池、氢储能系统等重要环节创新突破,比如质子交换膜、加氢站离子压缩机等即如此。

在成本层面,综合成本居高仍是当前制约氢燃料电池汽车产业发展的重要瓶颈。王耀接受《汽车纵横》采访时说:“成本过高表现在两个方面:一方面,系统成本偏高。这其中主要是核心关键零部件在缺乏规模化批量应用下导致的自主研发成本居高不下,从而影响燃料电池整车价格难以被市场接受。另一方面,氢气价格偏贵。以49吨牵引车为例,柴油车每公里的燃油费用成本为1.8-2.3元之间,而氢燃料电池牵引车百公里氢耗在12kg左右,因此每公里氢气成本在7.2-8.4元之间。氢气价格的居高不下使得燃料电池汽车的使用成本与传统能源车辆的差距非常明显。”

据媒体报道,以物流重卡为例,目前1000瓦氢燃料电池价格约5000元,长途干线物流重卡一次要匹配240千瓦氢气,价格近240元,这样一套氢燃料电池发动机成本就近120万元。若按每公斤氢给企业补贴35元,单纯从车辆运营角度看,目前柴油重卡每跑100公里成本约210元,而氢能重卡每跑100公里成本为350元左右。一辆重卡全生命周期可运营约120万公里,如果氢燃料电池重卡与柴油重卡相比,在全生命周期内成本要增加100多万元。

从长期发展来看,降低成本势在必行。《节能与新能源汽车技术路线图2.0》对氢燃料电池汽车未来价格提出的目标是:商用车,到2025年成本低于100万元,到2030-2035年成本低于50万元;乘用车,到2025年成本低于30万元,到2030-2035年成本低于20万元。

从每公里总拥有成本角度来看,麦肯锡公司认为,到2023年左右,氢燃料电池商用车与纯电动商用车总拥有成本相当,达到每公里0.25欧元(1.93元人民币);2030年前,氢燃料电池商用车与燃油商用车的总拥有成本相当,达到每公里0.2欧元(1.55元人民币)。

业内人士认为,最终让氢燃料电池汽车成本下降到与纯电动汽车成本接近时,才有利于其大规模商业化应用。

在产业生态层面,目前氢燃料电池汽车产业链体系还不成熟,从上游制氢、运氢、储氢、加氢等配套设施,到中下游氢燃料电池及系统研发、生产和应用,均处于起步发展阶段,整个应用生态有待逐步完善。也许到哪天加氢就像加油一样方便,整个产业链和应用链才算真正完善起来。这需要全产业链上下游企业共同来搭建起这样的应用生态体系。

也许在一些企业、投资机构甚至一些地方看来,氢燃料电池汽车是未来汽车行业发展的一个“风口”,但同时应注意不要盲目跟风、同质化竞争、低水平建设等,以免造成不必要的资源浪费和损失。

氢燃料电池汽车产业亟待逐渐改变“叫好不叫座”的局面。这需要全行业共同来破局。同时,这对企业而言也正是一个难得的发展机遇。

注:本文首发于《汽车纵横》杂志2022年5月刊“封面故事”栏目,敬请关注。

       原文标题 : 氢车能复制锂电池汽车成功之路吗? | 封面故事:氢车孰路?(一)

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