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燃料动力电池车成熟度比电动汽车至少差10年

钜大LARGE  |  点击量:178次  |  2020年08月01日  

摘要
中国汽车工业协会最新数据显示,今年前4个月,我国新能源汽车产销分别完成23.2万辆和22.5万辆,比上年同期分别增长142.4%和149.2%,不仅远超车市整体增幅,也远超人们预期。在这种形势下,汽车

我国汽车工业协会最新数据显示,今年前4个月,我国新能源汽车产销分别完成23.2万辆和22.5万辆,比上年同期分别上升142.4%和149.2%,不仅远超车市整体增幅,也远超人们预期。


在这种形势下,汽车行业开始普遍触“电”,纯电动汽车市场已经挤得“无处下脚”。不少公司另辟蹊径,开始投身氢燃料汽车的研发,不少地方也纷纷将燃料动力电池汽车产业列为发展重点。


那么,燃料动力电池汽车离真正产业化究竟还有多远呢?


成熟度比电动汽车至少差10年


在前不久举办的北京国际车展上,福田欧辉8.5米氢燃料动力电池客车吸引了不少观众眼球。据介绍,该车加注氢气10分钟,续航里程可达500公里,目前已获得百辆订单,这也是燃料动力电池汽车全球最大商业化订单。


“在世界各国政府、科研机构和公司共同推动下,燃料动力电池技术近年有较大进展。”我国汽车工业协会常务副会长董扬表示,从加拿大巴拉德公司1991年申请专利开始,燃料动力电池汽车的研究已有近30年历史。2015年一月,丰田汽车公司的“未来”(Mirai)品牌燃料动力电池汽车正式投产销售,标志着燃料动力电池汽车的技术路线基本确定,开始进入产业化阶段。


虽然我国燃料动力电池产业起步比日本晚,但近年来也取得了长足进步。经过20多年的研发和示范运行,目前我国已经初步掌握燃料动力电池电堆及其关键材料、动力系统、整车集成和氢能基础设施的核心技术,基本建立了具有自主知识产权的燃料动力电池汽车动力系统技术平台,培育了一批从事燃料动力电池及关键零部件研发生产的公司,初步形成了以大学研究院所为主,骨干公司参与,涵盖制氢、储氢、输氢、氢安全及燃料动力电池技术的研发体系,实现了百辆级动力系统与整车的生产量力。截至2017年底,我国燃料动力电池汽车商业化订单已突破千辆,用于示范运营的氢燃料动力电池汽车有200余辆,全国范围内建成加氢站8座。


不过,这组运营数字远不如纯电动汽车。“虽然燃料动力电池有电堆效率比内燃机高、完全没有排放污染等巨大优点,但是由于氢的储存方法未能确定,电堆体积过大,效率太低,质子交换膜使用贵金属多等具体技术问题未能攻克,燃料动力电池汽车真正产业化还面对较多困难。”董扬认为,当前我国燃料动力电池汽车与2009年的纯电动汽车状况相似,还属于“十城千辆”的规模化研发推广阶段。就产业成熟度而言,燃料动力电池汽车与动力蓄电池电动汽车相比,还有10年甚至更长的差距。


产业突破必须迈过“三道坎”


乘用车最能体现一国汽车产业技术水平。数据显示,当前全球燃料动力电池乘用车市场重要为日本丰田、本田和韩国现代汽车所占据。其中,丰田的Mirai以2039辆的注册量占据了全球燃料动力电池汽车销量的88%。相较之下,我国正式推出的燃料动力电池乘用车落地产品仅有上汽荣威950一款,且并未正式面向私人消费市场。


为何我国氢燃料动力电池汽车难以推广呢?“首先,燃料动力电池使用寿命太短。”新研氢能源科技有限公司CTO、IEC国际标准召集人齐志刚举例说,上汽荣威950燃料动力电池汽车运行时间在3000小时左右,离实际应用所需的5000小时还有较大差距。


“更重要的是,由于对环境、温度、湿度无法控制,在实际运营中,氢燃料动力电池的寿命会大打折扣。”清华大学汽车工程系教授陈全世表示,即使寿命达到5000小时,以一天运营15小时计算,一辆公交车仅能运营不到一年的时间,根本无法支撑产品的商业化运营。


其次,氢的供应链尚未形成。据专家介绍,有关氢的制取,当前有工业副产氢和利用光伏、风能等碎片化能源制氢等不同技术路线;有关氢的输送,也有高压、液化和利用天然气管道等不同路线,都要进行经济、技术方面的比较和商业模式的探索。


我国工程院院士、我国科学院大连化学物理研究所研究员衣宝廉表示,目前我国氢气储存和运输公司少,氢气的供给体系并不稳定。


再次,生产和使用成本高也制约了推广。“目前,全球技术领先的丰田也是在‘贴钱’推广,其真正的价格要远高于纯电动汽车,更不用说燃油车。”陈全世表示,“丰田去年销售的几千辆燃料动力电池汽车中,80%用于租赁业务,其性价比也远未达到市场推广要求”。


记者走访发现,目前国内一辆燃料动力电池汽车售价大都在百万元以上。“之所以价格居高不下,重要原因是规模太小。”上海电器科学研究院北京分院院长卢琛钰表示。


同时,燃料动力电池汽车使用成本也偏高。“为了保证氢气运输安全,我国规定压力容器必须很牢固,同时要求运输氢气的压力不能太大。”北京低碳清洁能源研究所氢能研发部经理何广利表示,压力低储存量就少,“综合来算,氢气储存和运输成本每立方米约为9元,远超过制氢成本”。


此外,加氢站建设投资也较大。衣宝廉告诉记者,不算土地,一座日加能力在200公斤的加氢站的建设成本至少在1500万元以上,远高于加油站和充电站,这对不少公司形成了较高门槛。


谁能胜出在于市场选择


在我国新能源汽车推广和应用上,始终存在着插电式、纯电和燃料动力电池三条技术路线之争。其中,由于氢的能量密度是油的两至三倍,再加上它在加氢环节的客户体验和传统能源车是相同的,加一次氢仅用2分钟至3分钟,续驶里程可达500公里至700公里,很长时间以来,燃料动力电池汽车都被认为是国家新能源汽车技术路线最终解决方法。


然而,与纯电动汽车相比,燃料动力电池汽车不仅在我国,在全世界的推广应用都不太理想。“本世纪初,在动力蓄电池能量密度达不到汽车使用需求的前提下,专家多认为燃料动力电池汽车是电动汽车的最终阶段,这可以理解。但是近年来,动力蓄电池技术已有重大进步,对此结论应重新评估。”在董扬看来,就当前技术状况,动力蓄电池电动汽车更适用于城市、短途、乘用车,而燃料动力电池汽车更适用于长途、重载、商用车。“二者是互为补充的关系,并不是互相替代的关系,至于将来孰优孰劣,由于技术还在发展,基础设施正在建设,商业模式也在持续不断创新,仍存在巨大变数。”董扬说。


氢能燃料动力电池技术要加快发展,这符合我国能源革命的要。“但氢和电都是能源载体,并无‘最终’之说。”我国科学院院士、清华大学教授欧阳明高也不同意“氢是最终能源”和“氢能燃料动力电池车是最终环保车”的说法。他认为,小型轿车对能量要求较低,锂离子电池可能发挥更大用途,“所以就新能源汽车而言,燃料动力电池与纯电将来会是共生共存”。


“纯电动、氢燃料和混合动力,都有各自的优势,我国市场这么大,三条技术路线在今天和明天都是要的。”在五月十二日举办的第十届汽车蓝皮书论坛上,上海交通大学智能网联电动汽车创新中心主任殷承良说,至于未来究竟谁能胜出,“取决于技术进步和市场选择”。


按照我国相关产业规划,到2030年,我国燃料动力电池汽车运营要达到100万辆。届时,我国有望成为全球最大的燃料动力电池汽车市场。如何加快燃料动力电池汽车的产业化步伐?“这要汽车整车及能源大公司等产业主力军介入,产业主管部门牵头,选择条件较好的省域地区开展部省合作。”董扬认为,只有迅速形成万辆等级的生产,才能打通产业链。


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