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燃料動(dòng)力電池業(yè)發(fā)展亟須破解兩大瓶頸:電池成本高加氫站少

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:451次  |  2022年11月25日  

摘要:燃料電池產(chǎn)業(yè)熱度迅速上升,但氫能儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)以及燃料電池等終端應(yīng)用技術(shù)方面與國(guó)際先進(jìn)水平仍存在較大差距,同時(shí),加氫站數(shù)量少制約了產(chǎn)業(yè)發(fā)展。


燃料電池產(chǎn)業(yè)熱度迅速上升。從目前情況看,國(guó)內(nèi)制氫技術(shù)相對(duì)成熟,且具備一定產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)?;茉粗茪浜凸I(yè)副產(chǎn)氫已具相當(dāng)規(guī)模,堿性電解水制氫技術(shù)成熟。但氫能儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)以及燃料電池等終端應(yīng)用技術(shù)方面與國(guó)際先進(jìn)水平仍存在較大差距。


專(zhuān)家認(rèn)為,燃料電池未來(lái)在交通領(lǐng)域應(yīng)用大有可為。氫燃料電池汽車(chē)具有動(dòng)力性能高、加氫快、充電快、續(xù)航里程長(zhǎng)、接近零排放等優(yōu)點(diǎn),是新能源汽車(chē)市場(chǎng)的有力競(jìng)爭(zhēng)者,促進(jìn)燃料電池汽車(chē)商業(yè)化的關(guān)鍵是降低成本,包括電堆以及相關(guān)核心材料等。同時(shí),加氫站數(shù)量少制約了產(chǎn)業(yè)發(fā)展。


產(chǎn)業(yè)熱度上升


兩會(huì)期間,多位代表委員提出了發(fā)展氫燃料電池產(chǎn)業(yè)的建議。主要包括戰(zhàn)略地位提升、加大技術(shù)研發(fā)投入、完善補(bǔ)貼政策和基礎(chǔ)設(shè)施等。氫燃料電池產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)關(guān)注度迅速升溫。

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“此次燃料電池產(chǎn)業(yè)升溫和以前不一樣。”某知名氫能源企業(yè)高管告訴中國(guó)證券報(bào)記者,“國(guó)內(nèi)零部件公司參與度高。比如,空壓機(jī),原來(lái)國(guó)內(nèi)找不到?,F(xiàn)在十余家做空壓機(jī)的公司找到我們,測(cè)試完樣品發(fā)現(xiàn)指標(biāo)不比國(guó)外的產(chǎn)品差,且成本下降60%以上。”


對(duì)于氫燃料電池?zé)岫壬仙脑?,業(yè)內(nèi)人士介紹,氫能是理想清潔高效的二次能源。氫燃料電池通過(guò)氫氣和氧氣電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能,具有能量密度高、零排放等特點(diǎn),是極具潛力的能源替代方式。此外,燃料電池的特殊優(yōu)勢(shì)使其在汽車(chē)、無(wú)人機(jī)、IDC、通信設(shè)備等領(lǐng)域潛力巨大。根據(jù)富士經(jīng)濟(jì)的預(yù)測(cè),未來(lái)十年燃料電池市場(chǎng)空間將達(dá)到3400億元以上。


多部委密集出臺(tái)了支持氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策。2016年10月,工信部組織制定的《節(jié)能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線(xiàn)圖》明確提出,2020年實(shí)現(xiàn)5000輛級(jí)燃料電池汽車(chē)應(yīng)用,2025年實(shí)現(xiàn)5萬(wàn)輛級(jí)的應(yīng)用。2016年12月,國(guó)家發(fā)改委、能源局聯(lián)合印發(fā)《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃(2016—2030)》,將可再生能源制氫、氫能與燃料電池技術(shù)創(chuàng)新作為重點(diǎn)任務(wù)。


補(bǔ)貼方面對(duì)氫燃料電池汽車(chē)的政策有所傾斜。目前,2019年新能源汽車(chē)補(bǔ)貼政策暫未出臺(tái)。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn),純電動(dòng)和插電式混合動(dòng)力的補(bǔ)貼都逐步退坡,而氫燃料電池的補(bǔ)貼方案大體未調(diào)整。2018年,燃料電池乘用車(chē)、輕型客車(chē)和貨車(chē)、大中型客車(chē)和中重型貨車(chē)單車(chē)補(bǔ)貼上限分別為20萬(wàn)元/輛、30萬(wàn)元/輛、50萬(wàn)元/輛。值得注意的是,2020年電動(dòng)汽車(chē)的補(bǔ)貼退出后,氫燃料電池汽車(chē)的補(bǔ)貼至少還將維持3至5年。


業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,現(xiàn)行補(bǔ)貼政策對(duì)國(guó)內(nèi)氫燃料電池的發(fā)展路徑有直接影響。與海外豐田、現(xiàn)代等燃料電池生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展路線(xiàn)不同,國(guó)內(nèi)氫燃料電池汽車(chē)企業(yè)主要分布在商用車(chē)領(lǐng)域。氫燃料電池商用車(chē)已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),而氫燃料電池乘用車(chē)仍處于示范運(yùn)行階段。根據(jù)中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)公布的數(shù)據(jù),2018年,燃料電池汽車(chē)銷(xiāo)量為1527輛。其中,客車(chē)1400余輛、貨車(chē)100余輛。

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目前,國(guó)內(nèi)氫燃料電池汽車(chē)走的是“電電混動(dòng)”的特色發(fā)展路線(xiàn)。該技術(shù)路線(xiàn)相當(dāng)于將傳統(tǒng)插電混動(dòng)汽車(chē)的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)替換為氫燃料電池系統(tǒng),讓氫燃料電池與動(dòng)力電池組成新的混動(dòng)系統(tǒng)。


某車(chē)企燃料電池技術(shù)負(fù)責(zé)人給中國(guó)證券報(bào)記者算了一筆賬:“一臺(tái)商用車(chē),如果里面放一臺(tái)(最大輸出功率)30千瓦的燃料電池,再配一臺(tái)動(dòng)力電池,可以拿到中央加地方補(bǔ)貼100萬(wàn)元,成本大大降低。同樣的搭配放到轎車(chē)上,補(bǔ)貼只能拿40萬(wàn)元。目前國(guó)內(nèi)的燃料電池客車(chē)技術(shù)具有優(yōu)勢(shì),但乘用車(chē)技術(shù)與國(guó)外水平存在一定差距?!?/p>


推進(jìn)國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程


在燃料電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展過(guò)程中,電堆是關(guān)鍵因素之一。低成本、高性能、批量供應(yīng)的電堆是燃料電池汽車(chē)成本下降并與傳統(tǒng)汽車(chē)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵。


豐田、通用等外國(guó)車(chē)企對(duì)電堆的定位,大多為100千瓦以上的高功率密度電堆。而國(guó)內(nèi)在電堆方面已初步形成研發(fā)體系和制造能力。國(guó)鴻氫能引進(jìn)巴拉德技術(shù)后,能夠推出30-80千瓦的燃料電池電堆,目前在廣東省云浮市裝載了70輛燃料電池大巴車(chē)投入運(yùn)行。


中國(guó)工程院院士衣寶廉認(rèn)為,2018年氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展,燃料電池關(guān)鍵零部件實(shí)現(xiàn)了不同程度的國(guó)產(chǎn)化。如北京億華通推出的基于石墨板的第四代燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī),采用自主研發(fā)的國(guó)產(chǎn)電堆,功率密度達(dá)到2.0kWL;武漢喜馬拉雅廣電攻克了燃料電池催化劑量產(chǎn)技術(shù),產(chǎn)能達(dá)到200g/天的規(guī)模。在質(zhì)子交換膜、氣體擴(kuò)散層、催化劑、雙極板、密封膠等環(huán)節(jié),東岳集團(tuán)、武漢理工、江蘇行動(dòng)、新源動(dòng)力、上海神力和氫璞創(chuàng)能等公司的原材料國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程在不同程度地推進(jìn)。


中國(guó)科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽(yáng)明高表示,與鋰離子電池和純電動(dòng)汽車(chē)相比,氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)、前景好。“鋰離子電池的產(chǎn)業(yè)鏈太短,而氫產(chǎn)業(yè)鏈將從制氫、儲(chǔ)氫、運(yùn)氫到加氫,再加上燃料電池產(chǎn)業(yè),構(gòu)成了很長(zhǎng)的產(chǎn)業(yè)鏈,也是新能源的黃金產(chǎn)業(yè)鏈。”


不過(guò),這從另一個(gè)角度顯示出氫燃料電池汽車(chē)的技術(shù)壁壘,這條全新的產(chǎn)業(yè)鏈所需要的材料,有很多國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠(chǎng)商目前仍不具備生產(chǎn)能力。


上述車(chē)企燃料電池技術(shù)負(fù)責(zé)人向中國(guó)證券報(bào)記者指出,目前氫燃料電池的國(guó)產(chǎn)化突破,工程工藝方面較多?!斑@兩年從海外回來(lái)一批人員,帶回技術(shù)成立了公司。這些技術(shù)多是部件級(jí)別,因此,現(xiàn)在國(guó)內(nèi)做部件的多了起來(lái)。而電堆中的核心材料,包括催化劑、質(zhì)子膜、碳纖維、高壓氫的管道等仍然需要依靠進(jìn)口。國(guó)產(chǎn)材料方面,目前大多停留在研究機(jī)構(gòu)。產(chǎn)業(yè)鏈的根本突破,長(zhǎng)期來(lái)看就是拼材料。”


油氫混合站是方向


當(dāng)下制約燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要有兩大瓶頸:燃料電池組成本過(guò)高和加氫站數(shù)量少。


加氫站建設(shè)是目前迫切需要解決的問(wèn)題。從世界范圍看,截至2017年底,全球運(yùn)行的加氫站328座,亞洲119座,歐洲139座,北美68座。其中,日本91座,德國(guó)45座,美國(guó)40座。到2018年底,國(guó)內(nèi)共建成加氫站12座并投入運(yùn)營(yíng),在建的加氫站33座。這一數(shù)字距離2020年目標(biāo)建成100座仍相差較大。


上海氫能利用工程技術(shù)研究中心副主任吳浩洪認(rèn)為,加氫站建設(shè)在規(guī)劃、核準(zhǔn)等政策方面缺乏頂層設(shè)計(jì)。由于行業(yè)歸類(lèi)不明確,導(dǎo)致政府職能部門(mén)操作無(wú)依據(jù),產(chǎn)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)盲目跟風(fēng)和無(wú)序發(fā)展等問(wèn)題。


建設(shè)成本高企也是企業(yè)不愿投入加氫站的重要原因。據(jù)中國(guó)證券報(bào)記者了解,目前一座可供10輛燃料電池公交車(chē)使用的加氫站,建設(shè)費(fèi)用大約為800萬(wàn)元。


宇通客車(chē)公交新能源產(chǎn)品部一位燃料電池開(kāi)發(fā)工程師告訴中國(guó)證券報(bào)記者,由于燃料電池車(chē)輛較少,加氫需求不多,投資回報(bào)周期較長(zhǎng),企業(yè)不愿意在加氫站方面做過(guò)多投放。而資質(zhì)審批主管單位不明確、審批手續(xù)較為繁瑣也限制了加氫站建設(shè)。目前的土地資源對(duì)加氫加油、加氫加氣合建站有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),但在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有實(shí)施案例。采取合建站的形式可以有效解決土地資源的問(wèn)題。


清華工業(yè)開(kāi)發(fā)研究院副院長(zhǎng)朱德權(quán)認(rèn)為,油氫混合站是未來(lái)的發(fā)展方向?!爸袊?guó)的土地這么貴,一個(gè)加氫站建下來(lái)怎么受得了,所以油氣混合站是未來(lái)。目前工研院在推動(dòng)此事,中石化在北京正在規(guī)劃建設(shè)一個(gè)油氣混合示范站?!?/p>


目前,中石化等能源企業(yè)正在介入這一領(lǐng)域?!吨袊?guó)氫能與燃料電池年度報(bào)告2018》顯示,在國(guó)內(nèi)已經(jīng)建成和正在建設(shè)的加氫站中,加氫站的投建單位除了主營(yíng)業(yè)務(wù)為加氫設(shè)備技術(shù)研發(fā)相關(guān)的企業(yè)外,還有8座加氫站的投建單位為傳統(tǒng)能源化工企業(yè)。中石化集團(tuán)在加氫站建設(shè)方面正在做總體部署和安排,將利用油站網(wǎng)絡(luò)、安全生產(chǎn)管理經(jīng)驗(yàn)以及石化資源和制氫技術(shù)進(jìn)行氫能供應(yīng)。2018年10月,中石化與億華通簽訂了《戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》,雙方將在氫氣供應(yīng)、車(chē)輛加氫、加氫站運(yùn)營(yíng)等方面展開(kāi)全面深入合作。


燃料電池組的成本方面,產(chǎn)量低直接導(dǎo)致了燃料電池組的單價(jià)居高不下。目前,國(guó)內(nèi)車(chē)用燃料電池成本高達(dá)5000元/kW以上,整車(chē)成本遠(yuǎn)高于動(dòng)力電池汽車(chē)和燃油車(chē)。多位業(yè)內(nèi)人士表示,隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大,未來(lái)燃料電池汽車(chē)成本有望和燃油車(chē)的成本相當(dāng),甚至比動(dòng)力電池汽車(chē)更低。


國(guó)家發(fā)改委能源研究所助理研究員劉堅(jiān)表示,電堆是燃料電池成本的主要組成部分。電堆中除鉑催化劑外,其他材料包括石墨、聚合物膜、鋼等,幾乎不存在類(lèi)似于鋰、鈷、鎳等稀缺材料對(duì)鋰電池成本的剛性限制。此外,單位功率鉑用量可大幅下降,且鉑可以回收利用,將有效降低電堆成本。

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