1 中國發展燃料電池汽車的戰略定位

首先,必須站在全球產業升級和能源革命的大背景下審視燃料電池汽車。

當前,全球能源與環境壓力與日俱增,各國汽車節能減排的步伐不斷加快,發展新能源汽車已呈大勢所趨。

各國一方面不斷加嚴燃油消耗法規,另一方面持續加大對新能源汽車支持力度,以謀求交通領域的可持續發展。

以日本豐田、本田、德國大衆等爲代表的多家全球頂級汽車企業更相繼宣佈了停產傳統燃油車的時間表,這意味着推進新能源汽車、實現汽車電氣化成爲了公認的發展趨勢。

目前新能源汽車有兩大主要發展方向,即純電動車與燃料電池汽車。全球汽車強國都致力於這兩類電驅動車型的開發,包括乘用車和商用車。

不僅純電動車,燃料電池乘用車和商用車也不斷有新產品問世。這對致力於建設汽車強國的中國是戰略選擇的很好參照。

其次,必須充分理解中國作爲全球第一汽車大國,發展新能源汽車戰略需求的迫切性。

一方面,中國石油對外依存度逐年攀升,2016年已超過65%,能源安全成爲事關國運的重大挑戰;另一方面,日益嚴重的霧霾引發全民關注,履行低碳承諾和改善環境質量已是中國最大的政治任務之一。

汽車產業作爲石油消耗大戶,自然應承擔重要責任。也就是說,中國亟需在能力所及的範圍內,以最快速和最有效的手段,加緊普及新能源汽車,以早日實現能源替代和碳排放降低。

正是從這種戰略需求出發,中國選擇了以全面推動電動車爲主的新能源汽車發展策略,這也是權衡電動車和燃料電池汽車發展狀態後做出的選擇。

先從基礎設施建設角度分析

中國地域遼闊,如果同時承擔加油站、充電站、加氫站建設,投入將非常巨大,且難以配置充足的資源(尤其是大型城市稀缺的土地資源),可行性較低。

而比較充電站和加氫站,前者相對成熟,正處在快速普及的狀態,後者尚有技術和成本等問題需要解決,且制氫、運氫和儲氫都還有很多技術及產業化難題。顯然,優先佈置充電站更爲現實。

再就電動車和燃料電池汽車本身來看

相比於燃料電池汽車,電動車更接近於大規模產業化:

第一,從全球來看,電動車更加成熟,像日產、特斯拉等公司的電動車產品已經有不錯的銷量。相比之下,即使最爲領先的日企,雖然陸續推出了燃料電池量產車型,但產量都非常有限。

近期一直以“混合動力+燃料電池”爲技術路線的豐田汽車也公佈了量產電動車的計劃,這種戰略調整說明,豐田也認識到就當前快速推進新能源汽車的需求而言,電動車是無法跨越的。

第二,電動車能源供給相對方便,電網相關基礎設施已十分完善,各國的充電基礎設施也在加速發展中,相反,高效的制氫路徑尚在探索中,並無大量“現成”的氫能可供利用。第三,中國自身電動車水平基本與世界同步,而如前所述,燃料電池汽車技術則相對落後。由此可見,相比於發展燃料電池汽車,聚力發展電動車更是快速獲得節能減排收益的有效手段。

最後,必須深刻地理解燃料電池汽車的戰略價值,儘管“發展有側重、推進有先後”的新能源汽車普及策略無可厚非,但這並不意味着可以忽略燃料電池汽車。

作爲新能源汽車的重要發展選項和未來汽車動力可能的終極解決方案之一,燃料電池汽車在中國汽車強國的版圖中絕非可有可無,而是必不可少,其先天具有的零排放、高能效、大里程等優勢,是電動車無法比擬的。

實際上,人類未來的能源格局極有可能“脫碳入氫”,而燃料電池汽車恰與此方向匹配,從這個意義上講,在能源革命的深度上,燃料電池汽車是超過電動車的。

更重要的是,中國必須堅持“能源多元化”的戰略。因此,任何以發展電動車爲理由忽視燃料電池汽車投入的觀點都是不可取的。

面對燃料電池汽車落後於人的局面,中國更要在大力發展電動車的同時,同步對燃料電池汽車進行戰略儲備、前瞻佈局和切實投入。不僅是商用車,也包括乘用車,都必須努力緊跟世界先進水平,以免出現戰略誤判和關鍵短板。

2 中國燃料電池汽車產業的發展策略

前文已闡明燃料電池汽車對於中國能源和汽車產業的重要性,而要在總體落後的情況下,以相比電動車次要的投入,快速推進燃料電池汽車的技術進步和產業發展,就更需要科學精準的發展路徑以及相關方面的有效協同。

爲此,本文經過認真梳理和研究分析,提出了中國燃料電池汽車產業的三大發展策略:即商用車先導、政府持續支持、企業認真儲備。

a. 中國發展燃料電池汽車應選擇商用車作爲重點方向和戰略突破口。

從全球共性問題和情況看,主要有以下幾個方面的考慮:

首先,燃料電池成本高昂,如果搭載於成本承載力相對有限的乘用車上,很難獲得與其他動力車型相近的成本競爭力;

其次,燃料電池汽車面臨加氫基礎設施的制約,但其續航里程長的特點,特別適合大型商用車(如長途貨車、客車)的應用場景,而爲保障固定用途、點對點移動的長途商用車,只需定點建設少量加氫站即可,對基礎設施的依賴就可大爲降低;

最後,採用以動力電池供能的純電動商用車,雖然同樣可以滿足環保要求,但爲滿足較長續航里程和較大載重量必須搭載大量電池,不僅成本上並不划算,而且運載大量電池移動本身也與節能環保相悖。

也就是說,對於大型商用車而言,電動車是性價比較低的新能源技術選項,而燃料電池汽車恰可彌補其短。再從中國自身特點和情形分析:

第一,相比乘用車,中國商用車的節能減排技術水平更低,商用車保有量遠小於乘用車,但油耗和排放都更甚於乘用車,爲此在商用車領域推廣新能源的緊迫性更強,而燃料電池可能是更適合商用車的新能源汽車技術;

第二,中國市場規模巨大、地域差異明顯,如前文所述,中國燃料電池汽車產業也呈現出地域性強的特色,因地制宜地選擇合適的局部區域,以氫能綜合利用爲戰略方向,導入全功率燃料電池商用車,就有足夠的市場容量,具有獲得快速發展的現實可行性;

第三,中國在燃料電池商用車方面的差距小於乘用車,如能切實以商用車爲先導推進燃料電池汽車,不僅可以助力汽車節能減排整體目標的實現,而且完全可以通過打造燃料電池商用車平臺,先行培育產業鏈,推進產業化,併爲未來燃料電池乘用車的推廣做好技術儲備。

b. 政府應給予燃料電池汽車以充分重視和持續支持。

本文建議政府應從五個方面入手,支持燃料電池汽車的技術攻關和產業發展。

其一,必須明確肯定燃料電池汽車的戰略定位,作爲新能源汽車的重要技術路徑和未來汽車動力可能的終極解決方案之一,燃料電池汽車不是可有可無,而是不容有失。

中國當前選擇以電動車爲突破口加快發展新能源汽車無可非議,但國家同時必須有力支持燃料電池汽車的技術研發和產業化,包括全功率的燃料電池乘用車,因爲作爲汽車大國,我們承受不起未來汽車動力源可能發生突變帶來的戰略風險,理應加緊推進、認真儲備,力爭搶佔先機。

其二,必須進行前瞻佈局,系統規劃重點區域。既要避免各地都只關注電動車而忽視燃料電池汽車,也要避免燃料電池汽車的重複投入,更要保證真正具有優勢條件的區域及企業得到有針對性的重點扶持。

其三,通常新興產業的形成、發展和成熟都要經歷從“政府主導”到“準市場過渡”再到“市場主導”的軌跡,而當前以及今後相當一段時間內,由於技術成熟度不足,燃料電池汽車都將繼續處在“政府主導”階段,爲此政府必須持續給予直接的支持,包括投入基礎研發、財政補貼產品和基建、扶持重點企業以及開展示範工程等。

其四,必須加緊出臺並不斷完善相關政策保障體系,確保氫能的生產供給、車輛的研發製造、基礎設施的建設運營等不同環節都有據可依,從而能夠有序開展相關工作。

其五,要認真總結電動汽車前期推廣的經驗與教訓,確保在燃料電池汽車的基礎研發及產業化推廣上少走彎路。

c. 企業應將燃料電池汽車作爲未來動力技術的重要選項,認真評估,有效儲備。

對於企業來說,應根據自身實際情況,將燃料電池汽車作爲重要的技術選項,納入未來節能減排技術路線的綜合評估之中,進行相應的技術攻關與儲備,並積極推動燃料電池汽車的產業化發展。

必須強調的是,燃料電池汽車商業化的核心還是關鍵技術的進步。根據本文的梳理,建議企業可按以下重點方向進行技術攻關,以促進燃料電池汽車加快走向大規模應用:

第一,基礎技術研發,包括燃料電池核心材料和燃料電池過程機理研究,如新型低鉑或非鉑催化原理及催化劑、高化學和機械穩定性固體電解質開發、單電池綜合仿真技術、燃料電池電熱分佈分析、空氣雜質的影響、電堆“氣水電熱”多重耦合特性研究等;

第二,集成技術研發,包括應用於燃料電池系統層級的集成技術和應用於整車層級的集成技術;

第三,關鍵零部件研發,例如高性能燃料電池系統所必需的空壓機、加溼器、氫循環裝置等重要零部件,都應儘快實現國產化,以確保產業健康發展;第四,基礎設施及相關技術。包括低成本、低能耗、低污染的制氫、運氫、儲氫技術,如可再生能源制氫等技術的應用。

燃料電池汽車代表着汽車產業動力革命可能的終極方向之一,對於改善未來能源結構、發展低碳交通具有深遠意義。

當前,世界各國對於燃料電池汽車的關注不斷升溫,已有一些產品投放市場,進入產業化初始階段。

本文對燃料電池汽車發展歷程、關鍵技術和主要障礙進行了系統梳理,指出由於技術尚未獲得本質突破,因此成本、耐久性、基礎設施以及氫能產業鏈仍是燃料電池汽車推廣應用所面臨的全球共性瓶頸。

與此同時,中國燃料電池汽車雖也已獲得一定的發展,但在關鍵材料、關鍵零部件和整車集成等方面與國外先進水平相比仍有一定差距,同時具有起步晚、地域性強、產業鏈條不夠完整、商用車相對發展較快以及政府更關注於電動車發展等鮮明特點。

基於燃料電池汽車自身技術特點和中國當前發展情況,本文認爲,發展新能源汽車產業雖然要有所側重,但必須充分認識到燃料電池汽車的重要地位,站在大國“能源多元化”戰略需求的高度,給予足夠的重視和切實的支持。

本文從中國燃料電池汽車發展的突破口及方向、燃料電池汽車產業發展所需的政府支持和環境保障、相關企業的應對戰略三個方向梳理了其發展策略,爲推動中國燃料電池汽車產業的加快發展,實現汽車能源替換與碳排放降低,確保產業未來可持續發展提供助力。


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