中國(guó)燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈的現(xiàn)狀及發(fā)展
發(fā)布時(shí)間：
2022-05-31
我國(guó)發(fā)展氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)有迫切性。19年我國(guó)石油天然氣對(duì)外依存度分別為70.8%和43%，近年來(lái)，原油和天然氣的自給率逐年下降，我國(guó)的能源安全有一定的潛在威脅;氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)有助于我國(guó)兌現(xiàn)《巴黎協(xié)定》中降低二氧化碳排放的承諾;2030年我國(guó)非化石能源消費(fèi)總比例將達(dá)到20%，氫能可作為能源互聯(lián)及可再生能源儲(chǔ)存的媒介;我國(guó)汽車(chē)保有量快速增長(zhǎng)對(duì)環(huán)境造成了一定的壓力，發(fā)展新能源汽車(chē)勢(shì)在必行，燃料電池汽車(chē)零排放的特點(diǎn)可幫助我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展;電動(dòng)汽車(chē)存在電池壽命及電網(wǎng)能力的限制，充電場(chǎng)地的緊缺性也限制了電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展，燃料電池汽車(chē)在一定程度上彌補(bǔ)電動(dòng)汽車(chē)的不足。
我國(guó)發(fā)展氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)有迫切性。19年我國(guó)石油天然氣對(duì)外依存度分別為70.8%和43%，近年來(lái)，原油和天然氣的自給率逐年下降，我國(guó)的能源安全有一定的潛在威脅;氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)有助于我國(guó)兌現(xiàn)《巴黎協(xié)定》中降低二氧化碳排放的承諾;2030年我國(guó)非化石能源消費(fèi)總比例將達(dá)到20%，氫能可作為能源互聯(lián)及可再生能源儲(chǔ)存的媒介;我國(guó)汽車(chē)保有量快速增長(zhǎng)對(duì)環(huán)境造成了一定的壓力，發(fā)展新能源汽車(chē)勢(shì)在必行，燃料電池汽車(chē)零排放的特點(diǎn)可幫助我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展;電動(dòng)汽車(chē)存在電池壽命及電網(wǎng)能力的限制，充電場(chǎng)地的緊缺性也限制了電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展，燃料電池汽車(chē)在一定程度上彌補(bǔ)電動(dòng)汽車(chē)的不足。“推進(jìn)氫能利用，發(fā)展燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈符合突破關(guān)鍵技術(shù)，推動(dòng)能源技術(shù)革命以及中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的需求。” 章桐說(shuō)。
目前我國(guó)已建立了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的FC動(dòng)力總成技術(shù)平臺(tái)，形成了燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)，動(dòng)力電池，DC /DC轉(zhuǎn)換器，驅(qū)動(dòng)電機(jī)，儲(chǔ)氫與供氫系統(tǒng)等關(guān)鍵零部件配套研發(fā)體系，形成了百輛級(jí)燃料電池整車(chē)生產(chǎn)能力，并完成了大規(guī)模示范運(yùn)營(yíng)。
制氫方面來(lái)看，國(guó)內(nèi)仍以化石能源制氫為主，工業(yè)副產(chǎn)制氫愈加受到重視，氯堿工業(yè)副產(chǎn)氫的路線可滿足產(chǎn)業(yè)鏈下游燃料電池汽車(chē)的氫氣需求，利用光伏風(fēng)電等可再生能源電解水制氫，成為終極能源解決方案。
儲(chǔ)氫方面來(lái)看，高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)市場(chǎng)占比超過(guò)90%，固定式高壓儲(chǔ)氫技術(shù)，固態(tài)儲(chǔ)氫材料研究方面已達(dá)國(guó)際水平，但國(guó)產(chǎn)車(chē)載高壓儲(chǔ)氫罐的儲(chǔ)氫質(zhì)量密度為3%，還沒(méi)有達(dá)到6.5%的水平。
運(yùn)氫方面來(lái)看，管道輸送適用于大規(guī)模運(yùn)輸氫氣的場(chǎng)合，目前國(guó)內(nèi)也有數(shù)條長(zhǎng)50公里、承壓2~4MPa的輸氫管道正在運(yùn)行中，但管網(wǎng)的布局尚待完善。
加注方面來(lái)看，國(guó)內(nèi)加氫站使用外部供氫與高壓氣態(tài)氫的組合，今后將向單位儲(chǔ)氫量更大且無(wú)需高能耗氣體壓縮環(huán)節(jié)的液態(tài)氫加速發(fā)展。
截至2020年11月，我國(guó)累計(jì)建成88座加氫站，相比2019年新增27座，其中已投入運(yùn)營(yíng)的有80座，這些加氫站主要集中在京津冀，長(zhǎng)三角，珠三角地區(qū)。預(yù)計(jì)2020年底，我國(guó)加氫站數(shù)量將達(dá)到100座，2030年建成1000座。截至2020年7月，我國(guó)累計(jì)推廣燃料電池汽車(chē)7200輛，成為世界上應(yīng)用燃料電池商用車(chē)較多的國(guó)家，應(yīng)用主要集中在長(zhǎng)三角，珠三角及京津地區(qū)。
與五年前相比，國(guó)產(chǎn)燃料電池電堆性能得到了較大改善，其中電堆壽命方面提升顯著，采用石墨烯板的電堆壽命從3000小時(shí)提升至12,000小時(shí)。電堆功率從35KW提升至超過(guò)48KW，電堆功率密度(金屬板)從2.0KW/L提升至超過(guò)3.0KW/L，金屬板電堆壽命從3000小時(shí)提升到5000小時(shí)。啟動(dòng)溫度從-20℃降至-30℃，效率從55%提升至60%。
截至2020年11月第11批新能源汽車(chē)推薦目錄，功率為30~40KW占6.7%，功率為40~50KW占16.17%，功率為50~60KW占16.18%，大于60KW的占比為53.58%。“通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比可以看到我國(guó)燃料電池汽車(chē)技術(shù)取得了較大進(jìn)步。”章桐說(shuō)。 在燃料電池電堆、關(guān)鍵材料系統(tǒng)及核心零部件方面，我國(guó)涌現(xiàn)出一批生產(chǎn)商。國(guó)產(chǎn)電堆性能已達(dá)到國(guó)際平均水平，領(lǐng)先企業(yè)已與世界水平相當(dāng)，但總體上，比功率，能啟動(dòng)技術(shù)、效率等方面還存在較大的進(jìn)步空間，產(chǎn)品技術(shù)尚未真正得到產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化生產(chǎn)工藝的驗(yàn)證，成本還有大幅降價(jià)空間。質(zhì)子交換膜、催化劑等有一定的差距。
我國(guó)燃料電池汽車(chē)主要以商用車(chē)為主導(dǎo)，商用車(chē)中以客車(chē)為主，746輛(截止2020年上半年)，占比90%，我國(guó)燃料電池商用車(chē)應(yīng)用規(guī)模處于世界前列。我國(guó)燃料電池商用車(chē)主要采用電-電混合的技術(shù)路線，與國(guó)外相比，續(xù)駛里程，整車(chē)成本上具有一定優(yōu)勢(shì)，我國(guó)普遍達(dá)到續(xù)駛500公里，車(chē)速高達(dá)到80公里時(shí)，-30℃冷啟動(dòng)。
為了氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，章桐教授提出了幾點(diǎn)建議：
1、 加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，重視氫能在能源消費(fèi)領(lǐng)域的地位，引導(dǎo)公眾對(duì)氫能和燃料電池汽車(chē)的正確認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。
2、 在燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)由政策依賴向市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)型過(guò)程中，維持一定的利好政策，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)步入正軌。
3、 堅(jiān)持開(kāi)展燃料電池汽車(chē)的示范應(yīng)用，以規(guī)模化促進(jìn)成本下降。
4、 就現(xiàn)存技術(shù)問(wèn)題展開(kāi)重點(diǎn)難點(diǎn)攻關(guān)，以技術(shù)發(fā)展推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈的建立與完善，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵零部件的國(guó)產(chǎn)化，批量化生產(chǎn)。
5、 增強(qiáng)校企合作，鼓勵(lì)高校和科研院所的研究成果向?qū)嵱卯a(chǎn)品轉(zhuǎn)化，建立健全行業(yè)人才的發(fā)展與培育流程，支持國(guó)際間的學(xué)術(shù)交流合作。
6、 組織制定氫能及燃料電池汽車(chē)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)，完善監(jiān)管制度，加強(qiáng)安全性管理。
7、 在實(shí)踐中不斷補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，完善標(biāo)準(zhǔn)體系，借鑒國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，為我國(guó)燃料電池產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展保駕護(hù)航。
在政策和市場(chǎng)的引導(dǎo)下，我國(guó)氫能及燃料電池汽車(chē)將走上快車(chē)道。章桐教授在演講列出了展望指標(biāo)，讓大家有了更清晰的認(rèn)識(shí)。到2025年，我國(guó)燃料電池汽車(chē)保有量達(dá)到10萬(wàn)輛，燃料電池商用車(chē)?yán)m(xù)駛里程超過(guò)500公里，客車(chē)經(jīng)濟(jì)性小于5.5公斤/百公里，壽命大于40萬(wàn)公里，成本小于100萬(wàn)元。燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)溫度小于-40℃，效率大于60%，功率密度大于400W/Kg，壽命大于2萬(wàn)小時(shí)。燃料電池乘用車(chē)的續(xù)駛里程大于650公里，經(jīng)濟(jì)性小于1.0公斤/百公里，壽命大于25萬(wàn)公里，成本小于30萬(wàn)元，燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)溫度小于-40℃，效率大于50%，功率密度大于550W/Kg和600W/L，壽命大于6000小時(shí)。 2030-2035年，我國(guó)燃料電池汽車(chē)保有量達(dá)到100萬(wàn)輛，燃料電池商用車(chē)?yán)m(xù)駛里程超過(guò)800公里，重卡經(jīng)濟(jì)性小于10公斤/百公里，壽命大于100萬(wàn)公里，成本小于50萬(wàn)元。燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)溫度小于-40℃，效率大于60%，壽命大于2萬(wàn)小時(shí)。燃料電池乘用車(chē)的續(xù)駛里程大于800公里，經(jīng)濟(jì)性小于0.8公斤/百公里，壽命大于30萬(wàn)公里，成本小于20萬(wàn)元，燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)能啟動(dòng)溫度小于-40℃，效率大于50%，壽命大于6000小時(shí)。
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