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前景广阔成长性高 氢燃料或成新能源终极选择

  作为利用新能源的主要方向之一,大力发展氢燃料技术一直是业内关注的焦点,也是我国非常明确的新能源发展方向。

  据中国氢能联盟数据统计显示,预计到2050年,在中国能源体系中氢能占比将达到10%,氢气需求量接近6000万吨,年经济产值超过10万亿元;燃料电池车产量达520万辆/年,固定式发电装置2万台套/年,燃料电池系统产能550万台套/年;建成加氢站10000座以上,并在交通运输、工业等领域将实现氢能的普及应用。

  从以上的数字可以看出,氢能有着极为广阔的发展前景,一个年产值以万亿计量的估值大产业正在走来。

  新能源的终极解决方案是什么?在采访过程中,多位专业人士称,“氢燃料技术”是目前遏制全球气候变暖、不可再生能源减少的重要技术路径,甚至被誉为当代科技下,人类利用能源的最终形态。

  据中国汽车工程学会曾海威介绍,以汽车应用为例,若能实现搭载氢燃料电池作为能量源,其优势将无可比拟。届时,汽车在行驶过程中的产物只是纯净水,整个反应过程可完全实现零碳排放。此外,氢元素是分子量最小的元素,氢气也确实是最“轻”的气体。以此作为能量源,功率密度比非常高,仅用5kg左右的氢气,就能让车辆续航800km(以最新量产车型计算)。不仅比同等续航能力的电动车的电池组在重量上轻了不少,加氢的过程也更加便捷,只需5分钟左右就能完成补氢,充能效率堪比燃油车。

  虽然氢燃料电池电动车都能够实现零排放的清洁能源,但“氢”却拥有重量更轻、充能速度更快等诸多重要优势,也正是基于这些原因,氢燃料电池才被称作“终极能源解决方式”。

  作为业内公认的理想新能源,“氢”的来源也非常广泛。工业副产氢,煤制氢,天然气制氢等技术都已十分成熟。特别是焦炉煤气中产生的工业副产氢,过去都是直接当做燃料烧掉,利用价值并不比同等热值的煤炭高。但如若氢燃料电池兴起,高纯氢气的销路就有了极大保障,企业也会更积极的进行氢气储能,通过提纯一部分做燃料电池的燃料,以提高副产品价值。《氢燃料电池行业研究报告》显示:依据日本氢气的价格,氢能源汽车续航650KM仅需4600日元,约合278元人民币,甚至比汽油的价格更为便宜。且氢气的价格不会像汽油随石油有较大波动,未来只会随着技术的提升越来越便宜。

  对车企而言,也同样把氢燃料电池车当作其未来发展的最终目标。而一些已经有了氢能源技术积累的主流国内外品牌,也纷纷“大秀肌肉”,以展示自己的氢燃料电池车技术,一场氢能源汽车大赛的集结号已经正式吹响。

  中汽协的数据显示,2019年,我国氢燃料电池汽车销售2737台,同比增长79%;2018年销售1527台,同比增长约20%。根据部分地方政府出台的推广目标统计,2020年各地将合计推广5000台左右燃料电池车,总保有量或将在年底达到1万台。而《节能与新能源汽车技术路线年,中国燃料电池汽车的发展目标分别为1万辆、10万辆以及100万辆。

  尤其是2019年以来,各级政府相继出台氢燃料电池汽车长远规划,随着各地规划顺利实施,氢燃料电池车的发展前景将一片光明。

  在推动落地方面,2018年2月13日财政部、工信部、科技部、发改委四部委联合发布的《关于调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》表明,根据新的补贴政策,与纯电汽车不同,明确燃料电池汽车补贴永不退坡,力度不减。

  具体补贴的金额是乘用车20万,轻型客车30万,大型客车50万。另外一些地方还规定了1:1的配比政策。行业分析师陈杼望认为,这意味着,消费者在购买氢能源汽车时,地方补贴将与国家补贴看齐,甚至能享受到的最多翻倍的优惠额度。空前的补贴力度是足够的,将逐步带动氢燃料电池汽车产业取得实质性进展。

  当然,这并不意味着国人开上氢燃料电池车的日子已然临近。陈杼望表示,考虑W2W(WelltoWheel,从矿井到车轮)的整个过程,氢能源的应用场景,依然困难重重。而与国际成熟的技术相比,我国氢能及燃料电池产业化眼前还存在明显的技术短板。包括零部件、整个高端的集成、电池的寿命、成本、批量制备能力等方面,还存在比较大的差距。

  据曾海威介绍,作为氢燃料电池汽车的核心部件,燃料电池系统成本占整车成本的64%,而其中又以燃料电堆为重要组成部分,占整个燃料电池成本的47%。

  我国燃料电池堆虽具备一定的技术储备,但许多零部件如气体扩散层、质子交换膜、密封件国内无量产,催化剂、膜电极、双极板虽实现了国产化,但在系统性能和总成本上较国外仍存在较大差距距。

  在使用环节上,由于燃料电池汽车比其他汽车更为精密,因此维护成本更高;氢气在制备、储存、运输等过程中也需要更多的技术处理,成本也相应提升;配套设施方面,燃料电池汽车使用需要众多加氢站支持,加氢站由于需要配置大型压缩机等大型设备,成本同样比加油站和充电站更高。

  成本层层加码下,过于高昂的费用,使得市场需求不足,进而阻碍了创新技术的研发热情,这些都是制约国内发展氢燃料的要素。

  降低燃料电堆成本的关键在于核心组件膜电极的技术突破。曾海威认为,膜电极中的催化剂大量使用稀缺的铂金属为原材料,价格昂贵。因此降低铂金属用量、寻找铂金属替代品将成为降低氢燃料电池汽车成本的主要方向。

  此外,加氢站建设、储氢和运氢成本是氢燃料电池汽车商业推广的关键驱动因素。虽然制取合格氢气实际成本很低,但是难点在运输和存储上,即使用新能源的废电这种几乎免费的方式来制氢,也面临运输和存储成本高的问题。

  与加油站充电站相比,加氢站的主要问题在于,建设成本非常高。陈杼望称,加氢站主要来自于大容量高压储存设备以及加氢装置,其建设成本约为1500万2000万元;站内不产氢的小型、微小型加氢站的建设费用一般约为600万1000万元,其日加氢量仅100400公斤,是一个加油站投资额的10倍。

  受制于如此高的成本,加注站“回本”盈利困难,目前几乎无法进行纯商业化运营。在很大程度上需要政府部门的政策和资金支持,依赖于财政拨款推动。故而氢燃料电池技术的落地与普及,难说是一片坦途。

  虽然苦难重重,但作为全球能源技术革命的重要方向,已有越来越多的国家致力于推动建设“氢能社会”。作为一种普世性的能源载体,氢能源的大规模应用尚处于导入期,尤其是燃料电池作为我国新能源汽车“三横三纵”发展路线的重要分支,分外需要政策的支持引导。

  2019年3月15日,《政府工作报告》首次对“推动加氢站建设”进行描述;紧接着的3月28日,李克强总理在博鳌亚洲论坛年会上指出,要“加快发展人工智能、自动驾驶、氢能源等新兴产业”,氢能源建设成为未来新能源的发展趋势,我国开始力推氢燃料电池产业链,《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》更是明确提出,要系统推进燃料电池汽车研发与产业化,到2020年实现燃料电池汽车批量生产和规模化示范应用。

  氢能源产业也得到地方政府的政策支持与响应。据悉,目前已有20多个省市出台氢能的发展规划和氢燃料汽车的发展规划,形成了华东、华中、华南、华北、东北、西南六个氢能和氢燃料电池汽车的产业群。

  2019年11月18日,中国石化位于上海市嘉定区的西上海油氢合建站和安智油氢合建站竣工并试运行。作为上海市首批商业化提供加油加氢服务的综合功能站,将为打造上海氢能港、上海氢走廊、长三角氢走廊赋能。《长三角氢走廊建设发展规划》提出,到2021年,长三角加氢站基础设施建设预计建成超过40座,到2025年建成超过200座,2030年超过500座。保有量方面,到2021年长三角燃料电池车将超过5000辆,到2025年将达到5万辆,2030年达到20万辆。其中,上海则计划2025年氢能源汽车的运营规模达到2万辆,并在2025年前建设50座加氢站。

  陈杼望表示,将加氢站纳入补贴范围,可直接刺激配套产业加速发展,预计后续加氢站的建设会取得突飞猛进的效果。据《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书》显示,截至2019年11月,国内氢能全产业链发生49例投资、兼并购事件,涉及总投资金额超过1000亿元。投资事件及投资额均超过过去两年的总和。

  其他的跨国企业也看准了这个风口,抓紧在中国布局氢燃料电池产业。可以说是从供应链的维度给国家的氢能源发展战略提供了一个非常有力的支援。另一方面,制氢、储氢和运氢三大成本难题有望在《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》,以及即将出台的国家级氢燃料电池汽车专项规划中得到逐步解决。

  在国家的大力扶持下,虽难免会出现一些贪图财政补贴、糊弄圈钱、欺世盗名之徒。但是“水氢汽车”这类闹剧注定不会是主流业态,总体的趋势还是向前发展的。相关数据披露,20062017年燃料电池成本由124美元/kW下降至45美元/kW,10年间降幅度高达63.7%。未来,随着核心技术的突破、加氢站建设普及以及政策支持的多轮驱动下,在领域,技术的成熟和成本的下降已是必然。

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