发展氢能与燃料电池汽车,如何叫好又叫座?

230 2022-05-27 16:17:34
从欧盟汽车碳排放控制目标明确,到中国“双积分”政策的执行,全球范围内都在积极寻找清洁能源发展战略,而氢能和燃料电池汽车,经过了最近几年“叫好不叫座”的彷徨期后,如

从欧盟汽车碳排放控制目标明确,到中国“双积分”政策的执行,全球范围内都在积极寻找清洁能源发展战略,而氢能和燃料电池汽车,经过了最近几年“叫好不叫座”的彷徨期后,如今迎来了空前的发展热潮。

日前,第四届国际氢能与燃料电池汽车大会(FCVC 2019)在如皋召开。会上,相关领域专家学者围绕氢能燃料电池技术市场化应用、氢能基础设施建设等热点话题进行交流探讨。

发展氢能及燃料电池汽车已成为全球共识

本届大会上,联合国开发计划署,亚洲及太平洋区域高级经济顾问、一带一路战略顾问郝博霖先生介绍道,“当前中国的氢能和燃料电池产业已经形成了覆盖四大产业集群,拥有超过33家上市公司,以及40家汽车制造商的格局。”

中国工程院院士、中国汽车工程学会理事长李骏先生

另外,中国工程院院士、中国汽车工程学会理事长李骏先生强调,“发展氢能和燃料电池汽车不是对混合动力、纯电动汽车等既定的新能源汽车技术路线的改变,而是与混合动力汽车、纯电动汽车实现需求互补、协同发展的中国汽车产业绿色低碳的新举措。”当前,我国已经初步形成了从燃料电池电堆、燃料电池系统到燃料电池整车设计集成的自主研发体系能力和小批量生产制造能力。

据透露,目前,从全球来看,欧美日等国家和地区纷纷将氢能和燃料电池技术作为能源技术革命的重要方向和未来新能源战略的重要组成部分,部分已进入实施阶段。在汽车领域,以丰田、本田和现代为代表的部分车企,经过多年的关键技术攻关、技术考核验证和特定用途领域商业化示范,突破了若干重要的燃料电池电堆及整车核心技术,整车性能已能够达到传统汽车水平。

数据显示,截止2018年,全球燃料电池汽车累计销量已超过12000辆;同时,全球氢能供应基础设计建设步伐逐步加快,已经建成运营近400座加氢站。而在中国,截至2018年,氢燃料电池汽车累计运行车辆超过3000辆,运行的加氢站近30座。

氢气,作为清洁高效的能源载体,已经被世界所公认,也是当今形势下必须的技术和政策创新核心。据透露,在交通运输范围内,2020年之前,有来自丰田、本田、现代、戴姆勒、宝马、奥迪、标致等车企的产品都将参与氢燃料电池汽车的竞争。据欧盟燃料电池及氢能合作组织执行董事巴特·比耶比克先生介绍,欧洲当前有134个加氢站,接下来计划扩展到180个,同时,氢驱动的大巴成本在欧洲也正在下降,“最早价格是55万欧元,现在已经大大下降”。

巴特·比耶比克先生还进行了大胆设想说,“在欧洲42%的铁路还没有电气化,铁路电气化成本非常高,如果用氢直接来支持铁路将会有更大的使用价值。”

自主车企积极入局

在国内,目前上汽、长城等自主车企也在积极推进氢能与氢燃料电池的发展。据上汽集团股份有限公司副总裁、总工程师祖似杰介绍,中国研究燃料电池的历史可以追溯到20世纪50年代,近一两年氢能和燃料电池的关注度再次得到空前提升,特别是今年3月份的政府工作报告,首次提出要推动充电、加氢等设施建设,为国内氢燃料电池汽车的发展打开了高速发展的窗口期。

而上汽集团从凤凰1号燃料电池汽车研发开始,在燃料电池汽车的研发应用和应用化推广方面已经积累了十多年经验。目前,上汽荣威950燃料电池轿车实现产销50台,主要用于租赁和UNDP的示范运行,累计运营里程已超过50万公里;另外,上汽大通FCV80,作为国内首款应用全新准入标准燃料电池的轻型客车,已经在上海、抚顺、佛山等多个城市实现商业化运营,累计运营里程超过了210万公里。未来,上汽将结合市场需求,陆续推出MPV轻卡、中重卡等燃料电池整车产品,丰富燃料电池整车产品矩阵。

长城汽车副总裁唐海峰强调,长城汽车当前把氢能发展提高到一个前所未有的高度。未来,长城的氢燃料电池汽车将与自动驾驶技术、智能网联技术一起,为氢能城市交通出行贡献一份力量。

目前,长城控股集团以整车业务为核心,全面推行清洁化和智能化战略,在新能源方面布局了氢能和锂电等领域,并分别成立了蜂巢能源和未势能源两大科技公司。具体到氢能业务,长城的主要业务和产品是燃料电池动力系统,以及相关核心部件的开发;同时,长城汽车还聚焦于整车业务,开发纯电动汽车和燃料电池汽车。据介绍, 2020年,长城将推出首款燃料电池样车,并在2022年推出成熟的燃料电池乘用车车型。

除了车企之外,国家和各地政府也在积极推进氢能源的落地发展。

中国第一个氢能示范城市

据介绍,作为联合国开发计划署在中国的第一个氢能示范城市,如皋氢能示范项目于2016年8月启动;如今,项目实施三年多,已经完成了如皋氢能发展路线图的制定,如皋氢能小镇的设计规划,如皋可再生能源制氢可行性研究,氢能和燃料电池汽车技术标准的更新和完善,长三角氢走廊建设发展规划,燃料电池汽车回收利用管理制度研究等。

如皋作为全国氢能产业布局较早的城市,近年来,已形成产业聚集度比较高,产业链建设比较全的地区之一。在如皋基地氢能与氢燃料电池产业基地的带动下,当前江苏省已集聚了30多家氢燃料电池汽车重点研发和制作生产企业,建成了五座加氢站,有200辆氢燃料电池汽车投入试运行。

今年,氢能产业首次写入了中国国务院政府工作报告,而在中国氢能产业的发展版图中,如皋的地位越来越重要。2018年,如皋市氢能产业的规模已经超过50个亿;如今,如皋氢能小镇,已经成为江苏第二批特色产业小镇。同时,如皋还规划了占地1000亩的氢能产业园,将配套建设氢气集中供应站,为氢能企业量身定制专用厂房等。

而为了继续发挥长三角氢能燃料电池汽车产业发展优势,促进长三角燃料电池汽车跨区域示范推广,在上海市科委、如皋市政府的推动下,长三角先行示范城市与中国汽车工程学会共同制定了《长三角燃料电池汽车一体化示范实施方案》。

另据中国国际经济技术交流中心副主任张翼先生介绍,日前,2019年长三角氢能燃料汽车科普巡游活动刚刚结束,“这一次联动了嘉兴、上海、常熟、南通和如皋五个城市,总长200多公里;巡游活动取得了良好的社会宣传和科普效益,行业内反响强烈,是今年项目的一大亮点。”

接下来,随着氢能燃料电池汽车科普工作的落地实施,公众对氢燃料电池汽车的认知和接受度会逐渐提升。只是,当前,中国的氢燃料电池汽车主要以客车、物流等商用车为先导,陆续在全国范围内示范推广;但是,氢燃料电池汽车在商业化过程中,仍面临核心技术有待提升、车辆购置和运营成本较高、政策标准不够完善、企业作用需要充分发挥等一系列瓶颈问题。

所以,当前来看,氢能和燃料电池汽车的发展还有很长的路要走。如何转向叫好又叫座?除了需要国家在政策方面予以鼓励和指导外,行业、企业的力量更不能忽视。

放眼未来,中国作为汽车产销大国,随着能源和运输系统向脱碳方向迅速过渡,中国极有可能占据全球燃料电池经济的领军地位。我们也期待未来5-10年,氢能能够由示范应用阶段跨越到市场化应用阶段。

氢燃料电池汽车既未叫好也未叫座,这一错误方向似乎已经走到死胡同。所谓的氢能或燃料电池汽车,其本质为氢燃料化学电池增程式电动汽车。这种车是以普通的电动汽车为基础,增加了燃料电池增程器成为混动汽车;正常运行的模式为加注在液态氢罐的氢与氧在燃料电池组中反应实现电流,电流输送到动力电池组促进锂离子正负极的转换,也就是所谓的充电;车辆行驶依靠电机驱动,电能由动力电池组供应,这种模式说白了与燃油动力增程式汽车完全相同,区别只是消耗氢与消耗燃油的区别。

然而制造氢的方式会很受限制,由石油、天然气或煤炭制造氢与电动汽车的环保概念背道而驰,工业副产品得出的氢还要用回工业制造领域,并没有足够余量为驱动汽车提供充足的动力。那么剩下制造氢的方式则只剩下电解水,曾经一段时间号称氢能有发展潜力是因为有弃电,大量的电能无法得到利用不如去电解水制氢。但是弃电的比例一天天的减少,目前已经没有足够的弃电去制造氢了;而且建设一个制氢站的成本动辄数亿甚至十几亿,这种高昂的投入也是不合理的。

因为电动汽车的动力电池有很大的价值,在汽车上使用一轮并达到报废标准后,其真正的价值才开始体现。这些报废电池会源源不断的送入电力领域作为储能电站的电池使用,其作用是在夜间储存大量发出的电能,在日间耗电量大的时候送入电网以平衡峰谷电耗。这种方式能减少大大减少弃电,同时也是为新能源发电方式实现快速增长,最终替代火力发电的唯一方式。所以与其投入重资建设制氢站,不如直接补贴动力电池拉低其成本,让汽车可以以低成本装入大容量的电池组,这样既解决了续航问题也促进了动力电池的梯次利用量。而氢燃料汽车用来发电的燃料电池组没有梯次利用的价值,这就是氢燃料增程电动汽车在源头就被否定的原因。

而且利用电解水制造一公斤氢需要消耗约60kwh的电,这一公斤的氢在汽车的燃料电池中只能反应出20kwh左右的电量,从源头计算等于直接浪费了40度电。在弃电无法满足制氢的前提下,利用工业用电制造氢必然会有很高的成本,在海外推广氢能汽车最多的国家日本,其氢价也达到60元以上一公斤。一公斤氢短短的续航决定了用车成本与2.0T中等排量的燃油车相当,高用车成本换来的是一台普普通通的代步车,有什么理由接受这种高价且无趣的买菜车?

重点是氢燃料增程式电动汽车成本很高,因为在三电系统之外另加入了燃料电池组,这种发电电池需要使用大量的铂,也就是俗称的白金。一个小功率发电组需要数十克的铂,制造一个组的成本就是数万元,想要性能车则费用更高。一台性能仅相当于10万以下的入门级汽车的氢燃料汽车,其价格也在30万以上,这种车如果能热销那真得是“钱多、人傻、速来”。

日系车以丰田为首真就是这么想的,日本推广氢燃料汽车只是因为在化油器时代为了搞垄断除了被超量的铂,但在电喷替代化油器之后铂在汽车领域用不到了;为了消耗这些铂只能依靠燃料电池组,这才是推广氢燃料汽车的原因。可是高价、低质、用车成本高且潜在安全风险很大的氢车,集N多缺点为一体的汽车在哪都不会得到认可。日本推广了五六年氢燃料汽车之后,其全国保留量也不过只有几千台,其中不乏试验车或公共交通;建设的加氢站想要不亏损则需要一天2000余台氢车加氢,所以加氢站都在亏本运营。

氢燃料汽车在其“发源地”等于宣告失败,其氢能汽车理事会会长龙野广道将实现转向中国汽车市场,丫挺可能真的认为这块市场是“钱多、人傻”,然而经过多年的汽车保有量暴涨之后,中国汽车消费者的水平已经有了大幅提升。所以这种问题车在国内市场也没有任何起色,包括试验车以及试验公共交通也不过几千台,相比2.4亿台汽车已经可以忽略不计了。至于加氢站就那么集中的几十个,与十万座左右的加油站对比也可以忽略不计。

简单总结:消耗大量的电发出少量的电是愚蠢的,使用数万元的高成本制造燃料电池是车辆达到几百公里的续航,为什么不把这些成本直接扩容动力电池组,续航突破500玩一样。至于充电时间长一些但用车成本低太多,在续航合理的前提下用车成本还能足够低,多出20分钟怕是9成以上的人都能接受了。所以氢燃料增程式电动汽车的出现就是错误,利用氢作为汽车能源是足够愚蠢的。

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