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日韩在前,“后生可畏”的中国何时能赶超前辈?丨科创新能源专题

新能源
亿欧
安安
2019-02-10 · 19:35
[ 亿欧导读 ] 亿欧汽车梳理发现,美国、韩国、法国注重建设氢燃料汽车电池产业的基础设施,日本更重视氢能源技术的发展。总的来看,虽然氢燃料电池汽车产业在中国的发展平稳且顺利,但国内外产业仍然存在一定的差异,尤其是技术领域的差异十分明显。
氢燃料;氢气;汽车,氢能,氢燃料电池,新能源汽车 图片来自“corsia.us”

【编者按】11月20日,上海市委书记李强在关于“在上海证交所设立科创板并试点注册”的调研中提到,要瞄准集成电路、人工智能、生物医药、航天航空、新能源汽车等关键重点领域,让那些具有新技术、新模式、新业态的“独角兽”“隐形冠军”企业真正脱颖而出。数据显示,在新能源领域,2018年,全国新能源汽车销量节节攀升,达到125.6万辆。

亿欧汽车此次搭建专题,是想通过聚焦更细的产业方向,包括:1.锂电池技术路线;2.电驱动方式;3.氢燃料电池车;4.新能源汽车的生产模式;5.能源补给方式;6.动力电池回收;7.充电网络运营;8.动力总成系统;9.快充技术等多个角度对新能源汽车产业中的上下游链条,做出重点分析,为行业带来趋势性研究和预判。


近年来,氢能与燃料电池产业备受关注,燃料电池汽车也逐渐成为世界能源和交通领域的研发热点。日前,氢燃料电池汽车有望在2019年正式实施“十城千辆”推广计划的消息传出。据悉,国内氢燃料电池产业基础较好的城市如北京、上海、张家口、成都、郑州、如皋、佛山、潍坊、苏州、大连等城市都有可能入选。

从这个角度来看,此次燃料电池汽车推广计划如果顺利实施,或将与十年前电动汽车的推广思路有异曲同工之妙。2009年1月,工信部等四部委联合启动“十城千辆节能与新能源汽车示范推广应用工程”,在北京、上海、重庆、长春、大连、杭州、济南、武汉、深圳、合肥、长沙、昆明、南昌等13个城市进行私人购买新能源汽车示范。

氢燃料电池优劣势

提到燃料电池,最核心的材料是质子交换膜、催化剂、气体扩散层以及双极板。作为汽车动力源,氢气被认为是未来最有前途的清洁能源之一。其基本原理是电解水的逆反应,把氢和氧分别供给阳极和阴极,氢通过阳极向外扩散,并与电解质发生反应,释放出的电子通过外部的负载到达阴极,是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。

氢燃料电池产业链

相较于锂电池,氢燃料电池具有能量密度高、续航里程长、充电时间短、重量轻、性能提升空间大等诸多优点。据国外一项实验数据表明,锂电车车起火到完全燃烧大概需要3分钟,氢气只需要30秒。

不过,锂电池技术难度相对较小,生产相对成熟,同时整个制造产业链完善,正处于规模效应的扩大阶段,而氢燃料电池的关键材料催化剂、质子交换膜、双极板等国内产业链基本处于空白状态,同时制造成本及加氢站建设成本等高昂。

虽然氢燃料电池利用氢和氧化学反应释放的化学能转化为电能,无须燃烧,具有高能量转换效率和零排放。但氢燃料电池的发展仍面临许多挑战,其中一个待解决的难题就是燃料电池铂电极的一氧化碳“排放”问题。

当下,氢主要来源于甲醇和天然气等碳氢化合物的蒸汽重整和水煤气变换反应,由此产生的氢通常含有0.5%至2%的一氧化碳。作为氢燃料电池汽车的“核心零部件”,燃料电池铂电极容易被一氧化碳杂质气体影响,导致电池性能下降和寿命缩短。

据悉,学术界比较看好的车载氢气净化法,是将特定催化剂放置在燃料电池的入口处,在氢气进入燃料电池之前,使氢气中的一氧化碳杂质气体优先和氧气发生反应,从而避免一氧化碳杂质气体进入电池毒化电极。遗憾的是,现有的催化剂只能在高于室温和极窄的温度范围内工作,使得氢燃料电池汽车无法在频繁冷启动期间得到有效保护,很难步入实用。

日韩遥遥领先

亿欧汽车梳理发现,各国对于氢能源汽车的建设规划路线都不相同。如美国、韩国、法国注重建设氢燃料汽车电池产业的基础设施,日本则更重视氢能源技术的发展。公开数据显示,截至2017年底,全球共有328座正在运营的加氢站,新增64座。其中欧洲139座,占比42.38%,亚洲118座,占比35.98%;北美68座,占比为20.73;南美1座,其余地区则有2座。

其实,在氢能的发展领域走在最前的国家应属韩国和日本。前不久,韩国铁路研究所宣布正在开发氢燃料电池列车,作为国土交通省的铁路技术研究项目。据称该氢燃料电池列车基于氢燃料电池的混合铁路车辆,能够以110公里/小时的最高速度行驶,续航里程超600km。

韩国方面表示,到2019年底完成该氢燃料电池混合动力系统、铁路车辆动力转换系统、加氢站建设计划和铁路技术技术标准的开发,并在2022年,完成铁路试验线稳定性、效率和系统验证。此外,韩国还希望通过提高加氢站核心零部件的国产化率(由40%提升至80%以上),来降低加氢站建设成本,由目前的30亿韩元降至20亿韩元(约合人民币1204万元)以下。

除此之外,在韩国蔚山市政府大楼召开的氢能经济战略报告会上,韩国产业通商资源部正式对外发布了该国《氢能经济活性化路线图》,计划到2025年将氢燃料电池乘用车的年产能提升至10万辆,售价降至目前的一半。韩国总统文在寅也参加了报告会,为该国氢燃料电池车的发展站台。

目前,韩国氢燃料电池车累计产量不足2000辆,政府计划到2022年将累计产量提升至8.1万辆,并使得主要零部件的国产化率达到100%。最终目标是到2040年,使得氢燃料电池车累计产量达到620万辆,其中290万辆面向韩国国内市场,330万辆用于出口。韩国产业通商资源部次官郑升一指出,中国计划到2030年推100万辆氢燃料电池车上路,而日本的目标是80万辆。

具体来看,韩国计划今年在7座城市推广35辆氢燃料电池巴士,2022年增加到2000辆,2040年进一步增至4万辆。氢燃料电池出租车也将于今年在首尔开始试运行,而后到2040年增加到8万辆。从2021年开始,韩国垃圾收集车、洒水车、清扫车等专用车领域将引入氢燃料电池卡车,而后扩大到物流车等领域。

再来看看日本的发展情况,日本富士经济调查会社(以下简称“富士经济”)近期发布了《燃料电池相关技术及市场未来展望(2018年版)》。该份报告预测,2030年全球燃料电池市场规模将达到约4兆9275亿日元(约合人民币3042亿元),比2017年增长28倍。其中,亚洲燃料电池市场规模约为2兆1301亿日元(约合人民币1317亿元),比2017年增长49.8倍,增势显著。富士经济经调查认为,2017年的燃料电池市场规模约为1757亿日元,包括燃料电池汽车(FCV)、驱动用及工业和商业等应用市场。

富士经济预测,2025年全球燃料电池市场规模将有望超过1兆亿日元(约合人民币618亿元);2030年则将达到约4兆9275亿日元(约合人民币3042亿元)。很显然,美国和韩国燃料电池市场正在稳步扩大,这与两国政府出台的补助措施不无关系。

富士经济经调查还指出,亚洲(特别是中国、韩国)燃料电池市场有望迅速扩大,而且随着燃料电池应用市场的逐步扩大,燃料电池系统成本正在不断降低,未来很可能实现不依赖补贴而产业独立化发展。

中国“后生可畏”

不同于电动车的是,燃料电池汽车不仅现阶段不受补贴退坡影响,而且各地方政府还额外给出支持政策。据汽势Auto-First的统计,广东明确将省级补贴资金的30%用于支持燃料电池;武汉按中央1:1进行补贴;上海、海南、青海按中央1:0.5补贴;重庆按中央1:0.4补贴;河南按中央1:0.3补贴。作为国家新能源汽车产业规划的一部分,政府支持直接表明了燃料电池汽车的重要地位。

2018年国务院印发的《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》曾提出: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。随着氢能源汽车的发展进入成熟阶段,以及在政府政策的支持的推进下,燃料电池汽车的产量将迎来爆发式增长时期。

中国各地氢燃料电池汽车布局

虽然国内燃料电池仍处于前期发展阶段,2017年底累计运行1000辆,2018年年产超过1500辆,全国投入运营的加氢站达到12座,在建20座。其中,2018年,氢燃料客车销量1418辆;氢燃料电池货车销量为109辆。

但是国内对于燃料电池汽车一直积极支持态度,2018年的补贴按照额定功率与驱动电机的额定功率比值确定补贴系数,乘用车、轻型客车和货车、大中型客车和中重型货车分别单车补贴上限为20万/辆、30万/辆、50万/辆,补贴在2020年前不会退坡。

总的来看,虽然氢燃料电池汽车产业在中国的发展平稳且顺利,但国内外产业仍然存在一定的差异,尤其是技术领域的差异十分明显。如关键材料,国内无法形成批量生产,仍需要进口,如此受制于人,也进一步导致了氢燃料电池汽车难以稳定生产;另在车控系统中,如空压机、加湿器、氢循环装置等附件系统仍需要进口;另在性能方面,如电池续航能力、电池寿命、温度适应性等均与国外存在较大差异。

对此,万钢建议,发达国家已把加氢站作为“能源管理“的一项,创造了科学安全的氢加注建设和车载的氢罐技术标准、检测体系,有力地推动了燃料电池汽车的商业化。“我国应借鉴先进经验,总结试点成果,抓紧研究氢能加氢站和储罐技术标准,提升检测能力,尽快破除标准的检测障碍和市场准入壁垒。并在氢能加注、储运技术上建立健全相关标准法规。”

欧阳明高则表示,中国氢能技术想要实现快速发展,不仅需要核心技术上的提升,更需要全链条各环节突破。“必须发展新一代具备高能量、低成本的储氢系统,并在液化上进一步降低能耗。预计到2025年-2030年,新一代氢能技术将会出现。”

总的来看,随着电池污染的增加,以后氢能必然成为发展趋势之一。以后是多种能源共同发展,百花齐放的市场发展状态。目前,我国已有多家企业涉足燃料电池业务,这预示着燃料电池市场竞争将愈发激烈,市场体量如此庞大,诱惑力足以想见。前有日韩遥遥领先,后有中国紧追猛赶,氢燃料这个市场的战役,或许才刚刚打响。


时值技术大潮汹涌而至,冲击着百年汽车产业随之变革,培育新动能、改造旧动能亟为迫切,在新一轮科技革命和产业变革中,汽车产业中必将形成推动经济社会发展新动力,新技术、新产业、新业态、新模式随之而生。

2019年4月17日,科技出行产业内容服务平台亿欧汽车将主办“新动能时代 · GIIS 2019第二届智能网联产业创新峰会”,与引领汽车行业发展的风向标企业共迎产业新趋势,共创美好生活。

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