氫燃料電池汽車的難題、出路與后勁

之前流傳的“有鋰走遍天下，沒鋰寸步難行”果真如此嗎？事實上，作為鋰電池汽車的替代者之一，氫燃料電池汽車已經(jīng)取得一定的成績。

1、政策與行業(yè)現(xiàn)狀

能源是關(guān)乎國家大事，都是政策先做鋪墊，為產(chǎn)業(yè)指路。當(dāng)下的如火如荼的鋰電池汽車已由政策驅(qū)動進化到市場驅(qū)動，而氫燃料電池汽車的發(fā)展當(dāng)然也離不開政策的保駕護航。

2019年氫能被首次寫進政府工作報告，2021年被正式寫入“十四五”規(guī)劃。

2021年8月起，北京、上海、廣東、河北、河南等先后獲批為氫燃料電池汽車示范城市群試點。

2022年3月，國家發(fā)改委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》，可以說是首個氫能綱領(lǐng)性規(guī)劃，為氫能的地位定調(diào)。

該文件指出氫能是未來國家能源體系的重要組成部分，是實現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體，氫能產(chǎn)業(yè)是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展方向。

2022年6月，國家發(fā)展改革委等9部門聯(lián)合印發(fā)《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》，提出推動可再生能源規(guī)模化制氫利用，開展規(guī)模化可再生能源制氫示范。

2020年11月，國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》中，將燃料電池汽車與純電動汽車、插電式混合動力（含增程式）汽車列為三大方向。

可以看出，在政策層面，氫燃料汽車與純電汽車被同等重視。但從落地效果方面，純電搶了先。

2017年至2021年，中國氫燃料電池的出貨量從38.6兆瓦躍升至405.7兆瓦，盡管發(fā)展勢頭強勁，但與鋰電池的出貨量相比依然遜色不少。

氫燃料電池對汽車比較“情有獨鐘”，比如，2021年用于汽車的氫燃料電池的出貨量為404.7兆瓦，占比總出貨量為99.75%；而鋰電池的用途更為廣泛，除了用于汽車，還可以用于消費電子、儲能電站等。

中國的氫燃料電池汽車仍然處于萌芽期，這是不爭的事實。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2021年，氫燃料電池汽車的國內(nèi)銷量為1586輛，保有量不足萬輛，難以與640萬的純電汽車保有量相比。

2、成本與性能是掣肘

那么，問題出在哪兒呢？一個是成本方面，一個是性能方面。

成本方面，氫能源價格居高不下，還要追溯到制氫、儲氫和運氫三大環(huán)節(jié)。

制氫方面，按照工藝可分為 “灰氫”、“藍(lán)氫”和“綠氫”三類。由于兩者的制取過程會造成污染，有悖于雙碳目標(biāo)的初衷，在政策層面不被支持，“綠氫”則是通過可再生能源、電解水等方法實現(xiàn)百分之百零碳排是當(dāng)下的主流方法，但代價卻是成本高昂，各方法成本如下所示，（數(shù)據(jù)來源：偲睿咨詢）。

綠氫高成本的兩大因素是電力消耗量和架設(shè)電解槽費用。

儲氫方面，同樣是一大難題，國內(nèi)的主流方法是采取高壓氣態(tài)儲氫，成本造價在27000元左右，同時配套設(shè)施的價格在15萬元。

運氫方面，國內(nèi)以氣態(tài)運輸為主流，與液氫運輸和管道運輸相比安全隱患較高，且運輸效率低。

相比制氫，儲氫與運氫的成本與技術(shù)難題更高。

另外，催化劑成本也是不容小覷，目前氫燃料電池效率最高的的催化劑是鉑，但每盎司鉑的價格超過1000美元，且在短期內(nèi)不可替代。

續(xù)航能力方面，目前國內(nèi)氫燃料汽車的續(xù)航主要集中在400-700KM，而純電車型已經(jīng)突破1000KM。

補能設(shè)施方面，截至2022年10月31日，我國累計建成加氫站296座，而充電樁數(shù)量為470.8萬個。加氫站的數(shù)量跟不上，導(dǎo)致氫燃料汽車后期補能的便利性打折扣。其實，加氫站與前文的儲氫、運氫是個系列問題，而非局部問題。

電池壽命方面，與鋰電池相比，氫燃料電池的壽命也是一個短板。

性能方面的不足，決定了燃料電池汽車主要運用在商用車領(lǐng)域，2021年，我國燃料電池汽車銷量中，基本全為大型商用車，乘用車占比僅為0.58%。

大車體積大，容得下氫燃料電池反應(yīng)堆和儲氫罐，而乘用車則沒有這樣的空間，只能靠提升燃料電池的能量密度。

因此，接下來，在商用車領(lǐng)域，氫燃料電池汽車與純電汽車的PK或?qū)⒏用土乙恍?/span>

3、出路與進展

氫能源進展方面，主要體現(xiàn)在：一是技術(shù)提高，二是參與者增多。

為解決成本的難題，PEM電解制氫技術(shù)應(yīng)運而生，可實現(xiàn)平均每生產(chǎn)1立方米氫氣可節(jié)省1千瓦時的電力，效率大大提高。

儲運方面，海外誕生了低溫液態(tài)儲氫的方法，將氫氣壓縮成液體，能大幅避開氣態(tài)氫造成的安全隱患；長城汽車研發(fā)的“巖竹”系列 —70MPa 減壓閥產(chǎn)品向下突破萬元大關(guān)，成本下降幅度達(dá) 40%，推動氫用減壓閥進入“千元時代”，降低了部分氫能儲運成本。

續(xù)航里程方面，目前國內(nèi)最高數(shù)據(jù)已經(jīng)接近900KM；法國車企Hopium發(fā)布了旗下首款氫燃料電池車Hopium Machina有1000公里的續(xù)航能力；市場傳言，大眾汽車與德國Kraftwerk Tubes公司正合作開發(fā)一種新的氫燃料電池，續(xù)航里程可達(dá)2000公里。

電池壽命方面，2022年10月，由戴姆勒和沃爾沃合資投建的氫燃料電池生產(chǎn)商Cellcentric公司宣布推出新一代氫燃料電池系統(tǒng)，額定功率達(dá)到150千瓦，最長使用壽命可以達(dá)到2.5萬小時。

成本方面，國內(nèi)的氫燃料電池的價格呈下降的趨勢，從2017年的16400元/千瓦下降至2021年的5100元/千瓦。

氫燃料電池價格下降的動力為——上游核心部件的技術(shù)突破和國產(chǎn)化、氫燃料電池的大規(guī)模生產(chǎn)以及廣泛應(yīng)用的推動（商用車功不可沒）。

氫能設(shè)施方面，中國加氫站的數(shù)目已經(jīng)從2017年的11座迅速增至2021年的218座。

2022年的北京冬奧會刮起了一陣氫能源的旋風(fēng)，延慶和張家口投入了700余輛氫燃料大巴車，用于日常的交通運輸。可見國家對其重視程度。

參與者方面，2022上半年，工信部發(fā)布的1-6批《新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄》中共新增了34家車企的96款燃料電池汽車產(chǎn)品，同比增長41.2%，續(xù)航里程范圍從201KM到894KM。

車企與燃料電池廠商的新面孔均在增加。在該推薦目錄中，有7家車企、12家氫燃料電池廠商首次上榜。

涵蓋車型方面，重卡、專用車、客車、物流車“四分天下”。

值得一提的是，乘用車方面也填補了空白，長安旗下的深藍(lán)品牌推出了首款國內(nèi)自主品牌量產(chǎn)的氫燃料電池轎車。各路車企也都在燃料電池乘用車方面暗自發(fā)力。

氫能作為21世紀(jì)最清潔的能源，氫燃料電池汽車未來發(fā)展空間廣闊，我們只需靜待花開。