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氫燃料電池汽車的難題、出路與後勁
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日期:2022年11月24日 下午8:16作者:慧澤李 編輯:lele
氫燃料電池汽車的難題、出路與後勁

近日電池級碳酸鋰均價已經突破60萬元/噸這一大關,這對當下主要搭載鋰電池的新能源汽車來說可不是什麽好兆頭,原材料的漲價一旦傳遞到汽車端,最後只能由消費者買單。

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取得一定的成績。

01政策與行業現狀

能源是關乎國家大事,都是政策先做鋪墊,為產業指路。當下的如火如荼的鋰電池汽車已由政策驅動進化到市場驅動,而氫燃料電池汽車的發展當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」規劃。

2021年8月起,北京、上海、廣東、河北、河南等先後獲批為氫燃料電池汽車示範城市群試點。

2022年3月,國家發改委、國家能源局聯合印發《氫能產業發展中長期規劃(2021-2035年)》,可以說是首個氫能綱領性規劃,為氫能的地位定調。

該文件指出氫能是未來國家能源體系的重要組成部分,是實現綠色低碳轉型的重要載體,氫能產業是戰略性新興產業和未來產業重點發展方向。

2022年6月,國家發展改革委等9部門聯合印發《「十四五」可再生能源發展規劃》,提出推動可再生能源規模化制氫利用,開展規模化可再生能源制氫示範。

2020年11月,國務院辦公廳印發的《新能源汽車產業發展規劃(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,儘管發展勢頭強勁,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「情有獨鍾」,比如,2021年用於汽車的氫燃料電池的出貨量為404.7兆瓦,佔比總出貨量為99.75%;而鋰電池的用途更為廣泛,除了用於汽車,還可以用於消費電子、儲能電站等。

中國的氫燃料電池汽車仍然處於萌芽期,這是不爭的事實。相關數據顯示,2021年,氫燃料電池汽車的國内銷量為1586輛,保有量不足萬輛,難以與640萬的純電汽車保有量相比。

02成本與性能是掣肘

那麽,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、儲氫和運氫三大環節。

制氫方面,按照工藝可分為 「灰氫」、「藍氫」和「綠氫」三類。由於兩者的制取過程會造成污染,有悖於雙碳目標的初衷,在政策層面不被支持,「綠氫」則是通過可再生能源、電解水等方法實現百分之百零碳排是當下的主流方法,但代價卻是成本高昂,各方法成本如下所示,(數據來源:偲睿咨詢)。

氫燃料電池汽車的難題、出路與後勁

綠氫高成本的兩大因素是電力消耗量和架設電解槽費用。

儲氫方面,同樣是一大難題,國内的主流方法是採取高壓氣態儲氫,成本造價在27000元左右,同時配套設施的價格在15萬元。

運氫方面,國内以氣態運輸為主流,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難題更高。

另外,催化劑成本也是不容小觑,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,且在短期内不可替代。

續航能力方面,目前國内氫燃料汽車的續航主要集中在400-700KM,而純電車型已經突破1000KM。

補能設施方面,截至2022年10月31日,我國累計建成加氫站296座,而充電樁數量為470.8萬個。加氫站的數量跟不上,導致氫燃料汽車後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,乘用車佔比僅為0.58%。

大車體積大,容得下氫燃料電池反應堆和儲氫罐,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,在商用車領域,氫燃料電池汽車與純電汽車的PK或將更加猛烈一些。

03出路與進展

氫能源進展方面,主要體現在:一是技術提高,二是參與者增多。

為解決成本的難題,PEM電解制氫技術應運而生,可實現平均每生產1立方米氫氣可節省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儲氫的方法,將氫氣壓縮成液體,能大幅避開氣態氫造成的安全隱患;長城汽車研發的「岩竹」系列 —70MPa 減壓閥產品向下突破萬元大關,成本下降幅度達 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。

續航里程方面,目前國内最高數據已經接近900KM;法國車企Hopium發佈了旗下首款氫燃料電池車Hopium Machina有1000公里的續航能力;市場傳言,大眾汽車與德國Kraftwerk Tubes公司正合作開發一種新的氫燃料電池,續航里程可達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商Cellcentric公司宣佈推出新一代氫燃料電池系統,額定功率達到150千瓦,最長使用壽命可以達到2.5萬小時。

成本方面,國内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——上遊核心部件的技術突破和國產化、氫燃料電池的大規模生產以及廣泛應用的推動(商用車功不可沒)。

氫能設施方面,中國加氫站的數目已經從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,延慶和張家口投入了700餘輛氫燃料大巴車,用於日常的交通運輸。可見國家對其重視程度。

參與者方面,2022上半年,工信部發佈的1-6批《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》中共新增了34家車企的96款燃料電池汽車產品,同比增長41.2%,續航里程範圍從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,長安旗下的深藍品牌推出了首款國内自主品牌量產的氫燃料電池轎車。各路車企也都在燃料電池乘用車方面暗自發力。

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

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