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【分析】氢燃料电池何时跨过临界点?

导读: 纯电动汽车已经在如火如荼地发展,氢燃料电池汽车还有发展的必要吗?毫无疑问,很有必要。

人们对氢燃料电池抱有一个疑问:纯电动汽车已经在如火如荼地发展,氢燃料电池汽车还有发展的必要吗?毫无疑问,很有必要。

在使用阶段的绝对零排放以及全产业链、全生命周期的低排放是氢燃料电池汽车和纯电动汽车都有的优势。从能源加注的角度看,锂电池充电是一个电化学反应的过程,加氢是能量的物理搬运,加氢的完成速度是充电所无法比拟的。纯电动汽车在轻型、短途运输中有其得天独厚的条件,而在重载、长距离、大型车辆中,氢燃料电池汽车则有着重要应用。氢燃料电池汽车与纯电动汽车所扮演的互补角色已成为业内共识。

关于纯电动汽车的发展,中国电动汽车百人会理事长陈清泰有一个判断为业内津津乐道。他认为,纯电动汽车再往前发展要跨越一个临界点,即纯电动汽车的性价比达到和超过燃油车,跨过这个坎,纯电动汽车就可以依托市场力量自主发展。陈清泰判断,这个临界点就在2025年前后。

其实,氢燃料电池汽车的性价比也经常被拿来与纯电动汽车比较,氢燃料电池汽车的性价比何时达到和超过电动汽车?要跨过这个临界点,对整个氢燃料电池产业链来说,其中的艰难不亚于唐僧师徒团队所历经的九九八十一难考验。

氢燃料电池产业化从商用车切入

“我们的氢燃料电池汽车,整车集成技术并非空白,关键部件、关键材料在实验室不比国外差,差的是怎样从实验室跳到产业化这一步。”同济大学教授章桐认为,国内具备了发展氢燃料电池汽车的基本条件,与国际先进企业的差距在于产业化。同样,氢燃料电池汽车要跨过临界点也必须实现产业化。

章桐教授从事氢燃料电池研发多年,他坦言,氢燃料电池的产业化是一个非常艰难的过程,也是一个非常头疼、需要耐心和资金投入的过程。未来几年,纯电动汽车会遇到充电设施瓶颈,这于氢燃料汽车而言是一个机会,氢燃料电池汽车能够很快和纯电动汽车形成优势互补,氢燃料电池产业借此也能有一个很好的起步。

商用车门槛较低,容易推动产业化,商用车的产业化反过来推进乘用车的发展。因此,在车型开发上,根据纯电动和混合动力的经验,氢燃料电池可从商用车切入,然后再用乘用车跟进。

国内比较典型的商用车企业宇通客车,2009年即开始研发燃料电池客车,经过多年努力,完成了三代燃料电池客车的开发,取得了燃料电池商用车资质认证和氢系统安装资质。此外,福田欧辉燃料电池客车、中植燃料电池客车等也都取得较大进展。

国际上,很多企业对重型卡车展开了攻关。比如,Nikola-One提出了燃料电池和封闭驱动的重卡牵引车的概念,推动了国际上燃料电池卡车的研发。日本日野卡车用的是MIRAI的两套动力系统,丰田也在美国推出了30吨八级卡车,巴拉德也在做类似的卡车。

燃料电池的成本挑战

中国电动汽车百人会执行副理事长、中国科学院院士欧阳明高表示,2020年,我国动力电池单体能量密度将实现300瓦时/公斤、比功率达1000瓦时/公斤,循环1000次以上,成本0.8元/瓦时以内;2020-2025年,动力电池单体能量密度从300瓦时/公斤可以提升至400瓦时/公斤,每瓦时成本从0.8元降到0.6元以内。

氢燃料电池成本能否达到这一水平,在这里先打一个问号。毕竟,氢燃料电池产业链存在许多挑战,比如在电堆、车载氢系统、燃料电池系统、整车、氢能、加氢站建设和运营等方面都面临着成本挑战。

关于燃料电池系统成本,清华大学李建秋教授算了一笔账:如果到2020年,按照20万套/年的产量,燃料电池系统的成本大概是7000美元(约4万元人民币),满足欧VI排放的传统发动机大概是这个价格。除了燃料电池系统,还有储氢、电池、变速箱和驱动系统,整个动力系统约1.5万美元,加上1万美元的附件和其它成本,整车大概是2.6万美元(约15~20万元人民币),相当于传统内燃机B级车的价格。当然,这里有一个前提,即2020年要形成20万套氢燃料电池发动机的市场需求。那么,能否形成这么大的市场需求?这要看氢燃料电池汽车企业的生产计划以及纯电动汽车对市场的占领情况。

宇通客车集团股份有限公司、国家电动客车电控与安全工程技术研究中心副主任李飞强认为,按照《国家节能与新能源汽车技术路线图》的规划,随着关键材料和关键零部件的国产化和规模化,2030年的整车成本将大幅降低,氢燃料电池客车的运营成本预计低于纯电动客车的成本。

2017年,氢燃料电池产业受到资本的热捧,整个氢燃料电池产业摩拳擦掌,产业链布局趋于完善。氢燃料电池的痛点是成本,降低成本的不二法门就是扩大生产规模,而生产规模又与市场需求紧密相连,市场需求与成本之间又相互影响。

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