尚勇 趙世佳

氫燃料電池汽車作為汽車電動(dòng)化、低碳化的重要發(fā)展方向，對(duì)于改善未來能源結(jié)構(gòu)，發(fā)展低碳交通具有深遠(yuǎn)意義。近年來，日本政府高度重視氫燃料電池汽車的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，豐田、本田等日本汽車巨頭企業(yè)都在加速氫燃料電池汽車領(lǐng)域的布局。

氫燃料汽車成終極環(huán)保方案

氫燃料電池汽車具有動(dòng)力性能好、排放無污染、續(xù)駛里程長、加注燃料時(shí)間短等特點(diǎn)，日本汽車巨頭豐田和本田是全球氫燃料電池汽車重要推動(dòng)者。截止2017年底，全球累計(jì)銷售6475輛氫燃料電池乘用車，豐田和本田市場(chǎng)占有率達(dá)到88%，其中豐田占比高達(dá)75%，本田占比13%。

豐田引領(lǐng)全球氫燃料電池汽車發(fā)展，在氫燃料電池汽車領(lǐng)域投資巨大，長期致力于技術(shù)的提升和成本改善。目前，豐田已經(jīng)推出氫燃料電池汽車系列產(chǎn)品，包括乘用車Mirai、巴士Sora以及卡車、叉車等。2014年12月，豐田研制的全球首款量產(chǎn)氫燃料電池轎車Mirai正式在日本發(fā)售，續(xù)駛里程650km，并于2015年秋季銷售至美國和歐洲。豐田提出到2020年實(shí)現(xiàn)全球年銷量超過3萬輛。

由于研發(fā)成本巨大，豐田希望通過加強(qiáng)國際合作形成疊加效應(yīng)，吸引更多參與者推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。2015年初，豐田公布了5680項(xiàng)核心專利，包括燃料電池電推、高壓儲(chǔ)氫罐、軟件控制等專利，全球汽車企業(yè)可以無償使用至2020年底。

本田深耕氫燃料電池汽車領(lǐng)域，認(rèn)為氫燃料電池汽車是終極環(huán)保方案，長期堅(jiān)持氫燃料電池汽車的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。2016年3月，本田Clarity正式在日本發(fā)售，在日本JC08工況下的續(xù)駛里程可達(dá)750km。為充分發(fā)揮模塊化、平臺(tái)化生產(chǎn)模式優(yōu)勢(shì)，Clarity通過小型化和集成化工藝，全球首次實(shí)現(xiàn)將燃料電池電堆布置在前艙，這也使本田的氫燃料電池車型與純電動(dòng)車型、插電式混合動(dòng)力車型可以共用同一個(gè)新能源汽車平臺(tái)。

為降低研發(fā)成本，在氫燃料電池汽車競(jìng)爭中保持優(yōu)勢(shì)，本田與通用以2020年實(shí)現(xiàn)實(shí)用化為目標(biāo)，雙方各提供一半開發(fā)費(fèi)用與人員，聯(lián)合開發(fā)新一代氫燃料電池系統(tǒng)和儲(chǔ)氣系統(tǒng)，共同致力于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及標(biāo)準(zhǔn)化。

日本政府是如何布局的？

從能源角度看，日本建設(shè)“氫能社會(huì)”具有客觀現(xiàn)實(shí)意義。

首先，日本迫切需要布局能源多樣化供給體系，以保障國家能源安全。在發(fā)電領(lǐng)域，日本50%以上發(fā)電設(shè)施采用化石能源，但日本化石能源自給率僅為6%，水力、太陽能、風(fēng)力等非可再生能源發(fā)電占比僅為15%。在汽車領(lǐng)域，98%汽車燃料采用石油，進(jìn)口依賴度高達(dá)87%。

其次，日本長期以來重視環(huán)境保護(hù)，發(fā)展清潔能源的積極性極高。一方面，日本政府承諾2030年CO2排放在2013年的基礎(chǔ)上削減26%，2050年再削減80%，若延用現(xiàn)有的能源供給結(jié)構(gòu)，兌現(xiàn)減排目標(biāo)的壓力巨大。另一方面，傳統(tǒng)燃油汽車的排放指標(biāo)已逐漸趨于極限，電動(dòng)汽車在動(dòng)力電池的回收處理環(huán)節(jié)上存在較大的環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。

基于此，日本政府于2014年發(fā)布“第四次能源基本計(jì)劃”，明確提出加速建設(shè)“氫能社會(huì)”的戰(zhàn)略方向。2017年發(fā)布的“氫能源基本戰(zhàn)略”確定了2050年氫能社會(huì)的建設(shè)目標(biāo)以及到2030年的具體行動(dòng)計(jì)劃。

從汽車產(chǎn)品角度看，氫燃料電池汽車代表未來的發(fā)展方向，具有能效高、無污染、噪音低、壽命長、啟動(dòng)迅速、比功率大等優(yōu)點(diǎn)。未來在突破成本、耐久性、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等限制條件后，氫燃料電池有望在汽車動(dòng)力形式中占據(jù)重要地位，引領(lǐng)汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生重大變革。

在成本方面，通過貴金屬鉑使用量的減少、生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大以及政府購置補(bǔ)貼等多重措施，有望使氫燃料電池汽車售價(jià)與傳統(tǒng)燃油車相當(dāng)甚至更低。在耐久性方面，通過技術(shù)提升，氫燃料電池壽命將從現(xiàn)在的5000小時(shí)提升至10000小時(shí)。在續(xù)航里程方面，日本提出到2040年，通過電池單位輸出功率提升、車身減重等手段，實(shí)現(xiàn)氫燃料電池汽車?yán)m(xù)航里程延長至目前水平的1.5倍，達(dá)到1000公里。在車輛保有量方面，燃料電池乘用車由目前的2000臺(tái)增加到2020年的4萬臺(tái)，到2025年和2030年分別達(dá)20萬臺(tái)和80萬臺(tái)。日本新能源和產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)制定了日本未來汽車發(fā)展的計(jì)劃和目標(biāo)，提出2040年日本將普及氫燃料電池車。

從汽車產(chǎn)業(yè)鏈角度看，發(fā)展配套產(chǎn)業(yè)是氫燃料電池汽車的長效保障。根據(jù)規(guī)劃，日本傾向于在海外布局氫能產(chǎn)業(yè)供給鏈。

我國如何構(gòu)建“氫能社會(huì)”？

首先，積極制定適合我國氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的路線圖，推動(dòng)我國制定明確的產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向。在資源稟賦上，我國具有國土面積大、能源分布不均衡等特點(diǎn)，電力生產(chǎn)及超、特高壓輸電技術(shù)領(lǐng)先，電力成為我國主要的二次能源。但從能源安全、能源多樣性的角度考慮，氫燃料電池汽車也是我國發(fā)展新能源汽車、由汽車大國向汽車強(qiáng)國發(fā)展的重要補(bǔ)充。

其次，重點(diǎn)突破氫燃料電池汽車核心技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化瓶頸。一是加快質(zhì)子交換膜、貴金屬催化劑等基礎(chǔ)材料研發(fā)，提高放電速度和安全性，加強(qiáng)新一代膜材料、非貴金屬催化劑材料的研發(fā)力度，降低使用成本。二是提升氫燃料電池的技術(shù)指標(biāo)，提高氫燃料電池汽車的使用耐久性和電池功率，形成良性可持續(xù)發(fā)展模式。三是利用我國發(fā)展氫燃料電池專用車和客車的先發(fā)優(yōu)勢(shì)，加快技術(shù)成果轉(zhuǎn)移，擴(kuò)大其在不同應(yīng)用場(chǎng)景下的示范推廣。

最后，努力構(gòu)建氫燃料電池汽車全產(chǎn)業(yè)鏈集聚發(fā)展模式。我國在工業(yè)副產(chǎn)氫以及通過風(fēng)力、水力、光伏發(fā)電等剩余電力電解水制氫領(lǐng)域已取得突破，可實(shí)現(xiàn)廉價(jià)氫供應(yīng)。但我國在氫氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸方面仍存在短板，應(yīng)將高壓儲(chǔ)氫和固體儲(chǔ)氫作為重點(diǎn)攻關(guān)方向，注重高壓氫氣瓶壓力標(biāo)準(zhǔn)提升、四型儲(chǔ)氣瓶應(yīng)用，加快有機(jī)氫化物、吸氫合金等儲(chǔ)氫材料的研發(fā)，提高氫氣儲(chǔ)運(yùn)安全性和效率，為氫燃料電池汽車發(fā)展提供有力保障。