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        氫燃料電池汽車發(fā)展趨勢分析

        2019-01-15 05:06:14郜昊強宋業(yè)建
        汽車零部件 2018年12期
        關(guān)鍵詞:額定功率車用氫能

        郜昊強,宋業(yè)建

        (安徽江淮汽車集團股份有限公司,安徽合肥 230000)

        0 引言

        氫能是一種高效清潔能源,易獲得、易存儲、易運輸、且使用無污染。在中國石油對外依存度超過68%,碳排放和有害氣體排放日益增長的今天,氫能受到能源行業(yè)的廣泛關(guān)注,尤其是在汽車領(lǐng)域,氫能與電能被視為未來替代能源的最優(yōu)選擇。

        1 氫燃料電池汽車發(fā)展政策概述

        1.1 中國氫燃料電池汽車發(fā)展規(guī)劃

        2016年10月26日,中國汽車工程學會發(fā)布《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》。路線圖中規(guī)劃:從2020年到2030年,燃料電池汽車逐步由示范運行向大規(guī)模推廣應用發(fā)展;2020年、2025年和2030年,中國燃料電池汽車規(guī)模將分別達到5 000 輛、5 萬輛以及百萬輛。

        1.2 中國氫燃料電池汽車補貼政策

        2018年2月13日,四部委聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于調(diào)整完善新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》。通知規(guī)定:燃料電池乘用車按照搭載燃料電池系統(tǒng)的額定功率進行補貼(電堆系統(tǒng)額定功率不低于電機額定功率的30%,且不小于30 kW),燃料電池客車、貨車采取定額補貼。表1為中國氫燃料電池汽車補貼政策。

        表1 中國氫燃料電池汽車補貼政策

        1.3 中國氫燃料電池汽車積分政策

        2017年9月28日,工信部、財政部等聯(lián)合發(fā)布《乘用車企業(yè)平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法》(雙積分正式管理辦法),其中涉及到燃料電池汽車積分政策。燃料電池乘用車為線性積分,即:

        A=0.16P

        式中:A為燃料電池乘用車標準車型積分;P為燃料電池系統(tǒng)額定功率。

        圖1為中國氫燃料電池汽車積分政策。

        其技術(shù)要求:

        (1)燃料電池乘用車續(xù)航里程不低于300 km;

        (2)燃料電池系統(tǒng)功率不低于驅(qū)動電機額定功率的30%;

        (3)燃料電池系統(tǒng)額定功率不低于10 kW。

        其注意事項:

        滿足圖1所述條件的車型積分按照標準車型積分的1倍計算;不滿足圖1所述條件的車型積分按照標準車型積分的0.5倍計算, 積分僅限該企業(yè)使用。

        圖1 中國氫燃料電池汽車積分政策

        2 國內(nèi)外氫燃料電池汽車發(fā)展現(xiàn)狀

        2.1 國內(nèi)氫燃料電池汽車公告分布

        截至工信部第308批公告,進入公告的燃料電池車型涉及到9家客車企業(yè)(分別是宇通、福田、申龍、蜀都、開沃、中植汽車、飛馳、青年、金龍)、一家輕客(上汽大通)、兩家物流車(東風、奧新新能源)。圖2為公告車型分布。

        圖2 公告車型分布

        從車型分布來看,公告車型全部集中在商用車領(lǐng)域。主要為客車,其次為中卡,輕客僅有一款。

        這種車型分布與氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀相吻合。當前處于示范運行階段,還沒有形成相對成熟的商業(yè)模式。

        2.2 國內(nèi)外氫燃料電池汽車技術(shù)現(xiàn)狀對比

        從整車角度來看,國內(nèi)外氫燃料電池汽車技術(shù)核心主要在于兩點:電堆功率和儲氫罐壓力。目前國內(nèi)電堆功率不夠,只能采用Plug-in構(gòu)型,不能采用全功率構(gòu)型;同時儲氫罐技術(shù)落后,國內(nèi)70 MPa氣罐目前還沒有成熟的量產(chǎn)產(chǎn)品。

        從終端售價來看,氫燃料電池汽車遠超過純電動汽車,市場接受度受限。表2為國內(nèi)外氫燃料電池汽車技術(shù)現(xiàn)狀對比。

        表2 國內(nèi)外氫燃料電池汽車技術(shù)現(xiàn)狀對比

        表3為核心零部件技術(shù)對比。從核心零部件角度來看,國內(nèi)外氫燃料電池系統(tǒng)性能差距非常明顯,存在代差。而且氫燃料電池的核心技術(shù)“質(zhì)子交換膜”全球僅有美國杜邦公司可以提供,核心技術(shù)受制于人。

        另外,氫燃料電池系統(tǒng)的壽命僅有5 000 h,離實際需求仍有較大差距。綜合來看,氫燃料電池系統(tǒng)仍然是一種實驗室技術(shù)。

        表3 核心零部件技術(shù)對比

        2.3 國內(nèi)外氫燃料產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)狀對比

        截止2017年年底,全球加氫站保有量為328 個。到2020年,日本計劃共完成160 個加氫站的建設(shè);韓國共完成80 個;德國共完成100 個。圖3為全球加氫站分布圖。

        圖3 全球加氫站分布

        圖4為中國氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃。

        圖4 中國氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃

        截止2018年2月,我國已建成及在建的加氫站共31 個,正在運營的有12 個,在建有19 個。計劃到2020年,加氫站數(shù)量達到100 個;燃料電池車輛達到5 000 輛;到2030年,加氫站數(shù)量達到1 000 個,燃料電池車輛保有量達到100 萬輛;到2050年,加氫站網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建完成,燃料電池車輛保有量達到1 000 萬輛。

        3 車用能源發(fā)展態(tài)勢分析

        2030年前,車用能源將仍然以石油燃料為主(HEV構(gòu)型;占50%份額);電動汽車快速發(fā)展,將會占據(jù)重要份額(EV與PHEV構(gòu)型;占40%份額);氫能汽車將在2025年度過產(chǎn)業(yè)孵化期,快速發(fā)展,但2030年其所占份額極低(Plug-in構(gòu)型;約占2.5%份額)。表4為車用能源發(fā)展態(tài)勢分析。

        表4 車用能源發(fā)展態(tài)勢分析

        4 總結(jié)

        (1)當前,國內(nèi)參與研發(fā)氫燃料電池汽車的企業(yè)包括宇通、上汽、福田、東風等。公告車型全部集中在商用車領(lǐng)域,主要為客車,其次為中卡,輕客僅有一款。這種車型分布與氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀相吻合。主要依托于國家科技進步項目開展技術(shù)研究,還沒有形成相對成熟的商業(yè)模式。

        (2)當前,國際上在氫燃料電池汽車領(lǐng)域處于領(lǐng)先水平的是日本的豐田、本田以及韓國的現(xiàn)代。主要集中在乘用車領(lǐng)域,但同樣處于示范運營階段,沒有大規(guī)?;茝V。

        (3)從國內(nèi)外技術(shù)對比來看,最為核心的電堆功率和高壓儲氫罐,我國較為落后,存在代差。如果強行發(fā)展氫燃料電池汽車,不可避免的在核心技術(shù)上受制于人。從氫燃料電池本身來看,當前壽命僅有5 000 h,離實際需求仍有較大差距。

        (4)氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展嚴重依賴于加氫站的建設(shè)。短期來看,不能形成全國范圍內(nèi)的加氫站網(wǎng)絡(luò),實際使用受限,只能在重點地域進行推廣(加氫站與加油站類似,但充電樁不同,可以車位安裝)。

        (5)從國家對氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃來看,2020年到2025年是示范運行階段,主要依托于政策推動;2025年到2030年是快速發(fā)展階段,依托于政策和企業(yè)共同推動;2030年到2050年是快速普及階段,整車、企業(yè)與市場共同推動;在2050年,通過氫燃料電池汽車與純電動汽車共同實現(xiàn)汽車零排放。

        (6)從車用能源發(fā)展態(tài)勢來看,2030年以前,石油燃料仍然占據(jù)主流;電能占比將迅速攀升,預計在2025年綜合成本及使用便利性方面超過燃油車;氫能占比極低,且對于燃油車和電動車不能形成市場優(yōu)勢。

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