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氢燃料电池车来“敲门”

日期:2019-10-22    来源:未来汽车日报

国际新能源网

2019
10/22
09:52

关键词: 氢燃料电池车 加氢站 电池车安全

   氢燃料电池车的风口,来得比人们预料中更快更猛。
  中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会的数据显示,今年1-7月,中国氢燃料电池装机量同比猛增6倍。地方政府纷纷出台相关政策,对氢能源汽车产业发展加大扶持力度。
  就在不久前的10月11日,丰田(TM.US)发布了第二代氢燃料电池车Mirai车型,新车续航里程较第一代车型增加了30%至644公里。今年7月,丰田宣布第一代Mirai车型自上市以来累计全球销量超9000辆,并计划到明年,氢燃料电池车的全球产量增至3万辆,到2025年产能达到20万辆。一向谨慎的丰田,明显加快了在中国氢燃料电池车市场布局的速度。
  再往前推一个月,10辆氢燃料电池出租车在韩国首尔投入试运营,引起公众热议。这些车辆可以实现5-6分钟完成一次充氢,最高行驶里程达600公里。首尔市政府还表示,今年晚些时候将考虑上线氢动力公交车。
  作为目前已知的最清洁的能源之一,氢能正在全世界范围内受到越来越多的关注。利用氢能发电的氢燃料电池车,也已经在中国市场逐渐落地。
  10月11日,工信部公示的“2017年度新能源汽车推广应用补助资金清算审核情况”中,燃料电池车型首次现身。东风汽车的燃料电池厢式运输车和上汽商用车的一款燃料电池客车,分别获得50万元的单车补贴。工信部起草的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》征求意见稿则提出,力争经过15年持续努力,纯电动车成为主流,燃料电池商用车实现规模化应用。
  毕马威近期预测,氢燃料电池产业将成为下一个风口。
  相关报告指出,2020年氢燃料电池汽车产量将出现爆发性增长;2025年燃料电池技术有望实现突破,成本将大幅下降;到2030年,中国氢燃料电池汽车产销量将达数十万辆。
  01、氢燃料电池车的风口来了
  迄今启动运营一年零四个月的长城汽车(02333)氢能检测中心,坐落在距离北京市中心160公里的河北保定,占地3.3万平方米,投资约5.7亿元。它也是国内首座大型氢能、燃料电池汽车关键组件综合型研发检测中心。
  这里划分为综合试验区、供氢及液态储氢加氢区和能源供给区3个区,有12个标准试验室,120项储氢安全、燃料电池检测能力。每天早上8点半,有105名工程师和技术员来这里进行技术研发和产品检测。
  近日,同济大学的金属板燃料电池电堆在长城汽车氢能检测中心完成测试。按照长城汽车董事长魏建军的规划,未来,这座氢能中心还将搭建可再生能源制氢设备。
  作为汽车核心系统的氢燃料电池,早在20世纪60-70年代便已开始在航空和军工领域应用。后来,因技术不成熟等原因,氢燃料电池的规模化应用之路暂时中断。
  与纯电动汽车相比,氢燃料电池车具有加氢时间短、续航里程长的优点。有统计显示,城市物流车在加氢站加6-7公斤氢平均耗时5分钟。丰田最新推出的全新一代Mirai续航里程可达644公里。
  “预计到2050年,氢能在中国的能源体系中占比将达10%左右,氢气需求量近6000万吨,年经济产值超10万亿元。”今年6月发布的《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》认为,未来,氢能将在交通运输、工业等领域实现普及应用。
  与日本等国家相比,中国的氢能燃料电池汽车的产业化推进相对滞后,但是近来呈现出“快速赶超”的态势。
  在丰田第一代Mirai投放市场两年之后,上汽荣威推出了第一款搭载氢燃料电池动力系统的车型——全新一代荣威950车型。去年5月,奇瑞汽车推出艾瑞泽5氢燃料电池版实车。上汽大通和东风风神已分别推出了氢燃料电池乘用车,北汽集团则正在研发中。
  长城汽车2018年表示,计划于2025年推出具备成本竞争力的大功率氢燃料电池乘用车。今年8月,广汽集团(02238)与亿华通合作的氢燃料电池SUV车型亮相,车辆搭载最新一代自主氢燃料电池发动机。
  工信部9月公示的第324批《道路机动车辆生产企业及产品公告》显示,111家新能源汽车企业申报的299款车型中,燃料电池有20款。据不完全统计,目前中国已有超40家车企开始研发燃料电池汽车。
  氢燃料电池车的风口来了。但在潜力巨大的中国新能源汽车市场,抢夺蛋糕的不止是本土企业,还有拥有更强技术实力和成本控制能力的跨国车企。
  02、跨国巨头争相布局氢能源
  作为全球率先布局氢能源产业链的车企之一,丰田汽车迄今有20多年的氢燃料电池研发经验。
  这家氢燃料电池车行业的“领头羊”公司,在2015年放开了5680项燃料电池研究专利,而后陆续与亿华通、北汽、广汽、一汽金龙等公司在相关领域展开合作。近日,丰田与广汽集团签署电动化及智能领域战略合作框架协议,将致力于推出纯电动车、氢燃料电池车等车型。
  目前,丰田氢燃料电池车矩阵已经初步形成,旗下第一代Mirai 、FCEV叉车、FCEV大巴、FCEV卡车等车型已经在工业和商业等领域投入使用。按照丰田计划,2020年,其氢燃料电池车年产量将从去年的3000辆增加至30000辆,实现10倍的产量提升。
  除了丰田,现代、本田(HMC.US)、奔驰等汽车制造商也陆续推出了氢燃料电池车型。
  其中,现代汽车是世界首家实现燃料电池汽车商业化的汽车制造商。在长达13年的氢燃料电池车研发之后,现代汽车集团于2013年启动ix35车型量产。现代集团相关负责人近日表示,现代基于ix35打造的第二代量产车型Nexo国内订单超5500辆。
  到2025年,现代汽车集团将向市场投放两款氢燃料电池车,2030年前其燃料电池系统年产能将提升至70万套,FCEV年产量增加至50万辆。
  出于节省成本、降低风险等因素的考虑,车企也在通过联盟合作的方式布局氢燃料电池车。
  2013年,宝马集团与丰田合作,共同研发氢燃料电池驱动系统。2015年,宝马与丰田合作研发的氢动力驱动系统走进宝马5系。当年夏天,宝马的研发部门开始在宝马5系GT氢燃料电池车上测试该驱动系统。
  此后,双方在氢燃料电池汽车领域的合作不断深入。
  2016年,丰田汽车与宝马集团再度签署合作协议,共同开发燃料电池驱动系统以及氢燃料电池汽车模块化组件等。2017年年初,宝马集团、丰田汽车与工业和能源等多部门合作,成立国际氢能委员会,目前委员会成员已达60余家。
  2018年,奥迪与现代汽车签订协议共享氢燃料电池的相关技术和专利。奥迪CEO布拉姆·肖特近日宣布,未来奥迪将重新启动氢燃料电池车型h-tron计划,全新第六代氢燃料电池车型将于2021年正式面世。
  10月10日,在2019汽车蓝皮书发布会后的媒体采访环节,大众汽车集团(中国)执行副总裁刘云峰透露,从2008年北京奥运会开始,大众汽车与同济大学共同开发氢燃料电池汽车,随后十多年的时间里,大众并没有停止氢燃料电池的研发。
  03、燃料电池车普及还需3到5年
  多家主流车企争相布局氢能源,但氢燃料电池车普及过程中,也面临着基础设施配套不完善和成本高昂的两大难题。
  在中国,氢燃料汽车产业基础设施的建设速度远不如预期。
  中国汽车工程学会2017年牵头编制的《节能与新能源汽车技术路线图》提出,到2020、2025和2030年,中国将分别建成100、300和1000座加氢站。据高工产研氢电研究所统计,截至2018年年底,中国大陆地区加氢站保有量仅有28座左右。
  统计数据显示,截至2018年,中国每个加氢站的建设成本在1500万-2000万元左右。这意味着,要完成2020年100座加氢站的建设目标,需要投入至少10亿元。2019年,中国首度在政府工作报告中提到氢能源,提出推动氢能源汽车基础设施建设。今年上半年,氢能行业投资计划总金额超1000亿元,较2018年全年的850亿元再增加150亿元。
  此外,氢燃料电池方面也需要关键技术突破。燃料电堆的核心组件膜电极,目前采用的是价格高昂的铂金属制作催化剂。要降低氢燃料电池成本,必须找到替代铂金属的有效催化剂。在高压力环境下工作的储氢罐需要使用大量铝合金和高强度碳纤维材料,成本同样居高不下。
  即使是在成本控制方面经验丰富的丰田,也仍然无法解决这一难题。丰田Mirai售价42万元,比特斯拉Model 3高约10万元。丰田近日宣布,该公司在燃料电池相关技术方面取得进步,成本降低了一半。
  也是因为同样的原因,大众汽车对于氢燃料电池车的发展持“保守”态度。大众CEO赫伯特·迪斯在今年10月初明确表示,氢能源汽车“没有未来”。他认为,氢能源汽车并不会比纯电动汽车更加环保,且生产氢气过程中会造成大量电力浪费,现阶段氢能源汽车高昂的成本并不利于推广普及。
  中国汽车工业协会曾预测,到2020年,中国将试运行1万辆氢燃料电池车。但就在前段时间,该协会将这个数字调整为“今年2000辆,明年5000辆”。
  美国能源部统计显示,2018年中国燃料电池成本约为每千瓦4500元,预计当燃料电池年均产量达50万辆时,燃料电池成本有望降至每千瓦约200元。丰田此前曾预计,氢燃料电池车的售价将在10年内与混合动力车型相匹敌。但至少在目前,价格高昂的Mirai并没有受到市场的广泛欢迎。
  “燃料电池车是可以普及的,这个时间预计还要3-5年左右。”中国工程院院士衣宝廉表示,到2023至2025年,希望可以将燃料电池车的成本降到与锂离子电池车相近的水平。
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