Nikola Tesla,,偉大的電氣工程師、交流電之父,,世界上有兩輛新能源汽車以他命名,,一輛是眾所周知的特斯拉,另一輛是少為人知的尼古拉,,尼古拉主打氫能重卡,,又被稱為“燃料電池汽車界的特斯拉”。
2020 年 6 月,,尼古拉在納斯達(dá)克上市,,系全球首個(gè)實(shí)現(xiàn) IPO 的燃料電池整車廠商,其市值巔峰時(shí)一度超過福特汽車,,然而兩年多以后,,尼古拉的創(chuàng)始人特雷弗?米爾頓被判三項(xiàng)欺詐罪,這給向來對燃料電池汽車嗤之以鼻的馬斯克再添說辭,。
眼下,,新能源汽車主導(dǎo)的全球汽車革命如火如荼,鋰電池成為炙手可熱的核心資源,,雖然同屬新能源,,但燃料電池汽車仍屬小眾。
中國在新能源汽車探索之初,,燃料電池汽車的地位甚至高于鋰電池汽車,。2009 年,隨著“十城千輛”工程的開啟,,中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)化拉開帷幕,,純電動、插電式混合動力和燃料電池三種技術(shù)路線齊頭并進(jìn),。
三種路線站在同一起跑線,,卻跑出了不同的加速度,燃料電池汽車的普及程度始終落后于鋰電池汽車,而且差距越拉越大,。
2022 年,,中國新能源汽車銷量 688.7 萬輛,其中純電動 536.5 萬輛,,插電混動 151.8 萬輛,,而燃料電池汽車銷量不足 3400 兩,不及純電動汽車的一個(gè)零頭,。
數(shù)據(jù)來源:中汽協(xié),,車百智庫制圖
雖然燃料電池汽車銷量慘淡,但中國從未放棄這一技術(shù)路線,,特別是啟動示范應(yīng)用推廣行動以來,,燃料電池汽車漸有“發(fā)跡”之勢。行業(yè)普遍認(rèn)為,,目前我國氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈正處于 10 年前鋰電池汽車的蟄伏期,,爆發(fā)指日可待。
1ONE,、“終極方案”
早在 1839 年,英國的威廉?格羅夫發(fā)明了第一臺氣體燃料電池,,這比世界公認(rèn)的第一輛汽車誕生還要早 47 年,,不過燃料電池真正用于驅(qū)動運(yùn)輸機(jī)械,要等到 120 年后,。
1959 年,,世界第一款搭載燃料電池的運(yùn)輸機(jī)械 —— 阿利斯?查爾默斯拖拉機(jī)問世。1966 年,,美國通用汽車推出全球第一款燃料電池汽車,。自此,燃料電池汽車才進(jìn)入公眾視野,。
燃料電池汽車也是電動汽車的一種,,燃料本身并不直接提供動力,而是通過內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能,,進(jìn)而驅(qū)動汽車,。其動力系統(tǒng)主要由燃料電池、高壓儲氫罐,、電動機(jī) / 發(fā)電機(jī),、動力蓄電池等組成。
根據(jù)車載燃料的不同,,燃料電池汽車可分為甲醇燃料電池汽車,、氫燃料電池汽車等類型,其中氫燃料是當(dāng)前發(fā)展的主流,,因此行業(yè)普遍將“燃料電池汽車”視同于“氫燃料電池汽車”,。
需要注意的是,,雖然燃料電池汽車與鋰電池汽車均屬電動汽車,但燃料電池與鋰電池有著本質(zhì)的不同,。
燃料電池本質(zhì)上是一種發(fā)電裝置,,這其實(shí)有點(diǎn)像增程式的工作方式,只不過增程式電動車是通過汽油發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能,。而鋰電池是儲能裝置,,其電能來源于外部充電。
從理論上講,,燃料電池汽車是新能源汽車的“終極方案”或“完美方案”,。
首先,燃料電池汽車的續(xù)航能力上限不但遠(yuǎn)超鋰電池汽車,,而且燃料電池汽車補(bǔ)能只需要添加燃料,,比鋰電池汽車充電消耗的時(shí)間短很多。
其次,,氫元素是宇宙中豐度最高的元素,,地球上的氫資源遠(yuǎn)比鋰礦資源要豐富,可謂取之不竭,,一旦氫燃料電池技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破,,意味著人類將告別能源危機(jī)。
然而,,鋰電池汽車的扛大旗者馬斯克并不看好這種終極方案,。在 2019 年特拉斯股東大會上,馬斯克直言 Fuel Cell(燃料電池)是 Fool Cell(蠢貨電池),,認(rèn)為燃料電池汽車根本不可能成功,。
馬斯克的輕視也不無道理,畢竟燃料電池汽車要想實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化,,成本實(shí)在太高了,。
一方面,從燃料電池汽車本身來看,,燃料電池汽車的動力系統(tǒng)的成本比傳統(tǒng)燃油車和鋰電池汽車都要搞,,一輛燃料電池汽車售價(jià)大約是燃油車的 3 倍、鋰電池汽車的 1.5-2 倍,。此外,,燃料電池所需要的金屬催化劑目前為納米級的鉑,就是鉑金那個(gè)鉑,,稀有且昂貴,。
另一方面,從燃料電池汽車所需配套的基礎(chǔ)設(shè)施來看,制氫,、運(yùn)氫,、儲氫、加氫等一系列環(huán)節(jié)的成本都居高不下,。比如一個(gè)加氫站的建設(shè)費(fèi)用就超過 1000 萬元,,這比加油站和充電樁的費(fèi)用高出太多。同時(shí),,每公斤的氫氣價(jià)格也要幾十元,,也遠(yuǎn)超油價(jià)和電價(jià)。
成本困境之下,,全球各國燃料電池汽車的商業(yè)化量產(chǎn)進(jìn)度一拖再拖,。2020 年 10 月,國務(wù)院印發(fā)的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展發(fā)展規(guī)劃(2021-2035 年)》中提到,,力爭經(jīng)過 15 年的持續(xù)努力,,燃料電池汽車實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用??梢娙剂想姵仄嚾沃氐肋h(yuǎn),。
2TWO、中國進(jìn)程
自第一輛燃料電池汽車誕生 50 多年來,,全球主要汽車大區(qū)對燃料電池汽車的投入整體上不斷增加,,其間囿于技術(shù)不成熟、成本高企,,燃料電池汽車的推進(jìn)難免遇到挫折。
梳理我國燃料電池汽車的發(fā)展歷程,,大概可以分為四個(gè)階段:探索期,、緩滯期、換擋期,,以及 2022 年以來的示范期,。
第一階段,探索期(2009 年之前)
我國燃料電池研究始于 1958 年,,20 世紀(jì) 70 年代在發(fā)展航天事業(yè)的推動下,,燃料電池研究第一次快速發(fā)展。美國燃料電池的商業(yè)化也是首先應(yīng)用于 NASA 的空間項(xiàng)目,。
“九五”期間(1996-2000 年),,科技部與中科院將燃料電池技術(shù)列入“科技攻關(guān)”計(jì)劃。1999 年初,,時(shí)任科技部副部長的徐冠華向國務(wù)院建議,,推廣天然氣、液化石油氣等代用燃料汽車。這一年,,清華大學(xué)研制出中國第一輛氫燃料電池汽車,,但相比美日,我國研究燃料電池汽車較晚,。
到“十五”期間(2001-2005 年),,科技部甚至把半數(shù)專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)投入到燃料電池領(lǐng)域。在此基礎(chǔ)上,,我國新能源汽車發(fā)展之初,,燃料電池汽車居于首要地位,其次才是插電混動和純電動,。
上汽是我國最早進(jìn)軍燃料電池汽車的整車廠之一,,2006 年起開始研發(fā)氫燃料電池汽車,這一年,,北汽福田與清華大學(xué),、北京億華通組建聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì),為即將到來的北京奧運(yùn)會研發(fā)氫燃料電池客車,。
第二階段,,緩滯期(2009-2017 年)
北京奧運(yùn)會之后,中美先后延緩了燃料電池汽車的研發(fā),,特別是 2009 年啟動“十城千輛”工程以來,,鋰電池汽車轉(zhuǎn)為主攻方向,但燃料電池汽車仍在持續(xù)推進(jìn),,只不過進(jìn)入相對緩滯的時(shí)期,。
2012 年,《“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》出臺,,首次將燃料電池汽車納入國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展方向,,日本也在 2013 年將發(fā)展氫能源置于國家戰(zhàn)略的高度。
在此期間,,國家有關(guān)方面以及部分車企發(fā)布都發(fā)布過燃料電池汽車的規(guī)劃,,如今回過頭看,整體結(jié)果不及預(yù)期,,燃料電池汽車始終在極小范圍內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)性運(yùn)營,。
根據(jù)中汽協(xié)發(fā)布的數(shù)據(jù),2017 年,,中國新能源汽車?yán)塾?jì)銷量 77.7 萬輛,,其中純電動 65.2 萬輛,插電混動 12.5 萬輛,,燃料電池汽車則忽略未計(jì),。
第三階段,,換擋期(2018-2021 年)
2018 年 5 月,國務(wù)院總理訪日,,參觀豐田汽車廠區(qū)時(shí)在一輛氫燃料電池乘用車前駐足,,國內(nèi)反響巨大而且影響深遠(yuǎn)。
中國電動汽車百人會副理事長歐陽明高曾感慨,,氫燃料電池汽車在 2018 年“火得不得了”,。
次年兩會前夕,有消息稱燃料電池汽車的“十城千輛”工程即將啟動,。兩會期間,,多位代表和委員針對燃料電池汽車建言獻(xiàn)策,直接推動氫能源首次寫入政府工作報(bào)告,。此后,,各種支持燃料電池汽車發(fā)展的政策密集出臺,燃料電池汽車從此換擋,,由緩滯到加速。
有意思的是,,市場上一度引發(fā)“技術(shù)路線動搖”的猜測,,認(rèn)為國家將不再支持鋰電池汽車,轉(zhuǎn)而主攻燃料電池汽車,,這顯然是一種誤讀,。實(shí)際上,中國新能源汽車的三大路線從來不是替代的關(guān)系,,只是各自的發(fā)展進(jìn)程有快慢,。
2021 年 9 月,《關(guān)于開展燃料電池汽車示范應(yīng)用的通知》正式發(fā)布,,“新政”以結(jié)果為導(dǎo)向,,將燃料電池汽車的購置補(bǔ)貼調(diào)整為示范應(yīng)用獎(jiǎng)勵(lì),即“以獎(jiǎng)代補(bǔ)”,,該政策被稱為“十城千輛”工程的翻版,。
3THREE,、示范效應(yīng)
2021 年 8 月及年底,,北京、上海,、廣東和河南,、河北分兩批通過示范城市群審批,標(biāo)志著中國燃料電池汽車的進(jìn)入新的發(fā)展階段 —— 示范期,。
五大示范城市群范圍不只“十城”,,累計(jì)覆蓋 47 個(gè)城市或地區(qū),,跨度十分之大。其中,,山東省淄博市是唯一一個(gè)橫跨五大示范城市群的合作城市,。
燃料電池汽車推廣目標(biāo)也不只“千輛”,2025 年之前,,北京,、上海、廣東,、河南和河北各自的目標(biāo)分別為 5300 輛,、5000 輛、10000 輛,、5000 輛和 7710 輛燃料電池汽車,,累計(jì)達(dá)到 33000 輛。
從河南,、河北示范城市群獲批之日算起,,五大城市示范群至今已經(jīng)經(jīng)過了一個(gè)完整的自然年。
國金證券數(shù)據(jù)顯示,,2022 年全年,,河北示范城市群的燃料電池汽車上險(xiǎn)量最多,為 1677 輛,,河南,、北京、上海和廣東示范城市群分別為 1601 輛,、1395 輛,、1284 輛和 450 輛,累計(jì) 6407 輛,,占總體規(guī)劃目標(biāo)的 19.4%,。
考慮到北上廣地區(qū)燃料電池汽車在國內(nèi)的發(fā)展較早,五大城市示范群推廣目標(biāo)完成進(jìn)度已經(jīng)超過 20%,。目前距離示范期結(jié)束還有 3 年時(shí)間,,后續(xù)國內(nèi)燃料電池汽車的發(fā)展大概率將會提速??傊?,五大示范城市群完成既定目標(biāo)難度不算大。
難度雖然不大,,但并非完全沒有問題,。隨著示范車輛爭奪,氫能源的供給正在成為五大示范城市群都無法回避的難題,,特別是綠色氫能源,。
此外,,資金不足可能也是一個(gè)隱憂。根據(jù)示范應(yīng)用獎(jiǎng)勵(lì)辦法,,每個(gè)城市群最高可獲得 17 億元獎(jiǎng)勵(lì),,就算加上額外的 10%,最多也只有 18.7 億元,。相比過去十多年來高達(dá)上千億元的鋰電池汽車補(bǔ)貼,,五大示范城市群可得獎(jiǎng)勵(lì)加起來也不超過 100 億元。
特別值得注意的是,,隨著頂層設(shè)計(jì)的陸續(xù)出臺,,以及示范城市群的帶動,燃料電池汽車的發(fā)展并未局限于示范城市群內(nèi),,非示范城市也不惜發(fā)力,。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),去年以來,,甘肅,、岳陽、貴陽,、山西,、南京、無錫,、寧東,、包頭、湖北,、成都,、海南、濟(jì)南,、重慶,、安徽、新疆等地區(qū),,紛紛制定計(jì)劃布局氫能產(chǎn)業(yè),。
到 2025 年,近 20 個(gè)省市自治區(qū)氫燃料電池汽車規(guī)劃目標(biāo)估算達(dá)到 10 萬輛,,這一規(guī)模已經(jīng)超過 2022 年 3 月發(fā)布的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021~2035 年)》中提出的 5 萬輛目標(biāo),。
地方熱衷氫能產(chǎn)業(yè)也不難理解,行業(yè)普遍認(rèn)為,,當(dāng)前我國氫燃料電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展形勢,,與 10 多年前鋰電池汽車起步之時(shí)的情況類似,,未來燃料電池汽車或?qū)?fù)刻鋰電池汽車的成長軌跡,。試看眼下鋰電池汽車產(chǎn)業(yè)的火熱,,誰不想在下一輪新能源汽車的高潮中占得先機(jī)。
不過,,面對燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)熱度提升的局面,,國家發(fā)改委有關(guān)方面也發(fā)聲提醒,謹(jǐn)防地方盲目跟風(fēng),、同質(zhì)化競爭,、低水平建設(shè)的苗頭,當(dāng)因地制宜,、循序漸進(jìn),,畢竟燃料電池產(chǎn)業(yè)仍處于示范應(yīng)用和商業(yè)化探索階段,這塊“蛋糕”到底有多大尚未明朗,。
【全文參考】
[1]《考驗(yàn),、磨練、成長 —— 燃料電池汽車示范應(yīng)用城市群項(xiàng)目啟動一年記》,,中國汽車報(bào)
[2]《燃料電池汽車“叫好不叫座”》,,中國能源報(bào)
[3]《氫能觀察 | 曾在“第一陣營”,我國燃料電池汽車緣何起大早趕晚集》,,中國汽車報(bào)
[4]《電動汽車“中國路”》,,財(cái)新網(wǎng)
[5]《燃料電池行業(yè)研究:FCV 單月上千已兌現(xiàn),全年裝機(jī)量突破歷史新高》,,國金證券
本文來自微信公眾號:車百智庫 (ID:EV100_Plus),,作者:秦海清更多信息可以來這里獲取==>>電子技術(shù)應(yīng)用-AET<<