《電子技術(shù)應(yīng)用》
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新能源汽車何時(shí)“燃”起來(lái),?

2023-02-04
來(lái)源:車百智庫(kù)
關(guān)鍵詞: 新能源 電池汽車 福特汽車

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(guò)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(lái)對(duì)燃料電池汽車嗤之以鼻的馬斯克再添說(shuō)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(guó)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(kāi)啟,中國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)化拉開(kāi)帷幕,,純電動(dòng),、插電式混合動(dòng)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(guó)新能源汽車銷量 688.7 萬(wàn)輛,,其中純電動(dòng) 536.5 萬(wàn)輛,插電混動(dòng) 151.8 萬(wàn)輛,,而燃料電池汽車銷量不足 3400 兩,不及純電動(dòng)汽車的一個(gè)零頭,。

數(shù)據(jù)來(lái)源:中汽協(xié),,車百智庫(kù)制圖

雖然燃料電池汽車銷量慘淡,但中國(guó)從未放棄這一技術(shù)路線,,特別是啟動(dòng)示范應(yīng)用推廣行動(dòng)以來(lái),,燃料電池汽車漸有“發(fā)跡”之勢(shì)。行業(yè)普遍認(rèn)為,,目前我國(guó)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(guó)的威廉?格羅夫發(fā)明了第一臺(tái)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(guò)燃料電池真正用于驅(qū)動(dòng)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(wèn)世,。1966 年,美國(guó)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(dòng)汽車的一種,,燃料本身并不直接提供動(dòng)力,,而是通過(guò)內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能,進(jìn)而驅(qū)動(dòng)汽車,。其動(dòng)力系統(tǒng)主要由燃料電池,、高壓儲(chǔ)氫罐、電動(dòng)機(jī) / 發(fā)電機(jī),、動(dòng)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(dòng)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(guò)增程式電動(dòng)車是通過(guò)汽油發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。而鋰電池是儲(chǔ)能裝置,,其電能來(lái)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(huì)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(wú)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(lái)看,燃料電池汽車的動(dòng)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(jí)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(lái)看,,制氫、運(yùn)氫,、儲(chǔ)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(guò) 1000 萬(wàn)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(guó)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(guó)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(zhēng)經(jīng)過(guò) 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?jiàn)燃料電池汽車任重道遠(yuǎn),。

2TWO、中國(guó)進(jìn)程

自第一輛燃料電池汽車誕生 50 多年來(lái),,全球主要汽車大區(qū)對(duì)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(guó)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(lái)的示范期,。

第一階段,,探索期(2009 年之前)

我國(guó)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(dòng)下,,燃料電池研究第一次快速發(fā)展,。美國(guó)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(zhǎng)的徐冠華向國(guó)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(guó)第一輛氫燃料電池汽車,,但相比美日,,我國(guó)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(guó)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(dòng)和純電動(dòng)。

上汽是我國(guó)最早進(jìn)軍燃料電池汽車的整車廠之一,,2006 年起開(kāi)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(lái)的北京奧運(yùn)會(huì)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(huì)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(dòng)“十城千輛”工程以來(lái),,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(guò)進(jìn)入相對(duì)緩滯的時(shí)期,。

2012 年,,《“十二五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》出臺(tái),首次將燃料電池汽車納入國(guó)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(guó)家戰(zhàn)略的高度,。

在此期間,國(guó)家有關(guān)方面以及部分車企發(fā)布都發(fā)布過(guò)燃料電池汽車的規(guī)劃,,如今回過(guò)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(yíng),。

根據(jù)中汽協(xié)發(fā)布的數(shù)據(jù),,2017 年,中國(guó)新能源汽車?yán)塾?jì)銷量 77.7 萬(wàn)輛,,其中純電動(dòng) 65.2 萬(wàn)輛,,插電混動(dòng) 12.5 萬(wàn)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(guó)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(guó)內(nèi)反響巨大而且影響深遠(yuǎn),。

中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)副理事長(zhǎng)歐陽(yáng)明高曾感慨,氫燃料電池汽車在 2018 年“火得不得了”,。

次年兩會(huì)前夕,,有消息稱燃料電池汽車的“十城千輛”工程即將啟動(dòng)。兩會(huì)期間,,多位代表和委員針對(duì)燃料電池汽車建言獻(xiàn)策,,直接推動(dòng)氫能源首次寫(xiě)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(tái),,燃料電池汽車從此換擋,由緩滯到加速,。

有意思的是,,市場(chǎng)上一度引發(fā)“技術(shù)路線動(dòng)搖”的猜測(cè),認(rèn)為國(guó)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(guó)新能源汽車的三大路線從來(lái)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(kāi)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(gòu)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(guò)示范城市群審批,,標(biāo)志著中國(guó)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(guò)了一個(gè)完整的自然年,。

國(guó)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(guó)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(guò) 20%,。目前距離示范期結(jié)束還有 3 年時(shí)間,后續(xù)國(guó)內(nèi)燃料電池汽車的發(fā)展大概率將會(huì)提速,??傊宕笫痉冻鞘腥和瓿杉榷繕?biāo)難度不算大,。

難度雖然不大,,但并非完全沒(méi)有問(wèn)題。隨著示范車輛爭(zhēng)奪,,氫能源的供給正在成為五大示范城市群都無(wú)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(guò)去十多年來(lái)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(lái)也不超過(guò) 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(tái),以及示范城市群的帶動(dòng),,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(lái),,甘肅、岳陽(yáng),、貴陽(yáng),、山西、南京,、無(wú)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(wàn)輛,這一規(guī)模已經(jīng)超過(guò) 2022 年 3 月發(fā)布的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃(2021~2035 年)》中提出的 5 萬(wàn)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(guó)氫燃料電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展形勢(shì),,與 10 多年前鋰電池汽車起步之時(shí)的情況類似,,未來(lái)燃料電池汽車或?qū)?fù)刻鋰電池汽車的成長(zhǎng)軌跡,。試看眼下鋰電池汽車產(chǎn)業(yè)的火熱,誰(shuí)不想在下一輪新能源汽車的高潮中占得先機(jī),。

不過(guò),,面對(duì)燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)熱度提升的局面,國(guó)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(jìng)爭(zhēng)、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(zhǎng) —— 燃料電池汽車示范應(yīng)用城市群項(xiàng)目啟動(dòng)一年記》,,中國(guó)汽車報(bào)

[2]《燃料電池汽車“叫好不叫座”》,中國(guó)能源報(bào)

[3]《氫能觀察 | 曾在“第一陣營(yíng)”,,我國(guó)燃料電池汽車緣何起大早趕晚集》,,中國(guó)汽車報(bào)

[4]《電動(dòng)汽車“中國(guó)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(guó)金證券

    本文來(lái)自微信公眾號(hào):車百智庫(kù) (ID:EV100_Plus),作者:秦海清




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