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氢能发展 商用车先行

□ 李靖恒

虽然日本、欧美等发达国家都在积极研发和生产氢能源乘用车,但是我国目前生产的氢能源汽车主要以商用车为主,包括客车和专用车。国发能研院、绿能智库认为,目前的技术、成本以及加氢站三个方面决定了我国应该优先发展氢能源公交、大巴等商用车。

当前,燃料电池系统、氢气制备、储运及安全应用等核心产品技术对外依赖程度偏高、生产成本也偏高。例如,日本丰田氢能源乘用车Mirai的体积比功率为3.1kW/L,而国产的大多不到2kW/L,电池体积较大,不适合放在小轿车使用。此外,产品性能及可靠性仍然差距较大。

在储氢技术方面,目前国内主流的低压储氢技术更适合公交领域。同等体积下,压力越大储氢量越高,车辆行驶里程就更远。受储氢瓶材料限制,我国高压储氢的压力多为35MPa,欧、美、日等国家采取的压力则是70MPa,这限制了我国氢燃料电池乘用车的发展。低压车载储氢系统的重量是现在高压储氢方式的三倍以上,比较适合重量不敏感的车型。而且,车辆重量的增加,会导致终端用户使用成本的增加,因此该技术目前更适合用于以政府采购为主、成本相对不很敏感的公交领域。另外,公交车作为大量载人的交通工具,对安全性要求更高,使用低压储氢技术更为保险。

作为关键的配套设施,加氢站布局偏少也是制约因素之一。相对于私人乘用车来说,公交车由于数量相对较少、行驶路线固定,对加氢站的数量和分布要求不高。另外,当前国内氢燃料汽车研发、生产、销售、运营、基建等环节基本上都是政府买单。普通消费者对氢能源汽车的了解和关注程度都不高,氢能源乘用车的普及、推广还有很长的路要走。

结合国情、生产技术、成本、加氢站数量等综合情况,当前国内氢燃料技术更适合于商用车的搭载试用。通过城市公交、班车,物流车等商用车的试运营,不断积累技术、提升产品性能、降低成本,然后逐渐普及到乘用车上。

不过,由于居高不下的整车成本,且电堆、车载氢系统、燃料系统成本都比较高昂,如果想要实现氢燃料电池商用车的普及,还需要克服诸多挑战。

国发能研院、绿能智库认为,发展氢能汽车,燃料电池系统是关键。随着关键零部件批量化,未来燃料电池系统的成本有望实现大幅度下降。在国家的节能与新能源汽车技术路线图里面,燃料电池成本预计在到2020年达到5000元/kW,到2030年可以达到600元/kW。而电堆成本又是燃料电池系统的关键成本。电堆成本主要包括催化剂、膜和双极板的成本,随着关键材料国产化和电堆体积功率的提升,电堆成本可以大幅度下降,将从2020年的1000元/kW降低到2030年的150元/kW。

车载氢系统的关键部件也需要规模化和国产化。预计,到2030年,车载氢系统预计从3000元/kg降低到1800元/kg,而氢能源客车整车的成本会降低到60万元左右,也就是和现在传统客车的成本相当。在那个时候,燃料电池客车可以实现大规模的推广和市场化。

对于氢气的成本,国发能研院、绿能智库了解到,目前氢气到站价格基本为35元/公斤~45元/公斤,加上加氢站的服务费用,终端用户用氢价格通常都在60元/公斤以上。如果氢燃料电池汽车要比柴油车更经济,则氢气的零售必须降低到35元/公斤以下。随着大批量规模化制氢和储运,未来氢气到站价格有望降低到25元/公斤,零售价降到35元/公斤是可以预期的。

此外,加氢站成本高昂、数量偏少也是需要解决的问题。目前关键零部件都是通过进口,比如氢气压缩机和加氢机,批量化和国产化也可以大幅度降低加氢站的成本。现在单座加氢站成本往往在1000万元以上,比海外高50%左右,预计2030年可以降到350万元左右。同时,目前中国加氢站建设的审批流程较复杂和缓慢,即使在政府最支持的地方,走完建设加氢站的全套审批流程,时间最短也要半年。在加氢站的建设过程中,规划、立项、审批、运营监管方面均遇会有难题,相关方面的制度需要进一步改善。

国发能研院、绿能智库认为,优先发展燃料电池商用车是我国实现氢能汽车突破的一条重要路径,而要实现氢能源商用车的普及,还需克服整车成本偏高、技术不成熟、氢气成本高昂以及加氢站成本较高、审批流程缓慢等一系列问题。

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