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搶跑氫燃料電池汽車
中國新聞周刊記者/楊智杰
發于2021.3.1總第985期《中國新聞周刊》
繼純電動車、芯片產業之后，又一個新興產業——氫燃料電池汽車產業，正頻頻出現在全國各地的產業規劃路線圖中，呈現遍地開花的趨勢。
據不完全統計，截至2020年底，20多個城市頒布了40多個氫能產業專項政策。中國國際經濟交流中心信息部副部長景春梅注意到了這股熱潮，“氫能產業橫跨能源、材料、裝備制造等多個領域，既能有效帶動傳統產業轉型升級，又能催生新產業鏈，整合帶動效果突出。因此，地方政府發展氫能的積極性頗高”。
當地方政府制定了雄心勃勃的產業規劃，投入大量財政補貼購置車輛、補貼建設加氫站這些“面子工程”后，很容易發現，產業鏈前中后端面臨的挑戰遠遠超出預想。正如工業和信息化部裝備工業一司司長羅俊杰早在2018年指出，“氫燃料電池汽車的發展不僅是一個技術問題，還依賴于整個氫能產業鏈的發展，而且還要解決成本與管理等一系列問題，某種程度上看，比電動汽車的推廣難度可能更大。”
氫能大國的“加氫焦慮”
氫能逐漸被吹向了“風口”，但是無論是從業者還是普通大眾，都無法打消對這種“危化品”的恐懼，這始終困擾著氫能產業的發展。“氫氣現在不是作為能源、而是作為化工品被看待，這是全世界的普遍狀況，在中國更為突出。按照現在的法規標準，氫氣只能在化工區使用，因為它被歸類于危險化工品。”中國氫能聯盟專家委員會主任、同濟大學汽車學院原院長余卓平曾提道。
過去兩年，國外加氫站曾發生多起爆炸事故。2019年5月到6月的兩個月內，韓國江原道發生氫燃料儲存罐爆炸、美國加州圣塔克拉拉儲氫罐泄漏爆炸、挪威首都奧斯陸的一處加氫站發生爆炸。2020年，美國北卡州朗維尤一家氫燃料工廠發生爆炸，損毀了附近60處房屋，慶幸的是沒有造成人員傷亡。
從已公布的事故調查原因看，多處爆炸是由操作規范和技術流程不嚴格造成，與氫源無關。近年來，余卓平在多個場合科普氫氣，呼吁把氫作為能源來管理，“汽油、天然氣都危險，為什么大家能夠無障礙使用，是因為有一套人員管理措施，既保證安全，又能大規模使用。”
舜華新能源董事長高頂云見證了國內加氫站的一路發展。2004年，上海開始發展氫燃料電池汽車，有車沒站，同濟大學團隊聯合上海航天發起成立了舜華新能源，建設加氫站。高頂云后來出國考察發現，歐美日韓重點發展燃料電池乘用車，加氫站普遍小而精，國內的技術路徑則是優先發展商用車，加氫站從技術裝備到外觀，都設計得偏工業化，講究規模。
日本擁有140多座加氫站，全球領先。高頂云注意到，日本的加氫站往往建在幼兒園、住宅樓旁邊。“我們加氫站的標準現在已經挺全的，只是一些標準跟國外相比，相對保守。”
2020年，《中華人民共和國能源法(征求意見稿)》明確氫能的能源屬性，但對于氫能從業者來說，這個節奏仍需提速。
統計顯示，目前國際制氫年產量6300萬噸左右，中國每年產氫約2200萬噸，占世界氫產量的三分之一，成為世界第一產氫大國。“雖然中國是第一產氫大國，具有豐富的資源基礎，但國家層面仍然沒有給予氫能明確定位。氫只是作為新能源汽車產業發展的一部分，缺乏戰略規劃。”余卓平表示。
不少發達國家將氫能產業作為國家能源轉型、產業創新以及疫情中實現經濟復蘇的抓手。從全世界范圍來看，目前大約有50個國家對氫燃料電池有戰略布局。國內的發展節奏也在近幾年提速，2019年，“推進充電、加氫等設施建設”首次被寫入兩會《政府工作報告》。2020年9月，財政部等五部委發布對燃料電池汽車第一個專項補貼政策。
中國作為全球最大產氫國，正報以巨大熱情。但不少地方在發展氫燃料電池車產業時，都會面臨一個難題：加氫焦慮。氫是二次能源，全球有96%的氫氣來自于煤或者天然氣制氫，其余是電解水制氫、可再生能源制氫。目前國內加氫站的氫都來自于工業副產氫，但即便山東、四川、浙江等多地聲稱工業副產氫豐富，真正用于燃料電池汽車產業鏈的量遠遠不夠。
而在氫的儲運上，目前國內常用長管拖車，將壓縮后的氫氣氣體跨區域運輸。工業副產氫更受制于運輸距離，不適合長距離調配。“長管拖車不經濟，要是做管道運氫，建設成本又太高，所以非常糾結。”中國科學院院士、中國電動汽車百人會副理事長歐陽明高指出，目前一些儲運方式能效偏低、成本偏高，需要實現技術更新。
景春梅對《中國新聞周刊》表示，對發展燃料電池的城市，“氫從哪里來”是必須要考慮的因素，源頭不能得到保障，后面都是無源之水，“加氫焦慮”成為氫燃料電池汽車發展的重要制約因素。
舜華新能源建設的安亭加氫站已經運營超過十年了，直到現在，每天來加氫的車仍稀稀落落。舜華董事長高頂云告訴《中國新聞周刊》，加氫站一年的運營成本是200多萬元，目前絕大多數加氫站都不賺錢，主要因為燃料電池汽車不多，不能滿足基本負荷。
香橙會(氫能服務機構)統計，截至2020年底，中國已建成118座加氫站，其中投入運營101座。中國氫能聯盟發布的《中國氫能源及燃料電池產業白皮書》(2019版)顯示，預計到2035年，中國加氫站達到1500座，到2050年達到10000座以上。
激進的規劃中，加氫站建設最大的“攔路虎”就是成本問題。上汽大通燃料電池平臺總經理高輝強對《中國新聞周刊》指出，一個充電樁需要花費幾萬至幾十萬元，而加氫站的投資成本非常高。而且，建加氫站遠比充電樁更復雜。
位于山東濰坊的濰柴加氫站，在當地政府補貼后，氫價降到了50多元/公斤。即便如此，氫氣價格仍舊偏高。濰柴新能源業務負責人對《中國新聞周刊》介紹，以一輛公交車為例，一天跑200公里，100公里需要4~5公斤氫氣，一公斤氫氣50多元，要花費400多元。與混合動力和傳統燃油車相比，“氫氣能降到35元/公斤~40元/公斤，就可以和傳統車運行費用持平，但是現在全國沒有城市能做到，這是示范的目標。”
景春梅曾撰文分析，我國氫燃料電池汽車尚處起步階段，運營車輛較少，贏利較困難，加氫站的建設運營無法通過規模經濟效應平衡收支，導致建設運營模式不夠成熟，加氫設備產業化能力不足、成本偏高。基礎設施不足又反過來影響氫燃料電池汽車推廣應用。
仍存在“卡脖子技術”
相較于傳統內燃機汽車和純電動汽車，燃料電池汽車在技術上更加復雜。
上汽大通燃料電池平臺總經理高輝強向《中國新聞周刊》解釋，氫不是終極能源，需要在車上進行能源轉換，簡單理解，氫燃料電池汽車具有傳統汽車上能量轉換并排氣、排水的特點。同時，它的能量產生了電能，并用高壓電驅動車輪，因此又具備了純電動車的邏輯，所以比較復雜。
燃料電池，是將氫氣和氧氣的化學能直接轉換成電能的發電裝置，技術門檻最高。上海捷氫科技有限公司(以下簡稱“捷氫”)專門研發燃料電池技術，成立于2018年，是上汽集團為加快燃料電池汽車產業化發展，整合資源成立全資子公司。捷氫總經理盧兵兵向《中國新聞周刊》介紹，燃料電池真正的核心是電堆，而電堆的“心臟”是膜電極，“膜電極是整個技術的決定性要素，既影響壽命，又影響性能，更重要的是成本——膜電極現在占電堆成本的70%左右。”
但是作為電堆的“心臟”，國內膜電極仍落后于國外一些國家。“通過這么多年的努力，燃料電池系統輔助零部件，基本可以實現國產化。但是膜電極的三個核心材料，碳紙、質子交換膜以及催化劑，主要依賴進口，國內也在做，但是和國外還有差距。”盧兵兵說。據報道，由于高技術壁壘，國內商業化的膜電極，超過七成依賴進口。
景春梅也曾撰文總結，關鍵材料和核心技術尚未自主，是我國氫能產業發展面臨的瓶頸之一。“與發達國家相比，關鍵零部件主要依靠進口，燃料電池的關鍵材料包括催化劑、質子交換膜以及炭紙等大都采用進口材料；關鍵組件制備工藝亟須提升，膜電極、雙極板、空壓機、氫循環泵等和國外存在較大差距；關于氫品質、儲運、加氫站和安全標準較少，氫氣品質檢測和氫氣泄漏等重要測試裝備欠缺，權威檢測認證機構尚未形成。”
不過，在近些年政策加持下，國內氫燃料電池技術已經“超出預期”。高輝強記得，五年前，上汽大通推廣第一輛燃料電池汽車時，找個產業鏈上的供應商都很難，沒有很大的車規級供應商，多是一些實驗室的產品。“當時我們試了國內三家空壓機廠商，沒有一家能滿足我們的車規要求，后來選用了國外產品。國內產業鏈非常薄弱，很多時候沒得選。”如今，高輝強發現，供應鏈上公司選擇的余地很大，而且出現了一些車規級供應商，無論在成本還是質量的一致性上都有很大的進步。
中國科學院院士、中國電動汽車百人會副理事長歐陽明高表示，與五年前相比，現在的產品所有主要的性能指標都有大幅提升，比如核心指標燃料電池壽命提升了300%。國產燃料電池零部件的產業鏈已經建立，系統集成能力大幅增強，頭部企業正在形成。下一步的重點就是要使燃料電池系統成本十年內下降80%以上。
“近年來，我國企業不斷進行自主研發，但與國際領先水平仍存在明顯差距，燃料電池核心技術和關鍵材料仍掌握在加、美、日、韓、德、法等發達國家手中。”景春梅認為，政府和企業的火力點，都應該集中在核心關鍵技術的薄弱環節，而不是急于擴大終端市場，“為使燃料電池產業化擁有足夠的技術支撐，迫切需要加強燃料電池的材料新體系及其電化學機理過程的研究，政府資金應在基礎研究環節集中發力，盡快突破核心技術和關鍵材料瓶頸。”
打通整個產業鏈
氫燃料電池作為重要一環，串聯起了氫能產業鏈的上下游。上游提供氫燃料的來源，包括制氫、儲氫、運氫和加氫站，下游則是應用端，目前汽車是氫能大規模應用的突破口。全產業鏈橫跨多個領域，包括能源、汽車工業、交通等。
產業鏈不同環節的發展水平不一，制約氫燃料電池汽車的產業化。歐陽明高多次指出，氫燃料產業鏈自主化程度與技術水平和燃料電池還有差距，需要氫能技術全鏈條各環節進行突破。
濰柴運營了兩年多的加氫站。氫燃料電池汽車需要的氫氣，純度要求不低于99.97%，對硫、一氧化碳等雜質含量要求苛刻，實現商業化必須做到“低成本、持續穩定供應”，同時，氫源也要在200公里以內。“氫氣從制出到加注進氫燃料電池汽車之間，有一系列的環節，比如制備、純化、罐沖、運輸等，這是一個很長的產業鏈。”濰柴前述負責人提道。這些因素才是地方做好產業的關鍵，而不是只建個站、買幾輛車那么簡單。
“雖然部分城市在技術與產業協同層面高度契合，但受限于儲運因素，終端氫能應用與上游氫源供應之間往往難以形成有效協同，影響氫能供應鏈示范效果。”景春梅建議，需加大上游氫源與下游用氫市場之間的協同力度，結合示范工程探索氫氣長距離儲運相關技術與商業模式創新。
當上游氫燃料產業還存在技術和運輸瓶頸，下游市場需求還并沒有想象那么樂觀時，中游的部分產能供應已經有過剩的傾向。目前，燃料電池產業發展形勢較好，但是目前入局者增多，面臨過度競爭的趨勢。根據天眼查不完全統計，2015年，燃料電池相關企業只有1500多家，截至目前，相關企業已經超過8000家。“企業增多也可能魚龍混雜，大家過度競爭，造成資源浪費，隨著市場發展和政策驅動，會淘汰一大批。”盧兵兵說。
他注意到，現在一些公司打著做氫燃料電池技術的名號，實際上是做集成。就像電子系統一樣，在國內外買電堆，再加上空壓機等輔助零部件，組成系統，沒有真正的核心競爭力，在后期也會被逐漸淘汰。
景春梅也提醒，目前地方政府規劃的氫燃料電池電堆總產能超過1500兆瓦，氫燃料電池汽車產能總計近萬輛。在她看來，我國氫能產業化尚處于起步階段，市場容量有限，關鍵技術、經濟性及基礎設施等均存在瓶頸，短時間內這些產能很難充分釋放，一旦規劃實施有可能面臨產能過剩風險。
在余卓平看來，氫能及燃料電池汽車產業的發展，需要政府強有力地進行全國層面規劃，打通整個產業鏈條。
百萬目標雄心
產業鏈的種種掣肘以及全產業鏈成本高，從其他產業發展經驗看，解決問題的辦法只有一個：技術創新和規模化應用。
目前，全國累計推廣氫燃料電池汽車不足1萬輛，建成加氫站100座左右。有評論指出，如此“迷你”的市場規模，如何帶動整個產業的技術突破和商業化？
根據《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》，到2025年中國氫燃料電池車運行數量要達到10萬輛左右，2030~2035年要實現100萬輛的保有量。但現實卻有些尷尬。一方面，燃料電池汽車產銷量數據有點涼，受疫情和補貼政策調整影響，2020年氫燃料電池汽車產銷量不佳，分別是1199輛和1177輛，與2019年相比大幅下降；另一方面，截至2020年底，國內氫燃料電池汽車的接入量只有6002輛，其中超過一半是物流車，近四成是公交車，通勤客車只有4.40%，公路客車占6%。
相關研究報告顯示，從全球范圍來看，目前國外氫燃料電池汽車已經完成了整車的技術、性能研發工作，整車性能已能接近傳統汽車水平，成熟度已接近產業化階段，如日本豐田、本田和韓國現代汽車，其中豐田Mirai汽車銷量處于領先水平。
成本居高不下，是阻礙國內氫燃料電池汽車推廣的痛點之一。福田汽車新能源系統集成副總工程師兼燃料電池客車產品總監魏長河曾提到，氫燃料電池客車的整車采購成本，是燃油車和純電動汽車的兩倍以上。
目前，一輛氫燃料電池公交車的價格在200萬元左右，多地購入氫燃料電池公交車做示范運行，只能依賴政府補貼。景春梅指出，“相比之下，電動車只要100萬元，中間差不多都是政府在補貼。政府可以補貼幾輛示范車，但是真正要做成規模，就要考驗地方的財力。”
除了投資購車，地方也對加氫進行補貼。景春梅估算，氫價降到30~40元/公斤才有市場競爭力，但實際氫價都是80~100元/公斤，政府不補貼，就沒有經濟性。當各地公交車跑起來，加氫補貼比購買公交車的花費還要高。
“有些地方政府擺幾輛車、一兩個加氫站是挺好看，但要讓車都跑起來，而且每次加氫都給補貼，補貼的錢遠遠超過固定資產。這種模式是否可持續，真的是要打問號。”景春梅對《中國新聞周刊》說。
在乘用車市場，國內氫燃料電池汽車的整車產品，還遠遠缺乏市場競爭力。2020年9月，上汽大通發布首款高端氫燃料電池MPV EUNIQ 7，基于上海地區的補貼政策下，售價為29.98萬元~39.98萬元。上汽大通燃料電池平臺總經理高輝強對《中國新聞周刊》說，由于燃料電池行業成本降低，和2015年相比，氫燃料電池汽車的成本已經降低了一半。但是這個價位與電動車和燃油車相比，仍然“高端”。
2017年以來，上汽大通已經試水了兩款車，共推廣了400多輛，銷往遼寧、新疆、上海、山東青島、廣東佛山等地。“我們現在是跟純電動汽車在賽跑，必須快速地降低成本，提升技術和質量。樂觀地看，接下來三四年，整車的成本可能還會對半砍。”高輝強說。
多位從業者都指出，氫燃料電池汽車可以走純電動汽車的發展路徑，通過規模推廣降低成本。“如果不大規模應用，成本就降不下來。現在大家看清楚了，方向是對的，現在就是要找到更好的應用場景。如果只是幾十輛的應用，沒辦法降低成本。”余卓平說，十年前，純電動汽車技術進入可用階段，現在燃料電池技術跟當時純電動汽車的技術相比并不落后，已經進入可用階段。
但如何把握好規模化商用的節奏，業內仍然缺乏共識，國家相關政策也不支持在現階段大幅提速整車的生產。財政部等五部委關于燃料電池汽車的示范應用通知中明確提醒：獎勵資金由地方和企業統籌用于燃料電池汽車關鍵核心技術產業化，人才引進及團隊建設，以及新車型、新技術的示范應用等，不得用于支持燃料電池汽車整車生產投資項目和加氫基礎設施建設。
景春梅也指出，在氫能示范應用中，不宜過快地追求終端市場應用。她對《中國新聞周刊》表示，目前國內企業在核心技術、關鍵材料和裝備制造等方面，與國際差距仍然明顯，大量核心專利掌握在美日等國企業手中，這些掌握核心技術的國外企業，在研發上多年投入尚未獲得回報，正面臨成本亟須攤薄的困境。
“如果此時大規模推廣終端應用，本土企業將依賴國外技術，削弱自主核心技術創新動力，并導致全產業鏈上的高額利潤大幅外流，出現‘花自己的錢，幫別人開拓市場’的尷尬局面。”景春梅提醒，突破核心關鍵技術是現階段氫能示范首要目的，應用規模不宜作為評價示范效果的主要指標。現階段，地方和企業發展氫燃料電池企業，重點應放在商用車領域，積極拓展燃料電池重卡的商業化應用，待條件成熟時再擴展到乘用車。
《中國新聞周刊》2021年第7期
