中國燃料電池汽車產業鏈的現狀及發展
發布時間：
2022-05-31
我國發展氫能與燃料電池產業有迫切性。19年我國石油天然氣對外依存度分別為70.8%和43%，近年來，原油和天然氣的自給率逐年下降，我國的能源安全有一定的潛在威脅;氫能與燃料電池產業有助于我國兌現《巴黎協定》中降低二氧化碳排放的承諾;2030年我國非化石能源消費總比例將達到20%，氫能可作為能源互聯及可再生能源儲存的媒介;我國汽車保有量快速增長對環境造成了一定的壓力，發展新能源汽車勢在必行，燃料電池汽車零排放的特點可幫助我國汽車產業可持續發展;電動汽車存在電池壽命及電網能力的限制，充電場地的緊缺性也限制了電動汽車的發展，燃料電池汽車在一定程度上彌補電動汽車的不足。
我國發展氫能與燃料電池產業有迫切性。19年我國石油天然氣對外依存度分別為70.8%和43%，近年來，原油和天然氣的自給率逐年下降，我國的能源安全有一定的潛在威脅;氫能與燃料電池產業有助于我國兌現《巴黎協定》中降低二氧化碳排放的承諾;2030年我國非化石能源消費總比例將達到20%，氫能可作為能源互聯及可再生能源儲存的媒介;我國汽車保有量快速增長對環境造成了一定的壓力，發展新能源汽車勢在必行，燃料電池汽車零排放的特點可幫助我國汽車產業可持續發展;電動汽車存在電池壽命及電網能力的限制，充電場地的緊缺性也限制了電動汽車的發展，燃料電池汽車在一定程度上彌補電動汽車的不足。“推進氫能利用，發展燃料電池汽車產業鏈符合突破關鍵技術，推動能源技術革命以及中國汽車產業轉型升級的需求。” 章桐說。
目前我國已建立了具有自主知識產權的FC動力總成技術平臺，形成了燃料電池發動機，動力電池，DC /DC轉換器，驅動電機，儲氫與供氫系統等關鍵零部件配套研發體系，形成了百輛級燃料電池整車生產能力，并完成了大規模示范運營。
制氫方面來看，國內仍以化石能源制氫為主，工業副產制氫愈加受到重視，氯堿工業副產氫的路線可滿足產業鏈下游燃料電池汽車的氫氣需求，利用光伏風電等可再生能源電解水制氫，成為終極能源解決方案。
儲氫方面來看，高壓氣態儲氫技術市場占比超過90%，固定式高壓儲氫技術，固態儲氫材料研究方面已達國際水平，但國產車載高壓儲氫罐的儲氫質量密度為3%，還沒有達到6.5%的水平。
運氫方面來看，管道輸送適用于大規模運輸氫氣的場合，目前國內也有數條長50公里、承壓2~4MPa的輸氫管道正在運行中，但管網的布局尚待完善。
加注方面來看，國內加氫站使用外部供氫與高壓氣態氫的組合，今后將向單位儲氫量更大且無需高能耗氣體壓縮環節的液態氫加速發展。
截至2020年11月，我國累計建成88座加氫站，相比2019年新增27座，其中已投入運營的有80座，這些加氫站主要集中在京津冀，長三角，珠三角地區。預計2020年底，我國加氫站數量將達到100座，2030年建成1000座。截至2020年7月，我國累計推廣燃料電池汽車7200輛，成為世界上應用燃料電池商用車較多的國家，應用主要集中在長三角，珠三角及京津地區。
與五年前相比，國產燃料電池電堆性能得到了較大改善，其中電堆壽命方面提升顯著，采用石墨烯板的電堆壽命從3000小時提升至12,000小時。電堆功率從35KW提升至超過48KW，電堆功率密度(金屬板)從2.0KW/L提升至超過3.0KW/L，金屬板電堆壽命從3000小時提升到5000小時。啟動溫度從-20℃降至-30℃，效率從55%提升至60%。
截至2020年11月第11批新能源汽車推薦目錄，功率為30~40KW占6.7%，功率為40~50KW占16.17%，功率為50~60KW占16.18%，大于60KW的占比為53.58%。“通過數據對比可以看到我國燃料電池汽車技術取得了較大進步。”章桐說。 在燃料電池電堆、關鍵材料系統及核心零部件方面，我國涌現出一批生產商。國產電堆性能已達到國際平均水平，領先企業已與世界水平相當，但總體上，比功率，能啟動技術、效率等方面還存在較大的進步空間，產品技術尚未真正得到產業化、規模化生產工藝的驗證，成本還有大幅降價空間。質子交換膜、催化劑等有一定的差距。
我國燃料電池汽車主要以商用車為主導，商用車中以客車為主，746輛(截止2020年上半年)，占比90%，我國燃料電池商用車應用規模處于世界前列。我國燃料電池商用車主要采用電-電混合的技術路線，與國外相比，續駛里程，整車成本上具有一定優勢，我國普遍達到續駛500公里，車速高達到80公里時，-30℃冷啟動。
為了氫能及燃料電池產業可持續發展，章桐教授提出了幾點建議：
1、 加強頂層設計，重視氫能在能源消費領域的地位，引導公眾對氫能和燃料電池汽車的正確認識，加強基礎設施建設。
2、 在燃料電池汽車產業由政策依賴向市場驅動的轉型過程中，維持一定的利好政策，引導產業步入正軌。
3、 堅持開展燃料電池汽車的示范應用，以規模化促進成本下降。
4、 就現存技術問題展開重點難點攻關，以技術發展推動產業鏈的建立與完善，實現關鍵零部件的國產化，批量化生產。
5、 增強校企合作，鼓勵高校和科研院所的研究成果向實用產品轉化，建立健全行業人才的發展與培育流程，支持國際間的學術交流合作。
6、 組織制定氫能及燃料電池汽車的相關標準法規，完善監管制度，加強安全性管理。
7、 在實踐中不斷補充標準內容，完善標準體系，借鑒國外先進經驗，為我國燃料電池產業的穩步發展保駕護航。
在政策和市場的引導下，我國氫能及燃料電池汽車將走上快車道。章桐教授在演講列出了展望指標，讓大家有了更清晰的認識。到2025年，我國燃料電池汽車保有量達到10萬輛，燃料電池商用車續駛里程超過500公里，客車經濟性小于5.5公斤/百公里，壽命大于40萬公里，成本小于100萬元。燃料電池發動機啟動溫度小于-40℃，效率大于60%，功率密度大于400W/Kg，壽命大于2萬小時。燃料電池乘用車的續駛里程大于650公里，經濟性小于1.0公斤/百公里，壽命大于25萬公里，成本小于30萬元，燃料電池發動機啟動溫度小于-40℃，效率大于50%，功率密度大于550W/Kg和600W/L，壽命大于6000小時。 2030-2035年，我國燃料電池汽車保有量達到100萬輛，燃料電池商用車續駛里程超過800公里，重卡經濟性小于10公斤/百公里，壽命大于100萬公里，成本小于50萬元。燃料電池發動機啟動溫度小于-40℃，效率大于60%，壽命大于2萬小時。燃料電池乘用車的續駛里程大于800公里，經濟性小于0.8公斤/百公里，壽命大于30萬公里，成本小于20萬元，燃料電池發動機能啟動溫度小于-40℃，效率大于50%，壽命大于6000小時。
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