中国燃料电池汽车起跑 41家车企抢占赛道

政策加持下,燃料电池汽车近两年来受到热捧。但中国汽车工业协会发布的数据显示,今年第一季度燃料电池汽车一季度累计销售量仅273辆,新能源汽车销量达到了29.9万辆。

国家新能源汽车补贴退坡政策中明确规定,氢燃料电池汽车的补贴不会受到国家补贴的退坡和退出的影响,此外氢燃料电池汽车的地方补贴也不会受到补贴比例的限制。中金公司在发布的报告中也显示,燃料电池车在能量密度、续航里程、燃料加注时间等方面综合性能远高于搭载锂电池的新能源车,有望成为燃料电池产业链的驱动力。预计2024年燃料电池产业链规模将达到255亿美元,年均复合增速超过20%。

但与此同时,配套基础设施建设成本居高不下、国内相关技术相对落后等问题,都导致燃料电池车的商业化瓶颈难以突破。

在以纯电动技术为主流新能源路线的当下中国市场,性能优势凸显的燃料电池也会跻身主流么?

成本高昂

燃料电池汽车在性能、体积等方面具备优势,但要想实现商业化依然面临很大挑战。一方面,当前燃料电池汽车以氢能为主要驱动力,制氢、备氢等成本较高;另一方面加氢站等基础设施建设成本高昂,短期内也难以大规模展开。此外,中国加氢站建设运营管理办法以及相关法规等还未有明确的规定流程,也增加了行业发展的不确定性。

先从制氢环节来看,一般工业制氢采取的是电解水方式,但这种方式能耗很高。北京理工大学新能源汽车技术专家林程表示,氢能要讲究效率,电解水要发生两次化学反应,能耗相当高。除了这种工业制氢外,氢气从废气中也会排放出来,但氢气的提纯、压缩以及制备还是需要一定的能耗。整体来看,氢气的制取成本较高。

从燃料电池构成的成本来看,电堆是其主要组成部分,其他材料包括石墨、聚合物膜、钢等。过去,电堆中主要使用铂金催化剂,但其资源稀缺且成本较高,随着技术的进步,铂金催化剂的使用比例已有所降低。不过,与国际水平相比,国内燃料电池成本依然较高。

中国工程院院士衣宝廉曾表示,国内车用燃料电池电堆的体积比功率均在每立升2千瓦以下,国际已大于3千瓦,国内使用同样体积的材料只能提供三分之二的功率,因此电堆成本高于国际水平。再加上关键材料与部件的进口导致车用燃料电池系统很贵,整车造价高。

海马集团董事长景柱指出,氢燃料电池技术,中国和日本大概差了20年。林程表示,系统方面没太大问题,模组和单体等核心技术还得依靠国外,中国在最核心领域没有自己的东西,如果大规模发展燃料电池汽车,会对国外形成严重依赖。

除了技术问题,燃料电池汽车基础设施建设成本高昂,也制约了其发展速度。截至2018年,中国共有25座建成的加氢站,但多数仅供示范车辆加注使用,暂未实现全商业化运营。根据交能网数据,目前国内加氢站建设成本较高,建设和运营经验也很欠缺,中国一个日加氢能力为200kg的加氢站成本约为1000万元,远高于充电桩建设投入。上海一个建设成本2000多万的加氢站,只能给20~30辆车充电。中国加氢站的建设成本为海外的1.5~2倍,且中国国土面积较大,难以大规模铺开。此外,氢气的运输条件也十分苛刻,运输难度和要求较高。

从使用便利性来看,氢燃料电池车的加氢流程与燃油车加油相似,仅需3~5分钟即可完成,优于纯电动车,更加符合消费者的用车需求和习惯,但加氢过程中需要进行静电消除、手机禁止带入等严格、繁琐的准备要求,又会成为消费者的困扰。

工业和信息化部新闻发言人黄利斌认为,中国氢燃料电池汽车在基础材料、关键零部件、系统集成等方面与国际先进水平还存在差距,整车成本较高,氢能基础设施建设也相对滞后。氢燃料电池汽车的发展不仅是一个技术问题,还依赖于整体氢能产业链的发展及相关的政策、标准、法规的不断优化完善,某种程度上比电动汽车的推广难度可能还要大。但在未来,氢燃料电池汽车将与纯电动汽车长期并存互补。

高补贴的催热效应

国外市场研究机构Information Trends公布的2018年全球氢燃料电池车市场报告显示,2013~2017年间全球氢燃料电池汽车累计销量6475辆,除美国加州外,丰田氢燃料电池汽车占剩余销量75%。其中,丰田(TM.N)、本田(HMC.N)和现代在氢燃料汽车领域布局较早。2013年,现代汽车集团首次量产独立研发的氢燃料电池板ix35 FCEV,成为全球首家量产氢燃料电池汽车的制造商,一次加氢续驶里程可达594公里。丰田和本田的首款量产氢燃料电池车Mirai、Clarit分别于2014年和2015年推出,续航里程分别为550km、750km。福特、通用、宝马、奔驰等车企也已在研发燃料电池车型。

中国不少企业也已经提出了燃料电池汽车计划,但从技术储备到基础设施建设都相对落后,然而政策的拉动有可能会催热中国燃料电池车的发展。

2018年,中国燃料电池乘用车按燃料电池系统的额定功率进行补贴,补贴标准为6000元/kW,补贴上限为20万元/辆;轻型燃料电池客车/货车以及大中型客车/中重型货车依然采用定额补贴方式,补贴上限分别为30万元/辆和50万元/辆。乘用车燃料电池系统的额定功率不小于10kW,商用车燃料电池系统的额定功率不小于30kW。

2019年补贴新政规定,过渡期期间(2019年3月26日~2019年6月25日)销售上牌的燃料电池汽车按2018年对应标准的0.8倍补贴;过渡期后,不再对电动车给予购置补贴,但这并不包括燃料电池和新能源公交车,其政策将会另行公布,同时将强化对加氢站基础设施建设补贴。

中国车企纷纷布局氢燃料电池汽车。上汽集团(600104.SH)在氢燃料电池领域布局较早,2016年推出了荣威950燃料电池乘用车,也是唯一一款完成公告、销售和上牌的燃料电池乘用车。长城汽车(601633.SH)首辆基于专属平台的燃料电池车型计划于2020年进行展示,并在2022年北京冬奥会上推出首支燃料电池车队。吉利汽车(00175.HK)则将于2025年推出采用氢燃料电池的量产车型。

截至2018年底,中国有41家整车厂开发出了56款燃料电池汽车车型并覆盖25家燃料电池系统公司,在运营加氢站17座,在建加氢站45座,仅2018年氢燃料电池产业相关投资及规划资金就超过850亿元。据高工产业研究院(GGII)统计,仅2018年以来,关于燃料电池汽车的研发支持资金达到近4.36亿元,涉及六个项目。项目牵头单位包括潍柴动力、东风汽车(600006.SH)、北汽(01958.HK)、宇通客车(600066.SH)、清华大学、中国汽车技术研究中心等企业和机构。

根据OFweek统计合格证口径数据,2018年中国燃料电池汽车产量为1619辆,相比2017年的产量同比增加了27%。但基本都是客车、公交车、物流车等商用车和专用车,其中专用车产量(含货车、环卫车等)为909辆,相比2017年增长尤为明显,客车产量为710辆。

这一数据,主要源于乘用车对生产一致性、安全性等问题要求较高,燃料电池在大批量生产的条件下,难以满足乘用车的精度。而基于锂电池的体积和重量不适用于重型卡车和客车,中国的燃料电池技术更适用卡车、大客车。

纯电动、氢燃料路线之争

上海交大汽车节能技术研究所所长殷承良表示,中国、日本、美国、欧洲在传统的燃油技术路线上是共通的,在其他新能源上技术研究路径也差不多,但从能源体系结构上,将来到一定时间点,一定会出现分岔。每一个国家的选择不同,美国或日本将来走到纯电的可能不大,而在中国,燃油改成氢燃料,必须考虑能源供给体系是否能支撑。

因为普通汽车是用的燃油体系,新能源车方面,有纯电动体系,还有加天然气的体系,氢燃料电池是另一个体系,没有任何一个国家能同时支持四条能源供给体系,特别是像中国这样国土面积广阔,地域间地形、经济差异大的国家,全国性的能源体系替代是浩大的工程。

此前多年,中国已在纯电动领域进行了巨大投入,虽然燃料电池在性能等方面更有优势,但国家能源体系建设也难以支撑。

林程认为,把燃料电池当做主流方案还是要慎重,现在从油过渡到电,充电站都很难普及起来;再把充电站转成燃料电池用氢能,普及难度更大。这涉及国家宏观规划,不只是一个交通领域的行为。

他表示,考虑到电的通用性及电网的普及程度,更具备可行性的是,现阶段油电并存,走长途还是要用燃油车,大中城市短途领域普及纯电动车。如果要大规模从纯电动转成氢燃料路线,基本等于从零做起,绝非短期能解决的问题,也不适合中国国情,但不排除未来燃料电池汽车将会扮演新能源车阵营中的补充角色的可能。

工信部产业政策司原副巡视员李万里表示,到2050年,车用能源的40%将由纯电和氢能承担。如果电和氢能摆脱“从油井到油箱”依赖传统能源的路径,那么真正的新能源时代就出现了。从能源革命的长期目标看,当下的基础设施、成本、规模在这一变革过程中出现的各种问题就不算问题了,但这一过程也将是漫长的。就传统汽车而言,其科技升级还有不小的空间。在“后补贴”时代纯电动车替代传统乘用车的强度将下降,而替代“短途车”和“低速车”的能力将会大幅提升。各类混合动力和增程式将会是替代高端传统能源车的理想产品。