田澤普

氫元素是宇宙中最多的元素之一，來源多樣，且氫燃料電池具有環(huán)保性能佳、轉(zhuǎn)化效率高、能量密度高等優(yōu)勢，可在儲能發(fā)電、汽車船舶、便攜式電源等多個領(lǐng)域應(yīng)用，因此，氫能被認(rèn)為是終極能源。2018年，氫能產(chǎn)業(yè)高調(diào)進(jìn)入到資本界、產(chǎn)業(yè)界。未來，氫能產(chǎn)業(yè)能否點(diǎn)亮一片新天地，可持續(xù)性到底如何等問題，還需要業(yè)界不斷探索。

路徑比較與選擇

說到氫能及燃料電池，不得不從它最廣的應(yīng)用場景——新能源汽車提起。早在2009年，混合動力、純電動和氫燃料電池三類新能源汽車動力系統(tǒng)技術(shù)均是國家新能源汽車推廣的重要方向。一方面，由于電動汽車的技術(shù)優(yōu)勢相對明顯，三電系統(tǒng)相對簡單，且國內(nèi)具有電池產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ);另一方面，電動汽車本質(zhì)上并未增加能源類型，充電只是在原有電網(wǎng)上增加電力負(fù)荷，充電樁等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相對容易;同時，鑒于各地方政府背負(fù)著新能源汽車推廣指標(biāo)，電動汽車成為了最佳的試點(diǎn)推廣對象。

國內(nèi)氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)也在不斷沉淀和積累。從我國在氫能及燃料電池領(lǐng)域的專利數(shù)量來看，從2010年開始，國內(nèi)呈現(xiàn)出持續(xù)、明顯的上升趨勢。各大高校及科研院所紛紛開始技術(shù)落地，以期通過領(lǐng)先技術(shù)快步進(jìn)入市場化階段。2016年至今，氫能產(chǎn)業(yè)又一次迎來機(jī)遇。各地政府、投資機(jī)構(gòu)和各類尋求轉(zhuǎn)型的企業(yè)開始緊緊抓住氫能的機(jī)遇，奮身投入。

縱觀這一次的產(chǎn)業(yè)高潮，其發(fā)展有以下幾方面原因。一方面，國際氫能及燃料電池相關(guān)技術(shù)已接近產(chǎn)業(yè)化程度，全球范圍內(nèi)開始關(guān)注氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，另一方面，國內(nèi)幾家重要企業(yè)攜手成立聯(lián)盟，開始共同探索氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。此外，以上海、武漢等為首的重要城市率先基于本地已有技術(shù)、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，發(fā)布了具有當(dāng)?shù)靥厣臍淠芗叭剂想姵禺a(chǎn)業(yè)規(guī)劃，設(shè)置了研發(fā)和應(yīng)用目標(biāo)，在全國范圍內(nèi)具有示范引領(lǐng)作用。氫能產(chǎn)業(yè)迎來了更多關(guān)注，氫能“風(fēng)口”真的要來了。

發(fā)展變革逐步深入

通過對氫能及燃料電池技術(shù)的持續(xù)支持，我國氫能及燃料電池技術(shù)在許多方面取得突破，但仍有一些不足。

在制氫領(lǐng)域，煤氣化制氫和電解水制氫具有特色和優(yōu)勢，煤制氫最低成本可達(dá)每標(biāo)方0.7元;光催化和生物質(zhì)制氫處于國際先進(jìn)水平;天然氣重整制氫和可再生能源制氫等與國外差距較大。在儲運(yùn)氫氣領(lǐng)域，固定式高壓儲氫技術(shù)、低溫液態(tài)儲氫材料和裝置與國外先進(jìn)水平存在一定差距，固態(tài)儲氫材料技術(shù)多處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段。在加氫站領(lǐng)域，我國加氫站建設(shè)緩慢，安全技術(shù)及防爆措施等技術(shù)仍處于基礎(chǔ)研究階段，國外已建立氫氣泄露和爆炸的研究體系。在燃料電池堆領(lǐng)域，具備一定的技術(shù)儲備，但在系統(tǒng)性能和總成本上仍存在較大差距，許多零部件尚未實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，性能和成本仍有差距，技術(shù)仍處于示范應(yīng)用階段。在燃料電池應(yīng)用領(lǐng)域，僅停留在插混或增程式燃料電池階段;整車性能匹配、動力系統(tǒng)集成與控制、燃料電池發(fā)動機(jī)、儲氫技術(shù)測試與驗(yàn)證等均面臨技術(shù)挑戰(zhàn)。

近年來，國內(nèi)外燃料電池技術(shù)不斷取得突破，除部分一直做燃料電池相關(guān)產(chǎn)品的企業(yè)外，如億華通、新源動力等，傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)鏈和傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)也開始關(guān)注燃料電池的發(fā)展，共同推動燃料電池商業(yè)化進(jìn)程。一類是以東風(fēng)、上汽等車企為主，開始布局燃料電池汽車領(lǐng)域。另一類是汽車產(chǎn)業(yè)鏈上的相關(guān)零部件企業(yè)，如濰柴動力、大洋電機(jī)等，燃料電池成為該類企業(yè)的技術(shù)儲備，為產(chǎn)業(yè)鏈爆發(fā)積累技術(shù)基礎(chǔ)。還有一類則是傳統(tǒng)能源企業(yè)，如神華、中化、華能、中石油、中石化等，該類企業(yè)一方面面臨能源轉(zhuǎn)型壓力，另一方面在制氫技術(shù)、制氫裝備和原料等方面有較好基礎(chǔ)，同時在加氫站的選址、建設(shè)、規(guī)劃等方面也有優(yōu)勢，近兩年在相關(guān)領(lǐng)域上也不斷有商業(yè)布局。

技術(shù)的突破、眾多企業(yè)的參與將帶來產(chǎn)業(yè)的變革。氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)逐步滲透，市場探索的步伐逐步推進(jìn)。

由于技術(shù)有所突破，部分城市發(fā)布了推廣計(jì)劃、部分示范試點(diǎn)工作穩(wěn)步開展，相較于此前，2017年燃料電池汽車銷量有突破性的成長。2017年我國共有8個品牌的10款燃料電池車型在產(chǎn)，總產(chǎn)量為1272輛，其中運(yùn)營車輛超過1100輛。2018年燃料電池銷量也有所增長，燃料電池汽車產(chǎn)銷均完成1527輛，其中燃料電池客車1418輛，貨車109輛。

產(chǎn)業(yè)騰飛仍需時日

在一定技術(shù)水平之上，匹配合理的成本，是一個新興產(chǎn)業(yè)爆發(fā)的根本，在燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈，這一點(diǎn)體現(xiàn)的更為明顯。

一方面，技術(shù)未完全突破，抬高了部分環(huán)節(jié)的成本，比如在燃料電池堆的催化劑上，技術(shù)突破可帶來Pt用量由現(xiàn)在0.2g/kg下降至0.1～0.05g/kg，也能進(jìn)一步降低成本，推動實(shí)現(xiàn)更廣泛的商業(yè)化應(yīng)用。

另一方面，由于目前燃料電池仍處于小規(guī)?；a(chǎn)，各環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)成本均較高。以2017年生產(chǎn)80kW質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)為例，美國能源部相關(guān)報(bào)告表示，每生產(chǎn)1000套燃料電池，燃料電池系統(tǒng)（包括燃料電池電堆、高壓儲氫罐、升壓變頻器、電動機(jī)、動力控制單元等）的成本達(dá)到179美元/kW，每生產(chǎn)1萬套燃料電池，燃料電池系統(tǒng)成本僅為79美元/kW，可見規(guī)?；瘜ΜF(xiàn)階段燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)成本的影響之大。

技術(shù)和成本上仍與國外領(lǐng)先水平存在一定差距，導(dǎo)致國內(nèi)燃料電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程偏慢。在產(chǎn)品性能和成本上，中國與國外相關(guān)研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)存在一定差距，這直接導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)鏈上核心零部件還無法實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，或是產(chǎn)品與國外水平相差甚遠(yuǎn)，阻礙了產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)落后，產(chǎn)業(yè)應(yīng)用落地仍需時日。激發(fā)最下游的消費(fèi)端，帶動全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展是新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，充能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成為燃料電池應(yīng)用領(lǐng)域便利性的重要保障。新技術(shù)、新能源的市場接受度仍待開發(fā)。氫燃料電池作為重要的清潔能源之一，國家層面無論是在能源規(guī)劃方面，還是新能源汽車政策方面都給予了一定的重視。但作為新興技術(shù)、產(chǎn)品，除本身技術(shù)不夠穩(wěn)定之外，還需面對舊產(chǎn)品穩(wěn)定的用戶習(xí)慣的挑戰(zhàn)，因此被市場認(rèn)可仍需要一個漫長的過程。