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在《我國氫燃料電池產業鏈趨于完善,但大規模商用仍存在阻礙》與《我國氫燃料電池與國際先進水平相比落后了5-10年》中,筆者對我國氫燃料電池在新一代汽車大規模商用遇到的阻礙進行了概括與解析,其中技術存在瓶頸、成本高、經濟性差成為限制氫燃料電池汽車發展的主要因素,此外,“加氫焦慮”對氫燃料電池汽車的發展也造成了不利影響。國際與國內都采取了發展技術、加快氫能產業基礎設施建設等措施來應對這一系列的難題,同時,這些措施也成為氫燃料電池汽車發展的新趨勢。
國際上 加氫站建設進程不斷加快 “加氫焦慮”有望緩解
(1)氫燃料電池系統的成本下降趨勢明顯,汽車產銷量不斷上漲
隨著對氫燃料電池技術的不斷探索,電池系統的成本也呈現下降趨勢。根據美國能源部最新數據顯示,2017年氫燃料電池系統的成本為79美元/kW,而這一數據在2006年則高達124美元/kW,受益于技術的進步,燃料電池的成本在10年間下降了57%左右。隨著行業對相關技術的不斷探索,2020年氫燃料電池成本有望進一步下降,降至約40美元/kW。美國能源部未來的目標是將成本降至目前的一半以下,即30美元/kW.
技術的發展、成本的下跌和節能減排需求的日益加強都促進了氫燃料電池產銷量的不斷上漲。美國市場研究機構預測,2024年燃料電池汽車銷量將達到22.8萬輛,其中亞太地區、歐洲地區、北美占比分別約為40%、33%、25%。2030年,全球燃料電池汽車銷量將占電動汽車銷量的10%左右,上升到350萬輛;到2050年,燃料電池汽車,插電式混合電動汽車、純電動汽車將形成三分天下之勢,銷量占比均有望達到30%左右。歐洲、日本、韓國等主要國家運營氫燃料電池車輛規劃見表1。美國汽車媒體也做出預測,2020年世界燃料電池汽車保有量將增加到30萬輛,年耗氫輛達到12.7萬噸;2030年進一步增加到200萬輛,年耗氫輛上升至63萬噸。
表1 運營氫燃料電池車輛規劃
(資料來源:IEA氫和燃料電池技術路線圖)
(2)美日德等加氫站建設進程不斷加快,“加氫焦慮”有望緩解
為了緩解“加氫焦慮”,美日德等國都加快加氫站建設,氫燃料電池汽車產業逐漸步入商業化示范階段?!度蚣託湔窘y計報告》的數據顯示,2017年全球有274座加氫站正在運營,歐洲、亞洲、北美分別擁有106座、101座和64座,而南美和澳大利亞僅有2座和1座。全球三分之二的加氫站向公共開放。
未來,美日德等主要國家加氫站建設將不斷加快。預計到2020年,全球將建成435座加氫站,2025年加氫站保有量有望超過800座,日、美、德分別計劃建成320座、100座和400座(見表1)。此外,加拿大、意大利、挪威也在對加氫站的建設進行規劃。
表2主要國家運營加氫站規劃
國內 氫燃料電池汽車2020年示范應用 2030年大規模推廣 2050年實現普及
2016年,工信部在《節能與新能源汽車技術路線圖》提出了氫能燃料電池汽車產品路線圖(見表3)。近期以大容量電池與小功率燃料電池的動力結構為技術特征,在特定區域的公共服務用車領域內,實現燃料電池汽車萬輛規模示范應用;中期以中等容量動力電池與大功率燃料電池的電電混合為特征,實現較大區域內燃料電池汽車十萬輛規模的批量應用;遠期全功率燃料電池為動力特征,在大型商用車領域、私人乘車領域實現百萬規模的商業推廣,以可再生能源為主的氫能供應體系的建設與規?;稳剂想姵仄囈幠;l展。
表3 氫燃料電池汽車產品路線圖
(信息來源:節能與新能源汽車技術路線圖)
另外,國家能源局和發改委還在《能源技術革命創新行動計劃(2016-2030年)》指出了氫燃料電池技術創新目標與路線(見表4),氫的制造、儲存、運輸以及先進燃料電池、加氫站被列為技術創新的重點。總體目標是2020年實現氫能和燃料電池的示范運行,2030年實現燃料電池汽車的大規模推廣應用,2050年實現燃料電池汽車的普及應用。
表4 我國氫能與燃料電池技術創新路線圖
(信息來源:《能源技術革命行動計劃》)
2015年,國務院頒布了的《中國制造2025》,提出了燃料電池研究方向戰略目標(見表5)。
表5 《中國制造2025》關于燃料電池汽車戰略目標
綜上所述,筆者大膽預測我國氫燃料電池汽車大發展趨勢為2020年示范運行,2030年大規模應用,2050年普及應用。
此外,為進一步促進氫燃料電池汽車的發展,全國氫能標準化技術委員會就我國氫能基礎設施產業發布了《中國氫能產業基礎設施發展藍皮書》,提出了近期、中期、遠期發展規劃:2020年,實現720m3/年的氫氣產能規模;2030年,這一數據上升到1000億m3/年;到2050年,加氫服務區域要求覆蓋全國氫能產業發達的地區。表6為中國氫能基礎設施技術發展路線圖。
表6 我國氫能產業基礎設施技術發展路線圖
(信息來源:《中國氫能基礎產業發展藍皮書》)
商用車或成為氫燃料電池汽車產業化突破點
在運營成本上,氫燃料電池汽車明顯高于燃油汽車和純電動汽車,因此,我國燃料電池巴士發展較為緩慢。但這一情況從2015年起發生了轉變,我國對空氣質量重視度日益提高和一系列燃料電池政策的相繼發布,都有力地推動著氫燃料電池巴士的發展。
我國的氫燃料電池巴士市場潛力巨大,全球領先的氫燃料電池研發和供應商加拿大公司巴拉德也對此十分看好。巴拉德在中國市場的短期目標是產品銷售,中期目標是技術許可與制造的本地化,長期目標是實現本土電堆銷售以及專利的長期授權費。到目前為止,巴拉德已經與中國不少企業簽署了協議,為其提供巴士燃料電池解決方案。如廣東佛山產業專業工業園與巴拉德公司展開了合作,在氫能產業與新材料發展研究院建成中,引入了巴拉德氫能研發人才;雙方共同推出的FC-9SSL燃料電池生產線在去年已經順利投產;整車生產基地也已經投產,年產量可以達到5000輛氫能源汽車;目前,園內已經建成一座加氫站。
此外,全國氫能標準化技術委員會也做出預測:2020年商用車將成為我國燃料電池車輛的主體。因此,筆者認為近幾年我國氫燃料電池汽車的突破口很可能是公交車為代表的商用車。
結語
近年來,氫燃料電池技術瓶頸、成本高、經濟性差、“加氫焦慮”成為限制氫燃料電池汽車發展的主要桎梏。為應對這一系列問題,國際上加強了對氫燃料電池技術的探索,電池系統的成本也呈現下降趨勢,氫燃料電池汽車產銷量不斷上漲;同時,美日德等加氫站建設進程不斷加快,“加氫焦慮”有望緩解。國內也大力促進氫能產業基礎設施的發展,而氫燃料電池汽車預計將在2020年示范應用,2030年大規模推廣,2050年實現普及;商用車也有望成為氫燃料電池汽車產業化突破點。
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