《氢燃料电池汽车亟待碳中和助推发力》

  • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2021-03-19
  • 在新能源汽车多种技术路线图中,氢燃料电池汽车的发展是滞后的。目前,全球销售的新能源汽车中,仅1%左右为氢燃料电池汽车。业界预计,随着各国对碳中和目标的推进,以及多国支持氢能源发展政策的实施,氢燃料电池汽车的发展环境有望得到改善,发展速度将加快。

    市场依然狭小

    中国汽车工业协会提供的香橙会研究院报告显示,2020年,全球共销售氢燃料电池汽车9006辆,同比下滑9.1%。韩国成为当年全球最大的氢燃料电池汽车销售市场,销量达5823辆,同比增长39%,占当年全球销量的65%。中国的氢燃料电池汽车销售同比减少57%,但仍以1177辆的销量位居第二。

    截至2020年底,全球氢燃料电池汽车保有量突破30000辆,达到32535辆,较上一年度增加38%,氢燃料电池汽车市场主要分布在欧洲、美国、日本、韩国和中国。其中,韩国氢燃料电池汽车保有量从2019年的5083辆跃升至10906辆,位居世界第一,成为全球唯一氢燃料电池汽车保有量超过10000辆的国家。美国和中国的氢燃料电池汽车保有量分列第二和第三位。

    日韩在氢燃料电池汽车领域暂时领先。丰田Mirai和现代NEXO占据市场绝对主导地位。日本丰田的氢燃料电池汽车研发起步较早;韩国现代NEXO为后起之秀,2018年开始上市销售,2019年的销量超过Mirai。

    现代NEXO的崛起使韩国近年的氢燃料电池汽车销量大增,NEXO近三年全球销量复合增长率高达92.61%,2020年全球销量为6781辆,90%在韩国本土销售。

    日本是以往氢燃料电池汽车的主要产销国。日本氢燃料电池汽车本地市场保有量主要由丰田Mirai和本田Clarity,以及小部分进口车组成,其中丰田Mirai占比达94%。2015年,丰田Mirai一代车型正式量产,2017年销量达到峰值,2018年至2020年销量呈现逐年平稳下滑趋势。其中,海外市场销量下滑速度超过本土市场。2020年,本田Clarity的本土销量大幅萎缩,从2019年的110辆直接缩减到8辆。2020年,丰田Mirai的销量主要分布在日本本土、欧洲和美国。

    目前,欧美市场的氢燃料电池汽车主要依靠进口。氢云链数据库显示,截至2020年末,美国市场累计销售氢燃料电池汽车8931辆。其中,2018年销售2368辆,达到近年高点;2020年销售937辆,较2019年下滑55%。截至2020年底,欧洲地区累计销售氢燃料电池汽车1556辆,其中2020年销量为667辆。

    美国加州燃料电池合作伙伴组织(CaFCP)公布的数据显示,美国的燃料电池汽车市场陷于停滞状态,自2017年以后,美国燃料电池汽车的销量再未出现过大幅增长,2019年甚至出现了12%的下滑。

    瓶颈亟须破解

    业界普遍看好氢能产业发展前景,但是囿于开发成本高、技术复杂、资金短缺等因素,相关产业的大规模商业化仍有很长的路要走。

    氢能源制备的技术水平高、制作工艺繁琐复杂、对材料要求高,所以生产成本非常高昂,加上许多国家尚未出台补贴措施,导致氢燃料电池汽车价格过高。但是,氢燃料电池汽车的利润并不高,甚至还有可能亏本。

    能源署报告显示,“绿氢”(电解氢)价格为3.5至5欧元/公斤,远高于通过化石燃料制成的高碳“灰氢”(1.5欧元/公斤)的价格。未来一段时间,“绿氢”市场仍将处于竞争力较弱的阶段,需要长期扶持。据保守估算,全球氢能行业实现有效扩张,即到2050年实现氢能供给全球24%的能源需求,则需要约11万亿美元的相关投资。

    目前,水电解制造氢能的效率非常低,会消耗很多电能。相关研究显示,水电解出氢能的过程、剩余氢能在注入加氢站的过程中会损失近半电能。

    《世界报》经济专栏作家菲利普·埃斯康德表示,目前,氢燃料电池汽车的生产成本远高于纯电动新能源汽车。因此,氢能源技术至少需要10年时间才能成熟起来,这对参与企业来说还是存在风险的。另外,法德等欧盟国家仍未制定统一标准,也将进一步放缓相关项目的推进。

    《中央日报》认为,氢燃料电池汽车产业发展面临加氢站不足等诸多制约因素,仍需要大量建设生产、储存设备等基础设施。韩国氢及新能源学会名誉会长安国荣表示,政府在大力普及氢燃料电池汽车的同时,还应对其安全性进行普及,从而提升民众对氢燃料能源的接受程度。

    业界十分看好氢能源的发展潜力,但无论是大幅度降低成本还是核心技术的突破,都需要更大力度的政策支持及国家间合作。

    发展有望加速

    氢燃料电池汽车发展过程中存在的诸多问题,使得这一市场发展缓慢。但是,近年来不少国家的政府及企业开始更为关注氢能利用和氢燃料电池汽车的发展。

    2月2日,液化空气集团、英美资源集团、康明斯公司、现代、林德、壳牌和丰田等11家公司宣布组建Hydrogen Forward联盟,成员企业分布在从源头到服务的氢能价值链环节。该联盟将在美国进行大量投资,并积极推动特定氢能项目建设,致力于氢能技术解决方案的采用和相关基础设施建设。

    但是,目前美国仍然缺乏国家级氢能战略的统筹部署,美国东西部对氢燃料电池汽车的发展也持不同态度。

    德国和法国在推进氢燃料电池汽车发展方面则较为积极。德国在欧洲氢燃料电池领域拥有的专利最多。法国拥有160个氢能源项目,波城、欧塞尔等城市已开通氢能源公交线路,巴黎的氢燃料电池出租车今年年底将超过600辆。

    欧洲的汽车企业也在积极拥抱氢能源,包括雷诺、佛吉亚和米其林在内的整车厂商和零部件供应商,均在布局氢能和燃料电池技术领域。

    受益于2019年公布的《氢能经济发展路线图》,韩国氢燃料电池汽车产业2020年异军突起。根据规划,到2025年,韩国将打造氢燃料电池汽车年产量10万辆的生产体系;到2040年,氢燃料电池汽车累计产量将增至620万辆,氢燃料电池公交车力争达到4万辆,氢燃料电池汽车充电站增至1200个。

    日本着眼于燃料电池、氢供应链和电解技术领域,确定了车载用燃料电池、定置用燃料电池、大规模制氢、水制氢等十个项目作为优先领域,并通过互相合作促进技术研究与开发。日本政府计划2025年前后,将氢燃料电池汽车与混合动力车的价格差距缩小到70万日元。日本政府还将东京奥运会作为推动实现氢能社会的重要契机,将氢气作为火炬台和火炬燃料,还在奥运村周围设立加氢站,奥运会期间24小时为相关车辆提供加氢服务。东京奥运会赞助商丰田汽车公司计划提供约500辆氢燃料电池汽车作为官方用车。

    在亚洲的企业层面,日韩汽车企业形成竞争态势。2020年末丰田Mirai二代正式上市,希望借此夺回全球乘用车市场销量第一的宝座。丰田表示,在优化燃料电池系统性能和氢气储存容量的情况下,新一代Mirai续航里程增加30%,达到650公里。韩国现代汽车则表示,计划在十年内出售多达70万辆的NEXO车型。

    在欧洲,宝马公司正在开发X5的氢燃料版本。宝马氢燃料电池SUV-iHydrogen NEXT将于2022年进行小规模生产,正式量产时间为2025年,其燃料加注时间和续航里程与传统燃油车接近。去年,戴姆勒宣布停止研发氢燃料电池版梅赛德斯-奔驰GLC车型,未来将把重点放在与沃尔沃联合打造的氢燃料电池卡车和厢式货车上。不过,大众汽车一直对氢燃料电池汽车持怀疑态度,并且不打算进入氢燃料电池汽车细分市场。2020年,英国的捷豹路虎公布了宙斯计划,开发以燃料电池为动力的大型车辆,并将首先推出可驾驶的氢燃料电池概念车。

    能源与资源研究所(TERI)的报告显示,到2030年,绿氢的成本将降低50%以上,氢燃料电池汽车发展将迎来利好。此外,加氢站的建设也在推进中。据报道,2020年,全球新增加氢站107座,创下历史最高纪录。其中,欧洲29座,亚洲72座,北美洲6座。2021年,全球加氢站增加了7座,另外还有225座加氢站正在计划投建。

  • 原文来源:http://www.cnenergynews.cn/huagong/2021/03/19/detail_2021031993647.html
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    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2020-05-28
    • 当前,山东处于新旧动能转换、产业转型升级的关键时期,迫切需要培育壮大新兴产业,升级改造传统产业,减少对化石能源的依赖,增强特色经济内生动力。山东省委、省政府高度重视氢能及燃料电池汽车产业发展,将其作为推动经济高质量发展的重要引领性产业,超前布局、重点培育,取得了一定成效。在氢能及燃料电池汽车产业领域,山东已初步建立起从关键材料、燃料电池电堆、燃料电池发动机到整车的研发、生产体系,摸索出一套科学高效的示范运营模式。 山东省工业和信息化厅装备产业处处长赵明介绍,据中国工程院调研数据,山东省在合成氨驰放气和甲醇驰放气等渠道,每年可回收氢气约96万吨,可支撑10万台以上氢燃料电池商用车的规模化运行。山东也是能源大省,除传统的煤电外,风电、核电、光伏发电等新能源已达一定规模,可为电解制氢提供较好的能源保障。目前,山东省氢能及燃料电池产业链上的重点企业和研究机构达50余家,以兖矿集团、东岳集团、潍柴集团、山东高速、中通客车、中车四方等为代表的龙头企业率先突破,发挥了较强的示范作用。山东省已建成加氢站6座,其中5座日加氢量在500公斤及以上。在济南、潍坊、济宁、德州、聊城等市开展了氢燃料电池公交车的示范运行,已开通燃料电池公交专线6条。目前,全省氢燃料电池汽车上牌数为126辆,6月份有望超过200辆。潍柴集团依托承担的国家重点研发计划项目“燃料电池发动机及商用车产业化技术与应用”,今年3月份,该企业举办了“潍柴20000台氢燃料电池发动机工厂正式投产”仪式,标志着山东氢燃料电池业务走出了迈向全球一流商业化的关键一步。 济南新旧动能转换先行区作为山东省新旧动能转换综合试验田,作为深度参与者和先行者,拥有1030平方公里的黄河水岸资源和“一区两城六园区”的空间布局。按照先行区总体发展规划,在崔寨高新产业城建设总体规划面积20平方公里,集“氢能源科技园”、“氢能源产业园”、“氢能源会展商务区”三位一体的“中国氢谷”。 “中国氢谷”是以打造园区建设为基础,完善氢能产业链为目标,能源综合应用为核心的氢能产业集聚区。 济南新旧动能转换先行区管委会投资促进部主任景旭东说,“中国氢谷”主要任务是从氢的产、储、运、加、用等全产业链出发,依托科研院所、金融企业、生产企业等单位,加速形成 “一个氢谷园区、一家运营公司、一批科研机构、一支产业基金、一个氢能小镇、一批企业集群”的“六个一”发展新模式,逐步打造“配套设施完善,运营模式成熟、创新成果丰富、资金保障充足、示范效果明显、生态效应显著”的氢能产业商业生态圈。到2030年,先行区将实现氢能源及相关产业累计产值达到1000亿元。形成氢能全产业链核心技术协同研发体系,成为国内外顶尖的技术创新策源地;氢能产业生态圈可复制可推广,累计投资规模500亿元,龙头企业10家;通过示范工程带动,从公交车、物流车领域突破氢燃料电池汽车的推广应用,形成对全省乃至全国的辐射作用。 济南市钢城区作为济南新旧动能转换先行区的南翼,是国有大型钢铁联合企业山钢股份、莱钢集团的驻地,区内现有钢铁产能1290万吨、焦化产能350万吨,年副产氢气约6.5万吨,技术上可廉价提取工业副产氢气约5万吨,未来考虑重整焦炉煤气中的甲烷制氢,总氢气产量可达12万吨以上,可满足近十年内全市氢能源汽车的发展需求量。 济南市钢城区政府副区长郭玉华表示,针对较长一段时间内氢能车辆示范运行少,氢气耗量低的现实,结合钢城区钢铁生产富余煤气的资源现状,钢城区谋划耦合甲醇经二甲醚制工业乙醇技术路线,减少未来煤气自发电建设,将高炉煤气、转炉煤气中的一氧化碳与焦炉煤气中的氢分离提纯后分别与二甲醚进行羰基化与乙酸甲酯加氢反应制备工业乙醇,实现“以氢固碳”。通过该路径首先可以动态保障氢能在交通领域的供给,同时也可用于现有汽油的配给,能够减少制氢设备投运后的空转与氢气放散,并可大幅度改善环境、升级产业并延伸产业链,同时对于保障我国能源安全和粮食安全具有重要意义。 中国重汽集团是国内较早开展燃料电池车开发的商用车集团之一,2018年以来,中国重汽集团已成功研发多款燃料电池客车,涵盖城市公交车,长途旅游客车。通过多年技术积累及整车项目开发,中国重汽集团已掌握燃料电池整车核心技术,包括电机、动力电池、燃料电池等关键部件匹配技术,已具备开展多种燃料电池车型开发设计能力。 中国重汽集团汽车研究总院客车平台部部长赵金龙说,在燃料电池整车开发方面,中国重汽集团将根据市场情况逐步扩展重卡、轻卡等其他燃料电池商用车整车生产资质,扩展燃料电池整车车型,满足燃料电池车市场发展需求。在燃料电池技术研究方面,依托燃料电池试验室,开展大功率燃料电池系统整车集成技术研究,支撑中国重汽燃料电池整车业务开展;建立健全燃料电池系统测试流程,发展燃料电池系统性能评价能力。依托加氢站,开展燃料电池整车的试验验证和试运行,推进燃料电池整车产业化进程。依托平台项目,深入开展氢燃料电池整车集成技术研究、开发与试验验证能力建设。未来,中国重汽集团将以《山东省氢能产业中长期发展规划(2020-2030)》为指引,发挥中国重汽集团燃料电池方面的技术研发实力,与相关企业一起推动山东规模化燃料电池汽车示范运行,助推山东氢能及燃料电池产业发展。 中国工程院院士彭苏萍作为能源领域的顶级专家,多年来一直从事地质资源和能源等相关领域的科研工作,对氢能及燃料电池的发展有着独到的见解。彭苏萍对山东氢能源发展布局感到很震撼。他认为,下一步山东要抓落实,引人才,建平台。 山东省科协党组副书记、副主席纪洪波表示,近期,中国能源研究会常务副理事长史玉波和中国工程院院士、中国能源研究会燃料电池专委主任彭苏萍对山东氢能及燃料电池产业进行一次全面的问诊把脉,为制定符合山东省实际的产业发展路径和产业顶层设计做好基础支撑,让更多氢能及燃料电池成果落地山东、转化山东,更好为服务山东经济社会发展作出贡献。 今后一段时期,山东将进一步加大工作力度,加快培育壮大氢能及燃料电池产业,真正使其成为动能转换的先行产业、创新引领的先导行业、经济发展的优势产业。 同时,山东将借院士专家团队来山东调研的契机,紧紧抓住新旧动能转换的有利时机,按照省委省政府的整体部署,深入推进氢能及燃料电池汽车产业的发展,探索出一条以能源变革带动工业经济高质量发展的有效途径。
  • 《厉害了!我国氢燃料电池汽车》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2023-10-16
    • 如何在政策支持和鼓励下,促进核心技术突破与基础设施完善,不断推进氢燃料电池汽车规模化应用示范,已成为当下全产业面临的重要课题。 “当前,全球范围内碳减排形势严峻,同时能源结构导致石油、天然气等能源价格不确定性增强,世界各国纷纷将氢能作为碳减排和汽车电动化的重要方向,氢能正迎来快速发展的宝贵机遇。”中国汽车工程研究院股份有限公司能源动力事业部副总经理、国家氢能动力检测中心副主任邓波在“加快推进氢能产业化发展落实‘双碳’战略”主题论坛上表示。 根据中汽协发布的最新数据,我国氢燃料电池汽车的保有量已超过1.6万辆。业内认为,当前,我国氢能已经从关键技术的研发阶段开始转向产业化发展阶段。如何在政策支持和鼓励下,促进核心技术突破与基础设施完善,不断推进氢燃料电池汽车规模化应用示范,已成为当下全产业面临的重要课题。 发展潜力巨大 邓波指出,氢能是未来交通领域重要的能源载体,得益于政策指引,我国氢能产业已蓬勃发展。根据中国燃料电池产业未来发展目标,2050年氢能在我国能源体系中占比约为10%,年经济产值将超过10万亿元,燃料电池技术在交通和工业等领域将实现普及应用,燃料电池系统产能将达550万套/年。 国家电投集团氢能科技发展有限公司总经理助理陈平表示,氢能交通应用是我国实现“双碳”目标的重要路径。在能源结构调整期的大背景下,2030年燃料电池汽车将进入快速发展轨道,2035年全球占比预计达5%。目前我国氢能应用在交通领域侧重商用车,且重型化趋势明显,2022年燃料电池乘用车销量为256辆、仅占比5%,货车占比70%,其中重卡占比47.7%。 “基于‘双碳’目标和维护国家能源安全需要,以及我国新能源汽车技术进步驱动,未来十年,行业将开启一个由氢能汽车、电动汽车组成的氢电并存的局面。”河南省氢能与燃料电池汽车产业研究院院长、宇通燃料电池专业首席工程师张龙海说。 与会专家指出,氢能产业上下游各环节的巨大潜力和增值空间,将吸引更多企业、人才加入,共同推进产业发展进程。同时,随着氢能技术的不断突破和政策加持,氢能这个万亿级甚至数万亿级的市场定会加速形成。 已到示范应用关键阶段 上海捷氢科技股份有限公司副总经理侯中军表示,目前,氢能战略已成为全球共识,我国氢能发展规划和路径逐步清晰,绿氢项目成为产业新热点。同时,氢能基础设施建设步伐加快,截至2023年6月底,我国已建成加氢站379座,在营加氢站约200座,累计建成加氢站数量、在营加氢站数量、新建成加氢站数量均居全球首位。今年1-8月,我国燃料电池汽车累计销售3823辆,同比增长85%,市场需求正加快释放。 里斯战略定位咨询中国合伙人何松松表示,在技术、政策、投资等多重利好带动下,氢能产业已进入快速发展前夜。“其中,燃料电池系统处于国产化、规模化前夕,绿氢使用成本初现降低趋势,驱动氢能汽车向前发展;2022年以来多地出台了氢能产业相关投资激励政策,氢能投资热情高涨。在多重利好之下, 国内氢燃料电池汽车市场被初步激活,在商用车、乘用车领域均已取得一定发展。” “燃料电池汽车应用场景广泛,产品构成灵活,市场空间广阔,我国正处于示范应用关键阶段。”中汽创智科技有限公司产品经理、江苏省氢燃料电池汽车标准化委员会副秘书长赵荣博表示。 多重难题待解 产业取得重大突破的同时,也存在诸多问题亟待解决。 “当前,产业发展面临燃料电池整车综合竞争力不足、关键零部件自主化程度低、产业链不协同等问题,需要开展联合技术攻关,贯通氢能绿色制取、安全致密储输和全产业链高效利用。”张龙海说。 邓波指出,目前,国内氢能测试装备大多存在可靠性、稳定性差,设备响应速度慢,关键核心部件“卡脖子”等问题,亟需加快氢能装备研发,解决行业难题,提升国产化速率,促进行业发展。此外,国内氢能减碳数据监测与统计不清晰,亟需建立平台进行监管;气体流量计、湿度传感器等装置在应用端存在测不准的情况,亟待研制一批现场校准的方案。 陈平认为,全球氢燃料电池汽车产业在技术、成本、基础设施、技术标准和政策方面存在共性问题,需要协同解决。在全球共性问题基础上,我国氢燃料电池汽车产业在顶层规划、产业链自主化等方面也存在多重问题,亟待相关各方合力解决。 “上游制氢成本居高不下、加氢站基础设施建设严重不足、应用端创新不足等问题,仍制约着氢能产业的进一步发展,寻找加速氢能产业发展的新方法成为关键。”在何松松看来,在氢能发展初期,国家在制定行业发展规划、提供补贴优惠、规范行业法规等利好政策之外,更需要做的是通过政策引导,鼓励产业链上中下游的品类创新,从而真正激发行业发展活力,推动行业快速成长。