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《燃料电池汽车开启产业化新时代-中国能源网》

  • 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： wuk
  • 发布时间：2017-11-20

  • 就在业界还对纯电动汽车是否真正环保心存疑虑，消费者因其充电时间较长、续驶里程较短而犹豫不定之际，一项被认为是实现车辆使用阶段“零排放”、全生命周期“低排放”的重要技术方案获得了汽车行业的青睐，这就是燃料电池汽车技术发展方案。

    近年来，随着燃料电池汽车成本的大幅下降、基础设施的逐步完善、安全性和可靠性的提升，全球范围内燃料电池汽车正迎来发展新阶段。11月9日在江苏省如皋市举行的2017第二届国际燃料电池汽车大会上，科技部部长万钢在发给大会的贺信中明确表示：“燃料电池汽车已经在全球范围内开启了产业化新时代，迈向市场化发展新征程。中国政府长期以来高度重视氢能燃料电池汽车的发展，氢能燃料电池是我国汽车动力系统转型升级和新能源汽车战略的重要方向。”

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  • 《燃料电池汽车离产业化还有多远》
    • 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：wukan
    • 发布时间：2018-05-20
    • 　　中国汽车工业协会最新数据显示，今年前4个月，我国新能源汽车产销分别完成23.2万辆和22.5万辆，比上年同期分别增长142.4%和149.2%，不仅远超车市整体增幅，也远超人们预期。 　　在这种形势下，汽车行业开始普遍触“电”，纯电动汽车市场已经挤得“无处下脚”。不少企业另辟蹊径，开始投身氢燃料汽车的研发，不少地方也纷纷将燃料电池汽车产业列为发展重点。 　　那么，燃料电池汽车离真正产业化究竟还有多远呢? 　　成熟度比电动车至少差10年 　　在前不久举行的北京国际车展上，福田欧辉8.5米氢燃料电池客车吸引了不少观众眼球。据介绍，该车加注氢气10分钟，续航里程可达500公里，目前已获得百辆订单，这也是燃料电池汽车全球最大商业化订单。 　　“在世界各国政府、科研机构和企业共同推动下，燃料电池技术近年有较大进展。”中国汽车工业协会常务副会长董扬表示，从加拿大巴拉德公司1991年申请专利开始，燃料电池汽车的研究已有近30年历史。2015年1月，丰田汽车公司的“未来”(Mirai)品牌燃料电池汽车正式投产销售，标志着燃料电池汽车的技术路线基本确定，开始进入产业化阶段。 　　虽然我国燃料电池产业起步比日本晚，但近年来也取得了长足进步。经过20多年的研发和示范运行，目前我国已经初步掌握燃料电池电堆及其关键材料、动力系统、整车集成和氢能基础设施的核心技术，基本建立了具有自主知识产权的燃料电池汽车动力系统技术平台，培育了一批从事燃料电池及关键零部件研发生产的企业，初步形成了以大学研究院所为主，骨干企业参与，涵盖制氢、储氢、输氢、氢安全及燃料电池技术的研发体系，实现了百辆级动力系统与整车的生产能力。截至2017年底，我国燃料电池汽车商业化订单已突破千辆，用于示范运营的氢燃料电池汽车有200余辆，全国范围内建成加氢站8座。 　　不过，这组运营数字远不如纯电动汽车。“虽然燃料电池有电堆效率比内燃机高、完全没有排放污染等巨大优点，但是由于氢的储存方法未能确定，电堆体积过大，效率太低，质子交换膜使用贵金属多等具体技术问题未能攻克，燃料电池汽车真正产业化还面临较多困难。”董扬认为，当前我国燃料电池汽车与2009年的纯电动汽车状况相似，还属于“十城千辆”的规模化研发推广阶段。就产业成熟度而言，燃料电池汽车与动力蓄电池电动汽车相比，还有10年甚至更长的差距。 　　产业突破必须迈过“三道坎” 　　乘用车最能体现一国汽车产业技术水平。数据显示，当前全球燃料电池乘用车市场主要为日本丰田、本田和韩国现代汽车所占据。其中，丰田的Mirai以2039辆的注册量占据了全球燃料电池汽车销量的88%。相较之下，我国正式推出的燃料电池乘用车落地产品仅有上汽荣威950一款，且并未正式面向私人消费市场。 　　为何我国氢燃料电池汽车难以推广呢?“首先，燃料电池使用寿命太短。”新研氢能源科技有限公司CTO、IEC国际标准召集人齐志刚举例说，上汽荣威950燃料电池汽车运行时间在3000小时左右，离实际应用所需的5000小时还有较大差距。 　　“更重要的是，由于对环境、温度、湿度无法控制，在实际运营中，氢燃料电池的寿命会大打折扣。”清华大学汽车工程系教授陈全世表示，即使寿命达到5000小时，以一天运营15小时计算，一辆公交车仅能运营不到一年的时间，根本无法支撑产品的商业化运营。 　　其次，氢的供应链尚未形成。据专家介绍，关于氢的制取，当前有工业副产氢和利用光伏、风能等碎片化能源制氢等不同技术路线;关于氢的输送，也有高压、液化和利用天然气管道等不同路线，都需要进行经济、技术方面的比较和商业模式的探索。 　　中国工程院院士、中国科学院大连化学物理研究所研究员衣宝廉表示，目前我国氢气储存和运输企业少，氢气的供给体系并不稳定。 　　再次，生产和使用成本高也制约了推广。“目前，全球技术领先的丰田也是在‘贴钱’推广，其真正的价格要远高于纯电动汽车，更不用说燃油车。”陈全世表示，“丰田去年销售的几千辆燃料电池汽车中，80%用于租赁业务，其性价比也远未达到市场推广要求”。 　　记者走访发现，目前国内一辆燃料电池汽车售价大都在百万元以上。“之所以价格居高不下，主要原因是规模太小。”上海电器科学研究院北京分院院长卢琛钰表示。 　　同时，燃料电池汽车使用成本也偏高。“为了保证氢气运输安全，我国规定压力容器必须很牢固，同时要求运输氢气的压力不能太大。”北京低碳清洁能源研究所氢能研发部经理何广利表示，压力低储存量就少，“综合来算，氢气储存和运输成本每立方米约为9元，远超过制氢成本”。 　　此外，加氢站建设投资也较大。衣宝廉告诉记者，不算土地，一座日加能力在200公斤的加氢站的建设成本至少在1500万元以上，远高于加油站和充电站，这对不少企业形成了较高门槛。 　　谁能胜出在于市场选择 　　在我国新能源汽车推广和应用上，始终存在着插电式、纯电和燃料电池三条技术路线之争。其中，由于氢的能量密度是油的两至三倍，再加上它在加氢环节的客户体验和传统能源车是一样的，加一次氢仅用2分钟至3分钟，续驶里程可达500公里至700公里，很长时间以来，燃料电池汽车都被认为是国家新能源汽车技术路线终极解决方案。 　　然而，与纯电动汽车相比，燃料电池汽车不仅在我国，在全世界的推广应用都不太理想。“本世纪初，在动力蓄电池能量密度达不到汽车使用需求的前提下，专家多认为燃料电池汽车是电动汽车的终极阶段，这可以理解。但是近年来，动力蓄电池技术已有重大进步，对此结论应重新评估。”在董扬看来，就当前技术状况，动力蓄电池电动汽车更适用于城市、短途、乘用车，而燃料电池汽车更适用于长途、重载、商用车。“二者是互为补充的关系，并不是互相替代的关系，至于将来孰优孰劣，由于技术还在发展，基础设施正在建设，商业模式也在持续不断创新，仍存在巨大变数。”董扬说。 　　氢能燃料电池技术需要加快发展，这符合我国能源革命的需要。“但氢和电都是能源载体，并无‘终极’之说。”中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高也不同意“氢是终极能源”和“氢能燃料电池车是终极环保车”的说法。他认为，小型轿车对能量要求较低，锂电池可能发挥更大作用，“所以就新能源汽车而言，燃料电池与纯电将来会是共生共存”。 　　“纯电动、氢燃料和混合动力，都有各自的优势，中国市场这么大，三条技术路线在今天和明天都是需要的。”在5月12日举行的第十届汽车蓝皮书论坛上，上海交通大学智能网联电动汽车创新中心主任殷承良说，至于未来究竟谁能胜出，“取决于技术进步和市场选择”。 　　按照我国相关产业规划，到2030年，我国燃料电池汽车运营要达到100万辆。届时，中国有望成为全球最大的燃料电池汽车市场。如何加快燃料电池汽车的产业化步伐?“这需要汽车整车及能源大企业等产业主力军介入，产业主管部门牵头，选择条件较好的省域地区开展部省合作。”董扬认为，只有迅速形成万辆等级的生产，才能打通产业链。
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  • 《山东推进氢能及燃料电池汽车产业发展》
    • 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。
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