油价、电池齐涨价,是时候给氢燃料电池更多机会了

再过24小时,油价将迎再次上涨,92号汽油价格持续向9元逼近,而98号汽油早已迈入10元时代。与此同时,作为汽油车补充的纯电动汽车,并没能成为“避险”的选择。

受电池成本上升影响,国内90%以上纯电动车都宣布了涨价,特斯拉Model Y涨价高达3万多,就连增程式汽车理想ONE,也宣布涨价1.18万元。

这让现有汽车能源结构的脆弱性一览无遗。危机之下,我们再一次将目光聚焦在了氢能源汽车身上。3月23日,国家发展改革委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》(以下简称《规划》)。

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《规划》提出支持氢燃料电池技术发展,计划到2025年,燃料电池车辆保有量约 5 万辆。此外《规划》还首次明确了氢能是未来国家能源体系的重要组成部分,再生能源制氢是主要发展方向。可见国家对氢燃料电池技术补充现有驱动方式寄予厚望,期待大力发展氢能产业让现有能源体系更为健康。

汽车行业也积极响应《规划》的号召,在2022中国电动汽车百人会论坛上,现代汽车集团(中国)总裁李赫埈就提出建议“加强氢燃料乘用车的普及,提高社会对氢能的接受度,从而使产业链上下游企业通过规模经济降低成本,打造企业自发参与市场的良性循环结构。”

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为什么要在这个时间点大力发展氢能源?现阶段中国市场的氢燃料电池发展现状如何?氢燃料电池又该如何向前发展呢?本篇文章将一一探讨这些话题。

氢能源助力能源结构优化

《规划》明确表示氢能源是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源,是我国未来多元化能源体系的重要组成部分。这里对氢能源的描述,就恰逢其时地解释了我国大力发展氢能源的原因。

不同于化石能源,氢能和电能都属于二次能源,目前我国氢气产量超3000万吨/年,但和电能一样,主要依靠化石能源制氢。依靠煤发电和煤制氢都会产生较高碳排放,如果不优化上游的发电和制氢一次能源的比例,仅大力发展电动汽车,碳中和的目标依旧艰难。

《规划》鼓励通过可再生能源制氢,我国国土面积辽阔,风电、水电、光电都有很大规模的示范区域。但由于可再生能源发电受环境影响大,发电量波动也比较大,因此产生了弃光、弃风,需要依靠发电端储能才能进一步平衡峰谷,提升发电利用率。

蓄电池和电解水制氢是两种成熟的储能方案,相对而言,电池非常依赖上游矿产供应链,且电动汽车发展势头迅猛,电池价格较高。相对而言氢气和储氢对能源波动影响较小,成本稳定可控,是更好的储能方式。

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与我们相邻的韩国和日本,都计划扶持可再生能源制氢,以摆脱对化石能源的依赖,现代汽车和丰田汽车也是借着政策东风,成为现阶段氢燃料电池技术上的领先者。现代汽车的FCEV产品线覆盖商用货车、大巴车、乘用车,特别是氢燃料电池SUV现代NEXO已经在全球交付2万辆以上。

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国内目前已经在张家口等地建成了多个弃风弃光制氢的示范项目,行业前景非常广阔,但就汽车产业而言,还较为薄弱。上汽集团在FCEV领域投入较早,投资专门研发氢燃料电池系统的氢捷科技,上汽大通还发布了燃料电池MPV上汽大通MAXUS EUNIQ 7。

正如中国国际经济交流中心常务副理事长张晓强所言,与国际领先水平相比,目前我国氢能产业的核心技术、装备还处于“跟跑”的水平。

解决先有蛋还是先有鸡的问题

氢能的发展很依赖下游FCEV的发展,而FCEV的发展,又非常依赖氢能的制备以及基础设施建设。《规划》将氢燃料扶上了位,大力发展清洁能源制氢,实际上是解决了“鸡生蛋”,而接下来需要整个汽车产业一同来完成“蛋生鸡”。

通过FCEV的发展来影响能源结构任重道远,为了推进FCEV核心技术的发展,《规划》指出要“积极开展氢能技术创新国际合作”。

实际上,氢燃料电池技术领先的国际汽车也有着这样的诉求。FCEV的发展是系统工程,无论是现代汽车还是丰田汽车,都已经意识到需要用更开放的姿态,让更多的企业参与进来,一起把盘子做大。

目前现代汽车在中国市场的氢能源产业布局是最为积极。现代汽车集团2021年3月在广州成立了海外首个大型氢燃料电池系统工厂,这也是中国首家大型氢燃料电池系统生产专用工厂。该工厂预计2022年12月投入使用,初期工厂规划年产6,500套氢燃料电池系统。

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与此同时,现代汽车还将氢燃料SUV现代NEXO以进口车的形式引入了中国,这款车目前是中国市场唯一可以买到的,能够上牌的氢燃料电池SUV车型。

氢燃料电池乘用车落地的意义要高于商用车,因为乘用车离消费者更近,更便于促进消费者逐渐消除对氢燃料电池技术的误解,提升社会对氢燃料电池的接受程度。目前影响氢燃料电池技术发展很大的障碍来自安全信任,韩国也曾发生过民众对氢燃料电池的抗议,通过对FCEV乘用车的推广,可以逐步消除误解,建立对氢能的信任。

依照现代汽车集团全球车型资料,现代NEXO共搭载了3个70Mpa高压储氢瓶,可存储6.33kg气态氢,该储氢瓶采用体积密度更高的塑料内胆,和碳纤维全缠绕的外壳,配备了泄压阀和承受火焰的特殊涂层,达到车规级耐久。实际上,氢燃料电池在安全性和经济性上都非常出色。

现代汽车集团(中国)总裁李赫埈也提议,提前制定氢能安全标准,加强国际标准和产业链合作。同时李赫埈也呼吁国内汽车行业同仁,一同推进车用氢气标准的落地实施、燃料电池耐久性测试标准的进一步细化、氢瓶的安全检测方法改进等,安全地推进氢能源,让消费者可以更放心。

FCEV的优势在于补能效率高,以及不污染空气反而净化空气。现代NEXO加注一次仅需5分钟,NEDC续航里程可达800km。由于FCEV行驶过程中是将吸收的空气净化后,捕捉空气中的氧气,在燃料电池堆中电化学反应来发电,并用电力驱动汽车,整个反应的产物只有水,因此不仅0排放,还净化了空气。

FCEV汽车核心的技术是氢燃料电池反应堆和储氢瓶,这两项技术上,现代汽车都是领跑的角色,能够将NEXO车型引入中国市场,同时在中国建设HTWO世界级的氢能技术工厂,对助力实现《规划》提出2025年FCEV保有量5万辆的目标,将发挥巨大价值。

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现代汽车对在中国市场发展氢能源汽车非常有热情,除了产品和技术的引入外,现代中国还积极参与氢能源及氢燃料电池相关标准的制定,同时还通过产业基金的形式,孵化中国氢能产业优秀创业公司,共同促进整个氢能产业链的繁荣。

现代汽车集团(中国)总裁李赫埈,在2022中国电动汽车百人会论坛上表示,“中国作为世界最大的氢能生产国,已经在纯电动车领域拥有领先全球市场的经验,因此有望引领未来氢能社会转型。”这或许是现代汽车押注中国市场的原因。

稳定发展,FCEV和BEV长期并行

《规划》中对氢能源的发展,提出了“谨慎应用,示范先行”的原则。FCEV的技术难度更大,在落地上也比较依赖基础设施建设,因此大跃进式发展是不理智的,短中期来看,BEV和FCEV将协同发展,共同致力于碳中和目标。

BEV的充电桩建设和FCEV的加氢站建设刚好相反,充电桩铺设速度快,但维护成本高,且单充电站的服务能力有限,商业推广上基本不具备规模效率,现阶段桩商都是亏损的。

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FCEV则恰恰相反,受运输及储存成本影响,加氢站铺设速度较慢。但加氢站铺设后非常稳定,维护成本低,单站的服务能力强,整体约等于加油站,在商业推广上具备规模效率。

两种补能方式是天生的CP,这意味着FCEV和BEV的长期并线发展是当下的最优解。特别是BEV和FCEV本质上都是纯电驱动,在电机、电控等技术上是可以协同发展,能够提升研发效率。

这一块现代汽车是先行者,现代汽车已经通过自身的发展,向我们展示出了一条稳定有序推进氢能发展的路线。

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现代汽车在纯电动汽车领域推出了E-GMP纯电平台,并基于该平台打造了IONIQ系列车型,在北美和欧洲市场都获得了不错的反馈。同时现代汽车长期押注FCEV,提出了“氢能愿景2040”,将FCEV产品线覆盖到乘用车、大巴车、商用货车等领域。

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现代汽车对FCEV的发展也是循序渐进的,按照 “氢能愿景2040”,FECV将首先在商用车领域推广,逐步提升FCEV乘用车NEXO的市场销量,同时现代还计划将FCEV推广到大型船舶、空中出行等领域。

现代汽车的路径非常具有借鉴意义,商用车路线较为固定,对前期推广而言投入产出比更高,优先布局主干网络的加氢站建设,循序渐进推广FCEV的普及。同时坚持BEV和FCEV两条腿走路,实现技术协同发展,商业化互补推进。

写在最后:

氢实际上可以理解为是“电”的另一种存在形式,帮助瞬时的电,拓展了时间的维度,使得电可以被低污染、高效率地储存下来。同时氢气作为地球上“存在感”最强的元素,储量丰富方便易取。

大力发展氢能,可以避免因为不稳定因素导致的能源价格动荡。同时FCEV和BEV在技术路线上的协同,以及补能体系建设上的互补性,意味着这两项技术终将长期并存,共同构成碳中和的绿色经济。

在这个过程中,需要由需求来引导供给,现代汽车在中国市场率先引入FCEV车型NEXO,以及建设HTWO世界级的氢能技术工厂,极大刺激了中国氢能市场的活力,这就如同为一首壮丽的交响曲吹响了前奏,而后续华章正等着各界力量一同来演奏。

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