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中国燃料电池汽车的发展策略建议
1、中国发展燃料电池汽车的战略定位
首先,必须站在全球产业升级和能源革命的大背景下审视燃料电池汽车。当前,全球能源与环境压力与日俱增,各国汽车节能减排的步伐不断加快,发展新能源汽车已呈大势所趋。各国一方面不断加严燃油消耗法规,另一方面持续加大对新能源汽车支持力度,以谋求交通领域的可持续发展。以日本丰田、本田、德国大众等为代表的多家全球顶级汽车企业更相继宣布了停产传统燃油车的时间表,这意味着推进新能源汽车、实现汽车电气化成为了公认的发展趋势。目前新能源汽车有两大主要发展方向,即纯电动车与燃料电池汽车。全球汽车强国都致力于这两类电驱动车型的开发,包括乘用车和商用车。不仅纯电动车,燃料电池乘用车和商用车也不断有新产品问世。这对致力于建设汽车强国的中国是战略选择的很好参照。
其次,必须充分理解中国作为全球第一汽车大国,发展新能源汽车战略需求的迫切性。一方面,中国石油对外依存度逐年攀升,2016年已超过65%,能源安全成为事关国运的重大挑战;另一方面,日益严重的雾霾引发全民关注,履行低碳承诺和改善环境质量已是中国最大的政治任务之一。汽车产业作为石油消耗大户,自然应承担重要责任。也就是说,中国亟需在能力所及的范围内,以最快速和最有效的手段,加紧普及新能源汽车,以早日实现能源替代和碳排放降低。
正是从这种战略需求出发,中国选择了以全面推动电动车为主的新能源汽车发展策略,这也是权衡电动车和燃料电池汽车发展状态后做出的选择。先从基础设施建设角度分析,中国地域辽阔,如果同时承担加油站、充电站、加氢站建设,投入将非常巨大,且难以配置充足的资源(尤其是大型城市稀缺的土地资源),可行性较低。而比较充电站和加氢站,前者相对成熟,正处在快速普及的状态,后者尚有技术和成本等问题需要解决,且制氢、运氢和储氢都还有很多技术及产业化难题。显然,优先布置充电站更为现实。再就电动车和燃料电池汽车本身来看,相比于燃料电池汽车,电动车更接近于大规模产业化:
第一,从全球来看,电动车更加成熟,像日产、特斯拉等公司的电动车产品已经有不错的销量。相比之下,即使最为领先的日企,虽然陆续推出了燃料电池量产车型,但产量都非常有限。近期一直以「混合动力+燃料电池」为技术路线的丰田汽车也公布了量产电动车的计划,这种战略调整说明,丰田也认识到就当前快速推进新能源汽车的需求而言,电动车是无法跨越的。
第二,电动车能源供给相对方便,电网相关基础设施已十分完善,各国的充电基础设施也在加速发展中,相反,高效的制氢路径尚在探索中,并无大量「现成」的氢能可供利用。
第三,中国自身电动车水平基本与世界同步,而如前所述,燃料电池汽车技术则相对落后。由此可见,相比于发展燃料电池汽车,聚力发展电动车更是快速获得节能减排收益的有效手段。
最后,必须深刻地理解燃料电池汽车的战略价值,尽管「发展有侧重、推进有先后」的新能源汽车普及策略无可厚非,但这并不意味着可以忽略燃料电池汽车。作为新能源汽车的重要发展选项和未来汽车动力可能的终极解决方案之一,燃料电池汽车在中国汽车强国的版图中绝非可有可无,而是必不可少,其先天具有的零排放、高能效、大里程等优势,是电动车无法比拟的。
实际上,人类未来的能源格局极有可能「脱碳入氢」,而燃料电池汽车恰与此方向匹配,从这个意义上讲,在能源革命的深度上,燃料电池汽车是超过电动车的。更重要的是,中国必须坚持「能源多元化」的战略。因此,任何以发展电动车为理由忽视燃料电池汽车投入的观点都是不可取的。面对燃料电池汽车落后于人的局面,中国更要在大力发展电动车的同时,同步对燃料电池汽车进行战略储备、前瞻布局和切实投入。不仅是商用车,也包括乘用车,都必须努力紧跟世界先进水平,以免出现战略误判和关键短板。
2、中国燃料电池汽车产业的发展策略
前文已阐明燃料电池汽车对于中国能源和汽车产业的重要性,而要在总体落后的情况下,以相比电动车次要的投入,快速推进燃料电池汽车的技术进步和产业发展,就更需要科学精准的发展路径以及相关方面的有效协同。为此,本文经过认真梳理和研究分析,提出了中国燃料电池汽车产业的三大发展策略:即商用车先导、政府持续支持、企业认真储备。
a.中国发展燃料电池汽车应选择商用车作为重点方向和战略突破口
从全球共性问题和情况看,主要有以下几个方面的考虑:
首先,燃料电池成本高昂,如果搭载于成本承载力相对有限的乘用车上,很难获得与其他动力车型相近的成本竞争力;
其次,燃料电池汽车面临加氢基础设施的制约,但其续航里程长的特点,特别适合大型商用车(如长途货车、客车)的应用场景,而为保障固定用途、点对点移动的长途商用车,只需定点建设少量加氢站即可,对基础设施的依赖就可大为降低;
最后,采用以动力电池供能的纯电动商用车,虽然同样可以满足环保要求,但为满足较长续航里程和较大载重量必须搭载大量电池,不仅成本上并不划算,而且运载大量电池移动本身也与节能环保相悖。
也就是说,对于大型商用车而言,电动车是性价比较低的新能源技术选项,而燃料电池汽车恰可弥补其短。再从中国自身特点和情形分析:
第一,相比乘用车,中国商用车的节能减排技术水平更低,商用车保有量远小于乘用车,但油耗和排放都更甚于乘用车,为此在商用车领域推广新能源的紧迫性更强,而燃料电池可能是更适合商用车的新能源汽车技术;
第二,中国市场规模巨大、地域差异明显,如前文所述,中国燃料电池汽车产业也呈现出地域性强的特色,因地制宜地选择合适的局部区域,以氢能综合利用为战略方向,导入全功率燃料电池商用车,就有足够的市场容量,具有获得快速发展的现实可行性;
第三,中国在燃料电池商用车方面的差距小于乘用车,如能切实以商用车为先导推进燃料电池汽车,不仅可以助力汽车节能减排整体目标的实现,而且完全可以通过打造燃料电池商用车平台,先行培育产业链,推进产业化,并为未来燃料电池乘用车的推广做好技术储备。
b.政府应给予燃料电池汽车以充分重视和持续支持
建议政府应从五个方面入手,支持燃料电池汽车的技术攻关和产业发展:
其一,必须明确肯定燃料电池汽车的战略定位,作为新能源汽车的重要技术路径和未来汽车动力可能的终极解决方案之一,燃料电池汽车不是可有可无,而是不容有失。中国当前选择以电动车为突破口加快发展新能源汽车无可非议,但国家同时必须有力支持燃料电池汽车的技术研发和产业化,包括全功率的燃料电池乘用车,因为作为汽车大国,我们承受不起未来汽车动力源可能发生突变带来的战略风险,理应加紧推进、认真储备,力争抢占先机。
其二,必须进行前瞻布局,系统规划重点区域。既要避免各地都只关注电动车而忽视燃料电池汽车,也要避免燃料电池汽车的重复投入,更要保证真正具有优势条件的区域及企业得到有针对性的重点扶持。
其三,通常新兴产业的形成、发展和成熟都要经历从「政府主导」到「准市场过渡」再到「市场主导」的轨迹,而当前以及今后相当一段时间内,由于技术成熟度不足,燃料电池汽车都将继续处在「政府主导」阶段,为此政府必须持续给予直接的支持,包括投入基础研发、财政补贴产品和基建、扶持重点企业以及开展示范工程等。
其四,必须加紧出台并不断完善相关政策保障体系,确保氢能的生产供给、车辆的研发制造、基础设施的建设运营等不同环节都有据可依,从而能够有序开展相关工作。
其五,要认真总结电动汽车前期推广的经验与教训,确保在燃料电池汽车的基础研发及产业化推广上少走弯路。
c.企业应将燃料电池汽车作为未来动力技术的重要选项,认真评估,有效储备
对于企业来说,应根据自身实际情况,将燃料电池汽车作为重要的技术选项,纳入未来节能减排技术路线的综合评估之中,进行相应的技术攻关与储备,并积极推动燃料电池汽车的产业化发展。必须强调的是,燃料电池汽车商业化的核心还是关键技术的进步。
根据梳理,建议企业可按以下重点方向进行技术攻关,以促进燃料电池汽车加快走向大规模应用:
第一,基础技术研发,包括燃料电池核心材料和燃料电池过程机理研究,如新型低铂或非铂催化原理及催化剂、高化学和机械稳定性固体电解质开发、单电池综合仿真技术、燃料电池电热分布分析、空气杂质的影响、电堆「气水电热」多重耦合特性研究等;
第二,集成技术研发,包括应用于燃料电池系统层级的集成技术和应用于整车层级的集成技术;
第三,关键零部件研发,例如高性能燃料电池系统所必需的空压机、加湿器、氢循环装置等重要零部件,都应尽快实现国产化,以确保产业健康发展;
第四,基础设施及相关技术。包括低成本、低能耗、低污染的制氢、运氢、储氢技术,如可再生能源制氢等技术的应用。
结束语
燃料电池汽车代表着汽车产业动力革命可能的终极方向之一,对于改善未来能源结构、发展低碳交通具有深远意义。当前,世界各国对于燃料电池汽车的关注不断升温,已有一些产品投放市场,进入产业化初始阶段。
本文对燃料电池汽车发展历程、关键技术和主要障碍进行了系统梳理,指出由于技术尚未获得本质突破,因此成本、耐久性、基础设施以及氢能产业链仍是燃料电池汽车推广应用所面临的全球共性瓶颈。
与此同时,中国燃料电池汽车虽也已获得一定的发展,但在关键材料、关键零部件和整车集成等方面与国外先进水平相比仍有一定差距,同时具有起步晚、地域性强、产业链条不够完整、商用车相对发展较快以及政府更关注于电动车发展等鲜明特点。
基于燃料电池汽车自身技术特点和中国当前发展情况,本文认为,发展新能源汽车产业虽然要有所侧重,但必须充分认识到燃料电池汽车的重要地位,站在大国「能源多元化」战略需求的高度,给予足够的重视和切实的支持。
本文从中国燃料电池汽车发展的突破口及方向、燃料电池汽车产业发展所需的政府支持和环境保障、相关企业的应对战略三个方向梳理了其发展策略,为推动中国燃料电池汽车产业的加快发展,实现汽车能源替换与碳排放降低,确保产业未来可持续发展提供助力。
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