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图1全球典型燃料电池轿车性能比较
需要注意的是,当前轿车领域在全球范围内仍然是纯电动车占主流,绝大多数企业销售的纯电动车远超燃料电池汽车,诞生了像特斯拉这样的明星企业。即使是燃料电池最坚定的支持者丰田,近期也与比亚迪在电池领域达成合作,因此轿车也就是乘用车的发展趋势仍以纯电动为主。虽然目前纯电动发展速度较快,但从成本来看,将来燃料电池在轿车上仍然会有应用,这主要有以下两个原因。
第一是储能成本。目前动力电池的储能成本大约是1000元/度电,转换成用氢来储,一度电大概只需要不到100块钱。因此对于能耗大的车辆,需要车载储能多的车辆,燃料电池汽车就有优势。换句话说,在长续驶里程、重载、能耗高的车辆,燃料电池汽车的相对优势就突显出来了。
第二是环境因素。在中国北方地区,比如张家口这样冬季时间比较长的区域,纯电动在冬天会面临采暖和驱动双重用电压力,这导致续时里程显著变短,目前没有很好的办法可以解决这个问题。但对于燃料电池汽车,由于其废热可用于采暖保温,在极寒环境下无需额外耗能,不存在冬季“里程焦虑”问题。加上燃料电池汽车储能本身就有优势,从这个角度来看,北方地区燃料电池轿车仍然会有比较大规模的应用。
图2燃料电池轿车成本预测
可以预测,未来随着燃料电池商用车的规模不断扩大,当成本逐步降低、基础建设不断完善,燃料电池可能在五座以上SUV、MPV等大型乘用车上杀一个“回马枪”,实现规模化应用。
在商用车领域,全球燃料电池商用车方兴未艾。车型越做越大,续时里程越做越长,发动机功率也越做越大,在续航里程、环境适应性、重量、成本等方面也越来越接近传统柴油车配置。美国Nikola公司正在研发的Nikola One、Nikola Two燃料电池重卡,同时使用了燃料电池+分布式轮边驱动技术,综合成本将比传统柴油动力与新型纯电动力更低,计划在2020年完成研发投入市场。清华大学团队目前也正在开发类似产品,目前正在装车,预计会在今年年底正式发布,这款重卡的多项技术均达到了国际领先。
在军用领域,通用汽车与燃料电池企业巴拉德正在开发一款无人车辆通用平台:SURUS,该平台具有很好的静默性能。既可以做货运、救护,还可以用来发电,具有很好的适应性。雪佛兰公司2016年为美军开发了氢燃料电池皮卡“科罗拉多”,现已完成超过五百万公里测试。由于燃料电池产物是纯净水,在沙漠环境下可以直接供士兵生活使用,受到了军队的青睐。
近年来,燃料电池客车示范运营大幅推动了燃料电池技术的发展与应用。下图比较了国外典型的城市客车燃料电池系统,对标国际一流水平,目前中国已掌握了100千瓦级大功率发动机制造技术与动力系统设计技术,建有国际上最大的燃料电池客车车队,氢耗、成本等关键指标在国际上处于领先水平。
图5商用车燃料电池系统
图6全球典型燃料电池客车
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