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1  研究目的和意义
我国的新能源汽车产业发展近几年来突飞猛进,2018年新能源汽车产量为127×104辆,销量为125.6×104辆,尤其纯电动汽车在政策引导下发展迅猛,已成为全球最大的纯电动汽车市场,但是纯电动汽车也有其局限性,需要较长充电时间、行驶里程短,不适用于远程行驶。然而,氢燃料电池汽车克服了纯电动汽车的这些缺点,其加氢时间短、功率密度大、续航里程长,已经成为当下新能源汽车行业研究的重点。
燃料电池汽车更适合应用在重载、长途运输方面,又不会加重环境污染,氢能源在汽车上的应用势不可挡。很多国家也十分重视氢燃料电池汽车的研发。中国氢能产业集也已经初步形成,但是政策体系不够完善,燃料电池产业链还需进一步完善,许多技术难题需要攻克,资金注入不足等仍是制约氢燃料电池汽车产业发展的突出问题。针对以上问题制定完善的政策体系,以保障其能健康发展显得尤为重要,本课题结合我国氢燃料电池汽车产业的现状,对其进行市场调查分析、政策支持分析,给出相应的政策建议,完善政策体系,为进一步完善氢燃料电池汽车产业相关政策提供理论研究依据,对创造良好的运营环境,推动我国汽车产业结构不断升级意义非凡。
2  国内外研究现状2.1 国外研究概况
奔驰、丰田、现代、本田等企业都已推出氢燃料动力电池乘用车车型,并已量产,后续的主要工作是成本控制与量产工艺开发,以及技术的迭代。其中最具代表性的车型为丰田公司于2014年底发售的MIRAI 车型,该车型搭载的燃料电池发动机输出功率达到114 kW,车载使用寿命可以达到40×104km,可实现-30℃冷启动。截至目前,该车型在全球的销量达8 000辆。通用、戴姆勒、大众、宝马等车企也已做好了技术储备,计划在2019年—2022年推出量产车型。
2018年以来,国外车企陆续开始了燃料电池商用车的应用研究。丰田公司在客车、卡车、轮船等领域应用了MIRAI 燃料电池技术,美国尼古拉预计在2021年实现续航里程可达1 930 km 的燃料电池重型卡车的量产。
2.2 国内研究概况
为了推动新能源汽车的发展与应用,推进汽车行业转型升级,国家出台了一系列积极政策激励氢燃料动力电池汽车产业链的完善和发展。我国已具备生产包括核心部件在内的整车生产能力。上汽集团作为最具实力的氢燃料电池整车企业,其氢燃料动力电池商用车和乘用车均实现了量产。但是,氢燃料动力电池轿车都是在传统内燃机车或纯电动汽车基础上进行的改进,并没有完全攻克关于氢燃料动力电池汽车专用的车身、底盘及其主动控制等关键技术。氢燃料动力电池研究方面,已具有自主知识产权的氢燃料动力电池电堆生产厂家有新源动力、明天氢能、弗尔赛、武汉理工新能源等。我国已具备电堆上游配套
产品的生产能力。现在已开发出的单个燃料电池电堆可提供60 kW 功率,与国际领先水平差距在缩小。车载储氢和供氢技术一直是限制氢燃料动力电池汽车普及的瓶颈,目前我国在氢气储存、加注系统等技术上有所突破,但部分阀门、管路等关键部件的国产化仍未实现,是我国低成本氢燃料动力电池乘用车开发普及的一大难题。在供氢方面,我国已掌握供60 kW 以内氢燃料动力电池发动机使用的引射式供氢组件的生产能力,但回氢泵的核心技术还没有攻克。雪人股份已经取得了氢燃料电池上所用的双螺杆空压机的核心技术。另外,国内一些机构也这些方面投入很多来开展相关研发工作,像清华大学、西安交通大学等高校。目前燃料电池发动机在车载工况下可达约3 600 h 的使用寿命,冷启动温度在-20℃,3 000 km 左右需要对其进行维护,可靠性、寿命和环境适应性都需要进一步改进和完善,才能进行进一步的商业化推广和应用。
与国外以乘用车为主的发展方向不同,我国氢燃料动力电池汽车的发展路径主要在商用车方面。工信
摘要:随着环境污染日趋严重,不可再生资源面临枯竭,各行各业都在响应政府号召极力发展清洁新能源。汽车行业也不例外,在国家政策引导下目前我国是全球最大的纯电动汽车市场,但纯电动汽车充电时间长、续航里程短,不适合长距离运输。氢燃料动力电池汽车则具有功率密度高、续航里程长、加氢时间短等长处,其发展被寄予厚望。文章通过对氢燃料动力电池汽车产业发展相关理论、现有政策进行研究,剖析我国氢燃料电池汽车产业的发展现状及前景。
关键词:氢燃料动力电池汽车;发展现状;政策研究田争芳
氢燃料动力电池汽车产业发展现状与政策研究
(潍坊职业学院,山东 潍坊 262737)
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部在2016年发布的《节能与新能源汽车技术路线图》中规划2020年实现5000辆级规模的氢燃料动力电池汽车应用,建成一百座加氢站;到2025年实现5×104辆规模的应用,三百座加氢站落地;到2030年实现100×104辆级氢燃料动力电池汽车的运营使用,一千座加氢站投入使用。此外,上海、北京、山东、山西、佛山、武汉、苏州、张家口等地纷纷出台相关激励政策,极力推进氢能产业发展。其中,为响应山东新旧动能转换的号召,由潍柴动力牵头,山东潍坊已实现65路、55路、98路、110路、666路、23路、30路、48路、139路等9条公交线路上使用氢燃料动力电池汽车,已建成2个加氢站,仍有5个加氢站在建设中。而且,中通客车、宇通客车等整车公司也都纷纷开发了氢燃料动力电池汽车。据不完全统计,截至目前,我国共有超过1×104辆燃料电池汽车上线运营,主要为团体客车、城市公交和物流配送车辆。2.3 国内外研究评价
国内外燃料电池汽车技术对比,技术差异主要体现在燃料电池功率、车辆冷启动、系统耐久性3个方面。
其中,电堆功率国外分布在85~114 kW,与国内分布范围36~60 kW 相比几乎是2倍的关系;车辆冷启动温度国外普遍达到-30℃,国内目前为-20℃;车辆耐久性方面国外在16×104km 以上,国内为9×104km。
2.4 国内外政策对比
欧盟2016年发布了《可再生能源指令》《燃料电池和氢能实施计划》等政策文件,都将氢能列入未来能源系统重要行列,重点支持方向就有能源产业和交通产业,包括氢气制备、运输、储能、发电、道路交通、非道路交通和机械、基础设施等。2019年2月12日,燃料电池和氢能联合组织(FCH JU)在发布了根据17个欧洲主要工业参与者的意见而制定的“欧洲氢能路线图”,将为大约4 200×104辆大型汽车、170×104辆卡车、25×104辆公共汽车和超过5 500辆列车提供燃料。
2015年,美国能源局提交的《2015年美国燃料电池和氢能技术发展报告》,表明将更多资金应用在发展先进氢能与燃料电池技术上,看好氢能市场的发展前景。2016年美国就有十个州相继发布了相应政策,通过税收减免,安装部署燃料电池发电系统等来加快燃料电池产品的市场化。此外,美国还推行了“国家替代燃料与充电网络”规划,将形成以加氢站为基础节点的“氢能网络”,其范围覆盖35个州,涉及55座加氢站。
日本非常重视可再生能源的开发,积极发展燃料电池。2013年,日本政府就推出《日本再复兴战略》,
部署建设加氢站,以应对能源枯竭。2016年日本经济产业省对两年前发布的《氢能与燃料电池战略路线图》进行了修订。仅2017年日本经产省发放的氢燃料电池研发补贴就达到129×108日元。新能源汽车绿税制激励政策的实施,加快了氢燃料电池汽车的市场化和加氢站的建设落地。
中国政府也出台相关政策大力支持氢能产业发展。《中国制造 2025》中把“节能与新能源汽车”定位为重点发展方向,确定了我国新能源汽车产业的发展方向。2019年6月26日,由国家能源集团、同济大学、潍柴动力等30多家机构和企业联合编制的 《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》 发布,指出总体目标是到2050年在中国能源体系中氢能的占比为10%左右,氢气接近6 000×104t 的需求量,达到12×1012元的年经济产值。
3  氢燃料动力电池汽车产业展望3.1 技术展望
燃料电池核心技术产业链环节方面。关于催化剂,一般氢燃料动力电池选择昂贵的金属铂作为催化剂,因为铂稳定性好、催化效率高、不易污染,但是铂属于稀有金属,价格昂贵,势必会造成燃料电池成本高,这成为制约燃料电池发展的关键因素。接下来需要突破技术难题就是如何提高催化剂活性和稳定性,提高金属铂的利用率,和寻新材料替代金属铂。关于电解质,对于性能和安全性比较好的固体氧化物燃料电池,其工作温度也较高,这就需要继续开发新技术,在保证其良好性能的基础上降低工作温度。关于双极板,薄金属双极板能够适应车辆空间的限制,但是技术难点为成型技术、表面处理技术比较难。以非贵金属为基材,开发兼具导电性和耐腐蚀性涂层的复合双极板将是主要研究方向。
加氢站方面。我国建成的加氢站多采用外供高压气氢技术,而液氢加氢站的发展受到氢资源短缺、运输限制、标准规范缺失、相关政策规划少以及相关技术不成熟的限制。
3.2 产业发展政策展望
要想我国氢燃料动力电池汽车稳步发展,必须要引进高端人才,做好人才储备;加大扶持力度,出台相关政策,做好规划,调动社会各方积极性;加快加氢站建设,为氢燃料动力电池汽车提供普及应用的环境。
作者简介:田争芳(1989-),女,籍贯:山东临清,学历:硕士研究生,职称:讲师,研究方向:车辆工程。参考文献:
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