再過24小時,油價將迎再次上漲,92號汽油價格持續向9元逼近,而98號汽油早已邁入10元時代。與此同時,作為汽油車補充的純電動汽車,並沒能成為“避險”的選擇。
受電池成本上升影響,國內90%以上純電動車都宣佈了漲價,特斯拉Model Y漲價高達3萬多,就連增程式汽車理想ONE,也宣佈漲價1.18萬元。
這讓現有汽車能源結構的脆弱性一覽無遺。危機之下,我們再一次將目光聚焦在了氫能源汽車身上。3月23日,國家發展改革委、國家能源局聯合印發《氫能產業發展中長期規劃(2021-2035年)》(以下簡稱《規劃》)。
《規劃》提出支持氫燃料電池技術發展,計劃到2025年,燃料電池車輛保有量約 5 萬輛。此外《規劃》還首次明確了氫能是未來國家能源體系的重要組成部分,再生能源制氫是主要發展方向。可見國家對氫燃料電池技術補充現有驅動方式寄予厚望,期待大力發展氫能產業讓現有能源體系更為健康。
汽車行業也積極響應《規劃》的號召,在2022中國電動汽車百人會論壇上,現代汽車集團(中國)總裁李赫埈就提出建議“加強氫燃料乘用車的普及,提高社會對氫能的接受度,從而使產業鏈上下游企業通過規模經濟降低成本,打造企業自發參與市場的良性循環結構。”
為什麼要在這個時間點大力發展氫能源?現階段中國市場的氫燃料電池發展現狀如何?氫燃料電池又該如何向前發展呢?本篇文章將一一探討這些話題。
氫能源助力能源結構優化
《規劃》明確表示氫能源是一種來源豐富、綠色低碳、應用廣泛的二次能源,是我國未來多元化能源體系的重要組成部分。這裏對氫能源的描述,就恰逢其時地解釋了我國大力發展氫能源的原因。
不同於化石能源,氫能和電能都屬於二次能源,目前我國氫氣產量超3000萬噸/年,但和電能一樣,主要依靠化石能源制氫。依靠煤發電和煤制氫都會產生較高碳排放,如果不優化上游的發電和制氫一次能源的比例,僅大力發展電動汽車,碳中和的目標依舊艱難。
《規劃》鼓勵通過可再生能源制氫,我國國土面積遼闊,風電、水電、光電都有很大規模的示範區域。但由於可再生能源發電受環境影響大,發電量波動也比較大,因此產生了棄光、棄風,需要依靠發電端儲能才能進一步平衡峯谷,提升發電利用率。
蓄電池和電解水制氫是兩種成熟的儲能方案,相對而言,電池非常依賴上游礦產供應鏈,且電動汽車發展勢頭迅猛,電池價格較高。相對而言氫氣和儲氫對能源波動影響較小,成本穩定可控,是更好的儲能方式。
與我們相鄰的韓國和日本,都計劃扶持可再生能源制氫,以擺脱對化石能源的依賴,現代汽車和豐田汽車也是藉着政策東風,成為現階段氫燃料電池技術上的領先者。現代汽車的FCEV產品線覆蓋商用貨車、大巴車、乘用車,特別是氫燃料電池SUV現代NEXO已經在全球交付2萬輛以上。
國內目前已經在張家口等地建成了多個棄風棄光制氫的示範項目,行業前景非常廣闊,但就汽車產業而言,還較為薄弱。上汽集團在FCEV領域投入較早,投資專門研發氫燃料電池系統的氫捷科技,上汽大通還發布了燃料電池MPV上汽大通MAXUS EUNIQ 7。
正如中國國際經濟交流中心常務副理事長張曉強所言,與國際領先水平相比,目前我國氫能產業的核心技術、裝備還處於“跟跑”的水平。
解決先有蛋還是先有雞的問題
氫能的發展很依賴下游FCEV的發展,而FCEV的發展,又非常依賴氫能的製備以及基礎設施建設。《規劃》將氫燃料扶上了位,大力發展清潔能源制氫,實際上是解決了“雞生蛋”,而接下來需要整個汽車產業一同來完成“蛋生雞”。
通過FCEV的發展來影響能源結構任重道遠,為了推進FCEV核心技術的發展,《規劃》指出要“積極開展氫能技術創新國際合作”。
實際上,氫燃料電池技術領先的國際汽車也有着這樣的訴求。FCEV的發展是系統工程,無論是現代汽車還是豐田汽車,都已經意識到需要用更開放的姿態,讓更多的企業參與進來,一起把盤子做大。
目前現代汽車在中國市場的氫能源產業佈局是最為積極。現代汽車集團2021年3月在廣州成立了海外首個大型氫燃料電池系統工廠,這也是中國首家大型氫燃料電池系統生產專用工廠。該工廠預計2022年12月投入使用,初期工廠規劃年產6,500套氫燃料電池系統。
與此同時,現代汽車還將氫燃料SUV現代NEXO以進口車的形式引入了中國,這款車目前是中國市場唯一可以買到的,能夠上牌的氫燃料電池SUV車型。
氫燃料電池乘用車落地的意義要高於商用車,因為乘用車離消費者更近,更便於促進消費者逐漸消除對氫燃料電池技術的誤解,提升社會對氫燃料電池的接受程度。目前影響氫燃料電池技術發展很大的障礙來自安全信任,韓國也曾發生過民眾對氫燃料電池的抗議,通過對FCEV乘用車的推廣,可以逐步消除誤解,建立對氫能的信任。
依照現代汽車集團全球車型資料,現代NEXO共搭載了3個70Mpa高壓儲氫瓶,可存儲6.33kg氣態氫,該儲氫瓶採用體積密度更高的塑料內膽,和碳纖維全纏繞的外殼,配備了泄壓閥和承受火焰的特殊塗層,達到車規級耐久。實際上,氫燃料電池在安全性和經濟性上都非常出色。
現代汽車集團(中國)總裁李赫埈也提議,提前制定氫能安全標準,加強國際標準和產業鏈合作。同時李赫埈也呼籲國內汽車行業同仁,一同推進車用氫氣標準的落地實施、燃料電池耐久性測試標準的進一步細化、氫瓶的安全檢測方法改進等,安全地推進氫能源,讓消費者可以更放心。
FCEV的優勢在於補能效率高,以及不污染空氣反而淨化空氣。現代NEXO加註一次僅需5分鐘,NEDC續航里程可達800km。由於FCEV行駛過程中是將吸收的空氣淨化後,捕捉空氣中的氧氣,在燃料電池堆中電化學反應來發電,並用電力驅動汽車,整個反應的產物只有水,因此不僅0排放,還淨化了空氣。
FCEV汽車核心的技術是氫燃料電池反應堆和儲氫瓶,這兩項技術上,現代汽車都是領跑的角色,能夠將NEXO車型引入中國市場,同時在中國建設HTWO世界級的氫能技術工廠,對助力實現《規劃》提出2025年FCEV保有量5萬輛的目標,將發揮巨大價值。
現代汽車對在中國市場發展氫能源汽車非常有熱情,除了產品和技術的引入外,現代中國還積極參與氫能源及氫燃料電池相關標準的制定,同時還通過產業基金的形式,孵化中國氫能產業優秀創業公司,共同促進整個氫能產業鏈的繁榮。
現代汽車集團(中國)總裁李赫埈,在2022中國電動汽車百人會論壇上表示,“中國作為世界最大的氫能生產國,已經在純電動車領域擁有領先全球市場的經驗,因此有望引領未來氫能社會轉型。”這或許是現代汽車押注中國市場的原因。
穩定發展,FCEV和BEV長期並行
《規劃》中對氫能源的發展,提出了“謹慎應用,示範先行”的原則。FCEV的技術難度更大,在落地上也比較依賴基礎設施建設,因此大躍進式發展是不理智的,短中期來看,BEV和FCEV將協同發展,共同致力於碳中和目標。
BEV的充電樁建設和FCEV的加氫站建設剛好相反,充電樁鋪設速度快,但維護成本高,且單充電站的服務能力有限,商業推廣上基本不具備規模效率,現階段樁商都是虧損的。
FCEV則恰恰相反,受運輸及儲存成本影響,加氫站鋪設速度較慢。但加氫站鋪設後非常穩定,維護成本低,單站的服務能力強,整體約等於加油站,在商業推廣上具備規模效率。
兩種補能方式是天生的CP,這意味着FCEV和BEV的長期併線發展是當下的最優解。特別是BEV和FCEV本質上都是純電驅動,在電機、電控等技術上是可以協同發展,能夠提升研發效率。
這一塊現代汽車是先行者,現代汽車已經通過自身的發展,向我們展示出了一條穩定有序推進氫能發展的路線。
現代汽車在純電動汽車領域推出了E-GMP純電平台,並基於該平台打造了IONIQ系列車型,在北美和歐洲市場都獲得了不錯的反饋。同時現代汽車長期押注FCEV,提出了“氫能願景2040”,將FCEV產品線覆蓋到乘用車、大巴車、商用貨車等領域。
現代汽車對FCEV的發展也是循序漸進的,按照 “氫能願景2040”,FECV將首先在商用車領域推廣,逐步提升FCEV乘用車NEXO的市場銷量,同時現代還計劃將FCEV推廣到大型船舶、空中出行等領域。
現代汽車的路徑非常具有借鑑意義,商用車路線較為固定,對前期推廣而言投入產出比更高,優先佈局主幹網絡的加氫站建設,循序漸進推廣FCEV的普及。同時堅持BEV和FCEV兩條腿走路,實現技術協同發展,商業化互補推進。
寫在最後:
氫實際上可以理解為是“電”的另一種存在形式,幫助瞬時的電,拓展了時間的維度,使得電可以被低污染、高效率地儲存下來。同時氫氣作為地球上“存在感”最強的元素,儲量豐富方便易取。
大力發展氫能,可以避免因為不穩定因素導致的能源價格動盪。同時FCEV和BEV在技術路線上的協同,以及補能體系建設上的互補性,意味着這兩項技術終將長期並存,共同構成碳中和的綠色經濟。
在這個過程中,需要由需求來引導供給,現代汽車在中國市場率先引入FCEV車型NEXO,以及建設HTWO世界級的氫能技術工廠,極大刺激了中國氫能市場的活力,這就如同為一首壯麗的交響曲吹響了前奏,而後續華章正等着各界力量一同來演奏。