燃料电池汽车迎接跨越式发展
前不久，我国宣布二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。为完成这一任务，需要每个区域、每个行业制定每个时间段的发展目标。可想而知，作为减排大户，汽车行业任务艰巨。
尽管当前我国制定了严苛的汽车油耗标准，规定2025年下降至4L/100km，相比以往单车排放量大幅下降，但我国机动车保有量已达3.6亿辆，累加的碳排放量仍是一个惊人数字。为加快汽车业绿色发展，实现源头减排，近年来，行业正在大力开发氢燃料电池汽车，氢能也被普遍认为将替代化石能源。那么，在实现碳达峰与碳中和的过程中，氢能及相关产业能发挥多大作用？产业未来发展的空间又有多大？12月4～5日，“2020中国（四川）氢燃料电池汽车发展高峰论坛暨《车用氢能蓝皮书（2020）》发布会”召开，业内专家对氢能助力碳减排进行了多维度的研讨。
■降低碳排放势在必行 氢能将发挥大作用
一直以来，我国经济增长高度依赖于能源消费。有数据显示，1981年我国共消耗6亿吨标准煤，2000年消耗量达到14.7亿吨，20年来能源消费总量翻了一番多，年均增速4.6％；2001年～2010年间，我国能源消费总量又翻了一番多，总量达到36.1亿吨，增长了21.4亿吨标准煤，是过去20年间增量的2.5倍，年均增速达9.4％；2011年～2018年，我国能源消费增速有所放缓，但增量依然惊人，9年间增长了约12.5亿吨标准煤，年均增速3.4％。
国家发改委能源研究所原所长戴彦德说：“欧美早就完成了工业化，也完成了高碳向低碳的转型。从1910年到1965年，美国煤炭消费比例从76％下降到23％，油气消费比例从20％上升到74％，用了55年完成了由高碳向低碳转型。从1950年到1980年，俄罗斯用了30年的时间完成转型，煤炭消费比例从80％下降至31％，油气比例从19％上升至63％。”具体到我国，戴彦德认为，我国煤炭消费下降比例还不是很明显，油气上升比例也有差距。“我国从1990年到2015年，25年的时间，煤炭消费比例从76％下降至64％，油气比例从18％上升至24％。”他说。
在戴彦德看来，作为机电产品出口大国，我国未来出口的产品将会面临碳排放的壁垒。他举例称，欧盟委员会已通过《绿色协议》，目标是在2030年前把碳排放量降低到1990年的50％，欧盟预计于2021年开始向特定产业中污染程度高的外国企业征收跨境碳排放税。“为了实现碳排放目标，我国从发展模式上要实现转变，调整经济结构，转变经济增长方式，提高经济增长的质量，减少周期性的浪费。归纳起来就是3句话：提高能源效率是关键，转变经济增长方式是前提，提高民众的意识是基础。”戴彦德说。
戴彦德认为，从长远来看，交通运输领域能源转型具有紧迫性，交通运输能源消耗和排放仍在持续增长，因此我国要避免“汽车社会”城市和交通发展路径锁定。2050年，交通领域天然气、电力、氢能需求将会大幅增加，分别占比19％、20％和8％。电力需求量约3800亿度，氢能需求量约等于4800万吨标准煤。我国将逐步实现汽车去油化、向电气化发展。
“氢能是实现碳中和的重要途径，对氢能的综合利用需要冷静思考。”戴彦德说。
■氢能及燃料电池汽车迈入发展快车道
经过多年努力，我国氢能及燃料电池产业取得了一定的成绩。截至2020年11月，我国累计建成88座加氢站，相比2019年新增27座，其中已投入运营的有80座，这些加氢站主要集中在京津冀、长三角、珠三角地区。预计2020年底，我国加氢站数量将达到100座，2030年建成1000座。截至2020年7月，我国累计推广燃料电池汽车7200辆，成为世界上应用燃料电池商用车最多的国家。“氢能及燃料电池汽车产业，正在迎来高质量和跨越式发展。”《车用氢能产业蓝皮书（2020）》判断。
同济大学燃料电池汽车技术研究所所长章桐说：“我国氢能及燃料电池产业几乎从空白发展到今天，成绩可喜，不足之处也要加倍努力。推进氢能利用、发展燃料电池汽车产业链符合突破关键技术、推动能源技术革命以及中国汽车产业转型升级的需求。”
章桐介绍，目前我国已建立了具有自主知识产权的动力总成技术平台，形成了燃料电池发动机、动力电池、DC/DC转换器、驱动电机、储氢与供氢系统等关键零部件配套研发体系，形成了百辆级燃料电池整车生产能力，并完成了大规模示范运营。
在制氢方面，国内仍以化石能源制氢为主，但工业副产制氢也愈加受到重视。氯碱工业副产氢可满足产业链下游燃料电池汽车对氢气的需求，利用光伏风电等可再生能源电解水制氢被认为是终极能源解决方案；在储氢方面，高压气态储氢技术市场占比超过90％，固定式高压储氢技术、固态储氢材料研究已达国际先进水平，但国产车载高压储氢罐的储氢质量密度较低；在运氢方面，管道输送适用于大规模运输氢气，目前国内也有数条长50公里、承压2～4MPa的输氢管道，但管网的布局尚待完善；在加注方面，国内加氢站使用外部供氢与高压气态氢的组合，今后将向单位储氢量更大且无需高能耗气体压缩环节的液态氢加速发展。
章桐指出，与5年前相比，国产燃料电池电堆性能得到了较大改善，其中电堆寿命提升最为显著，采用石墨烯板的电堆寿命从3000小时提升至12000小时；电堆功率也从35kW提升至超过48kW，电堆功率密度（金属板）从2.0kW/L提升至超过3.0kW/L，金属板电堆寿命从3000小时提升到5000小时，启动温度从-20℃降至-30℃，最高效率从55％提升至60％。“通过数据对比可以看出我国燃料电池汽车技术取得了较大进步。”章桐说。他同时指出，在燃料电池电堆、关键材料系统及核心零部件方面，我国涌现出一批优秀生产商，推动产业链各领域达到国际平均水平。
在政策和市场的引导下，我国氢能及燃料电池汽车将驶入快车道。“到2025年，我国燃料电池汽车保有量将达到10万辆，燃料电池商用车续驶里程超过500公里，客车经济性小于5.5公斤/百公里，寿命大于40万公里，成本小于100万元；2030～2035年，我国燃料电池汽车保有量达到100万辆，燃料电池商用车续驶里程超过800公里，重卡经济性小于10公斤/百公里，寿命大于100万公里，成本小于50万元。”章桐说。
除了加快产业发展，也要推动产业高质量发展。如何实现高质量发展？即示范先行。在推动燃料电池汽车发展过程中，我国鼓励有条件的地区大力推进，在这个过程中，涌现出了一批先行先试者，给行业提供了发展经验。
佛山市发展和改革局副局长朱小建说：“佛山的燃料电池产业始于2011年，从南海燃料电池及氢能源技术国家中心华南中心的建立开始起步，到2018年借助粤港澳大湾区建设的东风，开始全面发展。历经10年发展，佛山已经构建起氢能智造体系。”
截至2020年上半年，佛山市已经拥有90多家涉氢企业及研发机构，5个生产基地分别包括燃料电池核心材料、电堆及系统、氢能源客车、氢能源有轨电车、氢能重卡等。开辟了29条城市氢能公交示范线，拥有全球首条商业运营的氢能有轨电车示范线。截至2019年底，佛山市保有各类氢能汽车达1377辆，约占全国总量的20％。建立了16座加氢站，约占全国总量的20％。
成都市经济和信息化局汽车处处长文彬也介绍了成都的经验，他说：“成都市氢能及燃料电池汽车产业链比较完善，目前在成都市已聚集产业链企业、高校及科研院所110余家，并形成了以东方电气、中材科技、厚普股份、四川金星等为代表的领军企业。”
经过不懈努力，成都市氢能与燃料电池汽车产业取得了一定的成果，至2020年10月已累计示范推广燃料电池汽车220辆，其中公交车120辆，物流车100辆；配套建成加氢站3座，安全运营近600万公里，单车最高运行里程超13万公里，加氢总量超20万公斤。
依靠资源优势，成都氢能及燃料电池产业表现出比较强的经济性，电解水制氢成本可以低至18.7元/公斤，工业副产氢提纯价格不超过21元/公斤，天然气等离子体裂变制氢低至17元/公斤。以成都为氢能利用中心，形成了雅安、内江、阿坝、德阳、乐山等为主的氢气供应圈，运输距离均在200公里以内，可有效降低运输成本，形成多地协作、就近消纳的氢气供应网络体系。