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未來新能源汽車:南電北氫,為什么是氫燃料電池汽車?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2018年12月09日  

首先直擊核心話題——氫能。不僅是汽車,整個能原業堵把氫能當撒未來的終極能原解決方案這究竟是為什么呢?在此有必要再科普一下。

第一,當然是清潔。氫(H)在元素周期表中位于第一位,氫也是自然界中分布最為廣泛的物質,占了宇宙質量的75%。當氫與氧發生化學反應釋放能量之后,唯一的產物就是水,完全是零污染。而現在咱們使用的主要能源里都含有碳元素(C),由此所產生的二氧化碳排放是造成全球升溫的罪魁禍首。

回顧人類能源的發展史,其實也是一部生產力發展史。從農耕時代燃燒牲畜糞干、秸稈茅草,到今天使用的煤炭、石油、天然氣,人類社會的發展是隨著能源進步而進步的。細細研究其發展,可從中發現一些規律:首先是能源的形態變化,煤炭等是固體,石油為液體,而天然氣為氣體,能源更替是從固體到液體再到氣體這樣一個過程,而氫氣自然歸屬為氣體。另外,從不同時期主要能源的碳氫構成比例變化來看,煤炭、柴薪的碳氫比為1:1,再看以丙烷和丁烷為主要成分的石油,它的碳氫比約為1:2,天然氣的碳氫比則為14,可見其中氫的比重是越來越高。所以可以這么說,能源的演變實際遵循的是一個減碳增氫的發展路徑,而最理想的終極形態,自然就是氫。

第二,氫能非常好用,具體表現在它的能量密度大、可儲存、可再生、好轉化且轉化效率高。這里所說的好用,是指氫作為類似電這樣的二次能源,或者說是能量載體、儲能介質,它先天所具備的應用優勢。比如,怎么將澳洲過剩的電力輸送到咱們這里來使用?最好的辦法一定不是建跨洋電網,而是把電能通過電解水來制氫,再將氫海運過來。再比如,目前咱們國內就有大量的可再生能源(包括風能、水能、光伏,高達上千億度)被白白浪費了,原因是這類可再生能源發的電受環境影響極不穩定難以并入電網,要利用好這部分電能,最好的辦法也是先將其分布式制氨儲存起來,或者就地利用,或者運輸到其他地方使用。再舉一個例子,日本為什么這么積極發展氫燃料汽車?其中有一個原因,就是它可以能用來抗災避險,一旦地震海味造成停電,氫燃料電池汽車就可變身為一個小型儲能電站,為家庭提供應急電力。

氫何去何從?

好了,現在轉到第二個話題,氫從哪里來?

我國是最大的氫氣生產國,據統計2017年我國氫氣產量約為2100萬噸,超過世界總產量(6000萬噸)的1/3。從全球范圍來看,96%的氫氣都是來自于傳統能源的化學重整,比如天然氣蒸汽轉化、甲醇裂解、氨分解、焦爐煤氣回收等等,剩下的4%則來自于電解水制氫,因為這樣成本較高。那么生產出來的這些氫干嘛用呢?65%被作為原料氫用于生產合成氨和甲醇,33%被用于石油煉制的加氫環節(這也讓我們的汽油越來越清潔),只有大概2%被當做直接能源來使用(比如火箭推進器燃料、氫然料電池車輛)。由此可見,目前氫的應用,更多是基于它的化工特質,而非能源屬性。

未來氫能如果能得到廣泛應用,這個產業格局肯定會有很大變化。在初始階段,氫能還是更多來自于工業副產品或由其他能源形式的轉化,將來很有可能變為主產品,最終取代煤炭和燃油。不信您就上網查查看,已經有煤制氫的大項目上馬了。但是同時也要提醒大家注意的是,氫能應用是否能真正實現低碳甚至無碳,要從整個產業鏈來綜合評判,尤其要把制氫過程產生的碳排放考慮在內。前面所提到的化石能源重整制氫方式,可都是要產生CO2的,要想辦法將其捕獲并封存。用電解水制氫當然沒有這個問題,但是這個電又是怎么來的呢?氫能貴嗎?問得好。目前國內加氫站的氫價格大概是40-50元/kg,一輛氫燃料電池乘用車的能耗大概是1kg/100/m,這樣算也就是40-50元/100km,和燃油車相差不多。但是目前氫能的應用還停留在示范階段,將來真正實現產業化之后,肯定要在政府指導下利用市場這個杠桿來重新進行調節。僅從氫能獲取以及相關基礎設施的建設來看,通過技術進步來降低成本仍有不少想象空間。

說到加氫站,這個事就比較尷尬了。放眼全國,目前建成并已運營的加氫站只有14個,在建的也就23個。雖然國家對建加氫站有不少的補貼,但由于相關核心技術和部件咱們尚未全面掌握,成本仍居高不下,從目前運營的角度來看肯定還是一個賠本買賣。這就又回剛了那個“先有雞,還是先有蛋”的老話題,氫燃料汽車和加氫站怎么同步推進和建設?想當年,在國家政策強力刺激下,電動車充電站大上快上但最后搭荒的現象屢見不鮮。有了前車之鑒,從氫能和燃料電池汽車的產業規劃和政策制定上,就應該想好怎么配合市場的節奏來合理發力,用力過猛會產生泡沫,支持不夠則難以推動??傊瑲淠墚a業實際也是個考量管理者決心和智慧的龐大系統工程,需要跨部門跨行業的整體協作。

“氫”車的近況

聊了半天,該回到氫燃料電池汽車本身了。先來看一下市場情況,自2013年氫燃料電池汽車開始商業化到2017年底,全球總共售出了6475輛氫燃料電池乘用車。雖然從這個數字看還是少得可憐,但是增量已較為喜人,

2016年之前累計只賣出了3000多輛,而2017年銷量就一下躍升至3382輛,爆發點就是大名鼎鼎的豐田Mirai,光這款車就賣出了3000輛。

這幾年統計下來,Mrai的銷量總占比已高達75%,其他還有本田Clarity和現代i×35FC,它們分別占到了13%和11%。此外,奔馳、寶馬、奧迪都已宣稱將來會推出氫燃料汽車。目前在氫端料電池汽車的商業化上,哪些國家走在前面呢?當然最領先的也是日本和韓國,從具體應用場景來看,這兩個地域相對狹小的國家顯然更適合于氫燃料電池汽車的推廣,2020年東京奧運會日本還會有大動作。美國尤其是加州也跑得不慢,加氫站建了不少,而一多半的豐田Mrai也都是賣到了那里。從國內來看,結合咱們的具體國情,氫燃料電池汽車前期發展主要還是著力于在商用車上的應用,也就是公交大巴、貨車、輕卡這些車型。

2017年已累計銷售了上千輛,在不少地方開始了示范化運營。業內也普遍認為,隨著國內機動車排放標準日益嚴苛,燃料電池取代柴油機的可行性已越來越大,這也意味著氫能在汽車行業的真正商業化即將迎來最佳風口期。消費者最關心的還是這個問題,氫燃料電池汽車到底有多貴?還是拿咱們熟悉的乘用車來看,豐田Mral在日本補貼后售價是500萬日元(折合人民幣大約305萬),在美國加州的售價是57500美元,但是豐田附送價值15000美元的加氫卡,加州政府又補貼了5000美元,因此折算起來也是大概26萬人民幣。本田Carity呢?

766萬日元約和人民幣46.7萬元。相比燃油車價格肯定還是貴,但也貴不了多少了。

這次展會Mirai和Canty都來了,作為率先實現商業化的氫然料電池乘用車,它們自然是最吸睛的亮點。當然國內企業也有新車亮相,比如紅旗就拿來了基于H5的燃料電池車型,作為新造車勢力的代表,威馬也展出了一臺采用直接甲醇然料電池的SUV。這些車售價多少呢?對不起,包括之前早就推出的榮威950和750在內,它們都還沒有真正上市銷售,目前談價格意義不大。必須承認,在然料電池汽車的整體技術和成本控制方面,咱們和現在的領先者仍存在不小的差距,要加倍努力才能追上。

對于氫燃料電池汽車,國家的補貼政策倒是一直都有,而且在純電動車補貼大幅下調的情況下,氫燃料電池汽車的補貼仍維持不變,由此可見對它的支持力度。補貼有著具體的技術要求,電雄輸出功率不能低于驅動電機額定功率的30%,因為比例太低就是“假的”氫燃料電池汽車,有騙補嫌愛了。在此基礎上還設了30kW這一補助標準,乘用車低于30kW按6000元kW補貼,高于則充一按20萬元補貼,此外輕客輕卡能補30萬,大客大貨則是50萬。感覺以30kW來劃分有點簡單粗器,所以目前基本上大家都壓著這個紅線來做開發,功率做高了補貼一分不多,但成本肯定就不合算。此外,除了上文提到的國家補貼,地方政府還有相應比例的額外補貼,不同地區的補貼額度不一樣。

汽車工業發展到今天這個時代,是應該要用行動來解決能源這個終板問題了,而早在探索的氫能應用已成為業內共識,并且正一步步走向現實。盡管如此,但前方仍荊棘密布,氫燃料汽車的發展沒有任何捷徑,需要國家從戰略層面積極支持和推進,也需要各方通力協作,更需要行業自身努力投入,而最最關鍵的是,它最終還必須得到市場的認可。所以,如何讓未來的消費者能真正了解并接受氫燃料電池汽車?這事已迫在眉睛。

要想把“氮”車推上熟路,大家都得出力才行,也包括您。相信總有一天,兩岸猿聲臨不住,“氫”車已過萬重山。

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