氫能近期發(fā)展熱度非常高，此前中國氫能聯(lián)盟發(fā)布的《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書2020》中提到氫能再中斷能源消費比例到2060年將達到20%。
4月28日，北京大學能源研究院氣候變化與能源轉(zhuǎn)型項目主辦，主題為“電力行業(yè)能否率先碳達峰？”的沙龍上，國網(wǎng)能源研究院元博在會上也談到，氫能遠期應用加速，在工業(yè)和交通領域替代逐步加強，2060年在終端能源消費占比有望達到15%左右。無論是氫能組織還是電力研究機構對于氫能產(chǎn)業(yè)在未來能源終端利用領域都有類似的預判，但氫能到底能否擔起如此重任？
國家發(fā)改委能源研究所原所長 戴彥德
國家發(fā)改委能源研究所原所長戴彥德對于氫能未來的利用前景有著與眾不同的判斷，戴彥德指出：“電解水制氫需要消耗的的能量大約相當于其本身釋放能量的1.13倍，是高能耗的產(chǎn)業(yè)。此外，氫能的熱值很低，密度也很低，如果要液化儲存需要零下253度，這個過程中會產(chǎn)生巨大的能量損失。氫在化學元素周期表排在第一位，其本身非常活躍，屬于危險化學品，空氣中氫氣占比在4%左右就可能導致爆炸發(fā)生，存在安全隱患。氫在高溫高壓之下還會部分分解成原子氫，溶于鋼材中使材料的力學性能脆化，形成‘氫脆’，進而導致儲氫、運氫的設備脆化甚至開裂。將氫能應用于能源領域不如將其應用于化工領域作為原料使用更為合適。”
氫能應用在交通領域作為動力使用和電動汽車相比也沒有較大的競爭力。戴彥德指出，目前電動汽車發(fā)展的三大難題——續(xù)航里程、充電時間和使用成本均已得到大幅改善，持續(xù)的技術進步和科技創(chuàng)新也讓航空、重卡等領域的電動化進程充滿前景。
“火腿”還是“雞肋”
氫燃料電池汽車和鋰電汽車同樣是國家戰(zhàn)略部署的行業(yè)，但從目前的發(fā)展現(xiàn)狀看，氫燃料電池汽車已經(jīng)遠遠被鋰電汽車甩在身后。從中國汽車工業(yè)協(xié)會發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2020年，新能源汽車產(chǎn)銷136.6萬輛和136.7萬輛，同比增長7.5%和10.9%。但2020年我國燃料電池汽車產(chǎn)銷均只有0.1萬輛，同比分別下降57.5%和56.8%。
上千倍的差距和殘酷的現(xiàn)實，不得不讓我們警醒，燃料電池車到底有沒有必要發(fā)展，氫燃料電池汽車與其他類型的汽車相比是不是“雞肋”一樣的存在？
國際能源網(wǎng)氫能匯記者對比了氫燃料電池汽車和鋰電汽車的能耗差距發(fā)現(xiàn)，兩者幾乎是存在難以跨越的鴻溝。氫燃料電池車可以理解為它的核心部件是一個發(fā)電裝置，是將氫氣內(nèi)含的化學能轉(zhuǎn)換為電能，其效率為30-50%。而動力電池是一個儲能裝置，其效率為90%以上。從這個方面比較，氫燃料電池的效率比動力電池低40-60%。
從能耗損失的角度看，氫燃料電池車同樣不可取。由于氫能是二次能源，其來源渠道有不同的源頭，根據(jù)測算，1公斤煤通過煤制氫運輸?shù)郊託湔驹儆玫綒淙剂想姵剀嚕荒茏屓剂想姵剀囆旭?.62公里。總效率損失為155%；1公斤煤發(fā)電后再水電解制氫后到加氫站用到氫燃料電池車，稍微好一些，只能讓氫燃料車行駛3.11公里，總效率損失為215%；對比1公斤煤發(fā)電后電網(wǎng)輸送到充電樁充到電動車，能行駛22.7公里的鋰電汽車，總效率損失為65%。由此可見，鋰電電動車的能源效率利用，比氫燃料電池車能效利用率高出95-150%，從行駛里程來看，鋰電電動車更是甩出燃料電池車36倍。
靠砸錢就可以實現(xiàn)目標么
氫燃料電池車目前沒有得到市場認可，有人認為是技術問題，只要技術進步了，就像當年的光伏一樣，可以實現(xiàn)規(guī)模化發(fā)展。光伏發(fā)電確實是通過金剛線切割、PERC、雙面雙玻等技術的進步讓系統(tǒng)成本迅速降低，但這能否就此推斷氫燃料電池也可以呢？有專家認為，氫這種元素固有的性質(zhì)是無法改變的，密度低、液化難、活躍性高、危險性大等特點并不是通過技術可以解決的。
尤其在氫燃料電池汽車領域，我們國家在技術上根本比不上日本和美國。國際能源網(wǎng)氫能匯記者了解到，燃料電池技術專利申請量中排名前10位的企業(yè)中，日本企業(yè)占了7席，其中整車廠包含豐田、本田、日產(chǎn)，美國僅通用占1席。
豐田氫燃料電池車
據(jù)了解，氫燃料電池系統(tǒng)占整車成本的63%，其中，電堆占比49%、空氣循環(huán)系統(tǒng)占比21%、氫氣循環(huán)系統(tǒng)占比5%、熱力管理系統(tǒng)占比9%。就氫燃料電池系統(tǒng)技術發(fā)展水平來看，雖然國產(chǎn)系統(tǒng)進步較快，但核心零部件依賴進口。
以燃料電池開發(fā)領域的佼佼者豐田汽車為例，該公司最早在1992年便開始研發(fā)燃料電池汽車，在1996年10月發(fā)布了首款燃料電池汽車，在隨后的十多年里，豐田汽車陸續(xù)推出了FCHV-3、FCHV-4、FCHV-5、Toyota FCHV等多款燃料電池汽車，但這些燃料電池車并沒有量產(chǎn)銷售。
直到2014年12月15日，豐田汽車才在日本發(fā)布全球首款量產(chǎn)氫燃料電池汽車Mirai ，這是該公司的首款燃料電池量產(chǎn)汽車。但其高達30多萬的售價和不配套的基礎設施，讓這款車的銷量并不如人意。2015年該款車只賣出700輛；2016年，Mirai的銷量不過只有2000輛。
盡管銷售數(shù)字在增長，但這已經(jīng)是同期燃料電池銷量的八成以上。據(jù)了解，這款車從訂車到提車需要長達兩年的時間，如果不是極端環(huán)保主義者或者是極為看中這款車型，哪個消費者愿意等兩年的時間去買一輛配套設施很不完善，甚至可能不如鋰電汽車使用更方便的燃料電池車呢？
由此可見，行內(nèi)領軍企業(yè)尚且如此，我們國家大量補貼，全國各地推示范項目，真的就可以通過數(shù)量上“以多取勝”么？日本豐田汽車幾十年都沒有實現(xiàn)目標的事情，我們憑“砸錢”就能做好么？更何況，豐田汽車在研發(fā)燃料電池汽車方面的投入并不吝嗇，近三年來，豐田汽車的研發(fā)費用和研發(fā)費用占比變化幅度不大，研發(fā)費用維持在1兆日元以上，換算成人民幣，約643億人民幣左右。
我們國家大力補貼燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)看起來有點“為人作嫁”的意思，因為在燃料電池領域，已經(jīng)有一大批外國企業(yè)沖在前面，補貼燃料電池汽車，大概率是為這些外國車企賺錢服務。
出路何在？
雖然發(fā)展氫燃料電池汽車存在諸多疑問，但實際我們國家發(fā)展氫燃料電池汽車的行動已經(jīng)在路上了。國際能源網(wǎng)氫能匯記者了解到，2020年9月，五部委聯(lián)合下發(fā)通知，擬開展為期4年的燃料電池汽車城市群創(chuàng)建工作，采取“以獎代補”方式，對入圍示范的城市群按照其目標完成情況給予獎勵。
據(jù)不完全統(tǒng)計，國內(nèi)公開披露的燃料電池系統(tǒng)項目66個，涉及45家企業(yè)，分布在全國39個城市，籌建、規(guī)劃、簽約、在建、擴產(chǎn)和已投產(chǎn)總產(chǎn)能約27.8萬臺套。
氫能企業(yè)產(chǎn)能不完全統(tǒng)計
其中，氫燃料電池產(chǎn)能超過1萬臺套的企業(yè)13家，合計產(chǎn)能約18.3萬臺套，約占總產(chǎn)能的66%。產(chǎn)能超過2萬臺套的企業(yè)有4家，依次是氫藍時代22500臺套、濰柴動力20000臺套、億華通20000臺套和重塑科技20000臺套。
氫燃料電池行業(yè)如火如荼的發(fā)展態(tài)勢已經(jīng)不可逆轉(zhuǎn)，在這種情況下，如何才能實現(xiàn)燃料電池汽車行業(yè)價值的最大化？國際能源網(wǎng)氫能匯記者認為，氫燃料電池汽車應該選擇與鋰電汽車平行的發(fā)展路線，簡而言之就是將應用領域重點放在特殊車輛上。
比如重卡一類的，需要長續(xù)航里程的，尤其是物流行業(yè)對時間比較敏感的行業(yè)，選擇燃料電池重卡做物流車，可以節(jié)約大量充電時間。大型商用車輛的產(chǎn)品形態(tài)意味著它對氫燃料電池組的體積和重量要求并不高，因為氫燃料電池的續(xù)航里程上更有優(yōu)勢，即使在加氫站分布不那么廣的情況下，也可以滿足在固定站點加氫的需求。
另一方面，將氫燃料電池車改造成混合動力型的汽車，將氫轉(zhuǎn)化為甲醇用作為車的動力源，也可以解決氫燃料電池汽車因氫脆而導致設備老化或者安全性能的問題。此外，還有觀點認為將氫燃料電池作為小型發(fā)電車在搶險救災或者大型會議活動中的備用電源使用也是一條出路。
綜上所述，氫能規(guī)模化利用最主要并不是在交通領域，因為交通領域現(xiàn)存的技術和產(chǎn)能已經(jīng)基本滿足需求，即使在航空航天領域，人們也可以通過生物質(zhì)能來替代化石能源，保證其用能需求。氫能更主要用在化工領域，利用氫制合成氨、在石油煉化領域用于加氫裂化和脫硫，實際發(fā)揮的作用更大。
在政策利好的影響下，氫燃料電池企業(yè)激增，很多企業(yè)看中的是政策補貼的紅利，在沒有找到好的商業(yè)模式之前，如此大規(guī)模投入燃料電池行業(yè)并不是明智之舉。
