欧阳明高:氢能与燃料电池汽车的产业化问题和技术突破

2024-09-01


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一些老问题,每年都会问,可能也是看我的态度有没有新变化。首先要说的就是,我对氢能和燃料电池总体看法是乐观的,不是悲观的,尤其是从整个氢能看更是如此。


燃料电池是氢能的一个部分,但它是先导部分,是引领部分,或者说核心部分。氢燃料电池技术在这两年有重大突破,我们以前总是觉得燃料电池发展太慢了,跟动力电池没法比,现在燃料电池也到了一个技术突破的节点。上面讲电动汽车产业化到了一个爆发节点,电池技术突破节点大概是在十多年前。也就是说, 氢燃料电池技术突破的节点比动力电池晚了十多年,这是一个大致的判断。现在氢燃料电池会进入成本下降的快速通道,跟十年前动力电池成本开始快速下降是差不多的。


现在,氢燃料电池汽车已经进入大规模商业示范阶段。这次冬奥示范大概有1000多辆燃料电池车,30多个加氢站。现在在张家口已经投入了600多辆氢燃料电池客车。北京冬奥会的示范是全球最大的一次燃料电池汽车示范。科技部“冬奥氢能出行”示范项目,也是由我的团队牵头。现在运动员已经来了,燃料电池车已经在为运动员服务了,我们团队在全力保证安全。


财政部等5部委开展的氢燃料电池汽车示范工程已经启动。选择的几个示范城市群已经开始以燃料电池商用车为主体的多元场景商业化示范。中国氢燃料电池汽车技术路线图的原规划是,2025年氢燃料电池汽车保有量发展到5~10万辆;2030-2035年间保有量增加到80~100万辆。我仍然维持这个大概的预测,这个是以商用车为主体的。至于燃料电池轿车,要想与纯电动轿车竞争是不太可能的。现在纯电动轿车市场都爆发了,中长期看也不太可能改变为氢燃料电池轿车。但是局部市场是有的,比如,现在有性能很好的燃料电池轿车,今后5年卖出1万辆,这是可能的,毕竟燃料电池轿车的粉丝不少。


总的看,氢能燃料电池汽车关键的决定期是未来五年。2025年我们就可以做出很明确的判断,现在只是一个初步的判断。整个商用车电动化今后五年也会呈现出多元化趋势,但到2025年对商用车电动化长期路线图就会相当明确。现在观察纯电动汽车普及的地图可以发现,纯电动汽车市场大都在中国长城以南、中部及东部。而其它地方相当少,那就是氢燃料电池汽车的潜在发展空间。我们要努力利用这五年的窗口期把氢能燃料电池汽车搞起来。应当注意的,纯电动只需要动力电池单点突破就基本上解决问题了。而氢能燃料电池汽车不仅需要燃料电池,还有氢能的制、储、运、加以及车载储氢。因此,必须从氢能的大战略角度看问题。对此,我发表三点看法。


第一


要清洁低碳,主攻绿氢,牢记发展氢能的初心使命


大家会反问我,纯电动车怎么不一上来就说绿电?一,时代不一样,那个时候还没有双碳战略。二,纯电动汽车跟绿电是互动关系。光伏风电等绿电波动性强,不储能,绿电规模上不去,而纯电动大发展可以直接提供电池储能。电动车越多,绿电也越多,绿电越多,电动车越绿色,是互动增强的关系。


从碳中和与新能源革命的角度,可再生能源的载体就两个,一个电,一个氢。电与氢在动力和储能应用方面是互补的。储能方面氢能是集中式、长周期、大规模储能;电池是分布式、短周期、小规模储能。氢还可以做原料,化工、冶金都需要氢能,电池不行。氢能的合理性主要取决于可再生能源大规模、长周期的能量储存和多元化利用需求。氢的关键是成本,成本取决于绿电的成本。如果绿电低到每千瓦时1毛5以内,经济性就体现。这在大规模可再生能源基地是容易实现的。在东部、中部、南部就不容易实现,但在新疆、青海、西藏、内蒙、四川这些地方就容易实现。所以,要尽可能在这些地方搞氢能。


在绿氢方面,我国有很大的潜力,燃料电池也有很大的拉动作用,它会拉动绿氢制造设备,就是电解槽技术的发展。因为燃料电池的反过程就是电解,具有共性的技术平台。甚至有的燃料电池既可以发电,又可以制氢。我们应该在可再生能源电力集中的区域,比如四川(水电)、新疆(光伏)、内蒙(风电)利用低成本绿电大规模制绿氢。


第二


要创新引领、自立自强,实现氢能科技的新突破


氢能与燃料电池跟电能与动力电池不一样,链条很长,难点很多,我们急需要制氢、储氢、运氢、加氢、车载储氢、燃料电池动力、氢储能系统全链条技术取得新突破。三个方面,一方面就是当务之急,突破现在产业化卡脖子的问题,比如基础材料,催化剂、质子膜、碳纸,高强度碳纤维、安全阀、加氢站离子压缩机,这些现在国内厂家还做不好,好多还要进口。第二方面,氢安全技术。安全很重要,动力电池刚进入汽车市场的时候安全就很敏感。现在氢安全技术也是很重要的。所以,要建立测试评价规范、安全监控平台、开展安全操作培训等。在张家口的冬奥氢能示范,其中安全保障技术是重中之重,为此专门组织了国际氢安全专家委员会,利用全球氢安全技术与经验来服务冬奥氢能安全。第三方面就是氢能前沿科技,中长期的。比如电化学制氨,氢的载体有一种是氨,氨内燃机,远洋货轮都会用,还会用氨来烧锅炉发电;还有很多,比如既可以发电、又可以制氢的可逆型固态氧化物燃料电池/电解装置等。


同时,跟动力电池相比,燃料电池的产业基础、人才队伍要薄弱很多。氢能燃料电池行业现在缺人,现在挖来挖去就那么几个人。另外,动力电池我国总体是领先的,燃料电池我们与国外先进水平比还是有一定差距的。所以,我们要建立创新体系,还要开展国际合作。


第三


市场主导,政府引导,遵循新兴产业发展规律


不能完全靠政府,政府不可能像补贴纯电动车那样进行全面补贴,只能选择重点。氢能产业发展会跟纯电动汽车产业发展类似,从孕育期到导入期、从成长期再到爆发式增长期,要经历一个艰难的过程。氢能汽车比纯电动汽车晚大概十多年,目前是产品导入期,即将进入成本快速下降的产业成长期。我们应该有信心,但要考虑到氢能全产业链相比电池产业更大的复杂性和中外技术竞争的更加剧烈性,我们也不能盲目乐观,必须努力攻坚克难。


今后五年政府的支持和引导还是非常重要的,尤其在产业链的聚合、应用场景的规划等方面。当然,地方政府也要因地制宜、量力而行、放长线钓大鱼,如果急功近利,将欲速不达,最后就是一地鸡毛。还是要坚持市场主导,现在市场的突破口在哪里?长城以北、西部和西北部基本上是冬季温度低,能源基地多,同时可再生能源的集中度高,具有氢能生产和利用的场景,非常适合氢能全产业链发展。所以,今后五到十年,氢能市场的突破口或宜于市场化的场景就在可再生能源的富余区域,尽量在当地就近利用。对燃料电池汽车而言,最好是低成本、高安全储氢瓶能够覆盖的里程范围。能够在冬天利用燃料电池的余热给车内供暖。同时地方政府和大型国有能源企业愿意建加氢站,主要合适的车型是卡车、公路客车和重载货车等。


小结


我们正在从新能源汽车市场的需求不足过渡到供不应求,从政府驱动开始经过市场与政府双驱动阶段,转型到市场驱动为主导的阶段。从培育期、成长期到现在已经进入高速增长期;从示范到商业化现在已经到规模产业化;从乘用车的电动化发展到了商用车的电动化;从电池技术突破的上个十年即将进入燃料电池技术突破的下一个十年;从新能源汽车的量变即将引发汽车整个产业的质变;从汽车电动化即将发展到交通全面电动化,包括电动飞机、电动轮船等;从新能源汽车发展到新能源革命,电化学储能市场在爆发,光伏制氢今年也是元年。


国际能源署今年5月份宣称,这种大规模工业转型标志着从燃料密集型、消耗性能源系统向材料密集型、循环性能源系统的一次大转型。所以,今后二三十年,我认为,汽车工业将引领动力电动化、能源低碳化、系统智能化三大革命,并推动中国工业和经济的全面升级。


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