从充电式新能源车向氢能源车过渡

本刊记者 / 宋亮

纯电动汽车的演变，至今没有定型。技术路线之争一直存在，充电还是插电，或者是氢燃料电池，一直是行业顶层设计者关注的内容。但不管他们怎么设计这件事，在最初的若干年里，其进展都颇为缓慢。丰田普锐斯PRIUS Hybrid（PRIUS），是日本丰田汽车于1997年推出的，世界上第一个大规模生产的混合动力车款，至今仍在销售。20多年的时间里，新能源环保型汽车也没有成规模地替代燃油车。前不久，丰田总裁丰田章男称电动车为过度炒作，依然认为混动才是未来最佳的动力系统。他还补充道：氢能源相比纯电动汽车更有优势。

与丰田章男类似的观点认为，氢燃料电池新能源车和现在的充电式纯电动汽车的动力系统没有大的原理差别，区别在于电力的来源。氢燃料电池汽车有着更高的能源转化效率和更低的环境污染转移损失，充能更快。从某种意义上讲，氢燃料电池车和充电电动车并不是竞争对手，而是代际更替的关系。

或处在爆发前夜

业内普遍认为，氢燃料电池市场长期处于爆发的前夜，却没有真正爆发。因为这个市场是政策导向型市场。而相关支持政策正在持续发布。2021年4月24日同济大学教授、中国氢能战略联盟专家委员会主任余卓平在一次演讲中发布信息称，各地政府陆续发布的氢能及燃料电池产业发展相关规划已达45项之多。

在2020年10月中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》中提出，至2035年，新能源汽车市场占比超过50%，燃料电池汽车保有量达到100万辆左右。

然而，在被寄予厚望的2020年，我国燃料电池汽车的产销均遭遇意想不到的腰斩，2400多家相关企业平均每家只卖出不到0.5台发动机。中国汽车工业协会发布的数据显示，2020年，我国燃料电池汽车产、销分别完成1199辆、1177辆，同比分别下降57.5%和56.8%。与之相反的是，充电式新能源车在2020年销量大增，不少企业销量从几万台上升到十几万台，全年销量达130万辆。各路资本看好电动车的发展趋势，跳过充电阶段，开始跳跃式投资氢能及燃料电池产业。但不可否认的是，其距离真正规模化应用还有很长的路要走。

在全球范围内，氢能源车销量都遭遇了下滑。2020年，全球共销售氢燃料电池汽车9006台，同比下滑9.1%。其中，美国销量惨遭腰斩，为937台，同比减少55%。

氢能服务机构香橙会分析认为，美国的氢能源车产销下滑主要受疫情影响，中国是由于政策传导滞后，没能及时反映鼓励发展氢动力汽车的城市发生的转移变化，导致销量增长延迟。韩国车企由于得到政府补贴，氢电动力车全年销量5823台，同比增39%。

根据氢能联盟发布的《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》数据，我国2019年燃料电池车产能约为0.2万辆每年，计划2020至2025年达到5万辆每年，2026至2035年达到130万辆每年，2036至2050年达到500万辆每年。

国家政策更侧重于引导氢能源车落地在重型货运车等商用车的方向，包括燃料电池公交、轻重型卡车。2020年9月份，五部门正式联合发布《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》（下简称《通知》），示范期暂定四年。示范期间，五部门将采取“以奖代补”方式，对入围示范的城市群按照其目标完成情况给予奖励。

来自中金汽车的分析认为，氢能以其来源广泛、能量密度高，可称为理想的车用能源。目前业界正在推进燃料电池和氢储运技术更趋成熟，随着国家加大产业政策的推进力度，氢燃料电池有很大希望成为充电式新能源车下一步的能源解决方案。各方分析一直认为，商用车领域或将成为氢能源动力的率先落地领域。

氢燃料电池的技术路线已清晰

氢燃料电池是使用氢这种化学元素，制造成储存能量的电池。其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极。

锂离子电池是储能电池，依托现有的成熟电网系统将电能转化成化学能储存起来，使用的时候再将化学能转化成电能释放出来。充进去的是电能，放出来的还是电能，电池内部发生的化学反应只是一个储能的中间介质。而燃料电池是能量转化型电池，将氢气氧气中的化学能转化成电能加以利用，进入电池系统的是高能燃料气体，输出的是电能。燃料电池理论效率85%至90%，实际工作时效率约为40%至60%，而目前最好的汽油机热效率也不到40%，燃料电池在能量效率这方面还是具备优势的。

氢氧燃料电池的能量来源很多，不仅可以电解水制氢，再用氢气发电，还可以用水煤气转化法、燃料气体催化制氢等等，价格上也是具备优势的。

搞电池研究的一直有一个说法，锂离子电池做不大，燃料电池做不小。锂离子电池由于散热问题很难解决，单个锂离子电池不可能做得很大。所以锂离子电池在全电动汽车上的应用，对电能管理技术要求很高。特斯拉搞了个由6831节锂离子电池串并联组成的电池组，其技术和制造的复杂性，及造价之高可以想象。车企研究重点放在燃料电池上是市场选择的结果。

燃料电池化学能直接转电能，用电机驱动，使用体验与纯电动一样，动力强、能效高。燃料电池没有机械部件，不产生噪音，不需要锂离子电池复杂的排列和智能管理。最重要的一点：燃料电池的价格在逐步下降中，铂用量已经与燃油车尾气净化器中的用量相当，科学家还在开发无铂反应膜。

按照我国的节能减排规划，今后将使用更多风电水电和太阳能电力。在沿海地区建立的大风车发电机，可以在低谷时用来电解水获得氢，储运到其他地区的加氢网络。

多个制氢项目投产或在建

2019年，国内首个风电制氢工业应用项目——沽源风电制氢综合利用示范项目全程建构完工，制氢设备全部安装就位，制氢系统管道全部完成，开始投产制氢。河北沽源风电制氢项目为河北省重点项目，总投资20.3亿元，该项目由河北建投新能源有限公司投资，与德国McPhy、Encon等公司进行技术合作，引进德国风电制氢先进技术及设备，在沽源县建设200兆瓦容量风电场、10兆瓦电解水制氢系统以及氢气综合利用系统三部分。该项目依照河北省总体氢能产业规划进行建设，一部分氢气用于工业生产，降低工业制氢产业中煤炭、天然气等能源消耗量；另一部分将在氢能源动力汽车产业具备发展条件时，用于建设配套加氢站网络，支持河北省清洁能源动力汽车发展。项目建成后，可形成年制氢1752万标准立方米的生产能力，对提升坝上地区风电消纳能力具有重要意义。

2021年4月7日，雪人股份公告称，公司正在筹划非公开发行股票事项，募集资金拟用于公司氢能领域相关产业商业化项目，满足公司氢能产业布局的发展需要，提升公司的可持续发展力。在“十四五”规划纲要中，氢能与储能被列为前瞻谋划的六大未来产业之一，多省市也出台了相应的氢能产业扶持政策，具有一定的市场空间。同时，氢能的发展也对我国实现“碳中和”目标有着较为重要的作用，因此板块行情整体表现将长期向好。

2021年的最新消息显示，日本氢能产业企业正在加速布局中国市场。岩谷产业株式会社（下称“岩谷”）作为日本仅有的液氢制造商和氢能领域的先锋，该公司已在大连建有氢气制造工厂，位于浙江嘉兴的氢气工厂也在建设中。其先进的“液氢”技术在运输效率方面，是传统“压缩氢气”的10倍左右。岩谷气具（珠海）有限公司制造的便携炉以及便携式气瓶，在中国的市场占有率居领先地位。高槻科技公司开发了世界上第一个利用电磁隔膜方式的空气泵，已在苏州设立了合资企业的他们，接下来将致力于中国市场的开发。日本新考思莫施电子（上海）有限公司目前在开发燃气探测技术方面，除了生活各类家庭燃气报警器之外，定置式工业用燃气检测警报器、携带式燃气探测器以及气味探测和衍生产品也均有涉及。他们正在计划建立与锂电池和氢能前端技术相关的第二家中国工厂。

韩国企业压注氢能源的未来

2021年3月2日，现代汽车集团全球首个海外氢燃料电池系统生产和销售基地——“HTWO广州”的动工仪式在广州越秀国际会议中心举行。这是2020年韩国氢能源车销量占全球销量65%之后，韩国推进氢能源的产业政策再次发力的结果。

据媒体报道，“HTWO广州”坐落于广东省广州开发区，占地20.7万平方米，预计2022年下半年正式竣工。“HTWO广州”由现代汽车集团100%持股，预计到2030年总投资将达到85亿元人民币（含工厂运营费用）。规划年产6,500套氢燃料电池系统。“HTWO广州”不仅是现代汽车集团在海外设立的第一个氢燃料电池系统生产和销售基地，也是中国首家大型氢燃料电池系统生产专用工厂。

这次投资也表明，韩国已成为日本之后最注重落实氢能源汽车的国家。与日本主要是丰田等汽车企业推动、中国主要是政府推动不同，韩国在氢能源领域的布局是政企联动，落子产业链上游，直接控盘氢动力前端借口，显示了国力、决心和行动力。

在中国推动氢能源发展的政策下，韩国企业迅速成为中国各地合适的合作伙伴。现代汽车集团会长郑义宣表示：“现代汽车集团将以此为起点，充分利用集团在全球领先的氢能技术、商业化能力和专业优势，与中国本土合作伙伴积极携手，打造创新清洁移动出行方案。”

地方上支持氢能源的政策十分给力：北京市有关部门发布的《北京市氢燃料电池汽车产业发展规划（2020-2025年）》规定，要在2023年前，培育3至5家具有国际影响力的氢燃料电池汽车产业链龙头企业，力争推广氢燃料电池汽车3000辆、建成加氢站37座；广东省发布了《广东省加快氢燃料电池汽车产业发展实施方案》，将从发展氢燃料电池汽车产业链、支持氢燃料电池技术创新、推广氢燃料电池汽车规模化应用等六个层面入手，进一步推广以氢燃料电池为动力来源的新能源汽车产业发展；山东省青岛市出台《青岛市氢能产业发展规划（2020-2030）》提出要在未来10年完善氢能产业链体系，打造国内重要的氢能产业基地，将青岛打造成国际知名的氢能城市。

来自产业界的投资计划显示，中石化今后5年将建1000座加氢站。在碳达峰、碳中和目标之下，能源结构亟待调整，氢能应用前景逐渐展开。在中石化看来，加氢站是联结上游制氢与下游用氢之间的核心纽带，匹配车、站、气，可以降低氢气成本，追赶燃油的高覆盖率和使用率。

这些项目和更多项目的投资建成，将为中国氢能汽车的普及构建基础设施网络，使这一目标越来越近。