“双碳”目标下燃料电池汽车产业发展思考

朱 刚

上海新能源科技成果转化与产业促进中心

0 引言

2020年9月，习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取于2060年前实现碳中和［1］。2021年10月，在《生物多样性公约》第十五次缔约方大会领导人峰会上，习近平主席发表主旨讲话指出，为推动实现碳达峰、碳中和目标，中国将陆续发布重点领域和行业碳达峰实施方案和一系列支撑保障措施，构建起碳达峰、碳中和“1+N”政策体系［2］。

交通运输行业是推动绿色发展，实现碳达峰、碳中和的关键领域之一。燃料电池汽车被公认为实现氢能在交通领域应用的关键突破口。推动燃料电池汽车技术进步和产业发展是实现全球能源结构转型、生态环境保护、汽车产业升级的重要组成部分，也是引领全球氢能产业发展，实现“双碳”目标的重中之重。

1 国外燃料电池汽车发展现状

在全球能源结构转型和汽车产业升级变革的浪潮下，世界各国纷纷将氢能与燃料电池汽车列入国家战略重要组成部分。日韩欧美等国家和地区均制定了发展方案、路线图及相关法案等，相应地出台了购车补贴、税费减免、加氢站建设补贴、研发支持等政策，加快燃料电池汽车的商业化推广。

1.1 日本

日本作为全球积极的氢能与燃料电池汽车发展推动者，于2014 年4 月发布《氢能与燃料电池战略路线图》。经过三年的论证和完善，2017 年12月发布了《氢能基本战略》的内阁决议。2019 年第二次修订《氢能与燃料电池战略路线图》［3］，明确到2030 年，日本致力于全面提升氢气“制、储、运、加”一体化供应链能力，扩大燃料电池汽车的使用范围,计划推广80 万辆燃料电池汽车，建成900 座加氢站。

日本已经掌握了燃料电池汽车产业链核心技术，东丽公司主导膜电极、碳纤维等关键材料的生产，丰田公司推出的燃料电池乘用车MIRAI已完成技术迭代，燃料电池客车、叉车等商用车产品投入市场。截至2022 年底，日本燃料电池汽车保有量为8 350 辆，丰田MIRAI 全球累计销量达到21 864辆。

1.2 韩国

韩国大力发展氢能和燃料电池汽车技术，处于国际第一梯队。2019 年，韩国政府发布了《氢能经济发展路线图》［4］，旨在将氢能产业作为未来的战略投资领域，大力发展氢能产业，以引领全球燃料电池汽车和燃料电池市场发展。计划到2040 年，燃料电池车累计产量达到620 万辆，其中290 万辆面向韩国国内市场，330万辆用于出口，加氢站保有量达到1 200座。

韩国已拥有自主膜电极技术，持续推进碳纤维、高压容器零部件国产化。韩国的燃料电池汽车发展速度较快，现代公司的燃料电池乘用车NEXO技术处于全球领先水平。商用车方面，现代公司的燃料电池客车已推出第三代产品。截至2022 年底，韩国燃料电池汽车保有量29 369 辆，现代NEXO全球累计销量达到32 416辆。

1.3 欧盟

欧盟为应对能源和气候变化的挑战，实现碳减排目标，2016年发布的《可再生能源指令》明确提出氢能将作为能源系统的重要组成部分，推进氢能和燃料电池在交通方面的应用。2019年发布《欧洲氢能路线图：欧洲能源转型的可持续发展路径》，明确了在燃料电池汽车、氢能发电以及工业制氢等方面的具体目标。欧盟采取了全面发展的策略，到2050年，氢能应用中交通运输领域占30%，发电、建筑供电供暖、工业能源、工业原料等领域也占有一定的比重。

欧盟通过建立氢燃料电池联合承诺（FCH JU）计划［5］，联合企业、研究机构和大学，开拓了最前沿的氢燃料电池技术，构建了氢燃料电池在交通运输、航空和固定发电等领域的技术平台，形成了膜电极、双极板、催化剂、气体扩散层等关键材料和部件方面完善的产业链。作为欧盟国家中较早开展燃料电池汽车研究的国家，截至2022 年底，德国燃料电池汽车保有量2 135辆。

1.4 美国

自1970 年石油危机以来，美国国家能源研究和开发组织就开始了氢能的相关研究。2002年，美国能源部发布《国家氢能发展路线图》，明确了氢能的发展目标。2014 年，美国颁布了《全面能源战略》，重新确定了氢能在交通转型中的引领作用。2020 年，美国燃料电池和氢能源协会发布《美国氢经济路线图》［6］，指出到2030 年，实现销售120 万辆燃料电池汽车，建成4 300座加氢站。

美国在长期政策指引和国家各级部门的支持下，燃料电池产业已经具备了良好的产业基础和技术优势，产业链日趋完备。各类技术研发和示范应用项目持续推进中，燃料电池技术在能源、货运、交通等领域得到了广泛的示范及验证。截至2022 年底，美国燃料电池汽车保有量14 979辆。

2 国内燃料电池汽车发展现状

随着我国政策的不断完善及产业发展，燃料电池汽车销量正实现稳步增长，我国在燃料电池汽车产业中所处的全球位置表现得越来越清晰。但是我国燃料电池汽车产业与全球领先国家依然存在着差距，一方面，我国燃料电池汽车发展以商用车为主，中重型车为重要发展方向，乘用车仍处于小批量生产示范阶段，燃料电池乘用车技术和成本与领先国家仍有一定的差距。另外一方面，我国虽然形成燃料电池电堆、系统等关键零部件产业生产能力，但在基础材料方面还依赖进口。尽管产业与技术存在明显差距，但是通过政府和产业的共同发力，近年来我国燃料电池汽车产业发展取得了长足的进步。

2.1 国家产业政策明晰发展方向

近年来，国家和各地方政府部门积极规划并推出了多项利好政策，推动行业加速国产化进程。2019 年政府工作报告首次提到氢能发展问题。2020年，氢能纳入《中华人民共和国能源法（征求意见稿）》。同年9月，财政部等五部门印发的《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》中明确了开展燃料电池汽车示范应用和“以奖代补”的方针，争取通过4年时间，建立氢能和燃料电池汽车产业链，关键核心技术取得突破，形成布局合理、协同发展的良好局面。2021 年，氢能列入“十四五”规划纲要，成为六大未来前瞻产业之一（见表1）。

表1 国家关于氢能及燃料电池汽车相关重要政策

2.2 燃料电池汽车示范推广规模逐步扩大

我国以商用车为主的示范运营，凭借规模市场优势，积极推动氢能与燃料电池汽车产业发展，目前已形成了五大示范城市群为代表的燃料电池汽车产业发展领跑区域。截至2022 年底，我国燃料电池汽车保有量12 682 辆，其中商用车保有量占总量的98%以上，累计已建成的加氢站超过300 座。

2.3 燃料电池技术稳步提升，自主化速度加快

我国基本建成以整车制造及燃料电池系统为牵引的燃料电池汽车产业链体系，在系统、电堆等方面已基本实现了国产化供应。但是总体来说，我国燃料电池电堆及零部件相关企业依然较少，特别是关键材料领域，如质子交换膜、气体扩散层、催化剂等，国内虽有相关企业在持续研发并不断进步，但是与国际先进水平相比，由于缺乏实车验证及经验积累，其产品在工程验证和批量制造方面与国外还存在一定差距。

3 燃料电池汽车产业发展面临的问题

我国在紧随国际氢能与燃料电池汽车发展大潮流的趋势下，结合自身产业基础、运行环境等优势条件，积极开展燃料电池汽车技术攻关，示范应用，并取得阶段性的成果。但是对于我国而言，现阶段燃料电池汽车的推广主要面临的问题是氢能政策体系不健全、燃料电池汽车缺乏实车验证、氢能成本高昂、加氢基础设施缺乏、公众氢能意识不足等。

3.1 氢能和燃料电池汽车政策支持体系不够健全

国家已出台的燃料电池相关支持政策主要集中在技术创新与研发支持方面，并以方向性引导为主，对技术创新与研发的支持主要体现在相对宏观的能源或新能源产业政策中，车用氢能燃料电池汽车产业缺乏独立、完善的支持政策。

3.2 燃料电池汽车及其国产化核心零部件缺乏实车验证和经验积累

随着燃料电池电堆和动力系统的产品升级，国产化产品将逐步进入市场，由于产品开发周期的限制，多数产品仅完成实验室和样车的试验测试流程，与国外经过长期实车验证的产品相比，在产品耐久性、可靠性和一致性方面尚有欠缺，导致后续使用维护成本较高。我国燃料电池电堆基本可实现国产化集成，但是质子交换膜、气体扩散层基本依赖进口。车载储氢系统以集成为主，供氢管路、传感器及加氢口等零部件主要依赖进口。

3.3 加氢基础设施网络不健全，氢气售价昂贵

我国仍然面临加氢站管理法缺位，车用氢能供给体系不健全等问题。由于氢气在我国属于危化品，其作为车用能源的属性尚未明确，加氢站布局和建设受到了一定程度的制约，导致部分城市“有车无氢”的问题较为突出。由于氢气制、储、运技术的限制，再加上制氢企业、储运企业和加氢运营企业合作程度低，是造成目前车用氢气成本较高的主要原因。

4 对策与建议

综合国内外氢能与燃料电池汽车发展情况，结合自身条件优势，提出以下建议：

4.1 加强国家政策顶层设计

建议进一步明确氢能和燃料电池汽车在能源发展中的战略地位，研究出台促进燃料电池汽车技术及产业发展的政策措施，明确并系统评估阶段发展目标。完善政策扶持体系，加大研发支持力度，促进燃料电池汽车技术进步与产业化发展。稳步实施燃料电池汽车试点示范工程。重点在积极性高、具备氢能和燃料电池汽车产业基础、有市场需求的区域开展试点示范。着重验证整车和关键零部件的性能，促进整车和关键零部件技术升级和产业化，尝试低成本的制、储、运氢的新技术，降低燃料电池汽车全生命周期成本，探索燃料电池汽车推广应用商业模式。

4.2 加速实施技术创新工程

通过科研计划、专项等方式，加大对燃料电池汽车技术研发和产业化支持力度，突破燃料电池汽车动力系统、电堆的核心关键技术、关键材料制备工艺，技术水平基本与国际同步。

4.3 加快完善氢能标准法规体系

完善车用氢气制备、储运、加注等关键环节技术条件及产品认证标准体系。制定适合于车用燃料电池相关的制造、测试和加氢等氢安全技术标准体系。完善加氢基础设施立项、审批、建设、验收及投运等环节的管理规范。建立促进氢燃料制、储、运协调发展的政策机制，明确将氢能作为能源管理。