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聚光灯下的氢燃料电池发展仍面临这些堵点

2020/05/21 来源:济源信息港

导读

氢燃料电池具有环保性能佳、转化效率高、能量密度高等优势,可在储能发电、汽车船舶、便携式电源等多个领域应用。燃料电池产业链涉及上游制氢、中游储

氢燃料电池具有环保性能佳、转化效率高、能量密度高等优势,可在储能发电、汽车船舶、便携式电源等多个领域应用。燃料电池产业链涉及上游制氢、中游储运氢气、下游应用和加氢站的建设等多个环节和领域,带动效应强,全产业链产值增长潜力大。国家高度重视氢燃料电池的发展,近几年,国家在颁布的各类关于“新能源汽车”的相关政策中,反复强调燃料电池汽车亦是一个重要探索方向。由中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图》中明确提出我国在2020年实现5000辆级燃料电池汽车应用,在2025年实现5万辆级的应用。
同时,各地政府、各方企业、以及新成立的各类联盟亦成为推动产业发展的重要力量,如广东、湖北、上海、山东等省市纷纷发布相关政策,同时成立氢能与燃料电池汽车联盟和产业基金,以企业发展和资本投入为纽带,初步形成了产业集群,开展了一定规模的示范应用。
氢燃料电池产业仍处于发展早期,具有巨大的增长潜力的同时也面临诸多问题。那到底是哪些因素制约了我国氢燃料电池产业的发展呢?
一、核心技术未完全突破、未达到规模化生产,限制了全产业链成本的降低
在一定技术水平之上,匹配有合理的成本,是一个新兴产业爆发的根本,在燃料电池产业链这一点体现的更为明显。一方面,技术未完全突破,抬高了部分环节的成本,如制氢环节上,如何更好的利用光、风等新能源的弃电来电解水产生氢气,从而更合理的利用资源、控制成本;如在储运氢气中固态储氢材料的突破能单次储运更大量氢气以降低运输成本;如在燃料电池堆的催化剂上,技术突破可带来Pt用量由现在0.2g/kg下降至0.1——0.05g/kg,亦可进一步降低成本,实现更广泛的商业化应用。另一方面,由于目前燃料电池仍处于小规模化生产,各环节的设计、研发、生产成本均较高。以储运液态氢气为例,液态拖车单次运输10t/d的规模,不考虑过路费的情况下,200km的运氢价格为12.25元/kg,在100t/d的运输规模下,200km的运氢价格为8.57元/kg;以2017年生产80kW质子交换膜燃料电池系统为例,美国能源部相关报告表示,每生产1000套燃料电池,燃料电池系统(包括燃料电池电堆、高压储氢罐、升压变频器、电动机、动力控制单元等)的成本达到179美元/kW,每生产1万套燃料电池,燃料电池系统成本仅为79美元/kW,可见规模化对现阶段燃料电池产业链生产成本的影响。
二、产业链不完备,部分关键零部件不具国产能力
因技术和成本上仍与国外领先水平存在一定差距,导致国内燃料电池产业化进程偏慢。中国燃料电池技术发展水平比国际领先水平晚大约5年左右的时间。因而在产品性能和成本上,中国与国外相关研究机构和企业存在一定的差距,这直接导致产业链上核心零部件还无法实现国产化,或是产品与国外水平相差甚远,阻碍了产业化进程。如燃料电池堆中的催化剂、质子交换膜等优质技术和产品长期被国外公司垄断,国内仍处于实验室阶段;又如加氢设备中的压缩机、加氢机等也长期依赖进口。
三、基础设施建设落后,产业应用落地仍需时日
基础设施是保障燃料电池汽车、船舶、发电厂等应用的关键。涉及到能源供给的产品,消费者和使用者首先考虑的即为使用和充能的便利性。以燃料电池汽车为例,其产业化应用的同时暗含使用者与电动汽车、燃油车的比较心理,在续航和充能时间上,燃料电池使用与燃油车相差无几,且比电动汽车有较大的优势,但加氢站的加油站分布和规模与加油站相去甚远,随着充电桩建设数量的不断增加,电动车充能便利性也大大高于燃料电池汽车。激发最下游的消费端,带动全产业链的发展是新兴产业发展的关键,而充能基础设施建设是燃料电池应用领域便利性的重要保障。
四、新技术、新能源的市场接受度仍待开发
氢燃料电池作为重要的清洁能源之一,国家层面无论是在能源规划方面还是新能源汽车政策方面都给予了一定的重视。但作为新兴技术、产品,除本身技术不够稳定、在不断成熟外,也有自于基于旧产品稳定的用户习惯的挑战,因此被市场认可都需要一个漫长的过程。作为新能源汽车代表之一的纯电动汽车,自2014年快速发展以来,亦一直承载来自外部的质疑和内部的技术压力,推广仍很大程度上依赖补贴和地方差异化牌照政策等,近两年市场认可度缓慢提升。而在新能源汽车领域,相较于电动汽车,氢燃料电池因为技术、成本、充能便利性等方面,目前不及前者发展快,甚至许多地方政府、机构和大众对燃料电池汽车的了解都知之甚少,因为接受度和认可度的局限,也制约了产业化发展的进程。
一方面,虽然国家层面给予燃料电池一定的重视,但许多地方政府对该技术不了解、不认同,将制氢、储运、加氢站建设等项目盲目划分至“危险项目”、“污染行业”等,增大了产业链落地阻碍。另一方面,产业化发展离不开资本的投入,受制于对燃料电池“5年内不能商业化”、“成本太高、技术落后”等说辞的渲染,行业内普遍缺乏对燃料电池产业发展的正确认识,许多社会资本、政府基金均处于观望阶段,事实上国内部分高校、机构或科技企业已具有了一定的技术水平,但缺乏商业化的平台,拖后了产业化进程,也影响了燃料电池全产业链落地速度。
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