在汽車行業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型浪潮中,燃料電池乘用車一度被寄予厚望,然而其發(fā)展之路卻猶如在荊棘中前行,面臨著諸多困境。2024年11月21日,中國汽車流通協(xié)會乘用車市場信息聯(lián)席分會秘書長崔東樹發(fā)文表示——我國已經(jīng)是世界第一汽車大國,但我們的燃料電池汽車目前還是一種作坊模式。
崔東樹這番言論的背景是,11月8日工信部公布了“減免車輛購置稅”的新能源汽車車型第11批目錄。在這個目錄上,純電動汽車有16785款,專用車較多。插混汽車有1259款,乘用車比較多,專用車稍有起步。而燃料電池汽車有1264款,只有不到純電車的1/10,而且沒有乘用車,崔東樹指出,主要是貨車和專用車,屬于小批量多品種的作坊模式。崔東樹的這番言論,道出了燃料電池汽車的困局——小批量多品種反映出市場集中度極其分散,每家車企市場份額極小,無法實現(xiàn)高度自動化和流水線作業(yè)生產(chǎn),無法實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟降低成本,由此形成“利潤微薄,研發(fā)投入少”的惡性循環(huán)。
我國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)“先商后乘”的技術(shù)路線基本打通了商業(yè)模式。FCVC供圖
不過可喜的是,中國燃料電池汽車經(jīng)過多年的商用車應用示范,基本打通了商業(yè)模式并走到了規(guī)?;瘧玫墓拯c,也為未來乘用車發(fā)展打下基礎。由于商用車市場規(guī)模相對較小,業(yè)界認為,燃料電池汽車要實現(xiàn)更大規(guī)模應用,必須大力拓展乘用車領域。2023年10月在中國汽車工程學會年會上,國家電投集團首席科學家、國氫科技首席技術(shù)官柴茂榮曾表示“依靠氫能重卡是拉不起我國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的”,他認為燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的未來還在于乘用車,并預測2025年將會成為我國燃料電池乘用車元年,2027年是拐點,2030年若做得好,燃料電池乘用車將和電動車的銷量和水平差不多。在電動汽車競爭日趨激的格局下,為了儲備下一代新能源汽車技術(shù),在同質(zhì)競爭中開辟新賽道,國內(nèi)外車企已經(jīng)開始對布局燃料電池乘用車。
燃料電池乘用車依舊是風口
寶馬集團與豐田汽車宣布合作,計劃于2028年量產(chǎn)燃料電池乘用車。寶馬集團官網(wǎng)圖片
2024年9月5日,寶馬集團與豐田汽車宣布,雙方簽署協(xié)議共同研發(fā)第三代燃料電池系統(tǒng)。同時,寶馬官宣將于2028年推出首款量產(chǎn)燃料電池乘用車,該集團董事長齊普策稱“寶馬將是全球第一家推出首款量產(chǎn)燃料電池車的高端汽車制造商,我們已經(jīng)預見到未來市場上對燃料電池汽車的需求將會迎來大幅增長”。在寶馬集團看來:“純電汽車是電動化非常重要的途徑,是‘第一條腿’,但我們要有‘第二條腿’,也就是氫能。從技術(shù)的角度來講,氫能技術(shù)和純電技術(shù)之間有很強的互補性,兩者都是可以實現(xiàn)零排放?!?/p>
現(xiàn)代INITIUM燃料電池概念車計劃于2025年量產(chǎn)?,F(xiàn)代集團官網(wǎng)圖片
2024年10月31日,現(xiàn)代汽車在韓國首爾發(fā)布INITIUM概念車,這是該集團最新發(fā)布的燃料電池乘用車型,并計劃于2025年量產(chǎn)。在隨后的中國廣州車展、洛杉磯車展,INITIUM高調(diào)亮相?,F(xiàn)代汽車集團(中國)公關部部長吳雁冰表示,現(xiàn)代汽車堅持氫電互補戰(zhàn)略,積極在新能源時代快速響應市場變化,“我個人覺得把氫+電戰(zhàn)略布局做到新能源上,不同的燃料有不同的領域,它們不是競爭,而是互補”。
在INITIUM概念車全球首秀當天,國際氫能燃料電池乘用車技術(shù)論壇在重慶舉辦(以下簡稱“重慶會議”)。該論壇由國際氫能燃料電池協(xié)會、中國汽車工程學會主辦,英美資源集團、中國汽車工程研究院股份有限公司深藍汽車科技有限公司、中汽院新能源科技有限公司共同協(xié)辦。此次論壇首次提出“建設燃料電池乘用車示范城市”的倡議,在我國以燃料電池商用車作為推廣主脈的背景下,這一倡議以及達成的若干共識,或許可以為燃料電池乘用車破局而指明一條道路。
“重慶會議”第二天,11月1日,汽車行業(yè)曝出炸裂消息,比亞迪第一次在單季度營收上超越特斯拉,這是中國汽車產(chǎn)業(yè)的“里程碑”,震驚全球;11月2日,標普道瓊斯指數(shù)公司公告,英偉達將取代英特爾被納入道瓊斯工業(yè)平均指數(shù),時代變了,英雄遲暮,新銳登場。
這兩個接踵而至的消息似乎在佐證“重慶會議”的主題,即“技術(shù)為王”疊加潛能無限的中國市場,中國繼電動車之后,燃料電池乘用車亦到了開創(chuàng)一個新時代的時候了,但其大規(guī)模商業(yè)化應用的瓶頸頗多,諸如購置成本高、補貼政策延續(xù)性不夠、基礎設施生態(tài)尚未形成、市場認識度有待提升等等。破局,需要從國家到地方以及產(chǎn)業(yè)界同力協(xié)契,需要在政策上與氫能商用車一視同仁,需要完善基礎設施建設,更需要的是各方的信心和信念。
技術(shù)路線之論:全功率還是增程式?
國際氫能燃料電池乘用車技術(shù)論壇匯聚了頂級技術(shù)專家。IHFCA供圖
“重慶會議”的主辦單位是國際氫能燃料電池協(xié)會和中國汽車工程學會這兩大機構(gòu),氫能燃料電池乘用車產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)中,既有寶馬、豐田、現(xiàn)代、一汽、長安、東風等整車企業(yè),也有國氫科技、上海捷氫等供應鏈企業(yè)悉數(shù)到場,匯聚了眾多國內(nèi)氫能燃料電池乘用車領域的頂級技術(shù)專家。破局之論就離不開對技術(shù)路線的關注。
在燃料電池乘用車的技術(shù)路線探討中,全功率路線一直備受關注。豐田在這一領域深耕多年,其研發(fā)的燃料電池汽車代表了全功率路線的較高水平。據(jù)豐田智能電動汽車研發(fā)中心(中國)有限公司主查西部志朗介紹,豐田自1992年開始研究燃料電池技術(shù),經(jīng)過30年的積累,推出了MIRAI等車型。MIRAI在全球范圍內(nèi)進行了推廣,截至2023年10月底,第一代和第二代MIRAI全球銷量累計2.5萬輛,累計行車里程達12.1億公里。
從技術(shù)角度來看,全功率燃料電池汽車在動力性能方面具有一定優(yōu)勢。寶馬中國研發(fā)整車部副總裁丁政平也提到,寶馬致力于燃料電池技術(shù)的研發(fā),其車型配備強大的燃料電池系統(tǒng),如iX5氫能車搭載的燃料電池系統(tǒng)可實現(xiàn)125千瓦的輸出功率,同時配備專門開發(fā)的高壓電池,輸出功率達170千瓦,兩者協(xié)同工作,保障了卓越的加速性能。
近年來,增程式路線在燃料電池乘用車領域逐漸興起。長安深藍汽車燃料電池集成開發(fā)總監(jiān)陳金銳表示,深藍汽車從2016年開始向增程式方向發(fā)展,推出了多款樣車進行測試。其氫電版車型在油電增程的基礎上,將燃油增程系統(tǒng)替換為氫電增程系統(tǒng),取得了較好的效果。例如,SL03氫電版車型的續(xù)航里程可達730公里,加氫時間短,百公里氫耗僅0.65,且體驗良好。
增程式路線的優(yōu)勢在于能夠更好地結(jié)合燃料電池和電動電池兩者的優(yōu)點。從目前電動汽車市場來看,混合動力的銷售比例和市場占有率都在提高,這是對純電動力不足的補充,是市場的選擇。“在純電驅(qū)動的前提下,動力已經(jīng)無需混合,復合電源是關鍵,”同濟大學汽車學院教授、國家智能型新能源汽車協(xié)同創(chuàng)新中心主任余卓平認為,在現(xiàn)階段,增程式燃料電池汽車可以充分利用現(xiàn)有的電池技術(shù),降低對燃料電池功率的要求,從而降低成本。同時,在當前加氫設施不完善的情況下,車輛可依靠電池滿足日常短途出行需求,長途出行時再利用燃料電池進行增程,提高了車輛的使用便利性,這既是審時度勢,也是深謀遠慮。
從市場角度來看,技術(shù)路線的選擇需綜合考慮多方面因素。上海捷氫科技股份有限公司副總經(jīng)理侯中軍指出,目前增程式電動汽車在市場上的崛起,反映了消費者對續(xù)航里程和充電便利性的需求。對于燃料電池乘用車而言,增程式路線在當前基礎設施不完善的情況下,可能更具市場適應性。例如,在加氫站數(shù)量有限的地區(qū),消費者可以利用電池進行日常通勤,減少對加氫設施的依賴。
然而,全功率路線也有其發(fā)展?jié)摿?。隨著燃料電池技術(shù)的不斷進步,成本有望進一步降低,全功率燃料電池汽車的優(yōu)勢將更加凸顯。未來,市場將在兩種技術(shù)路線的競爭與發(fā)展中逐漸做出選擇,也有可能出現(xiàn)兩種路線并存、相互補充的局面?!艾F(xiàn)在講燃料電池乘用車的終極技術(shù)路線還為時過早,沒有一種技術(shù)路線可以滿足所有的使用場景,”國際氫能燃料電池協(xié)會副理事長、英美資源集團中國區(qū)總裁陳衛(wèi)說,“但就目前的起步階段、入門滲透階段,多考慮復合電源增程是一種現(xiàn)實的方式?!闭缬嘧科浇淌谒f,現(xiàn)階段增程式路線可能是更優(yōu)選擇,但從長遠來看,全功率路線也不應被忽視,最終的市場選擇將取決于技術(shù)進步、成本降低以及基礎設施建設等多方面因素的綜合作用。
生態(tài)破局之策:建設燃料電池乘用車示范城市
氫能乘用車重慶會議上,寶馬、豐田、現(xiàn)代、一汽、長安、東風等整車企業(yè)代表分別發(fā)言。IHFCA供圖
任何產(chǎn)業(yè)的成長都離不開良好的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。加氫站作為燃料電池乘用車發(fā)展的關鍵基礎設施,其建設現(xiàn)狀不容樂觀。國際氫能燃料電池協(xié)會秘書長王菊在論壇上提出要“加強基礎設施建設,完善氫能網(wǎng)絡供給。” 王菊提到,截止到2023年,中國已建成加氫站近500座,但90%以上還是以35兆帕為主,為了進一步發(fā)揮燃料電池乘用車的續(xù)駛里程優(yōu)勢,“我們建議進一步加大推進70兆帕高壓加氫站的力度,進一步完善70兆帕相關的標準法規(guī)?!?/p>
西部志朗以日本為例,指出即使在燃料電池汽車推廣較好的地區(qū),加氫站數(shù)量仍顯不足。日本目前有加氫站數(shù)量為167臺,而加油站數(shù)量高達27013臺,加氫站與車輛的比例不協(xié)調(diào),導致客戶加氫便利性差。西部志朗還提到,北京的加氫情況也面臨諸多問題,含70兆帕和35兆帕在內(nèi)僅有10座加氫站,且部分加氫站無法正常提供服務,導致商用車和乘用車在少數(shù)加氫站匯集,氫氣供應不足,等待時間過長。
生態(tài)問題會帶來多維度影響。加氫站建設的滯后,不僅影響了用戶的使用體驗,也對燃料電池乘用車的推廣產(chǎn)生了負面影響。對于網(wǎng)約車等運營車輛來說,加氫時間長、加氫站分布不均,嚴重影響了運營效率。東風汽車集團有限公司研發(fā)總院副院長史建鵬提到,東風汽車在廣州運營的燃料電池網(wǎng)約車,雖然車輛性能良好,但加氫站的問題仍制約了其大規(guī)模推廣。 此外,加氫站建設還面臨著法規(guī)、標準不健全以及成本高昂等問題。上海舜華新能源系統(tǒng)總經(jīng)理劉紹軍指出,加氫站設備的安全性、可靠性以及與周邊環(huán)境的兼容性等方面,仍需要進一步完善相關法規(guī)和標準。同時,加氫站的建設成本高,投資回報周期長,使得企業(yè)在加氫站建設方面積極性不高。 生態(tài)困境破局需要多方合作與戰(zhàn)略規(guī)劃。為解決基礎設施生態(tài)問題,“重慶會議”提出了多種解決方案,其中“建設氫能燃料電池車示范城市”成為共識。王菊認為,中國已經(jīng)通過了五大燃料電池城市示范群,拉動了商用車的快速增長,英美資源集團支持在柏林開展燃料電池乘用車的網(wǎng)約車服務,東風、上汽、豐田等整車企業(yè)在佛山、上海、廣州等地探索共享出行、公務等應用場景。王菊建議,應結(jié)合示范城市的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢,探索可行的燃料電池乘用車應用場景,與電動汽車形成氫電互補發(fā)展格局。余卓平教授也呼吁,應選擇一兩個城市進行重點突破,強化產(chǎn)業(yè)協(xié)同,在政府、能源企業(yè)、整車企業(yè)和運營企業(yè)的聯(lián)動下,打造適合燃料電池乘用車示范運行的平臺場景。 劉紹軍提出在海南建設燃料電池乘用車示范區(qū)的設想,利用海南2030年禁售燃油車的規(guī)劃以及豐富的氫資源,通過上海舜華的“小行星計劃”布點建設加氫站,逐步完善加氫網(wǎng)絡。同時,劉紹軍提出,企業(yè)之間應加強合作,共同推動加氫站技術(shù)的創(chuàng)新與進步,降低建設成本。例如,開發(fā)標準化、模塊化的加氫裝備,提高加氫站的建設效率和運營效益。此外,政府在政策上應給予支持,包括加氫站建設補貼、氫氣補貼等,以提高企業(yè)建設加氫站的積極性。
成本降低之路:技術(shù)創(chuàng)新與規(guī)模效應
全球首款氫燃料增程汽車——榮威 iMAX8亮相于FCVC 2024技術(shù)展覽。FCVC供圖
成本,是橫亙在燃料電池乘用車發(fā)展道路上的一座大山。無論是車輛的制造成本,還是加氫設施的建設與運營成本,都居高不下。從制造成本構(gòu)成來看,燃料電池系統(tǒng)成本占比較大。侯中軍介紹,燃料電池系統(tǒng)成本包括質(zhì)子交換膜、雙極板、催化劑、空氣壓縮機等多個部件,其中一些關鍵材料如質(zhì)子交換膜、碳紙等仍依賴進口,導致成本居高不下。 此外,加氫成本也是影響總成本的重要因素。目前氫氣價格較高,使得燃料電池乘用車的使用成本相對較高。據(jù)陳金銳介紹,深藍汽車在重慶,氫氣價格為25元/公斤時,燃料電池車每公里成本約0.16元,但與純電動汽車相比,仍缺乏競爭力。 技術(shù)創(chuàng)新是推動降成本的有效途徑之一。為降低成本,企業(yè)和科研機構(gòu)在技術(shù)創(chuàng)新方面不斷努力。國氫科技總經(jīng)理助理、技術(shù)總監(jiān)陳平表示,公司致力于關鍵材料的自主研發(fā),如自主設計開發(fā)催化劑、碳紙、質(zhì)子膜等,并實現(xiàn)了批量化制備。通過技術(shù)進步,提高了燃料電池的性能,降低了材料成本。例如,通過優(yōu)化膜電極的制造工藝,提升了發(fā)電效率和功率密度,從而降低了單位成本。 侯中軍提到,捷氫科技通過提升燃料電池的功率密度,降低了關鍵部件的成本。同時,在燃料電池系統(tǒng)層面,通過芯片集成和高性能零部件開發(fā),調(diào)整了BOT成本。此外,儲氫系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新也在推進,如通過優(yōu)化碳纖維纏繞工藝、提高碳纖維利用率等方式降低氫瓶成本。隨著技術(shù)的不斷進步,燃料電池系統(tǒng)成本有望大幅降低。
此外,規(guī)模效應在成本降低中起著至關重要的作用。據(jù)侯中軍分析,燃料電池系統(tǒng)規(guī)模1000臺的時候,成本是2.6元/瓦時,1萬臺規(guī)模會降到1.2元/瓦時。他預測,當產(chǎn)量達到10萬臺級時,燃料電池系統(tǒng)成本可降至0.7元/瓦時,接近純電動平臺的成本。
余卓平教授多次強調(diào),汽車產(chǎn)業(yè)成本降低的關鍵在于規(guī)模。目前,燃料電池乘用車的產(chǎn)量相對較低,無法實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟。他以寶馬和寧德時代的合作為例,寶馬的大額訂單推動了寧德時代的發(fā)展,使其成本大幅降低。對于燃料電池乘用車而言,若能實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn),將帶動供應鏈的發(fā)展,降低零部件采購成本,進而降低整車成本。 各企業(yè)也在積極探索擴大規(guī)模的途徑。如深藍汽車通過不斷優(yōu)化產(chǎn)品,提高市場競爭力,逐步擴大銷量,以實現(xiàn)規(guī)模效應。同時,行業(yè)內(nèi)企業(yè)應加強合作,共同推動燃料電池乘用車的標準化和產(chǎn)業(yè)化,提高生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本。此外,政府也應通過政策引導,鼓勵企業(yè)加大投入,擴大生產(chǎn)規(guī)模,如給予生產(chǎn)企業(yè)一定的補貼或稅收優(yōu)惠,促進燃料電池乘用車產(chǎn)業(yè)的規(guī)?;l(fā)展。
消除誤區(qū)之盼:提升市場認知度
長安深藍汽車將燃油增程系統(tǒng)替換為氫電增程系統(tǒng),取得了較好的效果。FCVC供圖
目前,燃料電池乘用車的市場認知度相對較低。西部志朗指出,盡管燃料電池技術(shù)具有諸多優(yōu)勢,如加氫時間短、能量密度高、低溫性能優(yōu)異等,但消費者對其了解甚少。豐田MIRAI在全球推廣過程中,銷量增長緩慢,與傳統(tǒng)混合動力汽車相比,差距明顯。例如,MIRAI從2014年上市到2023年9年間全球銷量累計2.5萬輛,而世界首款混合動力PRIUS從1997年上市到2006年9年間,全球銷量超過50萬臺。
在中國,消費者對燃料電池乘用車的認知也存在諸多誤區(qū)。一方面,由于氫氣的特殊性質(zhì),人們對氫安全存在擔憂;另一方面,消費者對加氫設施的便利性、車輛購置成本和使用成本等方面存在疑慮。史建鵬提到,東風汽車在燃料電池乘用車的推廣過程中,發(fā)現(xiàn)消費者對車輛的安全性、加氫的便捷性以及車輛價格等問題關注度較高。陳金銳透露,盡管深藍氫電車的產(chǎn)品力很成熟,但在不久前才實現(xiàn)銷售上的零突破。
為此余卓平教授呼吁行業(yè)專家和企業(yè)應加強對燃料電池乘用車的宣傳,向社會普及燃料電池的技術(shù)原理、安全性以及優(yōu)勢。例如,通過舉辦各類氫能產(chǎn)業(yè)論壇、展覽等活動,展示燃料電池乘用車的最新技術(shù)和產(chǎn)品,讓消費者更加直觀地了解其特點。媒體在宣傳推廣中也應發(fā)揮積極作用。利用電視、網(wǎng)絡、報紙等多種渠道,進行科普宣傳,消除消費者對燃料電池乘用車的誤解。同時,企業(yè)應加強與政府部門的溝通,爭取政策支持,提高公眾對燃料電池乘用車的認可度。例如,豐田在中國積極參與各類氫能活動,展示其燃料電池技術(shù)和產(chǎn)品,提升品牌形象,增強消費者對燃料電池汽車的信心。
同時,提升用戶體驗是提高市場認知度的關鍵。丁政平介紹,寶馬在燃料電池汽車的研發(fā)中,注重駕駛樂趣和舒適性的結(jié)合,如iX5氫能車在保證動力性能的同時,通過合理的系統(tǒng)布局,確保了車內(nèi)空間的舒適性。深藍汽車則致力于打造年輕時尚、科技感十足的車型,注重車輛的顏值、內(nèi)飾設計以及智能化配置,如SL03氫電版車型在設計上獨具特色,吸引了年輕消費者的關注。
“重慶會議”召開之時,正值燃料電池乘用車在困境中艱難前行之際。合抱之木,生于毫末,會議達成的共識以及提出的倡議,如一束破局之光照在前路。隨著技術(shù)的不斷進步、政策的持續(xù)支持和產(chǎn)業(yè)協(xié)同的不斷加強,燃料電池乘用車有望在未來的汽車市場中占據(jù)一席之地,為綠色出行帶來新的選擇。(鉑道何濤、紀旭)
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