清華大學(xué)車輛與運(yùn)載學(xué)院教授宋?。喊l(fā)展氫燃料電池產(chǎn)業(yè)應(yīng)尊重市場規(guī)律

2020年是氫燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵之年。

財(cái)政部、國家發(fā)改委等五個(gè)部門聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于氫能燃料電池汽車示范應(yīng)用推廣的通知》后，明確示范期間將采取“以獎(jiǎng)代補(bǔ)”的形式對入圍示范的城市群按計(jì)劃完成情況給予獎(jiǎng)勵(lì)。行業(yè)內(nèi)期盼已久的政策落地，各地發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的熱情進(jìn)一步高漲。

面對如此現(xiàn)狀，清華大學(xué)車輛與運(yùn)載學(xué)院教授宋健在接受《中國汽車報(bào)》記者專訪時(shí)表示，當(dāng)前制氫、儲(chǔ)氫、運(yùn)氫等方面都面臨著成本過高、“卡脖子”技術(shù)沒有解決等問題，發(fā)展氫燃料電池產(chǎn)業(yè)不能“大干快上”，務(wù)必遵守市場規(guī)律。

■電解水制氫不經(jīng)濟(jì)　副產(chǎn)氫無法形成規(guī)模效應(yīng)

發(fā)展氫燃料電池，首先需要考慮的就是氫氣如何制取。記者了解到，可以從煤炭、石油、天然氣等化石能源制取氫氣，可以采用電解水制取氫氣，還可以從可再生能源中制取氫氣。不過，不同的制氫方式涉及成本也不同。當(dāng)前，關(guān)于氫氣的制取，行業(yè)內(nèi)基本形成的主流觀點(diǎn)是：灰氫不可取，藍(lán)氫方可用，廢氫可回收，綠氫是方向。在這樣的大方向下，電解水制氫被認(rèn)為是綠氫的主要來源。

氫能產(chǎn)業(yè)鏈包括制備、儲(chǔ)運(yùn)、加注、應(yīng)用四個(gè)環(huán)節(jié)。“氫氣的制備、儲(chǔ)存和運(yùn)輸成本都很高，就連氫氣的加注成本都很高。”談及當(dāng)下氫燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，宋健告訴記者，“單單拿氫氣的制取來講，如何降低制氫成本就是當(dāng)下市場面臨的一大難題。”

宋健表示，假如采用電解水制氫，只要電價(jià)降下來，就能使得制氫的成本降下來。不過，即使電解水制氫能夠得到綠氫，但從能量轉(zhuǎn)化的角度來說，損失很大。宋健給記者算了一筆經(jīng)濟(jì)賬：不考慮存儲(chǔ)、運(yùn)輸、加注等成本，單單制取一公斤的氫氣大約需要75kWh電，而這一公斤的氫氣用在燃料電池汽車上，只能夠發(fā)出15kWh電。其實(shí)，氫燃料電池汽車的驅(qū)動(dòng)方式還是電機(jī)，氫只是用來反應(yīng)發(fā)電的能源，最后與氧氣反應(yīng)產(chǎn)生電能，驅(qū)動(dòng)車輛行駛。很明顯，用電制取氫氣再發(fā)電非常不經(jīng)濟(jì)。

宋健認(rèn)為，氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展不能“說干就干”，必須得有一定的技術(shù)基礎(chǔ)。電解水制氫的關(guān)鍵在于效率不高。如果電解水制氫的利用率能夠達(dá)到80%或90%就好了，但偏偏是20%的效率。電解水制氫降成本，核心要義在于找到高效電解水的方法。不過，當(dāng)前電解水制氫的技術(shù)已經(jīng)很成熟，提高效率怕是不容易。

其次，對氫氣的制取，行業(yè)內(nèi)還有一種聲音：風(fēng)電和光電很便宜，利用其制取氫氣，就會(huì)很劃算。宋健認(rèn)為，有一種情況制取氫氣是可行的，那就是回收利用廢氫。現(xiàn)在，在煤化工、丙烷脫氫、乙烷裂解、焦?fàn)t煤氣和氯堿化工領(lǐng)域，有大量工業(yè)副產(chǎn)氫資源可供利用。把這些副產(chǎn)氫收集起來，進(jìn)行提純，用在氫燃料電池汽車上才是比較劃算的。不過，副產(chǎn)氫總量很少，無法形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)。除此之外，還有行業(yè)人士表示，副產(chǎn)氫可以作為過渡性產(chǎn)品，但燃料電池對氫的純度要求極高，副產(chǎn)氫品質(zhì)不好，會(huì)腐蝕車輛、加氫站甚至燃料電池。如果單純?yōu)榱斯?jié)約成本，這樣可能得不償失。

■氫氣儲(chǔ)運(yùn)成本過高　制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展

當(dāng)前，氫氣的存儲(chǔ)方式包括低溫液態(tài)儲(chǔ)氫、高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫、固態(tài)儲(chǔ)氫和有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫等，運(yùn)輸則可分為氣氫輸送、液氫輸送和固氫輸送。據(jù)悉，我國當(dāng)前氫氣儲(chǔ)運(yùn)以氣態(tài)氫為主，一般用壓力為20MPa的長管拖車運(yùn)輸氫氣到加氫站儲(chǔ)存，儲(chǔ)存壓力為45MPa。與液氫儲(chǔ)運(yùn)相比，以氣態(tài)的方式來儲(chǔ)存和運(yùn)輸氫氣成本較低。

宋健告訴記者，除了制氫以外，氫氣運(yùn)輸和儲(chǔ)存的成本都比較高。具體來講，單位重量的氫氣是比能量僅次于核能的燃料，但是把氫氣壓縮之后，單位體積內(nèi)含有的氫氣重量又是最低的。如果按照體積來算，1立方米石油能夠行駛的公里數(shù)，需要大約9倍左右體積的氫氣才能夠達(dá)到。此外，氫氣的密度很低，壓縮儲(chǔ)存之后，容易跑出來，很不安全?，F(xiàn)在氫氣運(yùn)輸還被列入危險(xiǎn)品運(yùn)輸行列。

整個(gè)氫能分布不均勻，有些地區(qū)氫的使用量少，有些地區(qū)氫的使用量高，要打破整個(gè)氫資源分配不均衡的問題，需要注重液氫運(yùn)輸問題，根據(jù)覆蓋區(qū)域氫能結(jié)構(gòu)來調(diào)整液氫的使用范圍。宋健提到，在副產(chǎn)氫工廠附近建設(shè)加氫站即可，這樣就能夠減少氫氣運(yùn)輸?？赡艽嬖趥€(gè)別區(qū)域當(dāng)?shù)赜懈碑a(chǎn)氫，但氫燃料電池汽車在小范圍的應(yīng)用難以形成規(guī)模效應(yīng)?！　〈饲?，有行業(yè)人士甚至直言，當(dāng)下國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)的主要矛盾就在于氫源的儲(chǔ)運(yùn)配送。分布式低成本制氫才能避開運(yùn)輸與壓縮所產(chǎn)生的成本，即利用某種能量在原地制氫，而不是長途運(yùn)輸;分布在各個(gè)加氫的地點(diǎn)制氫，而不是通過運(yùn)輸網(wǎng)運(yùn)氫。這種散點(diǎn)靈活的方式，可以使成本驟降。

對推廣燃料電池汽車來說，氫是關(guān)鍵。雖然當(dāng)前氫氣的制取和儲(chǔ)存技術(shù)都趨近成熟，但距離商業(yè)化推廣仍然存在一定距離，其中最大的制約因素就是成本問題。因此，制儲(chǔ)氫技術(shù)如何形成規(guī)模效應(yīng)之后降低成本成為關(guān)鍵因素。

■尊重市場　好好講科學(xué)

日前，國務(wù)院辦公廳正式發(fā)布了《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021～2035年)》。里面提到，到2025年，純電動(dòng)乘用車新車平均電耗降至12千瓦時(shí)/百公里，新能源汽車新車銷售量達(dá)到汽車新車銷售總量的20%左右。其中更是提到，到2035年，純電動(dòng)汽車成為新銷售車輛的主流。

“現(xiàn)在政府在不遺余力地鼓勵(lì)純電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，確實(shí)取得了一些成就，當(dāng)前，我國純電動(dòng)汽車的應(yīng)用率比國外高。”對于此前電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，宋健有著清醒的認(rèn)知，“我國比那些剛剛發(fā)展純電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的國家強(qiáng)。但不可否認(rèn)的是，同特斯拉相比，國內(nèi)企業(yè)依舊是落后的。”

發(fā)展氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)，更需要注重此前的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。今年11月15日，燃料電池汽車示范城市群申報(bào)截止。有消息稱，從9月16日財(cái)政部、工信部、科技部、國家發(fā)改委、國家能源局五個(gè)部門聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于開展燃料電池汽車示范應(yīng)用的通知》)以來，已經(jīng)約有20個(gè)城市群提交申報(bào)材料。與此同時(shí)，各地方及相關(guān)企業(yè)的積極性被極大地調(diào)動(dòng)起來，“以獎(jiǎng)代補(bǔ)”政策驅(qū)動(dòng)力顯然已經(jīng)開始釋放。

在諸多環(huán)節(jié)的高成本和技術(shù)難關(guān)面前，氫燃料電池汽車的發(fā)展前景顯得有些黯然失色。宋健認(rèn)為，燃料電池汽車的整車成本高，燃料獲取的成本又高，后續(xù)如何發(fā)展還有待觀察。

除了氫氣的制儲(chǔ)運(yùn)成本之外，氫燃料電池汽車的整車成本也不容忽視。多年來，豐田、本田和現(xiàn)代等汽車企業(yè)在全球范圍內(nèi)不遺余力地推廣氫燃料電池汽車，但市場銷量并無起色，購車成本偏高無疑是制約市場規(guī)模擴(kuò)大的重要原因。

與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)或純電動(dòng)汽車相比，燃料電池客車的整車采購成本高出兩倍以上。

氫燃料電池汽車的發(fā)展在技術(shù)上仍存在許多難點(diǎn)，氫運(yùn)輸、車載儲(chǔ)氫和加氫站建設(shè)都面臨挑戰(zhàn)，雖然當(dāng)前全方位商業(yè)化有困難，但在局部市場是可以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的。談及氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)如何發(fā)展的問題，宋健提出：“政府不應(yīng)該制定任何路線，應(yīng)該完全由市場來主導(dǎo)。市場的選擇走就是對的。”此前，地方政府支持氫燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展，過于熱情，某些地區(qū)甚至出現(xiàn)了鬧劇。宋健更是強(qiáng)調(diào)：“產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須遵循規(guī)律。尊重市場，好好講科學(xué)。”(趙瓊)