鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2021年12月22日
鋰離子電池or氫燃料動力電池?這些搶先布局終于需要有“收獲”了
在新能源汽車的發展過程中,純電動汽車和氫燃料電池汽車一直是業界討論最多的兩大技術路線。但是與全球百萬級的電動汽車市場保有量相比,氫燃料電池汽車的發展處境一度頗顯尷尬。
數據顯示,截至2020年年底,全球氫燃料電池車保有量僅32535輛,在新能源汽車保有量最大的中國也難言樂觀。中汽協統計數據顯示,2020年我國氫燃料電池汽車產銷分別為1204輛和1182輛,且全部為商用車。同年,我國純電動汽車產銷則分別完成110.5萬輛和111.5萬輛,同比分別增長5.4%和11.6%。
就在純電動汽車一騎絕塵,氫燃料電池車緩步向前時,我國提出“2030年碳達峰、2060年碳中和”目標,且該目標在2021年全國兩會上首次被寫入政府工作報告。那么,在“3060”雙碳目標的催動下,氫燃料電池車能否借勢而上?答案是肯定的。
氫燃料電池車是實現“雙碳”目標的主要路徑
作為以煤炭為主、化石能源占比較大的發展中大國,我國要在10年內實現碳排放達峰、40年內實現碳中和,任務之艱巨可想而知。
統計數據顯示,中國目前是全球最大的碳排放國家,2019年我國生產消費活動產生的CO2達到100億噸/年,占全球331億噸的30%,占比最高。同時,由于我國是全球最大的發展中國家,CO2排放量仍在繼續增加,年增幅約1.5%左右。而美國、歐盟(含英國)和日本已經實現碳達峰,每年的CO2排放量已經處于下降趨勢。
分行業來看,從化石能源燃燒或化學變化生成CO2的視角統計,電、熱、氣、水的生產和供應業約占46%,制造業約占28%,交通運輸業約占10%,采礦業約占5%,生活和其他約占11%。由上可見,交通運輸業是我國第三大碳排放源。
作為交通運輸領域的重要參與者,汽車行業在“3060”雙碳目標的催動下,也面臨著不小的壓力與挑戰。對此,長城集團未勢能源科技有限公司總裁陳雪松表示,氫能和燃料電池可以助力減碳、脫碳,是中國能源和交通變革、實現“雙碳”目標的主要路徑。“大規模、長時間、遠距離的氫能儲運和應用,是解決可再生能源波動性的解決方法;氫與電的結合可以充分發揮燃料電池高能量密度和動力電池高功率密度的特點,全面覆蓋整車功率范圍的需求。”
創石資本董事長劉良也曾強調指出,商用車的碳排放是國家實現“雙碳”目標的重大障礙,而最適合商用車的新能源汽車非氫燃料電池不可。“從交通運輸角度來看,要實現雙碳目標,我們不能僅僅盯著轎車,中重卡的碳排放實際上占了2/3。”
因具備來源廣泛、清潔高效和應用場景豐富等多項優點,氫能被認為是推動傳統化石能源清潔高效利用和支持可再生能源大規模發展的理想媒介。當前,美國、歐洲、日本、韓國等主要工業化國家和地區已經將氫能納入國家能源戰略規劃,氫能產業的商業化步伐不斷加快。
以韓國的現代汽車集團為例,在全球能源革命轉型的大背景下,該集團開始加速布局氫能。今年9月,現代汽車集團宣布將從商用車領域開始著手,向全球市場推出氫燃料電池和純電動的客車和重卡等全種類新型商用車,在2028年率先成為全球首個旗下所有商用車型均搭載氫燃料電池系統的汽車廠商。同時,到2030年,現代汽車集團將實現氫燃料電池車的價格與純電動汽車相當,以確保其在消費市場的競爭力。
風口突變,熱點從鋰電池轉換到氫燃料電池
最近,新能源汽車領域關注點又從鋰電池轉向氫燃料電池,鋰電池驅動的新能源汽車,實際上一直存在新能源的爭議。比如有人認為,鋰電池汽車僅僅比汽油車減少了2成的碳排放,實際上電力還是需要燒煤或者天然氣,當前新能源電力還沒有成規模。所以相對而言,氫能源可能更加理想一點。比如氫氣是石化合成氨工業的副產品,比如氫氣可以通過電解水獲得,比如氫元素要比鋰元素更容易獲取。
但個人不同意這個觀點,因為氫氣制備其實還是要消耗能源的,耗能比較高,當然利用合成氨過程中的副產品,廢物利用是可以的。當然,我們也可以想象一下美好未來,我們用太陽能在蠻荒之地,吸收太陽光,直接制備氫氣和氧氣,此時,從陽光到氫燃料電池車,是不是一個二氧化碳都沒有,而且沒有電力輸配損耗,畢竟大量電力都是在電網上耗光的,也可以利用峰電時期,存儲電網多余電力。
但是,在當前,這種大規模的氫氣制備方式可能還不能普及,畢竟,新能源電力如今電網需求量都無法滿足。
第一,如何制氫?
全球:天然氣(48%)、醇類(30%)、煤制氫(18%)、電解水制氫(4%)。個別國家因為資源不同,會有區別,比如日本,電解水占比高達63%。
中國:煤制氫(62%)、天然氣(19%)、工業副產(18%)、電解水制(1%)。主要是源于中國煤炭資源豐富,所以煤化工發達,同時,從成本來看,中國的煤制氫成本最低,大致制氫成本:焦爐煤氣制氫<煤制氫<其他副產氣制氫<甲醇制氫<天然氣制氫<水電解制氫。
日本電解水制氫成本是最高的,但是電解制氫也存在很大的環保優勢:工藝簡單,無污染,純度高,適用質子膜燃料電池。缺點是成本高、耗電量大、暫不具備大規模推廣應用的可能。
第二,氫能的儲運。
由于氫的化學性質不穩定,因此儲存和運輸的安全性是主要矛盾。
儲氫:高壓儲氫(主流)、液態儲氫(航天領域)、金屬氧化物儲氫(實驗室階段)、碳基材料儲氫以及化學儲氫等
運輸:主要輸送方式有高壓氣態輸送、液氫輸送,有機液體氫氣運輸、固態氫氣運輸。
第三,大規模商用。
氫燃料電池如今比較理想是在大卡車上,由于氫氣有比較大的體積,所以氫燃料電池體積能量密度不佳,這和鋰電池的質量瓶頸不相同。所以大卡車這種體積比較龐大的車輛,可以承載更多燃料。所以,諸如濰柴那種氫燃料電池還是比較看好的。全國首座高速加氫站好像在淄博,剛看到新聞。對于大卡車來說,其也不會去較為偏僻的區域,他們會比較集中于高速干道,如果可以布置足夠多的加氫站網點,相信氫燃料電池卡車鋪開難度不大。
政策持續加碼,萬億氫能產業鏈可期
聚焦我國,長久以來,因“核心技術受制于海外”、“成本居高不下”、“配套設施不完善”等原因,氫燃料電池汽車的發展可謂差強人意。而今,在“3060”雙碳目標的催動下,上至中央,下至地方政府均出臺了鼓勵和支持發展氫燃料電池汽車的相關政策。
10月24日,國務院印發的《2030年前碳達峰行動方案》(以下簡稱“行動方案”)中明確指出,大力推廣新能源汽車,逐步降低傳統燃油汽車在新車產銷和汽車保有量中的占比,推動城市公共服務車輛電動化替代,推廣電力、氫燃料、液化天然氣動力重型貨運車輛。到2030年,當年新增新能源、清潔能源動力的交通工具比例達到40%左右,營運交通工具單位換算周轉量碳排放強度比2020年下降9.5%左右,國家鐵路單位換算周轉量綜合能耗比2020年下降10%。陸路交通運輸石油消費力爭2030年前達到峰值。
緊接著,11月7日,國務院印發《關于深入打好污染防治攻堅戰的意見》(以下簡稱“意見”)。意見指出,持續打好柴油貨車污染治理攻堅戰。深入實施清潔柴油車(機)行動,全國基本淘汰國三及以下排放標準汽車,推動氫燃料電池汽車示范應用,有序推廣清潔能源汽車。
短時間內先后印發兩大文件,可以看到我國推動氫能產業的決心和思路,已經越來越清晰,力度也越來越大。另據不完全統計,地方政府層面,我國目前已有29個省市區出臺了涉及氫能產業發展的政策,超過48座城市發布了氫能政策,推動氫能產業發展。
中國氫能聯盟秘書長劉瑋表示,“雙碳”戰略是氫能產業發展的重要驅動力,文件對有力有序有效推動氫能高質量發展提供了重要指導,我國氫能產業正邁入新發展新階段。根據中國氫能聯盟估算,到2030年,中國氫氣需求量將達3500萬噸,在終端能源體系中占比5%;到2050年,氫能在終端能源體系中的占比將至少達到10%,氫氣需求量接近6000萬噸,可減排約7億噸二氧化碳,產業鏈年產值約12萬億元。
部分車企搶先布局氫能汽車
可以預見,在國家政策的大力支持下,氫能和氫燃料電池汽車產業將迎來重大的發展機遇。而產業鏈上的一些相關企業也已提前開始了布局。
幾年前東風悅達起亞汽車就開始積極投入氫燃料電池的開發與應用。而東風悅達起亞的合作伙伴起亞汽車公司,在氫燃料動力領域擁有領先全球的技術水平。11月6日,在第四屆中國國際進口博覽會上,起亞汽車的氫燃料應急救援車(RHGV)亮相展出。
同一時間,在本屆進博會上,豐田展出了采用氫燃料電池動力的Mirai和柯斯達福祉車,而豐田Mirai采用氫燃料動力系統,最大續航里程可達850km。
而來自法國的零部件供應商彼歐、米其林,德國零件巨頭博世均在此次進博會上展出自己的氫燃料電池解決方案。
今年年初,現代汽車集團在廣州開發區成立現代汽車氫燃料電池系統(廣州)有限公司,成為首家在中國投資生產氫燃料電池的全球汽車廠商,這也是現代汽車集團建立的首個海外氫燃料電池生產基地。該基地將于2022年下半年投入批量生產,產品將主要供應現代的氫能源車NEXO,初期的規劃年產能將達到6500套。根據規劃,到2030年現代汽車將實現70萬套氫燃料電池的年產能。
此前,包括通用汽車、豐田汽車、現代汽車、寶馬、奔馳等車企均在氫燃料電池領域有所布局,2006年,寶馬還曾推出過汽油、氫氣雙模的BMW氫能7系車型。而國內的車企中,上汽較早地啟動了氫燃料電池項目,并在2016年推出了國內唯一一款榮威950氫燃料電池乘用車。
雖然發展氫燃料電池成了汽車產業實現綠色發展的必然路徑,眾多企業已經搶先入場,但由于汽車產業鏈比較長,汽車行業的碳中和被認為是一個龐大的系統工程。業內觀認為,要全面發展氫燃料電池汽車還面臨考驗,首先是氫燃料汽車生產成本較高;其次,加氫站的建設和氫能源的運輸,前期的投入十分巨大,這不是企業層面所能應對的問題,需要政府的支持和投入。
國聯證券表示,當前氫燃料電池系統國產化程度已提升至60%—70%,電堆、膜電極、氫氣循環泵等核心部件均可自主生產,氣體擴散層和質子交換膜等核心材料也在加速研發中,預計未來2-3年產業鏈有望完全實現國產化供應。
《2021年中國氫燃料電池市場前景及投資研究報告》中認為,未來,氫燃料電池系統的成本必然隨著技術進步、生產規模的擴大而下降,預計未來10年生產成本將降低至目前的50%。《中國氫能源及燃料電池產業白皮書》(2020年)預測,2035年我國氫燃料電池系統的生產成本將降至當前的1/5(約800元/kW)。到2035年氫燃料電池汽車成本將具有與內燃機汽車同等的競爭力并基本接近國外先進水平。蓋世汽車,凱恩斯價值財經,華夏時報










