氢能与燃料电池产业如何高质量发展？

氢能已成为全球能源技术革命和产业发展的重要方向，也是我国新能源体系的重要组成部分。汽车零碳发展，氢能是重要技术路线。如何助推氢能与燃料电池产业高质量发展，已成为行业企业研究的重要课题。

2022 年 11 月 8 日 -10 日,由中国汽车工业协会主办的第 12 届中国汽车论坛在上海嘉定举办。其中,在11 月 10 日下午举办了主题论坛—求索氢能与汽车产业高质量发展,聚焦氢能与汽车清洁低碳发展,围绕氢制加储运用、氢燃料电池产业化突破等热点焦点问题展开研讨。

氢燃料电池产业星火燎原之下难掩多重挑战

2022 年 3 月,中国氢能产业发展的“顶层设计”—《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》出炉,将氢能定位为未来国家能源体系重要组成部分和绿色能源转型载体,并明确提出,要有序推进氢能在交通领域的示范应用,拓展在储能、发电、工业等领域应用。

近几年来,中国氢能和燃料电池汽车在国家示范政策的拉动扶持下,呈星火燎原之势,各地开花。中国汽车工业协会副秘书长何毅提供了一组数字,增量发展方面,2022 年上半年,我国氢燃料电池汽车销量 1379 辆,接近去年全年销量,同比增长 194%；到去年年底,燃料电池汽车保有量达到 8939 辆,位居全球第三；加氢站数量快速增长,截至 2022 年 6 月,中国加氢站数量超过 270 座,位居全球第一。

政策规划方面,北京、深圳先后出台氢能产业发展“十四五”规划,上海、山东制订了氢能产业中长期规划,广东、浙江等出台了氢燃料汽车专项扶持政策。整体来看,长三角、粤港澳大湾区、京津冀等区域初步形成氢能产业集聚发展的格局。

场景应用方面,京津冀、上海、广东、河北、河南五大燃料电池汽车示范城市群,加快建设步伐,不仅密集投放运营燃料电池汽车,发力建设基础设施,同时纷纷布局氢能产业链和核心技术。以上海为例,氢燃料电池汽车的研发与应用不断有所突破,大功率电堆等产品的技术指标达到国际先进水平,从膜电极、双极板等八大核心零部件,到燃料电池汽车的系统集成,形成了技术、产品、应用的全产业链发展体系,基本实现燃料电池汽车车型的全覆盖。

党的“二十大”提出了要积极稳妥推进碳达峰碳中和、深入推进能源革命、加快规划建设新型能源体系的目标。随着碳中和战略的深层次推进,光伏、风电等间歇性可再生能源逐渐成为主要发电模式,氢能是重要的储能方式,其在新型能源体系的战略地位会愈发凸显,逐渐成为社会普及应用的二次能源。同时,氢能化是汽车零碳发展的重要技术路线,特别是长途商用车,氢发动机和燃料电池是主要产品方向。氢能及燃料电池在新能源汽车战略性新兴产业中占有重要一席。

上海舜华新能源系统有限公司董事长高顶云认为,“碳中和”过程下,能源结构转型将产生 5 个趋势：第一,绿色能源将成为主体能源；第二,化石能源将成为保障能源；第三,再电气化,即电气化更加彻底,除交通领域的电动汽车普及外,零碳电力也要大规模利用；第四,储能成为重要环节,即通过氢或者合成燃料等进行大规模长周期性储能,以 PtoX 的方式实现非电领域的去碳；第五,技术驱动成为关键,要实现去碳的过程主要靠技术进步,比如没有光伏材料、工艺等方面的技术进步,就没有光伏成本的大幅度下降。

虽然氢能及燃料电池产业前景一片光明,也取得了长足的进步,但其在发展过程中所面临的挑战也是不容忽视的。

上海捷氢科技有限公司副总经理侯中军认为,燃料电池和氢能行业目前已进入了产业化发展的新起点,氢燃料电池汽车是否能复制出纯电动汽车的成长曲线,是整个行业面临的挑战。这个挑战既包括燃料电池汽车技术的发展进步,也包括上游氢能燃料端是不是可以低成本方便获取,基础设施是不是足以支撑示范运行的规模。

目前,国内在燃料电池汽车领域从车端到燃料电池端上下游已经具备了非常好的发展基础,但其中上游制氢端特别是绿氢的制氢端和车端的高效能、低成本的燃料电池,是产业链中挑战最大的两个端,一方面技术含量高,另一方面产业基础和市场发展相对比较薄弱,需要多年持续地发力,不断地提升。

侯中军认为,面向 2025 年,氢燃料电池产业既要解决产品和产能的问题,还要解决终端的使用成本和便利性的问题,同时还要解决产业链的安全问题。

氢能与燃料电池汽车行业如何高质量发展？

氢能与燃料电池行业的健康发展离不开高效、高质量、高安全的保障。这些保障不仅来自于企业的产品技术和质量,同时政府管理也要有相应的质量、安全等管理要求,这些要求将首先体现在标准法规的制定上。

上海燃料电池检测中心谢先宇认为,要保证氢能与燃料电池产品的可靠性和低碳化,需要标准先行。氢能与燃料电池标准体系主要涉及两方面：氢能技术标准体系和燃料电池技术标准体系。基础与管理方面主要包括图形符号、术语、产品及设备分类。技术方面,氢能相关标准涉及氢安全、氢能应用、氢工程建设、氢检测、氢制储运加等；燃料电池相关标准涉及固定式、便携式、微型燃料电池、驱动和辅助动力系统等。

针对氢能与燃料电池标准法规的制修订,谢先宇建议：一,加强标准体系顶层设计和协同；二,加深补全材料和部件标准制修订,并充分适应产业技术发展需求；三,加强现行燃料电池汽车、系统等标准的有效性；四,加强示范应用相关标准制修订；五,填补氢能专项相关建设标准制修订空白,尤其是加氢站建设相关的标准；六,发挥标准的引领作用,标准先行先试,为行业质量把关。

在产业化运营方向,轻程（上海）物联网科技有限公司联合创始人兼 CEO 刘可飞所在的公司已经进行了大量探索和实践,其率先推出“车 - 站 -景联动”模式,“车”包括车辆的正向开发、配置和补贴的关系,如根据场景定向定制车辆、通过政府补贴规模化采购,让终端使用者的购车成本降到最低；“站”就是让加氢像加油一样方便,比如利用中石化集团现有 3.1 万座加油站改成油氢混合站,提供更好的加氢服务,同时考虑加氢站的运营效率跟每一个站匹配的车辆和各种车型加注的时间相关；“景”即场景挖掘和物流优化,包括考虑在示范城市申报当中是否符合三个基本条件,为企业提供场景挖掘和在数字化物流升级过程当中的物流优化。

目前,“车 - 站 - 景联动”模式即将进化到 2.0版,将会考虑车辆的轻量化设计、智能驾驶、安全管理、重塑商业体系、车队和司机的可持续发展、氢气的运输方式与效率、氢气的分类（低碳或绿氢）等等一系列解决方案。

此外,氢能与燃料电池汽车行业的高质量发展,也离不开全产业链的共同助力。

上海重塑能源科技有限公司副总经理高雷认为,发展氢能产业要做到两个“高质量发展”,第一是人才的高质量,这是产品甚至产业可持续、高质量发展的必要条件；第二是产品的高质量,针对不同的应用场景要真正做到高强度、长寿命、高可靠性的高质量。

上海燃料电池汽车商业化促进中心主任张焰峰亦认同上述观点,只有把人才的问题解决好,才能造出高质量的车,才能让中国的车走向全球。

上海鲲华新能源科技有限公司副总裁王亚波从商用车的角度出发,认为商用车跟乘用车不一样,商用车更注重经济性,不是追求舒适性,比如氢能重卡客户的需求就是十四个字―—“多拉快跑省氢气,皮实耐造寿命长”,围绕这十四个字才能造出高质量的商用车。

彼欧新能源（上海）有限公司新能源业务发展总监许峰认为,高压四型瓶的使用对于储氢系统技术升级是非常重要的一个创新,这种创新会进一步提升燃料电池汽车行业的变革。从全球高压储氢系统的技术路线来说,四型瓶是未来发展的一个趋势,在氢燃料电池汽车行业的高质量发展过程中要把握这个趋势。

上海济平新能源科技有限公司 CTO 邹裕民认为要优化供应链,比如催化剂可以按照客户的需求来定制,供货期也可以灵活调整到最短,甚至可以快速送到客户手中,只有上游企业做得更好,才能助力下游企业高质量发展。

势加透博（上海）能源科技有限公司董事长张学锋则结合自己的实践对新进入的氢燃料电池企业提出忠告,一定要按照车规体系做才能保证各方面的发展,如果没有按照体系做的话,将来批量装车后出现的问题就会非常多。

容言传媒和容言资本创始人兼 CEO 谷昕容认为,“用得起,用的好,用的久”对于氢能产业的长远发展非常重要,全产业链应该共同推动构建氢能与燃料电池汽车产业高质量发展新格局。

氢能和燃料电池产业发展的“嘉定样本”

氢能作为未来国家能源体系的重要组成部分,发展氢能和燃料电池是交通行业低碳转型的重要转折点和突破口,当前正处于前所未有的历史发展机遇期。

上海市嘉定区在氢能和燃料电池产业发展方面,可以说是走在了全国前列,为其他城市发展相关产业提供了一个可以参考的样本。据上海市嘉定区区委常委、常务副区长陆祖芳介绍,作为中国最早布局氢能及燃料电池汽车产业发展的地区之一,嘉定已初步形成较为领先的产业生态。目前,嘉定氢能港、新能港两大市级特色园区已集聚相关企业100 多家（包括 20 多家头部企业）,布局打造的国家燃料电池汽车及动力系统工程技术研究中心、上海市氢燃料电池汽车产业计量测试中心等一批高能级公共服务和技术创新平台已初具规模。

技术落地方面,嘉定区已建成 6 座加氢站,推出公共交通、物流配送等一批燃料电池汽车示范应用场景。截至今年 8 月,全区已推广燃料电池汽车1380 辆,累计安全运营里程 3268 万公里,占上海市的 89%,构建了完整的示范运营体系,应用规模国内领先。

同时,嘉定积极参与上海市燃料电池汽车示范城市群建设,在 2021 年底发布了《嘉定区关于持续推动汽车“新四化”产业发展的若干政策》以及《嘉定区加快推动氢能与燃料电池汽车产业发展的行动方案（2021-2025）》,旨在不断加快提升嘉定区燃料电池汽车产业能级,助力构建具有世界影响力的汽车集群生态圈。

面向未来,嘉定将抢抓氢能及燃料电池汽车产业新赛道,围绕建设国家燃料电池示范城市和国内领先的燃料电池汽车产业集聚区,进一步集聚优质企业、强化示范引领、优化产业生态,全力构筑“新汽车”“新能源”发展的新优势。力争到 2025 年,嘉定氢能及燃料电池汽车总产值突破 1000 亿元,建成 18 座公共加氢站,燃料电池示范运营车辆达到 3500 辆以上。

“双碳氢能路,嘉定氢能港”,氢能港是嘉定在氢能和燃料电池领域的又一个新的探索,全国超一半做氢能的高端技术人才聚集在氢能港,目前已经成为全国氢能产业发展的风向标。嘉定氢能港负责人邱鹏介绍了嘉定氢能港的发展规划。

目前,嘉定氢能港已有 80 多家氢能企业,2021 年营收破百亿,经过不断地招商引资,已聚集燃料电池汽车、燃料电池系统、电堆、氢瓶、膜电极、双极板、空压机、加氢站等完整的氢燃料电池汽车产业链。未来,嘉定氢能港将着力拓展氢能在非车端应用,在保证工业生产正常进行前提下,利用氢能技术,实现净碳排放总量不断减少且趋于零,并且探索可供复制推广的零碳排放工业园区。

到 2025 年,嘉定氢能港的目标是引进、培育100 家氢能企业,包括 10 家世界级氢能企业总部、30 家零部件研发制造企业,全产业链产值、营收突破 500 亿元。邱鹏认为,要想发展氢能产业链广度,抓龙头企业是关键。“龙头企业可以带动产业链上下游的技术及应用场景发展,有助于产业链实现快速迭代,从而反向吸引更多龙头企业加入,最终使产业链更完善。”

实际上,交通领域是氢能应用的重要场景,但不是唯一场景。对于嘉定而言,建立全面的氢能生态,不仅需要打造物流车、公交车、重卡等车端应用场景,还要围绕“双碳”目标,利用氢气提升能源使用率,推广零碳建筑及零碳园区等场景。据悉,嘉定氢能港将使用分布式多联供技术为厂区空调、照明系统等供能,争取占比超过 80%；再将厂区及园区内用车全部换成新能源汽车,并保证燃料电池汽车的占比较大,以实现交通的零排放。