燃料电池商用车产业发展现状与展望.docx

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1、一、前言能源是国民经济社会发展的基础和命脉，能源安全直接关乎国家和社会安全。当前我国对海外原油资源依赖程度较高，能源安全存在隐患，同时化石能源使用产生的碳排放也构成了一定的环保压力。随着国家能源战略结构调整、生态文明建设向纵深推进，传统能源转型升级已成为时代趋势，能源消费的低碳化、清洁化已成为主流。新型能源的产业化应用，有助于推动能源生产与消费革命、优化能源结构、助力能源安全、实现温室气体减排和生态环境保护、提升国家工业装备制造水平。氢能是零排放、可再生能源，推广氢能应用成为解决能源危机和环境污染危机的良好路径。在全球氢能源加速发展的背景下，燃料电池汽车成为各国机构和企业研发的重点内容之一。2

2、019年，美国能源部发布了燃料电池8级卡车发展目标，提出到2030年燃料电池系统寿命达到25OOOh,峰值效率超过68%0日本和韩国多家汽车公司应用金属双极板电堆技术，推出了适用于乘用车的燃料电池动力系统解决方案。在商用车方面，基于石墨极板电堆的燃料电池成为极富潜力的动力系统解决方案，欧洲多家汽车公司联合发展了重型车辆用燃料电池系统，德国博世公司开发的燃料电池系统拟于2020年年底推向市场。与国际进展同步，我国也在持续加大氢能源在交通领域的研发和投入力度，积极推动燃料电池汽车的投产应用。中国科学院大连化学物理研究所梳理了材料、关键组件、电堆、系统等燃料电池汽车的技术现状，分析提出了燃料电池性能

3、衰减规律与提升策略。我国在十五至十三五时期持续布局新能源相关重大专项,通过产学研联合研发模式，攻关突破了一批燃料电池汽车关键技术，较好掌握了燃料电池关键材料与组件、电堆集成、系统和整车匹配以及加氢基础设施建设等核心技术。清华大学技术团队研究了国内外燃料电池汽车核心技术开发、推广应用所面临的共性问题，阐述了我国燃料电池汽车产业的发展态势，探讨适合国情的燃料电池发展路径。本文着眼于能源转型的重大战略价值，就国际氢能及燃料电池汽车的发展格局与发展态势开展梳理；论证我国燃料电池商用车的发展路线，研判制约产业发展的关键因素；立足国家产业发展引导政策，提出具体的技术创新发展方向以及发展建议，以期为燃料电池

4、商用车产业研究提供理论参考。二、发展燃料电池商用车产业的战略意义燃料电池汽车的广泛应用是支撑实现节能减排和可持续发展的重要技术方向。美国、欧盟、日本、韩国等国家或地区在燃料电池汽车领域开展了较多的技术研究和应用推广工作，体现了高端制造业快速发展的势头。与之对应，发展燃料电池汽车对我国汽车制造业的科技进步与高质量发展构成正向推动力，促进产业由传统制造向高端制造转变。在汽车发展方面，截至2019年年底，我国民用汽车保有量为2.615x18辆，其中商用车为4.05x107辆，占比为I5.5%o较高的商用车保有量带来了高污染与高能源消耗问题，如石油消费总量约有50%来自于交通运输业。商用车从传统动力向

5、无污染的氢燃料动力转型，这是实施节能减排行动的主要方向之一。在能源利用方面，尽管商用车的售出量远低于乘用车，但是商用车整体燃油消耗远超乘用车，因此在商用车领域推广新能源技术的原油替代效果会更为显著。目前,城市公共交通领域的电动化趋势日益明显;对于工作时间长、运行里程长，特别是在特定区域范围内运行的商用车，高储能密度的氢燃料电池动力源将是更有价值的选择。在国家政策方面，2019年政府工作报告提出了推动加氢设施建设的任务部署，标志着燃料电池汽车发展驶入快速通道。新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)也增加了合理布局加氢基础设施，推进氢燃料供给保障体系的相关内容。根据产业规划，到2030年氢

6、能将成为新能源战略布局的重要组成部分，氢能产业也将支撑经济增长。相比电动汽车、混合动力汽车，燃料电池汽车在补加燃料时间和续驶里程方面具有优势。对于续驶里程较长、动力性能要求较高、汽车体积较大的商用车，燃料电池是公认的优选技术方案；商用车运行在相对固定的线路上，对加氢站的依赖性低于乘用车。因此在燃料电池产业发展的初期，发展燃料电池商用车的价值高于乘用车。三、氢能及燃料电池汽车产业发展现状（一）国外发展情况在能源安全、碳排放限值等日益突出的能源环境问题背景下，诸多国家或地区均设置专门管理机构、投入大量资源、推出相关规划与政策，促进氢能及燃料电池产业的快速发展。1 .技术发展美国、欧盟、日本、韩国的

7、燃料电池研发起步较早，在乘用车用燃料电池技术方面己经形成技术领先优势。美国早在1970年提出了氢经济概念，将氢能及燃料电池列入能源战略，近10年的经费支持规模超过16亿美元。日本汽车公司的燃料电池汽车性能先进，其燃料电池商业化应用处于世界领先位置；氢动力卡车也成为了汽车企业合作开发的重要方面。德国在2006年启动了氢能和燃料电池技术国家发展计划（NIP）,以国家中心（NoW-GmbH）的组织形式推进技术开发工作；计划2025年燃料电池乘用车成本与当前的电动车相当。韩国在2003年将氢能定位为21世纪前沿科学计划的主要技术领域之一，相关汽车公司与瑞典企业共同研发燃料电池核心技术。2 .政策支持美

8、国发布了以国家氢能路线图为代表的多个氢能规划，通过氢燃料电池开发计划能源政策法等政策支持氢能技术研发和示范应用，将10月8日定为美国国家氢能与燃料电池纪念日。日本在2013年将发展氢能列入国家计划，提出了建设氢能社会的远期目标；氢能利用进度表（2019年）明确了2030年氢能应用的具体目标。欧盟从能源战略层面先后发布了2030气候和能源框架2050低碳经济战略等政策，成立了燃料电池联盟来共同推进关键技术和产业发展。2020年，韩国发布了促进氢经济和氢安全管理法以促进基于安全的氢经济建设，明确了政府对氢能产业和氢能企业的行政和财政支持，涵盖氢能企业培育、援助、人才培养、产品标准化等产业基础事项；

9、弥补了高压气体法燃气法的不足，为电解水制氢等低压氢气设备和氢燃料使用设施的安全管理提供了法律依据。3 .市场运营美国的燃料电池汽车推广与运营量较大，美国燃料电池与氢能协会（FCHEA）在其发布的“氢能经济路线图中提出，2030年美国燃料电池汽车数量预计达到5.3x10辆。韩国推广燃料电池车辆超过5000辆，建成加氢站34座，氢能经济发展路线图规划2040年燃料电池汽车累计产量为6.2xia辆。2019年日本燃料电池车辆保有量达到3500辆，加氢站超过120座；按照氢能利用进度表规划，2030年燃料电池乘用车保有量为8x105辆，燃料电池公交车数量为1200辆，加氢站数量为900座。欧盟在燃料电

10、池推广方面积极较高，示范推广燃料电池乘用车达到1080辆、燃料电池商用车150余辆,20个国家共建成177座加氢站。“欧洲氢能路线图提出，2030年将推广应用3.7x106辆乘用车、5.0x10辆轻型商用车、4.5x16辆重型载货车和公交车、570辆列车。4 .地区发展美国加利福尼亚州是全球燃料电池乘用车主要集中地，也是全球燃料电池车推广最为成熟的地区。韩国因地制宜，按区域逐步开放氢能经济发展，将安山、蔚山、万州和全州确定为氢能经济候选城市。法国波城启用了全球首款燃料电池快速公交（BRT）,车辆长18m,续航里程超过300km,百千米氢耗为10-12kg,性能堪比有轨电车，但综合投资降低至l4

11、o（二）国内发展情况近年来，我国从发展路线、产业规划、补贴措施（阶段性）等方面出台了系列政策，全方位支持燃料电池产业发展。以节能与新能源汽车技术路线图为代表的发展规划，均将氢能及燃料电池列为支持发展产业。1 .产业宏观态势2016-2019年，国内燃料电池汽车销量大幅增加（见图1）。根据中国汽车工业协会2019年汽车工业经济运行情况数据统计，2019年我国燃料电池汽车产销量分别为2833辆、2737辆，同比增长85.5%、79.2%o2020年上半年因新型冠状病毒肺炎疫情原因导致产销量有所下降。截至2020年6月，我国燃料电池汽车累计销售超过6000辆。从汽车销量数据来看，我国燃料电池汽车产业

12、发展方向与国外存在明显不同：美国、日本、韩国和欧盟的燃料电池汽车推广以乘用车为主，而我国以商用车为主，己实现量产并投入规模化运营。时间/年图1我国历年燃料电池汽车销量情况30002500镰2000150010005000注：数据来自中国汽车工业协会发布的2016年汽车工业经济运行情况2017年汽车工业经济运行情况2018年汽车工业经济运行情况2019年汽车工业经济运行情况。按照“节能与新能源汽车技术路线图预测：2025年，随着燃料电池关键技术成熟度的提高，燃料电池汽车推广量可达到IXlO5辆；2030年，随着燃料电池核心组件技术持续突破，燃料电池汽车规模化应用达到IXlO6辆。中国氢能源及燃料

13、电池产业白皮书预测：在商用车应用方面，2030年燃料电池商用车推广应用量将为3.6x10辆，占商用车总销量的7%；2050年将为1.6xlS辆,市场占比达到37%；2050年交通领域的氢能消费量将为2.458107ta,占交通领域整体用能的19%,其中货运领域的商用车氢能消费占交通领域氢能消费的比重达到70%,成为交通领域氢能消费增长的主要驱动力。2 .区域发展情况我国在燃料电池汽车方面保持了较强的产业扶持力度。截至2019年年底,己有19个省市、40余个地级市出台了推动氢能及燃料电池产业发展的政策规划，鼓励燃料电池公交车、物流车等商用车的示范运营，初步形成了京津冀、华东、华南、西南、华中五大

14、燃料电池汽车应用集群。例如，山东省作为华东燃料电池汽车产业集群的重要省份，产业覆盖氢气制备、储运、加注、燃料电池发动机及关键零部件、燃料电池汽车等领域，多家行业龙头企业均取得了相应的技术攻关和产业应用突破。截至2020年6月，山东省示范推广燃料电池商用车超过200辆，运行公交线路7条，总里程超过1.6xlOkm,建成加氢站6座。在国家政策引导下，多个地区重视氢能及燃料电池产业的落地发展，出现了佛山、张家口、郑州、成都等燃料电池车辆推广积极、区位优势较为明显、产业链相对完善、产业集群化程度领先的氢能城市。此外，天津市氢能产业发展行动方案（20202022年）规划，2022年力争建成至少10座加氢

15、站，打造3个燃料电池车辆推广应用试点示范区；常熟氢燃料电池汽车产业发展行动计划（20192022年）提出，2022年燃料电池汽车累计推广达到3000辆，建成2-3座市场化运营的公共加氢站，培育燃料电池汽车企业12家；潍坊市氢能产业发展三年行动计划（20192021年）要求，在产业链层面聚焦包含核心材料、关键组件、电堆开发、系统集成、测试认证、整车匹配等环节在内的产业集群，培育与产业发展要求配套的新能源创新中心和测试中心。四、燃料电池商用车产业面临的问题及对策建议我国燃料电池商用车示范已经走在了世界前列，这是企业技术创新与国家政策支持协同发力的成果。也要注意到，不少关键技术方向仍未完全突破，商用

16、车燃料电池的发展还面临着一些基础性的制约因素。（一）氢能和燃料电池产业发展的国家标准与法规体系有待完善我国氢能和燃料电池产业的发展速度很快，但氢能燃料电池全产业链的技术和检测规范以及相关法规尚有欠缺，体系完整性有待加强。现行的法规标准仍将氢气按照危险化学品进行管理，导致加氢站审批、建设和运营的扩大化受到制约。针对上述问题，建议细化氢能和燃料电池关键材料与核心部件的开发规范，建设氢能燃料电池国家技术标准创新基地，完善产业技术发展重点方向和目标，优化区域产业布局。在明确车用氢气的能源属性之后，细化车用氢气的制备、储运、加注技术标准，为加速氢能基础设施建设提供保障。（二）关键材料和核心技术尚未完全自主燃料电池技术研发取得了长足进展，但在核心材料、关键组件的自主研发