北京冬奥会的氢能汽车(来源:新京报)
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考验资本和耐心的氢能市场又一次热了起来。
在氢燃料电池的应用端,从北京奥运会、上海世博会、北京冬奥会、成都大运会到刚刚结束的塞纳河畔巴黎奥运会,这些国际重大活动中都留有氢能应用的痕迹。
2022年3月23日,作为氢能产业顶层设计的《氢能产业中长期发展规划(2021—2035年)》对外发布,明确了氢的能源属性。此后,几经沉浮的中国氢能大市场再度“热闹”了起来。
当越来越多的“玩家”涌进赛道,部分核心零部件国产化进程加快,政策利好的消息不断传来,氢能汽车变成了氢能产业链上的“开道车”。
在氢能汽车的正前方,是成本和商业化落地的山丘。尚处于爆发前夜的氢能产业,能否在2025年左右,抵达规模化发展的拐点,是留在赛道上的氢能人共同关注的话题。
氢车“探路”
从1869年俄国化学家门捷列夫整理出化学元素周期表,将氢元素放在周期表的首位开始,人们就从未停止过对氢的研究和利用。当光伏、风电等可再生能源遍布全球之际,氢能的应用已悄然开始,氢能产业正在迈入“从1到10”的进程。
氢能产业科技含量高,可以有效促进传统产业转型升级,催生绿色低碳新产业链。预计到2060年,氢能在中国终端能源体系中的占比将达15%,带动形成十万亿元级的新兴产业。
实际上,氢燃料电池是一种将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置,其基本原理是电解水的逆反应,目前主要应用领域包括交通、航天、储能以及热电联供等。
明天氢能燃料电车系统
中国工程院院士、中国科学院大连化学物理研究所研究员衣宝廉认为,燃料电池汽车是氢能应用的突破口,用氢能代替燃油驱动各种交通工具,能够实现交通领域节能减排,提高国家能源安全性,我国提出的“电-电混合”燃料电池汽车现在已经被世界燃料电池汽车行业采用。
近年来伴随着政策和商业资本的持续关注,氢能上下游产业链的相关企业已经开始加大对氢能在制、储、运、加及燃料电池核心零部件环节的技术研发的投入,并且已经拥有相关技术储备,而这直接带来的影响是终端产品成本的下降。
“相较2017年,我们现在一辆氢能公交车的整车价格下降了40%。”安徽安凯汽车股份有限公司新能源技术研究所所长朱鹤说。
据信达证券在《氢能行业深度报告:上下游合力,产业进入快速发展通道》披露,燃料电池零部件国产化是降低成本的重要方式,燃料电池电堆的成本已经从六年前普遍在4000元/kW 以上下降到2023年已经触碰1000元/kW。
燃料电池系统由燃料电池电堆和系统主要零部件组成,电堆成本占燃料电池系统成本的60%以上。电堆主要由多层膜电极和双极板堆叠而成。膜电极是燃料电池电堆的核心零部件,由质子交换膜、催化层和气体扩散器组成,占燃料电堆成本60%。燃料电池系统中电堆核心零部件如膜电极、双极板等国产化是推动电堆成本下降的关键因素。
但是,企业在由氢能技术储备向规模化生产过程中仍受制于产品性能的稳定性的制约,导致其可能无法通过量产的过程来优化和突破原有技术。
中石化安徽石油公司副总工程师、发展基建部经理冯昕告诉记者,当前我国氢能产业链的自主可控能力有待提升,关键核心技术水平与国际先进水平相比仍有一定差距,要提高关键核心零部件和基础材料的国产化替代水平。
目前,国内市场燃料电池贵金属催化剂、质子交换膜、碳纸及阀门等关键材料在一定程度上仍依赖进口,面临技术封锁和贸易管控的潜在风险,需加强自主攻关,补齐发展短板。“要提高国产氢能和燃料电池技术的可靠性、安全性和经济性,建立完善氢能技术装备的行业标准和检测评价体系,在突破关键零部件及核心材料研制技术的基础上,加强技术更新迭代,提升氢能转换效率与系统运行寿命,增强产业链的国际竞争力。”冯昕说。
“政策”护航
近年来,氢能产业发展不断受到政策“关注”。2024年政府工作报告亦明确表示要“加快前沿新兴氢能、新材料、创新药等产业发展”。
2021年8月,财政部、工信部、科技部、国家发改委、国家能源局联合发布《关于启动燃料电池汽车示范应用工作的通知》,明确批复同意分别以北京市、上海市、广东省牵头的城市群启动实施燃料电池汽车示范应用工作。
六安市作为广东省城市群的成员单位成功入围(政策要求打破区域限制,在全国范围内选择产业链上优势企业所在城市联合申报),成为当时安徽省乃至中部地区唯一入围城市。
事实上,在入围之前,地处大别山北麓的六安市已经开始布局氢能及燃料电池产业。
2017年,六安市引入集自主燃料电池研发、生产、制造、销售与服务于一体的企业——明天氢能。该公司在燃料电池电堆,电堆核心零部件膜电极、双极板,燃料电池电堆、动力系统、制氢装备,电堆及系统测试等关键技术领域拥有自主知识产权。
安徽明天氢能科技股份有限公司
据记者不完全统计,2020年至今,《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》《关于加快推动制造业绿色化发展的指导意见》等文件陆续出台,明确了氢能的能源属性和战略地位。其中,2023年,国家标准委、国家发展改革委、工业和信息化部等六部门联合发布的《氢能产业标准体系建设指南(2023版)》作为国家层面首个氢能全产业链标准体系建设指南,被业内认为是我国氢能产业标准化的顶层操作手册。今年8月,中共中央、国务院印发的《关于加快经济社会发展全面绿色转型的意见》中明确提出,要推进氢能制储输用全链条发展,这吹响全面绿色转型的号角。
“近年来氢能受到国家重视,氢能属于清洁的二次能源,大量普及使用氢能可以大幅度降低碳排放。”国际智能运载科技协会秘书长张翔接受记者采访时表示,自己第一次接触氢燃料汽车还是在2008年北京奥运会上的三辆示范运营的氢燃料电池大巴,当时的大巴成本很高,在200万元人民币以上。到了2010年的上海世博会,不仅有氢燃料大巴还有氢能源轿车,但当时车的成本依然很高,在100万元人民币以上。“到了现在,随着技术的发展,据统计数据中国已经成为全球最大的燃料电池汽车市场,燃料电池的销量位居世界第一。”
与此同时,全国多地政府出台氢能产业利好政策,不仅提出具体的发展目标,而且“真金白银”支持氢能产业发展。
在近日举办的第二届西部氢能博览会上,陕西宣布自2024年9月1日起,对安装使用ETC装备的氢能车辆,在省内全额免除高速公路通行费,该政策至2027年9月1日结束。目前,氢能汽车高速免通行费已经在部分省市实施。
此前,山东省宣布自2024年3月1日起,对行驶在山东省高速公路上安装ETC套装设备的氢能车辆暂免收取高速公路通行费,试行2年,到期后再根据执行情况适时调整。这也是自2021年,科技部与山东省政府签署“氢进万家”科技示范工程框架协议,山东成为全国首个氢能大规模推广的示范省份后的又一举措。
针对部分地区发布的氢能汽车免高速费的政策,张翔表示,高速费减免政策对氢能汽车的推广有非常大的推动作用。高速公路通行费约占氢能商用重卡总成本的1/3,免除该费用能够显著降低氢能车辆运营成本,提高销量、保有量并有利于燃料电池汽车规模化生产。
安徽省能源局新能源处工作人员张骏祥介绍,2023年底,安徽省发展改革委印发了《安徽省氢能产业高质量发展三年行动计划》。《计划》提出,到2025年,初步实现氢能商业化推广应用,建成国内重要的氢能产业发展高地。
具体来看,要实现产业规模明显提升,氢能产业总产值要在500亿元以上,燃料电池车辆推广量2000辆以上,氢能船舶运营10艘以上、建成加氢站(包括合建站)数量达到30座,建成1个以上氢能产业特色园区。
截至今年年初,安徽已拥有涉氢企业150余家,氢能业务产值约300亿元,覆盖氢能制备、储运、加注、应用、燃料电池全产业链链条,培育创建省级及以上创新平台13个,芜湖市启动建设氢能产业园。
安徽氢能产业“代表队”
此前,安徽省发展改革委、安徽省能源局曾联合印发《安徽省氢能产业发展规划(2021—2030年)》。文件提出,到2025年末,全省燃料电池汽车规模达到3500辆,建成加氢站(包括合建站)数量达到45座。力争燃料电池系统产能达到10000台/年,燃料电池整车产能达到5000辆/年,氢能产业总产值规模达到500亿元。到2030年末,全省燃料电池汽车规模达到18000辆,建成加氢站(包括合建站)数量超过120座。燃料电池系统产能超过30000台/年,燃料电池整车产能超过20000辆/年,氢能产业总产值规模力争达到1200亿元。
张翔表示,在国家政策支持下,氢能产业的扶持力度又达到了一个新高度。各地出台的氢能产业政策也正在加快公共区域加氢设施建设步伐,相信氢能产业有望很快迎来爆发阶段,并带动传统产业转型升级。
“不过,在氢能产业发展向好的同时,企业和政府还需要思考如何更好地解决成本问题、安全问题等制约发展的因素,加快推进氢能产业高质量发展。”张翔说。
氢能产业在2010年前后进入低潮期,2014年丰田公司发布的“未来”燃料电池汽车再次引发了全球的氢能热潮。中欧美日韩等全球主要经济体很早就将发展氢能提升到国家能源战略层面,出台相应发展规划、路线图以及产业政策。
按照各地规划,到2025年,全国的氢燃料电池汽车将超过11.64万辆、加氢站将超987座。
虽然业内对于氢能的应用前景充满期待,但氢能商业化的道路上却有着一道又一道的“险峰”。放眼全国,商业化运行的氢能项目并不多见,各地新建的几乎都是示范项目。氢能的商业路径怎么走?项目如何落地?谁也没有成熟经验。
在采访中,包括明天氢能、安凯客车、国网安徽电科院、北京富海等氢能产业相关企业负责人均向记者表达了“摸着石头过河”的观点。
安徽安凯汽车股份有限公司新能源技术研究所所长朱鹤表示,氢燃料汽车是一种电—电混合型车辆,相当于在纯电的基础上多加了一套系统,如何匹配好这两套系统,复杂性可想而知。“例如我们的能量回收如何实现,这辆车有哪些工作模式?何时用氢,何时用电,都没有先例可循。”
国网安徽电科院系统中心新能源及储能室副主管滕越也向记者表达了同样的观点。她说,2018年六安兆瓦级氢能综合利用示范站项目立项时,无论是电解水制氢还是燃料电池的项目应用都尚处于起步阶段,在工程设计方面在国内无先例可循。“比如哪些部分用防爆材料,这些都需要从各个国标、典型设计中去挖掘、观察学习。”此外,在该站拿到安徽省首个制氢加氢一体站的经营许可证,实现了非化工园区内一体化制氢、加氢服务前,我国氢长期被列为危化品范畴,制氢项目面临一系列的生产限制条件。
2021年,安徽省氢能产业发展联盟揭牌,其中的一项重要任务,便是以项目为主导,链接产业链上下游企业,推进产学研用一体化发展。
在业内人士眼中,交通领域的应用是氢能的重要试炼场。而从上游到下游,氢能产业最终能否大规模商业化,需要激活终端的需求支撑。
首要目标还是降本。
以氢气的运输为例,其在氢气生产总成本中占比达到30%—40%。
据冯昕介绍,当前安徽省的加氢站供氢方式,主要通过长管拖车从氢工厂将气氢运输到加氢站。长管拖车是由大容积钢制无缝气瓶通过框架与走行装置固定或直接与走行装置固定而组成的高压氢气运输设备,其储氢空间一般由多个压力为20Mpa、长约10m的高压储氢钢瓶组成,可充装约3500Nm3氢气。它具有灵活机动、方便快捷等优势,是目前技术最成熟、使用最广泛的高压氢气运输方式。
但同时冯昕也表示,尽管长管拖车灵活便捷,但单车单次运氢量通常在300kg以内,只占总运输质量的1%—2%,且卸载时间长。并且当长管拖车中的氢气卸载到5Mpa—8Mpa左右时,卸载速度会显著放缓,且此时氢气压缩机能耗较高,考虑到加氢站运行的经济性,一般不再进行卸载。“依靠长管拖车运输的方式,运输成本较高、运输效率低,氢气运输成本成为现阶段制约氢能产业链发展的瓶颈环节,我们考虑通过开展站内制氢项目实现原料供应多元化,有效解决氢源供给问题,实现制氢和加氢的零距离,从而省掉运输成本。”
芜湖马饮桥加氢站
另一方面,加氢站的建设费用也制约着氢能商业化的步伐。
张翔表示,国外氢燃料电池汽车从大巴车起步,现已向乘用车领域拓展。而我国目前只有燃料电池大巴车和卡车,乘用车的商业化运营则刚刚起步。
在交通领域,业内一直受到“先有鸡还是先有蛋”的困扰:燃料电池汽车与加氢站等基础设施建设孰先孰后?由于燃料电池汽车主要通过加氢站补能,因此充足的加氢站以及完善的氢制储运体系是燃料电池汽车规模化的前提,但没有燃料汽车的销售又会导致加氢站的运营和扩张难以为继。
“燃料电池的困境实际上并不是成本,现在已经做得很低了。困境在于基建,全国加氢站数量较少。” 安徽枡水新能源科技有限公司联合创始人刘俊认为,与充电桩建设相比,加氢站的建设需要多部门审批,建设规范、管理,还没有锂电那么成熟。
中国特种设备检测研究院发布的《我国加氢站发展现状综述及问题分析》中指出,当前大多数加氢站没有实现商业化运营,一方面是因为氢能供应体系尚未形成,另一方面是因为燃料电池汽车仍没有大规模推广。其中,加氢站建设费用较高,设备成本占总成本一半以上。建站成本居高不下的主要原因是核心技术没有实现突破,关键设备主要依赖进口,加氢站相关设备也没有实现产业化。
此外,储氢装置也是建设加氢站的关键问题,其购置费也是加氢站的主要投资成本。国内企业能生产出符合法规、安全、可靠、经济的储氢设备,是加氢站长期可持续发展的重要条件。
中国电动汽车百人会低碳融合发展研究院及车百智库出版的《2024中国氢能产业发展报告:推动绿氢制储输用一体化发展 》指出,目前中国的加氢站行业相关技术的发展水平还明显落后于国外发达国家。在加氢站加注压力上,中国仍以35MPa为主;在加氢站的加注能力上,1000kg/d以上的加氢站占比仍落后于国外;在氢气形态上,中国仍以高压气态加氢站为主,相对于国外液氢加氢站发展较为滞后。
根据《中国氢能产业发展报告》,目前一座加注能力500kg/d 的固定式加氢站投资规模需要700万元—1200万元(不含土地成本),相当于传统加油站的3倍,除建设成本外,设备维护、运营、人工等成本也同样较高。保证加氢站的盈亏平衡的前提下,加氢站的终端售价还需在氢气到站价的基础上增加约14元/kg的运营成本。
调查显示,利用当地废弃水电和富余电力进行水电解制氢,其制氢所需电力成本可低于11元/kg,具有很高的经济性优势。但目前仍存在阻碍,一是储氢技术尚未成熟,如果能实现利用富余电力集中制氢存储再使用,则经济性能进一步提升;二是在管理体制上,也存在制氢加氢一体站用地性质不一致、直购电范畴不明确等问题。
资本“徘徊”
业内人士认为,氢能产业要实现发展预期,不仅需要在技术、成本和应用场景上取得突破,还需要在标准体系和政策补贴方面进行完善和创新。
《2024—2029年中国氢能行业市场深度研究及发展前景投资可行性分析报告》显示,全球氢能市场规模的复合年增长率为5.43%,到2030年将超过2万亿美元。这一增长主要得益于氢能作为一种清洁、可再生的能源,在应对气候变化和能源供应压力方面的巨大潜力。
氢燃料商用车(来源:河南日报)
氢能看似平静的水面下,十万亿市场暗流涌动。在过去几年全球能源转型的紧迫需求和积极的产业政策双重推动下,氢能领域的投资不断攀升。然而,与此同时,燃料电池领域的投融资活动却遇冷,整个氢能产业的投资和融资环境并不活跃。
2024年已经过半,据国际新能源网资料显示,今年上半年完成融资的氢能企业有15家,超过亿元的仅有4家。氢能作为非常具有前景的新赛道,投资机构普遍保持着较高的关注,但从融资规模和数量来看,与此前的高估值呈现“冰火两重天”的境况。
同样,希望登陆资本市场的氢能企业也并不顺利。
捷氢科技于2022年6月提交了科创板IPO申请,已于2024年4月申请终止了科创板IPO;治臻股份、中鼎恒盛分别于2022年12月、2024年3月主动撤回申报材料,终止IPO;重塑股份、国富氢能也均在终止科创板IPO后“改道”港交所。
4月27日,有着“氢能第一股”之称的亿华通发布了今年一季度财报。报告指出,亿华通今年一季度总营收为1314.4万元,同比减少72.83%,归属于上市公司股东的净利润为-9120.4万元,与上年同期相比亏损进一步扩大了5257.1万元。此外,登陆港股后首次披露年报的国鸿氢能也迎来近三年的营收下滑。
亿华通与国鸿氢能均属于氢能燃料电池发动机领域,处于氢能产业链的中下游,而氢能燃料电池发动机目前的装机量并不高。营收下滑的背后是,目前市面上销售的氢燃料电池汽车基本以重卡、货运车辆、物流车、公交车为主,受限于价格、加氢站密度,普通用户市场仍较为狭小。
亿华通董事长、总经理张国强此前在接受采访时表示,现阶段,我国氢燃料电池汽车产业正处在商业化初期阶段,规模化示范推广应用将有效拉动产业发展。
北京亿华通科技股份有限公司(来源:亿华通官网)
国鸿氢能同样将亏损原因归结于“燃料电池行业处于商业化的早期阶段”,并表示燃料电池系统及整车技术尚在发展过程中,氢气及加氢站等基础设施尚不完善,氢能商业化场景开发存在不确认性,导致公司部分客户推迟订单。同时,公司研发、行政开支增加,应收款项期末规模增大,公司加大了对贸易应收款项减值拨备的计提。
公开资料显示,截至目前,中国燃料电池汽车保有量约2万辆。按照《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》规划,到2025年,我国氢燃料电池车辆保有量约5万辆。
尽管氢燃料电池销量基数较小,但其增速明显,且主要集中于商用车领域。
亿华通年报显示,该公司目前收入主要集中于燃料电池商用车领域,已与宇通客车、北汽福田等建立了合作关系。在乘用车方面,公司与北汽、长安等整车厂商开展了燃料电池相关方面合作。
据香橙会研究院数据显示,以上险数据统计,2023年全国新增各类燃料电池车辆7654辆,其中搭载亿华通产品的车辆1548台,占比20.22%。尽管产业前景看好,但市场占有量属行业前列的亿达通,也难逃不盈利困境。
此外,氢能行业的发展还面临氢气制取和储运的安全性、氢气成本的波动性、市场接受度等问题的挑战。
2018年,财政部等部委印发了《关于调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》,在其他新能源车型补贴作大幅下调时,对氢燃料电池汽车仍保持高额资金补贴支持。这一政策红利直至2020年才逐步退坡。
安徽明天氢能董事长王朝云表示,在当时随着各种利好政策不断释放,入局氢燃料电池行业的企业越来越多。
国金证券在最新研报中指出,2024年有望成为氢能及燃料电池行业的放量提速年,燃料电池汽车及绿氢项目的落地将大幅加速。华宝证券则认为,随着相关规划以及行业上下游供需规模的进一步扩大,氢能市场的活跃度有望进一步提升。
《氢能产业标准体系建设指南(2023版)》,提出到2025年,支撑氢能制、储、输、用全链条发展的标准体系基本建立,制修订30项以上氢能国家标准和行业标准等发展目标。但在2025年之前,现有的项目却难以找到标准。
“中国的氢能源汽车是后来者居上,现在在弯道超车。”张翔认为,氢能源汽车最开始由欧洲老牌车企开始研发,后美国也加入研发赛道,但日本和韩国率先把燃料电池车商业化。与日韩两国聚焦乘用车的路径不同,中国更多将氢能源汽车运用在物流车、重卡等商用车领域。中国已经形成产业,伴随量的增加,会逐步具备规模经济效益,这有利于中国氢能源汽车的发展。
此外,张翔表示,日韩汽车企业已经在中国本土进行燃料电池汽车示范运营,但是初期价格高昂,光进口就达到80万元人民币以上,加上税和管理费就达到100万元人民币以上。因此现在只能商业化运营,私家车市场还没有燃料电池汽车。
氢燃料汽车发展前景广阔。虽然现在氢燃料汽车处于一个低谷期,商业化进程遇到瓶颈,但随着未来规模的扩大这些问题都会得到解决。
撰稿丨元新闻记者 常诚 徐宏博
实习生 胡紫迪 林祎萌
编辑丨徐宏博 美编 | 周继龙
校对丨胡威坤
审核 | 一审 梁巍 二审 潘艳刚 三审 杨宇坤
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