在全球节能减排压力不断加大的背景下,各国纷纷发展更加清洁的能源,希望能够取代传统化石能源,达到各领域节能减排的目的。其中,氢能更是被部分国家和地区、企业视为交通领域节能减排的“终极”解决方案。氢燃料电池汽车的研发应用起步于上世纪90年代,但真正商业化运营却始于2014年,其显著标志是丰田、本田、现代等企业推出第一代商业化产品。自那时候开始,全球氢燃料电池汽车的研发与推广开始步入快车道,呈现快速发展的良好态势。日本是全球最重视氢能发展的国家之一,2013年将发展氢能提升为国策,并提出建设“氢能社会”的愿景。2017年,日本政府发布《氢能基本战略》,计划到2020年氢燃料电池汽车保有量达到4万辆,2030年达到8万辆,2050年取代新增传统燃油车。
日本燃料电池汽车以乘用车为主,相应技术水平已经位居世界前列。如图1所示,日本在氢燃料电池汽车方面的专利数量位居全球第二位,仅次于中国,但其核心发明专利数量要多于中国(中国更多是实用新型或外观专利)。目前,丰田MIRAI、本田Clarity作为明星车型,已销往全球多个国家,成为行业发展的重要风向标。
图1各国燃料电池汽车专利申请情况(截至2019年6月底)韩国于1998年开始发展氢燃料电池汽车,并将氢能源定位为三大战略投资领域之一。相较日本,韩国企业在燃料电池商用车领域的经验更为丰富。韩国现代汽车公司于2018年推出了第三代燃料电池大巴及首款燃料电池卡车概念车,并计划从2020年开始,全面在中国示范运营轻、中、重型氢燃料电池卡车。
欧盟、美国政府也十分重视燃料电池汽车发展,通过一系列财税激励措施鼓励燃料电池汽车的研发与推广。2008年,欧盟通过了“燃料电池与氢能联合行动计划(FCH JU)”,目前该计划支出总经费已超过13亿欧元。美国能源部及加州等部分州也都出台了相关法案,鼓励燃料电池大巴的示范运营,已取得显著成果。
自2009年我国启动新能源汽车示范推广工作以来,我国纯电动汽车、插电式混合动力汽车产业发展迅速,年产销规模已连续四年位居全球第一,锂离子动力电池、驱动电机、充电基础设施等相关配套产业也同时获得了快速发展,部分领域已位居世界前列。而同时受到政策鼓励的燃料电池汽车则发展迟缓,2015年前一直处于实验研究阶段,2016年才实现小规模量产,年推广应用规模一直维持在千辆上下,建成加氢站更是不足30座,且大多分布在场站内部,无法实现社会共享。2019年1-10月,全国燃料电池汽车销售规模首次突破2000辆大关,达到2016辆,超过2016-2018三年总和。与国外尤其是日本主推燃料电池乘用车不同,我国生产和销售的燃料电池汽车主要是商用车,这与我国汽车工业和社会发展的实情相符。自2016年以来,在财政补贴政策的持续推动下,我国氢燃料电池商用车产业获得快速发展,形成了京津冀、华东、华南、西南、华中、西北、东北等若干产业集群,建立起相对成熟的产业配套和商业化应用体系。以福田欧辉、郑州宇通、佛山飞驰等为代表的燃料电池客车正逐步市场化,福田欧辉作为中国燃料电池商用车的龙头企业,已完成三代车型的开发,并逐步实现商业化运营。在燃料电池卡车、物流车方面,北汽福田等企业的产品也已具备了商业化条件。
表1国内主要的氢燃料电池汽车产业集群
燃料电池汽车的发展离不开加氢站及有关服务网络的支持。我国第一座加氢站是建于2006年的北京永丰加氢站,之后的建设一直较为缓慢。据不完全统计,截至2018年底,我国共建成23座加氢站,主要分布在华东、华南等经济比较发达、汽车产业基础比较扎实的地区。这些站点基本是为大型赛事、示范项目服务的,商业化运营的几乎没有。2019年1月,我国政府首次将氢能写入政府工作报告,提出将“推动充电、加氢等设施建设”。可以预见,2019-2020年,我国加氢站建设数量、规模必将迎来新一轮快速增长期。
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