氢燃料客车发展预期加速 2019呈现四大特点(2019客车蓝皮书连载三)

来源:方得网 时间:2/23/2020 共4083字

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第三章 国内外氢能燃料电池客车发展现状及趋势展望

近年来,我国氢能燃料电池汽车发展迎来重要窗口期。特别是2019年氢能首次被写入政府工作报告,将进一步助推氢能及燃料电池汽车产业加速发展。

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图1 我国燃料电池汽车发展目标

数据来源:《节能与新能源汽车技术路线图》

第一节 氢能燃料电池汽车成为当前各国发展战略热点

国内上海、苏州、武汉、如皋等地发布了地方规划支持氢能和燃料电池汽车产业发展,例如《上海市燃料电池汽车发展规划》提出到2020年,建设加氢站5-10座、乘用车示范区2个,运行规模达到3000辆。北京、河北、山东、佛山等地在多项地方规划中将发展氢能和燃料电池汽车产业作为重要的战略支持产业。例如,佛山在《新能源汽车产业发展规划》中提出,到2025年南海区推广燃料电池叉车5000辆,燃料电池乘用车10000辆,燃料电池客车5000辆。各地积极布局推动产业落地,并提速加氢基础设施网络化局部建设,探索出“产城融合”、“特色小镇”等各具特色的发展模式。

表1 2019年各地发展氢能燃料电池汽车相关最新政策

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燃料电池汽车尚处于小规模示范应用阶段,2019年上半年,北京、河南、成都、六安、山西等主要地区发布燃料电池汽车最新补贴政策。此外,长治、佛山等地出台了加氢站基础设施建设补贴,将进一步推动燃料电池汽车产业化发展进程。

表2  2019年上半年地方燃料电池汽车最新补贴政策

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资料来源:https://www.ofweek.com/hydrogen/2019-07/ART-180824-8110-30397538.html

第二节 氢燃料电池客车发展预期加速

(一)产品技术性能显著提升

1. 国外燃料电池客车

根据公开资料显示,国外奔驰、丰田等整车制造商纷纷推出燃料电池客车。韩国现代汽车于2018年2月平昌奥运会期间推出了第三代燃料电池客车。此外,亚历山大丹尼斯有限公司(Alexander Dennis,ADL)正在计划制造氢燃料电池客车。ELO Mobility GmbH与HyMove(阿纳姆)燃料电池技术公司、WS咨询公司(奥格斯堡)车辆工程师,弗劳恩霍夫运输与基础设施系统研究所(德累斯顿)和BTS巴士拖车服务(Oberwiera)等进行合作,共同研发氢燃料电池客车,首款车型车辆将于2021年交付。2019年2月13日,RONN汽车集团宣布,将根据其在中国的新合资销售协议在中国建造其首款全电动轻型纳米复合材料氢燃料电池客车,并销往特定的国家。

表3  国外燃料电池客车主要技术指标对比

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数据来源:根据各企业公开资料整理

国外燃料电池客车示范项目持续进行,推进燃料电池客车产业化发展。2019年1月,戴姆勒(Daimler)、曼(MAN)、索拉瑞斯(Solaris)、范胡尔(Van Hool)、VDL等欧洲五家主流客车制造商共同签署谅解备忘录,承诺加强推进城市公交系统燃料电池客车的商业化和市场推广。由欧洲燃料电池和氢能联合行动计划(FCH JU)提出的促进燃料电池客车商业化的倡议,在协议签署方和主要欧洲城市公交运营商的支持下,目标到2020年在欧洲共运营500至1000辆燃料电池客车[ http://www.china-hydrogen.org]。

2. 中国燃料电池客车

在燃料电池客车方面,国内进行研发投入的主要企业有宇通客车、北汽福田、东风汽车、上汽等。其中,宇通客车公司的第四代燃料电池客车,续航里程600公里,相比上一代成本下降50%,加氢10分钟。北汽福田汽车第四代氢燃料电池客车已经完成零下30摄氏度低温启动、零下40摄氏度低温存放和停机自动保护测试,预计2020年底实现量产。

以下对工业和信息化部发布的2019年《新能源汽车推广应用推荐车型目录》(1-7批)25款燃料电池客车性能参数进行统计。

在燃料电池系统额定功率方面,25款燃料电池客车系统额定功率整体处于30-65 kW区间段,其中40-50 kW区间段占比32%,相比去年同期以30-40kW为主有所提升,额定功率平均值为47 kW。根据2016年发布的《节能与新能源汽车技术发展路线图》中氢能燃料电池汽车技术路线图预测,到2020年和2025年,额定功率分别可达60 kW、100 kW。

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图2 燃料电池客车系统额定功率分布占比

数据来源:根据工业和信息化部《新能源汽车推广应用推荐车型目录》统计整理

在续驶里程方面,燃料电池客车续驶里程处于300-700公里区间,主要集中在500-600公里区间,占比达44%,平均水平为485公里,相比2018年提升5%左右。根据2016年发布的《节能与新能源汽车技术发展路线图》中氢能燃料电池汽车技术路线图预测,到2020年和2025年,续驶里程分别可达500公里、600公里。

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图3 燃料电池客车续驶里程分布占比

数据来源:根据工业和信息化部《新能源汽车推广应用推荐车型目录》统计整理

(二)实现小规模示范应用

1. 全球燃料电池汽车保有量超万辆

根据公开资料显示,截至2019年4月,全球燃料电池汽车保有量达到1.5万辆,其中,中国燃料电池汽车保有量超过3000辆。

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图4  全球主要国家燃料电池汽车保有量占比

数据来源:根据能链、中国汽车工业协会、日本NEDO、美国DOE等公开数据整理

国外燃料电池汽车以乘用车为主,丰田MIRAI是世界上首款量产级别的燃料电池汽车。对于燃料电池客车,欧洲燃料电池和氢能联合行动计划(FCH JU)致力于支持燃料电池汽车五个项目,其中,CHIC项目(2010年-2016年)与欧盟第七研发框架计划(FP7)的支持下进行,项目总预算约为8190万欧元,旨在推动零排放燃料电池巴士的商业化运行[ 《世界氢能与燃料电池汽车产业发展报告(2018)》]。目前,欧洲在用和近期将投放市场示范使用燃料电池客车共计84辆,预计到2020年燃料电池客车可达300-400辆[ 罗兰贝格《燃料电池电动客车—欧洲可持续发展交通潜力》(2016《Fuel Cell Electric Buses – Potential for Sustainable Public Transport in Europe》)]。美国则在城市中心进行了多个氢燃料汽车项目,通过政府提供燃料费用和补贴来鼓励交通公司使用燃料电池客车。截止2018年12月,美国正在运营的燃料电池客车共计35辆[ 美国燃料电池巴士运营的评估报告]。

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图5 美国燃料电池客车运营地区分布及数量占比

数据来源:《美国燃料电池巴士运营的评估报告》

2. 中国燃料电池汽车示范规模不断扩大

根据中国汽车工业协会统计,2018年,我国新能源汽车销量超过125万辆,累计推广290万辆,居世界首位。2019年1-7月,新能源汽车产销分别完成70.1万辆和69.9万辆,同比增长39.1%和40.9%,市场渗透率达4.31%。

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图6  2013-2019年7月新能源汽车产销量及市场渗透率

数据来源:中国汽车工业协会

从产品结构来看,以纯电动汽车为主,插电式混合动力汽车市场占比有所提升,燃料电池汽车占比相对较小,以商用车为主。在新能源汽车推广财政补贴政策和科技部与联合国开发计划署国际合作项目的支持引领下,燃料电池汽车以客车、物流车等商用车型为先导,陆续在全国范围内启动示范推广,并在张家口、北京、上海、郑州等城市实现了商业化运营。2019年1-7月,燃料电池汽车产销分别完成1176辆和1106辆,同比增长8.8倍和10.1倍。

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图7 2016-2019年7月新能源汽车产品销量主要构成

数据来源:中国汽车工业协会

中国燃料电池客车市场化进程逐渐开始起步。2017年北京60辆燃料电池客车作为班车和商务用车运营;2018年张家口74辆公交车在3条线路上线运营,是目前全球数量最大的氢燃料电池车队。从地区分布来看,2018年,燃料电池商用车主要在北京、张家口、上海、张家港、潍坊、武汉、郑州、成都、大同、佛山等城市进行燃料电池汽车示范运营,以广东、北京、上海为主。从车型结构来看,燃料电池客车和专用车占比相对较为均衡,2018年、2019年1-3月,燃料电池客车占比分别为47%、52%。

(三)关键零部件持续优化

国外丰田、本田、现代、宝马、Ballard、丰田、Gore、Dynetek、Quantum等重点企业燃料电池关键零部件领域进行重点部署且成效显著。2019年世界新能源汽车大会发布全球新能源汽车十大创新技术,其中Gore 采用基于ePTFE增强超薄质子交换膜独特的超薄膜结构增强设计,对导电树脂和添加剂的优选以及特殊生产工艺,实现了性能、耐久性和综合成本的平衡,为燃料电池汽车走向产业化提供了保障。整体来看,国外燃料电池电堆功率可达100kW以上,功率密度为3.1kW/L,燃料电池商用车电堆寿命超过1.8万小时,膜电极、质子交换膜、催化剂、炭纸、双极板均已实现批量化生产。

截止目前,我国已初步构建涵盖燃料电池电堆及关键材料和部件、燃料电池动力系统、燃料电池汽车和氢能基础设施等产业链,形成亿华通、重塑、新源动力、弗尔赛等重点企业。燃料电池商用车用石墨双极板燃料电池电堆功率密度达到2.0 kW/L,寿命达到6000小时,实现-23℃存储和启动,燃料电池动力系统部件和集成技术取得显著进展。其中,亿华通已形成从控制器、DCDC、氢系统到燃料电池发动机、测试台在内的纵向一体化产品研发体系。亿华通燃料电池发动机产品具有-30℃低温启动、-40℃低温存储。开发的YHTG系列发动机已通过第三方检测,功率密度大于2.0kW/L ,已进行批量化生产。

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图8 主要燃料电池客车整车及关键零部件配套情况

注:根据工业和信息化部发布的2019年《新能源汽车推广应用推荐车型目录》(1-7批)数据进行统计

(四)加氢基础设施同步发展

根据H2 Stations统计,目前,全球已有超过386座加氢站投入运营,以中国、日本、韩国为主的亚洲区域占比最高。

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图9 世界主要地区加氢基础设施分布及数量占比

数据来源:根据H2 Stations公开数据整理

2019年3月26日,财政部、工业和信息化部、科技部、发展改革委联合发布《关于进一步完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》(财建〔2019〕138号),明确要求地方从2019年起完善政策,过渡期结束后不再对新能源汽车(公交车和燃料电池汽车除外)给予购置补贴,将购置补贴集中用于支持充电(加氢)等基础设施“短板”建设和配套运营服务等环节[ http://jjs.mof.gov.cn/zhengwuxinxi/tongzhigonggao/201903/t20190326_3204238.html]。目前,我国正在使用的加氢站26座(包含撬装、固定、公开运营、企业自用),主要集中在广东、上海和江苏等地区。

【吴胜男,硕士,中国汽车工程学会高级研究员,主要研究方向为新能源汽车产业及政策战略咨询。】

责任编辑:洪晗婷
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