中國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、獨有特點及主要差距

概述

文章對國內(nèi)外燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程和共性問題進(jìn)行了研究，重點分析了中國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、獨有特點及主要差距。

在此基礎(chǔ)上，結(jié)合燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的特點，提出中國應(yīng)當(dāng)清晰界定燃料電池汽車的重要戰(zhàn)略地位，并提出了以商用車作為近期發(fā)展先導(dǎo)、政府持續(xù)支持和企業(yè)認(rèn)真儲備等具體發(fā)展策略建議。

1. 前言

當(dāng)前，全球能源、環(huán)境問題日益嚴(yán)重，世界各國都在積極尋求應(yīng)對方案，在汽車領(lǐng)域大力推進(jìn)新能源汽車的目的也正是如此。

新能源汽車有不同的類型，其中，燃料電池汽車（Fuel Cell Vehicle，F(xiàn)CV）不僅能夠在燃料上實現(xiàn)對燃油的完全替代，而且具有「零排放」、能量轉(zhuǎn)換效率高、燃料來源多樣并可靈活取自于可再生能源等優(yōu)勢，因而被認(rèn)為是實現(xiàn)未來汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要方向之一，也是解決全球能源和環(huán)境問題的理想方案之一。

目前，燃料電池汽車技術(shù)尚不夠成熟，但各國重視程度在不斷提高，呈現(xiàn)出加大力度推進(jìn)的態(tài)勢 。

日本、美國、歐盟和韓國等都投入了大量資金和人力開展燃料電池汽車的研究。豐田、本田、通用、福特、奔馳、現(xiàn)代等公司都已經(jīng)開發(fā)出燃料電池車型并進(jìn)行示范運行，進(jìn)入初步應(yīng)用階段。

對于中國來說，隨著汽車保有量不斷攀升，來自汽車產(chǎn)業(yè)的能源與環(huán)境壓力不斷增大：

一方面，石油對外依存度逐年上升，已從本世紀(jì)初的 26% 增加至 2016 年的 65% 以上，對能源安全構(gòu)成了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，實施能源替代迫在眉睫；

另一方面，能源結(jié)構(gòu)中化石能源居于絕對主體地位，環(huán)保壓力巨大，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)同樣刻不容緩。

氫能熱值較高，儲量豐富，來源多樣，應(yīng)用廣泛，特別是具有極佳的環(huán)境友好度，代表著人類能源「脫碳入氫」、徹底避免碳排放的可能前景，是理想的長期替代能源候選對象之一。

從氫能的應(yīng)用角度看，燃料電池汽車是重點方向之一，如果氫能可以在規(guī)模龐大、影響廣泛的汽車產(chǎn)業(yè)得到規(guī)?；膽?yīng)用，必將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

也就是說，發(fā)展燃料電池汽車對于改善中國能源結(jié)構(gòu)、推動交通領(lǐng)域低碳轉(zhuǎn)型以及提升重點產(chǎn)業(yè)國際競爭力和科技創(chuàng)新力具有特殊的戰(zhàn)略意義。

正因如此，在《中國制造 2025》等綱領(lǐng)性文件中，中國政府對燃料電池汽車及其相關(guān)技術(shù)提出了明確的發(fā)展規(guī)劃，重視程度不斷提升。

有鑒于此，本文對燃料電池汽車核心技術(shù)、關(guān)鍵問題、發(fā)展現(xiàn)狀等進(jìn)行了梳理，特別分析探討了中國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的特點，并提出了現(xiàn)階段有針對性的發(fā)展建議。

2. 燃料電池汽車技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展

2.1 燃料電池汽車技術(shù)簡介

圖 1 燃料電池及燃料電池汽車技術(shù)發(fā)展

燃料電池（Fuel Cell，F(xiàn)C）是一種以電化學(xué)反應(yīng)方式將燃料（氫氣）與氧化劑（空氣）的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪芰哭D(zhuǎn)換裝置。19 世紀(jì) 30 年代，人們提出了燃料電池的初步構(gòu)想。此后，隨著技術(shù)的發(fā)展，不同級別的燃料電池問世，并逐步由軍用推廣至民用領(lǐng)域，如圖 1 所示。

自 20 世紀(jì)后半段開始，各大汽車廠商紛紛開展了燃料電池汽車的研究，其中尤其以日本最為領(lǐng)先。目前全世界已有多種高性能燃料電池汽車產(chǎn)品，初步進(jìn)入了商業(yè)化應(yīng)用階段。

根據(jù)電解質(zhì)的不同，燃料電池可分為堿性燃料電池（Alkaline Fuel Cell，AFC）、質(zhì)子交換膜燃料電池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC）、磷酸燃料電池（Phosphoric Acid Fuel Cell，PAFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（Molten Carbonate Fuel Cell，MCFC）、固體氧化物燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）等多種類型，其使用的燃料和適應(yīng)的應(yīng)用場景各有不同，其中質(zhì)子交換膜燃料電池具有高比功率、可快速啟動、無腐蝕性、反應(yīng)溫度低、氧化劑需求低等優(yōu)勢，是當(dāng)前燃料電池汽車的首選。

燃料電池汽車以車載氫氣為能量源，經(jīng)燃料電池將氫氣的化學(xué)能量轉(zhuǎn)化為電能，再以電機(jī)驅(qū)動車輛行駛。顯然，這涉及燃料電池汽車本身以及氫能供應(yīng)兩方面的全新內(nèi)容：

燃料電池汽車包括車載儲氫系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)、電驅(qū)動系統(tǒng)、整車控制系統(tǒng)和輔助儲能裝置等新元素；

氫能供應(yīng)則包括氫氣從生產(chǎn)、儲存、運輸?shù)郊幼?、使用的全過程。

從整個產(chǎn)業(yè)鏈條看，燃料電池汽車的推廣和應(yīng)用涉及面廣，無論對車輛本身還是對氫

的制備、儲運、應(yīng)用等，都有較高要求：

氫的制備主要包括煤氣化制氫、水電解制氫、天然氣重整氣制氫、甲醇裂解制氫等工藝；

氫的存儲主要包括高壓氣態(tài)儲存、固態(tài)氫化物儲存、低溫液氫儲存等方式，相應(yīng)的，其運輸方式主要包括車船運輸和管道運輸?shù)龋?/p>

氫的應(yīng)用層面，加氫站及其他基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)是未來發(fā)展的重點。

圖 2 燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈

而燃料電池汽車本身，則是機(jī)械、化學(xué)、材料、電控等諸多領(lǐng)域的交叉學(xué)科，如圖 2 所示。各國正致力于逐步提高性能、降低成本，以加快推廣應(yīng)用。

2.2 各國燃料電池汽車技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化

基于燃料電池汽車的良好前景，各國對其的關(guān)注程度正在不斷提升（見表 1）。日本將氫能利用作為國家戰(zhàn)略方向之一，對氫能及燃料電池相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展高度重視。

政府、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)對燃料電池及燃料電池汽車技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，持續(xù)進(jìn)行了大量投入，豐田汽車公司研制的 Mirai、本田汽車公司的 Clarity，都是處于國際領(lǐng)先水平的燃料電池轎車產(chǎn)品。

表 1 全球燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展總覽

美國對燃料電池及燃料電池汽車技術(shù)的發(fā)展也較為重視，早在 2005 年，即已將氫能列入「主流能源」選擇之一，并陸續(xù)發(fā)布了氫能與燃料電池計劃。

美國主要推動了燃料電池汽車在物料運輸?shù)忍厥忸I(lǐng)域的應(yīng)用，至 2015 年，已有 34 家企業(yè) 8000 多輛燃料電池叉車投入運行，取得了較好的商業(yè)化推廣，同時道路示范車輛也有一定應(yīng)用 。

歐盟在歐洲工業(yè)委員會和歐洲研究社團(tuán)等組織的推動下，在燃料電池及燃料電池汽車方面開展了大量研究與示范應(yīng)用，同時，對用于燃料電池和燃料電池汽車的資金投入、燃料電池車隊推廣項目以及加氫站建設(shè)等進(jìn)行了系統(tǒng)的規(guī)劃。

總體而言，燃料電池汽車正處在由技術(shù)研發(fā)向商業(yè)化推廣過渡的階段，各國對該技術(shù)的重視不斷升溫，投入持續(xù)增加。

相比之下，日本政府對燃料電池及燃料電池汽車技術(shù)的推動力度更大，技術(shù)水平也更高，其先進(jìn)的燃料電池乘用車車型已經(jīng)初步實現(xiàn)了商業(yè)化，在燃料電池汽車領(lǐng)域走在了世界前列。

3. 全球燃料電池汽車發(fā)展的共性問題

當(dāng)前，燃料電池汽車尚未達(dá)到大規(guī)模推廣應(yīng)用的階段，其根本問題在于關(guān)鍵技術(shù)還不夠成熟。燃料電池汽車是涉及化學(xué)、材料、機(jī)械、電子等多個領(lǐng)域復(fù)雜技術(shù)的交叉載體，且所需技術(shù)水平較高，并給技術(shù)成本帶來了很大的挑戰(zhàn)。

例如，組成燃料電池單體的交換膜、催化層、滲透層、雙極板對材料、工藝提出了極高要求；又如，燃料電池電堆的成組、系統(tǒng)的集成與控制等，都必須適應(yīng)汽車運行中頻繁變動的工況。

正是由于關(guān)鍵技術(shù)尚未取得根本性突破，燃料電池汽車的推廣還面臨著幾個重大瓶頸，這些共性問題制約著全球燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

3.1 成本

燃料電池的成本依然偏高，這是推廣燃料電池汽車必須解決的首要問題。代表性的燃料電池汽車產(chǎn)品，如豐田 Mirai 售價 6.9 萬美元（約合 45 萬元人民幣），本田 Clarity 售價 6 萬美元（約合 39 萬元人民幣），遠(yuǎn)高于其他動力形式的同級別車輛。

表 2 燃料電池各部件要求及應(yīng)對技術(shù)

造成燃料電池汽車高成本的主要原因在于燃料電池系統(tǒng)各部件成本較高，尤其是大量應(yīng)用貴金屬 Pt 的催化層。

為了保證電池性能，燃料電池各部件都有其特別要求（見表 2），目前雖有各種應(yīng)對方法，但始終無法避免較高的成本增量。因此，高性能、高可靠性、低成本的燃料電池組件，已成為燃料電池技術(shù)發(fā)展的重要方向。

圖 3 燃料電池汽車成本構(gòu)成

美國能源部（Department of Energy，DOE）對燃料電池汽車的成本問題進(jìn)行了系統(tǒng)分析，對整車、電堆、電池層層分解，得出了各部分成本的具體比例，如圖 3 所示。

根據(jù) DOE 的研究，目前燃料電池系統(tǒng)成本已從 2006 年的每千瓦 120 美元（約合 790 元人民幣）降低到了每千瓦 55 美元（約合 360 元人民幣，假定達(dá)到 50 萬臺規(guī)模），未來通過技術(shù)進(jìn)步和更大批量生產(chǎn)，還有望進(jìn)一步降低成本，實現(xiàn)每千瓦 30 美元（約合 200 元人民幣）的長期目標(biāo)。

中國燃料電池系統(tǒng)的實際成本目前約為每千瓦 5000 元人民幣，差距明顯，不過中國也制定了 2030 年達(dá)到每千瓦 200 元人民幣的目標(biāo)，則與美國 DOE 的預(yù)估接近。

另據(jù)美國橡樹嶺國家實驗室（Oak Ridge National Laboratory）估計，在形成 20000 輛規(guī)模的前提下，燃料電池汽車的整車成本有望達(dá)到約 48000 美元（約合 315000 元人民幣），其中燃料電池系統(tǒng)約占一半，即 24000 美元（約合 157000 元人民幣）左右。

而如果考慮儲氫系統(tǒng)、輔助電池等，整個燃料電池動力總成的成本高達(dá) 36200 美元（約合 237000 元人民幣），占總成本的 75% 以上。

從目前的情況來看，盡管有所改善，但燃料電池動力系統(tǒng)的高昂成本，仍然使其與其他動力形式相比處于明顯的競爭劣勢，這是燃料電池汽車大規(guī)模推廣的最大瓶頸。

3.2 耐久性

車用燃料電池的耐久性是制約其商業(yè)化的主要技術(shù)挑戰(zhàn)之一，對于乘用車而言，目前普遍認(rèn)可的指標(biāo)是在性能衰減 10% 的水平下運行 5000 h。

近年來，世界各大汽車廠商積極致力于燃料電池技術(shù)研究，使電池耐久性有了較大提升，但距理想的商業(yè)化目標(biāo)仍有一定差距。

DOE 的研究報告指出 ，自 2006 年以來，美國燃料電池乘用車平均耐久性已由 1000 h 逐步提升至約 2500 h，同時，單車最佳耐久性紀(jì)錄提升更快，2015 年有車輛達(dá)到 5605 h 的連續(xù)運行紀(jì)錄。

在商用車方面，近期的耐久性目標(biāo)為 18000 h。美國 UTC 公司示范的大型客車是長壽命燃料電池系統(tǒng)的典型案例，在 2010 年該示范性商用車已連續(xù)運行 7000 h，到 2015 年已在實際路況條件下運行 19000 h。

目前，中國燃料電池轎車壽命不足 2000 h，客車的壽命約為 3000 h，明顯低于國外先進(jìn)水平?？傮w來看，車用燃料電池耐久性正不斷提升，逐步接近商業(yè)化目標(biāo)。

提高耐久性的關(guān)鍵技術(shù)在于控制燃料電池性能衰減，而性能衰減的主要影響因素是車輛運行工況的頻繁變動。目前主要從兩方面解決此問題：

一方面，通過對動力系統(tǒng)與控制策略的優(yōu)化，避開不利條件或減少不利條件的存在時間，以達(dá)到延緩衰減的目的；

另一方面，繼續(xù)發(fā)展新材料技術(shù)，包括用于催化劑及載體、聚合物膜、雙極板等的關(guān)鍵材料，以滿足苛刻的車用工況，提升耐久性。

具體來講，提高耐久性的重點技術(shù)包括：

電極材料的催化劑活性研究、交換膜的傳導(dǎo)能力提升；

電堆的水、熱、汽控制；

燃料電池系統(tǒng)的構(gòu)型設(shè)計與優(yōu)化、穩(wěn)定工況控制、啟停機(jī)策略、動力電池匹配等。

在這些方面，中國都存在一定差距。

3.3 基礎(chǔ)設(shè)施

完善的基礎(chǔ)設(shè)施同樣是燃料電池汽車大范圍推廣的前提。有資料顯示，一座加氫站的投入大約為 2000 萬元，大大高于加油站的建設(shè)成本，其中約 60% 的成本用于站點維持。因此，現(xiàn)階段加氫站的建設(shè)和運營必須依靠政府的財政補貼。

加氫站氫源方面，包括水電解制氫、質(zhì)子交換膜水解制氫、天然氣現(xiàn)場重整、外供氫等，需要因地制宜，選取合理方式。

如表 1 所示，至 2016 年，日本已在東京、大阪等城市建設(shè)了 100 座加氫站，北美建有 68 座加氫站，歐洲建有 50 座加氫站，中國則僅有 6 座。這些加氫站僅能滿足示范應(yīng)用需要，如要實現(xiàn)真正規(guī)模化的商業(yè)推廣，還需更進(jìn)一步的投入和建設(shè)。

因此，燃料電池汽車的快速發(fā)展有賴于氫能基礎(chǔ)設(shè)施的超前部署，當(dāng)前各國政府紛紛制定了各自的加氫站建設(shè)規(guī)劃，正在逐步加大對基礎(chǔ)設(shè)施的投入。

3.4 氫能產(chǎn)業(yè)鏈的系統(tǒng)規(guī)劃

為實現(xiàn)燃料電池汽車的大規(guī)模推廣，除了加氫環(huán)節(jié)外，還必須有「制氫-運氫-儲氫-用氫」全產(chǎn)業(yè)鏈的完善配套設(shè)施。

同時，需要對氫能產(chǎn)業(yè)鏈的每個環(huán)節(jié)都進(jìn)行深入研究和分析，站在全生命周期的角度評價和控制氫能利用的整體效益，例如采取碳排放較高的制氫和運氫方式，可能導(dǎo)致氫能利用在整體上并不節(jié)能環(huán)保。

目前針對各種制氫方法、運輸方式等都有一些研究工作 ，但從「制氫-運氫-儲氫-用氫」全過程視角出發(fā)，研究全局性的設(shè)計與規(guī)劃尚不多見。

此外，當(dāng)前雖有較成熟的制氫技術(shù)，如甲醇裂解制氫、煤氣化制氫、水電解制氫等方式，但大都是針對工業(yè)用氫。針對未來車載氫能的大規(guī)模制備、儲運和使用，還需進(jìn)一步研究：

氫的儲運就有多種技術(shù)路線可以選取，包括高壓氫瓶儲存、金屬氫化物儲存和車船運輸、管道運輸?shù)?，最適合車用的氫能儲運方式尚不明確；

未來還需要考慮制氫的低成本化、低污染化、低能耗化，開發(fā)可再生能源制氫技術(shù)、探索如何降低電解水的能耗與成本可能成為未來的重要方向。

總之，燃料電池汽車的推廣，實際上是氫能在汽車產(chǎn)業(yè)大規(guī)模應(yīng)用的問題，唯有對整個氫能產(chǎn)業(yè)鏈和汽車產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行綜合評估和系統(tǒng)規(guī)劃，方能在實現(xiàn)推廣目標(biāo)的同時真正滿足社會的多元需求。

4. 中國燃料電池汽車發(fā)展現(xiàn)狀及差距分析

4.1 中國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

在國家「863」計劃「十五」電動車重大科技專項、「十一五」節(jié)能與新能源汽車重大項目、「十二五」及「十三五」電動車關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)集成等重大項目的支持下，通過產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊的攻關(guān)，中國燃料電池汽車技術(shù)取得了一定的進(jìn)展，初步掌握了燃料電池電堆和關(guān)鍵材料、動力系統(tǒng)與核心部件、整車集成和氫能基礎(chǔ)設(shè)施等核心技術(shù)，基本建立了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的燃料電池轎車及城市客車動力系統(tǒng)技術(shù)平臺，也初步形成了燃料電池發(fā)動機(jī)、動力電池、DC/DC 變換器、驅(qū)動電機(jī)、儲氫系統(tǒng)等關(guān)鍵零部件的配套研發(fā)體系，并具備了百輛級燃料電池汽車及其動力系統(tǒng)的生產(chǎn)能力。

當(dāng)前，中國已有 3 款燃料電池客車、5 款燃料電池轎車樣車推出，并先后在北京奧運會、上海世博會、全球環(huán)境基金與聯(lián)合國發(fā)展計劃署（GEF/UNDP）共同支持的燃料電池城市客車商業(yè)化示范活動、新加坡青奧會等開展了示范運行。

基礎(chǔ)設(shè)施方面，中國建有加氫站 6 座，分別位于北京、上海、鄭州等地。制氫方面，中國主要采用煤氣化制氫，小規(guī)模的分散用氫主要靠甲醇蒸汽重整、水電解和氨氣裂解等方式提供，而未來的發(fā)展方向則是可再生能源制氫以及化石能源的高效清潔利用。

總體而言，中國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)尚處于起步階段，僅有少量企業(yè)進(jìn)行了開發(fā)示范樣車的嘗試，但后續(xù)量產(chǎn)計劃并未跟進(jìn)，沒有形成前后接續(xù)、有序推進(jìn)的態(tài)勢。

4.2 中國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的主要差距與自身特點

經(jīng)過多年的發(fā)展，與國際先進(jìn)水平相比，中國燃料電池汽車在整車總體布置、動力性、氫氣消耗量等基本性能方面已經(jīng)差距不大，在動力系統(tǒng)的集成和控制方面也有明顯進(jìn)步，但在關(guān)鍵材料及工藝、關(guān)鍵零部件、整車集成以及耐久性等方面，仍有明顯差距，如表 3 所示。

表 3 國內(nèi)外燃料電池汽車技術(shù)差距

總體上，核心組件如質(zhì)子交換膜、催化劑、碳紙、碳布、膜電極、雙極板等，中國雖進(jìn)行了基礎(chǔ)研發(fā)及小規(guī)模量產(chǎn)，但其性能、成本與國外先進(jìn)水平相比均有不足。

國外已可實現(xiàn)關(guān)鍵零部件的大規(guī)模生產(chǎn)，中國多處在試生產(chǎn)、小規(guī)模生產(chǎn)階段。集成技術(shù)的差距，使中國燃料電池發(fā)動機(jī)功率明顯低于國際水平，例如，中國典型燃料電池轎車的電池功率約為 35~50 kW，而國際先進(jìn)水平可達(dá) 90~100 kW。

與此同時，中國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)有其自身特點，切實把握這些「獨特」屬性，才能有效地梳理出最適宜的發(fā)展策略：

第一，發(fā)展起步晚，地域性強(qiáng)。中國于 20 世紀(jì) 90 年代開始關(guān)注燃料電池技術(shù)，至 2000 年左右才開展燃料電池汽車方面的研究，與世界先進(jìn)國家相比，技術(shù)積累相對薄弱。同時，中國的燃料電池相關(guān)產(chǎn)業(yè)集中在東南沿海地區(qū)，如在如皋、佛山等城市發(fā)展相對迅速，內(nèi)陸地區(qū)則相對遲緩，呈現(xiàn)出地域性明顯的特征。

第二，產(chǎn)業(yè)鏈條不夠完整。由于尚處在基礎(chǔ)研發(fā)和初步應(yīng)用階段，燃料電池先進(jìn)技術(shù)更多由研究機(jī)構(gòu)和高等院校掌握，而這些單位往往不具備氫能產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的條件和能力，特別是在汽車這樣復(fù)雜且涉及面廣的產(chǎn)品上。相比之下，中國燃料電池企業(yè)以及整車企業(yè)的競爭力普遍較弱，從基礎(chǔ)研發(fā)到推廣應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)鏈尚未完全打通。

第三，商用車發(fā)展相對較快。相較于燃料電池乘用車，中國已有宇通客車、福田客車、金龍客車等廠商對燃料電池商用車進(jìn)行了多年開發(fā)，研制了多代樣車，并進(jìn)行了示范應(yīng)用，具備了一定的技術(shù)基礎(chǔ)。

第四，政府更為關(guān)注純電動車的發(fā)展。目前純電動車是中國新能源汽車的主要戰(zhàn)略方向，得到了大量的政策傾斜和資金投入，相比之下，更需前瞻投入的燃料電池汽車并未獲得區(qū)別于電動車的特殊政策支持。也可以說，未來燃料電池汽車在中國的良好發(fā)展，首先需要政府給出清晰的定位和明確的方向。

總之，除全球燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)面臨的共性瓶頸外，中國燃料電池汽車的加快推廣還必須克服目前明顯的技術(shù)差距，并有效結(jié)合自身特點，這在客觀上增加了燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)在中國發(fā)展的困難和變數(shù)。

但從推行能源多元化、降低風(fēng)險的角度出發(fā)，同時考慮到氫能作為未來主要能源候選對象的戰(zhàn)略地位，中國不宜忽視燃料電池及其在汽車領(lǐng)域應(yīng)用的技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)，必須采取適宜措施，有針對性、有計劃地予以重點實施。

5. 中國燃料電池汽車的發(fā)展策略建議

5.1 中國發(fā)展燃料電池汽車的戰(zhàn)略定位

首先，必須站在全球產(chǎn)業(yè)升級和能源革命的大背景下審視燃料電池汽車。當(dāng)前，全球能源與環(huán)境壓力與日俱增，各國汽車節(jié)能減排的步伐不斷加快，發(fā)展新能源汽車已呈大勢所趨。

各國一方面不斷加嚴(yán)燃油消耗法規(guī)，另一方面持續(xù)加大對新能源汽車支持力度，以謀求交通領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。

以日本豐田、本田、德國大眾等為代表的多家全球頂級汽車企業(yè)更相繼宣布了停產(chǎn)傳統(tǒng)燃油車的時間表，這意味著推進(jìn)新能源汽車、實現(xiàn)汽車電氣化成為了公認(rèn)的發(fā)展趨勢。目前新能源汽車有兩大主要發(fā)展方向，即純電動車與燃料電池汽車。

全球汽車強(qiáng)國都致力于這兩類電驅(qū)動車型的開發(fā)，包括乘用車和商用車。不僅純電動車，燃料電池乘用車和商用車也不斷有新產(chǎn)品問世。這對致力于建設(shè)汽車強(qiáng)國的中國是戰(zhàn)略選擇的很好參照。

其次，必須充分理解中國作為全球第一汽車大國，發(fā)展新能源汽車戰(zhàn)略需求的迫切性。

一方面，中國石油對外依存度逐年攀升，2016 年已超過 65%，能源安全成為事關(guān)國運的重大挑戰(zhàn)；另一方面，日益嚴(yán)重的霧霾引發(fā)全民關(guān)注，履行低碳承諾和改善環(huán)境質(zhì)量已是中國最大的政治任務(wù)之一。

汽車產(chǎn)業(yè)作為石油消耗大戶，自然應(yīng)承擔(dān)重要責(zé)任。也就是說，中國亟需在能力所及的范圍內(nèi)，以最快速和最有效的手段，加緊普及新能源汽車，以早日實現(xiàn)能源替代和碳排放降低。

正是從這種戰(zhàn)略需求出發(fā)，中國選擇了以全面推動電動車為主的新能源汽車發(fā)展策略，這也是權(quán)衡電動車和燃料電池汽車發(fā)展?fàn)顟B(tài)后做出的選擇。

先從基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)角度分析，中國地域遼闊，如果同時承擔(dān)加油站、充電站、加氫站建設(shè)，投入將非常巨大，且難以配置充足的資源（尤其是大型城市稀缺的土地資源），可行性較低。

而比較充電站和加氫站，前者相對成熟，正處在快速普及的狀態(tài)，后者尚有技術(shù)和成本等問題需要解決，且制氫、運氫和儲氫都還有很多技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化難題。

顯然，優(yōu)先布置充電站更為現(xiàn)實。再就電動車和燃料電池汽車本身來看，相比于燃料電池汽車，電動車更接近于大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化：

第一，從全球來看，電動車更加成熟，像日產(chǎn)、特斯拉等公司的電動車產(chǎn)品已經(jīng)有不錯的銷量。相比之下，即使最為領(lǐng)先的日企，雖然陸續(xù)推出了燃料電池量產(chǎn)車型，但產(chǎn)量都非常有限。近期一直以「混合動力 + 燃料電池」為技術(shù)路線的豐田汽車也公布了量產(chǎn)電動車的計劃，這種戰(zhàn)略調(diào)整說明，豐田也認(rèn)識到就當(dāng)前快速推進(jìn)新能源汽車的需求而言，電動車是無法跨越的。

第二，電動車能源供給相對方便，電網(wǎng)相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施已十分完善，各國的充電基礎(chǔ)設(shè)施也在加速發(fā)展中，相反，高效的制氫路徑尚在探索中，并無大量「現(xiàn)成」的氫能可供利用。

第三，中國自身電動車水平基本與世界同步，而如前所述，燃料電池汽車技術(shù)則相對落后。由此可見，相比于發(fā)展燃料電池汽車，聚力發(fā)展電動車更是快速獲得節(jié)能減排收益的有效手段。

最后，必須深刻地理解燃料電池汽車的戰(zhàn)略價值，盡管「發(fā)展有側(cè)重、推進(jìn)有先后」的新能源汽車普及策略無可厚非，但這并不意味著可以忽略燃料電池汽車。

作為新能源汽車的重要發(fā)展選項和未來汽車動力可能的終極解決方案之一，燃料電池汽車在中國汽車強(qiáng)國的版圖中絕非可有可無，而是必不可少，其先天具有的零排放、高能效、大里程等優(yōu)勢，是電動車無法比擬的。

實際上，人類未來的能源格局極有可能「脫碳入氫」，而燃料電池汽車恰與此方向匹配，從這個意義上講，在能源革命的深度上，燃料電池汽車是超過電動車的。更重要的是，中國必須堅持「能源多元化」的戰(zhàn)略。

因此，任何以發(fā)展電動車為理由忽視燃料電池汽車投入的觀點都是不可取的。面對燃料電池汽車落后于人的局面，中國更要在大力發(fā)展電動車的同時，同步對燃料電池汽車進(jìn)行戰(zhàn)略儲備、前瞻布局和切實投入。

不僅是商用車，也包括乘用車，都必須努力緊跟世界先進(jìn)水平，以免出現(xiàn)戰(zhàn)略誤判和關(guān)鍵短板。

5.2 中國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展策略

前文已闡明燃料電池汽車對于中國能源和汽車產(chǎn)業(yè)的重要性，而要在總體落后的情況下，以相比電動車次要的投入，快速推進(jìn)燃料電池汽車的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，就更需要科學(xué)精準(zhǔn)的發(fā)展路徑以及相關(guān)方面的有效協(xié)同。

為此，本文經(jīng)過認(rèn)真梳理和研究分析，提出了中國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的三大發(fā)展策略：即商用車先導(dǎo)、政府持續(xù)支持、企業(yè)認(rèn)真儲備。

a. 中國發(fā)展燃料電池汽車應(yīng)選擇商用車作為重點方向和戰(zhàn)略突破口

從全球共性問題和情況看，主要有以下幾個方面的考慮：

首先，燃料電池成本高昂，如果搭載于成本承載力相對有限的乘用車上，很難獲得與其他動力車型相近的成本競爭力；

其次，燃料電池汽車面臨加氫基礎(chǔ)設(shè)施的制約，但其續(xù)航里程長的特點，特別適合大型商用車（如長途貨車、客車）的應(yīng)用場景，而為保障固定用途、點對點移動的長途商用車，只需定點建設(shè)少量加氫站即可，對基礎(chǔ)設(shè)施的依賴就可大為降低；

最后，采用以動力電池供能的純電動商用車，雖然同樣可以滿足環(huán)保要求，但為滿足較長續(xù)航里程和較大載重量必須搭載大量電池，不僅成本上并不劃算，而且運載大量電池移動本身也與節(jié)能環(huán)保相悖。

也就是說，對于大型商用車而言，電動車是性價比較低的新能源技術(shù)選項，而燃料電池汽車恰可彌補其短。再從中國自身特點和情形分析：

第一，相比乘用車，中國商用車的節(jié)能減排技術(shù)水平更低，商用車保有量遠(yuǎn)小于乘用車，但油耗和排放都更甚于乘用車，為此在商用車領(lǐng)域推廣新能源的緊迫性更強(qiáng)，而燃料電池可能是更適合商用車的新能源汽車技術(shù)；

第二，中國市場規(guī)模巨大、地域差異明顯，如前文所述，中國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)也呈現(xiàn)出地域性強(qiáng)的特色，因地制宜地選擇合適的局部區(qū)域，以氫能綜合利用為戰(zhàn)略方向，導(dǎo)入全功率燃料電池商用車，就有足夠的市場容量，具有獲得快速發(fā)展的現(xiàn)實可行性；

第三，中國在燃料電池商用車方面的差距小于乘用車，如能切實以商用車為先導(dǎo)推進(jìn)燃料電池汽車，不僅可以助力汽車節(jié)能減排整體目標(biāo)的實現(xiàn)，而且完全可以通過打造燃料電池商用車平臺，先行培育產(chǎn)業(yè)鏈，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化，并為未來燃料電池乘用車的推廣做好技術(shù)儲備。

b. 政府應(yīng)給予燃料電池汽車以充分重視和持續(xù)支持

本文建議政府應(yīng)從五個方面入手，支持燃料電池汽車的技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展：

其一，必須明確肯定燃料電池汽車的戰(zhàn)略定位，作為新能源汽車的重要技術(shù)路徑和未來汽車動力可能的終極解決方案之一，燃料電池汽車不是可有可無，而是不容有失。中國當(dāng)前選擇以電動車為突破口加快發(fā)展新能源汽車無可非議，但國家同時必須有力支持燃料電池汽車的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，包括全功率的燃料電池乘用車，因為作為汽車大國，我們承受不起未來汽車動力源可能發(fā)生突變帶來的戰(zhàn)略風(fēng)險，理應(yīng)加緊推進(jìn)、認(rèn)真儲備，力爭搶占先機(jī)。

其二，必須進(jìn)行前瞻布局，系統(tǒng)規(guī)劃重點區(qū)域。既要避免各地都只關(guān)注電動車而忽視燃料電池汽車，也要避免燃料電池汽車的重復(fù)投入，更要保證真正具有優(yōu)勢條件的區(qū)域及企業(yè)得到有針對性的重點扶持。

其三，通常新興產(chǎn)業(yè)的形成、發(fā)展和成熟都要經(jīng)歷從「政府主導(dǎo)」到「準(zhǔn)市場過渡」再到「市場主導(dǎo)」的軌跡，而當(dāng)前以及今后相當(dāng)一段時間內(nèi)，由于技術(shù)成熟度不足，燃料電池汽車都將繼續(xù)處在「政府主導(dǎo)」階段，為此政府必須持續(xù)給予直接的支持，包括投入基礎(chǔ)研發(fā)、財政補貼產(chǎn)品和基建、扶持重點企業(yè)以及開展示范工程等。

其四，必須加緊出臺并不斷完善相關(guān)政策保障體系，確保氫能的生產(chǎn)供給、車輛的研發(fā)制造、基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)運營等不同環(huán)節(jié)都有據(jù)可依，從而能夠有序開展相關(guān)工作。

其五，要認(rèn)真總結(jié)電動汽車前期推廣的經(jīng)驗與教訓(xùn)，確保在燃料電池汽車的基礎(chǔ)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化推廣上少走彎路。

c. 企業(yè)應(yīng)將燃料電池汽車作為未來動力技術(shù)的重要選項，認(rèn)真評估，有效儲備

對于企業(yè)來說，應(yīng)根據(jù)自身實際情況，將燃料電池汽車作為重要的技術(shù)選項，納入未來節(jié)能減排技術(shù)路線的綜合評估之中，進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)攻關(guān)與儲備，并積極推動燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。必須強(qiáng)調(diào)的是，燃料電池汽車商業(yè)化的核心還是關(guān)鍵技術(shù)的進(jìn)步。

根據(jù)本文的梳理，建議企業(yè)可按以下重點方向進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，以促進(jìn)燃料電池汽車加快走向大規(guī)模應(yīng)用：

第一，基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)，包括燃料電池核心材料和燃料電池過程機(jī)理研究，如新型低鉑或非鉑催化原理及催化劑、高化學(xué)和機(jī)械穩(wěn)定性固體電解質(zhì)開發(fā)、單電池綜合仿真技術(shù)、燃料電池電熱分布分析、空氣雜質(zhì)的影響、電堆「氣水電熱」多重耦合特性研究等；

第二，集成技術(shù)研發(fā)，包括應(yīng)用于燃料電池系統(tǒng)層級的集成技術(shù)和應(yīng)用于整車層級的集成技術(shù)；

第三，關(guān)鍵零部件研發(fā)，例如高性能燃料電池系統(tǒng)所必需的空壓機(jī)、加濕器、氫循環(huán)裝置等重要零部件，都應(yīng)盡快實現(xiàn)國產(chǎn)化，以確保產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展；

第四，基礎(chǔ)設(shè)施及相關(guān)技術(shù)。包括低成本、低能耗、低污染的制氫、運氫、儲氫技術(shù)，如可再生能源制氫等技術(shù)的應(yīng)用。

6. 結(jié)束語

燃料電池汽車代表著汽車產(chǎn)業(yè)動力革命可能的終極方向之一，對于改善未來能源結(jié)構(gòu)、發(fā)展低碳交通具有深遠(yuǎn)意義。當(dāng)前，世界各國對于燃料電池汽車的關(guān)注不斷升溫，已有一些產(chǎn)品投放市場，進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化初始階段。

本文對燃料電池汽車發(fā)展歷程、關(guān)鍵技術(shù)和主要障礙進(jìn)行了系統(tǒng)梳理，指出由于技術(shù)尚未獲得本質(zhì)突破，因此成本、耐久性、基礎(chǔ)設(shè)施以及氫能產(chǎn)業(yè)鏈仍是燃料電池汽車推廣應(yīng)用所面臨的全球共性瓶頸。

與此同時，中國燃料電池汽車雖也已獲得一定的發(fā)展，但在關(guān)鍵材料、關(guān)鍵零部件和整車集成等方面與國外先進(jìn)水平相比仍有一定差距，同時具有起步晚、地域性強(qiáng)、產(chǎn)業(yè)鏈條不夠完整、商用車相對發(fā)展較快以及政府更關(guān)注于電動車發(fā)展等鮮明特點。

基于燃料電池汽車自身技術(shù)特點和中國當(dāng)前發(fā)展情況，本文認(rèn)為，發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)雖然要有所側(cè)重，但必須充分認(rèn)識到燃料電池汽車的重要地位，站在大國「能源多元化」戰(zhàn)略需求的高度，給予足夠的重視和切實的支持。

本文從中國燃料電池汽車發(fā)展的突破口及方向、燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需的政府支持和環(huán)境保障、相關(guān)企業(yè)的應(yīng)對戰(zhàn)略三個方向梳理了其發(fā)展策略，為推動中國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的加快發(fā)展，實現(xiàn)汽車能源替換與碳排放降低，確保產(chǎn)業(yè)未來可持續(xù)發(fā)展提供助力。