- 中國燃料電池汽車產業實踐:政策、技術、建議及展望
- 中國汽車技術研究中心有限公司組編
- 5515字
- 2024-05-14 11:22:43
緒論 譜寫中國燃料電池汽車產業新篇章
能源是人類社會賴以生存和發展的重要物質基礎,每一次人類文明的重大進步都離不開對先進能源技術的開發和利用。從20世紀50年代起,世界逐漸建立了以石油、天然氣、煤炭為主導的不可再生能源體系,這對推動世界經濟的發展起到了至關重要的作用。但1973年、1979年和1990年,全球先后經歷了三次石油危機,石油危機的爆發對全球經濟發展造成了嚴重沖擊,也讓人們開始逐漸意識到,能源的供給和價格都是極其不穩定的,如果無法有效解決相關問題,未來世界還將面臨一次又一次的能源危機,這對世界經濟和社會的正常發展都將帶來不利影響。因此,能源安全早已成為全球各國高度關注的熱點問題,如何確保能源安全不僅僅是經濟問題,更是關系到國計民生,涉及政治、社會和軍事的重大國家安全問題。為保障能源安全,世界各國不得不重新審視自身的能源戰略,紛紛開始采取各項措施,通過完善能源供給體系、促進能源進口多元化、高效開發頁巖氣、建立石油戰略儲備、發展替代能源等方式應對能源安全風險,以降低本國對傳統能源的依賴。
當前,世界正在經歷百年未有之大變局,全球能源格局也正在發生深度調整和變革。同時,伴隨著能源問題的日益凸顯,全球氣候變暖、環境污染等問題也日趨嚴峻,為實現人類社會的可持續發展,加快推動能源向低碳化轉型、降低化石能源依賴、減少溫室氣體排放和積極應對氣候變化已經成為全球共識。為保障能源安全和實現能源轉型,以及應對全球變暖和日益嚴重的環境問題,以美國、日本、韓國、歐洲等為代表的國家或地區正在加快推進以可再生能源為基礎的能源獨立戰略,以加快擺脫石油依賴,實現能源結構轉型和能源獨立。總體來看,發展更加低碳、清潔的可再生能源已經成為全球大勢所趨。
汽車產業是世界主要工業國家的支柱產業,也是衡量一個國家綜合實力、發達程度、制造業發展水平的重要標志,具有高投入、高產出、規模效益遞增、產業關聯度大、產業鏈長、科技含量高、經濟帶動力強等特點,是典型的資本、技術、勞動密集型行業,在促進經濟發展、帶動產業結構調整、推動制造業轉型升級等方面發揮了重要作用。但汽車產業作為橫跨工業、交通、能源等主要終端能耗部門的產業,目前還主要依賴于石油、天然氣等傳統能源。隨著全世界汽車保有量的日益增多,化石能源消耗過多、二氧化碳等污染物排放嚴重等問題愈發凸顯,目前汽車已經成為城市二氧化碳等溫室氣體排放的主要來源,這對全球經濟社會的可持續發展造成了潛在威脅。為實現汽車產業的轉型升級和綠色發展,尋找和發展新的車用清潔能源已經成為各國關注的焦點,其中德國、法國、英國、荷蘭、挪威等國家紛紛將停售燃油車提上議程,并大力支持企業發展新能源汽車。目前,全球新能源汽車產業已經進入市場化發展的快速通道,并被越來越多的私人消費者認可和接納,已成為推動新一輪科技革命和產業變革的重要力量,將對全球汽車和能源產業格局,以及社會經濟發展產生重大深遠的影響。
而從世界能源體系變革歷程來看,我們先后經歷了從木材到煤炭、從煤炭到石油、從化石能源到可再生能源的重大變革,每一次的能源變革都伴隨著脫碳加氫的過程,也伴隨著能量密度的提升和能源效率的提高,并持續向更低碳、更清潔的能源方向轉型發展,同時也催化和推動了一輪又一輪的工業革命。氫能是一種綠色、高效、可持續的二次能源,被視為21世紀最有發展潛力的清潔能源,其質量能量密度是石油的3倍,煤炭的4.5倍,具有零排放、熱值高、來源多樣、儲量豐富、清潔無污染、儲運方便、安全可靠、應用廣泛等優勢,能夠實現可再生能源的大規模穩定存儲、運輸和利用,可以同時滿足資源、環境和可持續發展的要求,是全球能源技術革命的重要方向和各國未來能源戰略的重要組成部分,也是人類社會長遠發展的重要戰略能源。燃料電池汽車是新能源汽車的重要技術路線之一,也是氫能應用最為重要的領域之一,具有環保性能佳、轉化效率高、加氫時間短、續駛里程長、載重性能好等優勢,對于優化能源結構、保障能源安全、構建低碳交通體系等具有重要意義。燃料電池汽車以氫氣為燃料,其反應產物僅為水,從根本上消除了二氧化碳等溫室氣體和二氧化硫、氮氧化物等大氣污染物的排放,且由于燃料電池汽車自帶空氣濾芯,在正常運行使用過程中還將起到凈化空氣的作用,可以在一定程度上改善所在運行地區的空氣質量,能夠真正實現使用階段零排放、全生命周期低排放,具備良好的社會環境效益。
目前,培育和發展氫能及燃料電池汽車技術已經成為全球能源與動力轉型的重大戰略方向,是人類應對能源短缺和環境污染的理想解決方案,是拓寬清潔能源消納渠道、實現可再生能源規模化應用的重要舉措,對推進能源革命,構建清潔低碳、安全高效的能源供應體系意義重大。但受限于氫能技術、成本等瓶頸,氫能產業的發展其實一直較為緩慢。近年來,伴隨著世界能源加快向綠色、低碳、可持續方向轉型,以及氫能技術成熟度不斷提升,成本不斷下降,氫能在能源轉型過程中的價值也日益凸顯,越來越受到各國政府、科技界、企業界和投資界的關注,產業發展的熱度也開始持續提升。目前,全球主要發達經濟體紛紛將發展氫能及燃料電池汽車提升到戰略高度,把發展氫能及燃料電池汽車作為未來新能源技術創新的重大戰略方向,發布了國家級的戰略規劃或者路線圖,并出臺了多項政策措施支持氫能及燃料電池汽車產業發展。目前全球氫能及燃料電池汽車產業已經進入加速發展的新階段,豐田、本田、現代、奔馳、寶馬等公司都已經發布了燃料電池量產車型,其中豐田、現代等企業的燃料電池汽車已經進入小規模推廣應用階段,處于全球領先地位。
2020年以來,新冠疫情蔓延全球,世界經濟下行風險加劇,地緣政治形勢也日趨復雜,不穩定、不確定因素顯著增多,我國作為全球最大的能源消費國,以及全球最大的原油和天然氣進口國,在能源安全供給保障方面仍然面臨巨大挑戰。尤其是在全球貿易摩擦越演越烈、中美關系不確定性增大,以及新冠疫情對全球能源貿易的影響下,我國能源安全的風險挑戰開始進一步顯現,因此,加快調整能源消費結構、降低交通部門的石油消耗量對維護我國能源安全來說變得至關重要。此外,在大氣污染防治和環境保護等現實壓力下,如何保障能源的有效供給,同時提高清潔能源比例、推動清潔能源使用,也已經成為我國能源安全的重要內容。
2020年9月22日,習近平主席在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上發表重要講話,提出“中國將提高國家自主貢獻力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值,努力爭取2060年前實現碳中和”。實現碳達峰、碳中和目標,是以習近平同志為核心的黨中央統籌國內國際兩個大局做出的重大戰略決策,是著力解決資源環境約束突出問題、實現中華民族永續發展的必然選擇,是構建人類命運共同體的莊嚴承諾。2021年3月15日,習近平總書記主持召開中央財經委員會第九次會議時再次強調,“實現碳達峰、碳中和是一場廣泛而深刻的經濟社會系統性變革,要把碳達峰、碳中和納入生態文明建設整體布局,拿出抓鐵有痕的勁頭,如期實現2030年前碳達峰、2060年前碳中和的目標”。為實現碳達峰、碳中和目標,我國必須要進行一場廣泛而深刻的經濟社會系統性變革,其中能源體系的“非碳化”和產業體系的“去碳化”將是實現“碳中和”目標的關鍵。因此,我國必須大幅降低對化石能源的依賴,提升可再生能源等低碳能源在終端能源消費中的占比,其中交通領域是我國二氧化碳第三大直接排放源,位于工業和電力之后,交通領域什么時間能夠實現低碳發展目標,將直接關系到我國碳達峰、碳中和目標能否順利實現。近年來,隨著我國汽車保有量的不斷增加,能源需求的缺口也在不斷擴大,通過大力支持發展新能源汽車,使用風電、光電、水電、氫能等綠色清潔能源來替代煤炭、石油,將有利于優化我國能源結構、降低原油對外依存度,實現能源結構的多元化和清潔化,從而保障國家能源安全。
氫能作為一種清潔無碳、可再生、可儲存的二次能源,是新一輪世界能源技術變革的重要方向,也是我國未來以清潔能源為主的多元化能源體系的重要組成部分。大力發展氫能與燃料電池汽車產業,事關我國能源戰略發展、生態文明建設以及戰略性新興產業布局,既是順應全球變革趨勢,推動我國制造業轉型升級、培育發展新動能和保持新能源汽車產業良好發展態勢的必然選擇,也是我國構建綠色低碳產業體系、實現綠色發展的重要途徑,更是落實國家戰略,應對氣候變化、減少環境污染、保障能源安全,以及實現碳達峰、碳中和目標和可持續發展的重大戰略舉措,對保障我國能源供給、改善能源結構、發展低碳交通、推動節能減排、提升國際競爭力和科技創新實力等具有重要意義,對我國能源、環境、經濟、科技、社會等方面都將產生積極影響,具備顯著的經濟和社會效益。
在2021年10月發布的《中共中央 國務院關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》中,將發展氫能納入我國綠色低碳循環發展的經濟體系和清潔低碳安全高效的能源體系,明確提出要統籌推進氫能“制儲輸用”全鏈條發展,推動加氫站建設,推進再生能源制氫等低碳前沿技術攻關,加強氫能生產、儲存、應用關鍵技術研發、示范和規模化應用。同月,國務院印發了《2030年前碳達峰行動方案》,進一步細化了氫能產業的具體行動方案,提出要探索開展氫冶金、二氧化碳捕集利用一體化等試點示范;積極擴大氫能等新能源、清潔能源在交通運輸領域應用;推廣電力、氫燃料、液化天然氣動力重型貨運車輛;有序推進加氫站等基礎設施建設;鼓勵高等學校加快氫能等學科建設和人才培養;開展低成本可再生能源制氫等技術創新;加快氫能技術研發和示范應用,探索氫能在工業、交通運輸、建筑等領域的規模化應用;推動開展可再生能源、儲能、氫能、二氧化碳捕集利用與封存等領域科研合作和技術交流;建立、健全氫制、儲、輸、用標準。國家碳達峰、碳中和頂層設計多次提到支持氫能及燃料電池汽車產業發展,從國家戰略層面為我國未來氫能及燃料電池汽車產業發展指明了方向、繪制了藍圖。
近年來,在國家政策的大力支持下,我國氫能及燃料電池技術水平不斷提升、成本持續下降、市場化步伐開始提速,氫能及燃料電池汽車產業發展已經由研發階段進入到了示范運營階段。和全球經濟受疫情影響增速明顯放緩形成鮮明對比的是,我國氫能及燃料電池汽車產業呈現出前所未有的蓬勃發展態勢,各地方政府積極布局氫能及燃料電池汽車產業,行業的投資熱度也在持續升溫,越來越多的企業進入氫能及燃料電池汽車行業。2020年9月,為推動我國氫能及燃料電池汽車產業持續健康、科學有序發展,財政部、工業和信息化部、科技部、國家發展改革委、國家能源局聯合發布了《關于開展燃料電池汽車示范應用的通知》,將對燃料電池汽車的購置補貼政策,調整為燃料電池汽車示范應用支持政策,對符合條件的城市群開展燃料電池汽車關鍵核心技術產業化攻關和示范應用給予獎勵,推動形成布局合理、各有側重、協同推進的燃料電池汽車發展新模式。燃料電池汽車示范政策是我國第一個專門針對燃料電池汽車的支持政策,該政策的實施發布將對我國氫能及燃料電池汽車產業發展產生積極深遠影響,通過開展燃料電池汽車示范應用,將為我國燃料電池汽車未來的市場化、產業化、規模化發展奠定堅實基礎。2021年8月和12月,財政部、工業和信息化部、科技部、國家發展改革委、國家能源局分別發布了《關于啟動燃料電池汽車示范應用工作的通知》《關于啟動新一批燃料電池汽車示范應用工作的通知》,其中8月批復了京津冀、上海、廣東城市群啟動示范,12月批復了鄭州、河北城市群啟動示范。目前,京津冀、上海、廣東、鄭州、河北城市群積極落實國家政策要求,加快推動燃料電池汽車示范工作有序開展,在燃料電池汽車推廣應用、關鍵技術研發產業化、氫能供給、政策環境建設等方面均取得了明顯進步。
2022年3月,國家發展改革委、國家能源局正式發布了《氫能產業發展中長期規劃(2021—2035年)》,對我國氫能產業發展進行了頂層設計、統籌謀劃和系統部署,明確了到2035年我國氫能產業發展的總體布局。氫能規劃是我國首個針對氫能產業發展的中長期規劃,也是我國實現碳達峰、碳中和目標的“1+N”政策體系“N”項配套政策之一,不僅給予了氫能及氫能產業極高的戰略定位,即“氫能是未來國家能源體系的重要組成部分、氫能是用能終端實現綠色低碳轉型的重要載體、氫能產業是戰略性新興產業和未來產業重點發展方向”,也將氫能從當前單一的燃料電池汽車場景,進一步拓展到了交通、儲能、發電、工業等領域的多元化應用,為我們描繪了“大氫能”產業的宏偉藍圖,既穩定了行業發展預期,也堅定了企業發展信心,對未來我國氫能產業發展具有重要的指導意義。
不管是氫能規劃,還是燃料電池汽車示范政策,都將在我國氫能及燃料電池汽車產業發展史上留下濃墨重彩的一筆,成為我國氫能及燃料電池汽車產業發展的重要里程碑事件,可以預見,未來氫能規劃和燃料電池汽車示范政策將發揮積極的協同效應,共同推動我國氫能及燃料電池汽車產業發展,未來十年我國氫能及燃料電池汽車產業將迎來難得的黃金發展期。整體來看,目前我國氫能及燃料電池汽車產業發展已經步入了新的發展階段,通過氫能和燃料電池汽車的多場景示范應用,既是我國落實氫能發展戰略的第一步,也將是我國實現碳達峰、碳中和目標的關鍵一步。未來,氫能必將深刻改變人類社會的能源結構、交通系統、生產方式和生活方式,并重塑經濟社會發展格局。而放眼當下,我們已經站在大時代變局的黎明前夜,即將邁入一個偉大變革的新時代。作為氫能及燃料電池汽車領域的第三方智庫,我們何其有幸能夠參與燃料電池汽車示范政策的研究、起草,以及負責具體的燃料電池汽車示范支撐工作,能夠有機會和示范城市群、行業專家、企業朋友共同參與、見證和推動一個偉大時代的變革。