Nikola Tesla,偉大的電氣工程師、交流電之父,世界上有兩輛新能源汽車以他命名,一輛是眾所周知的特斯拉,另一輛是少為人知的尼古拉,尼古拉主打氫能重卡,又被稱為“燃料電池汽車界的特斯拉”。
2020年6月,尼古拉在納斯達(dá)克上市,系全球首個(gè)實(shí)現(xiàn)IPO的燃料電池整車廠商,其市值巔峰時(shí)一度超過福特汽車,然而兩年多以后,尼古拉的創(chuàng)始人特雷弗·米爾頓被判三項(xiàng)欺詐罪,這給向來對燃料電池汽車嗤之以鼻的馬斯克再添說辭。
眼下,新能源汽車主導(dǎo)的全球汽車革命如火如荼,鋰電池成為炙手可熱的核心資源,雖然同屬新能源,但燃料電池汽車仍屬小眾。
中國在新能源汽車探索之初,燃料電池汽車的地位甚至高于鋰電池汽車。2009年,隨著“十城千輛”工程的開啟,中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)化拉開帷幕,純電動、插電式混合動力和燃料電池三種技術(shù)路線齊頭并進(jìn)。
三種路線站在同一起跑線,卻跑出了不同的加速度,燃料電池汽車的普及程度始終落后于鋰電池汽車,而且差距越拉越大。
2022年,中國新能源汽車銷量688.7萬輛,其中純電動536.5萬輛,插電混動151.8萬輛,而燃料電池汽車銷量不足3400兩,不及純電動汽車的一個(gè)零頭。
數(shù)據(jù)來源:中汽協(xié),車百智庫制圖
雖然燃料電池汽車銷量慘淡,但中國從未放棄這一技術(shù)路線,特別是啟動示范應(yīng)用推廣行動以來,燃料電池汽車漸有“發(fā)跡”之勢。行業(yè)普遍認(rèn)為,目前我國氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈正處于10年前鋰電池汽車的蟄伏期,爆發(fā)指日可待。
“終極方案”
早在1839年,英國的威廉·格羅夫發(fā)明了第一臺氣體燃料電池,這比世界公認(rèn)的第一輛汽車誕生還要早47年,不過燃料電池真正用于驅(qū)動運(yùn)輸機(jī)械,要等到120年后。
1959年,世界第一款搭載燃料電池的運(yùn)輸機(jī)械——阿利斯• 查爾默斯拖拉機(jī)問世。1966年,美國通用汽車推出全球第一款燃料電池汽車。自此,燃料電池汽車才進(jìn)入公眾視野。
燃料電池汽車也是電動汽車的一種,燃料本身并不直接提供動力,而是通過內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能,進(jìn)而驅(qū)動汽車。其動力系統(tǒng)主要由燃料電池、高壓儲氫罐、電動機(jī)/發(fā)電機(jī)、動力蓄電池等組成。
根據(jù)車載燃料的不同,燃料電池汽車可分為甲醇燃料電池汽車、氫燃料電池汽車等類型,其中氫燃料是當(dāng)前發(fā)展的主流,因此行業(yè)普遍將“燃料電池汽車”視同于“氫燃料電池汽車”。
需要注意的是,雖然燃料電池汽車與鋰電池汽車均屬電動汽車,但燃料電池與鋰電池有著本質(zhì)的不同。
燃料電池本質(zhì)上是一種發(fā)電裝置,這其實(shí)有點(diǎn)像增程式的工作方式,只不過增程式電動車是通過汽油發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。而鋰電池是儲能裝置,其電能來源于外部充電。
從理論上講,燃料電池汽車是新能源汽車的“終極方案”或“完美方案”。
首先,燃料電池汽車的續(xù)航能力上限不但遠(yuǎn)超鋰電池汽車,而且燃料電池汽車補(bǔ)能只需要添加燃料,比鋰電池汽車充電消耗的時(shí)間短很多。
其次,氫元素是宇宙中豐度最高的元素,地球上的氫資源遠(yuǎn)比鋰礦資源要豐富,可謂取之不竭,一旦氫燃料電池技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破,意味著人類將告別能源危機(jī)。
然而,鋰電池汽車的扛大旗者馬斯克并不看好這種終極方案。在2019年特拉斯股東大會上,馬斯克直言Fuel Cell(燃料電池)是Fool Cell(蠢貨電池),認(rèn)為燃料電池汽車根本不可能成功。
馬斯克的輕視也不無道理,畢竟燃料電池汽車要想實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化,成本實(shí)在太高了。
一方面,從燃料電池汽車本身來看,燃料電池汽車的動力系統(tǒng)的成本比傳統(tǒng)燃油車和鋰電池汽車都要搞,一輛燃料電池汽車售價(jià)大約是燃油車的3倍、鋰電池汽車的1.5-2倍。此外,燃料電池所需要的金屬催化劑目前為納米級的鉑,就是鉑金那個(gè)鉑,稀有且昂貴。
另一方面,從燃料電池汽車所需配套的基礎(chǔ)設(shè)施來看,制氫、運(yùn)氫、儲氫、加氫等一系列環(huán)節(jié)的成本都居高不下。比如一個(gè)加氫站的建設(shè)費(fèi)用就超過1000萬元,這比加油站和充電樁的費(fèi)用高出太多。同時(shí),每公斤的氫氣價(jià)格也要幾十元,也遠(yuǎn)超油價(jià)和電價(jià)。
成本困境之下,全球各國燃料電池汽車的商業(yè)化量產(chǎn)進(jìn)度一拖再拖。2020年10月,國務(wù)院印發(fā)的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》中提到,力爭經(jīng)過15年的持續(xù)努力,燃料電池汽車實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用�?梢娙剂想姵仄嚾沃氐肋h(yuǎn)。
自第一輛燃料電池汽車誕生50多年來,全球主要汽車大區(qū)對燃料電池汽車的投入整體上不斷增加,其間囿于技術(shù)不成熟、成本高企,燃料電池汽車的推進(jìn)難免遇到挫折。
梳理我國燃料電池汽車的發(fā)展歷程,大概可以分為四個(gè)階段:探索期、緩滯期、換擋期,以及2022年以來的示范期。
第一階段,探索期(2009年之前)
我國燃料電池研究始于1958年,20世紀(jì)70年代在發(fā)展航天事業(yè)的推動下,燃料電池研究第一次快速發(fā)展。美國燃料電池的商業(yè)化也是首先應(yīng)用于NASA的空間項(xiàng)目。
“九五”期間(1996-2000年),科技部與中科院將燃料電池技術(shù)列入“科技攻關(guān)”計(jì)劃。1999年初,時(shí)任科技部副部長的徐冠華向國務(wù)院建議,推廣天然氣、液化石油氣等代用燃料汽車。這一年,清華大學(xué)研制出中國第一輛氫燃料電池汽車,但相比美日,我國研究燃料電池汽車較晚。
到“十五”期間(2001-2005年),科技部甚至把半數(shù)專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)投入到燃料電池領(lǐng)域。在此基礎(chǔ)上,我國新能源汽車發(fā)展之初,燃料電池汽車居于首要地位,其次才是插電混動和純電動。
上汽是我國最早進(jìn)軍燃料電池汽車的整車廠之一,2006年起開始研發(fā)氫燃料電池汽車,這一年,北汽福田與清華大學(xué)、北京億華通組建聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì),為即將到來的北京奧運(yùn)會研發(fā)氫燃料電池客車。
第二階段,緩滯期(2009-2017年)
北京奧運(yùn)會之后,中美先后延緩了燃料電池汽車的研發(fā),特別是2009年啟動“十城千輛”工程以來,鋰電池汽車轉(zhuǎn)為主攻方向,但燃料電池汽車仍在持續(xù)推進(jìn),只不過進(jìn)入相對緩滯的時(shí)期。
2012年,《“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》出臺,首次將燃料電池汽車納入國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展方向,日本也在2013年將發(fā)展氫能源置于國家戰(zhàn)略的高度。
在此期間,國家有關(guān)方面以及部分車企發(fā)布都發(fā)布過燃料電池汽車的規(guī)劃,如今回過頭看,整體結(jié)果不及預(yù)期,燃料電池汽車始終在極小范圍內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)性運(yùn)營。
根據(jù)中汽協(xié)發(fā)布的數(shù)據(jù),2017年,中國新能源汽車?yán)塾?jì)銷量77.7萬輛,其中純電動65.2萬輛,插電混動12.5萬輛,燃料電池汽車則忽略未計(jì)。
第三階段,換擋期(2018-2021年)
2018年5月,國務(wù)院總理李克強(qiáng)訪日,參觀豐田汽車廠區(qū)時(shí)在一輛氫燃料電池乘用車前駐足,國內(nèi)反響巨大而且影響深遠(yuǎn)。
中國電動汽車百人會副理事長歐陽明高曾感慨,氫燃料電池汽車在2018年“火得不得了”。
次年兩會前夕,有消息稱燃料電池汽車的“十城千輛”工程即將啟動。兩會期間,多位代表和委員針對燃料電池汽車建言獻(xiàn)策,直接推動氫能源首次寫入政府工作報(bào)告。此后,各種支持燃料電池汽車發(fā)展的政策密集出臺,燃料電池汽車從此換擋,由緩滯到加速。
有意思的是,市場上一度引發(fā)“技術(shù)路線動搖”的猜測,認(rèn)為國家將不再支持鋰電池汽車,轉(zhuǎn)而主攻燃料電池汽車,這顯然是一種誤讀。實(shí)際上,中國新能源汽車的三大路線從來不是替代的關(guān)系,只是各自的發(fā)展進(jìn)程有快慢。
2021年9月,《關(guān)于開展燃料電池汽車示范應(yīng)用的通知》正式發(fā)布,“新政”以結(jié)果為導(dǎo)向,將燃料電池汽車的購置補(bǔ)貼調(diào)整為示范應(yīng)用獎(jiǎng)勵(lì),即“以獎(jiǎng)代補(bǔ)”,該政策被稱為“十城千輛”工程的翻版。
2021年8月及年底,北京、上海、廣東和河南、河北分兩批通過示范城市群審批,標(biāo)志著中國燃料電池汽車的進(jìn)入新的發(fā)展階段——示范期。
五大示范城市群范圍不只“十城”,累計(jì)覆蓋47個(gè)城市或地區(qū),跨度十分之大。其中,山東省淄博市是唯一一個(gè)橫跨五大示范城市群的合作城市。
燃料電池汽車推廣目標(biāo)也不只“千輛”,2025年之前,北京、上海、廣東、河南和河北各自的目標(biāo)分別為5300輛、5000輛、10000輛、5000輛和7710輛燃料電池汽車,累計(jì)達(dá)到33000輛。
從河南、河北示范城市群獲批之日算起,五大城市示范群至今已經(jīng)經(jīng)過了一個(gè)完整的自然年。
國金證券數(shù)據(jù)顯示,2022年全年,河北示范城市群的燃料電池汽車上險(xiǎn)量最多,為1677輛,河南、北京、上海和廣東示范城市群分別為1601 輛、1395 輛、1284 輛和450 輛,累計(jì)6407輛,占總體規(guī)劃目標(biāo)的19.4%。
考慮到北上廣地區(qū)燃料電池汽車在國內(nèi)的發(fā)展較早,五大城市示范群推廣目標(biāo)完成進(jìn)度已經(jīng)超過20%。目前距離示范期結(jié)束還有3年時(shí)間,后續(xù)國內(nèi)燃料電池汽車的發(fā)展大概率將會提速�?傊�,五大示范城市群完成既定目標(biāo)難度不算大。
難度雖然不大,但并非完全沒有問題。隨著示范車輛爭奪,氫能源的供給正在成為五大示范城市群都無法回避的難題,特別是綠色氫能源。
此外,資金不足可能也是一個(gè)隱憂。根據(jù)示范應(yīng)用獎(jiǎng)勵(lì)辦法,每個(gè)城市群最高可獲得17億元獎(jiǎng)勵(lì),就算加上額外的10%,最多也只有18.7億元。相比過去十多年來高達(dá)上千億元的鋰電池汽車補(bǔ)貼,五大示范城市群可得獎(jiǎng)勵(lì)加起來也不超過100億元。
特別值得注意的是,隨著頂層設(shè)計(jì)的陸續(xù)出臺,以及示范城市群的帶動,燃料電池汽車的發(fā)展并未局限于示范城市群內(nèi),非示范城市也不惜發(fā)力。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),去年以來,甘肅、岳陽、貴陽、山西、南京、無錫、寧東、包頭、湖北、成都、海南、濟(jì)南、重慶、安徽、新疆等地區(qū),紛紛制定計(jì)劃布局氫能產(chǎn)業(yè)。
到2025年,近20個(gè)省市自治區(qū)氫燃料電池汽車規(guī)劃目標(biāo)估算達(dá)到10萬輛,這一規(guī)模已經(jīng)超過2022年3月發(fā)布的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021~2035年)》中提出的5萬輛目標(biāo)。
地方熱衷氫能產(chǎn)業(yè)也不難理解,行業(yè)普遍認(rèn)為,當(dāng)前我國氫燃料電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展形勢,與10多年前鋰電池汽車起步之時(shí)的情況類似,未來燃料電池汽車或?qū)?fù)刻鋰電池汽車的成長軌跡。試看眼下鋰電池汽車產(chǎn)業(yè)的火熱,誰不想在下一輪新能源汽車的高潮中占得先機(jī)。
不過,面對燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)熱度提升的局面,國家發(fā)改委有關(guān)方面也發(fā)聲提醒,謹(jǐn)防地方盲目跟風(fēng)、同質(zhì)化競爭、低水平建設(shè)的苗頭,當(dāng)因地制宜、循序漸進(jìn),畢竟燃料電池產(chǎn)業(yè)仍處于示范應(yīng)用和商業(yè)化探索階段,這塊“蛋糕”到底有多大尚未明朗。
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