Itwasnodenialthathighcostsofproductionandoperation,andlackofrelevantfacilitiesweretwomajorfactorsthathadretrainedfuel-cellvehiclesfromcommercializinginthemarketfornow.However,asthefastdevelopmentofrelatedtechnologiesandfavorablechangeofmacroeconomicenvironmentandregulations,fuel-cellvehiclesaregraduallydevelopingintothematurestageforcommercialmarket.Foton,afterdevelopmentofacoupleoffuel-cellbusmodelssince2006,wouldcontinuetodevelopcity-to-cityfuel-cellAUVbusesof8-mand10-minlength.
5輛歐輝燃料電池客車在北京已測試運行5萬km與其他新能源汽車逐步普及相比,燃料電池汽車在全球的推廣應用步伐略顯緩慢。無論是經濟發達的歐、美、日,還是大力發展新能源汽車的中國,燃料電池汽車目前都處于探索期。制造和使用成本偏高、配套設施不完善是制約燃料電池汽車全面商業化的主因,而随着技術以及宏觀政策環境的變化,燃料電池汽車在中國正在邁向全面商業化。
燃料電池汽車(Fuelcellvehicles,FCV)是一種用車載燃料電池裝置産生的電力作為動力的汽車。燃料電池汽車的工作原理是,作為燃料的氫在汽車搭載的燃料電池中與大氣中的氧氣發生氧化還原化學反應,産生出電能來帶動電動機工作,電動機帶動汽車中的機械傳動結構驅動汽車行進。
與純電動汽車相比,燃料電池汽車具有諸多優勢:續駛裡程長(400km以上),加氣時間短(5~10min),零污染(排放為水),能量轉化率高(53%~55%)等。目前,歐、美、日等都在進行燃料電池客車技術的相關研究。據悉,歐洲已推出第2代燃料電池客車,這是一款奔馳Citaro混合動力客車客車,最大續駛裡程250km,燃料電池效率在51%~58%,耗氫量10~14g/100km,整車壽命達到6年12000h,各項技術指标均比第1代産品有不同程度提升。日本推出的最新一代豐田日野燃料電池客車2016年開始運營,2020年将成為東京奧運會示範用車。
清華大學是國内較早涉足燃料電池汽車研發的專業機構,據清華大學汽車工程系副系主任、博士生導師李建秋介紹,在燃料電池動力系統研發方面清華大學共走過了3個階段:第1階段(2001-2005年),自由探索期,推出第1代産品,動力系統構型不确定,零部件不夠成熟,系統可靠性差,電機、電池和燃料電池故障多,車輛示範運行裡程短;第2階段(2006-2010年),參數優化期,推出第2代産品,動力系統構型基本确定,零部件參數不斷優化,從功率混合發展到能量混合型,零部件水平提升很快,可靠性水平明顯提升,示範運行裡程明顯提高;第3階段(20102015年),性能完善期,推出第3代産品,動力系統構型和參數基本不變,重點提高燃料電池的耐久性和降低整車成本,整車可靠性能明顯提高,開始向整車企業推廣應用。
燃料電池汽車的核心部件是燃料電池,而燃料電池系統中電堆的成本最高,占到61%,在電堆中催化劑的成本最高,占到53%,作為催化劑的鉑金屬價格昂貴,是導緻燃料電池價格高的因素之一。
據悉,清華大學通過優化增程插電式燃料電池混合動力系統的配置,降低了整車成本并提高了燃料電池的耐久性,聯合企業開發的燃料電池城市客車續駛裡程可以達到350km,售價約在200萬元,僅為國外同類産品的1/3~1/6。技術的進步以及成本的降低為中國的燃料電池客車商業化奠定了基礎。
早在2006年,福田汽車與清華大學、北京億華通聯合承接了國家863計劃節能與新能源汽車重點項目中氫燃料電池電動客車的研發。其中,清華大學與億華通主要負責研發氫燃料電池系統和車載供氫系統,福田汽車負責提供整車制造技術。僅僅用了2年,三方的研發成果就在2008年北京車展上亮相。同年,福田歐輝開發的氫燃料電池電動客車,圓滿完成了2008北京奧運會服務用車任務;2013年,福田汽車再次攜手億華通共同研發氫燃料電池電動物流車;2014年,福田生産出5輛第2代12m氫燃料電池電動客車,解決了生産成本高、燃料電池壽命短等阻礙氫燃料電池電動客車發展的技術難題。2016年,福田汽車簽訂了100輛8.5m氫燃料電動客車銷售合同,這100輛燃料電池客車将在2017年上半年投入運營。
在解決了技術和制造成本問題之後,燃料電池汽車要想真正實現商業化,還需要解決使用成本高和配套設施不足的問題。
福田汽車歐輝客車事業部技術研究院副院長王雷以一輛8m客車為例分析了燃料電池客車的購置及運營成本構成:購置價200萬元,可以獲得國家50萬元補貼,以及6萬元/年的運營補貼,如果耗氫量為88m3/100km,以目前電價和電解水價格計算,氫氣價格為4元/m3,按照使用8年50萬km計算,該車的全生命周期成本為4.56元/km,高于燃油、純電動及LNG車輛;但如果使用棄風、棄水參與制氫,氫氣價格為1.5元/m3,該車的全生命周期成本可降至2.36元/km,僅高于純電動車。
由此可見,當前氫燃料成本過高造成的使用成本高是阻礙燃料電池汽車大規模商業化的主要因素,另一個制約因素則是加氫站等配套設施的建設。
據北京億華通科技公司副總經理于民介紹,目前美國擁有加氫站52座,2023年要達到100座;德國有加氫站50餘座,2023年将達到400座;日本加氫站及加氫車84個,2020年要達到160座。而目前中國的加氫站隻在北京、上海、鄭州各有1座,加上大連在建的1座,總共才隻有4座,遠遠落後于上述國家。
據悉,截至工信部發布的第289批《道路機動車輛生産企業及産品公告》,我國共有11款燃料電池車型取得了公告,其中9款為商用車。在中國燃料電池商業化示範運營三期暫定方案中,總計有112輛車參與,其中客車36輛,轎車41輛,廂式物流車30輛,輕卡5輛;按區域來看,北京15輛(10輛客車,5輛輕卡),鹽城5輛(客車),上海87輛(16輛客車,41輛轎車,30輛廂式物流車),鄭州3輛(客車),佛山2輛(客車)。
從宏觀政策來看,近期發布的《中國制造2025》《能源技術革命創新行動計劃(2016-2030年)》《國家創新驅動發展戰略綱要》等文件都重點提出要支持燃料電池汽車關鍵零部件的研發,而《2016-2020年新能源汽車推廣應用财政支持政策》也規定,到2020年之前燃料電池汽車補貼不退坡。
根據各方預測,随着制造和使用成本下降、配套設置逐步完善以及國家宏觀政策的扶持,我國燃料電池客車的推廣普及将逐步提速,2019年有望突破1萬輛。據悉,清華大學在完成了燃料電池客車、物流車、有軌電車、轎車的推廣應用後,準備開展燃料電池+複合儲能+分布式電驅動的混合動力重卡研究。福田汽車将在2017年繼續開發8m和10m歐輝城市城間燃料電池客車。根據億華通的規劃,到2025年燃料電池汽車将全面實現市場化,該公司的把2025年銷量目标定為5萬輛,銷售額200億元。