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新能源汽车何时“燃”起来?

新能源汽车何时“燃”起来? Nikola Tesla,伟大的电气工程师、交流电之父,世界上有两辆新能源汽车以他命名,一辆是众所周知的特斯拉,另一辆是少为人知的尼古拉,尼古拉主打氢能…

新能源汽车何时“燃”起来?

Nikola Tesla,伟大的电气工程师、交流电之父,世界上有两辆新能源汽车以他命名,一辆是众所周知的特斯拉,另一辆是少为人知的尼古拉,尼古拉主打氢能重卡,又被称为“燃料电池汽车界的特斯拉”。

2020年6月,尼古拉在纳斯达克上市,系全球首个实现IPO的燃料电池整车厂商,其市值巅峰时一度超过福特汽车,然而两年多以后,尼古拉的创始人特雷弗·米尔顿被判三项欺诈罪,这给向来对燃料电池汽车嗤之以鼻的马斯克再添说辞。

眼下,新能源汽车主导的全球汽车革命如火如荼,锂电池成为炙手可热的核心资源,虽然同属新能源,但燃料电池汽车仍属小众。

中国在新能源汽车探索之初,燃料电池汽车的地位甚至高于锂电池汽车。2009年,随着“十城千辆”工程的开启,中国新能源汽车产业化拉开帷幕,纯电动、插电式混合动力和燃料电池三种技术路线齐头并进。

三种路线站在同一起跑线,却跑出了不同的加速度,燃料电池汽车的普及程度始终落后于锂电池汽车,而且差距越拉越大。

2022年,中国新能源汽车销量688.7万辆,其中纯电动536.5万辆,插电混动151.8万辆,而燃料电池汽车销量不足3400两,不及纯电动汽车的一个零头。

d824373a5e33f76be5407cf54512e423数据来源:中汽协,车百智库制图

虽然燃料电池汽车销量惨淡,但中国从未放弃这一技术路线,特别是启动示范应用推广行动以来,燃料电池汽车渐有“发迹”之势。行业普遍认为,目前我国氢燃料电池汽车产业链正处于10年前锂电池汽车的蛰伏期,爆发指日可待。

一、“终极方案”

早在1839年,英国的威廉·格罗夫发明了第一台气体燃料电池,这比世界公认的第一辆汽车诞生还要早47年,不过燃料电池真正用于驱动运输机械,要等到120年后。

1959年,世界第一款搭载燃料电池的运输机械——阿利斯• 查尔默斯拖拉机问世。1966年,美国通用汽车推出全球第一款燃料电池汽车。自此,燃料电池汽车才进入公众视野。

燃料电池汽车也是电动汽车的一种,燃料本身并不直接提供动力,而是通过内部的化学反应产生电能,进而驱动汽车。其动力系统主要由燃料电池、高压储氢罐、电动机/发电机、动力蓄电池等组成。

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根据车载燃料的不同,燃料电池汽车可分为甲醇燃料电池汽车、氢燃料电池汽车等类型,其中氢燃料是当前发展的主流,因此行业普遍将“燃料电池汽车”视同于“氢燃料电池汽车”。

需要注意的是,虽然燃料电池汽车与锂电池汽车均属电动汽车,但燃料电池与锂电池有着本质的不同。

燃料电池本质上是一种发电装置,这其实有点像增程式的工作方式,只不过增程式电动车是通过汽油发电机产生电能。而锂电池是储能装置,其电能来源于外部充电。

从理论上讲,燃料电池汽车是新能源汽车的“终极方案”或“完美方案”。

首先,燃料电池汽车的续航能力上限不但远超锂电池汽车,而且燃料电池汽车补能只需要添加燃料,比锂电池汽车充电消耗的时间短很多。

其次,氢元素是宇宙中丰度最高的元素,地球上的氢资源远比锂矿资源要丰富,可谓取之不竭,一旦氢燃料电池技术实现突破,意味着人类将告别能源危机。

然而,锂电池汽车的扛大旗者马斯克并不看好这种终极方案。在2019年特拉斯股东大会上,马斯克直言Fuel Cell(燃料电池)是Fool Cell(蠢货电池),认为燃料电池汽车根本不可能成功。

马斯克的轻视也不无道理,毕竟燃料电池汽车要想实现大规模商业化,成本实在太高了。

一方面,从燃料电池汽车本身来看,燃料电池汽车的动力系统的成本比传统燃油车和锂电池汽车都要搞,一辆燃料电池汽车售价大约是燃油车的3倍、锂电池汽车的1.5-2倍。此外,燃料电池所需要的金属催化剂目前为纳米级的铂,就是铂金那个铂,稀有且昂贵。

另一方面,从燃料电池汽车所需配套的基础设施来看,制氢、运氢、储氢、加氢等一系列环节的成本都居高不下。比如一个加氢站的建设费用就超过1000万元,这比加油站和充电桩的费用高出太多。同时,每公斤的氢气价格也要几十元,也远超油价和电价。

成本困境之下,全球各国燃料电池汽车的商业化量产进度一拖再拖。2020年10月,国务院印发的《新能源汽车产业发展发展规划(2021-2035年)》中提到,力争经过15年的持续努力,燃料电池汽车实现商业化应用。可见燃料电池汽车任重道远。

二、中国进程

自第一辆燃料电池汽车诞生50多年来,全球主要汽车大区对燃料电池汽车的投入整体上不断增加,其间囿于技术不成熟、成本高企,燃料电池汽车的推进难免遇到挫折。

梳理我国燃料电池汽车的发展历程,大概可以分为四个阶段:探索期、缓滞期、换挡期,以及2022年以来的示范期。

第一阶段,探索期(2009年之前)

我国燃料电池研究始于1958年,20世纪70年代在发展航天事业的推动下,燃料电池研究第一次快速发展。美国燃料电池的商业化也是首先应用于NASA的空间项目。

“九五”期间(1996-2000年),科技部与中科院将燃料电池技术列入“科技攻关”计划。1999年初,时任科技部副部长的徐冠华向国务院建议,推广天然气、液化石油气等代用燃料汽车。这一年,清华大学研制出中国第一辆氢燃料电池汽车,但相比美日,我国研究燃料电池汽车较晚。

到“十五”期间(2001-2005年),科技部甚至把半数专项经费投入到燃料电池领域。在此基础上,我国新能源汽车发展之初,燃料电池汽车居于首要地位,其次才是插电混动和纯电动。

上汽是我国最早进军燃料电池汽车的整车厂之一,2006年起开始研发氢燃料电池汽车,这一年,北汽福田与清华大学、北京亿华通组建联合研发团队,为即将到来的北京奥运会研发氢燃料电池客车。

第二阶段,缓滞期(2009-2017年)

北京奥运会之后,中美先后延缓了燃料电池汽车的研发,特别是2009年启动“十城千辆”工程以来,锂电池汽车转为主攻方向,但燃料电池汽车仍在持续推进,只不过进入相对缓滞的时期。

2012年,《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》出台,首次将燃料电池汽车纳入国家战略性新兴产业重点发展方向,日本也在2013年将发展氢能源置于国家战略的高度。

在此期间,国家有关方面以及部分车企发布都发布过燃料电池汽车的规划,如今回过头看,整体结果不及预期,燃料电池汽车始终在极小范围内进行试验性运营。

根据中汽协发布的数据,2017年,中国新能源汽车累计销量77.7万辆,其中纯电动65.2万辆,插电混动12.5万辆,燃料电池汽车则忽略未计。

第三阶段,换挡期(2018-2021年)

2018年5月,国务院总理李克强访日,参观丰田汽车厂区时在一辆氢燃料电池乘用车前驻足,国内反响巨大而且影响深远。

中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高曾感慨,氢燃料电池汽车在2018年“火得不得了”。

次年两会前夕,有消息称燃料电池汽车的“十城千辆”工程即将启动。两会期间,多位代表和委员针对燃料电池汽车建言献策,直接推动氢能源首次写入政府工作报告。此后,各种支持燃料电池汽车发展的政策密集出台,燃料电池汽车从此换挡,由缓滞到加速。

有意思的是,市场上一度引发“技术路线动摇”的猜测,认为国家将不再支持锂电池汽车,转而主攻燃料电池汽车,这显然是一种误读。实际上,中国新能源汽车的三大路线从来不是替代的关系,只是各自的发展进程有快慢。

2021年9月,《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》正式发布,“新政”以结果为导向,将燃料电池汽车的购置补贴调整为示范应用奖励,即“以奖代补”,该政策被称为“十城千辆”工程的翻版。

三、示范效应

2021年8月及年底,北京、上海、广东和河南、河北分两批通过示范城市群审批,标志着中国燃料电池汽车的进入新的发展阶段——示范期。

五大示范城市群范围不只“十城”,累计覆盖47个城市或地区,跨度十分之大。其中,山东省淄博市是唯一一个横跨五大示范城市群的合作城市。

燃料电池汽车推广目标也不只“千辆”,2025年之前,北京、上海、广东、河南和河北各自的目标分别为5300辆、5000辆、10000辆、5000辆和7710辆燃料电池汽车,累计达到33000辆。

从河南、河北示范城市群获批之日算起,五大城市示范群至今已经经过了一个完整的自然年。

国金证券数据显示,2022年全年,河北示范城市群的燃料电池汽车上险量最多,为1677辆,河南、北京、上海和广东示范城市群分别为1601 辆、1395 辆、1284 辆和450 辆,累计6407辆,占总体规划目标的19.4%。

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考虑到北上广地区燃料电池汽车在国内的发展较早,五大城市示范群推广目标完成进度已经超过20%。目前距离示范期结束还有3年时间,后续国内燃料电池汽车的发展大概率将会提速。总之,五大示范城市群完成既定目标难度不算大。

难度虽然不大,但并非完全没有问题。随着示范车辆争夺,氢能源的供给正在成为五大示范城市群都无法回避的难题,特别是绿色氢能源。

此外,资金不足可能也是一个隐忧。根据示范应用奖励办法,每个城市群最高可获得17亿元奖励,就算加上额外的10%,最多也只有18.7亿元。相比过去十多年来高达上千亿元的锂电池汽车补贴,五大示范城市群可得奖励加起来也不超过100亿元。

特别值得注意的是,随着顶层设计的陆续出台,以及示范城市群的带动,燃料电池汽车的发展并未局限于示范城市群内,非示范城市也不惜发力。

据不完全统计,去年以来,甘肃、岳阳、贵阳、山西、南京、无锡、宁东、包头、湖北、成都、海南、济南、重庆、安徽、新疆等地区,纷纷制定计划布局氢能产业。

到2025年,近20个省市自治区氢燃料电池汽车规划目标估算达到10万辆,这一规模已经超过2022年3月发布的《氢能产业发展中长期规划(2021~2035年)》中提出的5万辆目标。

地方热衷氢能产业也不难理解,行业普遍认为,当前我国氢燃料电池产业的发展形势,与10多年前锂电池汽车起步之时的情况类似,未来燃料电池汽车或将复刻锂电池汽车的成长轨迹。试看眼下锂电池汽车产业的火热,谁不想在下一轮新能源汽车的高潮中占得先机。

不过,面对燃料电池汽车产业热度提升的局面,国家发改委有关方面也发声提醒,谨防地方盲目跟风、同质化竞争、低水平建设的苗头,当因地制宜、循序渐进,毕竟燃料电池产业仍处于示范应用和商业化探索阶段,这块“蛋糕”到底有多大尚未明朗。

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