在國務院新近印發的《2030年前碳達峰行動方案》中,多次提到“氫”和“氫能”,在第五條“交通運輸綠色低碳行動”中,提出“積極擴大電力、氫能、天然氣、先進生物液體燃料等新能源、清潔能源在交通運輸領域應用”;
在第七條“綠色低碳科技創新行動”中,提出要“集中力量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,探索在工業、交通運輸、建筑等領域規模化應用”。
可以說,在國家層面已經明確,加快氫能經濟體系建設是實現2030年碳達峰、2060年碳中和的重要保證,這對于氫能汽車(包括氫燃料電池車以及氫內燃機汽車)都是極大的利好。
關于氫能汽車,青主已經發表過很多觀點,這次不打算重復了,只介紹若干最新的事實。

▲第四屆進博會上,現代汽車展示的氫動智能無人運輸車(TRAILER DRONE),這是一種可實現完全自動駕駛的集裝箱運輸系統,以氫燃料電池為動力,擁有超過1000km的續航里程。
01,一次加氫續航新紀錄:1360公里
創造這一紀錄的是豐田第二代MIRAI氫燃料電池車。
今年8月23日,韋恩.格德斯(Wayne Gerdes)和鮑勃.溫格(Bob Winger)駕駛一輛加滿氫氣的第二代MIRAI,在兩天時間里連續行駛了1360公里,總共消耗氫氣5.65kg,折合百公里耗氫量僅為0.415kg。
按照目前國內加氫站約40元/公斤的價格,這趟創紀錄之旅,每公里燃料費用不到1毛7;如果按照美國能源部的規劃目標,未來氫氣的價格降至2美元/公斤(約合人民幣13元/公斤),那么每公里的燃料費用則僅為5.4分錢!

▲豐田第二代MIRAI在一次完全加注氫氣(5min)的條件下連續行駛了1360公里,創下了新的吉尼斯世界紀錄。
當然,這種能耗表現只是展示了一種極限狀態下的可能性,相當于燃油車在節油大賽中的成績,不過,目前的燃料電池車(FCV)實際能效水平確實已經很高了,第二代MIRAI標稱儲氫量為5.6公斤,WTLC工況綜合續航高達850公里——注意,是WTLC而非NEDC工況,這個續航已經足夠從廣州小蠻腰一口氣開到岳陽樓!
02,FCV成本將和HEV持平,低于同級BEV
目前FCV的成本還比較高,但是我們要看趨勢。
2014年底豐田MIRAI問世,和豐田在2008年推出的燃料電池系統相比,MIRAI的燃料電池系統成本已經降了95%!!!
燃料電池系統成本在6年時間里降到了原來的1/20,雖然相較于同級燃油車FCV還是偏貴,但已遠非高不可攀,比如,現代汽車的NEXO——目前世界上銷量最大的FCV,在韓國市場售價約合人民幣40萬元,補貼后僅需20萬元左右。

▲現代NEXO已經推出了中國版,加滿氫氣后續航約600公里,售價還不得而知。
豐田第二代MIRAI去年底在日本上市,不含補貼的起售價為710萬日元,同樣約合人民幣40萬元,但值得注意的是,在性能大幅提升的同時,售價卻比第一代下降了約30萬日元。鑒于這是一款軸距2920mm的高科技豪華轎車,即使沒有補貼,40萬元的售價也已經頗具競爭力了,畢竟,雷克薩斯ES混動(軸距2870mm)也要40萬元呢!

▲第二代MIRAI車長與雷克薩斯ES相同,但是車寬、車高以及軸距都更大,MIRAI自身的性價比其實已經可以和同級燃油車相媲美。

現代汽車氫燃料電池系統(廣州)有限公司總經理吳承燦表示,隨著技術進步和產業規模的擴大,FCV的成本已經大幅下降,未來還有很大下降空間,而BEV(純電動車)隨著產量規模的進一步提升,電池原材料價格會大幅上升,今后FCV可能比同級BEV在價格上更有優勢。長遠來看,吳承燦認為FCV的價格可以和普通混合動力車(HEV)持平。

▲在2019年11月舉行的第二屆長城國際可再生能源論壇上,歐陽明高院士表示,“燃料電池電堆過去五年成本降低近一半,今后五年還要再降一半”。
03,全球3萬臺FCV無一爆燃
安全,是很多人對新能源車的一個擔憂,FCV搭載超高壓的儲氫罐,會不會泄露?會不會導致爆燃甚至是爆炸?
這是很自然的擔心。
中國現代燃料電池研究、應用及產業化的主要奠基人之一衣寶廉院士回應過公眾的這種擔心,他說至今全世界有三萬多輛燃料電池車在運行,還沒有一輛車發生燃燒和爆炸事故。
雖然氫的分子最小,是最容易泄露的氣體,引發爆炸的濃度范圍也最寬,“但是,氫還有另外兩個特性——擴散速度快、易檢測”,衣寶廉院士表示,“在可能有泄漏的地方安裝氫氣傳感器,當氫氣濃度達到千分之五時,自動啟動風機將氫氣排除即可確保安全”。

▲BEV自燃自爆的案例層出不窮,但全球FCV迄今為止無一例爆燃。
很多人一聽到70MP的高壓,就自然對儲氫罐生出一種恐懼感,害怕它哪天突然“撐不住”了,其實大可不必。以現代NEXO為例,其儲氫罐采用碳纖維制造,強度10倍于鋼鐵材質,70MP的高壓對它來說根本不算啥。罐體采用碰撞緩沖裝置以及可長時間承受火燒的特殊涂層,經過諸多嚴苛安全測試和1.2萬次875巴(也就是87.5MP)加氫測試,一輛普通私家車,一年加氫次數也就三四十次,你還有什么好擔心的呢?
目前來看,相較于BEV,安全其實是FCV的一大優勢。
▲2018年現代NEXO獲得歐洲NCAP最高五星評級,2019年又獲得美國IIHS最高安全認證 “TSP+”,它的儲氫罐比BEV的電池包可安全太多了。
04,加氫將和加油一樣方便
能實現真正的零排放,加氫和加油一樣快,真實續航甚至優于燃油車……
既然FCV有那么多好處,為何發展了這么多年還是沒有得到普及?原因在于加氫站太少。
截至2020年11月,已建成的加氫站全球僅約476座,中國僅有104座,可是同期全國加油站的數量是大約12萬座!
這種情況下,你給再高的補貼,我暫時也不會買一臺FCV的。

▲全國范圍內,加氫站的建設正在提速,中石化已經公布,要在“十四五”(也就是2021-2025)期間建成1000座加氫站。
可是情況正在發生改變。
10月19日,上海市人民政府副秘書長陳鳴波表示,上海將燃料電池汽車作為氫能的突破口,加快推進氫能產業發展,到2023年上海將建設一百座加氫站,形成千億產值規模,推廣萬輛氫燃料汽車。
100座加氫站,意味著屆時在上海加氫基本上和加油一樣方便,甚至更方便——上海目前的加油站數量大約是900個,對應著300萬輛以上需要加油的車,而100座加氫站對應的只有大約1萬輛FCV。
粵港澳大灣區也不遑多讓。
根據廣東省發改委的規劃,到2030年全省將“建成加氫站300座以上”,廣州市的規劃則是“建成加氫站100座以上”,佛山市的規劃是“全市建成57座加氫站”。
屆時,至少在粵港澳大灣區能實現加氫和加油的便利性相當。
05,電解海水制氫技術已趨成熟
2020年2月,世界首艘氫動力游艇Energy Observer從法國圣馬洛港正式啟航,開始了穿越大西洋和太平洋的全球巡游。Energy Observer號游艇驗證了“可再生能源發電-電解海水制氫-氫燃料電池驅動”這一終極環保解決方案的可行性。

▲Energy Observer的動力系統主要由風力及光伏發電、海水脫鹽系統、電解槽、壓縮機、儲氫瓶、燃料電池和能量管理系統組成。
目前,世界上90%以上的氫氣都由碳基能源制取,這就是所謂的“灰氫”和“藍氫”,而真正零排放的是由可再生能源電解水制取的“綠氫”。
未來,利用海上風電、光電,就地電解海水制氫,可以從根本上解決東部沿海經濟發達地區的能源供給緊張問題,所以,電解海水技術成為我國未來建成氫能社會的一大關鍵。令人欣喜的是,這一技術已經取得重大突破。
大連理工大學研制的電解海水制氫新技術,與商業化堿性電解水技術相比能耗降低40-50%,低至每公斤氫僅耗電約31千瓦時。隨著技術進步和產業規模擴大,氫氣價格也會大幅下降,吳承燦預計,到2030年國內氫氣銷售價格可以進到20元以內。

▲捷豹路虎也加入到“氫能”大軍中來,圖為全新開發的路虎衛士氫燃料電池原型車。
氫能是人類可持續移動性的終極方案,20年前這就是全球汽車行業的共識,但是FCV的商業化推廣,以及氫能社會的構建,比原先預想的要困難得多,于是行業重心開始逐漸轉向BEV。
可是BEV并不能改善人類面臨的能源供給體系危機,BEV的大量增加,不僅無法緩解反而會加劇電力需求端的無序波動,讓電力供應更加緊張。只有建成氫能體系,才能讓電力生產和需求兩端徹底解耦,風、光、水等可再生能源發電才能真正的大發展,大量棄風、棄光、棄水的現象才能真正杜絕。
要實現碳中和,氫能體系是關鍵!這已經是新的社會共識。

▲2017年由現代汽車集團牽頭成立的國際氫能委員會,會員企業已由最初的13家增加到124家。
這一共識也在中國汽車行業得到響應。
去年6月,一汽、東風、廣汽、北汽攜手豐田、億華通成立了“聯合燃料電池系統研發(北京)有限公司”,吉利和廣汽的氫內燃機也已經點火成功,長城更是成立了沙龍智行品牌,專注于氫燃料電池車的研發和生產。

▲除了燃料電池之外,氫內燃機也是氫能汽車的一個重要方向。今年9月,廣汽自主研發的首款氫氣發動機點火成功,目標熱效率有望突破44%。和燃料電池相比,氫內燃機對氫氣的純度要求低,可基于成熟的發動機技術進行開發,具有成本低、可靠性高、耐久性好、功率密度大等優點。