隨著中國汽車保有量的日益增加，能源安全和環(huán)境保護問題愈發(fā)凸顯,，成為中國汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展面臨的兩大挑戰(zhàn),。文章從政策和技術入手進行綜合分析，結合國內的實際狀況,，提出我國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議,。

 近年來,，氫能與燃料電池的研究受到各國關注,，被視為未來世界能源體系的重要組成。中國是世界上zui大的能源生產(chǎn)國和消費國,，已形成了煤炭,、電力、石油,、天然氣,、新能源和可再生能源全面發(fā)展的能源供給體系。

 隨著我國社會經(jīng)濟的持續(xù)增長,，能源消費需求總量不斷上升,，石油、天然氣等進口依存度持續(xù)走高,，2015 年我國石油對外依存度突破 60%,，天然氣對外依存度已上升至 32.7%。能源進口依存度高,，已成為我國能源安全的巨大挑戰(zhàn),，能源結構轉型勢在必行,。

 汽車產(chǎn)業(yè)作為世界主要工業(yè)國家的支柱產(chǎn)業(yè)，是衡量一個國家綜合實力和發(fā)達程度的重要標志,。氫燃料電池汽車不僅在能源發(fā)展方面具有重要作用,，而且具有的環(huán)保性能和能量轉化效率。與純電動汽車相比,，具有加注時間短,、續(xù)航里程長等優(yōu)勢，同樣是未來汽車工業(yè)可持續(xù)化發(fā)展的重要方向,。

1. 國內外氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要政策

 氫能是未來能源系統(tǒng)的重要組成部分,，各國紛紛將發(fā)展氫能提升到國家戰(zhàn)略層面，制定戰(zhàn)略規(guī)劃路線圖,，探索產(chǎn)業(yè)化發(fā)展途徑,。

1.1 日本：政府堅定推進氫能和燃料電池發(fā)展戰(zhàn)略

 2014 年日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省發(fā)布了《氫能與燃料電池戰(zhàn)略路線圖》，制定了「三步走」發(fā)展計劃,，該路線圖于 2016 年進行了修訂,。日本對氫能和燃料電池的支持政策主要包括研發(fā)、示范和車輛補貼等方面,。

 在研發(fā)方面,，2017 年日本經(jīng)產(chǎn)省對燃料電池研發(fā)支持共計 129 億日元，包括燃料電池,、加氫站,、氫能供應鏈 3 個方向。在示范方面,，2017 年開始固定式燃料電池示范由家庭應用擴大到商業(yè)和工業(yè)應用,，計劃在 2020 年達到 1400 萬套規(guī)模，2030 年達到5300 萬套規(guī)模,。

 在車輛補貼方面,，實施新能源汽車綠色稅制政策，根據(jù)汽車種類和指標,，車重稅和汽車購置稅可以享受 50%～100% 的減免,，同時在加氫站建設方面給予大約 50% 的補貼。據(jù)統(tǒng)計,，2014 年日本對國內所有加氫站的補貼總額高達 72 億日元（約合 6000 萬美元）,。

1.2 歐洲：促進「交通與氫能」融合，持續(xù)穩(wěn)定支持氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展

 歐盟 2016 年發(fā)布的《可再生能源指令》等政策文件均提出將能源作為能源系統(tǒng)的重要組成部分,，正在推進的《燃料電池和氫能實施計劃》的實施周期是 2014～2020 年,，主要目標是到2020 年實現(xiàn)氫能和燃料電池在固定式能源供應和交通方面的應用。

 重點支持方向包括交通產(chǎn)業(yè)：道路交通,、非道路交通和機械,、基礎設施等,；能源產(chǎn)業(yè)：氫氣制備、運輸,、儲能,、發(fā)電、熱電聯(lián)產(chǎn)等,。

1.3 美國：隨著上臺,，氫能和燃料電池支持政策方面出現(xiàn)大幅波動

 2015 年底，美國能源局向國會提交了《2015 年美國燃料電池和氫能技術發(fā)展報告》,，肯定了未來氫能市場的發(fā)展?jié)摿?，大力投資發(fā)展先進氫能與燃料電池技術。

 據(jù)統(tǒng)計,，美國僅 2016 年內就有10 個州頒布相關政策,，支持燃料電池產(chǎn)品逐步投入市場，包括氫燃料電池汽車稅收減免,，在工廠,、居民區(qū)等地安裝部署燃料電池發(fā)電系統(tǒng)等。

 此外,，根據(jù)美國聯(lián)邦公路局公布的「國家替代燃料與充電網(wǎng)絡」規(guī)劃,，美國全境 35 個州將形成以 55 座加氫站為基礎節(jié)點的「氫能網(wǎng)絡」，加利福尼亞州,、科羅拉多州,、佛羅里達州、紐約州,、威斯康辛州等 10 個州將啟動建設工作,。

1.4 中國：政府強力支持氫能與燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展

 我國《「十三五」戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》、《能源技術革命創(chuàng)新行動計劃（2016～2030 年）》,、《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012～2020 年）》,、《中國制造 2025》等國家頂層規(guī)劃都明確了氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略性地位，紛紛將發(fā)展氫能和氫燃料電池技術列為重點任務,，將氫燃料電池汽車列為重點支持領域。

 2016 年工信部組織制定的《節(jié)能與新能源汽車技術路線圖》明確提出：

 在財政支持政策方面,，氫燃料電池汽車是新能源汽車中的重點補貼對象,，不僅補貼金額zui高，而且?guī)缀醪煌似隆?/span>

 2017 年,，上海市在國內發(fā)布了《上海市燃料電池汽車發(fā)展規(guī)劃》,，明確提出：

 2025 年建成加氫站 50 座，乘用車推廣不少于 2 萬輛,、其它特種車輛推廣不少于 1 萬輛,。

2. 氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

2.1 整車

 2014 年 12 月,，豐田 Mirai 燃料電池轎車上市，標志著氫燃料電池汽車技術實現(xiàn)重大進步,，氫燃料電池汽車的技術已經(jīng)從基礎研究,、樣車示范進入工程化、商品化發(fā)展階段,。據(jù)統(tǒng)計,，2016 年，氫燃料電池汽車銷量為 2312 輛,，與 2015 年相比,，增幅為 225%。主要有 3 款車型：豐田 Mirai,、本田Clarity,、現(xiàn)代 ix35FC，其中,，豐田 Mirai 銷售 2039 輛,，主要用于運營。2017 年,，還有少數(shù)車企計劃推出氫燃料電池商品車,，但預計總銷售量不會超過 5000 輛。

 國內在燃料電池乘用車方面,，投入研發(fā)的主要企業(yè)是上汽集團,，已完成前后四代氫燃料電池轎車的開發(fā)。在國家創(chuàng)新工程支持下,，上汽氫燃料電池轎車在動力性,、續(xù)駛里程等性能指標方面取得了重大進步，已累計實現(xiàn) 81 輛示范運行,，部分車輛在 2014 年參加了上汽的「新能源汽車*行」全國巡游,，歷經(jīng) 10000 km 的實際路試，通過各種地形,、海拔,、環(huán)境氣溫的綜合考驗。國內外典型氫燃料電池轎車對比如表 1 所示,。

表 1 國內外典型氫燃料電池轎車對比

 在燃料電池商用車方面,，十三五之前國內主要有上汽、北汽福田等企業(yè)采用自主研發(fā)的電堆開發(fā)了相關整車產(chǎn)品,，先后參加了 2008 年北京奧運會,、2010 年上海世博會、2010 年新加坡首屆青奧會，初步驗證了燃料電池客車的功能和可靠性,。

圖 1 2017 年國內燃料電池汽車分布

 十三五開始后,，國內更多商用車企業(yè)涉足氫燃料電池商用車開發(fā)，近年來已初步具備小批量生產(chǎn)能力,。據(jù)統(tǒng)計,，2017 年全國共有 10 家車企的22 款燃料電池商用車進入當年新發(fā)布的推薦目錄，車型款數(shù)zui多為城市客車,。2017 年全國燃料電池商用車產(chǎn)量為 1226 輛,，其中產(chǎn)量zui大車型為物流車，物流車產(chǎn)量zui大企業(yè)為東風公司,，普通客車產(chǎn)量zui大企業(yè)為上汽大通,，公交客車產(chǎn)量zui大企業(yè)為佛山飛馳，如圖 1 所示,。

 2.2 關鍵零部件和材料

 中國在氫燃料電池電堆及其關鍵材料領域已初步形成產(chǎn)業(yè)鏈,，但技術成熟度差距較大。

 在技術路線方面,，車用氫燃料電池電堆都選擇了質子交換膜體系,，金屬板電極和石墨板電極并存。

 目前國內具有*自主知識產(chǎn)權的電堆主要由大連新源動力提供,，國外企業(yè)通過在國內合資建廠組裝電堆為國內系統(tǒng)企業(yè)提供電堆,，但膜電極等核心零部件仍掌控在外方手中。

 商用車的氫燃料電池系統(tǒng)采用的是石墨板或者復合板,，還沒有采用高功率密度的金屬雙極板,。石墨板電堆在性能上近年來有較大提升，但與金屬板電堆仍有顯著的差別,，雖然目前成本較低,，但從加工便利性和材料發(fā)展趨勢分析，金屬板成本會低于石墨板,。

 在壽命方面,，國產(chǎn)電堆壽命為幾千小時，國外已經(jīng)達到上萬小時,，但國外電堆對空氣質量要求很高,，能否適應國內空氣質量條件尚有待驗證。

 在氫燃料電池關鍵材料和其他零部件方面,，如催化劑,、質子交換膜、碳紙,、空壓機、氫循環(huán)泵等方面，中國與國外水平相比仍存在較大差距,，有能力配套的企業(yè)少,，技術水平較低，大多屬于空白或尚未成熟,，需要采用進口材料,，上也被少數(shù)企業(yè)壟斷，價格*,。

 從系統(tǒng)成本來看,，目前成本在 1～1.5萬元/kW 左右。

 從發(fā)展階段來看,，目前中國氫燃料電池汽車具備小規(guī)模推廣應用條件,。

 2.3 加氫站

 目前已經(jīng)商業(yè)化運營的加氫站有 2 座，分別在北京和上海,。已建成使用,，尚未對外營業(yè)的加氫站有 6 座，分別在大連,、佛山,、云浮、中山,、十堰,、鄭州等地，部分加氫站情況如下：

 2.4 運營

 雖然中國氫氣來源非常廣泛,，但車用高純氫的來源并不豐富,，價格沒有優(yōu)勢。由于產(chǎn)業(yè)化應用的供應鏈體系未形成,，導致加氫站建設緩慢,，車用高純氫價格過高。嚴重阻礙氫燃料電池汽車示范運營,。

（1）國內車用高純氫來源

 中國的氫氣生產(chǎn)主要來自煤,、石油和天然氣等化石燃料轉化制氫，各種工業(yè)生產(chǎn)的尾氣回收或焦化廠,、氯堿廠副產(chǎn)氫以及水電解制氫等,。由于儲存和運輸困難，大部分的氫氣都采用就地制取和就近消費方式,。

 根據(jù) 2007 年統(tǒng)計數(shù)據(jù),，中國煤制氫713 萬噸、天然氣制氫 288 萬噸,、重油制氫 244 萬噸,；副產(chǎn)氫資源中,，煉焦和鋼鐵行業(yè)副產(chǎn)氫 533 萬噸，制堿工業(yè)副產(chǎn)氫 42 萬噸,。

（2）車用油,、電與氫使用成本對比

 與傳統(tǒng)車和電動車比較，氫燃料電池汽車的氫氣成本相對較高,，并不具有市場優(yōu)勢,，這與高純氫應用市場較小、廠家提純副產(chǎn)氫時需要投資 1000 多萬建設提純設備有關,。

 在氫燃料電池汽車推廣初期,，除了專業(yè)氣體公司，副產(chǎn)氫廠家并沒有投資建設高純氫的意愿,，高純氫的生產(chǎn)成本過高,，不利于氫燃料電池汽車的推廣應用。

（3）氫價組成分析

 除了「出廠價+運費」的價格,，氫價還應包括加氫站成本,，如土地費用、加氫站建設折舊費用,、加氫站人工費,、運行維護費用等項。

 以法液空投資為例：建設 4800 m^2,，400 kg/d,，35 MPa 加氫站，總投資 2500 萬元（含土地費 200 萬元,，設備費 1500 萬元,，余為基建費用）。加氫成本為 3 元/Nm^3,，其中,，所有投資折舊占加氫成本 30%，加氫站操作人員費用占加氫成本 30%,，運行維護費用占加氫成本 30%,，余為其他費用。

 從以上分析可知,，實際氫價已遠遠超過商業(yè)運營能夠承受的范圍,。

3. 我國氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的主要問題

 3.1 產(chǎn)業(yè)鏈建設不完善，部分關鍵材料和零部件缺乏量產(chǎn)能力

 目前,，我國氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈已形成雛形,，但產(chǎn)業(yè)鏈體系建設尚不完善，尤其是部分關鍵零部件和材料尚不具備量產(chǎn)能力,，需要依賴進口,，如質子交換膜,、催化劑、碳紙/碳布,、空壓機,、氫噴射泵等,，進口價格高昂,，阻礙了國內燃料電池產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化進程。其中質子交換膜基本被杜邦,、3M,、戈爾公司等*壟斷，進口價格高達 600 美元/m^2,，國內公司的質子交換膜產(chǎn)品尚處于試驗階段,。

 在燃料電池產(chǎn)業(yè)起步初期，采用進口部件組裝是可行路徑之一,。但若長期依賴進口,，自主化水平得不到提升，燃料電池產(chǎn)業(yè)將陷入技術空心化境地,。如果為了利用國家支持政策獲得補貼,，不深入研究技術，不嚴謹開發(fā)產(chǎn)品,，將對燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生重大打擊,。

3.2 氫源產(chǎn)業(yè)鏈尚未建立，車用高純氫價格高昂

 雖然我國氫氣年產(chǎn)量已逾千萬噸規(guī)模,，位居世界*,，工業(yè)副產(chǎn)氫資源豐富，可再生能源棄電量龐大,，為我國開展大規(guī)模副產(chǎn)氫提純和電解水制氫工作提供了優(yōu)勢條件,，但氫源產(chǎn)業(yè)鏈尚未建立完善。

 目前國內從事氫氣提純的企業(yè)較少,，生產(chǎn)規(guī)模不大,，車用高純氫產(chǎn)量不足，而且分布不均,；國內氫氣運輸當前只能采用管束車或高壓氫瓶運輸,，運輸成本高昂。加氫站的關鍵零部件,，如加氫槍,、高壓管線、管件,、閥門等,，當前仍需依賴進口,，大幅度提高了建站成本，延長了建站周期,。以上因素導致氫氣終端銷售價格居高不下,，嚴重阻礙氫燃料電池汽車推廣應用。

3.3 政府鼓勵氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展,，但缺乏配套措施

 2016 年 12 月,，財政部等 4 部委發(fā)布《關于調整新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》，明確提出,，除燃料電池汽車外,，各類車型 2019～2020 年中央及地方補貼標準和上限，在現(xiàn)行標準基礎上退坡 20%,。從補貼政策看,，國家鼓勵扶持燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的態(tài)度非常明確。

 氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要組合式扶持政策,，不僅需要購置補貼,，更需要在氫氣制取、加氫站建設和車輛運營等多方面給予配合支持,，如國家對充電基礎設施建設有明確的鼓勵政策,，對于加氫站建設的支持原先有 400 萬元的支持，卻在后續(xù)政策中取消了,。

3.4 加氫站建設審批缺乏規(guī)范,，企業(yè)面臨重重困難

 目前我國缺少國家層面的規(guī)范化的加氫站規(guī)劃建設審批規(guī)定，地方在審批加氫站建設時無據(jù)可依,，需要各自索,，造成各地主管部門和審批流程不統(tǒng)一，企業(yè)需要耗費大量的人力物力和時間成本,，與各個城市單獨洽談,。

 由于沒有明確統(tǒng)一的流程，審批效率極其低下,，國內加氫站從選址規(guī)劃到建設完工,，平均需要 2年時間，甚至個別地方耗時 5 年還在推進過程中,。

4. 燃料電池汽車發(fā)展政策建議

4.1 加強部際協(xié)同,，完善頂層設計

 發(fā)展氫能和氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)需要發(fā)揮舉國之力，進一步明確國家戰(zhàn)略導向,，構建高層次協(xié)調機制,，在政策層面統(tǒng)一步調、形成合力,、做好引導,。

 由于燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈長,，從研發(fā)制造、基礎設施建設到消防安全,、財政補貼,，相關責任部門極多，在國家層面涉及發(fā)改委,、工信部,、科技部、能源局,、財政部等多個部委,，其中許多環(huán)節(jié)需要多個部門配合協(xié)同，制定出有針對性的,、有效的、合理的支持政策,。

 在基礎設施建設方面,，對標日、美,、德等國,，由主管部委牽頭，從上而下制定國家規(guī)劃,，充分組織協(xié)調能源,、氣體、汽車等有關大型企業(yè),，建立完善的加氫站建設,、氫氣供應、加氫站運營體系,；同時明確地方加氫站建設審批主體,、理順責任關系、規(guī)范審批流程,。

4.2 突破核心技術,，優(yōu)勢區(qū)域示范

 在整車研究方面，應大力促進整車企業(yè)在燃料電池汽車方面的研發(fā)投入,，以整車為,，帶動整個產(chǎn)業(yè)鏈的建設和完善。

 在系統(tǒng)研究方面,，加大輔助系統(tǒng)關鍵零部件技術研發(fā)力度,，重點突破空壓機、氫氣循環(huán)泵,、增濕器,、DC/DC 變換器等關鍵零部件技術,，進一步完善關鍵零部件技術鏈。開展氫燃料電池電堆,、關鍵零部件,、發(fā)動機系統(tǒng)集成等方面的測試技術和指標體系研究。

 在電堆研究方面,，加大關鍵材料和部件的基礎研究投入,，設立氫燃料電池重點創(chuàng)新工程專項，突破氫燃料電池電堆關鍵技術,，重點突破催化劑,、質子交換膜、膜電極,、雙極板等核心技術研究,，提高電堆產(chǎn)品的性能和壽命，降低成本,。

 在示范推廣方面,，現(xiàn)階段氫燃料電池汽車應重點在有一定技術和產(chǎn)業(yè)基礎，而且氫源豐富的地區(qū),，有序開展氫能應用和氫燃料電池汽車示范運營,。通過一定規(guī)模的使用促進技術、產(chǎn)業(yè)鏈成熟,，加快提高燃料電池系統(tǒng)的性能水平,，促進形成車用氫能供應體系，大幅降低車用氫能成本,。

4.3 法規(guī)標準,，科學評估調整

 目前我國氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)標準涉及汽車行業(yè)、電池行業(yè)和氣體生產(chǎn)行業(yè)等,，基本處于主管部門「各管一攤」局面,，應由國家層面牽頭，統(tǒng)籌協(xié)調各方標準訴求,，促成機構間形成有效銜接,，進一步完善我國氫能應用與燃料電池產(chǎn)業(yè)相關標準體系。

 由于氫氣一直作為高度危險品進行管理,，部分標準與法規(guī)已與技術發(fā)展不相一致,，應在經(jīng)過嚴密驗證后，科學評估安全風險,，在保障安全的基礎上,，結合實際需要逐步適度調整。