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大力推进燃料电池关键技术突破

日期:2021-3-5 类别: 阅读:1077 (来源:互联网)

与此同时,氢燃料电池汽车还具有零排放、高效率、运行平稳、耐低温、寿命稳定等诸多优点,可以有力地推动我国电力清洁化转型,更大程度地为碳中和目标服务。但我国氢能产业的战略导向尚不明确,配套政策尚不完善,氢能加氢站管理存在漏洞,车用氢能供应体系不健全,关键材料和零部件自主研发能力不足,整车制造及氢气价格过高阻碍了产业化进程。

要达到2030年碳达峰目标和2060年碳中和目标,我国需要加快低碳减排、发展和应用可再生能源、保障国家能源安全。开发车用氢能产业,扩大燃料电池汽车示范运行规模,提高可再生能源制氢比重,是低碳减排的重要途径。能源、电力行业,燃料电池产业深度拓展,碳排放贡献率达45%。BAT54A-7与此同时,氢燃料电池汽车还具有零排放、高效率、运行平稳、耐低温、寿命稳定等诸多优点,可以有力地推动我国电力清洁化转型,更大程度地为碳中和目标服务。

但我国氢能产业的战略导向尚不明确,配套政策尚不完善,氢能加氢站管理存在漏洞,车用氢能供应体系不健全,关键材料和零部件自主研发能力不足,整车制造及氢气价格过高阻碍了产业化进程。为了支持燃料电池汽车的大规模示范应用,我国迫切需要解决产业发展中暴露出来的各种问题,因此,建议:

制定国家氢能产业顶层设计,完善标准法规建设,引导氢能燃料电池基础科研投入,突破核心材料和关键零部件的技术瓶颈,加快燃料电池汽车产业化进程,鼓励采用多种方式降低推广成本,强化优质资源协作,优化产业发展环境。

背景:燃料电池汽车的发展是实现碳达峰、碳中和的有效助推。

碳中和已成为国际大势所趋。一百年来,全球碳排放量增加了19倍,造成了严重的环境问题,威胁着人类的生存,为了控制环境的持续恶化,碳中和成为了全球的趋势。在2010年9月20日举行的第七十五届联合国大会一般性辩论上,习近平总书记向国际社会承诺,我国的碳中和远景目标和碳中和远景目标是“到2030年二氧化碳排放量最大,到2060年碳中和最大”。确定到2030年,实现制造业、交通运输业和发电行业三个方面的减排指标,提出非化石能源占一次能源消费比重达到25%左右,风电和太阳能发电的总装机容量达到12亿千瓦以上。

作为排放物贡献第三大的汽车工业,需要走在前面。低碳化、电气化是世界能源和交通可持续发展的绿色大势所趋。氢燃料电池汽车与其它两条技术路线相比,具有零排放、高效、平稳、耐低温、寿命稳定等诸多优点,是我国燃料电池汽车、混合动力汽车和纯电动汽车“三纵”发展战略中的重要一环。随着燃料电池汽车产业深度拓展,能源、电力行业碳排放贡献占45%以上,将有力拉动我国电力行业清洁化转型,更大程度地助推碳中和目标实现。

现状&问题:车用氢能行业顶层设计不完善,燃料电池核心材料和零部件国产化程度较低。

早期的政策形式单一,燃料电池汽车产业发展缓慢。

2015-2019年,在新能源汽车财税政策的大力支持下,我国燃料电池汽车的销量呈现逐年上升趋势。到2020年,受新发流感暴发和燃料电池汽车奖励政策变化的影响,使得当年的燃料电池汽车销量“腰斩”。到2020年底,燃料电池汽车的市场保有量达到7355辆。

与此同时,从年度和月度产销数据来看,目前燃料电池汽车市场受政策导向影响较大,产业健康、自主发展能力较弱,主要原因有两方面:

首先,与大多数国家的政策侧重于上游氢源的开发不同,我国的政策支持主要集中在轿车端,刺激消费,忽视了能源经济的保障。

其次,整车企业作为燃料电池产业发展的主力军,积极性不高,导致燃料电池产业发展缓慢。

燃料电池的核心技术需要提升,材料和零部件的国产化需要加速。

目前,我国的车用氢能产业仍然面临着核心技术落后,高品质产能不足的问题。我国在推进燃料电池汽车规模化示范应用的同时,迫切需要采取“强技术、提质量”等措施,避免技术“空心化”和产业“低端化”,以保证产业健康发展。

目前国内已基本掌握了燃料电池的核心技术,但与国外相比,在质子交换膜、催化剂、膜电极等关键材料上仍有较大差距,空气压缩机、氢气循环泵等关键部件的性能还有待提高,高压瓶阀、密封剂、碳纸等仍需进口。因此,一方面要提高燃料电池的核心技术水平,另一方面要加大对进口材料和零部件的技术攻关力度,加快燃料电池国产化进程。

整车制造和氢气价格的上涨,严重制约了我国燃料电池汽车的商业化推广。

降低成本是燃料电池汽车产品竞争力的体现,也是大规模推广的前提条件。目前我国燃料电池系统的成本大多在6000元/kW以上,而储氢系统的成本多在10000元/kgH2以上,造成了燃料电池汽车的生产成本和销售价格过高。同时,氢的价格大多在60元/kg以上,这也导致了燃料电池汽车的高昂运行费用。

就整车生产而言,燃料电池系统和氢气储存系统约占整车成本的65%,是降低成本的关键。目前燃料电池产品还处于小批量生产阶段,价格偏高。另外,核心材料和零部件的成本也很高,其中燃料电池系统方面,我国的空气压缩机、氢气喷射泵和质子交换膜、催化剂、碳纸和碳布等虽然已经取得了全面的技术突破,但规模不大,部分还需要进口。就使用氢的成本而言,目前国内外氢成本普遍较高。

氢燃料电池汽车标准法规不健全,制约了行业的发展。

国家能源局于2020年4月10日发布了《中华人民共和国能源法》(征求意见稿),首次将氢能列入能源范畴。但氢能在《意见稿》中的表述还很有限,在氢的运输、储存、使用和管理等环节,都需要有可操作性的措施。以氢为工业原料的传统炼油工业,以及氢能源和燃料电池产业的发展,都推动着氢能源供应系统向绿色、经济、高效的方向转变,同时也带来了许多新问题。

在加氢站建设方面,该项目的审批程序比较复杂,涉及到工商、国土、住建、安监、消防、环保等多个部门。由于管理机构不明确,政策制度不健全,造成了一些难题。

在燃料电池汽车方面,尽管燃料电池电动车领域已经形成了比较完整的标准体系,但在一些地方还存在标准缺失的问题。同时,随着加氢压力和加氢温度的升高,加氢通信协议对数据采集、加氢过程的安全监测等方面具有重要意义。

在标准法规方面,我国相关部门管理权限分散,行业标准制定与认定的孤岛隔阂现象比较严重,氢能源产业技术标准制定单一、笼统、松散、割裂,汽车、氢燃料电池、纯氢制氢等领域的标准制定比较粗糙,产业国际话语权严重不足。

建议与措施:营造氢能产业健康发展的环境,加快燃料电池汽车的市场化进程。

针对目前氢能及燃料电池汽车应用示范和商业化推广的发展现状,针对现阶段氢能及燃料电池汽车示范存在的问题,提出以下建议:

制定氢能产业的顶层设计,完善国家相关标准法规

从总体上看,我国燃料电池汽车顶层设计和扶持政策基本完善,但氢能产业发展滞后。为了引导和促进车用氢能产业的发展,我国急需完善国家氢能产业顶层设计,尽快出台《能源法》的正式草案,研究制定并发布国家氢能产业发展战略规划。政策文件的出台明确了氢的能源属性,氢能在国家能源体系中的战略地位,以及国家对氢能产业发展的定位。与此同时,我国还需要明确发展氢能产业的方向、目标和主要任务,并针对车用氢能技术的瓶颈和产品短板,以及燃料电池汽车规模化示范运行所面临的主要瓶颈,研究制定相关的扶持政策和配套措施。

与此同时,要建立健全氢能燃料电池技术标准体系,鼓励行业内有代表性的高校、企事业单位开展氢能燃料电池汽车相关技术标准的研究工作,为氢能燃料电池汽车产业的进一步商业化发展提供保障。

引导更多的氢燃料电池基础科研投入,突破核心材料和关键零部件技术瓶颈;

以示范城市奖励、技术研发支持等措施,鼓励高质量氢能企业、燃料电池企业、整车企业等产业主体加大技术研发力度,不断提高技术水平和产品质量。选择质子交换膜、膜电极、燃料电池堆和制氢、储氢、加氢设备等重点骨干企业,培育研发能力。我们将以开放的态度,创造有利的条件,引进国外的氢燃料电池技术人才、研发团队和创新企业,与国际氢能燃料电池领域的领军企业进行深入的交流与合作。

增加自主研发力度,加大资金投入,大力推进燃料电池关键技术突破,降低关键材料成本,促进燃料电池及其关键零部件产业化,重点推进燃料电池关键零部件产业化,加强中高功率燃料电池动力系统等相关核心零部件及装备、车载储氢系统(如提升储氢密度)及关键零部件(管式阀体)、加氢站压缩机及容器壁、核心零部件生产装备等方面的技术研究和产业化,实现燃料电池关键技术突破,完善产业链,提高产业化水平,进一步降低加氢基础设施、燃料电池汽车的建造和运营成本,促进中国氢能与燃料电池汽车产业的繁荣。

提高燃料电池汽车的产业化能力,鼓励采用多种方式降低推广成本。

加大扶持和引导力度,建立合理的投资收益回报机制,积极推进投资体制改革,建立多种形式的投融资平台,拓展多元化的融资渠道,鼓励地方通过资本注入、投资补助等方式,对氢能产业基础设施进行投资,引导和吸引社会尤其是民间投资,通过合资、独资、参股、特许经营等形式,参与建设和运营,充分发挥社会资本对氢能产业发展的积极作用。

增强行业活力。燃料电池汽车产业化的进程将取决于产业的活力,我国有必要采取引进新主体、增加聚集、丰富产业资源等措施,并进行创新。

增强优质资源的协同效应,优化产业发展环境

在我国,燃料电池汽车的大规模示范应用将成为推动车用氢能产业高质量快速发展的有效手段。为了保证和加强燃料电池汽车示范运行的带动作用,我国还需要在以下几个方面进行努力。

一是加强产业链上优势企业的协作与配合。产业链条中的优势企业合作是提高产业发展质量的保证,是培育龙头企业的有效途径。因此,我国有必要采取适当的鼓励和引导措施,推动氢能、燃料电池、整车等领域优势企业开展技术攻关、产品联合开发和推广应用,以“强强联合”的方式实现高质量的技术创新和产品创新。

打破行政区划、地方保护等壁垒,推动优势城市、地区联合,优势企业跨区域合作,为产品在全国推广应用创造统一大市场。

四是保证优质资源和产业要素的流动,鼓励产业创新。在此基础上,合理引导国内外有实力的能源、汽车、材料等相关企业进入产业协同优势资源,鼓励产业主体进行技术、产业组织和商业模式创新。