燃料電池客車發(fā)展情況和技術發(fā)展趨勢

1、燃料電池客車發(fā)展情況及技術發(fā)展趨勢一. 燃料電池汽車政策分析關于2016-2020年新能源汽車推廣應用財政支持政策方的通知（財建 （2015）134號）中明確：2017-2020年，除燃料電池汽車外，其他車型補助 標準適當退坡，明確了國家對燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支持態(tài)度。而十三 五國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃中提岀，要系統(tǒng)推進燃料電池汽車硏發(fā)與產(chǎn) 業(yè)化,到2020年，實現(xiàn)燃料電池汽車批量生產(chǎn)和規(guī)?；痉稇?。在財政補貼層面，國家也給予了大力支持,包括整車補貼、加氫站補貼、免 征購置稅以及運營補貼等。其中，整車補貼額度從20萬到50萬每輛不等，- 個加氫站則補貼400萬元，運營補貼中，燃料電池客車

2、補貼為6萬元/輛/年。二、氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈概述氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈包括制氫、儲氫、運氫、加氫、應用（燃料電池汽車 /有軌電車）等環(huán)節(jié)。氫氣制造一般是通過將化石原料、化工原料、工業(yè)尾氣、可再生能源以及水 等經(jīng)過處理來獲取，每種獲取途徑其成本和環(huán)保屬性都不同。中國目前主要通過 工業(yè)尾氣處理以及電解水來制氫。魏長河認為，對于燃料電池來說，現(xiàn)在配套基 礎設施還有待進一步完善，需要政府以及行業(yè)機構以及專家盡快推進立法和相應 的技術標準予以規(guī)范。料經(jīng)過發(fā)動機轉(zhuǎn)化為電能應用到終端。目長河表示”目前制約中國燃料電池汽車魏長河表示，制氫的方法和方案比較多，而目前燃料電池汽車使用最大瓶頸和最大的障礙是缺乏加氫站。

3、據(jù)其統(tǒng)計,截止到2013年底,全球加氫站只有 228座，對于我國來說,我國真正投入商業(yè)化、用于燃料電池的加氫站只有兩座， 僅僅限于國內(nèi)比較大的城市,就是北京和上海,處于示范運營階段，與國外說的 氫高速公路,也就是一條高速公路有多個加氫站相比,差距比較大。在整個氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈中,氫燃料電池發(fā)動機處于絕對的核心地位，氫燃發(fā)展的瓶頸，就是氫燃料電池發(fā)動機。雖然國內(nèi)有不少高校和相應科研機構以及 企業(yè),在就燃料電池發(fā)動機技術展開相應研究和示范性運營應用，但是氫燃料電池發(fā)動機核心技術,這兩年通過評估”能夠達到產(chǎn)業(yè)化或者達到工業(yè)化應用的, 核心技術仍然掌握在國外企業(yè)手中。慮需rr-n:n 砂、二 / e懇

4、、z4 產(chǎn)三. 燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸目前，燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨幾大瓶頸，主要體現(xiàn)在成本控制、人才和技術 水平等方面。(1) 燃料電池系統(tǒng)成本高氫作為主要燃料，實現(xiàn)快速的加注，同時單位質(zhì)量的氫能夠?qū)崿F(xiàn)比汽油更長 的里程。但缺點在于制造和使用成本都過高(質(zhì)子交換膜、鉗催化劑、高純氫存 儲)，而且裝備復雜龐大。燃料電池系統(tǒng)中電堆成本最高，在電堆成本構成中,催化劑燃料電池系統(tǒng)成本構成3% 2% 5% 一口燃料電池電堆空氣供給系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)控制系統(tǒng)加濕及水分回牧氫氣供給氫氣檢測其他電堆成本構成«催化劑口代體擴換雙扱板連接耐質(zhì)子交朗(2) 人才與技術限制燃料電池的技術差距與國外非常大，電堆與電池堆

5、控制技術尚不完善，且存 在電池壽命過短問題。(3) 專利水平較低2005年以來，燃料電池技術一直是全球清潔能源技術知識產(chǎn)權最熱門的發(fā)展領域。在國內(nèi)，只有極少數(shù)企業(yè)在燃料電池汽車領域的硏發(fā)水平非常強勁，很 多專利都是集中在國外的幾個大公司。魏長河認為，國外企業(yè)雖然沒有對我們專 利提出相應保護，但隨著燃料電池汽車的大規(guī)模發(fā)展，國夕卜企業(yè)將以專利問題對 中國燃料電池發(fā)展進行制約。魏長河表示，氫燃料電池系統(tǒng)的成本一直處于下降過程中,目前應著力提 高控制水平、解決壽命短板，從長遠來看，燃料電池汽車大有可為。四、氫燃料客車發(fā)展行業(yè)背景(1)發(fā)展歷程魏長河認為，燃料電池客車的發(fā)展到目前可分為三個階段。一是從

6、2001年 到2005年，主要是整車采用的示范運營的階段，在這一階段，燃料電池處在自 由探索階段,主要特點包括:動力系統(tǒng)的構型不確走；零部件不夠成熟、系統(tǒng)穩(wěn) 定性比較差；電池、電機包括燃料電池系統(tǒng)故障率比較多。第二個階段為2006 年到2010年，是一個參數(shù)優(yōu)化的階段，主要是動力系統(tǒng)構型基本確定，零部件 參數(shù)也在不斷優(yōu)化，從功率型發(fā)展到能量混合型，而且電機和零部件的水平在逐 步提高。在這一階段,奧運會和在2010年上海世博會都有產(chǎn)品在示范運行，產(chǎn) 生了小批量的產(chǎn)業(yè)化運行。第三個階段是2011年到2015年,這一階段,第三 代是燃料電池客車已經(jīng)推出，燃料電池系統(tǒng)構型基本不變，整車成本尤其是燃料

7、電池系統(tǒng)和發(fā)動機的成本，在逐步下降，可靠性性能明顯提高，開始向整車企業(yè) 推廣應用。(2)行業(yè)背景首先是加氫站運營和規(guī)劃建設數(shù)量在不斷增加，其范圍已經(jīng)開始向全國各地擴展。其次，隨著產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，國內(nèi)已經(jīng)形成了京津冀、華東、華南（佛山云 ?。?、華中（武漢）四個氫燃料電池產(chǎn)業(yè)集群z并圍繞當?shù)爻x發(fā)情況及工業(yè)基礎 形成了各自的產(chǎn)業(yè)配套及商業(yè)應用模式。其中，京津冀地區(qū)依托于國家對2022 年冬奧會相應的推廣應用,發(fā)展速度最快。第三，上中下游產(chǎn)業(yè)鏈不斷完善，截至2017年9月，我國大約215家注 冊企業(yè)直接從事氫燃料電池相關業(yè)務,國內(nèi)相關企業(yè)快速布局氫燃料電池產(chǎn)業(yè)在 不斷加快。最后，氫能小鎮(zhèn)概念。目前,重點

8、打造的氫能小鎮(zhèn)有三個，批準有浙江臺州、 江蘇的如皋、廣東的云城等,氫能小鎮(zhèn)既能加速產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，也能推動新能 源產(chǎn)業(yè)發(fā)展,是推廣燃料電池發(fā)展的新思路。（3）燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標、技術路徑及重點魏長河認為，2020年到2030年，燃料電池汽車將逐步從示范運營向大規(guī) 模推廣應用進行轉(zhuǎn)變。根據(jù)相關預測,2020年，氫燃料電池車將有5000輛， 魏長河認為，到2030年，整個市場將突破百萬級。2020年，石墨板燃料電池 的堆比功率將達到2.0kw/kg ,到2025年z這一指標將達到2.5kw/kg ;在電 池壽命方面，目前燃料電池堆壽命基本上在3000小時左右,魏長河預測在2020 年應該有希望達

9、到5000小時，在2030年，可以達到8000小時，一輛燃料電 池客車可以實現(xiàn)十年之內(nèi)的正常使用，而不用換電堆。2020年2025年2030 年5000輛5萬輛百萬輛2020年到2030年逐步由示范運行向 大規(guī)模推廣應用發(fā)展。-燃斛電池車發(fā)展規(guī)模：2020 年2025 年2030 年22.s2.5燃料電池堆比功率（wkg）2020 年2025年2030年5000| 60008000-燃料電池堆耐久性（小時）尸燃料電池關鍵材料技術/新型燃料電池核心材料電堆技術/先進燃料電池電堆-系統(tǒng)集成與控制技術/關鍵輔助系統(tǒng)零部件技術-動力系統(tǒng)開發(fā)技術/髙性能燃料電池系統(tǒng)-燃料電池汽車的設計與集/混合型燃料電

10、池動力系統(tǒng)成技術丁制氫運氫儲氫及加氫基礎提高功率密度提髙耐久性降低成本尸提髙載氫安全設施（4）燃料電池汽車技術路線總體思路近期（5年內(nèi)），以中等功率燃料電池與大容量動力電池的深度混合動力構 型為技術特征，實現(xiàn)燃料電池汽車在特定地區(qū)的公共服務用車領域大規(guī)模示范應 用；中期（10年內(nèi)），以大功率燃料電池與中等容量動力電池的電電混合為特 征，實現(xiàn)燃料電池汽車的較大規(guī)模批量化商業(yè)應用；遠期（15年內(nèi)），以全功 率燃料電池為動力特征，在乘用車、大型商用車領域?qū)崿F(xiàn)百萬輛規(guī)模的商業(yè)推廣, 以可再生能源為主的氫能供應體系建設與規(guī)模擴大支撐燃料電池汽車規(guī)?；l(fā) 展。五、北汽福田氫燃料電池汽車布局（1）福田汽車氫

11、燃料電池客車發(fā)展概述北汽福田是國內(nèi)最早從事燃料電池客車研發(fā)，并獲得第一款公告?，F(xiàn)有產(chǎn)品 覆蓋8-12米城市/城間客車，并率先在國內(nèi)實現(xiàn)了商業(yè)化運營。2006年，福田汽車與清華大學聯(lián)合承接了國家863計劃節(jié)能與新能源汽車重點項目中氫燃料電池電動客車的研發(fā)。2008年，福田汽車獲得第一款燃 料電池客車公告并有3輛燃料電池汽車在北京奧運會期間示范運營。2018年z 福田汽車與清華大學、北京理工大學共同承接了北京市科委面向冬奧環(huán)境高速 燃料電池大客車科技研發(fā)項目，并有49臺10.5米燃料電池城市客車批量交 付張家口公交。截至目前，福田汽車已經(jīng)研發(fā)了三代燃料電池客車產(chǎn)品，并有159輛客車 交付使用。第三

12、代燃料電池客車采用全球領先的干膜技術氫燃料電池發(fā)動機，可 實現(xiàn)£0°c低溫啟動、46°c低溫存放和停機自動保護，加注氫氣15分鐘,續(xù) 航里程可達300公里以上。(2) 福田汽車氫燃料電池客車技術路線福田歐輝汽車燃料電池汽車的兩種技術路線包括全功率型燃料電池汽車、氫 電混合式燃料電池汽車兩種。其中全功率型燃料電池汽車是純使用氫燃料發(fā)動機提供動力，成本高，技術 壁壘較高，不適合國內(nèi)，且在勻速行駛階段燃料電池發(fā)動機的功率未完全釋放, 對燃料電池的壽命要求苛刻。氫電混合式燃料電池汽車，采用氫電混合的動力策略，在勻速行駛階段， 燃料電池發(fā)動機提供功率；在加速或爬坡行駛階段，燃料電池發(fā)動機和動力電池 共同提供功率。集合了全功率燃料電池汽車(fcv )與純動力電池汽車(ev )的優(yōu)點，既控制了成本又保障了續(xù)航里程。(3) 福田汽車氫燃料電池客車產(chǎn)品福田歐輝氫燃料電池客車現(xiàn)有車型已經(jīng)涵蓋8.5米、10.5米、12米，廣泛 應用于城市、旅游團體、定制班車等多種類型用途。正在規(guī)劃開發(fā)10.8米12 米高速長續(xù)駛里程城間車型以及18米大容量城市干線