燃料電池客車發(fā)展情況和技術(shù)發(fā)展趨勢

1、燃料電池客車發(fā)展情況及技術(shù)發(fā)展趨勢一. 燃料電池汽車政策分析關(guān)于2016-2020年新能源汽車推廣應(yīng)用財(cái)政支持政策方的通知（財(cái)建 （2015）134號）中明確：2017-2020年，除燃料電池汽車外，其他車型補(bǔ)助 標(biāo)準(zhǔn)適當(dāng)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(jìn)燃料電池汽車硏發(fā)與產(chǎn) 業(yè)化,到2020年，實(shí)現(xiàn)燃料電池汽車批量生產(chǎn)和規(guī)?；痉稇?yīng)用。在財(cái)政補(bǔ)貼層面，國家也給予了大力支持,包括整車補(bǔ)貼、加氫站補(bǔ)貼、免 征購置稅以及運(yùn)營補(bǔ)貼等。其中，整車補(bǔ)貼額度從20萬到50萬每輛不等，- 個加氫站則補(bǔ)貼400萬元，運(yùn)營補(bǔ)貼中，燃料電池客車

2、補(bǔ)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(yùn)氫、加氫、應(yīng)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(rèn)為，對于燃料電池來說，現(xiàn)在配套基 礎(chǔ)設(shè)施還有待進(jìn)一步完善，需要政府以及行業(yè)機(jī)構(gòu)以及專家盡快推進(jìn)立法和相應(yīng) 的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)予以規(guī)范。料經(jīng)過發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)化為電能應(yīng)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(jì),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(yùn)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(jī)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(jī)。雖然國內(nèi)有不少高校和相應(yīng)科研機(jī)構(gòu)以及 企業(yè),在就燃料電池發(fā)動機(jī)技術(shù)展開相應(yīng)研究和示范性運(yùn)營應(yīng)用，但是氫燃料電池發(fā)動機(jī)核心技術(shù),這兩年通過評估”能夠達(dá)到產(chǎn)業(yè)化或者達(dá)到工業(yè)化應(yīng)用的, 核心技術(shù)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(shù) 水平等方面。(1) 燃料電池系統(tǒng)成本高氫作為主要燃料，實(shí)現(xiàn)快速的加注，同時(shí)單位質(zhì)量的氫能夠?qū)崿F(xiàn)比汽油更長 的里程。但缺點(diǎn)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(fù)雜龐大。燃料電池系統(tǒng)中電堆成本最高，在電堆成本構(gòu)成中,催化劑燃料電池系統(tǒng)成本構(gòu)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(gòu)成«催化劑口代體擴(kuò)換雙扱板連接耐質(zhì)子交朗(2) 人才與技術(shù)限制燃料電池的技術(shù)差距與國外非常大，電堆與電池堆

5、控制技術(shù)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(shù)一直是全球清潔能源技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)最熱門的發(fā)展領(lǐng)域。在國內(nèi)，只有極少數(shù)企業(yè)在燃料電池汽車領(lǐng)域的硏發(fā)水平非常強(qiáng)勁，很 多專利都是集中在國外的幾個大公司。魏長河認(rèn)為，國外企業(yè)雖然沒有對我們專 利提出相應(yīng)保護(hù)，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(jìn)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(yīng)著力提 高控制水平、解決壽命短板，從長遠(yuǎn)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(rèn)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(yùn)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(diǎn)包括:動力系統(tǒng)的構(gòu)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(jī)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(gòu)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(jī)和零部件的水平在逐 步提高。在這一階段,奧運(yùn)會和在2010年上海世博會都有產(chǎn)品在示范運(yùn)行，產(chǎn) 生了小批量的產(chǎn)業(yè)化運(yùn)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(gòu)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(jī)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(yīng)用。(2)行業(yè)背景首先是加氫站運(yùn)營和規(guī)劃建設(shè)數(shù)量在不斷增加，其范圍已經(jīng)開始向全國各地?cái)U(kuò)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(dāng)?shù)爻x發(fā)情況及工業(yè)基礎(chǔ) 形成了各自的產(chǎn)業(yè)配套及商業(yè)應(yīng)用模式。其中，京津冀地區(qū)依托于國家對2022 年冬奧會相應(yīng)的推廣應(yīng)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(guān)業(yè)務(wù),國內(nèi)相關(guān)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(diǎn)

8、打造的氫能小鎮(zhèn)有三個，批準(zhǔn)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(biāo)、技術(shù)路徑及重點(diǎn)魏長河認(rèn)為，2020年到2030年，燃料電池汽車將逐步從示范運(yùn)營向大規(guī) 模推廣應(yīng)用進(jìn)行轉(zhuǎn)變。根據(jù)相關(guān)預(yù)測,2020年，氫燃料電池車將有5000輛， 魏長河認(rèn)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(dá)到2.0kw/kg ,到2025年z這一指標(biāo)將達(dá)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(shí)左右,魏長河預(yù)測在2020 年應(yīng)該有希望達(dá)

9、到5000小時(shí)，在2030年，可以達(dá)到8000小時(shí)，一輛燃料電 池客車可以實(shí)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(yùn)行向 大規(guī)模推廣應(yīng)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(shí)）尸燃料電池關(guān)鍵材料技術(shù)/新型燃料電池核心材料電堆技術(shù)/先進(jìn)燃料電池電堆-系統(tǒng)集成與控制技術(shù)/關(guān)鍵輔助系統(tǒng)零部件技術(shù)-動力系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)/髙性能燃料電池系統(tǒng)-燃料電池汽車的設(shè)計(jì)與集/混合型燃料電

10、池動力系統(tǒng)成技術(shù)丁制氫運(yùn)氫儲氫及加氫基礎(chǔ)提高功率密度提髙耐久性降低成本尸提髙載氫安全設(shè)施（4）燃料電池汽車技術(shù)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(gòu) 型為技術(shù)特征，實(shí)現(xiàn)燃料電池汽車在特定地區(qū)的公共服務(wù)用車領(lǐng)域大規(guī)模示范應(yīng) 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(shí)現(xiàn)燃料電池汽車的較大規(guī)模批量化商業(yè)應(yīng)用；遠(yuǎn)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(lǐng)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(yīng)體系建設(shè)與規(guī)模擴(kuò)大支撐燃料電池汽車規(guī)模化發(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(shí)現(xiàn)了商業(yè)化運(yùn)營。2006年，福田汽車與清華大學(xué)聯(lián)合承接了國家863計(jì)劃節(jié)能與新能源汽車重點(diǎn)項(xiàng)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(yùn)會期間示范運(yùn)營。2018年z 福田汽車與清華大學(xué)、北京理工大學(xué)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(xiàng)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(lǐng)先的干膜技術(shù)氫燃料電池發(fā)動機(jī)，可 實(shí)現(xiàn)£0°c低溫啟動、46°c低溫存放和停機(jī)自動保護(hù)，加注氫氣15分鐘,續(xù) 航里程可達(dá)300公里以上。(2) 福田汽車氫燃料電池客車技術(shù)路線福田歐輝汽車燃料電池汽車的兩種技術(shù)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(jī)提供動力，成本高，技術(shù) 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(jī)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(jī)提供功率；在加速或爬坡行駛階段，燃料電池發(fā)動機(jī)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(diǎn)，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(yīng)用于城市、旅游團(tuán)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