当前，世界各国都在将氢能源与燃料电池作为重点发展对象甚至列入国家能源战略，不断加大研发和产业化的扶持力度。在中国，氢燃料电池汽车正处于示范应用推广阶段，2020年则是行业发展的关键时间节点，规模再上一个台阶的重要年份。国内应如何协调推进氢能和燃料电池汽车发展？近期，国内在这一领域的两位权威专家针对当前行业内外的主要问题，公开发表了各自的思考及建议。

万钢：协调推进氢能和燃料电池汽车发展的六项举措

如何理解氢能及燃料电池在能源战略中的定位
在近几十年的能源战略中，脱碳加氢和清洁高效是能源科技进步的总体趋势，从燃煤、石油、天然气到使用氢气，氢的含量在不断增加，碳的含量在不断减少，在使用这些燃料的时候，从蒸汽透平到柴油发电、燃气发电、燃料电池发电，效率非常明显。中国水电、风电、光伏等都在世界上产能最大、装机质量最大、发电量最多，占世界的1/3左右。所以清洁能源的电力和氢气都能够满足大范围需求，特别是工业副产氢。
以电力和氢气为代表的载体能源具有来源多样化、驱动高效率和运行零排放等技术特征。由氢气和电力驱动的新能源汽车不再受地域资源的限制，也不再随着石油价格而起伏，对维护能源安全、保护大气环境、推动产业升级都有巨大的作用。
燃料电池是氢能发展的关键技术和重点领域，现在各方的关注焦点集中在交通领域的大量应用，包括乘用车、客车、中重货车以及专用车辆等，其实氢能和燃料电池在其他领域的应用也十分广泛，包括工业生产、商业服务和家居生活等。比如在上海，有一百多个通信基站的备用电源是燃料电池，还有水下运输、包括医院应急电源等都可以用到。因此，氢能和燃料电池是新能源汽车领域的应用重点，可以助力实现可再生能源大规模稳定转化、储存、运输及利用，正成为全球能源技术革命的一个重要方向，也是各国未来能源战略的重要组成部分，因此应该从国家能源战略角度考虑氢能源作用。
目前，氢能和燃料电池在新能源汽车领域快速发展，国内已经初步形成了京津冀、长三角、珠三角、山东半岛、中部地区等产业集群和示范应用区。在这些示范应用区中，各类运行的车辆近4000辆。
截至2019年底，规划再建和在建的加氢站共130多座，其中有61座已经建成，投入运营的有52座。国内正在构建集制氢、储氢、运输、加注等为一体的商业化氢能运营体系。从参与示范运行的车辆看，既有高档轿车、中巴、大巴车，也有物流、工程用车。
在中国的新能源汽车发展战略中，纯电动和燃料电池汽车同等重要、长期共存。在科技创新当中，二者互相补充、循序渐进发展。纯电动汽车的发展对燃料电池车型有推动作用，燃料电池的发展又拓展了纯电动车型的应用。他们在市场中各有定位、互不替代。目前各方达成的共识是，在长距离、重载级用车，特别是城市间的交通，使用燃料电池车型更加合理。

从六方面推动氢能和燃料电池产业发展
一是要坚持战略引领。建议将氢能纳入国家能源战略体系，明确氢能在能源体系当中的定位，特别要开发氢能和水电、风电、光伏发电互相补充的体系，推动可再生能源的电-氢输配协同，增加可再生能源制氢来源。国内已经建立了很多特高压输电系统，把西部的可再生能源运到东部来，这些能源应当合理地应用到氢能生产中。
所谓“绿色氢气天上来”，还是要提高绿色氢能在消费终端的占比，把握好发展机制和节奏，因地制宜、清洁高效地利用工业副产氢。中国每年多余的副产氢气可达800万吨，应当将其合理利用起来，优化氢能和燃料电池产业的整体布局，有序推进产业发展，使其各展所长，在不同应用场景中实现优势互补。
二是要坚持创新驱动。深入分析当前氢燃料电池产业技术的短板和竞争优势，加速攻克基础材料、核心技术和关键器件难关，实现自主创新和高水平开放合作的协同推进，聚焦难点，加强基础研究，探索高效制氢新技术，提升对燃料电池发动机的研发能力；重点突破膜电极、空压机和储氢罐的产业化，加大投入，超前部署，着力提升关键技术和系统集成能力。2019年的国内燃料电池领域，有一些突破性技术值得关注，例如，新源动力自主研发的电堆额定功率达到70kW，峰值功率超过85kW，裸堆功率密度达到3.4kW/L；亿华通自主研发的电堆，实现-30℃低温启动，-40℃低温存储。
三是要加快产业布局。加强产业链的协同，形成氢能的制、储、运、用全产业链系统布局，依托研发支持、产业扶持、示范工程等项目，抓住氢能制取、储运、应用等产业链关键环节，提升产品的技术水平，聚焦薄弱环节攻关，完善和均衡产业链。鼓励能源企业、整车企业及装备制造企业联合行业投资基金及国内外社会资本，加大对氢能和燃料电池产业的投资力度，提升产业化水平。特别是重点企业要成为骨干，带动产业链的协同发展。
四是要坚持市场导向。目前电动汽车比氢燃料电池汽车发展更快。究其原因，直观来看，当前人们已经生活在一个电力社会中，随处可取电，非常方便。而氢气在自然界中也是无处不在的，但是氢能系统还没有建立起来。因此推动氢能汽车发展要看发展的趋势和阶段，要因地制宜地选择氢能发展区域，优先选择氢源供给充足、产业基础好、环保先行地区，分批次、有重点地开展全产业链示范应用，通过实施若干特色示范区建设工程，积累氢能和燃料电池汽车商业化运营数据及经验，合理选择如城际间远程公交、城市快递物流、中重卡车适用场景、高端和特殊用途的乘用车领域开展应用，推动国内建立氢能和燃料电池汽车产业化应用的点、线、面发展格局。国家对燃料电池汽车支持政策如财政补贴等重点向商业化示范区域倾斜。纯电动和氢能两者要并重发展，从能源战略上要特别关注。
五是要坚持标准先行。目前国内与发达国家在这一领域的最关键差距在于，国内针对氢能的标准管理观念还没有转变过来。氢气到目前在国内标准中还属于危险品，不是能源的一个组成部分。国内现行氢能燃料电池相关的标准近50项，但远不能满足产业快速发展的需求，需要完善氢能燃料电池技术标准体系，建立完整的材料、部件系统的有效检测体系，为氢燃料电池的技术发展、产品应用提供基础保障。所以要夯实基础，加快氢能产业的相关标准的制定，为氢能发展营造良好氛围。聚焦氢能的制取、储运、加注和使用等全产业链和商业示范等环节，保证氢能供应系统，同时又要保障安全运行，在任何情况下安全都是首位要求、是可以一票否定的关键条件。　　
六是要扩大国际合作。与发达国家相比，国内的氢能和燃料电池技术示范应用各有所长，目前均未进入大规模市场推广阶段，需要相互学习。在共同应对气候变化的大背景下，进一步加强国际合作，在支持政策取向上相互借鉴，在科学研究上沟通交流（目前国内外的校企合作也进入了新阶段，但是企业之间还没有实质性的合作），在技术标准上紧密合作，在产业技术上有序合作，在市场开拓上相互开放，推动高水平、互利共赢的开放合作。
当前国内氢能及燃料电池汽车所处的发展阶段和整体环境与十多年前刚启动电动汽车“十城千辆”时的情况类似，电动汽车已经发展起来了，氢能及燃料电池汽车产业也会从中吸取经验和教训，实现产业的健康发展。

欧阳明高：氢燃料电池汽车如何实现2035年推广百万辆的目标
如何理解氢能的优势与能源战略地位
2019年被视为中国氢能的元年。诸多国外大企业如BP、壳牌、西门子、法国EDF、美国AP等大型能源公司都在关注氢能。欧洲推出了面向低碳转型的技术一揽子计划。很多中国的能源大企业比汽车企业更积极地介入氢能领域。
氢能是新能源技术体系的重要组成部分，氢能把可再生能源发出的不稳定的电，通过电解水制氢将其转换为氢能。特别是在中国西北部，集中式的光伏和风电更需要大规模、长周期的储存。而小规模、短周期储存，锂离子动力电池等已经做得非常优秀。另外，氢能有多元化利用需求，不仅仅是车要用，将来发电、航空、供热、工业原料、农业化肥甚至医学、炼钢等都会用到。
从固定式储能角度看，氢能有几个优点：
第一是储氢比电池储电要便宜。如果比车下储能，大概要差一个数量级。储能电池一般循环寿命9000次，1000元/kWh以上，而氢能储能装置储1kWh能量约需100元（车下与车载情形不同，车载由于体积限制，加上氢燃料电池发电效率比电力电池储电效率低，所以会下降到3至5倍）。
第二是储氢与储电有互补性。电池是高频双向调节，氢能则是低频调节。
第三，储氢作为商品的属性更好。
第四是氢的储运方式灵活多样，比如可以长途输电、当地制氢。无论在何处制氢对电网负荷的调节作用类似，现在国家电网投资公司已经在做示范项目。

面向汽车应用的氢能战略简化与聚焦
燃料电池汽车的合理性取决于氢能，氢能的合理性主要取于可再生能源转型中的大规模能量储存与多元化利用需求。如果基于化石能源，氢能到终端利用的链条长、效率低、成本高，还有二氧化碳排放问题等，常常受到严重质疑。因此主攻绿氢既突出重点又简化问题。
关于绿氢，其制取主途径是风电光伏电解水。根据发改委能源所的研究，10%的弃电(弃风、光水)制氢能够满足2025年燃料电池汽车用氢需求，50%的弃电能够满足2035年全年燃料电池汽车用氢需求。燃料电池对氢纯度要求高，绿氢也是最纯净的氢(副产氢提纯质量要严格监管，以免加氢站、储氢瓶和燃料电池受腐蚀或中毒，造成严重后果)。关于氢能的输运，中国的优势是输电主干网全球领先，而气氢管道和液氢储运非常薄弱，基于绿电的绿氢给了我们扬长避短的机遇，因此主通道1000公里以上可以长途输电(当地制氢)或管道输氢/掺氢;200km以内可配送短途气氢 。
2019年国内出现“氢能热”，也有很多人提出质疑，其中有一些观点看上去也是有道理的。其实氢能及燃料电池汽车既不是那么好，也不是那么差，关键是找到平衡点。
比如关于铂金属，作为质子交换膜电解和燃料电池的电化学催化剂的重要材料，公众担心燃料电池的大规模应用会导致全球铂资源稀缺。但事实上，现在全球每年生产8000万辆汽车，大多要用到铂催化剂，但基本不消耗铂，而是循环使用。当然，燃料电池的用铂量在初期比现在内燃机用的量大多了。但目前燃料电池已经从每千瓦时1g铂下降到0.3g了，下一步目标是0.1g，与大型商用车的柴油机催化转化器的用量略有接近，所以这不是一个特别需要担心的问题。

如何发挥燃料电池汽车的优势
新能源汽车只有在向可再生能源低碳转型时，其优势才会凸显。它不仅要用新能源，而且会反过来推动新能源的转型。所以基于可再生能源，动力蓄电池和氢能成为储能的优先选择，纯电动汽车、燃料电池汽车成为智能低碳能源系统的互动终端，新能源汽车的优势才会凸显。
氢能燃料电池汽车在什么情境下有优势? 与纯电动相比，燃料电池动力综合优势更适合应用于商用车。二者的成本平衡点是:乘用车在500km左右，大型商用车在200km左右。（具体算法是，纯电动车型由动力电池和电机驱动，而燃料电池汽车的动力是“储氢瓶+燃科电池+电机”，储氢低于储电的成本差价，随续驶里程增加而产生的总成本优势，减去燃料电池系统的成本相抵消，得到的续驶里程数值就是其与纯电动的平衡点)。
氢燃料电池动力系统更适合长途大型高速重载车型，替代柴油机，锂离子电池动力系统更适合替换汽油机，柴油商用车的总量远远小于汽油轿车，但油耗和排放大体相当，因此意义重大。而且，轮船、飞机、潜艇、火车、作业机械等都有可能采用氢燃料电池动力系统，扩大其应用范围。
中国燃料电池商用车总量已经居世界首位，超过4000辆，要继续朝这个方向努力。燃料电池发动机的成本也在快速下降，与5年前比成本大约已经降了一半，今后5年再降一半以上。事实上，很多材料和部件是由于进口导致的成本高，比如质子交换膜，进口价为2500元/m2，现在用国产的可以控制在1000元以内。

推广燃料电池商用车的三大瓶颈
从商用车角度看，虽然储氢比储电的成本要低，但是它的体积大。虽然很多人认为氢能是能量密度最高的能源，但指的是质量能量密度，而体积能量密度几乎是最低的了。面向2035年以燃料电池商用车为主的百万辆级推广应用，急需突破三个瓶颈：
1.车载储氢瓶颈:商用车里程长车载储氢量大，现有车载储氢瓶体积偏大、成本偏高，安全较敏感，十年内将安全高压瓶成本降低到储1kg氢3000元以内。
2.加氢站瓶颈:商用车车载储氢量大，占用加氢站时间长，占地面积大，使单站服务车辆数减少为乘用车的1/3-1/5，到2035年至少要建5000座加氢站。
3.燃料经济性:商用车主要成本是燃料成本，目前氢燃料成本偏高;经过十年左右要使终端加价格普遍降低到30元/kg以内，满足经济合理性。
总体上看，车用氢燃料需求量预计为2025年20万-40万吨，2035年200万－400万吨，应用总量其实不是瓶颈，但氢能来源的技术路线却成为了2019年的热点。
正是因为有这些瓶颈，所以这一领域的创新非常活跃，我们当然需要创新，但是也要甄别伪创新。

如何实现市场突破
氢能战略的必要性没有问题，但目前全球面临的共同挑战是氢能及燃料电池全链条的技术经济性，出路在于创新。当前的市场突破口在哪里？
首先，在有大量弃风、弃电、弃水和副产氢富余的地方，尽量在当地使用、就近使用，限制在低成本、高安全、储氢瓶能够覆盖的里程范围，而不是长距离运输，因为一旦运输成本将大幅增加。比如35兆帕的氢瓶已经比较便宜。
其次，最好在温度较低的北方地区使用（黄河以北特别是长城以北），因为这些地区可以充分利用燃料电池产生的大量余热，用来取暖。在这些地方适合采用燃料电池深度混合动力车型，加上地方政府的大力支持以及大型能源企业愿意建加氢站，这是很有竞争力的。
再次，主要用在商用车型上，特别是公路货运及客运等长途重载运输。
目前氢燃料电池产业的发展是有挑战的，但是也有市场突破口，虽然不能全方位商业化，但是局部市场可以实现商业化，要重点突破，示范带动，以点带面，行稳至远，避免大起大落。
建议“主攻绿氢，创新引领；突破瓶颈，示范先行；安全为本，有序推进。” 氢能及燃料电池汽车下一个目标重点是冬奥会的氢能示范，这是全球最大规模的氢能燃料电池汽车示范工程，只要把这件事做好，氢能及燃料电池汽车今后的发展就会比较顺利。
（根据演讲人在公开场合的演讲内容整理，未经本人审阅）
注：本文首发于《汽车纵横》杂志2020年4月刊