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丰田代表日本领跑全球氢能新赛道,上海企业如何追赶超越?
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来源:上观新闻 作者:胡幸阳 2022-07-14 13:27
摘要:比起弯道超车,在新赛道上领跑的难度或许小很多。

“氢能行业,日本的丰田目前在全球领跑。技术上,我们和丰田差了3到5年吧,成本控制方面差得可能更多。”上海氢晨新能源科技公司总经理易培云教授说。

差距客观存在,但易培云很乐观。不久前,他在一份酝酿许久的合同上签了字,宣告氢晨科技完成对国内催化剂和膜电极龙头苏州擎动科技公司的收购。“这下,我们把最重要的上游零部件抓在自己手里了,和杆位的距离会慢慢缩小。”

“慢慢缩小”——这位理工科学者停顿一下后,谨慎地选择了这个谦虚的词。实际上,在氢能这个仍然年轻的行业里,各方势力逐鹿,格局远未尘埃落定,连丰田都受困于市场表现不佳,不敢自诩牢坐头把交椅。三五年的差距说大也不算大,氢晨作为国内当之无愧的电堆头部企业,手握多项关键技术,显然有充分的意愿和潜力争做领跑者,为上海乃至中国抢占优势地位。

比起弯道超车,在新赛道上领跑的难度或许小很多。但在这一愿景成为现实前,全行业还有许多事要推进、解决。企业、政府、科研院所、平台……各方的参与缺一不可。

2018年下线的丰田氢燃料电池车MIRAI。新华社记者华义 摄

燃油车正让渡市场

今年6月,在富士举办的一场24小时汽车超级耐力赛上,搭载氢燃料发动机COROLLA的丰田GR86顺利完赛。这让车评人李黾英瞠目结舌:“实在难以想象,氢能车居然能在耐力赛上挑战燃油车。”业界也普遍认为,丰田通过这场比赛,向外界充分证明了日本氢能源汽车高超的稳定性和动力性能。

就在几年前,人们还在激烈探讨氢能到底有没有前景。随着技术的进步和市场的发展,争论声逐渐沉寂,各国转而争相用钱和脚投票,加大对氢能行业的布局力度。

押宝最重的日本,在去年的东京奥运会期间推出了一场氢能大秀,奥运火炬、接驳巴士、奥运村设施,无一不是氢能驱动,向世界展示了广泛而成熟的应用成果。日本甚至已经开始研发氢能源飞机和快铁,并有了明确投入市场的目标。东日本旅客铁道公司在神奈川县的一些路线上试运行了氢能源列车,列车最高时速可达到100公里。

而在环保议题上最积极的欧洲,近日则通过了一项堪称激进的提案:从2035年开始,在欧盟境内停止销售新的燃油车,包括混合动力汽车。不出意外的话,这也意味着燃油车将在13年内彻底退出欧盟市场。与之对应,欧盟要求各国大规模推广、建设电动车充电和氢能加油站的基础设施,“每隔150公里应设置氢能加油站”。

易培云认为,未来燃油车、电动车、氢燃料电池车将会共存,“各种能源形式都有自身特点,基本不会出现某类车被完全淘汰的情况。考虑到现在电车的保有规模已经接近基础设施负荷,其市场占有率很难再有巨幅提升,燃油车接下来让出的市场会由氢能车占去相当一部分。”中国汽车工业协会副总工程师许海东则认为,在长途重载物流车等商用车领域,长期来看,氢能源是未来发展的“终极方向”。

2017年9月,一名高管在法兰克福国际车展上介绍新发布的奔驰GLC F-CELL汽车,它以氢燃料电池和锂电池共同作为能量来源。来源:新华社

皇冠终于镶上明珠

在我国,自从2019年氢能首次写入政府工作报告后,中央及地方支持政策密集出台,氢能产业蓬勃发展。

今年3月,国家发改委发布《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,提出初步建立较为完整的产业体系、基本掌握核心技术和制造工艺、示范应用取得明显成效等目标。6月,上海公布《上海市氢能产业发展中长期规划(2022-2035年)》,目标到2025年,培育5-10家具有国际影响力的独角兽企业,燃料电池汽车保有量突破1万辆,氢能产业链产业规模突破1000亿元。

“两项规划有一个很关键的共同点——把氢作为‘能源’的属性定了调。”易培云说。

目标清晰、路径明确后,企业也更敢于迈出下一步战略脚步,氢晨科技收购擎动,就是一着能影响国内行业格局的大棋。

氢晨是燃料电池电堆领域的头部企业,投入上亿元经费研发的新一代H3技术和230kW电堆在功率密度上达到了6.2kW/L,超过丰田的Mirai2,处于绝对的世界领先水平。擎动则是催化剂和膜电极领域的头部,自主研发和生产的产品各项技术指标也达到国内领先、国际一流的标准。

电堆是什么?通俗地类比,可以当作是氢燃料电池汽车的“发动机”。它决定整车动力特性,占燃料电池系统总成本60%,是行业技术的皇冠。而皇冠上的明珠,就是膜电极。膜电极是电堆里氢能转化为电能的反应场所,占电堆成本的60%以上。氢晨通过换股方式全资收购擎动,意味着皇冠镶上了明珠,我国氢能产业最关键的两个上下游环节之间彻底打通,融为一体。

7月6日,国内首座兆瓦级氢能综合利用示范站投运。 新华社记者杜宇 摄

实现上游国产替代

“以前,我国电堆长期依赖进口,成本高昂,严重制约了燃料电池汽车的研发和推广应用。”申能能创公司总经理叶褚华认为,氢晨科技一定程度上攻克了这些“卡脖子”环节。

“但电堆里最昂贵的膜电极,仍长期被国外垄断。”易培云算了笔账:通过技术迭代、零部件部分实现国产替代以及企业成本管理精进,氢晨单个电堆单元的成本在3年里从每千瓦一万元降到了不到两千元。但据业界推算,丰田的成本还要再低很多。

成本难以继续下压,一大原因在于国外的零部件和原材料卖得太贵了。而且,由于缺乏国产替代,采购时甚至都无法谈判,价格、交付时间、付款条件都是外企说了算。“拿膜作例子,它本质上就是一种高分子材料,成本非常便宜,结果卖到中国就特别特别贵。”易培云说,“所以如果这些东西找到国产替代,我们的成本就能再大幅下降。”

记者了解到,擎动科技最新的一代创新催化加载体开发的膜电极性能超过2W/cm²,使用寿命20000小时以上;还在苏州、常熟、上海和河南布局了研发与生产中心,建有一条年产能1000公斤的催化剂产线和两条年产能200万片的全自动膜电极直接涂布生产线和膜电极封装生产线。无论是技术水平还是产能,都符合急于实现上游完全国产化的氢晨的需求。

通过申能能创、临港科创投、上海自贸区基金的前期投资,两家企业的第一大股东都是上海国资,此次并购也成了一场国资牵头的战略整合,过程顺利。擎动成为氢晨的全资子公司后,两家企业原先设在临港的合资公司上海海擎将主要为氢晨的需求服务,专攻高端化的催化剂和膜电极。

制氢政策亟须突破

解决这一重要环节后,上海氢能产业还缺什么?易培云告诉记者,这个问题,市相关部门先前调研时也曾问过他,他的回答正是三大核心材料——催化剂、碳纸、膜。

氢晨完成收购后,催化剂需求基本得到满足。碳纸方面,嘉资新材料公司也已落户临港,做了氢晨的隔壁邻居。膜这一领域则刚刚起步,需要更多资源扶持。

但氢能产业不只有“用”氢的环节,“制”氢也同样重要。有业内人士担忧,今年氢能行业“风很大”,上海再不抓紧布局制氢,可能要来不及了。也有人认为不必过于焦虑,上海在市域面积上存在劣势,但产业链齐全、技术领先等优势足以弥补。

长远看,电解水制氢是行业基本公认的最优解。福州大学材料与工程学院院长张久俊认为,电解水制氢优势很多,也存在成本高、能量效率低、催化剂的活性和稳定性低等挑战。而电解槽恰恰和电堆在学科体系、材料供应体系上相仿,氢晨等企业正凭借现有人才和技术优势,快速拓展电解水制氢业务。

按现行规定,现场制氢必须要进化工园区,而上海氢能产业高地临港新片区并无规划布局。近两年,市、新片区两级陆续出台了一些“松绑”意见,在实际操作层面也有所松动。临港集团首席财务官杨菁建议更进一步,用好《浦东新区法规》和《临港新片区条例》,推动现场制氢实现制度性突破。如此,市场主体拥有稳定的预期,也能放心投入制氢研究。

建立国际通行标准

要打造“较为完整的产业体系”,中国氢能行业仍然任重道远。从业者们掰着手指数:还要有应用场景、检测平台、行业标准……

在上海,应用场景正飞速拓展。嘉定、奉贤、金山、临港四个区域,路上都能见到氢动力公交车。尤其在临港新片区,在营的氢动力公交车有16辆,国内首创的氢动力中运量T2和T6线数轨列车也将于年内投入使用。管委会领导许诺:未来临港的公交车都将是氢能驱动。集装箱重卡、土方车等也将引入氢能,两辆往返洋山港区的49吨氢动力重卡已在东海大桥上畅行。

在行业早期,多数公司还在摸索。更多的应用场景和更多的业务订单,不仅能帮助企业打开营利渠道、展示行业前景,还能获得应用反馈,帮助企业进一步开发和优化产品技术。

许多本地企业还表达了对氢能检测平台的渴求。他们告诉记者,国内氢能行业检测中心较少,新研发的产品申请产检报告往往需要3-6个月甚至更久。如果上海能引进和培育标准制定、行业监督、质量检测等方面的平台,对上海乃至全国的氢能企业会有很大帮助。

更重要的是,氢能行业方兴未艾,国际通行、各国互认的标准体系还未建立。如果培育出全球认可的平台,就能在世界范围内掌握更多话语权,在赛道上抢到更领先的身位。

栏目主编:徐敏 题图来源:新华社
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