据上证报,12月12日至13日在苏州举行的2023氢能嘉年华暨氢能100人论坛年会上,国家电投集团氢能公司技术总监梅武表示,社会的绿色转型和可持续发展是历史的必然,要重视能源问题、环境问题。
氢气作为能源载体可实现大规模储能及能源的时空转移、能源的清洁利用,可根本性解决可再生能源高比例应用带来的大规模储能、消纳问题。
当前氢能产业发展空间巨大,对上游制备、中游储运、下游应用都要打破瓶颈。预计中国制氢方面在三年左右时间内可以赶超日本。
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中日氢燃料电池汽车产业发展存在的差异、问题、经验借鉴及合作
中机院产业园区规划2023-12-06 17:23北京
中日两国在氢燃料电池汽车产业发展上处在不同发展阶段,各自拥有不同的发展优势。作为先发国家的日本,具有技术先进、产业协同度高及国家战略重视等优势; 而刚起步的中国,在市场需求及加氢气站建设等方面具有一定优势。但两国除了自己所面临的个性问题外,依然存在核心技术瓶颈、成本过高和市场规模尚小等共性问题。那么,处在起步阶段的中国,总结日本的经验教训,对促进本国氢燃料电池汽车产业发展,具有一定借鉴意义; 而面临一定困境的日本,加强与中国的合作,可以解决一些发展困难问题。因此,分析中日氢燃料电池汽车产业发展状况、优势及日本经验,探讨中国可向日本借鉴学习之处,以便进一步展望未来两国为解决困境探寻可能交流合作的领域。
中日氢燃料电池汽车产业发展的差异分析
在中日两国各自不同产业规划、技术研发、现实诉求和经济效益等现实原因下,两国发展氢燃料电池汽车产业存在销售市场、应用车型和发展政策不同等差异。
一是销售市场差异。中国的氢燃料电池汽车销售以国内市场为主,主要由中国的汽车制造商生产和销售。目前,一些大型的汽车制造商,如比亚迪、长安汽车等,已经推出了自己的氢燃料电池汽车产品,并在国内市场上进行销售和推广。日本则以国外市场为主,从2014年12月Mirai投产到2019年总共生产了10000多辆氢燃料电池乘用车,其中大部分出口美国和欧洲,国内销售不到4000辆。
二是车型的差异。中国更多地关注商用车市场,例如公交车、物流车、垃圾清运车等。中国氢燃料电池汽车市场的主要用户是政府和企业,而不是个人消费者。截至2022年,中国主要以氢燃料电池客车和重卡车为主,数量超过6000辆,其中客车和卡车的销售占比分别为65%和35%。而日本则更多地专注于乘用车市场,如轿车和SUV等,其氢燃料电池汽车销售总量近100%都为乘用车。
三是产业政策的差异。中国以地方政府自下而上,部分地区先行探索发展为主要模式。在中国发展模式中,地方政府为企业提供一定支持,推进探索和试点;中央政府则通过整合地方政府经验,不断完善顶层设计。而日本政府在氢燃料电池汽车产业的发展中发挥着战略指引和政企的桥梁作用,其主要的产业政策是以中央政府自上而下、全国范围展开的战略布局为基础,以财政等经济手段为依托,以科技研发为重点来扩大其产业优势。
中日氢燃料电池汽车产业发展中存在的问题、经验借鉴及合作
氢燃料电池汽车产业发展前景光明,中日两国在发展过程中拥有着各自的优势和发展路径,但依然面临着一些个性问题和共性问题。通过梳理中日面临的个性问题及共性问题,进一步分析日本的经验做法,从而探索中国可以借鉴日本的地方。同时,为解决个性和共性问题,展望两国可能会交流合作的领域。
(来源:中机院)
(一)中日氢燃料电池汽车产业发展面临的问题
1.中日面临的个性问题
中国面临的问题:第一,产业规划晚,产业链建设尚不完善。当前,中国氢燃料电池汽车产业链虽初具雏形,但是产业链体系建设并不完善,主要以整车组装、示范运营为主,在基础材料、关键零部件、系统集成等方面与日本等国际先进水平仍有较大差距,自主化水平尚未得到提升。在实际生产中,受国内工业化水平的制约,其中主要零部件和基础材料如高压储氢瓶、减压阀、氢气循环泵、空气压缩机、DCDC转化器(开关电源芯片)等尚不具备量产能力,主要的核心零部件如质子交换膜、氢气循环泵、空压机、氢喷射泵等长期依赖进口,价格高昂,阻碍了中国氢燃料电池汽车产业化进程。第二,企业研发投入不足。氢燃料电池汽车产业是一个技术密集型产业,目前,我国氢燃料电池汽车产业尚处于起步阶段,需要不断推进技术创新和加大研发资金投入力度才能保持行业竞争力,但研发投入仍然不足。以国内龙头企业亿华通为例,2021年氢燃料电池业务投入仅为1.65亿元(日本丰田为11亿元)。且中国氢燃料电池相关企业经营效益普遍低于预期,核心技术不够成熟,致使很多大型车企不愿意斥巨资投入研发,而是继续观望等待技术的突破或成熟。在财税政策支持方面,集中在消费端的车辆购置补贴上,对燃料电池产业链上游和核心技术研发的实际资金支持较少,支持政策体系不健全。第三,国家顶层设计仍需加强。中国近些年对氢燃料电池汽车产业给予高度重视,但相关政策体系和专项规划存在缺位,对于氢燃料电池汽车产业发展方向、产业目标和发展重点尚未形成统一定论。新能源汽车产业发展的早期政策存在偏颇,对金属电池过度重视导致氢燃料电池资金投入受到挤压。国家层面缺乏统一的组织机构对氢能产业链统筹管理,产业链中各个环节、地区之间不协调状况突出。另外,国家层面对加氢站建设审批缺乏规范,审批机制不健全导致出现地方性审批流程不统一、审批无据可依等等问题。
日本面临的问题:第一,加氢站基础设施有待完善。日本作为氢能产业的先行者,加氢站建设数量却相对匮乏,截至2022年年末,日本投入使用的加氢站仅为164座,这与日本氢能综合实力世界第一并不相称。日本加氢站建设速度缓慢主要有两个原因,一是加氢站建设成本巨大,平均建设和维护费用高达4.6亿日元,约为普通加油站4倍以上,高昂的成本致使很多大型车企难以承担,目前加氢站建设资金主要来源于政府高额补贴。二是日本政府对加氢站建设有严格的规定和限制,比如说按照日本法律,在加氢时,氢燃料电池汽车周围必须拥有一定的空间。日本加氢站数量不足问题难以带动氢燃料电车汽车产业发展。第二,国民认识度偏低。尽管日本作为氢燃料电池汽车的先发国家,政府在大力支持氢能源汽车发展,但是消费者对这种技术和车型的认知度依然很低,在2019年的一项消费者意识调查报告中显示,日本民众对氢燃料电池汽车了解占比为46%,这一比例为电动汽车的一半,加上氢燃料电池汽车价格高昂,远远超出传统汽车,因此日本国民表示有购买意愿的也仅为14%。
2.中日双方面临的共性问题
第一,核心技术存在短板。制氢效率低、储氢不方便、加氢要求高等一系列技术难题尚未解决,氢能制取与储运技术、加氢站建设与运营技术、氢燃料电池技术等方面仍存在技术瓶颈。氢燃料电池汽车的高耐久化、油耗性能有待提升,适用范围等都有待扩展。
第二,发展成本过大,氢燃料电池汽车产业生产成本居高不下,这是中日两国乃至世界各国现阶段面临的普遍问题。一是制氢、储氢、运氢环节成本高;二是氢燃料电池系统中如电堆、质子交换膜等制造材料价格昂贵,仅氢燃料电池系统成本就占整车成本近1/2;三是加氢站建设周期长,建造成本高昂,约为普通加油站4倍以上,基础设施建设有待完善。
第三,市场规模尚小。2022年全球新能源汽车销量为1065万辆,但从中日两国氢燃料电池汽车销量来看,中国2022年销量仅为3367辆,日本销量为3924辆,与锂电池汽车庞大市场规模相比,氢燃料电池汽车产业规模尚小。
(二)中日氢燃料电池汽车产业发展的经验与借鉴
日本的经验做法。日本政府采取了多种政策措施培育和发展氢燃料电池汽车产业。首先,政策扶持。日本极其重视建设“氢能社会”,在新能源汽车领域押注“氢路线”,不惜放松管制,降低门槛,跨越各类制度性障碍,激活民间资本对氢能源汽车产业的投资,重点对燃料电池和加氢站进行财政扶持,日本政府对加氢站的建设者给予50%以上的补贴力度,旨在推动氢能源汽车相关技术的发展和氢能源汽车的普及应用。其次,坚持技术创新。为了突破关键技术,日本政府组织高校、科研机构和龙头企业搭建产学研平台,同时注重与国外科研院所、企业展开合作。在技术开发上加大投入,以日本丰田为例,丰田的燃料电池车技术,包括催化剂、电堆已经走在世界前列,但是为了在国际市场占据更多规模,2022年丰田宣布投入更多资金,不断致力于提高技术和降低成本。最后,发挥协调部门和行业联盟的作用。日本通过联合政府和企业建立“自治体联协会议”,更好解决中央与地方、地方之间沟通和协调不畅等问题。充分利用日本经济团体联合会等角色发展氢能产业。例如,在推进燃料电池车和加氢站布局方面,2018年由丰田牵头日产、本田、东京燃气、日本政策投资银行等十余家企业建立JapanH2Mobility(JHyM)联盟,旨在与维护和运营加氢站的基础设施公司、汽车制造商、金融投资者等合作,沟通政府和地方企业,挖掘需求,在全国推广加氢站建设。
通过梳理日本的举措,中国发展氢燃料电池汽车产业,首先应完善顶层设计,明确氢能源在中国能源体系中的定位。氢能源汽车产业发展,现阶段离不开国家政策的推动。中国应充分借鉴日本等先发国家相关政策经验,从国家能源战略层面明确将氢能与国家未来能源体系建设相结合,组织利用好氢燃料电池汽车产业链不同环节龙头企业、研究机构、产业联盟的力量,由政府牵头编制国家氢燃料电池汽车产业中长期发展规划,制定中国特色的氢能源汽车产业发展路线图,积极构建涵盖基础设施、科技创新、应用示范等各个环节的政策体系。其次,积极探索构建中国特色氢燃料电池汽车发展联盟,借鉴丰田、本田等日本著名车企联合成立氢能委员会的经验,联合国内外力量,实现优势互补,早日共同突破技术瓶颈和整体集成提升技术水平。最后,促进氢燃料电池汽车产业链各环节的协同发展,中国应借鉴日本等氢能先发国家财税激励政策经验,在氢能产业链的各个环节给予有效支持。一要加大对氢燃料电池汽车产业创新发展提供技术研发的支持,提升自主研发能力,对制氢、储氢、加氢站、氢燃料电池和氢燃料电池汽车等全产业链进行关键技术攻关,加强对燃料电池车辆示范性运营资金扶持;二要对基础设施建设进行补贴,特别给予加氢站、大规模储运氢示范装置等关键基础设施持续性资金扶持。
(三)中日氢燃料电池汽车产业发展的合作展望
中日两国在氢燃料电池汽车领域表现出各自优势的互补性及其发展模式的差异性,致使两国在市场、技术、产业政策等领域有极大的合作交流前景,也为解决两国面临的共性和个性问题提供可能。
第一,在市场方面。日本国内市场狭小,2022年日本汽车销量420.13万辆,市场整体规模约为中国的1/7,并且大众对氢燃料电池汽车的国民认识度不高,日本急需开拓国际市场,而中国拥有广阔的国内市场,两国应积极利用RCEP框架开展市场合作,发挥各自比较优势,释放新兴市场潜力。2021年,日本对华货物贸易额为3502.6亿美元,对华出口增长了16.2%,其中汽车、化学、金属原料等对华贸易总体上占很大比重,表明日本可继续借助中国汽车市场,尤其在RCEP下开展经贸合作,进一步发展氢燃料电池汽车产业。
第二,在技术方面。中国资金雄厚,加氢站等基础设施建设能力强,但由于中国氢燃料电池汽车研发起步较晚,仍受核心技术不足困扰,而日本技术全球领先优势明显,但加氢站基础设施建设相对缓慢。两国可在相应领域开展合作,例如2019年4月,日本丰田汽车公司与北汽福田汽车有限公司和北京亿华通科技股份有限公司达成协议,将向两家公司提供氢燃料电池(FC)组件。三方在福田生产及销售的FC客车上搭载亿华通FC系统和丰田FC电堆等零部件,合作推出氢燃料电池客车新产品。未来,中日两国的企业可以在技术方面展开深度合作,不断降低成本,例如借鉴日本的JXTG能源集团与中石化在第三方市场共同建设加氢站的合作经验,进一步扩宽在氢燃料电池汽车相关技术领域的合作。
第三,在产业政策方面。中国采取自下而上,发达地方政府落地先行的发展政策模式,因地制宜设立氢能示范城市和示范基地,形成了多样化的产业发展模式。日本实行自上而下,中央政府政策先行制定、地方政府承接执行的政策模式,形成了完备的法律法规和管理规范,未来中国日两国可以开展相关产业论坛、研讨会,进一步加强产业政策方面的经验共享。例如2022年8月,中日线上举行汽车创新合作交流会,对更深层次的产业合作进行了探讨,推动两国氢燃料电池企业产业发展。(作者:张杰)
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