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续航700公里的Mirai来了,我国氢燃料电池车的“未来”还有多远

2017年11月29日 09:58   来源:第一电动网   类型:新闻   作者:第一电动网

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氢燃料电池车并不是近几年才出现的新东西,早在1966年1月,通用汽车的250名工程师就研发出了世界上第一辆氢燃料电池车“Electrovan”。

第一辆氢燃料电池车Electrovan

随后,由于氢燃料电池无论是耐用性表现还是面对极端气候的稳定性都不错,所以在波音、通用汽车和NASA的共同努力下,氢燃料电池车最终被移植到一辆月球车当中,跟随阿波罗15号计划成功登录月球表面。这台Electrovan仅有5kW的输出功率,但却能提供113km/h的最高时速。当时它充满氢燃料后的单次续航能力可达193km。现在来看它的水平也就勉强战平一辆老年代步车。但在50年前,这样的新能源技术代表着世界最先进水平。

2018款丰田Mirai

在氢燃料电池车研发成功的半个世纪之后,丰田汽车将旗下的第二代氢燃料电池车Mirai带到了刚刚结束的广州车展上。单次充氢后续航超过700km,最大输出功率113kW,峰值扭矩达到了335Nm。虽然从车辆本身的性能数据来看,如今的氢燃料电池汽车已经有了翻天覆地的变化。但从市场的接受程度来看,氢燃料电池车似乎跟50年前没什么区别。而纯电动汽车(BEV)却俨然成为了“新能源汽车”中唯一的主角。

纯电动汽车(以下简称BEV)和氢燃料电池车(以下简称FCV)均属于新能源汽车。但由于完全不同的供能方式,FCV和BEV在实际使用时也各自具有不同的优势和劣势。由于采用的能量生成方式有所不同,FCV相比BEV在能量效率、续航里程、充能速度、气候耐受等方面都有很大的优势。

  • BEV依靠车载的锂电池来提供电能,而FCV和BEV最大的区别就在于,它并非通过锂离子电池来存储电能,而是通过储气罐中的高浓缩氢气和氧气进行化学反应来提供电能。这个化学反应并非我们通常认为的“燃烧”,所以FCV的能量转换效率不受“卡诺循环”的限制,其能量转换效率可高达60%~70%,实际使用效率则是普通内燃机的2倍左右。

  • 如今的FCV单次续航里程大多可以超过700km,与燃油汽车区别不大,但如果跟BEV相比的话,可以达到目前市场主流BEV续航里程的2倍左右。

  • 在补充能量方面,FCV也可以像燃油汽车一样通过“加氢站”来快速充能,3分钟即可再次上路。而BEV无论是快充还是慢充,均很难达到这样的速度,在长途旅行方面无形中增加了不少的时间成本。

  • 同时,FCV对寒冷气温的耐受力要远超过BEV。以BEV保有量较大的北京为例,冬天的温度可以降低到-10℃左右。虽然三元材料的锂离子电池相对表现较好,可一旦车主打开空调暖风,续航里程仍然会以肉眼可见的速度迅速降低。而FCV在通过氢燃料的化学反应获取电能的同时,还会产生一些额外的热量。这些热量可以顺便为水箱进行加热,使FCV拥有和燃油汽车一样的“暖风”,并且对续航性能没有任何影响。

BEV由于政府政策的支持,在国内市场已经耕耘多年。所以经济性、基础设施建设方面,BEV要明显优于FCV。

  • 在如今的政府补贴之下,购买一台主流BEV的价格一般都在15万左右,而还未正式进军中国市场的丰田Mirai或是本田Clarity售价基本在40万左右,如果进军国内,算上各项税费,价格只会更高。

  • 而在使用成本方面,同样是BEV更优秀。以比亚迪秦EV为例,电池容量为47.5kW,续航里程为300公里,平均每公里耗电为0.158度。以1度电价格0.5元来计算,比亚迪秦EV平均每公里的行驶成本大约为0.079元。而FCV所需要的液化氢在日本的零售价格约为70元/kg,以Mirai为例,车身内部的存储罐可以存放大约5公斤的氢燃料,也就是加满一次需要大约人民币350元。按照续航里程700公里来计算,Mirai的使用成本大约为每公里0.5元。

  • 基础设施的建设方面,充电站则有着绝对的先发优势。据悉,国内目前也仅有北京上海广州等城市拥有共计6座加氢站,相信绝大多数朋友都没有见过加氢站长什么样子。而充电站除了在北京上海广州这些新能源汽车扎堆的城市内很常见之外,国家几条主要的高速公路上也都已经在服务区安装了直流快速充电桩,应该算得上“随处可见”了。

通过上面的优劣势对比能够看出,FCV主要是在用户体验方面尽可能的贴近了传统燃油汽车。通过超长的续航里程和极高的充电效率,让消费者能够将氢燃料电池车当作传统汽车一样使用。但由于高昂的使用成本和目前国内基础建设的缺失,FCV在目前国内新能源汽车行业中几乎没有任何市场份额。

实际上,成本只需要通过批量化生产就可以有效的均摊,而基础设施也并不是解决不了的难题。十年前的中国汽车市场不仅没有公共充电设施,甚至那个时候的路面上还没有依靠电力驱动的民用车。纯电动汽车的市场也是从2013年开始国家政策的有力扶持之后才逐渐打开的。那按道理来说,无论是FCV还是BEV,对于当时新能源领域一片空白的中国市场,扶持哪一个都一样。为什么中国市场唯独不选择FCV呢?笔者认为,主要原因在于我国在氢燃料方面的技术实力依然与国外有较大的差距。

我国发展新能源汽车的主要目的之一就是在于缩小与发达国家汽车工业的技术差距,曾经在传统燃油汽车领域“用市场换技术”的战略虽然失败了,但新能源行业的崛起也带给中国另一个弯道超车的机会——纯电动汽车。由于我国在电池领域的技术水平并不弱,同时纯电动汽车避开了外资车企引以为傲的“发动机技术”,所以在纯电动汽车领域,自主品牌仍有很大的机会。事实也证明了,经过4年的大力发展,中国已经成为全球最大的纯电动汽车市场,并且自主品牌的纯电动汽车在产销方面也已经超过了绝大多数外资车企,获得了许多技术和经验的积累。而在氢燃料领域,目前国内没有任何一家世界一流实力的相关企业。如果强行发展氢燃料电池车,将势必要依赖外资企业的技术支持,这样一来市场将会再次被已经拥有较强技术实力的外资企业所霸占,而我国的自主品牌则将会重蹈“市场换技术”的覆辙。

上汽大通首款氢燃料电池车FCV80

在经历了快速发展之后,如今纯电动汽车和插电式混合动力汽车都将面临全面“断奶”。而近几年燃料电池产量逐渐增加,诸如丰田、通用等外国车企均已发布了氢燃料电池卡车,即将步入商业化应用。对此,我国也将在氢燃料电池汽车领域进行布局。2017年工信部、科技部、发改委联合发布汽车产业中长期发展规划提出,逐步扩大燃料电池汽车试点示范范围。而在此之前,财政部、科技部等4部委也表示会对符合国家标准同时加氢能力不少于200公斤/日的新建燃料电池汽车加氢站给予400万元补贴。预计在2017-2020年间,其他新能源汽车补贴“退坡”的背景下,政府对燃料电池汽车的补贴保持不变。

尽管在技术水平上,我国与西方发达国家仍然存在一定差距。但根据国家科技与产业发展战略规划,2020年我国将突破关键材料、核心部件以及系统集成等氢燃料电池车的关键技术,氢燃料电池的示范运营车辆达到1万辆。在2025年,我国将实现氢燃料电池技术的推广和应用,届时我国道路行驶的氢燃料电池车将达到12万辆。截止至2030年,我国将实现氢燃料电池车的大规模推广应用,中国的公路上将会有超过100万辆的氢燃料电池车穿梭行驶。

相信在国家政策的调控之下,氢燃料电池车也必然会像纯电动汽车一样蓬勃的发展。而在不久的将来,中国的新能源汽车领域将会迎来纯电动汽车和氢燃料电池车百家争鸣、各放异彩的时代。

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