中國汽車技術研究中心 ■ 王菊
很多國家都在國家層面上對燃料電池技術開發和應用給予大力支持。在2009年4月的氫能經濟國際合作伙伴計劃(IPHE)會議上,據美國能源部代表介紹,在2009年2月奧巴馬總統簽署生效的7870億美元的經濟刺激計劃中,168億美元用于提高能源效率及可再生能源,20億美元投入先進電池,4億美元用于交通電氣化,3億美元用于先進能源技術(包括燃料電池)。美國2011財年預算中氫能和燃料電池技術項目為1.37億美元。
2012年9月,美國國會在新一期的能源修訂會議上重新修訂了氫燃料電池政策方案[1]。新法案重新修訂了新能源投資稅抵免政策(簡稱ITC),以獎勵在生物新能源、HFCV以及熱電聯產系統中(CHP)運用固定式燃料電池高效發電的企業。經美國國會和美國能源部綜合各個州政府的意見后,該法案在Fuel Cell能源公司的支持下重新修訂。截至目前,ITC燃料電池稅收抵免政策主要涉及階段為:第一階段,5000美元/kWh的燃料電池系統,實現超過70%的效率轉換,享受50%的稅收抵免。第二階段,4000美元/kWh的燃料電池系統,實現超過60%的效率轉換,享受40%的稅收抵免。第三階段(現行的氫燃料電池政策),3000美元/kWh的任何燃料電池系統,只要達到30%的效率轉換就可享受30%的稅收抵免。
根據新法案的規定,任何氫能基礎設施的運行均可享受30%~50%的稅收抵免。這次國會新修訂的氫燃料電池法案無疑是對氫能和燃料電池發展的極大推動。
2007年5月,歐洲議會主席發布了歐盟關于通過地區、城市、中小企業和公民社會組織之間的合作,建立歐洲綠色氫能經濟和第三次工業革命的書面聲明,提出到2025年形成不同應用領域(便攜式、固定式、交通等)氫燃料電池技術,并在所有歐盟成員國建立一個分布式氫能基礎設施體系。2008~2013年,歐盟(EU)將從EU第七框架計劃(FP7)中花費相當37.13億的人民幣支持氫燃料電池技術的研發和示范。
2007年日本經濟產業省宣布,到2012年,日本政府將投資2090億日元支持新一代車輛動力系統和燃料的發展,以減少石油的消耗和二氧化碳的排放。這個計劃被稱為“發展新一代汽車和燃料計劃”,主要針對混合動力車、電動汽車和可充電式混合動力車用電池,氫燃料電池車,清潔柴油車,生物燃料,以及道路基礎設施和智能交通管理系統建設5個領域。其中超過3/4的經費都將用于氫燃料電池車的研發[2]。
2010年1月,豐田、日產、本田等著名車企及日礦日石能源、出光興產、巖谷產業等13家能源企業發表了關于國內采用燃料電池汽車(FCV)及完善氫氣供給基礎設施的共同聲明,將于2015年以東京、中京、關西、福岡四大城市圈為中心開始燃料電池汽車的銷售。經濟產業省明確支持這項規劃,并首次提出了建立100所加氫站、在四大城市圈實現集中普及的發展方向。2010年3月,日本燃料電池商業化協會制訂了日本燃料電池汽車和加氫站推廣路線圖和目標,如圖1所示。

由圖1可知, 2015年開始普及大眾化燃料電池汽車[3,4]。
中國政府也非常重視燃料電池汽車等清潔汽車技術的發展。2009年,財政部和科技部決定開展節能與新能源汽車示范推廣試點工作。到目前為止,我國新能源汽車試點城市已經擴大到25個城市,包括北京、上海、重慶、大連等,這些示范城市的節能與新能源汽車主要集中在公交、出租、公務、環衛和郵政等公共服務領域率先推廣使用,截至2011年11月,燃料電池汽車占整個示范車輛中的比例為0.19%[5]。
2012年6月國務院發布了“節能與新能源汽車產業發展規劃”(2012-2020)。本規劃所指新能源汽車主要包括純電動汽車、插電式混合動力汽車和燃料電池汽車。按照規劃要求,到2015年,純電動汽車和插電式混合動力汽車累計產銷量力爭達到500萬輛,燃料電池汽車、車用氫能源產業與國際同步發展。
世界上的主要汽車巨頭在燃料電池汽車技術研究開發方面都取得很大進展。
目前奔馳公司已有300多輛燃料電池轎車和公交客車在歐洲各大城市示范運行。據Fuel Cell Today網站報道,奔馳在加拿大也開設了FC生產中心,這是世界上第一個自動燃料電池電堆生產中心,第一個車用燃料電池電堆已于2012年6號完成生產。通用汽車公司新開發的搭載通用第5代燃料電池技術的凱迪拉克Provoq也采用了“電-電”混合燃料電池技術方案,電池堆的體積較前一代減小50%,最高車速達到160km/h,0~00km加速只需8.5s,續駛里程達到480km。
日本本田公司開發的燃料電池汽車能在-30℃順利啟動,續駛里程達到620km。
豐田汽車執行副總裁內山田竹志在26屆世界電動汽車大會上表示: 氫能也是替代燃料的重要候選之一,豐田正致力于混合動力的燃料電池車的開發,我們也在逐步解決續航里程以及寒冷條件運用等技術課題。同時,在推進成本的降低,我們計劃在2015年導入市場,在2015年實現商業化推廣[6]。
目前,國際上已有很多國家正在進行燃料電池公共汽車示范項目。
“歐洲清潔城市交通(CUTE)”燃料電池公共汽車示范項目CUTE和二期示范,即HyFleet:CUTE 項目,在漢堡、阿姆斯特丹、巴塞羅那、馬德里、冰島、倫敦等的示范,取得了大量燃料電池汽車和基礎設施的示范數據和經驗。參加示范的企業主要包括汽車公司和能源企業。該示范項目于2009 年12月結束。這些車輛運行總里程已超過200萬km。
2007 年初,歐盟批準燃料電池和氫能技術項目行動計劃。這是一個由政府和企業合作瞄準產業化的項目。歐盟從第七框架計劃下出資4.7 億歐元支持,企業也至少投入同樣的資金。項目已實施6 年,到2013 年結束。成員主要為歐共體、歐盟和企業等,大家將共同建立國際的非贏利性質組織。
美國加利福尼亞州燃料電池伙伴合作計劃(CaFCP)燃料電池示范項目也是一個由汽車公司、能源公司和政府機構共同合作的示范項目的典范。目前有幾百輛燃料電池轎車、大客車在進行實際路況示范驗證,目的是在2015年能滿足燃料電池汽車向普通大眾銷售[7]。2009年,大眾將16輛帕薩特領馭燃料電池轎車運到美國加州進行為期半年的示范運行,這是我國自主研發的燃料電池轎車首次走出國門,是繼奧運會后又一次大規模示范運行的活動。
中國燃料電池公共汽車示范項目,是一個國際合作項目,由全球環境基金和科技部共同提供資金支持,在北京和上海兩個城市開展的公共汽車示范項目,分兩期執行。到2012年1月兩期正式結束, 9輛燃料電池公共汽車累計運行201196km,減排二氧化碳216t。中國燃料電池公共汽車示范項目的實施意義很大,加快了低碳交通技術在發展中國家的技術轉移和應用:項目一期通過國際招標采購的德國奔馳的合同價格為每輛180萬美元,二期采購上海汽車工業總公司的6輛燃料電池公共汽車的價格為每輛車70萬美元,采購成本大幅降低,車輛完全是采用國內自主知識產權制造。由于采用混合動力技術,降低了車輛的運行成本。這個項目為發展我國燃料電池汽車相關技術提供了良好的技術交流平臺:中國燃料電池公共汽車商業化示范項目與我國“電動汽車專項”和“節能與新能源汽車”專項的實施相輔相成,相互促進。并成功在全球矚目的“2008年奧運會”和“2010年世博會”上展示。北京的3輛燃料電池公共汽車為2008年奧運會賽事提供服務,體現了“綠色、科技、人文”三大奧運理念。上海的6輛燃料電池公共汽車在上海世博園內提供6個月的服務,接送觀眾超過10萬多人次。另外,在項目兩期的整個示范運行中,這12輛燃料電池公共汽車累計運行17萬km,載客20萬人,共減排400tCO2,并明顯降低NOx,CO和HC、SOx和粉塵等污染物的排放。
目前,燃料電池技術已取得很多進步,成本方面降低了很多。2012年據美國能源部研究:目前燃料電池成本比2008年降幅超過30%,比2002年降低80%(據大規模制造預測,從2002年的275美元/kW降到49美元/kW)。成本降低反映出包括膜電級、白金使用量減少等一些關鍵技術的進步。美國能源部要求到2017年燃料電池成本控制到與目前汽油機相當的水平,即30美元/kW,如圖2所示[8]。

氫能和燃料電池汽車技術開發是戰略選擇,一旦在技術上取得突破并形成產業技術,將對世界能源和交通發展格局產生重大影響,國內政策決策者和汽車企業還需要加強認識,積極支持燃料電池技術和燃料電池汽車技術研發和示范,促進清潔、安全、高效和可持續發展的氫能經濟的實現。
[1] 美國會推動氫燃料電池立法[EB/OL].http: //china-hydrogen.org/fuelcell/mix/2012-09-17/1945.html.
[2] http://www.chinaev.org/displayview/normal/PrjManagerment/ItemDetail.aspxid=2007072714150819.
[3] 日本燃料電池汽車和加氫站的普及計劃[EB/OL].http: //fccj.jp/pdf/22_csj.pdf .
[4] 潘相敏, 林瑞, 李昕, 等.氫能的燃料電池的研發及商業化進展[J].科技導報,2011, 29(27):75-81.
[5]中國汽車工程學會.中國汽車工業年鑒 2012[M], 北京: 中國汽車工業協會, 2012.
[6] 內山田竹志: 2015年考慮氫燃料電池商業化[EB/OL].http://auto.163.com/10/1108/09/6KV4E1CL00084JU1.html.
[7] http://cafcp.org/carsandbuses/makesandmodels.
[8] Accompli shments ord progress[EB/OL].http: //www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/accomplishments.html.