陜西省燃料電池汽車發展現狀與對策研究

付 佩，郝 卓，蘭子劍，蔡 旭，馬 菁，陳軼嵩

（長安大學 汽車學院，陜西 西安 710064）

目前我國在能源安全方面的問題十分迫切，僅在2021年，我國的石油對外依存度為72%。同時，我國計劃在2030年達到碳峰值，2060年實現碳中和以應對全球變暖問題。為了解決這兩大問題，采用效率高、氫能來源廣泛以及污染排放低的氫燃料電池汽車的方案是非常合理的[1]。

近年來，我國高度重視并積極推動氫能和燃料電池汽車的技術與產業發展，出臺了多項有力推動性政策，在推動氫能領域關鍵核心技術攻關和全產業鏈技術創新、推動氫能多場景高效利用、引導燃料電池汽車產業健康有序發展等方面加大部署力度，取得了階段性進展[2]。對于陜西而言，加強燃料電池汽車產業規模擴大，特別是發展氫能技術對取得未來競爭新優勢、進行汽車產業轉型、應對能源問題和環境污染問題以及發展經濟尤為重要[3]。

1 陜西省燃料電池汽車產業發展現狀及問題

近年來，陜西省全力推進全省氫能及燃料電池汽車產業布局，先后出臺《陜西省“十三五”戰略性新興產業發展規劃》《關于加快陜西省氫能源產業發展布局的建議》等驅動政策，規劃了陜西省燃料電池汽車產業以及清潔能源的發展方向，推動了燃料電池汽車產業在陜西省的發展[4]。

1.1 發展現狀

1.1.1 燃料電池電堆

陜西省高校西安交通大學研究氫燃料電池已經有近20年的歷史，是國內最早研究燃料電池中多場耦合傳遞過程的課題組之一。其堅持燃料電池基礎研究和工程應用相結合，積累了15年的燃料電池仿真、實驗、設計和開發經驗，初步掌握了氫燃料電池電堆等方面的核心技術，在質子交換膜、催化劑、雙極板等燃料電池電堆關鍵技術領域持續攻關，達到國內領先水平。同時與國內燃料電池企業包括上海汽車集團股份有限公司、東方電氣集團、上海神力公司、北京億華通公司、東莞眾創新源等開展了全面的產學研合作研究，在轎車30 kW級電池堆設計、無人機千瓦級風冷燃料電池優化設計等方面積累了豐富的工程應用經驗。

1.1.2 燃料電池汽車整車及關鍵電氣零部件

近年來陜西省內部分整車企業進行了大量的探索，憑借在整車集成、動力傳動、底盤、車身以及整車級控制等方面的技術優勢，主持參與多項國家 863計劃和科技支撐計劃項目，取得多項專利技術和科技成果。陜汽已完成30 kW燃料電池商用車集成技術預研，2017年開發出國內首輛德龍 L3000燃料電池環衛車。寶雞吉利在氫燃料電池汽車研發和應用方面處于行業前列；陜西秦星加大投入氫能及氫燃料電池汽車研發，2020年年初開始組裝生產“秦星G10F”氫燃料電池客車。清泰科在高速空氣壓縮機、氫氣循環泵、發動機輸出直流變換器等零部件方面正在加快技術研發，促進產業化落地。

1.1.3 制氫、儲氫、運氫、加氫

陜西省是我國重要的煤炭工業基地之一，陜西省榆林市原煤產能占全球的 40%、化工副產氫20萬噸以上，神木市正在進行氫能產業發展規劃，率先發展技術較為成熟的蘭炭尾氣制氫產業。我國首個軍民融合氫能工程技術研發中心2018年在西安組建成立，對高效低成本制氫儲氫技術以及氫能裝備檢測與安全應用等關鍵技術展開深入研究。同時西安交通大學團隊的“煤炭超臨界水氣化制氫發電多聯產技術”研究項目已進入中試階段。

1.2 存在問題

陜西省雖在燃料電池基礎研究方面有一定積累，但在氫燃料電池汽車整車及零部件制造、示范推廣和應用方面存在以下問題。

1.2.1 核心技術尚未成熟

燃料電池技術門檻高，涉及多技術領域深度交叉，要適應汽車運行中頻繁變動的工況更為復雜。雖然以西安交通大學陶文銓院士團隊為代表的科研機構圍繞氫燃料電池相關技術已開展深入研究，但陜西省尚未具有從關鍵零部件到整車集成技術的成熟研發團隊，關鍵技術還不夠成熟。陜汽組裝的燃料電池商用車、秦星組裝的燃料客車均是購買省外技術進行簡單拼裝，燃料電池電堆成組、電驅動系統、整車集成與控制系統等關鍵核心技術仍未掌握。目前陜西省燃料電池汽車進入到大規模推廣應用階段的技術條件還不成熟。

1.2.2 產業鏈條尚不完整

陜西的燃料電池先進技術研究尚處在基礎研發和初步應用階段，高校和研究機構雖然掌握大量其核心技術，但這些單位不足以將燃料電池汽車進行產業化應用。特別是在汽車這樣復雜且涉及面廣的產品應用上，從基礎研發到推廣應用的產業鏈尚未完全打通[5]。核心組件如質子交換膜、催化劑、碳紙、碳布、膜電極、雙極板的產業鏈，氫氣儲運、加注、檢測等相關的加氫站加氫系統產業鏈也不夠完整。

1.2.3 缺乏行業領軍企業

燃料電池汽車綜合了材料學、化學、電子、機械等領域高精尖技術，這導致其所需技術的成本較高。燃料電池電堆的成組、系統的集成與控制等都必須適應汽車運行中頻繁變動的工況，需要企業大量的工程試驗、系統集成和測試，從科技成果到產業化需要產業鏈上游生產制備、中游組裝集成、下游基礎應用的大量掌握核心技術的企業協同攻關。陜西目前缺乏像億華通、國鴻氫能、重塑科技、東方電氣這樣完全掌握燃料電池核心零部件關鍵技術的領軍企業。

1.2.4 配套政策有待完善

燃料電池汽車從研發試制到示范運營、商業推廣過程需要根據《新能源汽車生產企業及產品準入管理規定》申請生產準入資質，進入《道路機動車輛生產企業及產品公告》，短期內要批量生產進入示范運營難度較大。此外，目前國家對加氫站的政策也不明朗，還沒有建設加氫站的各種條款和規定，考慮到安全性因素，審批、管理非常嚴格。

2 陜西省燃料電池汽車產業技術發展戰略

陜西省應將氫能技術、燃料電池電堆技術以及相關整車技術作為燃料電池汽車產業的主攻方向，充分利用高校與企業的協同研發優勢，突破氫能及燃料電池汽車整車關鍵技術，鞏固和提升氫能和燃料電池汽車的研究成果和產品的成熟度，高質量推動陜西省燃料電池汽車技術發展。

2.1 發展目標

（1）建設形成氫能與燃料電池汽車的政策環境體系。在現有氫能、戰略性新興產業和新能源汽車產業發展政策的基礎之上，繼續出臺有關促進燃料電池汽車產業的發展政策。力爭在2025年，建設形成氫能與燃料電池汽車的政策環境體系。

（2）氫燃料電池關鍵技術及電堆的研發和生產。加大氫燃料電池關鍵技術及電堆的技術攻關力度，如開展太陽能光催化制氫、碳纖維纏繞復合儲氫瓶材料技術、低鉑或非鉑催化劑、燃料電池高性能擴散層、燃料電池膜電極以及電堆等關鍵技術的研發和生產[6]。

（3）加快氫能基礎設施建設打造完整氫能源產業鏈。在良好的政策環境下，加快推進陜西省各市（區、縣）的加氫站建設，優化加氫站項目審批流程，盡快建成加氫站并投入使用[7]。同時，重視氫氣供應能力、氫氣儲運能力、氫氣加注能力以及氫能安全管理，著力打造完整氫能源產業鏈條。

（4）開展燃料電池汽車整車技術的研究和樣車開發。通過對燃料電池堆核心技術、車輛本身關鍵技術的持續科研攻關，較全面掌握和積累燃料電池汽車的整車研制技術，并對燃料電池汽車進行樣車開發[8]。對燃料電池汽車樣車進行實際環境下的試驗并逐步提高其成熟度，提前做好小批量進入市場前的準備工作。

（5）加快研發燃料電池物流車、重型灑水車等車型。重視燃料電池物流車、垃圾清運車、重型灑水車等車型的研制開發，為燃料電池汽車的示范應用奠定基礎。一方面可進一步提高燃料電池專用車研發能力和產品性能，另一方面也可增強燃料電池微型車和重型車等車型的市場競爭力。

（6）加大各型燃料電池汽車的示范和推廣利用力度[9]。積極推進“榆林—延安—西安”以及“西安—渭南—韓城”兩條氫能城際物流廊道的示范運營，加快建設氫能及燃料電池示范城市群，不斷推進燃料電池汽車在不同領域的示范作用。

2.2 重點任務

（1）加大燃料電池關鍵技術研發力度，實現燃料電池汽車關鍵零配件的生產。依托省內高等院校（西交大、西工大、長安大學等）和科研院所（中科院西安光機所等），一方面開展質子交換膜電解池（PEMEC）、固體氧化物電解池（SOEC）、光催化制氫等關鍵技術攻關，另一方面也要針對擴散層、催化劑以及膜電極等的核心零部件以及材料展開研發工作。

（2）加快氫能“制、儲、運、加”完整產業鏈和氫能基礎設施建設，大力推進制氫-加氫一體化和分布式制氫與應用一體化兩大項目的示范應用。依托陜西省內的氫能資源基礎優勢，重點圍繞榆林“短倒運輸”示范線建設若干座加氫站、依托現服務區建設若干座加氫站、圍繞城市公交、物流配送、市政作業等需求建設若干座加氫站。

（3）加強燃料電池混合動力能量管理系統、燃料電池系統水熱管理等關鍵核心技術的掌握，以及燃料電池物流車、垃圾清掃車、重型灑水車等燃料電池專用車整車技術研發和樣車開發技術的掌握，同時要提高燃料電池汽車核心部件研發水平，促進陜西省燃料電池汽車產業整體技術水平提升。

（4）加快西咸新區、榆林、渭南氫能示范園區的建設，推動燃料電池物流車、垃圾清掃車、重型灑水車等多類型燃料電池汽車的示范應用。具體而言，建設以榆林、渭南為氫能供應中心的氫能示范城市群，以西安、寶雞為核心的氫能和燃料電池汽車應用示范城市群，推動燃料電池汽車在城際物流、公共交通、城市服務等領域的綜合示范。

（5）申報燃料電池汽車國家重點實驗室。首先整合陜西省重點汽車企業（比亞迪、陜汽、西安清泰科）和重點高校（西交大、西工大、西電、長安大學、中科院西安光機所）的科研資源；下一步，在陜西省新能源汽車重點實驗室基礎之上，積極申報國家重點實驗室，力爭在科研方面得到國家的大力支持。

3 陜西省燃料電池汽車產業發展的措施建議

3.1 實施措施

（1）引進國內外有實力的燃料電池汽車相關領域企業，或鼓勵其與陜西科研單位開展合作。同時注重陜西省內燃料電池汽車相關企業的培育，完善氫能與燃料電池汽車產業鏈條。

（2）盡快出臺氫能與燃料電池汽車的相關政策，逐步建設形成氫能與燃料電池汽車的政策環境體系，著手解決燃料電池汽車資質、加氫站建設審批等有關問題。

（3）燃料電池電堆是氫燃料電池汽車技術和價值的核心。在完善產業鏈的過程中，目前應以氫燃料電池車企的產業需求為牽引，側重開展燃料電池電堆相關核心技術攻關、企業孵化培育和有競爭力產品的開發。

（4）發揮陜西省能化資源優勢，發展制、儲、運及加氫技術和產業，提前搶占氫燃料電池和氫能開發技術高地和市場，從上游和中游帶動整車制造、推廣的產業化發展。

3.2 政策建議

（1）加強組織領導。首先要建立陜西省燃料電池汽車產業發展協調專班，專班統籌規劃全省燃料電池汽車產業發展和應用推廣。而各個市、縣、區需要在當地實際環境的基礎上，建立相應的氫能與燃料電池汽車發展的領導小組，切實抓好組織實施，確保取得實效。

（2）加大研發投入。統籌各級科技研發資金，加大對氫能和燃料電池汽車產業鏈等關鍵環節的科研攻關支持力度。特別要重視在燃料電池電堆、大功率燃料電池發動機、燃料電池混合動力能量管理系統、燃料電池系統水熱管理、車載儲氫等方面的技術攻關。

（3）支持示范應用。大力推動制氫—加氫一體化項目、分布式制氫與應用一體化項目的示范應用，大力推動燃料電池物流車、垃圾清掃車、重型灑水車等車型的研制開發，大力推動燃料電池汽車在城際物流、公共交通、城市服務等領域的綜合示范。

（4）力爭國家支持。省級有關部門要積極組織申報國家燃料電池汽車產業技術創新工程，及時完成項目前期準備工作，為我省燃料電池汽車產業的發展爭取國家產業技術創新工程等專項資金及支持。