位于上海浦东卢浦大桥引桥边的济阳路168号,如今已经找不到任何建筑。驾车从旁边飞驰而过的司机,不会向这里多看一眼。这片围墙里的空地,过去曾是中国甚至世界上最大的加氢站所在地。
在2010年上海世博会期间,来自上海焦化的氢气在这里为近200辆世博专用燃料电池汽车提供“口粮”。如今,这座加氢站的设备已被封存在仓库里。
负责这座加氢站建设的上海舜华新能源公司的一位负责人告诉财新记者,之前曾经考虑把它搬到上海国际汽车城所在的安亭附近,但还未能实现。
被称为“代表未来、代表最清洁燃料”的氢动力汽车,曾是北京奥运会、上海世博会、广州亚运会上向全世界展示中国实力和前瞻性的一大看点,也是汽车业内公认的新能源汽车终极目标。
然而,在几次盛会的喧嚣之后,中国的氢能产业并未兴旺起来,而是也随着盛会的结束陷入沉寂。
与此相反的是,过去并未高调宣传的日本、韩国,在2014年纷纷推出商业化的燃料电池汽车,本田、丰田和现代都各自推出了自己的氢动力汽车。当中国还在为纯电动汽车的推广绞尽脑汁的时候,两个邻国已悄然进军氢动力汽车。
国际氢能协会副主席、清华大学教授毛宗强认为,虽然奥运会、世博会很热闹,让大家都看到氢能的好处,但是什么时候能享受到氢能带来的红利,这件事情大家看法不一。很多人觉得“这个早得很”。
“其实不是那么回事。”他说,“我是看着现代做起来的,我以前还去(现代)给他们介绍中国的燃料电池,过去有些我们都做出来了,现代还没开始做。但是现代现在走在我们前面。” 在毛宗强看来,中国氢能产业“起了大早,赶了晚集”。
喧嚣后的沉寂
以氢为动力,是汽车业界对于新能源汽车的终极理想。如果按照普通轿车目前的百公里耗油量标准看,氢动力轿车百公里只需要氢1.2公斤左右。由于是通过氢与氧的化学反应,生成物只有水,可以实现零排放或近似零排放,同时运行过程平稳、无噪声。
号称是科技奥运、绿色奥运的北京奥运会,给了中国氢动力汽车第一次集体亮相的机会。而到了两年后的上海世博会上,园区内“零排放”的承诺,更让中国的各类新能源汽车出尽了风头。在长达半年的试运行中,几乎“零事故”的表现,背后凝聚了大批测试人员无微不至的保障,也让国内外的游客见识了中国的实力。
在毛宗强看来,奥运会和世博会两个大的活动期间,应该算是一个中国氢能发展比较蓬勃的时期。不仅让民众开始了解到这个技术,也向国际上展示了中国的实力。“中国要么不做,要做就会做得比较大。”
当时,世博会建的加氢站是全世界最大的,德国科技部长也亲自到加氢站来操作,而且在世博会用的196辆氢燃料电池车中,绝大部分都是国产的,包括车里最核心的燃料电池部分都是国产的,展示了中国氢能与燃料电池的水平。
但是这之后就沉寂下来了,不仅国家表现得仅对电动汽车情有独钟,汽车企业也显得兴趣不大。由于看到中国氢能发展逐步降温的趋势,在2011年6月举行的第400次香山会议上,国内最顶尖的能源科学家就专门讨论了氢能与燃料电池问题。当时专家们的共识是,氢能技术的实现必将推动下一次的工业革命,进而给国民经济及人们的生活方式带来巨大影响。
在这次会议上,专家们提出,中国需要在“十二五”期间立项在东部建一条氢能高速公路。这样就可以利用华东、华北地区氯碱、焦化和冶金行业的大量副产氢,也可以用不能上网的太阳能和风能来制氢。
同济大学氢能技术研究所所长马建新教授当时就指出,国内氢能产业相对缓慢的原因,一是氢气的精制成本和燃料电池发动机的成本依然较高;二是高压储存设备的轻量化方面没有突破;三是加气站等基础设施与燃料电池车的发展相脱节;四是大众的氢能意识还不强。
这次香山会议,是由中国地质大学特聘教授程寒松组织的。此前他在美国能源部工作多年,一直在从事储氢材料的研究。他对财新记者说,香山会议后,他们写了一份简报,呈送到国家高层,但是他们至今没有得到任何反馈。
程寒松说,香山会议的时候,有些科学家说中国燃料电池上铂的用量是国外的5倍,现在大概仍然是2到3倍。现在国外已经开始量产燃料电池车,但中国还是乏善可陈。
会议上很多专家就抱怨,之前中国希望在燃料电池上实现快速超车,当时中国和国外是在一个水平上,科技部的投入很大,但是没有坚持下来。“别人在持续的投入,中国却在一定程度上减少了在这个方向投资。”
“我们可以说是‘起了个大早,赶了个晚集’。”毛宗强说,中国研究这一技术始于20世纪70年代,1990年开始发展起来,当时的质子交换膜燃料电池水平可与欧美相比。目前,虽然中国已经有了一定生产能力,与国际相比,差距还很大。
在氢燃料电池车方面,中国开发氢燃料电池汽车也较早。1999年,清华大学就研制出中国第一辆氢燃料电池汽车,然而,自2008年起,中国将新能源车的重点放在了纯电池的电动车上,结果氢燃料电池车的水平不进反退。
目前,我国氢燃料电池轿车已落后于国际水平,包括起步更晚的韩国;车企的氢燃料电池技术已落后于欧盟、美国和日本的车企,特别是在电池寿命与成本上存在极大的差距。
“迎春花开了”
2014年是让中国氢能产业看到希望的一年,这次春风是从国外吹来的。
由于电商物流的兴起,推动了氢动力叉车的需求,美国和加拿大的几家燃料电池公司从叉车企业找到了大量订单,股价大涨,这也带动了中国相关燃料电池股票大涨。
更重要的是,日本、韩国相继宣布开始量产燃料电池汽车。所有这些,都让业内人士作出判断,氢能行业的春天来了。
对中国企业来说,氢能更多是从汽车之外的领域打开市场。
“政府重视最好,政府不重视,我们还是要干下去。”因为看到车用燃料电池可能需要更长的时间,上海攀业氢能源公司(下称上海攀业)从2006年成立的时候开始,就希望从别的氢应用领域打开局面。
“几个创始人原来都是做车用燃料电池的,可以说深深扎根在这个土壤里,但是这个土壤有点贫瘠。”上海攀业副总经理施涛对财新记者说。
他们出来创业的原因,是觉得车用电池需要时间,不光是电池本身的轻量化问题,还包括工程化的问题、商业化的问题。“非常有幸我们能够参与进氢能源的浪潮,人这一辈子也没几个机会。但车用电池需要大的投入,在别的方向我们应该可以先有一番作为。”
在尝试了很多种产品后,现在他们的重点聚焦到三个领域,包括通信基站用的备用电源,便携式电源和燃料电池叉车。这也是在国外真正实现燃料电池商业化的仅有的几个领域。
2014年2月,中国联通举行燃料电池备用电源招标,是中国燃料电池行业的一大节日。施涛说,这是开天辟地第一回,也是行业人努力四五年的结果,对于行业资本也有很大的刺激。
对于通信运营商来说,基站的用电成本越来越高,一般一个基站的铅酸电池投入在2万到4万元之间,但三年就要换,而燃料电池寿命可以达到3000小时,按照一年使用100多小时计算,可以用20多年。不仅使用的成本低,而且燃料电池最大的优势是不用空调,一年能省2万至3万元。虽然在燃料电池的初次投入上要花10万元左右,但是到了需要更换铅酸电池的时候,投资就已经打平了。
2014年4月底,招标结果出来,上海攀业、南都电源、双登电源和恒劲动力中标,其中上海攀业拿到35%的合同。
虽然从科研的角度政府重视的程度不足,但是得到更多社会资本在关注,在施涛看来是比奥运会、世博会更加好的机遇。因为一觉醒来,身边多了很多同行,更多资本在进入这个行业,这在2008年、2010年的时候是很难想象的。
这些新的同行目标非常远大,还是更多把重点放在车用电池上,而施涛认为,燃料电池车的普及首先需要燃料电池概念的普及,先让氢能源融入人们生活,要在别的地方的商业化成功,来带动车上的成功,而他们的产品就是这样的桥梁。
一直奋战在氢能商业化前沿的大连新源动力股份有限公司(下称大连新源),也有类似感受。该公司商务部负责人李家新对财新记者说,虽然中国的投入在总量、时间上没有国外强,但行业也不能持续让国家给钱了。“你有能耐就好好做东西,国家不能总养着你。”
他认为,在氢能发展的幼年期、少年期,中国可以说是都投入了,中国氢能总也不毕业是不行的。现在从国际范围内,开始又来了一个高潮,中国的移动和联通公司,也开始采购燃料电池备用电源,说明我们的春天快来了,起码是迎春花开了。
孤掌难鸣
虽然日本丰田汽车在过去十几年里花费超过百亿美元用于研发混合动力车,其畅销车型普锐斯早已实现盈利。但丰田董事长内山田武曾经说,燃料电池车的未来远比电动车美妙。在2014年北美国际车展上,丰田就宣布,将于2015年量产燃料电池车(FCV)。
FCV 的续航距离约500公里,储氢罐充满一次仅不足5分钟,这与目前大部分纯电动汽车相比具有很大优势。丰田FCV上市后的售价约为700万日元(折合人民币约42.9万元),已经进入到了可以与纯电动车竞争的价格区段,如果算上日本政府提供200万-300万日元的补贴,FCV的价格更极具竞争力。
在2013年开始生产的韩国现代ix35燃料电池车,今年6月份已经开始在美国南加州销售。现代汽车计划在2015年之前生产1000台ix35燃料电池车。
目前,国际各大汽车厂商都将2015年视为氢燃料电池汽车的市场化元年,把2020年看作市场启动年,届时将大规模生产氢燃料电池汽车。可以预见,在2020年左右,世界将进入氢燃料电池汽车的时代。
然而,在投入需求巨大、周期漫长的氢燃料电池汽车的研发上,中国目前只有上汽集团在持续研发,颇有孤掌难鸣的味道。
上汽集团前瞻技术研究部总监黄晨东对财新记者说,国家缺乏长期、持续的规划和支持,从而使很多企业不知是否应该在这块投入。
黄晨东说,上汽最早通过参与国家863项目进行燃料电池车开发, 从2007年开始研发的插电式燃料电池车,在世博会后使该技术逐渐走向成熟,主要需要克服的困难就是成本、寿命、性能,“尤其是成本。”
他透露,目前上汽的燃料电池汽车在性能上接近国际水平,可靠性上有很大进步。成本上比世博会降低了近25%。“2015年会推出近100辆燃料电池车, 已在我们计划中。近期刚与客户商谈价格,与丰田相比还是有竞争力的。”
实际上,根据上汽之前的规划,是希望在2015年推出1000辆燃料电池车,而目前的计划是在全国14城市开展试驾活动。在施涛看来,这是更好的节奏,因为需要一个循序渐进的过程,一个是燃料电池进步的过程,一个是培养供应商的过程。“不能老是定做,当做标准化产品固定下了,用的时候才会很踏实。产业发展需要时间。”
毛宗强深有感触。他说,氢能必须要产业带动,不能全靠国家如同无底洞一般的投资。中国就是产业没什么带头的,大的国有企业都不动,这也和体制有关。
虽然氢能汽车在中国并非“扶不起的阿斗”,但是相对于国家对于纯电动汽车这一过渡产品的热情,氢能企业却略显落寞。
南京大学环境材料与再生能源研究中心主任邹志刚对财新记者表示,从中国的氢能利用发展状况上看,确实还需要国家再扶持一段,尤其是在基础设施,不是企业能够完成的。另外他提出,行业垄断也是一个壁垒,国外大的企业都是一起在弄,中国就只有上汽在做。“中国的汽车厂家不够努力的话,谁也没办法。”
程寒松告诉财新记者,其实氢能经济的另一条捷径就是氢内燃机。目前宝马已经推出了氢内燃机的汽车,声称已经可以达到55%的效率,惟一的困难是储氢占用的体积比较大,几乎占据了整个后备箱。
程寒松说,目前中国内燃机学会对于氢内燃机表示感兴趣。燃料电池和氢内燃机可以上来的话,马上可以取代纯电动车,业界的人都把燃料电池当做终极理想。但是国内的很多大汽车公司,很少进行这方面的研究。
鸿沟待跨
许多人认为,中国进入利用氢气时代的最大障碍,是氢气太贵。这实际上是一个误解。作为世界最大的氢气生产国,在中国氢气97%是化石能源利用产生的副产品,3%来自水电解。可以说,中国有全球最大量最便宜的副产氢气:900亿立方米/年,以实际利用500亿立方米氢气计算,可供200万辆汽车运行一年。
虽然从煤、天然气中制造出来的氢气含有各种杂质,需要提纯。中国的变压吸附提纯技术也是世界一流的。但是在氢能利用三大环节中的储氢和燃料电池这两个环节上,毛宗强认为,中国的劣势就比较明显。
“最初的时候我们和国际上都是差不多的,但是后来十来年停滞不前,所以就出现了大的差距。”他说。目前车用燃料电池主要是PEMFC(质子交换膜燃料电池),分布式电站SOFC(固体氧化物燃料电池)。这两种咱们现在都是有差距。
在储氢方面,一般有三种方法。一种是低温液化。在这方面中国已经可以做到,中国的卫星发射已经用上了液态氢。第二种储氢的方法是固态储氢。就是利用储氢合金,把氢气储存起来,这个不需要很高的压力,但是释放氢需要一定的温度。这两方面我们和国际差距不大。
第三种方法就是高压气态储氢。目前国际上氢燃料电池车都用700个大气压的储罐,日本、韩国的燃料电池车也都采用了这个标准,还在研究1000大气压的轻质储罐。而中国目前只能生产350个大气压的轻质储罐,正在研究700个大气压的轻质储罐。
程寒松说,现在主要是用高压储氢,由于压力高,安全性是个问题,成本是个问题,也会降低能源利用效率。
而他研究的技术,是在常温常压下储氢,氢与某些有机分子通过催化反应以液态方式储存和运输。通过加热的方式催化脱氢,在150度-170度之间就可以把氢释放出来。
使用这种方式,储氢材料可以循环使用,把氢释放完之后,可以到加油站把储氢载体抽出来,再回到工厂把氢加载进去。这样就不需要对现有加油站进行大幅度的改造。
程寒松说,德国科学家和工程师根据我们在美国做的第一代产品做过估算,10MWh的电能,需要把1.4万吨水抽到300米高空才能储存起来,或者用20个大气压压缩3400立方米的空气,如果用锂电池的话,需要30立方米的锂电池,用我们这种材料只需要5吨,大约5立方米。
上述方法对于能量运输来说非常方便,德国把这种储氢方式叫作超级柴油。
目前这项技术今年已经正式进入了科技部的“十三五”规划,并且已经完成了中国与世界专利的一系列申报,开始申请各个国家的专利。
程寒松说,等上述技术出来,就很快可以取代现在高压储氢的技术。因为产氢的成本1公斤只有15元,运输的成本和汽油一样,1公斤氢可以开100公里的话,成本也就是30-40元,而现在使用汽油开100公里大概要80-90元。
用这个技术,明显比高压储氢效率高,而且要安全得多。汽车只需要80升左右的油箱,比现在SUV的油箱大不了多少,就可以开500公里,只要跑300公里的话,油箱还可以小很多,和普通的油箱差不多。
“真的可以(做)出来的话,将会成为以锂电池为动力的电动车的强有力竞争对手。”他说。■

