兩大汽車巨頭前後丟擲氫能戰略,“終極能源”在中國真的步步臨近了

2020-09-17分类:汽車


“喝氫排水”,一直是汽車行業看得到、夠不著的科學命題。美好的技術與產品設想面前,有人投入巨資不見遲遲迴響,有人甚至淪為行業笑柄。相比電動汽車風頭無兩,這條“氫路”從來都不好走。
近日,上汽集團釋出了第一款面向市場的高階氫燃料電池MPV汽車,並高調丟擲五年內推出十款燃料電池汽車、形成萬輛級銷售規模的“氫戰略”。
而在三個月前,領跑全球氫能汽車技術的豐田汽車,宣佈與中國的一汽、東風、廣汽、北汽等大型車企共同成立“聯合燃料電池系統研發(北京)有限公司”,開展商用車氫燃料電池系統研發。
兩家世界知名車企先後在氫能汽車領域實施“大動作”,絕非巧合。從企業透露的技術和產品最新進展看,氫燃料電池汽車早已不是“華而不實”的概念性產品。如今,大批次生產、大規模市場投放已經具備了相當成熟的基礎。
“大動作”中,還有個細節頗具深意:豐田與中國合作伙伴們組建的聯盟裡,恰恰沒有國內最大車企上汽集團。在業內看來,兩大企業在氫能汽車領域,已經到了直接競爭階段,潛力巨大的中國市場,是它們共同的競技舞臺。

1
放棄與堅持
氫可以作為驅動機器的燃料,是化學課本上最基礎的知識。但現實中,至今一提起氫能汽車,卻總伴隨著“不靠譜”的質疑之聲。
50年前,美國宇航員尼爾·阿姆斯特朗乘著阿波羅11號飛船登上月球,飛船上一個不起眼的科技,卻引起了一些科技人士的注意。他們關注到,飛船使用燃料電池作為主電源,並且在1968年至1972年間的12次飛行任務中均未出現任何事故。
美國人的登月計劃讓燃料電池第一次進入公眾視野,當時世界汽車工業高速發展,燃料電池汽車順理成章地成為探索方向。但在世界大國紛紛入場後,加拿大人和德國人卻佔得先機。
1993年,加拿大巴拉德公司才推出世界上第一輛以氫燃料電池為動力系統的樣車。燃料電池的民用之路出現轉機。一年後,賓士NECAR 1問世,成為世界上第一輛真正意義上的氫燃料電池汽車。“這是一個新時代,其意義可以與戴姆勒和卡爾·本茨製造出第一輛以內燃發動機為動力的車輛相比。”時任戴姆勒-賓士集團技術研究主任赫默特·韋樂激動萬分。
一時間,人們樂觀地認為,汽車產業將從“點火燃燒時代”進入“電化學時代”。幾乎和賓士同時代,豐田、本田、日產、大眾、福特、現代、歐寶等世界主要車企紛紛入場。
可是樂觀並非會有好的結果。問題隨著氫燃料電池產業化的深入,越積越多。
電堆反應需要貴金屬鉑作為催化劑,成本高昂;燃料電池系統太大,難以在乘用車中佈置;加氫站等基礎設施匱乏,需要重新建立一套能源體系……這些都成為燃料電池汽車投入商業化應用的掣肘。
更讓氫燃料電池產業界人士意想不到的是,當他們正為突破民用產業化“卡脖子”技術苦苦尋覓時,鋰電池技術獲得巨大飛越。這無異於雪上加霜。特別在2010年之後,電動汽車異軍突起,這讓先後進入燃料電池汽車賽場的世界各大車企紛紛調轉新能源戰略方向,只剩下少數幾家車企依然在堅持。畢竟面臨全球汽車市場白熱化競爭,市場重壓下,很少有股東能忍受企業在一個看不到亮光的“無底洞”裡越陷越深。
眾車企紛紛抽身後,“無底洞”裡只剩豐田勇往直前。也正是這家全球汽車龍頭企業的堅持,讓即將進入歷史故紙堆的技術有了再次興起的可能。
1992年,豐田加入氫燃料電池汽車的研發大軍。4年之後,豐田第一款燃料電池汽車FCHV-1面世,並參加了大阪遊行。這是一款改裝自RAV4的燃料電池概念車,續航里程達到250公里。
之後19年,歷經數次設計思路更改,7次車型的升級迭代,2015年,Mirai上線:加氫3分鐘,續航500公里,令世界驚豔。
Mirai在日文中意為“未來”,因為豐田汽車社社長豐田章男認為,這是把錢投在有未來的地方。上市時,Mirai在日本國內售價720萬日元,經日本政府補貼後,使用者到手價500萬日元,約為一輛豐田“皇冠”轎車的價格。“至少21世紀以來,在氫燃料電池領域,豐田就是行業的標杆。”汽車業內人士表示。
從量產方面看,豐田的氫燃料電池汽車是成功的。但從商業方面看,卻不盡如人意。市場資料顯示,2015年上市至今,Mirai的累計銷量剛剛超過1萬輛。“將氫燃料電池首先應用於乘用車進行產業化,可能並不是一個最佳選擇。”豐田經營者開始思考。
深思熟慮之後,豐田開始調整氫燃料電池的產業化之路,將產品線瞄準商用車,並同時將產業化的市場從日本移到了中國。今年6月份,豐田決定與一汽、東風、廣汽、北汽等汽車集團成立“聯合燃料電池系統研發(北京)有限公司”,正式踏入商用車氫燃料電池系統領域。“中國是全球最大的汽車市場,也是對技術變革最敏感、接受度最高的市場。”汽車市場分析人士認為,這是豐田實施新計劃的根本原因。
按照規劃,“聯合燃料電池系統研發(北京)有限公司”被定位為開放式技術合作與研發平臺,將開展滿足中國市場需求的“FC電堆等的元件技術”“ FC系統控制技術”以及“車輛搭載技術”等一系列技術研發工作。
“中國是全球最大的汽車市場,也是對技術變革最敏感、接受度最高的市場。”汽車市場分析人士認為,這是豐田實施新計劃的根本原因。“快30年過去,現在豐田真的是著急了。”
2
隱秘的車道
豐田行至半程時,2001年,一個代號為“鳳凰一號”的專案在上汽集團內部悄悄成立。
當時,豐田是全球汽車老大。上汽在改革開放中,透過合資合作迅速成長。上海汽車產業剛剛由“國外匯入期”,向“內生增長期”轉型。彼時,滿大街跑的是上海大眾的桑塔納,上海通用的賽歐則剛剛成為現象級產品。從市場規模前景看,當時上汽集團急速壯大,但從自主掌握的核心技術看,和世界汽車巨頭相比,上汽基礎薄弱,差距巨大。
所以,氫能汽車成為當年上汽鍛鍊自主創新能力的一個支點。“鳳凰一號”為氫燃料電池,這一“從零開始”的自主核心技術而生。這和之後電動汽車技術研發一樣,是面對傳統燃油汽車領域的技術鴻溝,我國企業必須找到“彎道超車”的那條車道。
之後的日子裡,“彎道超車”戰略反覆被提起,但超車的主角是電動汽車的“三電技術”。氫能源燃料電池這條“隱秘的車道”上,前行者尤為孤獨,哪怕是走在前頭的豐田,也只是默默耕耘。“很長時間裡,我們既看不到對手,也看不到標杆,這樣的研發,是最難堅持的。”上汽燃料電池研發負責人說,不知不覺中,上汽成為中國唯一持續投入研發燃料電池汽車的本土企業。
就像所有剛剛起步的工業門類一樣,最初,所有核心零部件、原材料都要依賴進口。“在剛開始研發的那段時期,由於量小,因此上游鮮有供應商願意為此做過大的投入,所以我們不僅要做產品研發,還需要投入到每一個零部件的研發當中。”上汽集團副總裁藍青松回憶。

以雙極板這一燃料電池核心技術為例,幾年前也只有歐洲和日本可以造出符合要求的產品。“雙極板就像是燃料電池的承重牆,400多片金屬雙極板組裝在一起,對精度要求十分高,而且還要解決金屬板的電化學腐蝕問題。”當時負責參與到上汽雙極板技術攻關專案的侯中軍說,“雖然我們設計時想明白了,但國內卻沒有工藝能製造出,塗層的技術水平也達不到要求。”
後來,產學研這條路讓上汽打破國外壟斷成為可能。時任上汽前瞻技術研究部專案負責人的侯中軍得知上海交通大學精密成型團隊擁有攻克雙極板的技術,便立即從嘉定南下閔行尋找答案。接觸後,兩個團隊一拍即合,決定聯合起來攻關難題。經過一輪又一輪的設計輸入、評估測試、最佳化改進……經過近10年,金屬雙極板“中國方案”終於產業化落地。
“一開始,我們做出來的金屬雙極板效能很低,大家都不大看好。但我們認為,金屬雙極板更加符合車用電堆高功率密度和低成本製造的要求,如果燃料電池汽車要邁向產業化,原來的石墨雙極板必須被顛覆。幸好我們堅持了。”回憶起這段歷程,侯中軍頗為感慨。
從衝壓、焊接、塗層、密封,到最後做出成品,每天有1000多片金屬雙極板在生產線上產出。看到了燃料電池核心零部件未來發展的前景,2016年,該專案中的上海交大團隊決定獨立,成立上海治臻新能源裝備有限公司。這家公司與上汽也有著密切的聯絡——它的天使投資來自上汽創投。今年,這個產學研攻關核心技術的經典案例,還榮獲上海市技術發明獎特等獎。
“我們摸索出來,透過產學研模式,可以為氫燃料電池汽車發展出一批優秀的國內供應商,與國外供應商形成良性競爭。這樣,才能把燃料電池的成本做得更低,更好地推動燃料電池汽車的產業化發展。”上汽集團副總裁兼總工程師祖似傑說。
3
商業化之路道阻且長
本週,中國國際工業博覽會在上海上演。回顧近20年來的工博會歷史,上汽燃料電池汽車技術是展臺上的“常客”。但時間一久,公眾和媒體新鮮感難免褪去,疑問聲反而增加:“為什麼要搞那麼多年”“是不是中看不中用”“究竟還能不能產業化”……
交大團隊成功創業,治臻新能源發展的經驗,給上汽帶來啟發:氫能汽車要真正成功,必須聚焦核心技術,透過市場化機制,並尋求合作伙伴,把產業鏈做起來。
2018年,上汽捷氫科技因此誕生,專門研發燃料電池系統、電堆等核心零部件。與治臻新能源一樣,捷氫科技與上汽前瞻技術研究部也有著千絲萬縷的聯絡——它脫胎於上汽前瞻技術研究部。獨立後,捷氫科技即直面市場競爭,這也讓上汽的燃料電池汽車產業化步伐全面提速。
在傳統的供應關係中,一級供應商只要根據整車廠需求提供零配件,但為了加快產業化,捷氫科技決定走向市場,主動為客戶尋找應用場景。“我們判斷,機場會是燃料電池汽車重要的應用場景之一。”捷氫科技總經理盧兵兵說。傳統充電的新能源汽車由於充電耗時長,無法滿足機場的運營效率,這是他們的痛點,而這恰恰是燃料電池汽車的優勢。燃料電池汽車加氫只需幾分鐘,加一次能有500多公里續航里程,並且機場執行車輛的路線相對固定,加氫需求更集中。於是,捷氫科技找到了機場集團。
在捷氫科技的牽線搭橋下,今年4月26日,上汽集團與上海機場集團簽署戰略合作協議,將於出行服務等多個方面應用氫燃料電池汽車。
有了機場的成功經驗,盧兵兵認為,燃料電池汽車會在具備條件的區域裡率先實現小規模商業化運營,包括鋼鐵園區、化工園區、煤炭礦區、港口區域、封閉的物流園區等。其中,機場、港區都有結構性節能減排的需求,但傳統充電的新能源車無法滿足執行效率;而鋼鐵園區、石化園區、煤炭礦區都副產氫氣。

幾個月後,上汽集團又與寶武集團達成了戰略合作協議,計劃共同打造“一園兩廊”(吳淞氫能產業園、環A30公路氫走廊、臨港至南通氫走廊)國家級氫能產業示範區,共同推動燃料電池汽車和加氫站在示範區內落地。
從實驗室到園區,未來再從園區到城區,氫燃料電池的成本控制是每一步的關鍵,燃料電池的生產和銷售主要受限於許多因素,很多部分都是實驗室級的供貨,這正是成本的主要問題。“現在,包含電堆在內的氫燃料電池系統,其成本將隨著規模的上升而大幅度下降。與大通FCV80相比,我們剛剛釋出的全球首款燃料電池MPV車型EUNIQ 7成本已經大幅下降。當然目前氫燃料電池汽車正處於匯入期,依然需要政策扶持。”
“我們正在市場上應用的是第三代產品,技術指標全面超越豐田Mirai一代。第四代產品會比第三代產品實現整體成本下降40%,第五代產品比第四代產品再下降30%。”盧兵兵在捷氫內部的一次研討會中分享。根據他們團隊的測算,到“十四五”末期,氫燃料電池系統萬臺級的成本能夠接近於大排量的進口柴油機。
成本的降低,帶來的是市場的直接反饋。今年8月份,捷氫科技舉辦了一場燃料電池技術與應用論壇。論壇過後,公司銷售部門接到的電話更多了,就連財務部門也收到了融資意向。盧兵兵還透露,為了降低研發的融資成本,捷氫科技還計劃引入戰略投資,目標科創板上市。

位於安亭汽車城的加氫站。目前,上海加氫站只能建在外環外。
量產車的推出、應用場景的豐富讓氫燃料電池車看到了更加光明的前景。“不過現在看,實現盈利還太早,還有許多阻隔需要突破。”業內人士表示,比如法律法規的配套。目前氫的安全性已經得到驗證,危險係數低於汽油,但當前在國內氫依然被定性為“危化品”,而非能源,因此在生產、儲存、運輸、使用等環節都受到限制。“比如在上海,加氫站按規定只能建在外環外,還無法進入城市。在日本東京,市中心就能夠見到加氫站。”
目前看來,即便上汽實現萬輛規模的“氫戰略”,氫能汽車實現市場突破後,按照汽車行業規律,該領域距離盈利依然遙遠。“現在不盈利也是要搞的,這關係到我們國家的能源戰略和能源安全。有機會的情況下,不能放棄兩條腿走路。”上海市發改委能源處有關負責人堅定地表示。

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