概述

文章對國內(nèi)外燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程和共性問題進(jìn)行了研究，重點(diǎn)分析了中國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、獨(dú)有特點(diǎn)及主要差距。

在此基礎(chǔ)上，結(jié)合燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的特點(diǎn)，提出中國應(yīng)當(dāng)清晰界定燃料電池汽車的重要戰(zhàn)略地位，并提出了以商用車作為近期發(fā)展先導(dǎo)、政府持續(xù)支持和企業(yè)認(rèn)真儲(chǔ)備等具體發(fā)展策略建議。

1. 前言

當(dāng)前，全球能源、環(huán)境問題日益嚴(yán)重，世界各國都在積極尋求應(yīng)對方案，在汽車領(lǐng)域大力推進(jìn)新能源汽車的目的也正是如此。

新能源汽車有不同的類型，其中，燃料電池汽車（Fuel Cell Vehicle，F(xiàn)CV）不僅能夠在燃料上實(shí)現(xiàn)對燃油的完全替代，而且具有「零排放」、能量轉(zhuǎn)換效率高、燃料來源多樣并可靈活取自于可再生能源等優(yōu)勢，因而被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)未來汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要方向之一，也是解決全球能源和環(huán)境問題的理想方案之一。

目前，燃料電池汽車技術(shù)尚不夠成熟，但各國重視程度在不斷提高，呈現(xiàn)出加大力度推進(jìn)的態(tài)勢 。

日本、美國、歐盟和韓國等都投入了大量資金和人力開展燃料電池汽車的研究。豐田、本田、通用、福特、奔馳、現(xiàn)代等公司都已經(jīng)開發(fā)出燃料電池車型并進(jìn)行示范運(yùn)行，進(jìn)入初步應(yīng)用階段。

對于中國來說，隨著汽車保有量不斷攀升，來自汽車產(chǎn)業(yè)的能源與環(huán)境壓力不斷增大：

一方面，石油對外依存度逐年上升，已從本世紀(jì)初的 26% 增加至 2016 年的 65% 以上，對能源安全構(gòu)成了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，實(shí)施能源替代迫在眉睫；

另一方面，能源結(jié)構(gòu)中化石能源居于絕對主體地位，環(huán)保壓力巨大，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)同樣刻不容緩。

氫能熱值較高，儲(chǔ)量豐富，來源多樣，應(yīng)用廣泛，特別是具有極佳的環(huán)境友好度，代表著人類能源「脫碳入氫」、徹底避免碳排放的可能前景，是理想的長期替代能源候選對象之一。

從氫能的應(yīng)用角度看，燃料電池汽車是重點(diǎn)方向之一，如果氫能可以在規(guī)模龐大、影響廣泛的汽車產(chǎn)業(yè)得到規(guī)模化的應(yīng)用，必將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

也就是說，發(fā)展燃料電池汽車對于改善中國能源結(jié)構(gòu)、推動(dòng)交通領(lǐng)域低碳轉(zhuǎn)型以及提升重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)國際競爭力和科技創(chuàng)新力具有特殊的戰(zhàn)略意義。

正因如此，在《中國制造 2025》等綱領(lǐng)性文件中，中國政府對燃料電池汽車及其相關(guān)技術(shù)提出了明確的發(fā)展規(guī)劃，重視程度不斷提升。

有鑒于此，本文對燃料電池汽車核心技術(shù)、關(guān)鍵問題、發(fā)展現(xiàn)狀等進(jìn)行了梳理，特別分析探討了中國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)，并提出了現(xiàn)階段有針對性的發(fā)展建議。

2. 燃料電池汽車技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展

2.1 燃料電池汽車技術(shù)簡介

圖 1 燃料電池及燃料電池汽車技術(shù)發(fā)展

燃料電池（Fuel Cell，F(xiàn)C）是一種以電化學(xué)反應(yīng)方式將燃料（氫氣）與氧化劑（空氣）的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪芰哭D(zhuǎn)換裝置。19 世紀(jì) 30 年代，人們提出了燃料電池的初步構(gòu)想。此后，隨著技術(shù)的發(fā)展，不同級(jí)別的燃料電池問世，并逐步由軍用推廣至民用領(lǐng)域，如圖 1 所示。

自 20 世紀(jì)后半段開始，各大汽車廠商紛紛開展了燃料電池汽車的研究，其中尤其以日本最為領(lǐng)先。目前全世界已有多種高性能燃料電池汽車產(chǎn)品，初步進(jìn)入了商業(yè)化應(yīng)用階段。

根據(jù)電解質(zhì)的不同，燃料電池可分為堿性燃料電池（Alkaline Fuel Cell，AFC）、質(zhì)子交換膜燃料電池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC）、磷酸燃料電池（Phosphoric Acid Fuel Cell，PAFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（Molten Carbonate Fuel Cell，MCFC）、固體氧化物燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）等多種類型，其使用的燃料和適應(yīng)的應(yīng)用場景各有不同，其中質(zhì)子交換膜燃料電池具有高比功率、可快速啟動(dòng)、無腐蝕性、反應(yīng)溫度低、氧化劑需求低等優(yōu)勢，是當(dāng)前燃料電池汽車的首選。

燃料電池汽車以車載氫氣為能量源，經(jīng)燃料電池將氫氣的化學(xué)能量轉(zhuǎn)化為電能，再以電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛行駛。顯然，這涉及燃料電池汽車本身以及氫能供應(yīng)兩方面的全新內(nèi)容：

燃料電池汽車包括車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)、電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、整車控制系統(tǒng)和輔助儲(chǔ)能裝置等新元素；

氫能供應(yīng)則包括氫氣從生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)郊幼?、使用的全過程。

從整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈條看，燃料電池汽車的推廣和應(yīng)用涉及面廣，無論對車輛本身還是對氫

的制備、儲(chǔ)運(yùn)、應(yīng)用等，都有較高要求：

氫的制備主要包括煤氣化制氫、水電解制氫、天然氣重整氣制氫、甲醇裂解制氫等工藝；

氫的存儲(chǔ)主要包括高壓氣態(tài)儲(chǔ)存、固態(tài)氫化物儲(chǔ)存、低溫液氫儲(chǔ)存等方式，相應(yīng)的，其運(yùn)輸方式主要包括車船運(yùn)輸和管道運(yùn)輸?shù)龋?/p>

氫的應(yīng)用層面，加氫站及其他基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)是未來發(fā)展的重點(diǎn)。

圖 2 燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈

而燃料電池汽車本身，則是機(jī)械、化學(xué)、材料、電控等諸多領(lǐng)域的交叉學(xué)科，如圖 2 所示。各國正致力于逐步提高性能、降低成本，以加快推廣應(yīng)用。

2.2 各國燃料電池汽車技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化

基于燃料電池汽車的良好前景，各國對其的關(guān)注程度正在不斷提升（見表 1）。日本將氫能利用作為國家戰(zhàn)略方向之一，對氫能及燃料電池相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展高度重視。

政府、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)對燃料電池及燃料電池汽車技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，持續(xù)進(jìn)行了大量投入，豐田汽車公司研制的 Mirai、本田汽車公司的 Clarity，都是處于國際領(lǐng)先水平的燃料電池轎車產(chǎn)品。

表 1 全球燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展總覽

美國對燃料電池及燃料電池汽車技術(shù)的發(fā)展也較為重視，早在 2005 年，即已將氫能列入「主流能源」選擇之一，并陸續(xù)發(fā)布了氫能與燃料電池計(jì)劃。

美國主要推動(dòng)了燃料電池汽車在物料運(yùn)輸?shù)忍厥忸I(lǐng)域的應(yīng)用，至 2015 年，已有 34 家企業(yè) 8000 多輛燃料電池叉車投入運(yùn)行，取得了較好的商業(yè)化推廣，同時(shí)道路示范車輛也有一定應(yīng)用 。

歐盟在歐洲工業(yè)委員會(huì)和歐洲研究社團(tuán)等組織的推動(dòng)下，在燃料電池及燃料電池汽車方面開展了大量研究與示范應(yīng)用，同時(shí)，對用于燃料電池和燃料電池汽車的資金投入、燃料電池車隊(duì)推廣項(xiàng)目以及加氫站建設(shè)等進(jìn)行了系統(tǒng)的規(guī)劃。

總體而言，燃料電池汽車正處在由技術(shù)研發(fā)向商業(yè)化推廣過渡的階段，各國對該技術(shù)的重視不斷升溫，投入持續(xù)增加。

相比之下，日本政府對燃料電池及燃料電池汽車技術(shù)的推動(dòng)力度更大，技術(shù)水平也更高，其先進(jìn)的燃料電池乘用車車型已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，在燃料電池汽車領(lǐng)域走在了世界前列。

3. 全球燃料電池汽車發(fā)展的共性問題

當(dāng)前，燃料電池汽車尚未達(dá)到大規(guī)模推廣應(yīng)用的階段，其根本問題在于關(guān)鍵技術(shù)還不夠成熟。燃料電池汽車是涉及化學(xué)、材料、機(jī)械、電子等多個(gè)領(lǐng)域復(fù)雜技術(shù)的交叉載體，且所需技術(shù)水平較高，并給技術(shù)成本帶來了很大的挑戰(zhàn)。

例如，組成燃料電池單體的交換膜、催化層、滲透層、雙極板對材料、工藝提出了極高要求；又如，燃料電池電堆的成組、系統(tǒng)的集成與控制等，都必須適應(yīng)汽車運(yùn)行中頻繁變動(dòng)的工況。

正是由于關(guān)鍵技術(shù)尚未取得根本性突破，燃料電池汽車的推廣還面臨著幾個(gè)重大瓶頸，這些共性問題制約著全球燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

3.1 成本

燃料電池的成本依然偏高，這是推廣燃料電池汽車必須解決的首要問題。代表性的燃料電池汽車產(chǎn)品，如豐田 Mirai 售價(jià) 6.9 萬美元（約合 45 萬元人民幣），本田 Clarity 售價(jià) 6 萬美元（約合 39 萬元人民幣），遠(yuǎn)高于其他動(dòng)力形式的同級(jí)別車輛。

表 2 燃料電池各部件要求及應(yīng)對技術(shù)

造成燃料電池汽車高成本的主要原因在于燃料電池系統(tǒng)各部件成本較高，尤其是大量應(yīng)用貴金屬 Pt 的催化層。

為了保證電池性能，燃料電池各部件都有其特別要求（見表 2），目前雖有各種應(yīng)對方法，但始終無法避免較高的成本增量。因此，高性能、高可靠性、低成本的燃料電池組件，已成為燃料電池技術(shù)發(fā)展的重要方向。

圖 3 燃料電池汽車成本構(gòu)成

美國能源部（Department of Energy，DOE）對燃料電池汽車的成本問題進(jìn)行了系統(tǒng)分析，對整車、電堆、電池層層分解，得出了各部分成本的具體比例，如圖 3 所示。

根據(jù) DOE 的研究，目前燃料電池系統(tǒng)成本已從 2006 年的每千瓦 120 美元（約合 790 元人民幣）降低到了每千瓦 55 美元（約合 360 元人民幣，假定達(dá)到 50 萬臺(tái)規(guī)模），未來通過技術(shù)進(jìn)步和更大批量生產(chǎn)，還有望進(jìn)一步降低成本，實(shí)現(xiàn)每千瓦 30 美元（約合 200 元人民幣）的長期目標(biāo)。

中國燃料電池系統(tǒng)的實(shí)際成本目前約為每千瓦 5000 元人民幣，差距明顯，不過中國也制定了 2030 年達(dá)到每千瓦 200 元人民幣的目標(biāo)，則與美國 DOE 的預(yù)估接近。

另據(jù)美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室（Oak Ridge National Laboratory）估計(jì)，在形成 20000 輛規(guī)模的前提下，燃料電池汽車的整車成本有望達(dá)到約 48000 美元（約合 315000 元人民幣），其中燃料電池系統(tǒng)約占一半，即 24000 美元（約合 157000 元人民幣）左右。

而如果考慮儲(chǔ)氫系統(tǒng)、輔助電池等，整個(gè)燃料電池動(dòng)力總成的成本高達(dá) 36200 美元（約合 237000 元人民幣），占總成本的 75% 以上。

從目前的情況來看，盡管有所改善，但燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)的高昂成本，仍然使其與其他動(dòng)力形式相比處于明顯的競爭劣勢，這是燃料電池汽車大規(guī)模推廣的最大瓶頸。

3.2 耐久性

車用燃料電池的耐久性是制約其商業(yè)化的主要技術(shù)挑戰(zhàn)之一，對于乘用車而言，目前普遍認(rèn)可的指標(biāo)是在性能衰減 10% 的水平下運(yùn)行 5000 h。

近年來，世界各大汽車廠商積極致力于燃料電池技術(shù)研究，使電池耐久性有了較大提升，但距理想的商業(yè)化目標(biāo)仍有一定差距。

DOE 的研究報(bào)告指出 ，自 2006 年以來，美國燃料電池乘用車平均耐久性已由 1000 h 逐步提升至約 2500 h，同時(shí)，單車最佳耐久性紀(jì)錄提升更快，2015 年有車輛達(dá)到 5605 h 的連續(xù)運(yùn)行紀(jì)錄。

在商用車方面，近期的耐久性目標(biāo)為 18000 h。美國 UTC 公司示范的大型客車是長壽命燃料電池系統(tǒng)的典型案例，在 2010 年該示范性商用車已連續(xù)運(yùn)行 7000 h，到 2015 年已在實(shí)際路況條件下運(yùn)行 19000 h。

目前，中國燃料電池轎車壽命不足 2000 h，客車的壽命約為 3000 h，明顯低于國外先進(jìn)水平?？傮w來看，車用燃料電池耐久性正不斷提升，逐步接近商業(yè)化目標(biāo)。

提高耐久性的關(guān)鍵技術(shù)在于控制燃料電池性能衰減，而性能衰減的主要影響因素是車輛運(yùn)行工況的頻繁變動(dòng)。目前主要從兩方面解決此問題：

一方面，通過對動(dòng)力系統(tǒng)與控制策略的優(yōu)化，避開不利條件或減少不利條件的存在時(shí)間，以達(dá)到延緩衰減的目的；

另一方面，繼續(xù)發(fā)展新材料技術(shù)，包括用于催化劑及載體、聚合物膜、雙極板等的關(guān)鍵材料，以滿足苛刻的車用工況，提升耐久性。

具體來講，提高耐久性的重點(diǎn)技術(shù)包括：

電極材料的催化劑活性研究、交換膜的傳導(dǎo)能力提升；

電堆的水、熱、汽控制；

燃料電池系統(tǒng)的構(gòu)型設(shè)計(jì)與優(yōu)化、穩(wěn)定工況控制、啟停機(jī)策略、動(dòng)力電池匹配等。

在這些方面，中國都存在一定差距。

3.3 基礎(chǔ)設(shè)施

完善的基礎(chǔ)設(shè)施同樣是燃料電池汽車大范圍推廣的前提。有資料顯示，一座加氫站的投入大約為 2000 萬元，大大高于加油站的建設(shè)成本，其中約 60% 的成本用于站點(diǎn)維持。因此，現(xiàn)階段加氫站的建設(shè)和運(yùn)營必須依靠政府的財(cái)政補(bǔ)貼。

加氫站氫源方面，包括水電解制氫、質(zhì)子交換膜水解制氫、天然氣現(xiàn)場重整、外供氫等，需要因地制宜，選取合理方式。

如表 1 所示，至 2016 年，日本已在東京、大阪等城市建設(shè)了 100 座加氫站，北美建有 68 座加氫站，歐洲建有 50 座加氫站，中國則僅有 6 座。這些加氫站僅能滿足示范應(yīng)用需要，如要實(shí)現(xiàn)真正規(guī)?；纳虡I(yè)推廣，還需更進(jìn)一步的投入和建設(shè)。

因此，燃料電池汽車的快速發(fā)展有賴于氫能基礎(chǔ)設(shè)施的超前部署，當(dāng)前各國政府紛紛制定了各自的加氫站建設(shè)規(guī)劃，正在逐步加大對基礎(chǔ)設(shè)施的投入。

3.4 氫能產(chǎn)業(yè)鏈的系統(tǒng)規(guī)劃

為實(shí)現(xiàn)燃料電池汽車的大規(guī)模推廣，除了加氫環(huán)節(jié)外，還必須有「制氫-運(yùn)氫-儲(chǔ)氫-用氫」全產(chǎn)業(yè)鏈的完善配套設(shè)施。

同時(shí)，需要對氫能產(chǎn)業(yè)鏈的每個(gè)環(huán)節(jié)都進(jìn)行深入研究和分析，站在全生命周期的角度評(píng)價(jià)和控制氫能利用的整體效益，例如采取碳排放較高的制氫和運(yùn)氫方式，可能導(dǎo)致氫能利用在整體上并不節(jié)能環(huán)保。

目前針對各種制氫方法、運(yùn)輸方式等都有一些研究工作 ，但從「制氫-運(yùn)氫-儲(chǔ)氫-用氫」全過程視角出發(fā)，研究全局性的設(shè)計(jì)與規(guī)劃尚不多見。

此外，當(dāng)前雖有較成熟的制氫技術(shù)，如甲醇裂解制氫、煤氣化制氫、水電解制氫等方式，但大都是針對工業(yè)用氫。針對未來車載氫能的大規(guī)模制備、儲(chǔ)運(yùn)和使用，還需進(jìn)一步研究：

氫的儲(chǔ)運(yùn)就有多種技術(shù)路線可以選取，包括高壓氫瓶儲(chǔ)存、金屬氫化物儲(chǔ)存和車船運(yùn)輸、管道運(yùn)輸?shù)?，最適合車用的氫能儲(chǔ)運(yùn)方式尚不明確；

未來還需要考慮制氫的低成本化、低污染化、低能耗化，開發(fā)可再生能源制氫技術(shù)、探索如何降低電解水的能耗與成本可能成為未來的重要方向。

總之，燃料電池汽車的推廣，實(shí)際上是氫能在汽車產(chǎn)業(yè)大規(guī)模應(yīng)用的問題，唯有對整個(gè)氫能產(chǎn)業(yè)鏈和汽車產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行綜合評(píng)估和系統(tǒng)規(guī)劃，方能在實(shí)現(xiàn)推廣目標(biāo)的同時(shí)真正滿足社會(huì)的多元需求。

4. 中國燃料電池汽車發(fā)展現(xiàn)狀及差距分析

4.1 中國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

在國家「863」計(jì)劃「十五」電動(dòng)車重大科技專項(xiàng)、「十一五」節(jié)能與新能源汽車重大項(xiàng)目、「十二五」及「十三五」電動(dòng)車關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)集成等重大項(xiàng)目的支持下，通過產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)的攻關(guān)，中國燃料電池汽車技術(shù)取得了一定的進(jìn)展，初步掌握了燃料電池電堆和關(guān)鍵材料、動(dòng)力系統(tǒng)與核心部件、整車集成和氫能基礎(chǔ)設(shè)施等核心技術(shù)，基本建立了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的燃料電池轎車及城市客車動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)，也初步形成了燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)、動(dòng)力電池、DC/DC 變換器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、儲(chǔ)氫系統(tǒng)等關(guān)鍵零部件的配套研發(fā)體系，并具備了百輛級(jí)燃料電池汽車及其動(dòng)力系統(tǒng)的生產(chǎn)能力。

當(dāng)前，中國已有 3 款燃料電池客車、5 款燃料電池轎車樣車推出，并先后在北京奧運(yùn)會(huì)、上海世博會(huì)、全球環(huán)境基金與聯(lián)合國發(fā)展計(jì)劃署（GEF/UNDP）共同支持的燃料電池城市客車商業(yè)化示范活動(dòng)、新加坡青奧會(huì)等開展了示范運(yùn)行。

基礎(chǔ)設(shè)施方面，中國建有加氫站 6 座，分別位于北京、上海、鄭州等地。制氫方面，中國主要采用煤氣化制氫，小規(guī)模的分散用氫主要靠甲醇蒸汽重整、水電解和氨氣裂解等方式提供，而未來的發(fā)展方向則是可再生能源制氫以及化石能源的高效清潔利用。

總體而言，中國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)尚處于起步階段，僅有少量企業(yè)進(jìn)行了開發(fā)示范樣車的嘗試，但后續(xù)量產(chǎn)計(jì)劃并未跟進(jìn)，沒有形成前后接續(xù)、有序推進(jìn)的態(tài)勢。

4.2 中國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的主要差距與自身特點(diǎn)

經(jīng)過多年的發(fā)展，與國際先進(jìn)水平相比，中國燃料電池汽車在整車總體布置、動(dòng)力性、氫氣消耗量等基本性能方面已經(jīng)差距不大，在動(dòng)力系統(tǒng)的集成和控制方面也有明顯進(jìn)步，但在關(guān)鍵材料及工藝、關(guān)鍵零部件、整車集成以及耐久性等方面，仍有明顯差距，如表 3 所示。

表 3 國內(nèi)外燃料電池汽車技術(shù)差距

總體上，核心組件如質(zhì)子交換膜、催化劑、碳紙、碳布、膜電極、雙極板等，中國雖進(jìn)行了基礎(chǔ)研發(fā)及小規(guī)模量產(chǎn)，但其性能、成本與國外先進(jìn)水平相比均有不足。

國外已可實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵零部件的大規(guī)模生產(chǎn)，中國多處在試生產(chǎn)、小規(guī)模生產(chǎn)階段。集成技術(shù)的差距，使中國燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)功率明顯低于國際水平，例如，中國典型燃料電池轎車的電池功率約為 35~50 kW，而國際先進(jìn)水平可達(dá) 90~100 kW。

與此同時(shí)，中國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)有其自身特點(diǎn)，切實(shí)把握這些「獨(dú)特」屬性，才能有效地梳理出最適宜的發(fā)展策略：

第一，發(fā)展起步晚，地域性強(qiáng)。中國于 20 世紀(jì) 90 年代開始關(guān)注燃料電池技術(shù)，至 2000 年左右才開展燃料電池汽車方面的研究，與世界先進(jìn)國家相比，技術(shù)積累相對薄弱。同時(shí)，中國的燃料電池相關(guān)產(chǎn)業(yè)集中在東南沿海地區(qū)，如在如皋、佛山等城市發(fā)展相對迅速，內(nèi)陸地區(qū)則相對遲緩，呈現(xiàn)出地域性明顯的特征。

第二，產(chǎn)業(yè)鏈條不夠完整。由于尚處在基礎(chǔ)研發(fā)和初步應(yīng)用階段，燃料電池先進(jìn)技術(shù)更多由研究機(jī)構(gòu)和高等院校掌握，而這些單位往往不具備氫能產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的條件和能力，特別是在汽車這樣復(fù)雜且涉及面廣的產(chǎn)品上。相比之下，中國燃料電池企業(yè)以及整車企業(yè)的競爭力普遍較弱，從基礎(chǔ)研發(fā)到推廣應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)鏈尚未完全打通。

第三，商用車發(fā)展相對較快。相較于燃料電池乘用車，中國已有宇通客車、福田客車、金龍客車等廠商對燃料電池商用車進(jìn)行了多年開發(fā)，研制了多代樣車，并進(jìn)行了示范應(yīng)用，具備了一定的技術(shù)基礎(chǔ)。

第四，政府更為關(guān)注純電動(dòng)車的發(fā)展。目前純電動(dòng)車是中國新能源汽車的主要戰(zhàn)略方向，得到了大量的政策傾斜和資金投入，相比之下，更需前瞻投入的燃料電池汽車并未獲得區(qū)別于電動(dòng)車的特殊政策支持。也可以說，未來燃料電池汽車在中國的良好發(fā)展，首先需要政府給出清晰的定位和明確的方向。

總之，除全球燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)面臨的共性瓶頸外，中國燃料電池汽車的加快推廣還必須克服目前明顯的技術(shù)差距，并有效結(jié)合自身特點(diǎn)，這在客觀上增加了燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)在中國發(fā)展的困難和變數(shù)。

但從推行能源多元化、降低風(fēng)險(xiǎn)的角度出發(fā)，同時(shí)考慮到氫能作為未來主要能源候選對象的戰(zhàn)略地位，中國不宜忽視燃料電池及其在汽車領(lǐng)域應(yīng)用的技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)，必須采取適宜措施，有針對性、有計(jì)劃地予以重點(diǎn)實(shí)施。

5. 中國燃料電池汽車的發(fā)展策略建議

5.1 中國發(fā)展燃料電池汽車的戰(zhàn)略定位

首先，必須站在全球產(chǎn)業(yè)升級(jí)和能源革命的大背景下審視燃料電池汽車。當(dāng)前，全球能源與環(huán)境壓力與日俱增，各國汽車節(jié)能減排的步伐不斷加快，發(fā)展新能源汽車已呈大勢所趨。

各國一方面不斷加嚴(yán)燃油消耗法規(guī)，另一方面持續(xù)加大對新能源汽車支持力度，以謀求交通領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。

以日本豐田、本田、德國大眾等為代表的多家全球頂級(jí)汽車企業(yè)更相繼宣布了停產(chǎn)傳統(tǒng)燃油車的時(shí)間表，這意味著推進(jìn)新能源汽車、實(shí)現(xiàn)汽車電氣化成為了公認(rèn)的發(fā)展趨勢。目前新能源汽車有兩大主要發(fā)展方向，即純電動(dòng)車與燃料電池汽車。

全球汽車強(qiáng)國都致力于這兩類電驅(qū)動(dòng)車型的開發(fā)，包括乘用車和商用車。不僅純電動(dòng)車，燃料電池乘用車和商用車也不斷有新產(chǎn)品問世。這對致力于建設(shè)汽車強(qiáng)國的中國是戰(zhàn)略選擇的很好參照。

其次，必須充分理解中國作為全球第一汽車大國，發(fā)展新能源汽車戰(zhàn)略需求的迫切性。

一方面，中國石油對外依存度逐年攀升，2016 年已超過 65%，能源安全成為事關(guān)國運(yùn)的重大挑戰(zhàn)；另一方面，日益嚴(yán)重的霧霾引發(fā)全民關(guān)注，履行低碳承諾和改善環(huán)境質(zhì)量已是中國最大的政治任務(wù)之一。

汽車產(chǎn)業(yè)作為石油消耗大戶，自然應(yīng)承擔(dān)重要責(zé)任。也就是說，中國亟需在能力所及的范圍內(nèi)，以最快速和最有效的手段，加緊普及新能源汽車，以早日實(shí)現(xiàn)能源替代和碳排放降低。

正是從這種戰(zhàn)略需求出發(fā)，中國選擇了以全面推動(dòng)電動(dòng)車為主的新能源汽車發(fā)展策略，這也是權(quán)衡電動(dòng)車和燃料電池汽車發(fā)展?fàn)顟B(tài)后做出的選擇。

先從基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)角度分析，中國地域遼闊，如果同時(shí)承擔(dān)加油站、充電站、加氫站建設(shè)，投入將非常巨大，且難以配置充足的資源（尤其是大型城市稀缺的土地資源），可行性較低。

而比較充電站和加氫站，前者相對成熟，正處在快速普及的狀態(tài)，后者尚有技術(shù)和成本等問題需要解決，且制氫、運(yùn)氫和儲(chǔ)氫都還有很多技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化難題。

顯然，優(yōu)先布置充電站更為現(xiàn)實(shí)。再就電動(dòng)車和燃料電池汽車本身來看，相比于燃料電池汽車，電動(dòng)車更接近于大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化：

第一，從全球來看，電動(dòng)車更加成熟，像日產(chǎn)、特斯拉等公司的電動(dòng)車產(chǎn)品已經(jīng)有不錯(cuò)的銷量。相比之下，即使最為領(lǐng)先的日企，雖然陸續(xù)推出了燃料電池量產(chǎn)車型，但產(chǎn)量都非常有限。近期一直以「混合動(dòng)力 + 燃料電池」為技術(shù)路線的豐田汽車也公布了量產(chǎn)電動(dòng)車的計(jì)劃，這種戰(zhàn)略調(diào)整說明，豐田也認(rèn)識(shí)到就當(dāng)前快速推進(jìn)新能源汽車的需求而言，電動(dòng)車是無法跨越的。

第二，電動(dòng)車能源供給相對方便，電網(wǎng)相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施已十分完善，各國的充電基礎(chǔ)設(shè)施也在加速發(fā)展中，相反，高效的制氫路徑尚在探索中，并無大量「現(xiàn)成」的氫能可供利用。

第三，中國自身電動(dòng)車水平基本與世界同步，而如前所述，燃料電池汽車技術(shù)則相對落后。由此可見，相比于發(fā)展燃料電池汽車，聚力發(fā)展電動(dòng)車更是快速獲得節(jié)能減排收益的有效手段。

最后，必須深刻地理解燃料電池汽車的戰(zhàn)略價(jià)值，盡管「發(fā)展有側(cè)重、推進(jìn)有先后」的新能源汽車普及策略無可厚非，但這并不意味著可以忽略燃料電池汽車。

作為新能源汽車的重要發(fā)展選項(xiàng)和未來汽車動(dòng)力可能的終極解決方案之一，燃料電池汽車在中國汽車強(qiáng)國的版圖中絕非可有可無，而是必不可少，其先天具有的零排放、高能效、大里程等優(yōu)勢，是電動(dòng)車無法比擬的。

實(shí)際上，人類未來的能源格局極有可能「脫碳入氫」，而燃料電池汽車恰與此方向匹配，從這個(gè)意義上講，在能源革命的深度上，燃料電池汽車是超過電動(dòng)車的。更重要的是，中國必須堅(jiān)持「能源多元化」的戰(zhàn)略。

因此，任何以發(fā)展電動(dòng)車為理由忽視燃料電池汽車投入的觀點(diǎn)都是不可取的。面對燃料電池汽車落后于人的局面，中國更要在大力發(fā)展電動(dòng)車的同時(shí)，同步對燃料電池汽車進(jìn)行戰(zhàn)略儲(chǔ)備、前瞻布局和切實(shí)投入。

不僅是商用車，也包括乘用車，都必須努力緊跟世界先進(jìn)水平，以免出現(xiàn)戰(zhàn)略誤判和關(guān)鍵短板。

5.2 中國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展策略

前文已闡明燃料電池汽車對于中國能源和汽車產(chǎn)業(yè)的重要性，而要在總體落后的情況下，以相比電動(dòng)車次要的投入，快速推進(jìn)燃料電池汽車的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，就更需要科學(xué)精準(zhǔn)的發(fā)展路徑以及相關(guān)方面的有效協(xié)同。

為此，本文經(jīng)過認(rèn)真梳理和研究分析，提出了中國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的三大發(fā)展策略：即商用車先導(dǎo)、政府持續(xù)支持、企業(yè)認(rèn)真儲(chǔ)備。

a. 中國發(fā)展燃料電池汽車應(yīng)選擇商用車作為重點(diǎn)方向和戰(zhàn)略突破口

從全球共性問題和情況看，主要有以下幾個(gè)方面的考慮：

首先，燃料電池成本高昂，如果搭載于成本承載力相對有限的乘用車上，很難獲得與其他動(dòng)力車型相近的成本競爭力；

其次，燃料電池汽車面臨加氫基礎(chǔ)設(shè)施的制約，但其續(xù)航里程長的特點(diǎn)，特別適合大型商用車（如長途貨車、客車）的應(yīng)用場景，而為保障固定用途、點(diǎn)對點(diǎn)移動(dòng)的長途商用車，只需定點(diǎn)建設(shè)少量加氫站即可，對基礎(chǔ)設(shè)施的依賴就可大為降低；

最后，采用以動(dòng)力電池供能的純電動(dòng)商用車，雖然同樣可以滿足環(huán)保要求，但為滿足較長續(xù)航里程和較大載重量必須搭載大量電池，不僅成本上并不劃算，而且運(yùn)載大量電池移動(dòng)本身也與節(jié)能環(huán)保相悖。

也就是說，對于大型商用車而言，電動(dòng)車是性價(jià)比較低的新能源技術(shù)選項(xiàng)，而燃料電池汽車恰可彌補(bǔ)其短。再從中國自身特點(diǎn)和情形分析：

第一，相比乘用車，中國商用車的節(jié)能減排技術(shù)水平更低，商用車保有量遠(yuǎn)小于乘用車，但油耗和排放都更甚于乘用車，為此在商用車領(lǐng)域推廣新能源的緊迫性更強(qiáng)，而燃料電池可能是更適合商用車的新能源汽車技術(shù)；

第二，中國市場規(guī)模巨大、地域差異明顯，如前文所述，中國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)也呈現(xiàn)出地域性強(qiáng)的特色，因地制宜地選擇合適的局部區(qū)域，以氫能綜合利用為戰(zhàn)略方向，導(dǎo)入全功率燃料電池商用車，就有足夠的市場容量，具有獲得快速發(fā)展的現(xiàn)實(shí)可行性；

第三，中國在燃料電池商用車方面的差距小于乘用車，如能切實(shí)以商用車為先導(dǎo)推進(jìn)燃料電池汽車，不僅可以助力汽車節(jié)能減排整體目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，而且完全可以通過打造燃料電池商用車平臺(tái)，先行培育產(chǎn)業(yè)鏈，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化，并為未來燃料電池乘用車的推廣做好技術(shù)儲(chǔ)備。

b. 政府應(yīng)給予燃料電池汽車以充分重視和持續(xù)支持

本文建議政府應(yīng)從五個(gè)方面入手，支持燃料電池汽車的技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展：

其一，必須明確肯定燃料電池汽車的戰(zhàn)略定位，作為新能源汽車的重要技術(shù)路徑和未來汽車動(dòng)力可能的終極解決方案之一，燃料電池汽車不是可有可無，而是不容有失。中國當(dāng)前選擇以電動(dòng)車為突破口加快發(fā)展新能源汽車無可非議，但國家同時(shí)必須有力支持燃料電池汽車的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，包括全功率的燃料電池乘用車，因?yàn)樽鳛槠嚧髧?，我們承受不起未來汽車?dòng)力源可能發(fā)生突變帶來的戰(zhàn)略風(fēng)險(xiǎn)，理應(yīng)加緊推進(jìn)、認(rèn)真儲(chǔ)備，力爭搶占先機(jī)。

其二，必須進(jìn)行前瞻布局，系統(tǒng)規(guī)劃重點(diǎn)區(qū)域。既要避免各地都只關(guān)注電動(dòng)車而忽視燃料電池汽車，也要避免燃料電池汽車的重復(fù)投入，更要保證真正具有優(yōu)勢條件的區(qū)域及企業(yè)得到有針對性的重點(diǎn)扶持。

其三，通常新興產(chǎn)業(yè)的形成、發(fā)展和成熟都要經(jīng)歷從「政府主導(dǎo)」到「準(zhǔn)市場過渡」再到「市場主導(dǎo)」的軌跡，而當(dāng)前以及今后相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)，由于技術(shù)成熟度不足，燃料電池汽車都將繼續(xù)處在「政府主導(dǎo)」階段，為此政府必須持續(xù)給予直接的支持，包括投入基礎(chǔ)研發(fā)、財(cái)政補(bǔ)貼產(chǎn)品和基建、扶持重點(diǎn)企業(yè)以及開展示范工程等。

其四，必須加緊出臺(tái)并不斷完善相關(guān)政策保障體系，確保氫能的生產(chǎn)供給、車輛的研發(fā)制造、基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)運(yùn)營等不同環(huán)節(jié)都有據(jù)可依，從而能夠有序開展相關(guān)工作。

其五，要認(rèn)真總結(jié)電動(dòng)汽車前期推廣的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，確保在燃料電池汽車的基礎(chǔ)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化推廣上少走彎路。

c. 企業(yè)應(yīng)將燃料電池汽車作為未來動(dòng)力技術(shù)的重要選項(xiàng)，認(rèn)真評(píng)估，有效儲(chǔ)備

對于企業(yè)來說，應(yīng)根據(jù)自身實(shí)際情況，將燃料電池汽車作為重要的技術(shù)選項(xiàng)，納入未來節(jié)能減排技術(shù)路線的綜合評(píng)估之中，進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)攻關(guān)與儲(chǔ)備，并積極推動(dòng)燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。必須強(qiáng)調(diào)的是，燃料電池汽車商業(yè)化的核心還是關(guān)鍵技術(shù)的進(jìn)步。

根據(jù)本文的梳理，建議企業(yè)可按以下重點(diǎn)方向進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，以促進(jìn)燃料電池汽車加快走向大規(guī)模應(yīng)用：

第一，基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)，包括燃料電池核心材料和燃料電池過程機(jī)理研究，如新型低鉑或非鉑催化原理及催化劑、高化學(xué)和機(jī)械穩(wěn)定性固體電解質(zhì)開發(fā)、單電池綜合仿真技術(shù)、燃料電池電熱分布分析、空氣雜質(zhì)的影響、電堆「氣水電熱」多重耦合特性研究等；

第二，集成技術(shù)研發(fā)，包括應(yīng)用于燃料電池系統(tǒng)層級(jí)的集成技術(shù)和應(yīng)用于整車層級(jí)的集成技術(shù)；

第三，關(guān)鍵零部件研發(fā)，例如高性能燃料電池系統(tǒng)所必需的空壓機(jī)、加濕器、氫循環(huán)裝置等重要零部件，都應(yīng)盡快實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，以確保產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展；

第四，基礎(chǔ)設(shè)施及相關(guān)技術(shù)。包括低成本、低能耗、低污染的制氫、運(yùn)氫、儲(chǔ)氫技術(shù)，如可再生能源制氫等技術(shù)的應(yīng)用。

6. 結(jié)束語

燃料電池汽車代表著汽車產(chǎn)業(yè)動(dòng)力革命可能的終極方向之一，對于改善未來能源結(jié)構(gòu)、發(fā)展低碳交通具有深遠(yuǎn)意義。當(dāng)前，世界各國對于燃料電池汽車的關(guān)注不斷升溫，已有一些產(chǎn)品投放市場，進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化初始階段。

本文對燃料電池汽車發(fā)展歷程、關(guān)鍵技術(shù)和主要障礙進(jìn)行了系統(tǒng)梳理，指出由于技術(shù)尚未獲得本質(zhì)突破，因此成本、耐久性、基礎(chǔ)設(shè)施以及氫能產(chǎn)業(yè)鏈仍是燃料電池汽車推廣應(yīng)用所面臨的全球共性瓶頸。

與此同時(shí)，中國燃料電池汽車雖也已獲得一定的發(fā)展，但在關(guān)鍵材料、關(guān)鍵零部件和整車集成等方面與國外先進(jìn)水平相比仍有一定差距，同時(shí)具有起步晚、地域性強(qiáng)、產(chǎn)業(yè)鏈條不夠完整、商用車相對發(fā)展較快以及政府更關(guān)注于電動(dòng)車發(fā)展等鮮明特點(diǎn)。

基于燃料電池汽車自身技術(shù)特點(diǎn)和中國當(dāng)前發(fā)展情況，本文認(rèn)為，發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)雖然要有所側(cè)重，但必須充分認(rèn)識(shí)到燃料電池汽車的重要地位，站在大國「能源多元化」戰(zhàn)略需求的高度，給予足夠的重視和切實(shí)的支持。

本文從中國燃料電池汽車發(fā)展的突破口及方向、燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需的政府支持和環(huán)境保障、相關(guān)企業(yè)的應(yīng)對戰(zhàn)略三個(gè)方向梳理了其發(fā)展策略，為推動(dòng)中國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的加快發(fā)展，實(shí)現(xiàn)汽車能源替換與碳排放降低，確保產(chǎn)業(yè)未來可持續(xù)發(fā)展提供助力。