技術(shù)文章
TECHNICAL ARTICLES唉,把燃料電池和鋰電放在一起比較實(shí)在是有一點(diǎn)敏感,但不得不說(shuō),每一個(gè)在自己領(lǐng)域里堅(jiān)持的人一定是基于自身的認(rèn)知才會(huì)投入時(shí)間和精力,而我承認(rèn)在某種程度上這個(gè)世界的每個(gè)人都有一個(gè)自己的“井底",“無(wú)知"是人類普遍的困局,但我們卻都想努力跳出這個(gè)困局。所以,也許對(duì)各持己見的問(wèn)題爭(zhēng)論一下也沒(méi)什么不好。
你看人家馬斯克、迪斯就公開說(shuō)發(fā)展燃料電池是“愚蠢"的,只是,燃料電池行業(yè)暫時(shí)還談不上什么“大佬",就算我們認(rèn)同章男和鄭義宣是燃料電池汽車行業(yè)的“老大",他們也未必是馬斯克那樣張揚(yáng)和攻擊性的性格。
今天又提這個(gè)話題是因?yàn)樽蛱煸缟贤扑驮S國(guó)先生的文章《許國(guó):人類氫時(shí)代札論(連載之九)》果然像他預(yù)料的那樣,有讀者對(duì)他在文中提到的乘用車提出了反對(duì)意見,為此,即使在會(huì)議上,看到對(duì)方激烈的言辭也讓我無(wú)法不做出反應(yīng)。
為什么今天把要討論的話題用了松散的表達(dá)方式呢?實(shí)在是因?yàn)闀r(shí)間的問(wèn)題,我不是專職的“自媒體",還需要很多日常的工作,如果在家里我花一兩天的時(shí)間來(lái)仔細(xì)比較一下鋰電和燃料電池兩條技術(shù)路線的優(yōu)缺點(diǎn)、技術(shù)進(jìn)步、全生命周期耗能和排放、遇到的瓶頸、各自適應(yīng)的場(chǎng)景可能會(huì)比較嚴(yán)謹(jǐn),但出門在外,又約了路博士和張博士明天的早餐,只能在有限的時(shí)間縫里聊幾句天了。
不是我不能等,有些話題錯(cuò)過(guò)時(shí)間窗口就沒(méi)意思了,就算我以后還會(huì)繼續(xù)討論這個(gè)問(wèn)題,我也不能在今天這個(gè)時(shí)點(diǎn)上表現(xiàn)太冷漠,因?yàn)榉磳?duì)燃料電池乘用車路線的那個(gè)專家?guī)缀跽加昧宋野胩斓臅r(shí)間。而且,就在今天剛好遇到與這個(gè)話題相關(guān)的幾個(gè)重要信息,我覺得就更有必要在這個(gè)時(shí)點(diǎn)上來(lái)討論了。
Industry Observer@01
反對(duì)燃料電池的專家提出的問(wèn)題
今天提出反對(duì)燃料電池的專家(大學(xué)教授)提出的個(gè)問(wèn)題是:許國(guó)先生提到2017年歐洲調(diào)研就發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)歐洲燃料電池汽車競(jìng)爭(zhēng)不過(guò)鋰電,現(xiàn)在還說(shuō)要發(fā)展燃料電池,自相矛盾。我跟教授溝通的觀點(diǎn)是,當(dāng)時(shí)歐洲的綠氫成本肯定不能和今天和未來(lái)比,所以,當(dāng)時(shí)條件不成熟、用不起,暫時(shí)放棄出租車的運(yùn)營(yíng)很正常。
但歐洲并沒(méi)有放棄氫能發(fā)展方向,正是因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)燃料電池汽車用不起才把更多的科研力量轉(zhuǎn)向?qū)錃夤?yīng)和成本的研究。事實(shí)上,寶馬汽車曾經(jīng)推出過(guò)燃料電池樣車,很多年都沒(méi)有量產(chǎn),今年4月再一次公布他們將在2022年推出測(cè)試樣車,并計(jì)劃在2025年推出市場(chǎng)。
回顧一下中國(guó)燃料電池汽車發(fā)展的歷史其實(shí)也差不多,一開始好不容易把燃料電池汽車做到能夠穩(wěn)定運(yùn)行了,結(jié)果發(fā)現(xiàn)氫氣太貴,然后大家紛紛開始考慮應(yīng)用場(chǎng)景,探索氫氣的制儲(chǔ)運(yùn)加,甚至一些燃料電池企業(yè)已經(jīng)將生產(chǎn)場(chǎng)地和應(yīng)用場(chǎng)景搬到了距離產(chǎn)氫地更近的地方。而的消息是中石化庫(kù)車項(xiàng)目將綠氫的成本做到18元/kg。
光伏、風(fēng)電、鋰電都經(jīng)歷了高成本到低成本的過(guò)程,氫能產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng),難在對(duì)配套產(chǎn)業(yè)要求很高,好處是降成本的環(huán)節(jié)很多,過(guò)去十年氫能和燃料電池的信心來(lái)自燃料電池和可再生能源成本的大幅下降。行業(yè)目前還處于示范期,還有很大的進(jìn)步空間,未來(lái)的成本肯定比現(xiàn)在更便宜。
教授說(shuō)的第二個(gè)問(wèn)題是一個(gè)很重要的問(wèn)題,他說(shuō)電動(dòng)汽車百公里耗電通常低于20度電,而燃料電池需要的1kg氫氣用電解水制造時(shí)至少耗電40度,如果煤和天然氣制氫則要排放大量的二氧化碳。
這顯然是燃料電池跟鋰電比較在成本上一個(gè)非常大的劣勢(shì),不過(guò)我跟教授說(shuō)單一指標(biāo)不足以判斷更遠(yuǎn)的未來(lái)。我認(rèn)為就目前而言,鋰電和燃料電池都取得了很大的進(jìn)步,但都有缺點(diǎn),燃料電池是產(chǎn)業(yè)鏈還沒(méi)有閉環(huán),而鋰電則是生態(tài)鏈還沒(méi)有閉環(huán)。
當(dāng)然,教授還列舉了氫能安全問(wèn)題,這是我們從業(yè)人員最關(guān)心而且最嚴(yán)肅對(duì)待的事情,但就像石油、天然氣、鋰電都需要安全管理一樣,氫氣的安全也并非不能管理。如果一定要說(shuō)氫氣有安全性問(wèn)題就有壞人故意破壞那就有一點(diǎn)“耍賴"了,如果有人刻意要制造危險(xiǎn),我們身邊的危險(xiǎn)不用等到氫能產(chǎn)業(yè)化也是無(wú)處不在的。
教授繼續(xù)跟我掰飭,可憐我也不是科學(xué)家,我跟他說(shuō)我認(rèn)同劉科院士的觀點(diǎn),不是說(shuō)鋰電不能大力發(fā)展,但發(fā)展的節(jié)奏要與電網(wǎng)的承受相匹配,也要與鋰資源回收利用的技術(shù)發(fā)展相匹配。教授說(shuō),市場(chǎng)只關(guān)心成本,環(huán)保跟消費(fèi)者沒(méi)有關(guān)系,我當(dāng)然要談到雙碳、政府政策、社會(huì)責(zé)任、可持續(xù)發(fā)展等等。
那些討論的語(yǔ)言也許很有意思,如果沒(méi)有意思我想我們就不會(huì)討論了,不過(guò)不方便書面表達(dá),我不過(guò)是想表達(dá),差別電價(jià)、碳稅價(jià)格等問(wèn)題,比如鋰電用的是網(wǎng)電,氫能可能用的是"廢電"或離網(wǎng)電價(jià),我國(guó)的碳交易價(jià)格50元/噸,而歐洲的碳交易價(jià)格每噸達(dá)到上百歐元,而鋰電現(xiàn)在主要用的是灰電,如果碳交易價(jià)格上去消費(fèi)者承擔(dān)的費(fèi)用肯定就不是現(xiàn)在的價(jià)格。
Industry Observer@02
“乘用車是研究生,商用車是小學(xué)生"?
似乎很多人都認(rèn)為雖然燃料電池跟鋰電比較,成本相差很遠(yuǎn),燃料電池“奢望"做乘用車不現(xiàn)實(shí),做做商用車嘛還好,因?yàn)樯逃密嚺欧帕刻蟆_@顯然也是市場(chǎng)主流的聲音,干脆有人又說(shuō)“乘用車是研究生,商用車是小學(xué)生",也就是說(shuō)燃料電池的技術(shù)做不了乘用車。
如果認(rèn)同氫能更有利于商用車減排,難道乘用車不用減排?如果商用車簡(jiǎn)單,為什么鋰電鏈“研究生"的乘用車都做了,卻不能把“小學(xué)生"的商用車做得更好呢?
所以,好奇怪的思維模式。我琢磨著這個(gè)判斷是怎么來(lái)的呢?估計(jì)是因?yàn)槲覀儑?guó)家有自己的商用車發(fā)動(dòng)機(jī)濰柴、玉柴、錫柴、云內(nèi)……沒(méi)有一臺(tái)乘用車的發(fā)動(dòng)機(jī)吧。因此判斷濰柴、玉柴、錫柴、云內(nèi)等企業(yè)就是小學(xué)生嗎?
其實(shí)這是由于我國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展歷史形成的,并不是我們做不了乘用車的發(fā)動(dòng)機(jī)。我國(guó)解放初期的汽車工業(yè)是以商用車為主的引進(jìn)技術(shù),也是為當(dāng)時(shí)“備戰(zhàn)備荒"的大環(huán)境相匹配,包括東風(fēng)、解放、黃河等汽車都是引進(jìn)國(guó)外的技術(shù),最早引進(jìn)前蘇聯(lián)技術(shù),后來(lái)又引進(jìn)歐洲、奧地利技術(shù),在引進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上,發(fā)展出了自己的發(fā)動(dòng)機(jī),并形成了濰柴、玉柴等技術(shù)持續(xù)迭代的自主品牌。
而改革開放后開始以提高人民生活水平為目標(biāo),決定以汽車工業(yè)作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力,開始發(fā)展乘用車,這一時(shí)期中國(guó)選擇了合資發(fā)展的路線。合資的過(guò)程固然也形成了中國(guó)汽車工業(yè)的零部件配套能力,但發(fā)動(dòng)機(jī)始終掌握在合資外方的手上。正因?yàn)槌擞密嚢l(fā)動(dòng)機(jī)始終無(wú)法突破,我國(guó)就選擇了“彎道超車"的發(fā)展路徑。
這么聰明的中國(guó)人為什么就造不出一臺(tái)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)呢?其實(shí),以我做產(chǎn)業(yè)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,問(wèn)題不在我們是否做得出來(lái),是我們根本沒(méi)有獲得規(guī)模經(jīng)濟(jì)的時(shí)間窗口。發(fā)動(dòng)機(jī)就是這樣一個(gè)需要規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng),且需要持續(xù)研發(fā)體系支撐的產(chǎn)業(yè),合資企業(yè)不可能選擇又貴又不穩(wěn)定的發(fā)動(dòng)機(jī)。
就燃料電池來(lái)看,固然有金屬板和石墨板技術(shù)路線的差異,但小功率的燃料電池總體上比大功率的更容易,而乘用車的行駛的路況肯定比商用車更好,也許今天我們的金屬板路線的確不如豐田、現(xiàn)代成熟,也不如國(guó)產(chǎn)石墨板穩(wěn)定,但您不覺得,我們會(huì)因?yàn)橹话l(fā)展商用車而失掉一些發(fā)展乘用車的機(jī)會(huì)成本嗎?
關(guān)于乘用車是否適合停在地下倉(cāng)庫(kù)的問(wèn)題,似乎沒(méi)有人模擬過(guò)地下車庫(kù)的場(chǎng)景去做爆破實(shí)驗(yàn),而在GB/T24549-XXXX(替代GB/T24549-2009)《燃料電池電動(dòng)汽車 安全要求》中嚴(yán)格規(guī)定了燃料電池汽車的環(huán)境、報(bào)警裝置等都有嚴(yán)格的要求。
Industry Observer@03
燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)沒(méi)有閉環(huán)
都說(shuō)燃料電池汽車不適合乘用車,除了"小學(xué)生"和“研究生"的論調(diào)以外,還有一個(gè)重要原因是加氫站的問(wèn)題。但事實(shí)上,中國(guó)的加氫站已經(jīng)在全球較多,但我們每座加氫站平均服務(wù)的車輛數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如先進(jìn)國(guó)家。全球660座加氫,中國(guó)運(yùn)行187座(建成255座),日本157,韓國(guó)80座,但我國(guó)車站比遠(yuǎn)低于以乘用車為主的韓國(guó)和美國(guó),與日本不相上下。
我國(guó)燃料電池產(chǎn)業(yè)化起步時(shí)間與韓國(guó)差不多,但很多人認(rèn)為正確的商用車路線并沒(méi)有讓我們?nèi)剂想姵仄嚠a(chǎn)業(yè)化程度更高,也有很多人都說(shuō)是基礎(chǔ)建設(shè)問(wèn)題,但顯然我們的加氫站效率也不比乘用車主導(dǎo)的國(guó)家更高。
中國(guó)燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢固然有政府補(bǔ)貼不落地或補(bǔ)貼不夠的原因,但商用車作為生產(chǎn)資料對(duì)成本非常敏感,所以即使車買下來(lái)也跑不起,無(wú)法吸引更多的購(gòu)買意愿。
我們?nèi)剂想姵氐漠a(chǎn)業(yè)鏈沒(méi)有閉環(huán)除了現(xiàn)在加氫站還不夠充足、氫氣供應(yīng)還有缺口以外,還有一個(gè)根本原因就是整車廠缺位,距離消費(fèi)者最近的整車廠積極性不夠,他們更多在被動(dòng)等待燃料電池汽車的配套,從零部件到終端產(chǎn)品這個(gè)鏈條而言,這個(gè)行業(yè)根本就缺乏甲方——整車來(lái)作為牽引力。
回顧豐田和現(xiàn)代汽車,他們投入的研發(fā)費(fèi)用非常多,如果今天中國(guó)的整車廠來(lái)生產(chǎn)和推廣燃料電池汽車,國(guó)內(nèi)外配套條件都已經(jīng)相對(duì)成熟,其代價(jià)要比豐田、本田和現(xiàn)代小得多。
目前,前端氫氣供應(yīng)的鏈條因?yàn)楸姸嗟哪茉雌髽I(yè)積極參與,未來(lái)幾年有望滿足氫氣正常的供應(yīng),未來(lái)的目標(biāo)是要降低氫氣的成本,氫氣成本的難題也在行業(yè)內(nèi)尋求“應(yīng)用場(chǎng)景"的過(guò)程中越來(lái)越接近氫氣生產(chǎn)地。
整車這個(gè)本該作為交通領(lǐng)域應(yīng)用端鏈長(zhǎng)的環(huán)節(jié)則依然是燃料電池汽車閉環(huán)的關(guān)鍵,我們做一個(gè)惡劣的假設(shè),假如沒(méi)有整車廠推廣燃料電池汽車,2025年補(bǔ)貼結(jié)束,以目前的示范模式,即使到2025年燃料電池成本下降、氫氣成本下降,但沒(méi)有整車、沒(méi)有乘用車進(jìn)入,行業(yè)有多少機(jī)會(huì)形成商業(yè)閉環(huán)呢?要知道,這個(gè)行業(yè)根本就是跟燃油發(fā)動(dòng)機(jī)一樣是一個(gè)需要規(guī)模的產(chǎn)業(yè),不形成商業(yè)閉環(huán)是很難形成規(guī)模的。
好在目前已經(jīng)有上汽、長(zhǎng)安、海馬、廣汽等乘用車已經(jīng)進(jìn)入燃料電池汽車領(lǐng)域,當(dāng)然,企業(yè)的積極性還需要政策的鼓勵(lì)。
Industry Observer@04
鋰離子電池產(chǎn)業(yè)生態(tài)沒(méi)有閉環(huán)
鋰電因?yàn)槭褂贸杀颈阋吮皇袌?chǎng)選擇,從商業(yè)的角度產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)情]環(huán)的。但一個(gè)顯而易見的事情就是鋰電根本消費(fèi)的就是灰電,從減碳的角度,要做到生態(tài)閉環(huán)就需要等待電力結(jié)構(gòu)的調(diào)整,唯當(dāng)下可以主動(dòng)的是參與儲(chǔ)能來(lái)協(xié)助提升可再生能源的比例,除非在換電模式下把電池拉到可再生能源的分布式發(fā)電上充電,我想這種可能性不大。
第二個(gè)生態(tài)鏈問(wèn)題還是地下資源問(wèn)題,折騰一番最后還是回到有限且分布不均的地下資源,除非能夠循環(huán),不然最后的命運(yùn)一定不會(huì)比油氣帶來(lái)的地緣政治少,而且價(jià)格也會(huì)因?yàn)橘Y源不均而波動(dòng)。而循環(huán)如果不能做到無(wú)害化,將給土地和水資源帶來(lái)災(zāi)難性的傷害。前面那個(gè)跟我討論鋰電和燃料電池可持續(xù)發(fā)展的教授說(shuō)行業(yè)已經(jīng)解決了這個(gè)問(wèn)題,我以為自己孤陋寡聞,他告訴我他自己在實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)做到了無(wú)害化。產(chǎn)業(yè)化的可能性有多大就不得而知了,但畢竟是行業(yè)內(nèi)的一個(gè)好消息。
第三個(gè)生態(tài)鏈的問(wèn)題就是電力系統(tǒng)的承受問(wèn)題,到底現(xiàn)有的電力系統(tǒng)能夠支撐多大規(guī)模的鋰電充電?今年似乎是一個(gè)考驗(yàn)?zāi)辏蛱斓秸隳軠贤〞r(shí)了解到,今年以來(lái),浙江省一產(chǎn)電力消費(fèi)增長(zhǎng)僅1%,二產(chǎn)增長(zhǎng)也只有2%,但居民電力消費(fèi)增長(zhǎng),達(dá)到20%,全省電力缺口達(dá)到30%。正常高峰電價(jià)0.85元/度,平均大約0.5元/度,從外省買入的電價(jià)達(dá)到3.8-3.9元/度。
固然,今年的惡劣天氣肯定會(huì)增加居民用電量,但如果僅僅只有空調(diào)負(fù)荷增加20%似乎也不太可能,這里面一定有電動(dòng)汽車的貢獻(xiàn)。就在我跟這能討論居民端電力消費(fèi)結(jié)構(gòu)的時(shí)候,我的助理發(fā)給我一張圖片,是一張充電樁暫停使用的情況說(shuō)明。
就在前一天,因?yàn)楣╇姴蛔悖?/span>四川省經(jīng)濟(jì)和信息化廳和國(guó)網(wǎng)四川省電力公司發(fā)出《關(guān)于擴(kuò)大工業(yè)企業(yè)讓電于民實(shí)施范圍的緊急通知》,要求所有工業(yè)用電企業(yè)(含白名單重點(diǎn)保障企業(yè))生產(chǎn)全停6日。
因?yàn)槲覜](méi)有從浙能要到更詳細(xì)的電力消費(fèi)側(cè)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù),我又向柴茂榮博士請(qǐng)教,看他們國(guó)電投有沒(méi)有這個(gè)數(shù)據(jù),柴博士給我算了一筆帳:
“我國(guó)電動(dòng)車保有量1500萬(wàn)輛左右,按每車平均每天充電25度計(jì)算,約四億度電/天,大約相當(dāng)于我國(guó)12萬(wàn)億度電/年平均,即400億度電/天的1%左右。如果大家都在回家的8-10點(diǎn)時(shí)間段充電,加上這個(gè)時(shí)間段是大家下班回家開空調(diào)的時(shí)間,可再生能源發(fā)電又是低谷時(shí)間,那是比較可怕的。相當(dāng)于電車充電用量增加了發(fā)電量的10%。再如果按部分一、二線城市的集中度偏高,那么,20%不足也是可能的。加上空調(diào)10%增量,電不足也就不奇怪了。"柴博士說(shuō):"電網(wǎng)無(wú)法調(diào)節(jié)比充電樁不足更可怕!"
我還是那只看不到全部天空的青蛙,我不知道要讓電力系統(tǒng)能夠容納日益增長(zhǎng)的電力需求特別是迅速膨脹的電動(dòng)汽車需要多大的代價(jià),我也不知道智能電網(wǎng)有多大的能力讓所有的用戶能夠舒適地選擇他們的用電時(shí)間,但有一點(diǎn)很顯然,就像那個(gè)教授所看到的那樣,環(huán)保、可持續(xù)都不是消費(fèi)者關(guān)心的問(wèn)題,如果沒(méi)有相應(yīng)的機(jī)制是很難讓消費(fèi)者主動(dòng)放棄充電來(lái)保障電力系統(tǒng)安全的。
所以,如果不能做到生態(tài)平衡,則無(wú)論從鋰資源供給、地球可以承受的廢舊電池污染和電力系統(tǒng)安全的角度來(lái)看,鋰電的市場(chǎng)容量的突破都可能造成對(duì)生態(tài)破壞性的傷害。
如此看來(lái),鋰電和燃料電池各有所長(zhǎng)但都有缺點(diǎn),不應(yīng)該是彼此對(duì)抗,而應(yīng)該是取長(zhǎng)補(bǔ)短。
最近寫了兩篇技術(shù)性強(qiáng)一點(diǎn)的文章交給我的同事,實(shí)在是覺得技術(shù)方面的論證或表述太不容易了,所以,本文采用的是“小品"的模式,這些觀點(diǎn)是否正確還需要有更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼撟C。
文章來(lái)源:產(chǎn)業(yè)觀察者
注:本文已經(jīng)獲得轉(zhuǎn)載權(quán),未經(jīng)原作者允許請(qǐng)勿轉(zhuǎn)載
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