拥有全球一半左右氢能专利的丰田,对这一“终极清洁能源”的投资态度是不折不扣的长期主义,甚至是反商业规律的。30多年来,无论外界看好还是看衰氢能的汽车应用,丰田从未发生路线的动摇。
长期投资项目渐次落地
与丰田在氢能合作持续13年的宝马,迎来了关键进展。8月27日,两者就强化氢能领域的合作,签署了“基本协议书”。协议提出,两者都倡导“氢能社会”愿景,共同开发第三代燃料电池,并搭载到新一代整车上。宝马将在2028年生产首辆燃料电池车(FCEV),丰田将为此提供技术支持和电池供应。
在此基础上,双方还计划透过研发、采购,扩大整车对燃料电池的需求。值得注意的是,需求也包含商用车。
如此,丰田的“氢愿景”有了坚定的志同道合者。
就在与宝马签约前一周,8月20日,丰田与亿华通合资的华丰燃料电池有限公司(FCTS)在北京亦庄正式投产。这标志着丰田在中国的“氢事业”开始落在实处。
目前落成的事一期项目,设计满载产能1万台电堆。二期项目将在2026年开工。
而与丰田达成氢能商务协议的,包括一汽、东风、广汽、北汽、海马等众多主机厂,也包括多个大型机械公司、研究机构和大学。丰田正在中国组成氢能“产学研”的网络,从早期的示范项目,逐步向商业化过渡。
与中国“氢愿景”战略合拍
虽然电动车已经成为中国乘用车的主流方案,但从双碳目标出发,氢能“有可能”成为更彻底的清洁能源。这个可能性取决于氢的来源。
北京大兴加氢站的氢气部分来自于京津灰氢(石化冶炼副产品),部分来自于张家口的绿氢(光伏和风机制氢)。而业内还有“蓝氢”的说法,即利用碳捕捉方案,以天然气为原料制成,其碳排介于灰氢和绿氢之间。氢的来源不同,碳减排效果差异显著。
丰田为了实现“氢愿景”,必须与中国这样的国土广袤、阳光风力资源丰富、风光产业发达、政府施政效率高、同时坚守政治承诺(巴黎气候条约)的国家合作。丰田的专利,大致70%集中于应用环节,20%在储运环节,涉及到氢能生产的只有10%。中企在清洁能源生产、储运基础设施上的技术和资金实力,是两者合作的基础。这也是丰田唯一在海外大规模部署的氢能生产链“项目群”。
显然,如果以碳排为标准,生产过程零排放的绿氢是首选。中国对风光电投资额和新增装机容量都是世界第一,新增发电能力有50%为绿色能源(零碳排)。事实上,中国每两年新增的绿色发电量,就相当于日本全国的发电量。
和国外分散使用光伏不同,中国走的是集中发电路线(因为电网太强大,普通居民几乎没有使用光伏补充发电的场景),尤其是光伏治沙。但是,因为风力和光伏发电功率取决于天气,并入电网需要火电调峰。华北电网要求内蒙发电量80%本地消纳,20%上网。
本地如何消纳?如果使用不了,电力储存是个大难题。这个时候,氢能作为能量储存载体,优势就凸显出来了。多余的电力用于制氢,然后利用管道将氢运至东部城市,后者就得到了绿氢,丰田也就解决了最大的难题:零碳排氢能的生产和长距离运输问题。
也就是说,这一套西北地区为主的氢产业建立起来之后,北京及其他地区的绿氢来源,也就有源源不断的保障了。丰田在整车应用端的大量氢能技术资产,也就能发挥更大作用了。这是丰田与中企合作的大背景:双方在零碳+商业循环的诉求上,形成了战略利益合拍。这是日本本土很难提供的产业条件,为双方合作奠定了基础。
“泛氢”三条路径与商用车优先
氢气的化学性质过于活泼,作为燃料的安全性一直受到质疑。中科院提出了“泛氢”概念,即将纯粹的氢扩展到氨、醇等氢的衍生物。后者可以透过“蓝氢”方式制取。
而国内燃料电池“不挑食”,氢气、天然气、煤制气、沼气、甲醇等都能“吃得下”,而催化物也从昂贵的钯铑铂,置换成低成本的镍和普通金属氧化物。不过,这种大功率的固定堆,主要面向工业场景,而非商乘车。
在中企看来,燃料电池和氢气直接上车对乘用车来说并不太迫切,近期比较有商业竞争力的是重卡。后者占了汽车保有量不足14%,但碳排则占了80%以上,刚好倒了个,更别提其他污染物(氮氧化物、一氧化碳等)也远高于乘用车。
干线物流重卡的特点,是每天都在高速上跑,一天800-1000公里。混动、纯电(包含换电)都不适合,原因是持续的大功率需求,动力电池的放电效率跟不上。
如果暂时很难解决氢的吸附和业态存储问题,可以将氢与氮气合成氨,或者氢气和二氧化碳合成甲醇。氨非常稳定,但燃烧是难题。当前方案是80%的氨和20%的柴油还是压燃的形式。而液态甲醇需要专门研制发动机,解决腐蚀问题。前者的缺点是碳排仍然存在,后者则提升了动力研发成本。
如此一来,氢、甲醇、氨,形成中国“泛氢”的三条技术路线。中企在政府政策的支持下,对每一条路线都进行了投资。丰田的氢燃料电池工厂投产,其实就意味着认同中国的氢能商用车优先的策略。
商业价值开始凸显
8月份,一辆搭载丰田氢燃料电池系统(TL Power 150)的一汽解放49吨重卡,在天津开始示范运营。该车满燃料状态下,续航620公里。
早在2021年,丰田和中国伙伴开发的首款氢燃料电池系统产品TL Power 100发售。2022年8月,面向轻型商用车市场的TL Power 80也已投入市场,2023年,峰值功率达到200kW的氢燃料电池电堆TL Core 200上市。
在冷链运输、公交车、叉车、渣土车和干线重卡等场景,氢燃料电池商用车已经具备商业价值。
对于氢能上车,国家支持力度有所提升。自去年开始,随着山东、四川、吉林、陕西等各地纷纷宣布氢能汽车免高速费,氢能源商用车迎来商业化转机。
可以简单测算,在2年示范期内免收高速费政策下,49吨氢能重卡大概节省89.8万元过路费,全生命周期运营成本降至591.7万元,比燃油重卡节省35.9万元成本。地方政策相当于给使用端提供补贴,强化了氢能商用车在高速场景下的商业竞争力。自然,这也给丰田在华研发和生产电堆提供了商业前景背书。
在这些场景中,零碳、零污染、长续航、低运营成本(相对于柴油),凸显了氢能的商业竞争力。而补能点建设滞后,目前限制了“点对点”的范围。不过,这只是暂时的。当初电车上来的时候,公共充电桩等基础设施也严重滞后。事实证明,一旦证明了某条技术路线的商业价值,配套设施自然有投资方介入,建设力度会跟上的。
和电车相似,燃料电池的成本下降,必须依赖规模效应,还要实现国产化替代。这方面,丰田持开放性态度,如果不支持国产化,丰田就没必要再中国多地部署燃料电池车产能。
丰田很清楚,在中国这个全球最大的新能源汽车市场有所作为,就必须深度融入其中,通过广泛合作,促进氢能应用成本大幅下降,从而实现普及,推动中国氢能产业的技术升级与产业链进一步完善。
可预见的未来,氢能不会替代电动车方案。它只在某几个特定场景中拥有潜在优势。但这些潜在优势,正逐渐变成现实。无论对于丰田还是中国合作伙伴来说,多年投资看到了商业化曙光,无疑是对长期主义者的奖赏。
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