陕西省燃料电池汽车发展现状与对策研究

付 佩，郝 卓，兰子剑，蔡 旭，马 菁，陈轶嵩

（长安大学 汽车学院，陕西 西安 710064）

目前我国在能源安全方面的问题十分迫切，仅在2021年，我国的石油对外依存度为72%。同时，我国计划在2030年达到碳峰值，2060年实现碳中和以应对全球变暖问题。为了解决这两大问题，采用效率高、氢能来源广泛以及污染排放低的氢燃料电池汽车的方案是非常合理的[1]。

近年来，我国高度重视并积极推动氢能和燃料电池汽车的技术与产业发展，出台了多项有力推动性政策，在推动氢能领域关键核心技术攻关和全产业链技术创新、推动氢能多场景高效利用、引导燃料电池汽车产业健康有序发展等方面加大部署力度，取得了阶段性进展[2]。对于陕西而言，加强燃料电池汽车产业规模扩大，特别是发展氢能技术对取得未来竞争新优势、进行汽车产业转型、应对能源问题和环境污染问题以及发展经济尤为重要[3]。

1 陕西省燃料电池汽车产业发展现状及问题

近年来，陕西省全力推进全省氢能及燃料电池汽车产业布局，先后出台《陕西省“十三五”战略性新兴产业发展规划》《关于加快陕西省氢能源产业发展布局的建议》等驱动政策，规划了陕西省燃料电池汽车产业以及清洁能源的发展方向，推动了燃料电池汽车产业在陕西省的发展[4]。

1.1 发展现状

1.1.1 燃料电池电堆

陕西省高校西安交通大学研究氢燃料电池已经有近20年的历史，是国内最早研究燃料电池中多场耦合传递过程的课题组之一。其坚持燃料电池基础研究和工程应用相结合，积累了15年的燃料电池仿真、实验、设计和开发经验，初步掌握了氢燃料电池电堆等方面的核心技术，在质子交换膜、催化剂、双极板等燃料电池电堆关键技术领域持续攻关，达到国内领先水平。同时与国内燃料电池企业包括上海汽车集团股份有限公司、东方电气集团、上海神力公司、北京亿华通公司、东莞众创新源等开展了全面的产学研合作研究，在轿车30 kW级电池堆设计、无人机千瓦级风冷燃料电池优化设计等方面积累了丰富的工程应用经验。

1.1.2 燃料电池汽车整车及关键电气零部件

近年来陕西省内部分整车企业进行了大量的探索，凭借在整车集成、动力传动、底盘、车身以及整车级控制等方面的技术优势，主持参与多项国家 863计划和科技支撑计划项目，取得多项专利技术和科技成果。陕汽已完成30 kW燃料电池商用车集成技术预研，2017年开发出国内首辆德龙 L3000燃料电池环卫车。宝鸡吉利在氢燃料电池汽车研发和应用方面处于行业前列；陕西秦星加大投入氢能及氢燃料电池汽车研发，2020年年初开始组装生产“秦星G10F”氢燃料电池客车。清泰科在高速空气压缩机、氢气循环泵、发动机输出直流变换器等零部件方面正在加快技术研发，促进产业化落地。

1.1.3 制氢、储氢、运氢、加氢

陕西省是我国重要的煤炭工业基地之一，陕西省榆林市原煤产能占全球的 40%、化工副产氢20万吨以上，神木市正在进行氢能产业发展规划，率先发展技术较为成熟的兰炭尾气制氢产业。我国首个军民融合氢能工程技术研发中心2018年在西安组建成立，对高效低成本制氢储氢技术以及氢能装备检测与安全应用等关键技术展开深入研究。同时西安交通大学团队的“煤炭超临界水气化制氢发电多联产技术”研究项目已进入中试阶段。

1.2 存在问题

陕西省虽在燃料电池基础研究方面有一定积累，但在氢燃料电池汽车整车及零部件制造、示范推广和应用方面存在以下问题。

1.2.1 核心技术尚未成熟

燃料电池技术门槛高，涉及多技术领域深度交叉，要适应汽车运行中频繁变动的工况更为复杂。虽然以西安交通大学陶文铨院士团队为代表的科研机构围绕氢燃料电池相关技术已开展深入研究，但陕西省尚未具有从关键零部件到整车集成技术的成熟研发团队，关键技术还不够成熟。陕汽组装的燃料电池商用车、秦星组装的燃料客车均是购买省外技术进行简单拼装，燃料电池电堆成组、电驱动系统、整车集成与控制系统等关键核心技术仍未掌握。目前陕西省燃料电池汽车进入到大规模推广应用阶段的技术条件还不成熟。

1.2.2 产业链条尚不完整

陕西的燃料电池先进技术研究尚处在基础研发和初步应用阶段，高校和研究机构虽然掌握大量其核心技术，但这些单位不足以将燃料电池汽车进行产业化应用。特别是在汽车这样复杂且涉及面广的产品应用上，从基础研发到推广应用的产业链尚未完全打通[5]。核心组件如质子交换膜、催化剂、碳纸、碳布、膜电极、双极板的产业链，氢气储运、加注、检测等相关的加氢站加氢系统产业链也不够完整。

1.2.3 缺乏行业领军企业

燃料电池汽车综合了材料学、化学、电子、机械等领域高精尖技术，这导致其所需技术的成本较高。燃料电池电堆的成组、系统的集成与控制等都必须适应汽车运行中频繁变动的工况，需要企业大量的工程试验、系统集成和测试，从科技成果到产业化需要产业链上游生产制备、中游组装集成、下游基础应用的大量掌握核心技术的企业协同攻关。陕西目前缺乏像亿华通、国鸿氢能、重塑科技、东方电气这样完全掌握燃料电池核心零部件关键技术的领军企业。

1.2.4 配套政策有待完善

燃料电池汽车从研发试制到示范运营、商业推广过程需要根据《新能源汽车生产企业及产品准入管理规定》申请生产准入资质，进入《道路机动车辆生产企业及产品公告》，短期内要批量生产进入示范运营难度较大。此外，目前国家对加氢站的政策也不明朗，还没有建设加氢站的各种条款和规定，考虑到安全性因素，审批、管理非常严格。

2 陕西省燃料电池汽车产业技术发展战略

陕西省应将氢能技术、燃料电池电堆技术以及相关整车技术作为燃料电池汽车产业的主攻方向，充分利用高校与企业的协同研发优势，突破氢能及燃料电池汽车整车关键技术，巩固和提升氢能和燃料电池汽车的研究成果和产品的成熟度，高质量推动陕西省燃料电池汽车技术发展。

2.1 发展目标

（1）建设形成氢能与燃料电池汽车的政策环境体系。在现有氢能、战略性新兴产业和新能源汽车产业发展政策的基础之上，继续出台有关促进燃料电池汽车产业的发展政策。力争在2025年，建设形成氢能与燃料电池汽车的政策环境体系。

（2）氢燃料电池关键技术及电堆的研发和生产。加大氢燃料电池关键技术及电堆的技术攻关力度，如开展太阳能光催化制氢、碳纤维缠绕复合储氢瓶材料技术、低铂或非铂催化剂、燃料电池高性能扩散层、燃料电池膜电极以及电堆等关键技术的研发和生产[6]。

（3）加快氢能基础设施建设打造完整氢能源产业链。在良好的政策环境下，加快推进陕西省各市（区、县）的加氢站建设，优化加氢站项目审批流程，尽快建成加氢站并投入使用[7]。同时，重视氢气供应能力、氢气储运能力、氢气加注能力以及氢能安全管理，着力打造完整氢能源产业链条。

（4）开展燃料电池汽车整车技术的研究和样车开发。通过对燃料电池堆核心技术、车辆本身关键技术的持续科研攻关，较全面掌握和积累燃料电池汽车的整车研制技术，并对燃料电池汽车进行样车开发[8]。对燃料电池汽车样车进行实际环境下的试验并逐步提高其成熟度，提前做好小批量进入市场前的准备工作。

（5）加快研发燃料电池物流车、重型洒水车等车型。重视燃料电池物流车、垃圾清运车、重型洒水车等车型的研制开发，为燃料电池汽车的示范应用奠定基础。一方面可进一步提高燃料电池专用车研发能力和产品性能，另一方面也可增强燃料电池微型车和重型车等车型的市场竞争力。

（6）加大各型燃料电池汽车的示范和推广利用力度[9]。积极推进“榆林—延安—西安”以及“西安—渭南—韩城”两条氢能城际物流廊道的示范运营，加快建设氢能及燃料电池示范城市群，不断推进燃料电池汽车在不同领域的示范作用。

2.2 重点任务

（1）加大燃料电池关键技术研发力度，实现燃料电池汽车关键零配件的生产。依托省内高等院校（西交大、西工大、长安大学等）和科研院所（中科院西安光机所等），一方面开展质子交换膜电解池（PEMEC）、固体氧化物电解池（SOEC）、光催化制氢等关键技术攻关，另一方面也要针对扩散层、催化剂以及膜电极等的核心零部件以及材料展开研发工作。

（2）加快氢能“制、储、运、加”完整产业链和氢能基础设施建设，大力推进制氢-加氢一体化和分布式制氢与应用一体化两大项目的示范应用。依托陕西省内的氢能资源基础优势，重点围绕榆林“短倒运输”示范线建设若干座加氢站、依托现服务区建设若干座加氢站、围绕城市公交、物流配送、市政作业等需求建设若干座加氢站。

（3）加强燃料电池混合动力能量管理系统、燃料电池系统水热管理等关键核心技术的掌握，以及燃料电池物流车、垃圾清扫车、重型洒水车等燃料电池专用车整车技术研发和样车开发技术的掌握，同时要提高燃料电池汽车核心部件研发水平，促进陕西省燃料电池汽车产业整体技术水平提升。

（4）加快西咸新区、榆林、渭南氢能示范园区的建设，推动燃料电池物流车、垃圾清扫车、重型洒水车等多类型燃料电池汽车的示范应用。具体而言，建设以榆林、渭南为氢能供应中心的氢能示范城市群，以西安、宝鸡为核心的氢能和燃料电池汽车应用示范城市群，推动燃料电池汽车在城际物流、公共交通、城市服务等领域的综合示范。

（5）申报燃料电池汽车国家重点实验室。首先整合陕西省重点汽车企业（比亚迪、陕汽、西安清泰科）和重点高校（西交大、西工大、西电、长安大学、中科院西安光机所）的科研资源；下一步，在陕西省新能源汽车重点实验室基础之上，积极申报国家重点实验室，力争在科研方面得到国家的大力支持。

3 陕西省燃料电池汽车产业发展的措施建议

3.1 实施措施

（1）引进国内外有实力的燃料电池汽车相关领域企业，或鼓励其与陕西科研单位开展合作。同时注重陕西省内燃料电池汽车相关企业的培育，完善氢能与燃料电池汽车产业链条。

（2）尽快出台氢能与燃料电池汽车的相关政策，逐步建设形成氢能与燃料电池汽车的政策环境体系，着手解决燃料电池汽车资质、加氢站建设审批等有关问题。

（3）燃料电池电堆是氢燃料电池汽车技术和价值的核心。在完善产业链的过程中，目前应以氢燃料电池车企的产业需求为牵引，侧重开展燃料电池电堆相关核心技术攻关、企业孵化培育和有竞争力产品的开发。

（4）发挥陕西省能化资源优势，发展制、储、运及加氢技术和产业，提前抢占氢燃料电池和氢能开发技术高地和市场，从上游和中游带动整车制造、推广的产业化发展。

3.2 政策建议

（1）加强组织领导。首先要建立陕西省燃料电池汽车产业发展协调专班，专班统筹规划全省燃料电池汽车产业发展和应用推广。而各个市、县、区需要在当地实际环境的基础上，建立相应的氢能与燃料电池汽车发展的领导小组，切实抓好组织实施，确保取得实效。

（2）加大研发投入。统筹各级科技研发资金，加大对氢能和燃料电池汽车产业链等关键环节的科研攻关支持力度。特别要重视在燃料电池电堆、大功率燃料电池发动机、燃料电池混合动力能量管理系统、燃料电池系统水热管理、车载储氢等方面的技术攻关。

（3）支持示范应用。大力推动制氢—加氢一体化项目、分布式制氢与应用一体化项目的示范应用，大力推动燃料电池物流车、垃圾清扫车、重型洒水车等车型的研制开发，大力推动燃料电池汽车在城际物流、公共交通、城市服务等领域的综合示范。

（4）力争国家支持。省级有关部门要积极组织申报国家燃料电池汽车产业技术创新工程，及时完成项目前期准备工作，为我省燃料电池汽车产业的发展争取国家产业技术创新工程等专项资金及支持。