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专利100%被外国掌握 中国氢能源汽车有没有未来?
2021-08-23 17:08
  “氢能时代” 何时来
  氢能源本质上清洁、低碳、高效,对能源体系的安全具有重要的意义,但实际上,氢能源的发展在全世界范围内都举步维艰。氢能源是绝对清洁的吗?氢能源汽车是备受欢迎的吗?各地发展氢能源的规划只要全部落地就足够了吗?在“氢能社会”成为新能源热词之前,关注者早已指出,氢能源技术其实是处于一种技术超前,但市场不成熟,以及相关的基础设施未完全配套的状态。本期三篇文章逐一解读应对策略,分别从“超前”能源技术在替代传统能源过程中的遇到的技术阻力,反思能源技术路径的选择策略;从丰田“MIRAI”汽车的销售情况,分析中国氢能源汽车市场培育策略;以及从各地基础设施和产业布局,思考如何通过国家顶层设计对氢能源产业链加以统筹规划和引导。
 
洪诗鸿
  日本的消费者对氢能源汽车并不感兴趣。但为了活跃市场,通过免费公开部分非核心专利,日本丰田正在引导更多的车企可以顺着它的技术路径一起生产氢能源汽车,其中也包括对中国政府和企业的交流。那么,中国政府和企业会再次采取“拿市场换技术”的思路吗?
  氢能源具有来源广泛、燃烧热值高、清洁无污染的特点,被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源。近年来,氢能源汽车的研发生产一直备受关注,依据2020年发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》,氢燃料电池汽车保有量达到100万辆左右,商用车实现氢动力转型。
  在氢能源的研发应用中,日本是最为积极的推动者,其在氢能源的布局比较超前,也可以为我国的氢能源发展提供一定的借鉴经验。

高开低走的“氢能源基本战略”
  2017年12月,日本政府推出“氢能源基本战略”,计划在2030年左右实现氢能源发电商用化。在氢能源产业的发展初期,政府会给予一定的补贴,计划到2025年,让企业基本能够实现自负盈亏。
  然而,经过多年的发展,日本在氢能源的应用、特别在氢能源汽车的应用方面,依然不尽如人意。
  以基础设施的配套为例,在日本氢能源基本战略中,日本政府将重点推进氢能源生产、运输的供应链建设,计划在2030年建设900座加氢站,在2050年实现加氢站替代加气站。而且5亿日元左右的建设费用、以及营运费的2/3由政府补贴。但是迄今为止,日本全国也只有130多个加氢站。笔者有位朋友所在的企业,主要从事氢气检测仪器的研发,其专利为日本政府所采纳,并准备应用在氢气加气站以检测氢气泄露。初期他信心满满,期望随着氢能源推广来占领市场,但是10年过去,整个企业也只出售100多台。这也让他对日本氢能源的发展前景产生悲观情绪,这也代表了许多日本产业界人士的看法。
  而再从氢能源汽车这一产业来观察,丰田汽车在1994年就开始研发氢能源汽车,在2014年上市就以第一台氢能源汽车“MIRAI(未来)”轰动全球。然而综合来看,氢能源汽车目前仍处于一种技术超前,但市场不成熟,以及相关的基础设施未完全配套的尴尬状态。
  氢能源汽车是氢能源产业的急先锋,然而氢能源社会并不单是汽车行业所能主导。


日本消费者并不青睐氢能源汽车
  日本之所以选择氢能源社会的发展战略,主要是为了解决长期依靠石油进口的问题。日本本土能源贫乏,一次能源供给有94%来自海外,是世界最大的天然气进口国、第三大煤炭进口国;而在原油的消费中,有98%集中在汽车燃油领域,这也是日本选择发展氢能源汽车的重要原因。
  氢能源诚然是一种清洁能源,但它的来源主要有三种不同的方式:一是由传统的化石燃料提炼而来,一是从工业废气中提取氢气,一是通过电力来分解水得到的,属于真正的绿色清洁能源。
  由于日本既缺乏能源,也缺少大型水力发电站,电力主要来源于火力发电,这也使得日本的发电成本一直居高不降,进而也拉高了氢气的生产成本。以日产的纯电动车为例,每跑1公里,日产纯电动车只需3.5日元,而丰田的MIRAI则需要7日元,高出整整一倍。此外在加气站的普及、车辆的维护维修等方面,MIRAI的成本都远远高于传统汽车和纯电动汽车。
  正因如此,日本的消费者对氢能源汽车并不感兴趣。丰田于2014年上市第一代MIRAI之后,在6年多的时间内,仅出售1万台左右。笔者在2017年曾经造访丰田的氢能源汽车工厂,是年丰田的氢能源汽车产量也仅在1000台左右。2019年,丰田推出了第二代MIRAI,但在成本与使用便利性方面的确定,依然未能够得到解决,也有从美国市场撤回的经历,市场前景不容乐观。
  与之相反,韩国的现代汽车反而在积极拓展市场,目前的全世界氢能源汽车市场,韩国现代占比第一,据报道2021年达到世界70%的市场份额。

日本企业仍然拥有技术优势
  尽管市场开拓并不尽如人意,但丰田汽车经过长期的技术研发和积累,也让它在氢能源汽车的技术专利和核心零部件方面引领世界,一半以上专利在日企手中,这些都是包括丰田在内的日企今后拓展国外市场的优势。
  日本车企目前拥有氢能源汽车的专利数量是全世界最多的,光丰田一家公司,就有25000多件专利,在燃料电池发动机电池装置、电解质膜、高压氢气罐、系统控制专利都有着垄断地位。2015年,丰田公开了其中5680件的专利;除此之外,加氢气站的相关专利也都全部开放,以供全世界的厂家无偿使用。
  丰田之所以这么做,主要是因为氢气技术复杂,开发费巨大,大多数汽车厂家望而生畏,单靠丰田独家已经无力支撑后续技术研发和市场推广。为了活跃市场,通过免费公开部分非核心专利,希望引导更多的车企可以顺着它的技术路径一起生产氢能源汽车。其中也包括对中国政府和企业的交流。如此一来,氢能源汽车的核心专利仍然会由丰田来主导,以获取最大的商业利益。另外氢能源燃料汽车的发动机的材料,零部件基本延用原本内燃机引擎的技术和部件,能够发挥原本在内燃机引擎制造的技术,质量和供应链的优势。
  根据日本媒体的报道,近年中国各地都在推动新能源汽车的发展,特别是氢能源汽车。而其中氢能源电池的核心零部件,诸如电解液触媒、阴极阳极的材料,以及质子膜的材料,基本上都是日本企业提供的技术,这一块中国的核心技术几乎是零。
  以下在中国的专利申请人名单可以看出还是以外国车企为主,中国实验室阶段的专利已经有长足进步,但是产品转化和市场化还需要一段时间。
  随着中国对氢气技术的青睐,日本车企也十分注重中国市场,很多日本核心材料制造商都非常积极地参与了中国氢能源汽车的研发生产,丰田也在主导相关技术在中国落地。这些深入的技术交流,对日本车企今后的市场拓展也是有好处的。
  中国在氢能源的生产,以及风力、太阳能等能源发电份额上,在全球占有领先地位。相较于其他国家,中国的新能源发电具有天然的优势,绿色氢能源的成本要比欧美国家和日本低80%左右。随着对中国整体氢能源产业前景的看好,中国车企近年也在加速氢能源汽车产业的布局,有很多企业原来名不经传,突然间一下子就可以生产出整车。都在强调弯道超车,抑或是换道超车。而目前氢能源汽车,特别是氢气电池燃料FCV的核心技术专利几乎百分百掌握在日本、德国和美国的车企手中,因此想要弯道超车,其实并不不容易。
  根据日媒的报道,国内不少新能源汽车厂家的核心材料基本都要依靠进口。也有中国氢能源汽车的业内人士表示,核心零部件大多需要依赖进口,国内厂商更多是做集成组装的工作,由于专利数量少,也将要面临被卡脖子的境地。
  虽然目前在氢能源的利用和研发技术上整体近年中国追赶很快,但是在氢能源汽车发动机技术和应用上还远远落后于世界。在氢能源的产业链和应用领域的一些特定领域的发展中,诸如氢能源汽车的发展过程中,要注意不要只是追求终端应用模块的组装,怠于原创技术的积累,重复原来内燃机汽车发展的过程,采取“拿市场换技术”的思路,这样最终是拿市场换人家的零部件,只是在简单地利用和重复别人的专利,来拼凑出比较廉价的汽车而已。应该深挖原创技术,以“市场创技术”,包括独创,甚至和外资共创。
  中国在新能源的利用和技术研发,以及今后的技术研发和应用普及上,政府给予一定的补贴和扶持是必要的,同时对于产业方向的引导也是非常必要的。
  如果只是单纯追求整车生产的组装厂的投产,并急于达成在2030年生产100万台的氢能源汽车的目标,很可能就会重复当年的“拿市场换不了技术”的弯路。国内车企还是需要客观认识燃料电池汽车技术的复杂性,以及积累迭代的重要性,充分认识专利布局上的后发劣势,不着急看结果,潜心研究基础技术和既有的专利,扬长避短,合作共赢,并且注意对产业链的配套做一个长期的规划,踏踏实实的努力,实现真正的换道超车。
 
  作者简介
  洪诗鸿,日本阪南大学流通学部经济学教授。
  END
  来源:本刊原创文章
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