鉅大LARGE | 點擊量：1114次 | 2020年11月27日
氫燃料電池：下一代新能源車核心動力
11月2日，國務(wù)院辦公廳印發(fā)《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》。
規(guī)劃提出，加快車用操作系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用。圍繞車用操作系統(tǒng)，構(gòu)建整車、關(guān)鍵零部件、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與軟件等領(lǐng)域市場主體深度合作的開發(fā)與應(yīng)用生態(tài)。還要求攻克氫能儲運、加氫站、車載儲氫等氫燃料電池汽車應(yīng)用支撐技術(shù)。
從扶持力度上看，近年來我國對燃料電池汽車補貼力度較大，且短期內(nèi)沒有退坡。
從扶持方法上看，我國目前一方面通過購置補貼來降低價格、刺激需求端；另一方面，頻頻發(fā)布?xì)淠芘c燃料產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略規(guī)劃，并投入大量資金作為研發(fā)支持，不斷為供給端釋放積極信號。
據(jù)高工產(chǎn)業(yè)研究院(GGII)統(tǒng)計，截至今年2月，國家重點研發(fā)計劃“新能源汽車”重點專項項目公示清單達到四批，其中對于燃料電池汽車的研發(fā)支持資金近8.27億元。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
近年來全球燃料電池汽車高速發(fā)展：
2013~2017年全球氫燃料電池汽車銷量僅為6475輛，其中大部分為豐田的Mirai系列。
2018年銷售量有了較大幅度的增長，合計銷售5525輛；2019年全球銷量增至7500輛，其中主要增量來自于中國。
國內(nèi)的燃料電池汽車從2016年的629輛迅速擴張到2018年1527輛，在2019年實現(xiàn)2737輛，同比增長80%，增速明顯。
根據(jù)規(guī)劃來看，我國氫燃料電池汽車的發(fā)展愿景是到2030年實現(xiàn)百萬輛氫燃料電池汽車上路行駛，到2050年與純電動汽車共同實現(xiàn)汽車零排放。
燃料電池(FuelCell，F(xiàn)C)是一種能有效控制燃料和氧化劑的化學(xué)反應(yīng)，并將其中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)裝置，是一種把燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的能量轉(zhuǎn)換器。
被譽為繼火電、水電及核電之外的第4種發(fā)電方式，其下游應(yīng)用廣泛。
燃料電池能量密度高、效率高，同時不改變用戶習(xí)慣的燃料電池汽車，長期來看很可能取代目前的燃油車，及純電動汽車。
在車用場景中，燃料電池可解決鋰電池里程焦慮，且燃料電池充氫時間短，在重載、長距離場景中優(yōu)勢明顯。但目前燃料電池仍存在成本高、循環(huán)衰減性能差、加氫站建設(shè)不足等問題，仍處產(chǎn)業(yè)化初期階段。
圖表來源：電動邦
從燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈來看，主要是由燃料電池系統(tǒng)、儲氫瓶、驅(qū)動電機、輔助系統(tǒng)等構(gòu)成，其中燃料電池系統(tǒng)為核心部分。
燃料電池系統(tǒng)由電堆和輔助系統(tǒng)兩部分組成，目前燃料電池系統(tǒng)和儲氫系統(tǒng)占據(jù)整車成本的65%，遠(yuǎn)高于鋰離子純電動汽車的電池成本占比。
輔助系統(tǒng)還包括空壓機、控制器、氫循環(huán)泵等，系統(tǒng)中最核心的部分是燃料電池電堆和空壓機，其在燃料電池系統(tǒng)中的占比最高，分別為49%和21%。
也就是說，目前來看加強燃料電池電堆和空壓機的研發(fā)，可以大幅降低燃料電池的整車成本，其技術(shù)的進步尤為重要。
燃料電堆催化劑主要為鉑金屬，且國內(nèi)用量遠(yuǎn)高于國外，成本高昂，成為制約燃料電池發(fā)展的巨大瓶頸，因此，降低催化劑中的鉑用量是需要重點攻克的技術(shù)難點。
在燃料電池全產(chǎn)業(yè)鏈核心技術(shù)方面，我國除了石墨雙極板、石墨板電堆在性能價格方面當(dāng)前可與國外產(chǎn)品媲美外，其余產(chǎn)品差距還較大，國內(nèi)普遍處于小批量，樣品階段，原因主要是早期國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)較少；研發(fā)基礎(chǔ)弱；技術(shù)積累時間短。
圖表來源：方正證券
從氫燃料電池全球格局來看，日本和美國對氫燃料電池技術(shù)研發(fā)處于主導(dǎo)地位。
1998~2005年日本和美國的相關(guān)專利數(shù)量迅速增加，分別達到峰值2783件和1285件。
日本的增長趨勢明顯，得益于其1993年開展的WE-NET項目，該項目投資2億美元，將日本氫能發(fā)展分成了1993~1998年和1999~2002年兩個階段，一定程度上促使了日本氫燃料電池技術(shù)專利數(shù)量的增長。
2006~2018年，由于前期技術(shù)積累，日本和美國的專利申請數(shù)量呈下降趨勢。
目前國外氫燃料電池汽車已經(jīng)完成了整車的技術(shù)、性能研發(fā)工作，整車性能已能接近傳統(tǒng)汽車水平，部分領(lǐng)先車企產(chǎn)品的成熟度已接近產(chǎn)業(yè)化階段。
如日本豐田、本田和韓國現(xiàn)代汽車，其中豐田Mirai汽車銷量處于領(lǐng)先水平。
中國燃料電池技術(shù)起步較晚，但市場潛力巨大，吸引巴拉德、Hydrogenics、Nedstack等國外電堆企業(yè)在國內(nèi)布局。
中國于1993年開始持續(xù)出現(xiàn)相關(guān)專利；后期專利數(shù)量上升明顯，分別在“十一五”、“十二五”期間各有一次增長高峰，可見與專利數(shù)量上升與國家氫能及燃料電池政策規(guī)劃息息相關(guān)。
從增長趨勢看，中國后續(xù)專利數(shù)量會繼續(xù)增長，或超過日本、美國，其潛力較大。
我國氫燃料電池汽車初期以公交及商用車為主，在新能源汽車高速發(fā)展的大背景下，國內(nèi)汽車企業(yè)積極參與前瞻部署。
2019年上海申龍完成903輛燃料電池客車，中通客車686輛，上汽大通307輛，穩(wěn)居前三甲。
2017~2019年累計產(chǎn)量居市場前三強為中通客車、上海申龍與佛山飛馳，分別對應(yīng)1476、937、704輛。總體而言，基數(shù)較小，后續(xù)增長潛力大。
根據(jù)我國氫燃料電池發(fā)展路線圖，加氫站的規(guī)模需要與氫燃料電池汽車相匹配。
我國當(dāng)前主要以35Mpa加氫站為主，2020年后，氫燃料電池轎車開始推向市場，70Mpa加氫能力的加氫站顯著增加。同時，隨著加氫站數(shù)量的增加，加氫站與加油站、充電站的混合形式能源站成為主要形式。
從汽車行業(yè)的生命周期來看，目前傳統(tǒng)燃油車處于相對成熟階段，在新能源汽車高速發(fā)展倒逼下，傳統(tǒng)車企加速轉(zhuǎn)型，部分國內(nèi)外領(lǐng)先車企持續(xù)加碼氫燃料電池汽車的開發(fā)與應(yīng)用。
目前，在我國中東部沿海經(jīng)濟、技術(shù)實力較強的珠三角、長三角和北京等地區(qū)，聚集了我國燃料電池發(fā)展的主要企業(yè)。
近幾年燃料電池投資熱情持續(xù)升溫，由幾年前的數(shù)十家發(fā)展到現(xiàn)在的近千家燃料電池企業(yè)。
從終端來看，燃料電池汽車面臨購置成本與使用成本的“雙高”局面，一方面加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施的缺失推升了使用過程之中的隱性成本，需求難以釋放，另一方面燃料電池系統(tǒng)因其國產(chǎn)化難度大，制造成本高企，導(dǎo)致整車售價仍高。
據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會預(yù)測，到2035年，我國氫燃料電池汽車將會形成428萬輛保有量規(guī)模。未來十余年，燃料電池汽車將有望成為全球汽車市場增速最快的細(xì)分領(lǐng)域。
