鉅大LARGE | 點擊量：1111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，國務院辦公廳印發《新能源汽車產業發展規劃（2021—2035年）》。
規劃提出，加快車用操作系統開發應用。圍繞車用操作系統，構建整車、關鍵零部件、基礎數據與軟件等領域市場主體深度合作的開發與應用生態。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用支撐技術。
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，頻頻發布氫能與燃料產業戰略規劃，并投入大量資金作為研發支持，不斷為供給端釋放積極信號。
據高工產業研究院(GGII)統計，截至今年2月，國家重點研發計劃“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支持資金近8.27億元。
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近年來全球燃料電池汽車高速發展：
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2737輛，同比增長80%，增速明顯。
根據規劃來看，我國氫燃料電池汽車的發展愿景是到2030年實現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汽車零排放。
燃料電池(FuelCell，FC)是一種能有效控制燃料和氧化劑的化學反應，并將其中的化學能直接轉化為電能的電化學裝置，是一種把燃料中的化學能轉換成電能的能量轉換器。
被譽為繼火電、水電及核電之外的第4種發電方式，其下游應用廣泛。
燃料電池能量密度高、效率高，同時不改變用戶習慣的燃料電池汽車，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、長距離場景中優勢明顯。但目前燃料電池仍存在成本高、循環衰減性能差、加氫站建設不足等問題，仍處產業化初期階段。
圖表來源：電動邦
從燃料電池汽車產業鏈來看，主要是由燃料電池系統、儲氫瓶、驅動電機、輔助系統等構成，其中燃料電池系統為核心部分。
燃料電池系統由電堆和輔助系統兩部分組成，目前燃料電池系統和儲氫系統占據整車成本的65%，遠高于鋰離子純電動汽車的電池成本占比。
輔助系統還包括空壓機、控制器、氫循環泵等，系統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，可以大幅降低燃料電池的整車成本，其技術的進步尤為重要。
燃料電堆催化劑主要為鉑金屬，且國內用量遠高于國外，成本高昂，成為制約燃料電池發展的巨大瓶頸，因此，降低催化劑中的鉑用量是需要重點攻克的技術難點。
在燃料電池全產業鏈核心技術方面，我國除了石墨雙極板、石墨板電堆在性能價格方面當前可與國外產品媲美外，其余產品差距還較大，國內普遍處于小批量，樣品階段，原因主要是早期國內產業鏈企業較少；研發基礎弱；技術積累時間短。
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研發處于主導地位。
1998~2005年日本和美國的相關專利數量迅速增加，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專利數量的增長。
2006~2018年，由于前期技術積累，日本和美國的專利申請數量呈下降趨勢。
目前國外氫燃料電池汽車已經完成了整車的技術、性能研發工作，整車性能已能接近傳統汽車水平，部分領先車企產品的成熟度已接近產業化階段。
如日本豐田、本田和韓國現代汽車，其中豐田Mirai汽車銷量處于領先水平。
中國燃料電池技術起步較晚，但市場潛力巨大，吸引巴拉德、Hydrogenics、Nedstack等國外電堆企業在國內布局。
中國于1993年開始持續出現相關專利；后期專利數量上升明顯，分別在“十一五”、“十二五”期間各有一次增長高峰，可見與專利數量上升與國家氫能及燃料電池政策規劃息息相關。
從增長趨勢看，中國后續專利數量會繼續增長，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展的大背景下，國內汽車企業積極參與前瞻部署。
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，穩居前三甲。
2017~2019年累計產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1476、937、704輛。總體而言，基數較小，后續增長潛力大。
根據我國氫燃料電池發展路線圖，加氫站的規模需要與氫燃料電池汽車相匹配。
我國當前主要以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。
從汽車行業的生命周期來看，目前傳統燃油車處于相對成熟階段，在新能源汽車高速發展倒逼下，傳統車企加速轉型，部分國內外領先車企持續加碼氫燃料電池汽車的開發與應用。
目前，在我國中東部沿海經濟、技術實力較強的珠三角、長三角和北京等地區，聚集了我國燃料電池發展的主要企業。
近幾年燃料電池投資熱情持續升溫，由幾年前的數十家發展到現在的近千家燃料電池企業。
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設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因其國產化難度大，制造成本高企，導致整車售價仍高。
據中國汽車工業協會預測，到2035年，我國氫燃料電池汽車將會形成428萬輛保有量規模。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分領域。
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