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燃料電池進(jìn)入快車(chē)道,產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)質(zhì)環(huán)節(jié)迎發(fā)展機(jī)遇-攀業(yè)氫能
2021/5/10 10:59:18

國(guó)家制定“碳達(dá)峰”、“碳中和”長(zhǎng)期方向,節(jié)能減排是重要碳“減法”,未來(lái)交通領(lǐng)域的能源轉(zhuǎn)型是關(guān)鍵,尤其有望在高排放高污染的中重型商用車(chē)上加速推行。氫能源作為零污染清潔能源,未來(lái)應(yīng)用面有望持續(xù)擴(kuò)大。作為氫能源在交通領(lǐng)域的應(yīng)用載體, 。燃料電池燃料電池相比傳統(tǒng)燃油、純電動(dòng)具有能效高、排放低等優(yōu)勢(shì),有望迎來(lái)長(zhǎng)期發(fā)展。

商用車(chē)市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)凸顯,燃料電池有望優(yōu)先放量

長(zhǎng)期來(lái)看新能源車(chē)與燃料電池車(chē)均是能源轉(zhuǎn)型重要發(fā)展方向。中國(guó)新能源車(chē)在乘用化領(lǐng) 域已逐漸形成完備的產(chǎn)業(yè)鏈與技術(shù),未來(lái)有望持續(xù)普及;但在商用車(chē)領(lǐng)域,新能源車(chē)仍 然面臨續(xù)航較短、充電時(shí)間長(zhǎng)等使用經(jīng)濟(jì)性痛點(diǎn),而這恰恰是燃料電池車(chē)的優(yōu)勢(shì)所在。 與新能源車(chē)相互補(bǔ)足共同發(fā)展,未來(lái)燃料電池車(chē)有望在商用車(chē)領(lǐng)域優(yōu)先切入應(yīng)用。

從政府扶植到形成產(chǎn)業(yè)化,燃料電池步入發(fā)展快車(chē)道

當(dāng)前燃料電池產(chǎn)業(yè)化程度仍然偏低,核心掣肘在于規(guī)?;蛯?dǎo)致成本過(guò)高、基礎(chǔ)設(shè)施不 完善限制市場(chǎng)應(yīng)用。汽車(chē)領(lǐng)域新技術(shù)的推廣往往需要規(guī)模、技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施的前置,因 此短期內(nèi)政府扶植是產(chǎn)業(yè)化起步關(guān)鍵,我國(guó)推行示范城市群以獎(jiǎng)代補(bǔ)政策,著重獎(jiǎng)勵(lì)燃 料電池車(chē)與核心零部件的推廣、氫能供應(yīng)鏈的完善,未來(lái)燃料電池產(chǎn)業(yè)化有望健康起步; 長(zhǎng)期來(lái)看,降低成本是產(chǎn)業(yè)化提速關(guān)鍵,規(guī)模化與國(guó)產(chǎn)化并行將推動(dòng)我國(guó)燃料電池產(chǎn)業(yè) 化加速。我們預(yù)計(jì)到 2025/2030 年中國(guó)燃料電池車(chē)銷(xiāo)量分別達(dá)到 6.4/35.1 萬(wàn)輛水平。

國(guó)產(chǎn)化格局:各環(huán)節(jié)技術(shù)逐步突破,國(guó)產(chǎn)替代空間廣大

海外燃料電池產(chǎn)業(yè)起步早,技術(shù)相比中國(guó)國(guó)內(nèi)仍有較大優(yōu)勢(shì),具體體現(xiàn)在多個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈重 要環(huán)節(jié),但中國(guó)憑借技術(shù)突破,已實(shí)現(xiàn)一定程度國(guó)產(chǎn)替代。具體來(lái)看,中國(guó)本土企業(yè)在 電池/電堆總成、雙極板、空壓機(jī)、儲(chǔ)氫瓶等領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)突破,但與海外仍有技術(shù)差 距,在電堆關(guān)鍵材料(催化劑、質(zhì)子交換膜、氣體擴(kuò)散層)等方面仍在市場(chǎng)化探索。當(dāng) 前中國(guó)已有整車(chē)與零部件龍頭布局燃料電池,技術(shù)與產(chǎn)品迎來(lái)良好起步,未來(lái)隨著技術(shù) 的加速追趕,中國(guó)國(guó)產(chǎn)化有望迎來(lái)更大發(fā)展空間。

一、“碳中和”國(guó)策加快能源轉(zhuǎn)型,燃料電池是重點(diǎn)方向

“碳達(dá)峰”、“碳中和”成為今年兩會(huì)以來(lái)國(guó)家重點(diǎn)工作以及市場(chǎng)熱點(diǎn)之一,兩會(huì)期間政 府工作報(bào)告將“做好碳達(dá)峰、碳中和工作”列為 2021 年重點(diǎn)任務(wù)之一,另外,“十四五” 規(guī)劃也將加快推動(dòng)綠色低碳發(fā)展列入其中。

什么是“碳達(dá)峰”、“碳中和”?“碳達(dá)峰”是指二氧化碳排放總量達(dá)到峰值,且此后開(kāi) 始逐年減少。“碳中和”是指企業(yè)、團(tuán)體或個(gè)人在一定時(shí)間內(nèi)直接或間接產(chǎn)生的溫室氣體 排放總量,通過(guò)植樹(shù)造林、節(jié)能減排等形式抵消自身產(chǎn)生的二氧化碳排放,實(shí)現(xiàn)二氧化 碳的“零排放”。整體而言,“碳達(dá)峰”是為最終實(shí)現(xiàn)碳中和的階段性目標(biāo)和任務(wù)。

“碳中和”是中國(guó)對(duì)世界的承諾,也是 2021 年及十四五規(guī)劃的工作重點(diǎn)。2020 年 9 月 22 日,第 75 屆聯(lián)大一般性辯論上的講話(huà)中宣示,“將提高國(guó)家 自主貢獻(xiàn)力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力爭(zhēng)于 2030 年前達(dá)到峰值, 努力爭(zhēng)取 2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和”?!疤歼_(dá)峰”、“碳中和”雖然是中長(zhǎng)期目標(biāo),卻也是當(dāng) 前的工作重點(diǎn),2020 年中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議將“做好碳達(dá)峰、碳中和工作”作為 2021 年 要抓好的重點(diǎn)任務(wù),提出“要抓緊制定 2030 年前碳排放達(dá)峰行動(dòng)方案,支持有條件的 地方率先達(dá)峰”。

“減法”助力實(shí)現(xiàn)“碳中和”,優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)是重中之重。實(shí)現(xiàn)“碳中和”必需做好“減 法”和“加法”,一方面是減少二氧化碳等溫室氣體的排放,另外一方面是增加碳匯、發(fā) 展碳捕集和封存技術(shù)等,最終實(shí)現(xiàn)排放量和吸收量的平衡,達(dá)到碳中和。短中期來(lái)看, 或者說(shuō)為達(dá)到“碳達(dá)峰”的目標(biāo),或?qū)⒅饕揽俊皽p法”,即減少碳排放。從當(dāng)前我國(guó)能 源消費(fèi)結(jié)構(gòu)來(lái)看,原煤占比是最高的,達(dá)到 58%左右,煤炭消費(fèi)占比高與我國(guó)資源稟賦 相關(guān),但也導(dǎo)致了大量的碳排放,煤炭也是我國(guó)碳排放量占比最大的能源類(lèi)型,未來(lái)能 源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的調(diào)整或?qū)⑹侵卸唐趦?nèi)的任務(wù)重點(diǎn)。

汽車(chē)領(lǐng)域排放問(wèn)題在中重型車(chē)輛上尤其明顯,將是“碳中和”的重點(diǎn)領(lǐng)域。根據(jù)中國(guó)溫 室氣體排放相關(guān)數(shù)據(jù),2014 年交通運(yùn)輸溫室氣體排放量約為 8.2 億噸二氧化碳當(dāng)量, 其中接近 50%由中重型商用車(chē)產(chǎn)生,然而同期中重型商用車(chē)保有量?jī)H占汽車(chē)保有量的 6.7%,可見(jiàn)中重型商用車(chē)是排放的重災(zāi)區(qū),也將是“碳中和”優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的重點(diǎn)領(lǐng)域。

發(fā)展氫能是優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的重要方向。

1)氫能作為二次能源,可從化石能源當(dāng)中獲取, 有助于煤炭等一次能源高效利用,另外,通過(guò)電解水制取,也可增加電力系統(tǒng)靈活性, 有助于形成可持續(xù)高彈性的創(chuàng)新型多能互補(bǔ)系統(tǒng);

2)在提高能源安全方面,氫能有助 于大幅減少中國(guó)交通運(yùn)輸領(lǐng)域石油和天然氣的消費(fèi)總量,降低能源對(duì)外依存度并提升大 氣質(zhì)量;

3)應(yīng)對(duì)氣候變化方面,氫能有助于引導(dǎo)大量可再生能源從電力部門(mén)流向交通 運(yùn)輸、工業(yè)和建筑等終端使用部門(mén),從而實(shí)現(xiàn)深度脫碳。

交通領(lǐng)域?qū)⑹菤淠芟M(fèi)的重要突破口,根據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟預(yù)測(cè),到 2050 年交通領(lǐng)域氫 能消費(fèi)可達(dá) 2458-4178 萬(wàn)噸/年,占交通領(lǐng)域整體用能的 19%-28%。

燃料電池是氫能在交通領(lǐng)域的重要應(yīng)用方式,兼具能效高、排放低等優(yōu)勢(shì)。氫燃料電池 車(chē)作為氫能在交通領(lǐng)域的主要使用途徑,相比傳統(tǒng)燃油車(chē)、新能源車(chē)(純電動(dòng))在能效 利用率、碳排放等方面均具有一定優(yōu)勢(shì)。

1) 能效利用率方面,根據(jù)中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì)相關(guān)資料,引入 Well-to-Wheel(從油 井到車(chē)輪,即能源生產(chǎn)到交通使用過(guò)程中的能耗)分析,燃料電池汽車(chē)整體能效轉(zhuǎn) 化率達(dá)到 40%,高于純電動(dòng)與傳統(tǒng)汽油車(chē)。(注:此處默認(rèn)氫氣制取方式為天然氣 制氫,能效轉(zhuǎn)化率高,中國(guó)當(dāng)前仍以煤制氫為主,能效轉(zhuǎn)化率較低,但未來(lái)也有望 持續(xù)向天然氣制氫過(guò)渡);

2) 碳排放方面,根據(jù)德勤相關(guān)資料,通過(guò)衡量各能源類(lèi)型車(chē)輛全產(chǎn)業(yè)鏈(包括從能源 制取、到核心零部件生產(chǎn)、到車(chē)輛使用過(guò)程排放再到車(chē)輛報(bào)廢處理)當(dāng)中平均二氧 化碳排放水平來(lái)看,燃料電池平均排放水平為 130-230g/km,低于電動(dòng)車(chē)的 160- 250g/km 與傳統(tǒng)燃油車(chē)的 180-270g/km。

國(guó)家政策為燃料電池發(fā)展保駕。國(guó)家層面從過(guò)去以來(lái)持續(xù)提出扶植燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展, 從早期補(bǔ)貼到當(dāng)期的以獎(jiǎng)代補(bǔ),燃料電池有望逐步進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化加速階段。

二、商用車(chē)市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)凸顯,燃料電池有望優(yōu)先放量

燃料電池(Fuel Cell) 是通過(guò)氧化還原化學(xué)反應(yīng),將燃料及氧化劑中蘊(yùn)含的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為 電能的裝置,以氫氣作為陽(yáng)極反應(yīng)氣體的燃料電池在近年來(lái)取得了較大的發(fā)展。

燃料電池基本結(jié)構(gòu)主要是由四部分組成,分別為陽(yáng)極、陰極、電解質(zhì)和外部電路。通常 陽(yáng)極為氫電極,陰極為氧電極。陽(yáng)極和陰極上都需要含有一定量的電催化劑,用來(lái)加速 電極上發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng),兩電極之間是電解質(zhì)。

氫氣首先進(jìn)入燃料電池的陽(yáng)極,然后氫氣與覆蓋在陽(yáng)極上的催化劑反應(yīng),釋放電子形成 帶正電荷的氫離子即質(zhì)子;氫離子穿過(guò)電解液到達(dá)陰極。電子流入電路,形成電流,產(chǎn) 生電能。在陰極,催化劑使氫離子與空氣中的氧結(jié)合形成反應(yīng)的唯一副產(chǎn)品——水。燃 料電池的陰陽(yáng)極反應(yīng)和總反應(yīng)分別為:

陽(yáng)極:H2 → 2H++2e-;

陰極:1/2 O2+2H++2e-→H2O;

總反應(yīng):H2+1/2O2 →H2O。

質(zhì)子交換膜燃料電池是車(chē)用主流技術(shù)。燃料電池按導(dǎo)電離子類(lèi)別可分為酸性燃料電池、 堿性燃料電池、烙融碳酸鹽燃料電池和固體氧化物燃料電池,其中酸性燃料電池可分為 PEMFC(質(zhì)子交換膜)、直接醇類(lèi)燃料電池和磷酸燃料電池。

PEMFC 具有可低溫下快速啟動(dòng)和工作、無(wú)電解液流失、壽命長(zhǎng)、比功率與比能量高等 突出優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是將來(lái)替代內(nèi)燃機(jī)作為汽車(chē)動(dòng)力電源最理想方案。

新能源車(chē)仍有消費(fèi)痛點(diǎn):續(xù)航焦慮、充電時(shí)間長(zhǎng),商用車(chē)上應(yīng)用尤其受阻。當(dāng)前階段新 能源車(chē)與燃料電池車(chē)均為國(guó)家重點(diǎn)推行的低能耗類(lèi)型,其中新能源車(chē)已率先實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化, 于 2018 年起已建立超過(guò) 100 萬(wàn)輛的市場(chǎng)規(guī)模,并已形成較為完備的產(chǎn)業(yè)鏈體系。但是 新能源車(chē)在滿(mǎn)足日常運(yùn)輸需求上仍有較大痛點(diǎn)。一方面,續(xù)航焦慮使得新能源車(chē)通常難 以承擔(dān)長(zhǎng)途旅行等需求,另一方面,充電時(shí)間長(zhǎng)也是難點(diǎn)之一,家用日常充電往往需要 幾個(gè)小時(shí)方能充滿(mǎn)電。

新能源車(chē)需求痛點(diǎn)在商用車(chē)上的體現(xiàn)尤其明顯,以卡車(chē)為例,中重卡對(duì)于中長(zhǎng)途的需求 較為普遍,而且對(duì)于行駛經(jīng)濟(jì)性的要求較高,續(xù)航少、充電等待時(shí)間等問(wèn)題會(huì)較大程度 影響中重卡的經(jīng)濟(jì)性,使得中重卡難以實(shí)現(xiàn)新能源化。當(dāng)前中國(guó)新能源乘用化發(fā)展迅速, 而商用化仍然受阻,過(guò)去幾年新能源商用車(chē)在新能源內(nèi)部滲透率快速下降,到了 2020 年占比僅有 9%,明顯低于商用車(chē)整體占汽車(chē)的 20%比重。
燃料電池的三大優(yōu)勢(shì):能量密度(續(xù)航)高、“充電”快。與純電動(dòng)車(chē)的痛點(diǎn)相比,燃料 電池車(chē)恰恰具有能量密度高、充電快等優(yōu)勢(shì),這個(gè)也是在新能源車(chē)逐漸普及的當(dāng)前發(fā)展 燃料電池車(chē)的合理之處。

能量密度高

對(duì)于車(chē)輛而言,運(yùn)輸效率是重要指標(biāo),而燃料的運(yùn)輸效率通常與其比能有關(guān),即單位質(zhì) 量當(dāng)中能量,比能越大的燃料,運(yùn)輸效率越高,對(duì)應(yīng)續(xù)航也越長(zhǎng)。主流燃料當(dāng)中氫燃料 比能達(dá)到 142MJ/KG,明顯高于汽油 46.4MJ/KG,鋰電池 1.8MJ/KG 等。從當(dāng)前主流純 電動(dòng)車(chē)型與燃料電池車(chē)型續(xù)航對(duì)比可見(jiàn)一斑,豐田 Mirai 在 2020 年 12 月發(fā)布了第二代 車(chē)型,WLTP 工況續(xù)航里程達(dá)到 850 公里,明顯高于同期純電動(dòng)明星車(chē)型 Model Y、比 亞迪漢、ID.4.CROZZ 等。
“充電”快

燃料電池本質(zhì)上可直接將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,無(wú)燃料燃燒過(guò)程,也不需要經(jīng)過(guò)化學(xué)能-機(jī)械能-電能的轉(zhuǎn)化過(guò)程,燃料電池僅提供反應(yīng)與發(fā)電場(chǎng)所,只要燃料和氧化劑被持續(xù)供給,在外加負(fù)載中就可以形成持續(xù)電流,不存在二次電池(充電電池)的充-放電循 環(huán)過(guò)程。因此,燃料電池實(shí)際上屬于發(fā)電裝置,而不是儲(chǔ)能裝置,燃料電池的“充電” 與燃油車(chē)加油類(lèi)似,就是加氫,主流加氫過(guò)程通常持續(xù)時(shí)間不超過(guò) 10 分鐘(乘用車(chē)不 超過(guò) 5 分鐘),快捷有效。相對(duì)而言,鋰電池充電時(shí)間往往較長(zhǎng),即便是特斯拉超充站 通常也需要50分鐘-1個(gè)小時(shí)充滿(mǎn)全部電量,而家用充電的時(shí)常往往達(dá)到8個(gè)小時(shí)以上。

另外,市場(chǎng)會(huì)擔(dān)心氫氣使用安全性的問(wèn)題,實(shí)際上燃料電池的安全性能突出。

市場(chǎng)通常覺(jué)得將氫氣作為燃料安全系數(shù)很低,因?yàn)闅錃馊菀妆ǎ瑢?shí)則不然。燃料在空 氣中燃燒或者爆炸需要達(dá)到一定濃度,氫氣的燃燒濃度下限相對(duì)于汽油更高,爆炸濃度 下限更是遠(yuǎn)超汽油,因此即便遇上火源燃燒或者爆炸可能性并不高。另一方面,氫氣相 比汽油、天然氣具有更大的逃逸能力和快速揮發(fā)性,因此在空氣中聚集一定濃度的氫氣 本就較為困難。

根據(jù)美國(guó)邁阿密大學(xué)的試驗(yàn),即便發(fā)生泄漏燃燒事件,氫燃料車(chē)上只有漏出的氫氣在燃 燒,而且火勢(shì)向上延伸,并未影響到車(chē)體,相比之下汽油車(chē)因?yàn)槠托孤对谲?chē)身上而被 燃燒波及,并且汽油因?yàn)樵诳諝庵须y以揮發(fā)擴(kuò)散,爆炸的可能性反而較大。
三、從政府扶植到形成產(chǎn)業(yè)化,燃料電池步入發(fā)展快車(chē)道

1.產(chǎn)業(yè)掣肘:規(guī)?;蛯?dǎo)致成本高、基礎(chǔ)設(shè)施欠缺導(dǎo)致應(yīng)用面窄

成本高、基礎(chǔ)設(shè)施欠缺是制約燃料電池產(chǎn)業(yè)化的重要因素。燃料電池雖然具有諸多優(yōu)勢(shì), 是較為理想的運(yùn)輸能源,但成本高與基礎(chǔ)設(shè)施欠缺是限制其產(chǎn)業(yè)化的兩座大山,2020 年 中國(guó)燃料電池車(chē)銷(xiāo)量?jī)H 1177 輛,與新能源車(chē)的 136.7 萬(wàn)輛形成了鮮明對(duì)比。

成本高

規(guī)?;潭鹊拖拗屏巳剂想姵禺a(chǎn)業(yè)盈利能力、研發(fā)投入與資本擴(kuò)張,導(dǎo)致從上游制氫、 儲(chǔ)氫、加氫等環(huán)節(jié)再到中游零部件與整車(chē)制造環(huán)節(jié)成本過(guò)高,對(duì)于消費(fèi)者的直觀體現(xiàn)就 是燃料電池車(chē)貴、用車(chē)費(fèi)用高。以購(gòu)置成本為例,2020 年中國(guó)燃料電池系統(tǒng)成本大概 約為 5000 元/kw,按乘用車(chē)適用的 60kw 電堆額定功率計(jì)算,則燃料電池系統(tǒng)成本達(dá)到 30 萬(wàn)元,按通常燃料電池車(chē)當(dāng)中電池價(jià)值量占比 50%-60%來(lái)計(jì)算,則燃料電池乘用車(chē) 成本達(dá)到 50-60 萬(wàn)元,遠(yuǎn)高于居民主流購(gòu)車(chē)價(jià)格區(qū)間。

豐田的第二代 Mirai 在日本本土補(bǔ)貼前售價(jià) 710-805 萬(wàn)日元,即便扣除政府補(bǔ)貼+稅收 減免,售價(jià)仍然高達(dá) 540-665 萬(wàn)元,與 Mirai 尺寸相近的凱美瑞同期售價(jià)僅 348-467 萬(wàn) 日元,二者價(jià)格差距較大。

 另外,從用車(chē)(加氫)成本來(lái)看,按 Mirai 氫氣罐儲(chǔ)氣 5kg,日本加氫價(jià)格 50 元人民幣 /kg(中國(guó)國(guó)內(nèi) 30-80 元/kg),單次實(shí)際續(xù)航 650km 來(lái)計(jì)算,Mirai 每百公里成本約 40 元。相對(duì)應(yīng)地,凱美瑞每百公里成本約 50 元(僅統(tǒng)計(jì)純汽油版更能代表燃油車(chē)普遍油 耗,百公里平均油耗 8L,油價(jià) 6.6 元/L),中國(guó)國(guó)內(nèi)純電動(dòng)代表車(chē)型比亞迪漢每百公里 成本僅需 10 元(按百公里平均電耗 15 度,度電成本 0.6-0.7 元)。由上可見(jiàn),加氫成本 高使得燃料電池車(chē)在用車(chē)環(huán)節(jié)的經(jīng)濟(jì)性并沒(méi)有明顯優(yōu)勢(shì),甚至相比新能源車(chē)劣勢(shì)明顯。

技術(shù)差距較大、基礎(chǔ)設(shè)施欠缺

燃料電池推廣難不僅體現(xiàn)在消費(fèi)者購(gòu)車(chē)、用車(chē)成本高,也體現(xiàn)在技術(shù)與基礎(chǔ)設(shè)施的不足, 技術(shù)方面與海外主流仍有一定差距,技術(shù)不足限制了燃料電池應(yīng)用面的擴(kuò)大,基礎(chǔ)設(shè)施 方面加氫站數(shù)量低不利于日常使用。

根據(jù)香橙會(huì)研究院信息,截至 2020 年底中國(guó)加氫站僅有 118 座,與同期加油站 11.9 萬(wàn) 座的規(guī)模差異懸殊,并且分布不均,僅廣東就有 30 座加氫站;按每座加氫站配備 1-2 個(gè) 加氫機(jī)來(lái)算,中國(guó)整體加氫機(jī)數(shù)量不超過(guò) 300 個(gè),按每個(gè)加氫機(jī)配 2 個(gè)加氫槍來(lái)看中國(guó) 整體加氫槍數(shù)量不超過(guò) 600 個(gè),與充電樁 168 萬(wàn)個(gè)的規(guī)模也難以比擬。

 限制加氫站的根本原因在于成本高,目前 35MPa 的加氫站,加注能力不等,投資規(guī)模 基本上都需要 1000 萬(wàn)元以上(不含土地購(gòu)置成本),相當(dāng)于傳統(tǒng)加油站的 3 倍,特斯拉 超充站的 5 倍(單個(gè)超充站成本約 150-200 萬(wàn)人民幣),除建設(shè)成本以外,設(shè)備維護(hù)、 運(yùn)營(yíng)等成本也同樣較高。

2.短期支撐:政府指導(dǎo)與扶植驅(qū)動(dòng)燃料電池產(chǎn)業(yè)化起步

燃料電池受限于技術(shù)難度大、成本高,難以規(guī)?;?,短期來(lái)看產(chǎn)業(yè)化發(fā)展離不開(kāi)政府的 扶植,國(guó)家層面也對(duì)燃料電池給予了重要指導(dǎo)與支持。

指導(dǎo)方面,國(guó)家指定了燃料電池汽車(chē)路線圖,對(duì)涵蓋了氫燃料電池汽車(chē)的氫能供應(yīng)鏈和 汽車(chē)關(guān)鍵系統(tǒng)技術(shù)鏈未來(lái)的發(fā)展目標(biāo)均有了清晰規(guī)劃。

路線圖明確了:

1)量化了車(chē)用氫能需求,設(shè)立截至 2025 年加氫站建設(shè)目標(biāo) 1000 座, 2030-2035 年為 5000 座;

2)應(yīng)用領(lǐng)域上表示燃料電池汽車(chē)以客車(chē)和城市物流車(chē)為切入領(lǐng)域,重點(diǎn)在可再生能源制氫和工業(yè)副產(chǎn)氫豐富的區(qū)域推廣中大型客車(chē)、物流車(chē),逐步 推廣至重量大、長(zhǎng)距離的中重卡、牽引車(chē)、港口拖車(chē)及乘用車(chē)等,實(shí)現(xiàn)氫燃料電池車(chē)更 大范圍的應(yīng)用;

3)推廣過(guò)程中,要求進(jìn)一步提高燃料電池車(chē)低溫啟動(dòng)、可靠耐久、使用 壽命等性能并降低整車(chē)成本,逐步擴(kuò)大燃料電池系統(tǒng)產(chǎn)能,完善氫氣供應(yīng)、運(yùn)輸及加注 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

支持方面,強(qiáng)調(diào)以獎(jiǎng)代補(bǔ),重點(diǎn)扶植示范城市群氫燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

2020 年 9 月,財(cái)政部、工信部、科技部、發(fā)改委、能源局五部委正式聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于 開(kāi)展燃料電池汽車(chē)示范應(yīng)用的通知》,正式啟動(dòng)了燃料電池“以獎(jiǎng)代補(bǔ)”國(guó)家政策。

1)扶植對(duì)象上,采取示范城市群的形式,城市間可跨省聯(lián)合申報(bào);

2)時(shí)間窗口上,為期 4 年時(shí)間;

3)扶植方式上,以獎(jiǎng)代補(bǔ),強(qiáng)調(diào)以結(jié)果為導(dǎo)向,達(dá)到一定產(chǎn)業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行事后獎(jiǎng)勵(lì), 避免了行業(yè)“大水漫灌”式野蠻發(fā)展;

4)扶植內(nèi)容上,對(duì)燃料電池汽車(chē)推廣應(yīng)用(含整車(chē)、零部件)與氫氣供應(yīng)(加氫、制氫) 達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)后均可享受積分補(bǔ)貼(積分對(duì)應(yīng)獎(jiǎng)勵(lì)金額)。

3.長(zhǎng)期驅(qū)動(dòng):降成本是關(guān)鍵,規(guī)模化與國(guó)產(chǎn)化并行

政府扶植的主要目的在于短期內(nèi)彌補(bǔ)燃料電池產(chǎn)業(yè)化早期造成的成本虧空,而長(zhǎng)期來(lái)看 脫離政府幫助、形成產(chǎn)業(yè)自循環(huán)發(fā)展才是核心。氫燃料電池推廣難的根本原因之一在于 成本高,而降低成本的有效手段主要包括規(guī)?;c國(guó)產(chǎn)化。

規(guī)?;兄谄綌倖挝怀杀尽⒓铀偌夹g(shù)迭代,是成本下降的關(guān)鍵因素

根據(jù) DOE 預(yù)測(cè),燃料電池電堆年產(chǎn) 1000 套時(shí)系統(tǒng)、電堆成本分別為 215、153 美元 /kw,年產(chǎn)規(guī)模達(dá)到 10 萬(wàn)套時(shí)系統(tǒng)、電堆成本分別可降低至 59、31 美元/kw,降幅超過(guò) 70%。(注:DOE 預(yù)測(cè)基于國(guó)外較為成熟的技術(shù)水平,初始成本比中國(guó)低)

國(guó)產(chǎn)化同步進(jìn)行,加速成本下探,追趕海外一流水平

燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈從上游制氫到中游零部件制造,中間涉及的環(huán)節(jié)數(shù)量眾多,其中從生產(chǎn) 成本角度來(lái)看,燃料電池系統(tǒng)占到整車(chē)成本的約 60%,而其中電堆占到燃料電池系統(tǒng)比 重的 60%,電堆當(dāng)中催化劑、雙極板、質(zhì)子交換膜等核心部件又占有相當(dāng)比重。

過(guò)去中國(guó)在燃料電池系統(tǒng)當(dāng)中的關(guān)鍵原材料和零部件均依賴(lài)進(jìn)口,例如空壓機(jī)、氫氣循 環(huán)泵、質(zhì)子交換膜、催化劑、碳紙等,造成生產(chǎn)成本較高。近年來(lái),隨著部分重要環(huán)節(jié) 國(guó)產(chǎn)化技術(shù)的突破,國(guó)產(chǎn)化替代帶來(lái)的成本下降空間巨大。當(dāng)前中國(guó)除了電堆關(guān)鍵三大 材料(質(zhì)子交換膜、催化劑、氣體擴(kuò)散層)尚未突破以外,其他環(huán)節(jié)均實(shí)現(xiàn)了(程度不 等)的國(guó)產(chǎn)替代。未來(lái)隨著已突破環(huán)節(jié)國(guó)產(chǎn)化應(yīng)用提升、難點(diǎn)環(huán)節(jié)國(guó)產(chǎn)技術(shù)攻克,中國(guó) 燃料電池成本有望實(shí)現(xiàn)持續(xù)快速下降。

規(guī)模化+國(guó)產(chǎn)化助力成本快速下降,根據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟估計(jì),到 2025、2035 年燃料電 池系統(tǒng)成本分別有望降低至 4000 元/kw、800 元 kw。
4.規(guī)模展望:由商至乘,產(chǎn)業(yè)化有望加速

應(yīng)用路徑:先商后乘,逐步擴(kuò)大應(yīng)用面

燃料電池當(dāng)前應(yīng)用場(chǎng)景以客車(chē)、貨車(chē)為主。從當(dāng)前氫燃料電池應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)看,以 2019 年為標(biāo)準(zhǔn),中國(guó)國(guó)內(nèi)燃料電池車(chē)終端銷(xiāo)售共計(jì) 3190 輛,其中貨車(chē) 2014 輛,客車(chē) 1176 輛,無(wú)乘用車(chē)。貨車(chē)當(dāng)中均為中型貨車(chē),具體包括廂式運(yùn)輸車(chē)與保溫車(chē),客車(chē)當(dāng)中大中 輕客車(chē)均有應(yīng)用,城市公交、公路運(yùn)營(yíng)均有包含。(注:之所以不用 2020 年是因?yàn)?2020 年因疫情以及政策調(diào)整等因素,各區(qū)域燃料電池政策進(jìn)度放緩,銷(xiāo)量分布或不如 2019 年更能體現(xiàn)真實(shí)產(chǎn)業(yè)化情況。)

我們認(rèn)為當(dāng)前燃料電池在貨車(chē)、客車(chē)領(lǐng)域優(yōu)先推廣背后原因在于:

1)商用車(chē)領(lǐng)域純電 動(dòng)車(chē)所面臨的續(xù)航、“充電”等問(wèn)題,燃料電池將有更好表現(xiàn)(前文中有提到),未來(lái)燃 料電池經(jīng)濟(jì)性或更優(yōu);

2)乘用車(chē)領(lǐng)域純電動(dòng)車(chē)已形成較為完備的產(chǎn)業(yè)鏈與應(yīng)用場(chǎng)景, 短期來(lái)看燃料電池在各地推廣取代純電動(dòng)車(chē)的難度較大。
展望未來(lái),我們認(rèn)為短期內(nèi)燃料電池的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展仍將以商用車(chē)為主,其中中重型商用車(chē)為應(yīng)用主體。受限于加氫站基礎(chǔ)設(shè)施的布點(diǎn)數(shù)量較少,早期加氫站分布于城市固定站 點(diǎn)、干線站點(diǎn)等區(qū)域,便于城市內(nèi)客車(chē)/物流運(yùn)營(yíng)、城市間干線運(yùn)輸?shù)壬逃密?chē)形成早期產(chǎn) 業(yè)化。從國(guó)家以獎(jiǎng)代補(bǔ)政策來(lái)看,2020 年乘用車(chē)、中小型商用車(chē)、大型商用車(chē)、重型貨 車(chē)的單車(chē)補(bǔ)貼上限分別為 25、20、36、40-55 萬(wàn)元,在大型商用車(chē)領(lǐng)域補(bǔ)貼金額明顯更高。
從未來(lái)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化時(shí)間節(jié)點(diǎn)來(lái)看,中重型商用車(chē)、乘用車(chē)達(dá)成與純電動(dòng)車(chē)經(jīng)濟(jì)性平價(jià) 的時(shí)間點(diǎn)分別在 2025-2030 年、2035-2040 年。如果引入全生命周期持有成本(TCO, 包含購(gòu)置、維護(hù)、用車(chē)成本)來(lái)看,根據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟預(yù)測(cè),客車(chē)/大型貨車(chē)/物流車(chē)的 TCO有望于2025-2030年間率先降低至與純電動(dòng)車(chē)型相當(dāng)?shù)乃?,往后成本?yōu)勢(shì)凸顯, 其應(yīng)用有望從商用車(chē)領(lǐng)域率先擴(kuò)散;乘用車(chē) TCO 有望于 2035 年起與純電動(dòng)車(chē)差距縮 短至 0.1 元/km 以?xún)?nèi),成為消費(fèi)者可接受成本的類(lèi)型之一。

預(yù)計(jì) 2025、2030 年中國(guó)燃料電池車(chē)銷(xiāo)量分別達(dá)到 6.4、35.1 萬(wàn)輛。2020 年中國(guó)燃料電 池汽車(chē)銷(xiāo)量為 1497 輛,全部是中大型商用車(chē)。我們假設(shè)未來(lái)中國(guó)乘用車(chē)、中大型商用 車(chē)每年復(fù)合增速為 2%,假定 2025、2030 年燃料電池中大型商用車(chē)/乘用車(chē)滲透率分別 為 2%/0.1%、10%/0.5%,預(yù)計(jì) 2025、2030 年中國(guó)燃料電池汽車(chē)銷(xiāo)量分別達(dá)到 6.4、 35.1 萬(wàn)輛,其中中大型商用車(chē)/乘用車(chē)銷(xiāo)量分別為 4.1/2.2、22.9/12.3 萬(wàn)輛。

從燃料電池系統(tǒng)價(jià)值量來(lái)看,預(yù)測(cè) 2025、2030 年單價(jià)分別為 3000、1500 元/kw,隨著 技術(shù)進(jìn)步,系統(tǒng)額定功率持續(xù)快速提升至 100、150kw,則單車(chē)價(jià)值量分別為 30、22.5 萬(wàn)元,預(yù)測(cè)到 2025、2030 年燃料電池系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模分別為 191.0、790.8 億元。
四、國(guó)產(chǎn)化格局:各環(huán)節(jié)技術(shù)逐步突破,國(guó)產(chǎn)替代空間廣大

中國(guó)國(guó)產(chǎn)化進(jìn)度在各產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)有所不同。中國(guó)本土企業(yè)在燃料電池諸多環(huán)節(jié)已實(shí)現(xiàn)了 自主可控,但仍有例如電堆核心材料等領(lǐng)域尚未實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)突破,或者在技術(shù)層面與 國(guó)際廠商仍有一定差異。

電堆系統(tǒng):國(guó)產(chǎn)電堆出貨量占比超過(guò)一半,但與國(guó)際廠商技術(shù)差距仍然較大

電堆是發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的場(chǎng)所,也是燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)核心部分,由多個(gè)單體電池以串 聯(lián)方式層疊組合構(gòu)成。將雙極板與膜電極交替疊合,各單體之間嵌入密封件,經(jīng)前、后 端板壓緊后用螺桿緊固拴牢,即構(gòu)成燃料電池電堆。

電堆系統(tǒng)國(guó)際廠商主要有 Ballard、Hydrogenics,本土廠商主要有攀業(yè)氫能、重塑股份、億華通、 新源動(dòng)力、捷氫科技、弗爾賽、未勢(shì)能源等。
雖然本土電堆市場(chǎng)份額已取得領(lǐng)先優(yōu)勢(shì),但從技術(shù)來(lái)看仍與海外有一定差距,具體體現(xiàn) 在電堆功率、電池系統(tǒng)耐久性、產(chǎn)品穩(wěn)定性等方面,未來(lái)仍需加速追趕。

催化劑:海外巨頭占據(jù)約80%份額

燃料電池催化劑性能要求高,國(guó)內(nèi)仍?xún)?yōu)先采購(gòu)海外產(chǎn)品。催化劑的作用在于促進(jìn)氧化劑 和氫氣的反應(yīng),使電子離開(kāi)氫原子。催化劑對(duì)活性、穩(wěn)定性、耐久性等各項(xiàng)性能指標(biāo)要 求很高,需要經(jīng)歷長(zhǎng)期的使用過(guò)程,才能慢慢形成可以規(guī)?;a(chǎn)的商用產(chǎn)品,現(xiàn)階段 國(guó)內(nèi)燃料電池選用催化劑會(huì)優(yōu)先選擇應(yīng)用國(guó)外已經(jīng)通過(guò)驗(yàn)證的催化劑,主要是高質(zhì)量活 性、低鉑載量的催化劑;同時(shí)去測(cè)試國(guó)產(chǎn)催化劑。

從催化劑格局來(lái)看,根據(jù)高工產(chǎn)研數(shù)據(jù),2019 年國(guó)內(nèi)有燃料電池催化劑企業(yè) 15 家,中 國(guó)燃料電池汽車(chē)主要使用日本田中貴金屬(TANAKA)和英國(guó)莊信萬(wàn)豐(Johnson Matthey) 的催化劑,國(guó)內(nèi)氫燃料電池催化劑市場(chǎng)主要被國(guó)外企業(yè)占據(jù),約占市場(chǎng) 75%-82%份額, 國(guó)內(nèi)主要企業(yè)仍處于小批量生產(chǎn)或研發(fā)階段。

質(zhì)子交換膜:科慕一家獨(dú)大,占據(jù)絕大部分市場(chǎng)份額

燃料電池催化劑性能要求高,國(guó)內(nèi)仍?xún)?yōu)先采購(gòu)海外產(chǎn)品。質(zhì)子交換膜是質(zhì)子交換膜燃料 電池的核心組件,其好壞決定著燃料電池的壽命。質(zhì)子交換膜最大的功能則是傳輸質(zhì)子, 保證質(zhì)子通過(guò),并將電子、氫分子、水分子等攔截下來(lái),是電堆的壽命、性能等指標(biāo)的 基礎(chǔ)保障。

當(dāng)前市場(chǎng)核心技術(shù)主要掌握在美國(guó)科慕(原杜邦分拆出來(lái))手中,科慕占據(jù)了全球絕大 多數(shù)份額,其所生產(chǎn)的 Nafion 膜片,該種膜片具有質(zhì)子電導(dǎo)率高和化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu) 點(diǎn)。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)方面,當(dāng)前僅有東岳集團(tuán)實(shí)現(xiàn)了小規(guī)模量產(chǎn),為了獲得穩(wěn)定而廉價(jià)的燃料 電池,質(zhì)子交換膜是最大的瓶頸和未來(lái)必須突破的領(lǐng)域。

氣體擴(kuò)散層(GDL):海外壟斷,國(guó)內(nèi)僅小批量試驗(yàn)

氣體擴(kuò)散層國(guó)內(nèi)尚未產(chǎn)業(yè)化。氣體擴(kuò)散層(GDL)包括基底層(BL)和覆蓋在其上的表 面涂層微孔層(MPL),是質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)的重要組成部分,對(duì)燃料電 池的性能好壞起著至關(guān)重要的作用。目前,氣體擴(kuò)散層技術(shù)相對(duì)成熟,碳纖維紙憑借制 造工藝成熟、性能穩(wěn)定、成本相對(duì)較低和適于再加工等優(yōu)點(diǎn),成為氣體擴(kuò)散層商業(yè)化的 首選基底材料。

格局方面,氣體擴(kuò)散層核心材料碳紙被海外壟斷,龍頭主要是日本東麗、加拿大巴拉德 動(dòng)力系統(tǒng)及德國(guó) SGL 三家企業(yè),國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域尚沒(méi)有商業(yè)化產(chǎn)品,亟需開(kāi)發(fā)自主可控 的擴(kuò)散層產(chǎn)品。目前,中南大學(xué)正持續(xù)開(kāi)展燃料電池用碳紙的研究,江蘇天鳥(niǎo)高新技術(shù) 股份有限公司基于碳纖維產(chǎn)品進(jìn)行碳紙研發(fā)。

雙極板:本土企業(yè)主要突破金屬雙極板,性能有待追趕石墨雙極板

國(guó)產(chǎn)金屬雙極板份額快速提升。雙極板又叫流場(chǎng)板,是電堆中的“骨架”,與膜電極層疊 裝配成電堆,在燃料電池中起到支撐、收集電流、分配氣體的重要作用。雙極板根據(jù)材 料可分為石墨雙極板(或含復(fù)合材料)與金屬雙極板,其中石墨雙極板是目前國(guó)內(nèi)主流 雙極板,導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、穩(wěn)定性和耐腐蝕性等性能較好;金屬雙極板相對(duì)于石墨雙極 板而言可以減小重量和體積,對(duì)于汽車(chē)應(yīng)用而言,輕質(zhì)薄金屬板可提高功率密度,但是 其耐久性有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

隨著金屬雙極板的性能逐漸提升,其市場(chǎng)份額迎來(lái)快速提升。高工產(chǎn)研數(shù)據(jù)顯示,2020 年石墨雙極板,市場(chǎng)規(guī)模占比高達(dá) 65%,仍然是市場(chǎng)主流術(shù),金屬雙極板用量快速增長(zhǎng), 市場(chǎng)占比達(dá) 35%,相比 2019 年提升了 13 個(gè)百分點(diǎn)。國(guó)內(nèi)金屬雙極板技術(shù)領(lǐng)先的企業(yè)有新源動(dòng)力、上海佑戈、捷氫科技、未勢(shì)能源等。

氫氣循環(huán)泵:海外壟斷,國(guó)內(nèi)技術(shù)仍然不成熟

氫氣循環(huán)泵是氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零部件,發(fā)揮著提高燃料利用率、確保氫安全(氫 氣溢出在外界環(huán)境中引起不安全因素)等重要作用。對(duì)于氫氣循環(huán)泵而言,要做到密封設(shè) 計(jì)好(氫氣容易泄露)、耐水性強(qiáng)(經(jīng)過(guò)電堆反應(yīng)后剩余的氫氣帶有少量水蒸氣)、流量 大(適應(yīng)大功率電堆)、壓力輸出穩(wěn)定(低壓轉(zhuǎn)為高壓)、無(wú)油(保證氫氣純度)等,技 術(shù)難度較大。

技術(shù)較為成熟的企業(yè)主要有美國(guó) Park,開(kāi)發(fā)出氫氣循環(huán)泵可用于不同的氫燃料電池汽 車(chē),國(guó)內(nèi)尚無(wú)替代品。目前國(guó)內(nèi)涉足氫氣循環(huán)泵的本土企業(yè)有雪人股份、漢鐘精機(jī)、濟(jì) 南思明特、浙江恒友、伯肯子公司北京蘭天達(dá)等,但是受制于氫氣密封和水汽腐蝕和沖 擊等,問(wèn)題適配 60kW 及以上電堆的大流量氫氣循環(huán)泵都不成熟。

空氣壓縮機(jī):國(guó)產(chǎn)空壓機(jī)市場(chǎng)份額已超過(guò)90%

空壓機(jī)主要作用是為電堆提供適量適壓的氧氣。在工程實(shí)際中,除了電堆之外,空壓機(jī) 往往是最需要解決的瓶頸。哪一種空壓機(jī)更適合燃料電池,需要驗(yàn)證其在變工況、冷啟 動(dòng)、振動(dòng)、啟停等方面的優(yōu)異性和可靠性,該過(guò)程需要大量樣本和時(shí)間。

根據(jù)高工產(chǎn)研數(shù)據(jù),空壓機(jī)是燃料電池關(guān)鍵部件中國(guó)產(chǎn)化程度較高的一款,2020 年國(guó) 產(chǎn)空壓機(jī)市場(chǎng)份額超過(guò) 90%。2020 年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)空壓機(jī)供應(yīng)商主要有勢(shì)加透博、金士頓 科技、東德實(shí)業(yè)等。

儲(chǔ)氫瓶:35MPa儲(chǔ)氫瓶國(guó)產(chǎn)廣泛使用,70MPa儲(chǔ)氫瓶量產(chǎn)早期

儲(chǔ)氫瓶顧名思義主要起到儲(chǔ)存氫氣的作用,anzhao 材質(zhì)/纏繞方式可分為從 I 型到 V 型 5 種形式,其中目前中國(guó)國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的是 III 型 35MPa 儲(chǔ)氫瓶,國(guó)外應(yīng)用較多的是 IV 型 70MPa 儲(chǔ)氫瓶。國(guó)外之所以用 IV 型氫瓶,主要因?yàn)閲?guó)外技術(shù)逐漸成熟背景下,IV 型 瓶基體采用塑料材料,具有重量輕、成本低、質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度大等優(yōu)點(diǎn),是乘用車(chē)應(yīng)用更 優(yōu)選擇(重卡等領(lǐng)域國(guó)外也用 III 型儲(chǔ)氫瓶);國(guó)內(nèi)以 35MPa 儲(chǔ)氫瓶為主主要仍然受制 于技術(shù)尚未突破。

雖然目前國(guó)內(nèi) 70MPa 高壓儲(chǔ)氫瓶還未真正裝車(chē)上路,國(guó)內(nèi)已有 6 家領(lǐng)先企業(yè)正在研發(fā) 或已具備量產(chǎn) 70MPaⅢ型甚至 IV 型瓶能力,并開(kāi)始配合車(chē)企展開(kāi)上車(chē)實(shí)驗(yàn),分別是科 泰克、未勢(shì)能源、天海工業(yè)、中材科技、富瑞氫能、斯林達(dá),其中未勢(shì)能源已于近期發(fā) 布了 70MPa IV 型瓶技術(shù)。

五、國(guó)內(nèi)汽車(chē)板塊5家上市公司氫能布局情況

長(zhǎng)城汽車(chē)(未勢(shì)能源發(fā)布“1+3+5”領(lǐng)先氫檸技術(shù))

2021 年 3 月 29 日,長(zhǎng)城汽車(chē)發(fā)布全球氫能戰(zhàn)略發(fā)布會(huì),不僅構(gòu)建了國(guó)際級(jí)“制-儲(chǔ)-運(yùn)加-應(yīng)用”一體化供應(yīng)鏈生態(tài),打破核心技術(shù)壁壘,還聯(lián)通上下游產(chǎn)業(yè)鏈,加速氫能商業(yè) 化推廣。此外,氫能戰(zhàn)略還推出了一套國(guó)際領(lǐng)先的車(chē)規(guī)級(jí)“氫動(dòng)力系統(tǒng)”全場(chǎng)景解決方案 —?dú)錂幖夹g(shù)。

長(zhǎng)城汽車(chē)氫檸技術(shù)是一套國(guó)際領(lǐng)先的車(chē)規(guī)級(jí)“氫動(dòng)力系統(tǒng)”全場(chǎng)景解決方案,總結(jié)為 “1+3+5”, 即 1 整套車(chē)規(guī)級(jí)研發(fā)體系,3 大技術(shù)平臺(tái)和 5 大性能優(yōu)勢(shì):

1)“1”是指 1 整套車(chē)規(guī)級(jí)研發(fā)體系是氫檸技術(shù)的根本,它包含 100 多項(xiàng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),500 多項(xiàng)硬件需求,5000 多項(xiàng)軟件需求,數(shù)千項(xiàng)檢測(cè)和數(shù)萬(wàn)次試驗(yàn)。并可根據(jù)氫能整車(chē)需 求從上至下快速定義、分解、仿真和設(shè)計(jì)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、零部件和材料,并通過(guò) 試制試驗(yàn)從而確保產(chǎn)品的高性能、高質(zhì)量和低成本。

2)“3”是指氫電平臺(tái)(HE)、電堆平臺(tái)(HS)、儲(chǔ)氫平臺(tái)(HP)3 大技術(shù)平臺(tái)是氫檸技 術(shù)的核心。其中氫電平臺(tái)(HE)具有可靠性、耐久性,安全性,環(huán)境適應(yīng)性、大功率, 高功率密度的特點(diǎn)。電堆平臺(tái)(HS)已開(kāi)發(fā)完成第一代單堆額定功率 150kW,峰值功 率 160kW 燃料電池金屬板電堆,功率密度達(dá)到 4.2kW/L 以上。儲(chǔ)氫平臺(tái)(HP)包括 70MPa IV 型儲(chǔ)氫瓶、70MPa 瓶口閥和減壓閥,以及儲(chǔ)氫系統(tǒng)的集成和控制。

3)“5”是指未來(lái)五年,長(zhǎng)城汽車(chē)將重點(diǎn)圍繞燃料電池系統(tǒng)全面走向‘五高’,即:高功 率(>200kW),高效率(>60%),高溫度(>100℃),高耐久(>20000 小時(shí))和高互聯(lián)(新能 源+智能網(wǎng)聯(lián))。

濰柴動(dòng)力(戰(zhàn)略投資與合作燃料電池電堆、空壓機(jī)等關(guān)鍵領(lǐng)域)

濰柴動(dòng)力對(duì)于氫燃料的布局主要可分為 2 個(gè)板塊。

1) 濰柴動(dòng)力最早于 2018 年 11 月以 1.64 億美元認(rèn)購(gòu)了 Ballard(巴拉德)19.9%股權(quán), 成為巴拉德第一大股東,后者是全球氫燃料電池領(lǐng)軍企業(yè),主要從事設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、 制造、銷(xiāo)售可應(yīng)用于不同領(lǐng)域的質(zhì)子交換膜燃料電池產(chǎn)品并提供技術(shù)服務(wù),產(chǎn)品和 工程服務(wù)主要應(yīng)用于重型動(dòng)力系統(tǒng),包括客車(chē)、卡車(chē)、輕軌和船舶等。巴拉德在全球 主要市場(chǎng),包括美國(guó)、歐洲、中國(guó)、日本等市場(chǎng)均有領(lǐng)先的客戶(hù)。

同日,濰柴動(dòng)力與巴拉德簽署《研發(fā)合作協(xié)議》,并且后續(xù)成立了濰柴巴拉德氫能科 技有限公司(濰柴控股 51%),具體合作內(nèi)容如下:濰柴巴拉德與加拿大巴拉德聯(lián) 合開(kāi)發(fā)下一代質(zhì)子交換膜燃料電池電堆,以及應(yīng)用于客車(chē)、商用卡車(chē)和叉車(chē)的下一 代質(zhì)子交換膜燃料電池模組。濰柴巴拉德為聯(lián)合開(kāi)發(fā)提供工程服務(wù)、市場(chǎng)需求信息 等相關(guān)支持,加拿大巴拉德為聯(lián)合開(kāi)發(fā)提供技術(shù)研發(fā)服務(wù)。

2) 2021 年 3 月濰柴動(dòng)力宣布與瑞士飛速集團(tuán)戰(zhàn)略合作,投資入股其燃料電池空壓機(jī) 業(yè)務(wù)并在中國(guó)設(shè)立合資公司,共同打造成為全球領(lǐng)先的燃料電池空壓機(jī)提供商。在 此之前,濰柴動(dòng)力已戰(zhàn)略投資氫燃料電池全球領(lǐng)導(dǎo)者巴拉德,通過(guò)本次戰(zhàn)略合作, 濰柴動(dòng)力將進(jìn)一步縱向延伸燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈布局,提高燃料電池動(dòng)力總成的核心競(jìng) 爭(zhēng)力。

宇通客車(chē)(客車(chē)領(lǐng)域燃料電池龍頭)

公司早在 2009 年便開(kāi)始研發(fā)燃料電池客車(chē),近年來(lái),通過(guò)燃料電池客車(chē)整車(chē)集成與控 制、動(dòng)力系統(tǒng)匹配等關(guān)鍵技術(shù)突破,宇通氫燃料電池客車(chē)已經(jīng)完成多代產(chǎn)品開(kāi)發(fā),2019 年宇通實(shí)現(xiàn) 232 臺(tái)燃料電池客車(chē)銷(xiāo)售。

上汽集團(tuán)(捷氫科技燃料電池電堆與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn))

上汽集團(tuán)(直接+間接)持股 90%下的捷氫科技主要提供燃料電池產(chǎn)品及工程服務(wù),已 完成多款燃料電池電堆和系統(tǒng)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā),功率涵蓋 30kW~140kW 以上,并廣泛應(yīng)用 于乘用車(chē)、輕型客車(chē)、城市客車(chē)和輕中重型卡車(chē)等諸多領(lǐng)域。2020 年公司燃料電池電 堆和系統(tǒng)累計(jì)銷(xiāo)量近 450 臺(tái)套,配套車(chē)型近 20 款。

2020 年 3 月,捷氫科技上海新園區(qū)項(xiàng)目于嘉定氫能港正式開(kāi)工。建成后園區(qū)將實(shí)現(xiàn)研 發(fā)辦公、測(cè)試驗(yàn)證、生產(chǎn)制造、氫氣供應(yīng)四大功能,預(yù)計(jì)一期產(chǎn)能將達(dá)到 12,000 臺(tái)套/ 年。
亞普股份(國(guó)內(nèi)儲(chǔ)氫瓶業(yè)務(wù)領(lǐng)先企業(yè))

公司作為全球第一陣營(yíng)的塑料燃料系統(tǒng)集成供應(yīng)商,在乘用車(chē)塑料儲(chǔ)能領(lǐng)域內(nèi)積累了豐 富的研發(fā)經(jīng)驗(yàn),正在研發(fā) IV 型 70Mpa 儲(chǔ)氫氣瓶,有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì):

1)容量大:存儲(chǔ)氫氣壓力達(dá) 70MPa, 且內(nèi)膽壁厚相對(duì)更薄,因此相同外徑下存儲(chǔ)容量 更大;

2)重量輕:內(nèi)膽材料高分子聚合物,重量更輕,具有更高的儲(chǔ)氫質(zhì)量比;

3)耐疲勞:內(nèi)膽材料為高聚物,耐溫度和壓力交變性能更好,因此具有長(zhǎng)壽命的優(yōu)勢(shì);

4)更安全:即使爆破也無(wú)碎片飛出,減輕事故傷害能力、無(wú)氫脆問(wèn)題,維檢簡(jiǎn)便;

5)耐腐蝕:IV 型瓶對(duì)于環(huán)境腐蝕的敏感度更低。

公司在年報(bào)中披露預(yù)計(jì)于 2023 年完成大容積儲(chǔ)氫瓶商用化應(yīng)用的準(zhǔn)備。

上海攀業(yè)氫能源科技有限公司(Pearl Hydrogen Co.,Ltd.)成立于2006年1月,致力于氫能電源產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售的高科技企業(yè)。作為國(guó)內(nèi)燃料電池研發(fā)和生產(chǎn)的領(lǐng)先者,攀業(yè)匯集了近20年的燃料電池領(lǐng)域的頂尖技術(shù)及開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn),擁有一流的研發(fā)團(tuán)隊(duì)和自主研發(fā)的國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的核心技術(shù),是中國(guó)領(lǐng)先的燃料電池產(chǎn)品與氫能源綜合應(yīng)用解決方案的供應(yīng)商。

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