當(dāng)提及新能源汽車,人們往往想起的是鋰電池汽車,然而受技術(shù)限制,鋰電池汽車存在續(xù)航里程段,充電時間長,對環(huán)境要求較高等問題,難以滿足現(xiàn)有的出行需求。近期,氫燃料電池汽車逐漸進入大眾視線,氫燃料電池汽車加氫時間短,續(xù)航里程長,燃燒排放更少,長遠來看會是更好的選擇。在突破技術(shù)的情況下,氫燃料電池汽車未來市場前景甚至可能超過純電動汽車。
近期有關(guān)“水氫車”的不實報道以新型環(huán)保能源等字眼博得大眾眼球,從而使氫燃料汽車再次成為熱議話題。自2013年中國政府正式對新能源汽車實行財政補貼政策起,新能源汽車在中國經(jīng)歷了高速發(fā)展的六年。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計,2018年新能源汽車產(chǎn)銷量分別達到127萬輛和125.6萬輛。其中純電動車產(chǎn)量接近99萬輛,較之2013年增速迅猛,復(fù)合年增長率高達133%1。純電動車作為新能源汽車的主要代表,雖然商業(yè)化應(yīng)用已初具規(guī)模,但在續(xù)航里程和充電時間上仍存在短板,尚不能滿足包括遠程公交、雙班出租、長途運輸?shù)仍趦?nèi)的量大面廣的場景需求。同時,純電動車所需要的充電電能主要來自火力發(fā)電,充電需求的大幅度增加會給電力供應(yīng)帶來一定負擔(dān)。此外,在電池的回收應(yīng)用尚未實現(xiàn)規(guī)?;埃囯姵氐碾S意廢棄處置將對環(huán)境造成嚴重污染,從而違背了電動車“環(huán)境友好”的初衷。
與純電動車相比,氫燃料電池汽車具有加氫時間短、續(xù)航里程長等優(yōu)點。據(jù)汽車運營商氫車熟路統(tǒng)計,其加氫站中每輛城市物流車的平均加氫時間為5分鐘,每次加氫量為6-7公斤,與普通燃油汽車加油時長相差無幾,加滿氫氣之后的續(xù)航能力可達250公里,完全滿足城市物流車的需求。與此同時,氫氣作為氫燃料電池的唯一能量來源,可以真正做到零排放、無污染,因此被看作是未來能源使用的終極形態(tài)。
氫燃料電池汽車發(fā)展歷史
氫燃料電池汽車的發(fā)展歷史大致可分為三個階段:
第一階段
氫燃料電池作為汽車應(yīng)用端的核心系統(tǒng),早在上世紀(jì)60-70年代就已經(jīng)應(yīng)用于航空和軍工領(lǐng)域,石油危機爆發(fā)后,民用氫燃料電池一度受到青睞,但最終因技術(shù)不成熟、難以商業(yè)化而沒有得到大規(guī)模發(fā)展。
第二階段
2000年前后,以巴拉德為代表的燃料電池廠商迅速崛起,推出商用化的燃料電池,受到資本熱捧。但由于成本居高不下,仍未實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化運營。
第三階段
多國政府基于國家能源戰(zhàn)略的角度,提出氫能社會概念,出臺促進燃料電池發(fā)展的政策。2013年至2015年間,豐田、本田、現(xiàn)代等廠商紛紛推出氫燃料電池車型,氫燃料電池在日本等發(fā)達國家地區(qū)開始步入商業(yè)化階段。而中國廠商如上汽榮威早在2016年就推出了950氫能源車,奇瑞推出了艾瑞澤5氫燃料電池版,長城則計劃在2025年推出成熟的氫能源車型。在2019年4月的上海車展,來自武漢的格羅夫氫能汽車發(fā)布了三款氫燃料電池汽車,包括高端氫能SUV歐思典及其運動版和運動轎跑車型格蘭尼??梢钥吹?,中國車企已經(jīng)開始積極布局氫燃料電池汽車市場。
中國氫燃料電池汽車市場開始起步
目前,氫燃料電池汽車在中國的發(fā)展仍然處于初期階段,表現(xiàn)出三大特點。
01主要集中在商用車市場。因加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施布局不足,乘用車的大規(guī)模推廣時機尚未成熟。而商用車空間可容納較大體積的電池系統(tǒng)及儲氫罐,目前的加氫站布局密度也基本可滿足其日常運輸配送燃料需求,因此較為適合推廣氫燃料電池汽車。
02市場發(fā)展依賴于政策及補貼。因市場尚未成熟,氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展在較大程度上依賴于中央及各地方政府的鼓勵政策及補貼。同純電動車的發(fā)展路徑類似,現(xiàn)階段氫燃料電池汽車的發(fā)展也將主要由政府政策推動。
03發(fā)展速度較快。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,截至2018年底,氫燃料電池汽車產(chǎn)量規(guī)模達到1,619輛,與2017年1,272輛相比增長27.3%1,其中客車占比44%,專用車(物流車占多數(shù))占比56%,中通客車、佛山飛馳、北汽福田、東風(fēng)汽車和金華汽車等整車廠已經(jīng)成為市場領(lǐng)跑者。
核心技術(shù)突破是降低氫燃料電池汽車成本的首要任務(wù)
作為氫燃料電池汽車的核心部件,燃料電池系統(tǒng)成本占據(jù)整車成本的64%1,而其中又以燃料電堆為重要組成部分,占整個燃料電池成本的47%1(見圖二)。降低燃料電堆成本的關(guān)鍵在于核心組件膜電極的技術(shù)突破。膜電極中的催化劑大量使用稀缺的鉑金屬為原材料,價格昂貴,因此降低鉑金屬用量、尋找鉑金屬替代品將成為降低氫燃料電池汽車成本的主要方向。
目前國內(nèi)市場燃料電池原材料多由國外進口,成本高企,因此突破技術(shù)壁壘,加速燃料電池零部件國產(chǎn)化成為中國氫燃料電池汽車生產(chǎn)商面臨的主要問題。此外,氫燃料電池產(chǎn)業(yè)具備規(guī)模效應(yīng),在市場需求和生產(chǎn)商產(chǎn)能激增的情況下,燃料電池成本將大幅度下降。根據(jù)美國能源部的統(tǒng)計和預(yù)測,2018年中國燃料電池成本約為4,500元/kW,而當(dāng)年均產(chǎn)量達到50萬輛規(guī)模時,燃料電池成本有望降低至200元/kW左右。
近期虛假新聞中的“水氫車”也并非指車載水可以實時制取氫氣,而是利用制氫鋁合金遇水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣,將氫氣輸送到燃料電池,然而由于原材料成本較高,且并未解決水解制氫后產(chǎn)物的抽取以及如何連續(xù)添加新反應(yīng)物等問題,離大規(guī)模商業(yè)化的應(yīng)用還有一定差距。但是,可見已有企業(yè)在此領(lǐng)域嘗試進行突破,未來隨著科技高速發(fā)展,將有更多新技術(shù)投入研發(fā),成本下降是大勢所趨,氫燃料電池產(chǎn)業(yè)將成為新興產(chǎn)業(yè)的下一個風(fēng)口。

加氫站建設(shè)、儲氫和運氫成本是氫燃料電池汽車商業(yè)推廣的關(guān)鍵驅(qū)動因素
氫燃料電池汽車發(fā)展的另一個挑戰(zhàn)是產(chǎn)業(yè)鏈上游的配套設(shè)施建設(shè),包括加氫站、氫氣的儲藏和運輸?shù)取?br />
與純電動車充電站相比,加氫站建設(shè)成本更高。據(jù)網(wǎng)上公開資料和多份券商報告顯示,截止2018年,中國每個加氫站的建設(shè)成本約為1,500-2,000萬左右,政府對于加氫站提供補貼,廣東省佛山市南海區(qū)2019年最新出臺的相關(guān)文件顯示,政府對于區(qū)內(nèi)單個新建成的加氫站最高補貼高達800萬元。
根據(jù)高工產(chǎn)研氫電研究所統(tǒng)計,截至2018年末,中國大陸地區(qū)加氫站保有量為28座左右,加氫站與燃料電池汽車保有量配比為1:68,遠低于其他國家(韓國1:12、日本1:24、美國1:53),目前無法充分滿足氫燃料電池汽車的加氫需求。而且,儲氫和運氫成本也較高,在一定程度上阻礙了氫燃料電池汽車的市場發(fā)展。
發(fā)展前景未來可期
雖然氫燃料電池汽車市場發(fā)展仍面臨諸多問題,但在政府大力支持、技術(shù)創(chuàng)新加速、基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善以及資本迅速涌入的大背景下,我們認為中國氫燃料電池汽車行業(yè)爆發(fā)在即。根據(jù)畢馬威團隊預(yù)測,氫燃料電池汽車的發(fā)展或與純電動車的發(fā)展路徑存在類似之處,而且基于純電動車的經(jīng)驗,氫燃料電池汽車的商業(yè)化進程將縮短(見圖三)。具體來說,畢馬威預(yù)計在2020年氫燃料電池汽車產(chǎn)量將出現(xiàn)爆發(fā)性增長,保守估計到2025年產(chǎn)量規(guī)模將突破3萬輛。燃料電池技術(shù)也有望在2025年左右實現(xiàn)突破,成本大幅下降。到2030年,中國氫燃料電池汽車產(chǎn)銷量預(yù)計將達到數(shù)十萬輛。
政府大力支持
根據(jù)《中國制造2025》和《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃的通知》等規(guī)劃性文件,系統(tǒng)性地推進燃料電池汽車研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化,加強基礎(chǔ)材料和機理的研究,推動關(guān)鍵部件的研發(fā),完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和基礎(chǔ)配套設(shè)施建設(shè),到2020年實現(xiàn)燃料電池汽車批量生產(chǎn)和規(guī)?;痉稇?yīng)用。
技術(shù)創(chuàng)新加速
目前中國氫燃料電池的國產(chǎn)化率約為30%2,大部分原材料仍然依賴進口。隨著各燃料電池廠商對核心零部件的研發(fā)投入不斷加大,畢馬威預(yù)計到2020年,中國氫燃料電池國產(chǎn)化率將達到70-80%。
基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善
為滿足氫能需求,政府也在加大加氫站的部署力度,畢馬威預(yù)計2020年全國加氫站保有量將達到百余座,2025年為350座左右。
資本迅速涌入
短期內(nèi)隨著氫燃料電池汽車行業(yè)進入快速發(fā)展期,資本將迅速涌入,為上下游各環(huán)節(jié)提供豐富的資金支持。但值得注意的是,目前在部分細分市場(如燃料電池)已經(jīng)出現(xiàn)了產(chǎn)能過剩的情況,當(dāng)有限的訂單分散到眾多市場參與者手中時,會降低生產(chǎn)的規(guī)模效應(yīng),帶來更大的成本壓力。
總體來說,在政府的大力扶持和投資者的資金支持下,氫燃料電池核心技術(shù)將得到不斷突破,國產(chǎn)化率持續(xù)提高,加氫站在全國得以全面布局。我們預(yù)計,在2020年,氫燃料電池汽車將以商用車為起點邁入商業(yè)化階段,之后將帶動乘用車市場發(fā)展,進入真正的規(guī)?;瘧?yīng)用階段。
但是該過程中行業(yè)企業(yè)將面臨不斷變化的市場環(huán)境帶來的諸多挑戰(zhàn),包括政策調(diào)整及競爭加劇。因此,企業(yè)在發(fā)展過程中需時刻關(guān)注行業(yè)風(fēng)向,挖掘市場機會,及時明辨市場風(fēng)險、謹慎布局。
近期有關(guān)“水氫車”的不實報道以新型環(huán)保能源等字眼博得大眾眼球,從而使氫燃料汽車再次成為熱議話題。自2013年中國政府正式對新能源汽車實行財政補貼政策起,新能源汽車在中國經(jīng)歷了高速發(fā)展的六年。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計,2018年新能源汽車產(chǎn)銷量分別達到127萬輛和125.6萬輛。其中純電動車產(chǎn)量接近99萬輛,較之2013年增速迅猛,復(fù)合年增長率高達133%1。純電動車作為新能源汽車的主要代表,雖然商業(yè)化應(yīng)用已初具規(guī)模,但在續(xù)航里程和充電時間上仍存在短板,尚不能滿足包括遠程公交、雙班出租、長途運輸?shù)仍趦?nèi)的量大面廣的場景需求。同時,純電動車所需要的充電電能主要來自火力發(fā)電,充電需求的大幅度增加會給電力供應(yīng)帶來一定負擔(dān)。此外,在電池的回收應(yīng)用尚未實現(xiàn)規(guī)?;埃囯姵氐碾S意廢棄處置將對環(huán)境造成嚴重污染,從而違背了電動車“環(huán)境友好”的初衷。
氫燃料電池汽車優(yōu)勢初現(xiàn)
2018年5月,李總理訪問日本豐田汽車公司并參觀Mirai氫燃料電池汽車后,發(fā)展氫燃料電池汽車被提升至新高度,氫燃料電池汽車已經(jīng)成為中國汽車行業(yè)的新熱點,投資商、制造商等蜂擁而上。與純電動車相比,氫燃料電池汽車具有加氫時間短、續(xù)航里程長等優(yōu)點。據(jù)汽車運營商氫車熟路統(tǒng)計,其加氫站中每輛城市物流車的平均加氫時間為5分鐘,每次加氫量為6-7公斤,與普通燃油汽車加油時長相差無幾,加滿氫氣之后的續(xù)航能力可達250公里,完全滿足城市物流車的需求。與此同時,氫氣作為氫燃料電池的唯一能量來源,可以真正做到零排放、無污染,因此被看作是未來能源使用的終極形態(tài)。
氫燃料電池汽車發(fā)展歷史
氫燃料電池汽車的發(fā)展歷史大致可分為三個階段:
第一階段
氫燃料電池作為汽車應(yīng)用端的核心系統(tǒng),早在上世紀(jì)60-70年代就已經(jīng)應(yīng)用于航空和軍工領(lǐng)域,石油危機爆發(fā)后,民用氫燃料電池一度受到青睞,但最終因技術(shù)不成熟、難以商業(yè)化而沒有得到大規(guī)模發(fā)展。
第二階段
2000年前后,以巴拉德為代表的燃料電池廠商迅速崛起,推出商用化的燃料電池,受到資本熱捧。但由于成本居高不下,仍未實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化運營。
第三階段
多國政府基于國家能源戰(zhàn)略的角度,提出氫能社會概念,出臺促進燃料電池發(fā)展的政策。2013年至2015年間,豐田、本田、現(xiàn)代等廠商紛紛推出氫燃料電池車型,氫燃料電池在日本等發(fā)達國家地區(qū)開始步入商業(yè)化階段。而中國廠商如上汽榮威早在2016年就推出了950氫能源車,奇瑞推出了艾瑞澤5氫燃料電池版,長城則計劃在2025年推出成熟的氫能源車型。在2019年4月的上海車展,來自武漢的格羅夫氫能汽車發(fā)布了三款氫燃料電池汽車,包括高端氫能SUV歐思典及其運動版和運動轎跑車型格蘭尼??梢钥吹?,中國車企已經(jīng)開始積極布局氫燃料電池汽車市場。
中國氫燃料電池汽車市場開始起步
目前,氫燃料電池汽車在中國的發(fā)展仍然處于初期階段,表現(xiàn)出三大特點。
01主要集中在商用車市場。因加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施布局不足,乘用車的大規(guī)模推廣時機尚未成熟。而商用車空間可容納較大體積的電池系統(tǒng)及儲氫罐,目前的加氫站布局密度也基本可滿足其日常運輸配送燃料需求,因此較為適合推廣氫燃料電池汽車。
02市場發(fā)展依賴于政策及補貼。因市場尚未成熟,氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展在較大程度上依賴于中央及各地方政府的鼓勵政策及補貼。同純電動車的發(fā)展路徑類似,現(xiàn)階段氫燃料電池汽車的發(fā)展也將主要由政府政策推動。

03發(fā)展速度較快。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,截至2018年底,氫燃料電池汽車產(chǎn)量規(guī)模達到1,619輛,與2017年1,272輛相比增長27.3%1,其中客車占比44%,專用車(物流車占多數(shù))占比56%,中通客車、佛山飛馳、北汽福田、東風(fēng)汽車和金華汽車等整車廠已經(jīng)成為市場領(lǐng)跑者。
核心技術(shù)突破是降低氫燃料電池汽車成本的首要任務(wù)
作為氫燃料電池汽車的核心部件,燃料電池系統(tǒng)成本占據(jù)整車成本的64%1,而其中又以燃料電堆為重要組成部分,占整個燃料電池成本的47%1(見圖二)。降低燃料電堆成本的關(guān)鍵在于核心組件膜電極的技術(shù)突破。膜電極中的催化劑大量使用稀缺的鉑金屬為原材料,價格昂貴,因此降低鉑金屬用量、尋找鉑金屬替代品將成為降低氫燃料電池汽車成本的主要方向。
目前國內(nèi)市場燃料電池原材料多由國外進口,成本高企,因此突破技術(shù)壁壘,加速燃料電池零部件國產(chǎn)化成為中國氫燃料電池汽車生產(chǎn)商面臨的主要問題。此外,氫燃料電池產(chǎn)業(yè)具備規(guī)模效應(yīng),在市場需求和生產(chǎn)商產(chǎn)能激增的情況下,燃料電池成本將大幅度下降。根據(jù)美國能源部的統(tǒng)計和預(yù)測,2018年中國燃料電池成本約為4,500元/kW,而當(dāng)年均產(chǎn)量達到50萬輛規(guī)模時,燃料電池成本有望降低至200元/kW左右。
近期虛假新聞中的“水氫車”也并非指車載水可以實時制取氫氣,而是利用制氫鋁合金遇水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣,將氫氣輸送到燃料電池,然而由于原材料成本較高,且并未解決水解制氫后產(chǎn)物的抽取以及如何連續(xù)添加新反應(yīng)物等問題,離大規(guī)模商業(yè)化的應(yīng)用還有一定差距。但是,可見已有企業(yè)在此領(lǐng)域嘗試進行突破,未來隨著科技高速發(fā)展,將有更多新技術(shù)投入研發(fā),成本下降是大勢所趨,氫燃料電池產(chǎn)業(yè)將成為新興產(chǎn)業(yè)的下一個風(fēng)口。

加氫站建設(shè)、儲氫和運氫成本是氫燃料電池汽車商業(yè)推廣的關(guān)鍵驅(qū)動因素
氫燃料電池汽車發(fā)展的另一個挑戰(zhàn)是產(chǎn)業(yè)鏈上游的配套設(shè)施建設(shè),包括加氫站、氫氣的儲藏和運輸?shù)取?br />
與純電動車充電站相比,加氫站建設(shè)成本更高。據(jù)網(wǎng)上公開資料和多份券商報告顯示,截止2018年,中國每個加氫站的建設(shè)成本約為1,500-2,000萬左右,政府對于加氫站提供補貼,廣東省佛山市南海區(qū)2019年最新出臺的相關(guān)文件顯示,政府對于區(qū)內(nèi)單個新建成的加氫站最高補貼高達800萬元。
根據(jù)高工產(chǎn)研氫電研究所統(tǒng)計,截至2018年末,中國大陸地區(qū)加氫站保有量為28座左右,加氫站與燃料電池汽車保有量配比為1:68,遠低于其他國家(韓國1:12、日本1:24、美國1:53),目前無法充分滿足氫燃料電池汽車的加氫需求。而且,儲氫和運氫成本也較高,在一定程度上阻礙了氫燃料電池汽車的市場發(fā)展。
發(fā)展前景未來可期
雖然氫燃料電池汽車市場發(fā)展仍面臨諸多問題,但在政府大力支持、技術(shù)創(chuàng)新加速、基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善以及資本迅速涌入的大背景下,我們認為中國氫燃料電池汽車行業(yè)爆發(fā)在即。根據(jù)畢馬威團隊預(yù)測,氫燃料電池汽車的發(fā)展或與純電動車的發(fā)展路徑存在類似之處,而且基于純電動車的經(jīng)驗,氫燃料電池汽車的商業(yè)化進程將縮短(見圖三)。具體來說,畢馬威預(yù)計在2020年氫燃料電池汽車產(chǎn)量將出現(xiàn)爆發(fā)性增長,保守估計到2025年產(chǎn)量規(guī)模將突破3萬輛。燃料電池技術(shù)也有望在2025年左右實現(xiàn)突破,成本大幅下降。到2030年,中國氫燃料電池汽車產(chǎn)銷量預(yù)計將達到數(shù)十萬輛。

政府大力支持
根據(jù)《中國制造2025》和《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃的通知》等規(guī)劃性文件,系統(tǒng)性地推進燃料電池汽車研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化,加強基礎(chǔ)材料和機理的研究,推動關(guān)鍵部件的研發(fā),完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和基礎(chǔ)配套設(shè)施建設(shè),到2020年實現(xiàn)燃料電池汽車批量生產(chǎn)和規(guī)?;痉稇?yīng)用。
技術(shù)創(chuàng)新加速
目前中國氫燃料電池的國產(chǎn)化率約為30%2,大部分原材料仍然依賴進口。隨著各燃料電池廠商對核心零部件的研發(fā)投入不斷加大,畢馬威預(yù)計到2020年,中國氫燃料電池國產(chǎn)化率將達到70-80%。
基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善
為滿足氫能需求,政府也在加大加氫站的部署力度,畢馬威預(yù)計2020年全國加氫站保有量將達到百余座,2025年為350座左右。
資本迅速涌入
短期內(nèi)隨著氫燃料電池汽車行業(yè)進入快速發(fā)展期,資本將迅速涌入,為上下游各環(huán)節(jié)提供豐富的資金支持。但值得注意的是,目前在部分細分市場(如燃料電池)已經(jīng)出現(xiàn)了產(chǎn)能過剩的情況,當(dāng)有限的訂單分散到眾多市場參與者手中時,會降低生產(chǎn)的規(guī)模效應(yīng),帶來更大的成本壓力。

總體來說,在政府的大力扶持和投資者的資金支持下,氫燃料電池核心技術(shù)將得到不斷突破,國產(chǎn)化率持續(xù)提高,加氫站在全國得以全面布局。我們預(yù)計,在2020年,氫燃料電池汽車將以商用車為起點邁入商業(yè)化階段,之后將帶動乘用車市場發(fā)展,進入真正的規(guī)?;瘧?yīng)用階段。
但是該過程中行業(yè)企業(yè)將面臨不斷變化的市場環(huán)境帶來的諸多挑戰(zhàn),包括政策調(diào)整及競爭加劇。因此,企業(yè)在發(fā)展過程中需時刻關(guān)注行業(yè)風(fēng)向,挖掘市場機會,及時明辨市場風(fēng)險、謹慎布局。

