燃料电池汽车逐步兴起,十城千辆计划稳步推进

2020-05-13来源: 乐晴智库关键字:燃料电池汽车

在行业流传了一年多时间的氢燃料电池汽车“十城千辆计划”,实现的步伐越来越近了。

 

5月9日,从相关权威渠道获得的由财政部发出的《关于征求

 

被征求意见的有北京市、山西省、上海市、江苏省、河南省、湖北省、广东省、四川省等八个省份。

 

 

由于氢燃料电池有清洁环保、发电效率高、车用体积小、重量轻、能量密度高、续航里程长、等诸多优点,近几年各国对车用燃料电池的研发和应用呈现高速增长态势。燃料电池与锂电池同属于新能源,两者存在互补而非替代关系。目前针对新能源汽车而言,锂电池企业和燃料电池汽车均属于新能源汽车,具体而言燃料电池具备低温性能好、续航里程长、加氢速度快等优点,适合长距离运输车、叉车等;而锂电池具有优良的循环性能,以及便利的充电设施,适合在私家车、城市服务用车等领域。国内的燃料电池汽车从2001年起步,至今发展了近20年,而2016年之前大多还是进行试验和示范运营,例如2008年北京奥运会、2010年上海世博会均有燃料电池汽车作为公务用车投入使用。到2019年,已有124个车型进入工信部产品名录,较2018年新增30款车型。

 


燃料电池汽车国产进程产业链自下向上推进,电堆系统企业和整车企业进度较快。2018年以来全国已经有40余家整车企业和发动机企业布局燃料电池车市场,2019年有6家整车企业产量过百。

 

燃料电池汽车产销持续增长,主要系政策补贴拉动。2016年以来,国内燃料电池汽车产销持续增长,2019年实现产销分别3018辆与2737辆,同比增长86.4%和79.2%。根据E4Tech的报告,至2020年全球燃料电池汽车的产量将达到50万辆,当80kW的质子交换膜燃料电池汽车年产量达到50万辆,DOE估计2020年燃料电池成本目标为$40,对应的燃料电池系统市场空间为16亿美元,燃料电池电堆市场空间为9.6亿美元,其中核心材料市场空间分别为催化剂3.68亿美元、双极板2.56亿美元、质子交换膜1.28亿美元、气体扩散层0.80亿美元、膜电极垫片0.48亿美元。

 

 

燃料电池汽车产业链条较长,根据燃料电池汽车系统的组成,燃料电池汽车的产业链从上游到下游依次划分为电堆及其零部件、辅助件及系统集成、整车制造及应用:

 

上游:电堆及其零件/材料是整个燃料电池汽车产业的核心,技术门槛较高,主要以国外供应商为主。国外乘用车厂大多自行开发电堆,并不对外开放,例如丰田、本田、现代等。也有少数采用合作伙伴的电堆来开发发动机的乘用车企业,例如奥迪(采用加拿大巴拉德定制开发的电堆)和奔驰(采用奔驰与福田的合资公司AFCC的电堆)。从2018年的企业营收来看,北美的燃料电池企业中巴拉德的市场份额是Hydrogenics的5~6倍,具有绝对优势。欧洲的燃料电池企业处于发展中,与北美地区有一定差距。亚洲地区,日韩企业的燃料电池技术较为领先,日本的燃料电池技术主要集中在车企,如丰田、本田等。中国燃料电池技术起步较晚,但市场潜力巨大,吸引巴拉德、Hydrogenics、Nedstack等国外电堆企业在国内布局。国内企业以获得其产品授权或者合作开发的形式引进技术,例如丰田、亿华通和北汽福田形成三方合作,潍柴动力、国鸿氢能先后入股巴拉德引进其电堆技术。国内产业链公司也通过参股、合作形式积极培育国产电堆研发企业,例如亿华通控股神力科技,潍柴动力成为弗尔赛第二大股东,雄韬股份入股氢璞创能,美锦能源入股国鸿氢能,上汽集团整合新源动力和相关部门成立上汽捷氢,东方电气集团子公司东方氢能(原清能科技)已开发出具有自主知识产权的膜电极、高性能电池堆以及燃料电池动力系统。

 

中游:将电堆和辅件集成为燃料电池系统。辅件的关键零部件是空压机。系统不同的集成方案以及控制算法对系统的性能和可靠性有很大影响。燃料电池系统方面,国内企业实现质量与数量双增。2019年,我国燃料电池系统出货量增至128MW,同比增长140.6%,前三供应商为上海重塑、亿华通以及清能股份,市占率分别为28%、19%、16%。同时电堆效率也在不断提升,根据高工氢燃料电池,2019上半年企业燃料电池系统功率集中在30-45kW,而下半年功率多为45-60kW。燃料电池电池系统分为两大部分:一是电池堆,包括质子交换膜、催化剂、扩散层和双极板;二是其他部件,包括空压机、储氢瓶。燃料电池车的核心是燃料电池堆,电池堆中最关键的是质子交换膜。该膜的性能直接决定燃料电池车的百公里氢耗、能量密度、使用寿命等多个关键参数。全氟磺酸膜已实现产业化,其供应商集中于日本和欧美国家,其中应用最广泛的是美国科慕公司的Nafion系列膜。国内能够批量化供应只有山东东岳,其性能优越,已能规模化生产,产品已进入奔驰的供应链体系。此外国内的武汉理工新能源公司、上海神力科技、大连新源动力和三爱富都有均质膜的生产能力,武汉理工的产品还出口国外。


在燃料电池催化剂领域,海外企业领先明显,已经能够实现批量化生产,而且性能稳定。其中英国JohnsonMatthey和日本Tanaka(本田燃料电池车Clarity催化剂供应商)是全球铂催化剂的巨头。国内如贵研铂业等均尚处研发阶段。在气体扩散层方面,国内市场份额还是垄断在巴拉德、日本东丽、SGL等几家外企手中,国内企业较为落后,仅有小批量的生产。石墨双极板主要运用在商用车,已实现国产化,金属双极板的设计和加工仍主要掌握在国外企业,尚未实现国产批量供应。目前主流供应商有美国POCO、SHF、Graftech、日本Fujikura Rubber LTD、KyushuRefractories、英国Bac2等。国产厂商主要有杭州鑫能石墨、江阴沪江科技、淄博联强碳素材料、上海喜丽碳素、南通黑匣、上海弘枫等。膜电极国内外存在一定技术差距。国外膜电极的供应商主要3M、JohnsonMatthey、Gore、Ballard等。丰田、本田等乘用车企业自主开发了膜电极,但不对外销售。国内专业的膜电极供应商主要是武汉理工新能源,其产品大部分出口到美国的Plug Power公司,大连新源实现自主生产,主要是自用为上汽的发动机配套。

 

 

根据美国能源局披露的燃料电池成本情况,2018年燃料电池的成本为$46.16/kW,不同整车部件的成本构成占比分别为:燃料电池系统(50%,绝大部分)、储氢系统(14%)、电驱动系统(7%)、车身(23%)。其中,电堆成本占燃料电池成本的60%。燃料电池汽车的主要成本来自于燃料电池系统和储氢系统,占总成本的50%和14%,其中燃料电池电堆是燃料电池系统的主要成本支出。对比燃料电池系统各参数,我国燃料电池行业发展与世界先进水平还存在一定差距。目前我国已初步掌握了电堆、核心部件的核心技术,实验室水平提升明显,但产业化能力依然较弱。

 

整体上,我国膜电极,双极板、质子膜已逐渐实现国产化,但量产规模依然较小;燃料电池系统集成和整车产业发展较好,整体配套厂家较多且生产规模较大,但电堆和关键原材料和国外依然有明显差距,对外依存度较高。

 

 

从终端来看,燃料电池汽车面临购置成本与使用成本的“双高”局面,一方面加氢站等基础设施的缺失推升了使用过程之中的隐性成本,需求难以释放,另一方面燃料电池系统因其国产化难度大,制造成本高企,导致整车售价仍高。伴随鼓励政策落地,加氢站等基础设施建设步伐加快以及燃料电池国产化进程的推进,燃料电池发展瓶颈有望进一步得到突破。

关键字:燃料电池汽车 编辑:muyan 引用地址:http://news.eeworld.com.cn/qcdz/ic496858.html 本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

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