2022年3月，國(guó)家發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021-2035年）》，從氫能的細(xì)分領(lǐng)域來看，氫燃料電池有望率先成為產(chǎn)業(yè)應(yīng)用突破口。當(dāng)前氫燃料電池的整個(gè)相關(guān)行業(yè)仍處于初期起步階段，下游應(yīng)用場(chǎng)景主要集中在氫燃料電池汽車行業(yè)，產(chǎn)業(yè)發(fā)展高度依賴于產(chǎn)業(yè)支持政策及補(bǔ)貼政策，這一點(diǎn)類似于鋰離子電池發(fā)展初期。氫燃料電池的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀是怎樣的？未來沿著什么軌跡發(fā)展？如何進(jìn)行產(chǎn)業(yè)投資和布局？帶著這些問題，我們今天來解構(gòu)一下氫燃料電池產(chǎn)業(yè)。
一、氫燃料電池是什么
氫能的利用已有很長(zhǎng)的歷史，當(dāng)前氫能之所以受到熱捧，主要是燃料電池技術(shù)的突破，可以將氫能直接生成電能、熱能等清潔新能源。氫燃料電池有多種類型，依據(jù)電解質(zhì)的不同，可將燃料電池分為堿性燃料電池、磷酸型燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池及質(zhì)子交換膜燃料電池等。
氫燃料電池的下游應(yīng)用十分廣泛，除了交通運(yùn)輸領(lǐng)域，還包括便攜式電池、發(fā)電、建筑儲(chǔ)能以及工業(yè)、軍事等領(lǐng)域。在交通運(yùn)輸領(lǐng)域主要用于乘用車、商用車（輕卡、中重卡、客車等）道路運(yùn)輸領(lǐng)域；還應(yīng)用于船舶、航空、軌交等其他交通運(yùn)輸領(lǐng)域。在便攜電池領(lǐng)域主要應(yīng)用在小型家用電器、消費(fèi)電子設(shè)備、無人機(jī)等方面。發(fā)電領(lǐng)域主要用于大型固定氫燃料電池電站、建筑應(yīng)急備用電源等。
燃料電池在交通領(lǐng)域成長(zhǎng)性最強(qiáng)，道路車輛與當(dāng)前燃料電池發(fā)展方向相匹配，其中商用車存在較多相對(duì)固定路線的場(chǎng)景，對(duì)加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施需求較少，更適合當(dāng)前燃料電池技術(shù)特點(diǎn)與產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，因此商用車成為當(dāng)前氫燃料電池汽車的主要發(fā)展重點(diǎn)。
在市場(chǎng)空間更大的乘用車領(lǐng)域，我國(guó)也有一些車企有所突破，比如上汽大通率先實(shí)現(xiàn)氫能源MPV的批量交付，長(zhǎng)安深藍(lán)SL03氫燃料電池汽車正式上市，東風(fēng)推出燃料電池乘用車東風(fēng)氫舟H2·e，海馬汽車推出第三代氫燃料電池汽車7X-H，一汽全新紅旗H5燃料電池汽車完成研發(fā)……
二、氫燃料電池的產(chǎn)業(yè)鏈
氫燃料電池是將氫氣和氧氣的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置，有助于實(shí)現(xiàn)氫能的移動(dòng)化、輕量化和大規(guī)模普及。氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈主要由上游原材料、中游集成以及下游應(yīng)用端組成，產(chǎn)業(yè)鏈較長(zhǎng)，參與方眾多。上面已介紹了氫燃料電池的下游應(yīng)用，下面重點(diǎn)看下中游集成和上游原材料領(lǐng)域。
中游為燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)及電堆集成行業(yè)，燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)主要由燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)、直流電壓變換器、氫系統(tǒng)等構(gòu)成，其中燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)主要部件包括燃料電池電堆、氫氣供給系統(tǒng)、空氣供給系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、發(fā)動(dòng)機(jī)附件等。
上游主要是膜電極、雙極板、集流板、密封圈、端板、氫氣循環(huán)系統(tǒng)、噴射器、空壓機(jī)、空氣過濾器、芯片、控制軟件、傳感器、電容、電感、高壓儲(chǔ)氫瓶、各類管閥件、動(dòng)力電池、轉(zhuǎn)子、定子、軸承等發(fā)動(dòng)機(jī)零部件生產(chǎn)制造。
三、全球氫燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展
目前全球主要國(guó)家將氫燃料電池方面的研究重點(diǎn)，放在氫燃料電池系統(tǒng)、組件、燃料電池控制技術(shù)、氫的生產(chǎn)與存儲(chǔ)、固體聚合物燃料電池等方面。美、日、德、英等先發(fā)國(guó)家在各方面發(fā)展相對(duì)均衡，均有發(fā)明專利，我國(guó)在1998年才出現(xiàn)首個(gè)氫燃料電池發(fā)明專利，目前在氫燃料電池系統(tǒng)、組件、燃料電池控制技術(shù)等技術(shù)方向具有少量發(fā)明專利，但整體上看，我國(guó)所掌握的氫燃料電池核心技術(shù)和綜合體系，與領(lǐng)先國(guó)家還有較大的差距。
從企業(yè)研發(fā)來看，日本豐田汽車、本田汽車，美國(guó)聯(lián)合技術(shù)、通用電器、加拿大巴拉德動(dòng)力系統(tǒng)、德國(guó)DBB等一些氫燃料電池代表企業(yè)在氫燃料電池系統(tǒng)、電池組件與加工、控制技術(shù)、固體聚合物燃料電池等方面世界領(lǐng)先，而我國(guó)企業(yè)尚未上榜。未來氫燃料電池將朝著兩大重點(diǎn)方向發(fā)展。
第一個(gè)重點(diǎn)研發(fā)方向是關(guān)鍵材料與核心組件的性能及產(chǎn)能提升。目前我國(guó)氫燃料電池系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化程度已從2017年的30%提高到2020年的60%。在膜電極、BPs、氫氣循環(huán)泵、空氣壓縮機(jī)、GDL、PEM、催化劑等核心組件和關(guān)鍵材料領(lǐng)域，能夠進(jìn)行小規(guī)模生產(chǎn)。預(yù)計(jì)到2025年，金屬BPs可完全國(guó)產(chǎn)化，空氣壓縮機(jī)進(jìn)入小規(guī)模自主生產(chǎn)階段；碳纖維制備技術(shù)有望取得突破，大電流密度條件下的GDL水氣通暢傳質(zhì)問題有望得到解決。
第二個(gè)重點(diǎn)研發(fā)方向是降低生產(chǎn)成本。隨著技術(shù)進(jìn)步、生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，氫燃料電池系統(tǒng)的成本必然會(huì)下降，未來10年生產(chǎn)成本預(yù)計(jì)將下降50%。需要重點(diǎn)發(fā)展低成本、低Pt或無Pt的電催化劑，低成本、輕薄型、高性能復(fù)合材料BPs，盡快發(fā)布產(chǎn)業(yè)政策和技術(shù)規(guī)范，在條件成熟區(qū)域擴(kuò)大燃料電池系統(tǒng)生產(chǎn)規(guī)模。
四、中國(guó)氫燃料電池產(chǎn)業(yè)格局
隨著北京、上海、廣東、河南、河北等“3+2氫燃料電池汽車示范城市群”逐步落地，燃料電池汽車市場(chǎng)需求擴(kuò)大，整體氫燃料市場(chǎng)熱度大漲，燃料電池裝機(jī)量大幅度上升，2017年到2019年氫燃料電池裝機(jī)量大幅增長(zhǎng)，2019年氫燃料電池裝機(jī)量為128.1MW（兆瓦），2020年受疫情影響，氫燃料電池裝機(jī)量有所下降。
在2020年氫燃料電池系統(tǒng)裝機(jī)量中，愛德曼氫能占比最多，裝機(jī)量占20.1%；位列第二的億華通占15.4%，第三名國(guó)鴻重塑占11.9%，探索汽車占11.6%，淮柴動(dòng)力占10%，這五家企業(yè)裝機(jī)量占了中國(guó)氫燃料電池系統(tǒng)裝機(jī)量的69%，氫燃料電池行業(yè)龍頭企業(yè)占市場(chǎng)主導(dǎo)地位，頭部效應(yīng)初具規(guī)模，市場(chǎng)集中度較高。
從市場(chǎng)主體來看，氫燃料電池產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域主要有三類企業(yè)。
第一類是電堆及系統(tǒng)集成企業(yè)，具備自主開發(fā)和生產(chǎn)能力，依托電池和發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)驗(yàn)積累去布局燃料電池，發(fā)展速度較快。比如新源動(dòng)力、億華通、重塑科技和國(guó)鴻氫能等系統(tǒng)集成公司；以新源動(dòng)力、神力科技、大洋電機(jī)和明天氫能為代表的自主研發(fā)型電堆廠商；以廣東國(guó)鴻、濰柴動(dòng)力、南通百應(yīng)為代表的引進(jìn)國(guó)外成熟電堆技術(shù)型的電堆廠商。
第二類是國(guó)內(nèi)知名的車企，憑借汽車市場(chǎng)資源和汽車生產(chǎn)制造實(shí)力，開始進(jìn)軍上游的電池系統(tǒng)，謀求核心技術(shù)的自主掌控。比如上汽集團(tuán)，已經(jīng)將電池技術(shù)應(yīng)用于上汽榮威；長(zhǎng)城計(jì)劃2022年推出氫車；此外，國(guó)際代表車企有豐田、奧迪、寶馬、戴姆勒、通用等。
第三類是關(guān)鍵材料和零部件企業(yè)，這類企業(yè)目前數(shù)量較少，主要是聚焦于關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)攻關(guān)及生產(chǎn)。比如發(fā)展雙極板的威孚高科、安泰科技、宗申動(dòng)力等；質(zhì)子交換膜領(lǐng)域的蘇州科潤(rùn)、東岳集團(tuán)、新源動(dòng)力等；空壓機(jī)及氫氣循環(huán)裝置領(lǐng)域的雪人股份、漢鐘精機(jī)、鮑斯股份、冰輪環(huán)境、東德實(shí)業(yè)等；專注催化劑領(lǐng)域的龍?bào)纯萍?、貴研鉑業(yè)、科力遠(yuǎn)等。
五、中國(guó)氫燃料電池產(chǎn)業(yè)的布局分析
目前，氫燃料汽車市場(chǎng)主要受支持政策左右，主要落位在氫燃料電池汽車示范城市群。氫燃料電池企業(yè)在選址過程中，重點(diǎn)考慮在氫源充足、交通便利、相關(guān)政策支持力度大、科研院所和研發(fā)機(jī)構(gòu)數(shù)量多、創(chuàng)新與人才優(yōu)勢(shì)領(lǐng)先，以及加氫站基礎(chǔ)設(shè)施分布廣泛、有行業(yè)龍頭企業(yè)等燃料電池產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)較好的地區(qū)布局。
目前在區(qū)位、政策、創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)等因素的驅(qū)動(dòng)下，國(guó)內(nèi)已經(jīng)形成了長(zhǎng)三角、環(huán)渤海、珠三角、中西部地區(qū)等氫燃料電池產(chǎn)業(yè)集群，并圍繞當(dāng)?shù)匮邪l(fā)情況及工業(yè)基礎(chǔ)形成了各自的產(chǎn)業(yè)配套及商業(yè)應(yīng)用模式。北京、上海、廣州、佛山、蘇州、武漢、成都、濰坊、淄博、張家口等城市形成了氫燃料電池產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)。
北京億華通成立于2012年，前身為北京清能華通科技發(fā)展公司，是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的燃料電池系統(tǒng)制造商，擁有設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造燃料電池系統(tǒng)包括核心零部件燃料電池電堆的能力，產(chǎn)品主要面向商用應(yīng)用（客車或貨車）。
億華通擁有200多名研發(fā)人員組成的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，領(lǐng)導(dǎo)或參與制定37項(xiàng)燃料電池系統(tǒng)的國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。公司已經(jīng)持續(xù)迭代開發(fā)30kW、40kW、50kW、60kW、80kW及120kW型號(hào)燃料電池系統(tǒng)，2021年底發(fā)布國(guó)內(nèi)首款240kW車用燃料電池系統(tǒng)。
億華通與國(guó)內(nèi)商用車企北汽福田、宇通客車、吉利商用車等車企建立長(zhǎng)期合作關(guān)系，與國(guó)外豐田及北汽福田合作開發(fā)燃料電池系統(tǒng)客車，用于2022年冬奧會(huì)賽事交通服務(wù)客車。2021年億華通與20家商用車制造商建立合作關(guān)系，成為福田、宇通燃料電池汽車的第一供應(yīng)商。
億華通構(gòu)建“點(diǎn)-線-面”的戰(zhàn)略布局，在燃料電池示范城市群中選擇重點(diǎn)城市落地，目前在北京、張家口、淄博、上海、武漢、成都等城市已有產(chǎn)業(yè)布局，涉及燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)核心技術(shù)研發(fā)、系統(tǒng)集成、工藝設(shè)計(jì)、批量化生產(chǎn)等環(huán)節(jié)。
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