深度丨燃料電池汽車，是否下一個風(fēng)口

核心要點：燃料電池汽車（FCV）是區(qū)別于純電動汽車的一種嶄新技術(shù)路徑的新能源汽車類型。因其具有更好的駕駛體驗感和實用性能，燃料電池汽車近年來再度引發(fā)市場和社會各界的高度關(guān)注。

我國燃料電池汽車與純電動相比起步并不算晚，但總體發(fā)展相對滯后。至2017年國內(nèi)燃料電池汽車銷量規(guī)模僅為1272輛，尚處于示范運營階段。盡管一些城市制定大規(guī)模的推廣計劃，但我們認為產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還受三方面的制約：一是燃料電池汽車的生產(chǎn)成本嚴重偏高，目前給予燃料電池汽車的補貼遠高于純電動汽車，不具有可持續(xù)性；二是國內(nèi)企業(yè)對于燃料電池汽車的核心技術(shù)和關(guān)鍵零部件缺乏掌握，這種情況短期內(nèi)難以改變；三是氫源的問題尚沒有好的解決方案。

在未來一段時期內(nèi)預(yù)計燃料電池汽車在國內(nèi)的推廣仍將以示范為主，推廣的車型也將集中在商用車領(lǐng)域，到2020年前國內(nèi)的燃料電池汽車銷量仍可能停留在萬輛級以下水平。產(chǎn)業(yè)的大規(guī)模發(fā)展還需要等待較長時間。正文

1燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)概況

1.1燃料電池汽車分類和結(jié)構(gòu)

燃料電池汽車（FCV）是區(qū)別于純電動汽車的一種嶄新技術(shù)路徑的新能源汽車類型，是新能源汽車的重要組成部分。近年來，作為新能源汽車主要發(fā)展方向的純電動汽車在鋰電池技術(shù)上遭遇了一些瓶頸，商業(yè)化進程低于市場預(yù)期。冗長的充電時間以及虛標的續(xù)航里程顯著降低了消費者的體驗感。而具有更短動力補給時間以及更長續(xù)航力的燃料電池汽車引發(fā)市場各方關(guān)注，特別是在我國，2018年以來對于發(fā)展燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的各方呼聲有所增強。

燃料電池汽車是使用車載燃料，通過燃料電池系統(tǒng)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電力作為驅(qū)動汽車的主要動力。與純電動汽車中的鋰電池具有蓄能作用不同，燃料電池系統(tǒng)并不具有蓄能作用，本質(zhì)上燃料電池系統(tǒng)是一個電力發(fā)生裝置而非儲能裝置。由于燃料電池汽車通過加注燃料而非充電的方式進行動力補給，因此在充電時間上僅需5～10分鐘，與傳統(tǒng)燃油車相當。而相比現(xiàn)階段電動汽車，燃料電池汽車續(xù)航里程可達500千米以上，其實際應(yīng)用表現(xiàn)明顯優(yōu)于純電動汽車。

根據(jù)車載燃料的不同，燃料電池汽車可分為甲醇燃料電池汽車、氫燃料電池汽車等類型，其中氫燃料電池汽車由于在行駛過程中排放物僅有水，具有完全零排放無污染的特征，因此也被認為是最環(huán)保的汽車類型，也基于此，氫燃料電池企業(yè)目前成為發(fā)展的主流。

而根據(jù)技術(shù)路徑的不同，燃料電池汽車又可分為“電-電”混動模式和單一燃料電池驅(qū)動模式。燃料電池汽車的核心部件是燃料電池系統(tǒng)，它是整車的動力來源，與傳統(tǒng)燃油車的發(fā)動機地位相似。但由于工藝特征的原因，燃料電池系統(tǒng)的功率輸出較為平順，而汽車，特別是乘用車在實際行駛過程中輸出功率往往存在較大波動和起伏，為克服燃料電池系統(tǒng)的這一缺陷，目前全球燃料電池汽車普遍采用“電-電”混動的技術(shù)模式，即在整車中除燃料電池系統(tǒng)之外，再為其配套一套動力鋰電池系統(tǒng)作為輔助動力，當整車加速、上坡時，由動力鋰電池向外輸出功率，滿足整車的峰值功率需要。而當整車處于低速、制動時，其回饋的電力則儲存在作為輔助電源的動力鋰電池中。目前我國的燃料電池汽車全部采用“電-電”混動的模式，以中等功率的燃料電池系統(tǒng)配套小容量的動力鋰電池作為輔助電源。因此典型的燃料電池汽車主要包括燃料電池系統(tǒng)、儲氫系統(tǒng)、輔助電源（動力鋰電池）、驅(qū)動電機、整車控制器等五大部分。

1.2燃料電池系統(tǒng)概況及工作原理

燃料電池系統(tǒng)作為燃料電池汽車（FCV）的主要動力源和核心部件，其成本一般占到整車總成本的50%～60%?？梢哉f燃料電池系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展以及成本變化直接影響著產(chǎn)業(yè)的總體發(fā)展趨勢。目前全球燃料電池系統(tǒng)可分為質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）、磷酸燃料電池（PAFC）、堿性燃料電池（AFC）等多個類型，其中在汽車產(chǎn)業(yè)中普遍采用的是質(zhì)子交換膜燃料電池，其他類型的燃料電池類型則整車中并不常見。

質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)主要由電堆、氫氣系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)、水熱管理系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)等五部分組成，其中電堆是燃料電池系統(tǒng)的核心，既是電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的區(qū)域，也是影響燃料電池系統(tǒng)運行的關(guān)鍵。單個燃料電池由質(zhì)子交換膜、催化劑層、陰極和陽極層、雙極板等部分組成，燃料電池工作原理如下：作為燃料劑的氫氣進入陽極后，在鉑催化劑作用下，電離成氫離子（質(zhì)子）和電子，質(zhì)子交換膜的單向通過特性使得氫離子遷移至陰極，而電子則通過外電路移動至陰極，形成電流。在陰極，氫離子與氧原子、電子結(jié)合成水分子。未充分反應(yīng)的氫被重新循環(huán)使用，而反應(yīng)生產(chǎn)的水則被排出。整個反應(yīng)過程中，沒有任何污染物產(chǎn)生，使得燃料電池的綠色環(huán)保特征非常顯著。

單個質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMEC）所產(chǎn)生的電量和電壓很低，實踐中往往將若干個質(zhì)子交換膜燃料電池疊放在一起，串聯(lián)形成電堆。這種模塊化的結(jié)構(gòu)使得質(zhì)子交換膜燃料電池易于維護和保養(yǎng)，也有利于設(shè)計成需要的功率。

質(zhì)子交換膜燃料電池具有工作溫度低、啟動快、比功率高、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，是燃料電池汽車的首選技術(shù)工藝。在質(zhì)子交換膜燃料電池中，質(zhì)子交換膜不僅價格昂貴而且生產(chǎn)技術(shù)難度很大，目前全球僅有美國杜邦等極少數(shù)企業(yè)具備生產(chǎn)能力。同時由于其對溫度和濕度都有很高的要求，這使得在燃料電池工作過程中，如何有效控制膜的溫度、濕度成為技術(shù)難點和關(guān)鍵。我國目前缺乏質(zhì)子交換膜生產(chǎn)能力，現(xiàn)有燃料電池汽車全部依賴進口。而鉑催化劑由于使用鉑金屬，導(dǎo)致其價格居高不下，也制約了燃料電池汽車的發(fā)展。市場各界希望尋求可以替代鉑的其他廉價金屬，但目前進展緩慢?？傮w來看，質(zhì)子交換膜燃料電池已經(jīng)成為燃料電池汽車領(lǐng)域的主流發(fā)展方向，但核心的部件如質(zhì)子交換膜、雙極板、催化劑等組件在成本上距離商業(yè)化還有很大差距，同時這些組件在運營過程中對溫度、濕度的要求很高，控制難度都較大，間接增加了燃料電池系統(tǒng)的成本。

2全球燃料電池汽車發(fā)展現(xiàn)狀分析

2.1全球燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)概況

從2013至2017年的五年間，全球燃料電池汽車的累計銷量僅為6475輛（乘用車），而同期全球的電動汽車（EV）銷量則超過200萬輛，其中僅在2017一年全球的電動汽車銷量就高達121萬輛，應(yīng)該說與電動汽車相比，燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)當前階段的規(guī)模是非常之小的。

2017年全球燃料電池汽車（乘用車）的銷量大約為3300輛，2018年1季度全球燃料電池汽車銷量達到1475輛，預(yù)計全年有望達到8000輛左右。這其中日本豐田公司是全球燃料電池汽車的主要供應(yīng)商，在2017年的全部乘用車銷量中，豐田的銷量超過3000輛，占到市場總量的90%。但銷售地區(qū)來看，全球的燃料電池汽車（乘用車）卻是以北美和歐洲地區(qū)為主。根據(jù)2017年初的數(shù)據(jù)顯示，北美地區(qū)的燃料電池汽車銷量大約占到全球總量的40%左右，其次為丹麥，占比約28%，而作為全球燃料電池汽車主要產(chǎn)地的日本其銷量反而僅占25%左右。

我國的燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)起步相比西方較晚，同時由于在相當長時期內(nèi)我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)以推動純電動為主要技術(shù)路線，因此相對來說燃料電池汽車并未得到足夠的重視。2016年我國燃料電池汽車銷量為629輛，2017年增長至1226輛。不過與西方相比，我國燃料電池汽車現(xiàn)階段全部為商用車，其中90%左右為物流車，其余為燃料電池客車。2018年以來，燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)在企業(yè)、政府和市場等各個層面重視程度大幅提升，因此近期我國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展勢頭出現(xiàn)了一些積極變化，我們預(yù)計2018年我國燃料電池汽車的銷量將有望增加至2000輛左右。不過即使這樣目標在實踐上還面臨一定困難，同時與我國目前純電動汽車年銷量70萬輛的規(guī)模相比，我國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的規(guī)模更為弱小，甚至很多相關(guān)零部件還處在試驗室研發(fā)生產(chǎn)階段，整體產(chǎn)業(yè)鏈處在非常不成熟的階段，距離商業(yè)化較遠。

2.2日本燃料電池汽車發(fā)展現(xiàn)狀分析

日本是目前全球在燃料電池汽車領(lǐng)域探索和投入最為積極的國家，日本政府也給予了燃料電池汽車高度的重視。與我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)主要鎖定純電動技術(shù)路線不同，日本的新能源汽車產(chǎn)業(yè)政策同時將純電動、燃料電池汽車等多種技術(shù)路線作為未來新能源汽車產(chǎn)業(yè)的主要方向平行推動，這使得日本的燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)在過去數(shù)年中得到了較好的發(fā)展。特別是在燃料電池汽車的可靠性、壽命以及成本方面日本企業(yè)已經(jīng)超越歐美。從產(chǎn)業(yè)鏈來看，日本目前已經(jīng)實現(xiàn)了對燃料電池系統(tǒng)、整車制造、加氫站等全產(chǎn)業(yè)鏈的核心技術(shù)掌握，可以說日本在燃料電池汽車方面已經(jīng)處在全球處于領(lǐng)跑地位。

日本的豐田公司是日本推動燃料電池汽車的主力，2015年初豐田成功推出全球首款燃料電池汽車的產(chǎn)業(yè)化車型Mirai（未來），成為全球燃料電車汽車產(chǎn)業(yè)的里程碑事件。豐田Mirai是一款可供四人乘坐的標準乘用車，截至2017年底，豐田Mirai在全球共銷售5300輛，而我們在前文曾提到全球到2017年底的總銷量才僅為6475輛，豐田一家企業(yè)就占到了全球總銷量的80%。這使得豐田的Mirai幾乎成為當前燃料電池汽車（乘用車）的標桿性車型。

作為全球當前最主要的燃料電池車型，豐田Mirai的各項技術(shù)指標都非常優(yōu)異。其燃料電池系統(tǒng)最大輸出功率達114千瓦，功率密度達到3.1KW/L，可實現(xiàn)在零下30℃的低溫環(huán)境下啟動，加注5.0千克的高純氫氣體后可實現(xiàn)超500千米以上的續(xù)航里程，其高壓儲氫系統(tǒng)可承受70兆帕的壓力。由于在催化劑中使用了鈷等合金材料，使得豐田Mirai的鉑金屬使用量大幅下降至20g。無論是與現(xiàn)代推出的ix5以及歐美的燃料電池乘用車相比，豐田Mirai的技術(shù)都較為領(lǐng)先，與我國燃料電池汽車現(xiàn)有水平相比更是明顯勝出。特別是豐田Mirai的核心部件電堆以及各項核心技術(shù)都由豐田公司掌握，而現(xiàn)代以及歐洲的一些整車廠商還需要從巴拉德、聯(lián)合技術(shù)等北美企業(yè)采購電堆。而在成本方面，目前豐田Mirai的燃料電池系統(tǒng)成本已下降至200美元/千瓦，而根據(jù)豐田公司測算，如果其市場銷量由目前的3000輛增加至1萬輛以上，則燃料電池系統(tǒng)成本有望再下降50%左右，而如果市場銷量增加到10萬輛規(guī)模，則其燃料電池系統(tǒng)成本還有可能下降30%左右。目前豐田Mirai補貼后的銷售價格大約在600萬日元左右，合約35萬人民幣左右?？陀^來說，該車型的價格仍然遠高于同等配置下的日系車，市場定價還是偏高。但這已經(jīng)是目前全球市場中成本最接近商業(yè)化的車型價格，如果未來豐田Mirai實現(xiàn)萬輛以上的規(guī)模量產(chǎn)，我們預(yù)計該車型將有望逐步擺脫政府補貼，并實現(xiàn)與傳統(tǒng)燃油車的同臺比拼。

除豐田外，日本的本田也在近期推出了燃料電池車型 clarity，2017年本田實現(xiàn)204輛的銷量目標。雖然遠遜色于豐田的表現(xiàn)，但這仍然為本田爭取到了全球燃料電池汽車銷量第二的位置。2018年本田在燃料電池汽車上繼續(xù)發(fā)力，1季度實現(xiàn)銷量611輛，大有追趕豐田的勢頭。

日本政府近年來對燃料電池汽車的重視程度日益提高。2016年日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省在《氫能及燃料電池戰(zhàn)略路線圖》中明確提出到2020年實現(xiàn)普及4萬輛燃料電池汽車的目標，到2025年實現(xiàn)普及20萬輛燃料電池汽車的目標。而2017年日本國內(nèi)的電動汽車銷量為14萬輛。可以看出未來日本的新能源汽車戰(zhàn)略將試圖實現(xiàn)電動車與燃料電池車并重的格局。同時為推動燃料電池汽車普及，解決制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸-加氫站問題。日本政府還規(guī)劃到2020年建設(shè)160座加氫站、到2025年建設(shè)320座加氫站的規(guī)劃目標。而目前日本的加氫站數(shù)量僅有80座。總體來看，日本的燃料電池汽車在技術(shù)上已較為成熟，因此未來日本政府的主要目標是推動燃料電池汽車成本和運營成本（加氫）的下降并繼續(xù)優(yōu)化現(xiàn)有技術(shù)，從而更好的推廣燃料電池汽車的普及，實現(xiàn)其新能源汽車戰(zhàn)略。

2.3北美燃料電池汽車發(fā)展現(xiàn)狀分析

美國和加拿大是燃料電池研發(fā)和示范的主要地區(qū)，美國也是全球最先從事燃料電池系統(tǒng)研發(fā)和生產(chǎn)的國家，美國杜邦公司曾一度壟斷了全球質(zhì)子交換膜（PEM）的供應(yīng)。不過美國的燃料電池系統(tǒng)在很長時期內(nèi)主要以供應(yīng)航天系統(tǒng)為主，在應(yīng)用到整車領(lǐng)域方面的時點相對較晚。近年來，在美國政府支持下，北美地區(qū)的燃料電池技術(shù)進步很快并涌現(xiàn)出聯(lián)合技術(shù)（UTC）、巴拉德等全球一流的燃料電池系統(tǒng)研發(fā)和制造企業(yè)。

不過與日本相比，美國燃料電池汽車的商業(yè)化相對滯后。目前美國本土的燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)還主要處在研發(fā)和示范階段。從現(xiàn)有數(shù)據(jù)看，到2016年美國燃料電池客車的壽命已突破2萬小時，鉑金屬用量也大幅下降。美國通用公司研發(fā)的第二代燃料電池系統(tǒng)功率已經(jīng)接近100KW，可實現(xiàn)零下30℃的低溫啟動，車輛主要性能已達到傳統(tǒng)燃油客車。在乘用車方面，美國通用也有小批量的生產(chǎn)。但總體來看，目前美國的燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)模還很小，停留在數(shù)百輛的級別。而且距離實現(xiàn)在乘用車領(lǐng)域的商業(yè)化還較遠。

不過值得注意的是，雖然相比日本，美國在燃料電池汽車的生產(chǎn)稍現(xiàn)滯后。但北美卻是全球最主要的燃料電池乘用車消費地區(qū)，前文所述的豐田Mirai其2017年的銷量有高達60%來自于北美，而且基本集中在加州。目前加州有31個加氫站，預(yù)計到2018年將增加到43座。

3我國燃料電池企業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

3.1我國燃料電池汽車發(fā)展產(chǎn)業(yè)政策

由于我國的新能源汽車產(chǎn)業(yè)自發(fā)展伊始就堅持以純電動為主流技術(shù)路線，因此燃料電池汽車受到的重視程度相對較低。但從2016年開始，無論是企業(yè)還是各地方政府以及社會各界對燃料電池汽車的重視開始逐步提升。2016年10月，中國標準化研究院資源與環(huán)境分院和中國電器工業(yè)協(xié)會發(fā)布的《中國氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍皮書（2016）》首次提出了我國氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展路線圖。對我國中長期加氫站和燃料電池車輛發(fā)展目標進行了規(guī)劃。主要包括：到2020年，加氫站數(shù)量達到100座；燃料電池車輛達到1萬輛；氫能軌道交通車輛達到50列；到2030年，加氫站數(shù)量達到1000座，燃料電池車輛保有量達到200萬輛。應(yīng)該說這樣的規(guī)劃目標還是很宏大的，但在2017年4月工信部等三部委發(fā)布的《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃中》，對于燃料電池汽車提出的目標則是：到2020年在特定地區(qū)的公共服務(wù)車輛領(lǐng)域進行小規(guī)模示范應(yīng)用，2025年在乘用車和商用車領(lǐng)域力爭推廣1萬輛燃料電池汽車；到2030年在乘用車領(lǐng)域和商用車領(lǐng)域進行規(guī)?；茝V并達到10萬輛的規(guī)模。兩相對比可以看出，《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》將燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)未來的實現(xiàn)目標下調(diào)了許多，這顯然是考慮了國內(nèi)燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀而做出的規(guī)劃。

值得注意的是，雖然從中央層面對于燃料電池汽車給出的目標并不是很高。但國內(nèi)不少地方政府對于發(fā)展燃料電池的積極性卻很高，制定的產(chǎn)業(yè)目標也較高。如上海針對燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)專門出臺了發(fā)展規(guī)劃，提出到2020年建設(shè)5至10座加氫站，運營車輛達到3000輛。相反上海對于推廣純電動汽車的積極性卻一直不高，在2018上半年國內(nèi)純電動乘用車銷售排行城市中，上海甚至未能進入前十。其他城市中如蘇州、武漢、佛山、東莞等地也對于發(fā)展氫燃料電池汽車及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)非常積極。蘇州和武漢都制定了到2025年實現(xiàn)燃料電池汽車銷量超1萬輛的目標。除此以外，北京、廣州、深圳等經(jīng)濟較為發(fā)達的城市也在積極規(guī)劃氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的扶持政策，預(yù)計近期將陸續(xù)落地。總體來看，在氫燃料電池的推廣方面，地方政府呈現(xiàn)的積極性要明顯高于中央。

而在財政補貼方面，燃料電池汽車享受的優(yōu)惠也較多。2018年2月，財政部、工信部等四部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于調(diào)整完善新能源汽車推廣應(yīng)用財政補貼政策的通知》，對2018年國內(nèi)純電動汽車和插電式混合動力汽車的補貼進行了大幅退坡，但同時該通知也明確燃料電池汽車不執(zhí)行退坡政策。并且對于燃料電池汽車地方補貼和國家補貼可維持1：1的標準，不執(zhí)行現(xiàn)有電動汽車地方補貼和國家補貼0.5：1的標準。這也意味著目前燃料電池客車單車最多可獲得100萬的中央、地方兩級補貼，而燃料電池的專用車單車最多可獲得60萬元的兩級補貼，這與目前純電動汽車萬元級的補貼相比，差別較大。

3.2我國燃料電池汽車發(fā)展現(xiàn)狀分析

雖然我國燃料電池汽車的起步與純電動汽車幾乎相當，但發(fā)展現(xiàn)狀卻大相徑庭。2008年北京奧運會和2010年上海世博會期間，北京和上海都曾推出一批氫燃料電池汽車作為示范運營，我國的電動汽車也是在這一時期起步的?？梢妰煞N技術(shù)路線的新能源汽車起步基本相同，但隨后燃料電池汽車在我國的發(fā)展卻基本陷于停頓。至2015年我國的燃料電池汽車產(chǎn)量僅有10輛，全部來自于上汽集團，且均為商用車。而2015年我國的純電動汽車產(chǎn)量規(guī)模就已超過25萬輛，兩大新能源汽車類型的發(fā)展差距明顯擴大。至2016年我國的燃料電池汽車產(chǎn)量出現(xiàn)大幅增長，達到629輛，2017年進一步增長至1272輛。雖然增速較快，但我們看到燃料電池汽車總量仍然停留在千輛級的規(guī)模，預(yù)計2018年國內(nèi)燃料電池汽車產(chǎn)量將有望達到2500輛甚至3000輛的水平。

從燃料電池汽車的生產(chǎn)情況看，2017年我國共有8個品牌的燃料電池汽車在產(chǎn)，由于受現(xiàn)階段國內(nèi)燃料電池汽車的電堆功率偏低的影響，因此在產(chǎn)的燃料電池汽車以專用車（物流車）為主，2017年其產(chǎn)量為992輛，占總產(chǎn)量的78%。而燃料電池客車為280輛，占總產(chǎn)量的22%。其中東風(fēng)、青年兩大品牌產(chǎn)合計量就高達936輛，且基本都是專用車（物流車）；而客車方面除上汽大通有一定規(guī)模外，福田和宇通等國內(nèi)主流客車企業(yè)的燃料電池客車產(chǎn)量很少。

而從現(xiàn)有燃料電池汽車的運營地域來看，呈現(xiàn)很強的地區(qū)性特征，主要集中在北京、上海、西安、中山、佛山等五個城市。造成這種區(qū)域化特征非常強烈的原因主要有兩方面：一是目前國內(nèi)加氫站數(shù)量很少，因此加氫站的布局限制了燃料電池汽車的推廣，二是燃料電池汽車的補貼金額很高。如30KW的專用車補貼額高達60萬元左右，60KW的客車補貼額高達100萬元，因此燃料電池汽車的推廣必須得到所在城市政府的全力支持，特別是財政支持才有推廣可能。這也是我們看到目前燃料電池汽車主要集中在北京、上海、廣東、西安等經(jīng)濟條件相對較好的地區(qū)的主要原因。

而從燃料電池（電堆）的生產(chǎn)企業(yè)來看，目前國內(nèi)主要集中在上海重塑、南通百應(yīng)、新源動力、億華通等四家企業(yè)，2017年合計生產(chǎn)燃料電池33.91MWh，其中上海重塑和南通百應(yīng)產(chǎn)量最大，分別為15.93MWh和12.12MWh，新源動力和億華通的產(chǎn)量較少。

4制約我國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸

2017年以來，隨著純電動汽車的大規(guī)模推廣，其續(xù)航力不足以及充電時間超長等弱點不斷暴露，引發(fā)市場對于燃料電池汽車的關(guān)注度不斷上升。國內(nèi)一些地方政府也制定了大規(guī)模的燃料電池汽車推廣規(guī)劃。包括濰柴在內(nèi)的一批大型骨干企業(yè)也在陸續(xù)加入燃料電池汽車的研發(fā)和生產(chǎn)領(lǐng)域，燃料電池汽車呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。但我們同時也必須看到，制約燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸和障礙還較多，在未來相當長一段時期內(nèi)，燃料電池汽車要想大規(guī)模的推廣和進入商業(yè)化運營面臨不小的實際困難。

4.1高昂的生產(chǎn)和運營成本

我們認為燃料電池汽車高昂的生產(chǎn)和運營成本是制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展和其實現(xiàn)商業(yè)化的最大障礙。目前在燃料電池汽車領(lǐng)域處于全球領(lǐng)先的是日本豐田，旗下的豐田Mirai是全球公認的最接近商業(yè)化的一款燃料電池車型，其累計銷量已超過5000輛。但目前豐田Mirai的補貼前售價高達7萬美元，而補貼后銷售價格仍然高達5萬美元以上。豐田已經(jīng)是目前全球在燃料電池汽車領(lǐng)域成本控制最好的企業(yè)，但我們可以看到其成本仍處于偏高狀態(tài)。而在我國，燃料電池汽車的成本問題在當下更為嚴峻。

如作為燃料電池汽車核心的電堆成本，目前豐田Mirai已經(jīng)控制在200美元/千瓦的水平，但我國的電堆成本仍高達1500美元/千瓦以上。根據(jù)目前國內(nèi)專用車搭載電池功率測算，僅電堆一項就占到總成本的50%以上。電堆成本過高使得國內(nèi)燃料電池汽車現(xiàn)階段的額定功率普遍偏小，專用車（物流車）功率基本在30KW左右，客車的功率也僅在60KW。導(dǎo)致電堆成本偏高的原因一方面在于國內(nèi)對于電堆技術(shù)的掌握尚不充分，特別是核心部件如質(zhì)子交換膜、催化劑等嚴重依賴進口，推高了綜合成本。另一方面則是由于國內(nèi)燃料電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模較小，在沒有實現(xiàn)量產(chǎn)前成本無法有效攤薄所致。根據(jù)本文前述我國至2017年全國的電堆總出貨量僅為33MW，到2018年國內(nèi)的電堆產(chǎn)能也僅有400MW，這樣的規(guī)模仍然是比較小的。因此在燃料電池汽車實現(xiàn)大規(guī)模普及以及核心關(guān)鍵部件國產(chǎn)化之前，國內(nèi)燃料電池汽車的整車成本要想實現(xiàn)大幅下降是非常困難的。

除了電堆系統(tǒng)的高昂成本外，儲氫系統(tǒng)和空氣壓縮系統(tǒng)的成本也十分驚人。由于氫是一種低密度的氣體，在現(xiàn)有技術(shù)條件下要想儲備更多的氫氣則必須采用高壓方式注入儲氫罐。豐田Mirai采用的是70MPa級的儲氫系統(tǒng)，為了提高安全等級，采用碳纖維材料。目前我國受技術(shù)條件的限制，儲氫系統(tǒng)還停留在35MPa級，同時碳纖維材料尚未能實現(xiàn)大規(guī)模的國產(chǎn)化，這使得儲氫系統(tǒng)的成本不僅高，而且儲氫量也偏少。空氣壓縮系統(tǒng)方面，我國目前也嚴重依賴進口，商用車使用的空氣壓縮系統(tǒng)高達數(shù)萬元。因此除了電堆成本偏高外，儲氫系統(tǒng)和空壓系統(tǒng)也增加了整車的成本負擔(dān)。根據(jù)國內(nèi)現(xiàn)有數(shù)據(jù)測算，儲氫系統(tǒng)和空氣壓縮系統(tǒng)在燃料電池汽車的整車成本大約占30%左右。

除了電堆和儲氫系統(tǒng)、空氣壓縮系統(tǒng)外，燃料電池汽車中搭載的動力鋰電池成本也不菲。不過考慮到目前國內(nèi)動力鋰電池成本下降較快，這部分成本成為未來最有潛力壓縮的部分。

值得注意的是，燃料電池汽車除了電堆、儲氫系統(tǒng)等關(guān)鍵零部件成本高昂外，由于氫并非一種易獲取的氣體，因此在燃料電池汽車的運營環(huán)節(jié)，綜合成本也較高。目前我國的氫產(chǎn)業(yè)尚未成熟，因此燃料電池汽車所需要氫主要通過焦化企業(yè)的副產(chǎn)氫供應(yīng)，這是相對來說成本較低的氫資源。但即使如此，燃料電池汽車每千米的氫成本消耗也在0.6元左右，有的甚至更高。與現(xiàn)有的燃油汽車相比，氫燃料電池汽車在運營成本環(huán)節(jié)不具備優(yōu)勢，甚至還有劣勢。而相比之下，純電動汽車目前國內(nèi)用戶如果使用家用充電樁，每千米的出行成本僅為0.1元左右，成本優(yōu)勢非常明顯。如果未來我國氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)大規(guī)模推廣，氫源的解決將成為一個重要問題。現(xiàn)階段來看，無論是使用天然氣法還是水煤氣法，氫的成本都不會太低，因此從運營環(huán)節(jié)來看，燃料電池汽車無法給用戶帶來成本上的減少。另外加氫站也是制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的難題。目前國內(nèi)加氫站數(shù)量較少，而建設(shè)加氫站需要高昂的投資。根據(jù)國內(nèi)測算，加氫站的單項投資額高達2000萬元以上，雖然國內(nèi)對加氫站建設(shè)有400萬元左右的財政補貼和支持，但仍然無法有效緩解加氫站建設(shè)的成本難題。

總體來看，氫燃料電池汽車存在全產(chǎn)業(yè)鏈成本運營偏高的問題，這在相當長的時期內(nèi)將成為制約產(chǎn)業(yè)大規(guī)模推廣的重要瓶頸。

4.2核心技術(shù)的缺失

與我國純電動汽車基本實現(xiàn)了“三電”系統(tǒng)的國產(chǎn)化不同，我國燃料電池汽車在核心技術(shù)和關(guān)鍵零部件上嚴重缺失。這不僅嚴重影響了我國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時也是導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)總體成本居高不下的主要原因。

以電堆為例，其核心零部件包括催化劑、膜電極等，目前我國生產(chǎn)的千余輛燃料電池汽車幾乎均依賴進口。同時儲氫系統(tǒng)，空氣壓縮系統(tǒng)等零部件國產(chǎn)化水平較低，對外依賴嚴重。

雖然我國在燃料電池汽車領(lǐng)域部署的研究較早，但是在一些關(guān)鍵問題上近年來并沒有取得顯著的進展，而且差距十分明顯。比如電堆功率密度，國內(nèi)產(chǎn)品目前大概在2kW/L左右，而國際先進水平已經(jīng)達到了3kW/L左右。催化劑效率方面，國內(nèi)每千瓦的鉑用量大概為0.3克；而國際的先進水平已經(jīng)達到了0.06克以下。膜電極耐久性方面，國內(nèi)動態(tài)工況實測壽命大概在3000小時左右；而發(fā)達國家已經(jīng)達到了9000小時。空氣壓縮機方面，國內(nèi)現(xiàn)在的燃料電池產(chǎn)品基本采取低壓壓縮機，國外主要采取高壓空氣壓縮機，效率差別較大。

除了在關(guān)鍵零部件和核心技術(shù)方面存在的巨大差距外，國內(nèi)燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈還比較薄弱，工程化能力不足。燃料電池用電催化劑、質(zhì)子交換膜、碳紙等一些關(guān)鍵材料已經(jīng)有了，但大都還停留在實驗室產(chǎn)品。因此，一致性和可靠性就比較有波動?？諝鈮嚎s機和氫氣回流泵等關(guān)鍵部件也有一些樣件，但是沒有穩(wěn)定產(chǎn)能，產(chǎn)品供應(yīng)不足，而且價格很高。當前35兆帕碳纖維內(nèi)膽的儲氫密度比較低，需要開發(fā)更高壓力的碳纖維內(nèi)膽。目前整車企業(yè)還沒有形成穩(wěn)定的零部件供應(yīng)體系，供應(yīng)鏈薄弱，工程化能力不足，導(dǎo)致零部件的工藝質(zhì)量低、產(chǎn)品一致性、可靠性和耐久性不足，不能滿足用戶要求。

總體來看，我國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)在核心技術(shù)、關(guān)鍵零部件掌握方面與國際先進水平存在巨大差距，最重要的是還沒有形成完整成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，不具備商業(yè)競爭的優(yōu)勢。2017年以來雖然一些國內(nèi)企業(yè)加大了研發(fā)力度，但短期內(nèi)要實現(xiàn)對進口產(chǎn)品的替代仍有相當難度?？紤]到目前國內(nèi)對于燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)給予了高昂的補貼，因此如果沒有實現(xiàn)關(guān)鍵零部件的國產(chǎn)化，那么大量的財政補貼相當于間接支持了國外的燃料電池產(chǎn)業(yè)核心企業(yè)，這與我國發(fā)展燃料電池汽車的初衷顯然是背道而馳的。

4.3能源戰(zhàn)略及技術(shù)路徑的選擇

我們認為新能源汽車產(chǎn)業(yè)的本質(zhì)是能源戰(zhàn)略的路徑選擇，我國自啟動新能源汽車戰(zhàn)略以來一直鎖定純電動為主要的技術(shù)路線并給予強力扶持。這樣的技術(shù)路徑選擇主要是基于我國油氣資源匱乏，而在電力供應(yīng)方面有較好的戰(zhàn)略回旋空間的基本國情所做出的選擇。歐洲選擇純電動技術(shù)路線為主，也是基于其傳統(tǒng)油氣資源相對不足而新能源發(fā)展較好而做出的選擇。而如果選擇發(fā)展燃料電池汽車，則意味著需要確立新的能源供應(yīng)渠道。從目前氫能的主要供應(yīng)來源看，我國現(xiàn)階段主要依賴焦化等工業(yè)副產(chǎn)氫為主，但顯然這并非長久之計。未來若要推廣一定數(shù)量的燃料電池汽車，則必須要通過專業(yè)化的氣體生產(chǎn)企業(yè)來實現(xiàn)供應(yīng)。而目前主要的氫制備方式包括電解水法、天然氣法、水煤氣法三種方式。

電解水法制氫是一種較為成熟的工藝和技術(shù)，但由于制備過程中需要消耗大量的電力，從實際的可能角度出發(fā)必須與風(fēng)電或光伏等新能源產(chǎn)業(yè)相結(jié)合。在棄風(fēng)率和棄光率較高的地區(qū)通過發(fā)展電解水制氫將電力資源就地轉(zhuǎn)化為氫源。目前歐洲的一些電解水法制氫項目就是與當?shù)氐娘L(fēng)電等新能源相結(jié)合進行推廣的。但此種方法對地域的要求較高，而目前我國光伏、風(fēng)電等新能源發(fā)展較好的地區(qū)主要集中在西北等經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)，當?shù)刎斦嵙ζ?。而我們在前文中曾指出燃料電池的推廣需要有強大的財政資金支持，因此這兩者之間存在著一定的矛盾。短期而言，我國大規(guī)模推廣電解水法制氫有相當難度。

天然氣法制氫也是較為成熟的工藝和技術(shù)。從日本的經(jīng)驗看，天然氣法是比較好的獲得氫的方法，通過高溫方式將天然氣轉(zhuǎn)換為二氧化碳和氫氣。但我國本身為天然氣資源匱乏的國度，通過天然氣制氫并不具備資源優(yōu)勢，而且對天然氣資源的利用效率也不高。

因此相比之下，通過利用我國豐富的煤炭資源，通過煤化工的方法來制備氫則似乎是在一個較為可行的方法。一方面可以對國內(nèi)現(xiàn)有的煤炭資源實現(xiàn)充分利用，另一方面又可以發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)，提高煤炭的經(jīng)濟效益。不過通過煤化工方式制氫在我國當前卻面臨一些實際困難。一是我國推廣燃料電池汽車的地區(qū)主要集中在東部經(jīng)濟較為發(fā)達的城市，這些地區(qū)由于環(huán)保壓力的影響，新增用煤指標已非常困難。二是煤制氫對規(guī)模有很高的要求，單體裝置一旦運行每小時的合成氣至少在數(shù)萬方以上，而現(xiàn)階段國內(nèi)燃料電池汽車運營規(guī)模很小，不過數(shù)千臺而已，很多城市只有區(qū)區(qū)數(shù)百臺，可以想象煤制氫項目投產(chǎn)后現(xiàn)有的燃料電池汽車市場根本無法消納龐大的氫源。因此對于投資者而言，在燃料電池汽車規(guī)模沒有明確之前，缺乏投資建設(shè)煤制氫項目的動力。目前我國也尚未出臺明確的通過支持煤制氫的方式來發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃和相關(guān)政策，這表明政府在選擇氫能技術(shù)路線上還是非常審慎的。

總體來看，我們可以看出選擇燃料電池汽車，則意味著必須選擇相應(yīng)的能源供應(yīng)來源。但目前來看氫源的問題還未得到很好的解決。

5我國發(fā)展燃料電池汽車前景展望

基于以上我們對燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀及面臨的障礙可以看出，盡管市場和社會各界對于燃料電池汽車的發(fā)展都抱有巨大希望，但從生產(chǎn)成本和運營成本、核心技術(shù)以及關(guān)鍵零部件的掌握、氫的供應(yīng)等產(chǎn)業(yè)面臨的三大問題來看，燃料電池汽車距離實現(xiàn)商業(yè)化還有很大的差距。我們認為在短期內(nèi)燃料電池汽車在各地的發(fā)展仍將以示范為主，推廣的車型仍將集中在商用車，在乘用車領(lǐng)域的推廣需要得到國內(nèi)燃料電池汽車初步具有商業(yè)化后方有可能。而從規(guī)模上看，我們認為到2020年前國內(nèi)的燃料電池汽車銷量仍可能停留在萬輛級以下水平。

作者：工銀投行，羅榮晉