燃料电池全面分析系列第三篇,上两篇是市场分析和产业分析。
产业化:2020商用车 2025乘用车 2030规模化
21. 历史
1839 年,格罗夫发明气体伏打电池,被称为燃料电池之父。
1966 年通用制造世界首辆燃料电池汽车Electrovan,为NASA登月项目服务。
22. 三道关:技术关、成本关、产业链关
技术关:关键零部件依赖进口制约国产燃料电池汽车商业化
根据美国能源部(DOE)发布的《Multi-Year Research, Development, andDemonstration Plan》,为了实现商业化目标,燃料电池系统需满足以下要求:
关键零部件(如催化剂、碳纸、金属双极板、空压机、70MPa 储氢瓶和氢循环装置等)技术缺乏是制约国内燃料电池汽车产业发展重要原因。
成本关:系统成本 < 200 元/kW
美国能源部(Department of Energy,DOE)对燃料电池汽车的成本问题进行了系统分析,对整车、电堆、电池层层分解,得出了各部分成本的具体比例。
燃料电池系统目前成本约为每千瓦4000 元人民币,随着产量提升会逐渐下降,预计 2020 年下降到 2500 元/kW,2025 年下降到 800 元/kW,2030 年下降到 200 元/kW。
产业链关:使用成本 < 0.5 元/公里
燃料电池要大规模产业化,还需要氢能产业链基础设施的建设,核心是降低消费者使用成本。
目前日本的加氢成本在 1000 日元/kg,折合人民币大约在 65 元/kg 左右,折合公里成本大约在0.5 元/公里的燃料成本。
预计氢气单价可降低到 40 元人民币,每公里燃料成本0.3 元/公里,远远优于内燃机的使用成本。
23.使用场景:短途纯电动、中途混动、长途燃料电池,安全不是问题
综合比较,我们认为纯电动汽车适合短途,混合动力汽车适合中途,燃料电池汽车适合长途。
日本研究试验结果表明,在汽油车和氢燃料电池汽车分别燃料泄露和着火条件下,3 秒时汽油车下方漏油着火,而氢气则是迅速冲高在汽车上方着火。一分半钟以后燃料电池汽车的明火已经熄灭,而汽油车火势正旺最终烧得只剩车架。
24. 欧美四龙头:Ballard、Plugpower、Bloom Energy、Ceres Power
Ballard(巴拉德公司):PEMFC 全球龙头
1979 年成立,1983 年开始研发燃料电池,2017 年成为第一家为公共汽车提供服务超过1000 万公里的燃料电池公司,被公认为全球燃料电池龙头。
Plugpower(普拉格公司):叉车燃料电池龙头
1999 年成立,主打产品是用于叉车的PEMFC燃料电池系统GenDrive,2017 年亚马逊参股 plugpower,双方达成战略合作。
Bloom Energy(布鲁姆能源):固体氧化物 SOFC 燃料电池龙头
2001 年成立,2018 年 7 月美国新上市燃料电池独角兽企业。
2016 年,苹果在其位于北卡罗来纳州的数据中心安装了 24 台“Bloom Energy Server”,总容量达到1000 万瓦特。
Ceres Power:固体氧化物 SOFC
2002 年成立,Steel Cell TM技术,源自英国帝国理工学院,研发 16 年,拥有约50 项专利,具有功率密度高、制造成本低等优势。
2018 年 5 月,潍柴动力拟通过认购其部分发行股份的方式,投资4000 余万英镑,持有 Ceres Power20% 股权。
25. 日韩三车企:丰田、本田、现代
丰田 Mirai
2014 年底,丰田首款燃料电池乘用车 Mirai 成功上市,售价为 723 万日元(约44 万人民币),补贴后 520 万日元(约31 万人民币),极具吸引力。
看看丰田Mirai生产线安装底盘和燃料电池系统装配过程：
本田 Clarity
2016 年本田发布 Clarity Fuel Cell,售价 766 万日元(约合人民币 44 万元)
现代 NEXO
NEXO是现代汽车第二代氢燃料电池车,370 英里的续航里程超越丰田Mirai(312英里)和本田Clarity(365英里),是目前最大里程的燃料电池乘用车。
26. 国内两超争霸:新源动力、亿华通
上汽+中科院大化所
上汽荣威 950整车额定功率 55kW,最大输出功率约 110kW,最大续航里程400 km,该车型距国际先进水平仅有约1 代差距。
2018 年 3 月,中科院大连化物所持股企业新源动力开发HYMOD®-300 型车用燃料电池电堆模块,成为我国首例自主研发的超越5000 小时耐久性的燃料电池电堆。
清华+亿华通
依托清华大学技术,亿华通氢燃料电池电堆的功率已达60 kW,旗下神力科技专注国产电堆研发。
潍柴动力+巴拉德
2018 年 8 月 29 日,潍柴动力以1.63 亿美元(11.12 亿人民币)获得巴拉德 19.9% 的股份,成为最大股东。
27.三大策略:商用车先导、政府持续补贴、企业技术研发
商用车带动加氢站建设,降低氢气与燃料电池成本,后续拓展到私人用车领域。
商用车(尤其是客车)可以简单地通过增加储氢瓶增加续航能力,对储氢技术的要求不高,同时国家的补贴力度大,对成本敏感性低,首先爆发的是商用车市场,之后在技术进步与降成本的带动下,乘用车市场才会有大范围应用。
重卡、叉车、矿山汽车等领域也特别适合采用氢燃料电池。
新兴产业的形成、发展和成熟都要经历从「政府主导」到「准市场过渡」再到「市场主导」的轨迹,当前燃料电池汽车处在「政府主导」阶段,政府必须持续支持补贴。
企业技术攻关四大方向:基础技术、集成技术、关键零部件和基础设施。
28.产业化:2020商用车,2025乘用车,2030规模化
综上,我们认为燃料电池产业化路径为2020年商用车,2025 年乘用车,2030年大规模产业化。
