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分析丨2019年中国燃料电池成本结构及全产业链发展趋势

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-11-03 17:01:06   来源:新能源汽车网  编辑:全球新能源汽车网  浏览次数:85
核心提示:2019年11月03日关于分析丨2019年中国燃料电池成本结构及全产业链发展趋势的最新消息:目前燃料电池系统和储氢系统占据整车成本的65%,远高于锂离子纯电动汽车的电池成本占比。目前我国在运营的加氢站共15座,另外还有23座在建,加氢站的数量以及密度制约了目前燃料电池车的


目前燃料电池系统和储氢系统占据整车成本的65%,远高于锂离子纯电动汽车的电池成本占比。目前我国在运营的加氢站共15座,另外还有23座在建,加氢站的数量以及密度制约了目前燃料电池车的发展。

一、政策层面

氢燃料电池汽车在《国家创新驱动发展战略纲要》《中国制造2025》《汽车产业中长期发展规划》等重要战略纲要中,均被列为要大力发展的产业。我国对燃料电池汽车的发展规划早在2001年就已经启动,2001年的“863计划——电动汽车重大专项”项目,确定了“三纵三横”战略,其中“三纵”即包括纯电动、混合电动、燃料电池汽车。到到2015年,《中国制造2025》规划纲要出台,提出了燃料电池汽车的三步发展战略,最终在2020年,达到生产1000辆燃料电池汽车并进行示范运行的目标。

《中国制造2025》燃料电池汽车发展战略

数据来源:公开资料整理

科技部《“十三五”电动汽车规划》给出指引,未来几年需要攻克薄金属双极板表面改性技术、车用燃料电池耐久性技术、推进加氢站建设和燃料电池汽车示范运行等多项工作,关键基础器件、燃料电池系统、基础设施与示范三个方面需继续加大研发和投入力度。

为了达到上述规划目标并攻克技术难题,中央自2009年起对燃料电池汽车持续地给予财政补贴和税收减免,近几年的财政补贴积极促进燃料电池汽车的市场化导入。根据标准,2013-2015年,燃料电池乘用车的补贴标准逐年递减5%,从2013年20万元降低到2015年的18万元,但根据《关于2016-2020年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知》,2016-2020年又重新恢复到20万元,而纯电动和插电混合乘用车的补贴逐渐退坡。除此之外,还给予燃料电池商用车中型30万、重型50万的补贴。

《节能与新能源汽车技术路线图》明确提出:市场规模方面,2020年实现5000辆级规模,2025年实现5万辆规模,2030年实现百万辆氢燃料电池汽车的商业化应用。加氢站建设方面,2020年建成100座;2025年建成300座;2030年建成1000座。

2020-2023年我国燃料电池汽车未来规划(百万辆)

数据来源:公开资料整理

2020E-2030E我国燃料电池加氢站未来规划预测(座)

数据来源:公开资料整理

二、燃料电池车成本

目前燃料电池系统和储氢系统占据整车成本的65%,远高于锂离子纯电动汽车的电池成本占比。另外,燃料电堆催化剂主要为铂金属,且国内用量远高于国外,成本高昂,成为制约燃料电池发展的巨大瓶颈,因此,降低催化剂中的铂用量是需要重点攻克的技术难点。燃料电池系统中的阀、泵的小型精密部件的成本也有大幅下降的空间。最后,每个加氢站的建设成本在1500万元左右,目前国内已投建加氢站为个位数,成为燃料电池汽车发展的重要瓶颈。

氢燃料电池成本结构

数据来源:公开资料整理

燃料电堆成本结构

数据来源:公开资料整理

测算,到2020年燃料电池效率会达到65%,铂金属用量由0.16降低到0.125g/kW,双极板成本从7美元/kW降低到3美元/kW,50万台批量成产成本将在2020年下降到40美元/kW,最终目标将会实现30美元/kW。

2006-2020年中国燃料电池系统下降路径(美元/kW)

数据来源:公开资料整理

净输出80kW的燃料电池堆分项成本占比

数据来源:公开资料整理

三、电池全产业链

1、上游:丰富的焦炉煤气资源与加氢站布局

美锦氢源:2017年9月,美锦能源出资1亿元投资设立了全资子公司美锦氢源,主要负责旗下氢气制取、加氢站、储运设备、燃料电池、燃料电池汽车、分布式能源等氢能源产业链中的国内外相关技术的引进、开发和已成熟项目的商业化实施等业务。

锦鸿新能源:佛山市锦鸿新能源有限公司注册成立于2018年4月4日,公司持有其55%股权其中,锦鸿新能源目前为公司在佛山市加氢站的投建、运营和管理平台。目前公司与佛山市汽车运输集团有限公司联合运营佛山市禅城区首座加氢站——佛罗路加氢站,该加氢站占地面积2000平米,总投资额约1250万元,首期建设日加氢能力500kg,已于2018年11月底建成并调试完毕,成为佛山首个全天24小时提供加氢服务的加氢站,目前加氢站基本达到满负荷运行状态。

云浮锦鸿:云浮锦鸿氢源科技有限公司注册成立于2018年5月31日,公司持有其60%股权。云浮锦鸿为公司在云浮市加氢站的投建、运营和管理平台。目前投建了锦鸿云安加氢站,该加氢站目前仍在筹备建设中。

示范区氢源科技:山西示范区美锦氢源科技发展有限公司注册成立于2017年11月6日,是公司全资子公司。示范区氢源科技为公司在山西转型综合改革示范区的投资运营管理平台,并于2018年6月20日收购了山西万隆基业能源投资有限公司90%股权,示范区氢源科技公司主要开展在山西省内的氢能相关投资和运营管理工作。

2、中游:膜电极与电堆打破国外垄断,产能全国第一

1)电堆

美锦能源持股9.09%。2019年7月17日,美锦能源公告决定以自有资金向国鸿氢能增资人民币18000万元,增资完成后,公司持有国鸿氢能9.09%的股权。

国鸿氢能是全球最大燃料电池电堆生产商。国鸿氢能是是一家以氢燃料电池关键技术及产品为核心的高科技企业,引领燃料电池产业发展。据新浪南方能源报道,国鸿氢能拥有国际最大的燃料电池电堆自动化生产线,年产燃料电池电推2万台,燃料电池动力总成5000台。目前生产设备均为自主知识产权,可全部国产化、定制化。

国鸿氢能技术领先,市占率已经达到70%。2016年5月旗下国鸿氢能动力科技公司与巴拉德签署协议,引进9SSL电堆生产技术,根据协议规定,在2017-2021年,国鸿氢能成为国内膜电极组建的唯一供应商,2021年之后,国内其他公司才被允许直接使用巴拉德的产品及技术。据调研了解,2018年已有近2000辆装臵国鸿产品的商用车交付使用,2018年国内市场份额超过70%。2018年我国公告目录中接近50%的燃料电池汽车采用国鸿氢能电堆。

量产以及国产替代确保成本控制。氢燃料动力系统在整车成本的占比超过70%,主要部件包括燃料电池电堆、高压储氢罐、电机、动力控制装臵等。其中,最核心的部分是燃料电池电堆,在燃料电池系统中的占比约为65%。公司电堆采用柔性较好的石墨板模压成型技术,通过规模化以及国产化生产,在保证优异性能的前提下有效控制了成本。

产品优势明显。1)寿命:耐腐蚀性好,寿命可超过20000小时;2)一致性:电推各项质量指标都达到巴拉德要求,一致性还超过巴拉德原厂产品。3)新一代产品的体积较巴拉德的减小60%,但是与丰田相比仍然偏大(主要由于国鸿使用石墨双极板,丰田使用金属板,金属双极板由于其延展性好有利于减小体积,但使用寿命仅5000小时)。此外公司目前研发的电堆产品已经可以用于SUV车型(正在做测试),预计下一代产品可适用于普通乘用车。

2)膜电极

间接参股膜电极生产商鸿基创能。2018年9月美锦能源与广东鸿运共同投建“广州鸿锦投资有限公司”,占股45%,参与包括加氢站建设运营等氢能全产业链投资。2019年1月广州鸿锦向鸿基创能增资1.02亿元,增资完成后,广州鸿锦持有鸿基创能51%股份。即归母口径测算,美锦持有鸿基创能22.95%股权。

鸿基创能为国内首家膜电极产业化企业,填补国内空白。鸿基创能是国内为数不多的膜电极生产商,是国内首家实现质子交换膜燃料电池膜电极大规模产业化的企业。据鸿基创能公司介绍,鸿基创能计划为国内外电堆厂家提供高性价比的膜电极产品(性能寿命对标目前国际最先进车企膜电极),年设计产能为30万平米,产品成本比目前主流的膜电极低20-30%。鸿基创能采用世界最先进的催化剂涂层质子膜(CCM)连续化自动生产技术,由于采用双面直涂,产能、效率、一致性及产品质量相比传统的热压转印及喷涂有加大提高。同时自主研发出第一条全自动化MEA封装生产线,生产与国际领先水平同步的具有自主知识产权的车用燃料电池膜电极。初始年产值可以达到6-10亿。

鸿基创能的CCM和膜电极产品设计兼顾到燃料电池汽车在各种极端工况条件下的运行要求,不仅具有功率密度高、寿命长、成本低等特点,还有良好的抗反极能力,初始抗反极能力超过120分钟(稳态)。在满足寿命的同时,电流强度1.5A/cm2时,功率密度大于1W/cm2,最高可达到1.4W/cm2。

膜电极是燃料电池的成本核心,量产有助于成本下降。电堆中最核心的组成部分是膜电极组件,占据电堆成本的65%以上。未来随着鸿基创能的量产规模逐步扩大,膜电极(质子交换膜+催化剂+气体扩散层)在电堆成本中的占比有望从70%(年产1000套电堆)下降至57%(年产50万套电堆)。规模化生产有助于膜电极组件成本降低,继而带动燃料电池成本下降,更有利于燃料电池车的推广,对公司而言,有利于率先占领国内市场,真正逐渐替代巴拉德等外国技术在国内的市场份额。

生产1000套电堆成本构成

数据来源:公开资料整理

生产50万套电堆成本构成

数据来源:公开资料整理

3、下游

美锦能源控股华南地区最具规模的新能源客车和最大的氢燃料电池客车生产商。2017年12月,,美锦能源以现金方式收购佛汽集团持有的佛山市飞驰汽车制造有限公司15%股权,目前,美锦能源持股飞驰汽车51.2%。飞驰公司拥有全铝车身制造、车身合装、侧身皮辊压、车身电泳等先进的客车生产设备及完善的流水线生产车间,年产能达5000台,为华南地区最具规模的新能源客车和最大的氢燃料电池客车生产基地。

飞驰汽车是中国最大氢燃料电池客车企业。2018年公司生产新能源车410辆,销售360辆,其中,销售燃料电池客车111辆,客车市占率43%,列全国第一;销售物流车70辆,合计181辆氢燃料电池车,成为国内第二大氢燃料电池整车企业,全燃料电池汽车市场市占率23%。2019年上半年生产和加工车辆共计314辆,其中生产新能源车293辆。2019年飞驰汽车的经营目标是完成燃料电池车1000台。另外,飞驰与马来西亚砂拉越经济发展公司签署合作,第一批氢燃料公交车3辆,第二批7辆,成为我国首家氢燃料汽车出口生产商。根据公司披露,佛山市提出在2018-2019年要投入1000辆氢燃料电池客车,飞驰作为佛山氢能企业,将从中受益。

随着加氢站数量的提升,飞驰汽车有望受益与行业发展。目前我国在运营的加氢站共15座,另外还有23座在建,加氢站的数量以及密度制约了目前燃料电池车的发展。而按照国家节能与新能源汽车技术路线图的规划,随着燃料电池车对氢气需求量的增加,我国的加氢站2020年有望达到100座。佛山、云浮两市政府也在大力推广燃料电池汽车的应用,计划于2018-2019年,佛山建成22座加氢站,云浮建成10座加氢站。在政策端促进燃料电池车推广以及加强站建设加速以及电堆国产化替代的背景下,飞驰汽车将持续受益与行业发展。


 
关键词: 燃料电池汽车 新能源汽车 新能源 氢能汽车 能源 美锦能源 巴拉德 电动汽车 燃料电池


 
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