一文看懂中國氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈和核心部件供應(yīng)商

時(shí)間:2021-08-09 09:44來源:科技與創(chuàng) 作者:樊春艷 朱成 蔡國欽
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1 研究背景

產(chǎn)業(yè)鏈完整度是衡量產(chǎn)業(yè)競爭力的重要指標(biāo)。近年來， 戰(zhàn)略性、支柱性產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈完整度持續(xù)引發(fā)重要關(guān)注。新能源汽車是中國汽車產(chǎn)業(yè)由大變強(qiáng)的重要技術(shù)路徑，其產(chǎn)業(yè) 鏈完整度在一定程度上決定了汽車強(qiáng)國戰(zhàn)略的成敗。燃料電 池汽車作為新能源汽車的重要部分，2018 年以來中國整車 生產(chǎn)和推廣應(yīng)用規(guī)模快速擴(kuò)大，其中 2019 年國內(nèi)共生產(chǎn)燃 料電池商用車超過 3 000 輛，生產(chǎn)和應(yīng)用規(guī)模躍居全球第一。與此同時(shí)，國內(nèi)燃料電池汽車相關(guān)產(chǎn)業(yè)也加速布局，在規(guī)模 化推廣之前，有必要對燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行梳理與分 析，認(rèn)清產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢及薄弱點(diǎn)，瞄準(zhǔn)產(chǎn)業(yè)布局著力點(diǎn)，從而 提升產(chǎn)業(yè)的國家競爭力。

1.1 中國燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈總體情況

燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈主要包含上游（燃料電池動(dòng)力系統(tǒng) 及關(guān)鍵部件）和下游（整車生產(chǎn)）兩大部分。與傳統(tǒng)汽車產(chǎn) 業(yè)鏈相比，燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈主要新增了燃料電池系統(tǒng)和 車載供氫系統(tǒng)，其中燃料電池系統(tǒng)是核心結(jié)構(gòu)。主要部件構(gòu) 成如圖 1 所示。



2 中國燃料燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈特點(diǎn)

2.1 下游整車產(chǎn)業(yè)，大品類齊全，實(shí)際量產(chǎn)以商用車為主

商用車是目前中國燃料電池汽車的主要應(yīng)用領(lǐng)域，產(chǎn)品種類主要包括大中型客車、輕型客車、輕型貨車（物流車）。主要參與企業(yè)包括宇通、中通、北汽福田、佛山飛馳、上海申沃、南京金龍、上汽大通、東風(fēng)、奧新新能源等。另外， 中國重汽已推出一款氫燃料電池港口牽引重卡。

乘用車方面國內(nèi)較早涉足的僅有上汽（榮威 950），近期發(fā)布燃料電池汽車乘用車樣車的企業(yè)包括武漢格羅夫和愛 馳汽車（甲醇燃料電池汽車），長城、廣汽、奇瑞、吉利（甲 醇燃料電池）等車企規(guī)劃 3～5 年內(nèi)推出其燃料電池車型。但截至目前，燃料電池乘用車總體上均處于研發(fā)驗(yàn)證階段。

在產(chǎn)品路徑上，當(dāng)前中國以商用車產(chǎn)品為主，而日本和韓國以乘用車為主，究其產(chǎn)品路徑差異的原因，主要在以下方面。

一是產(chǎn)業(yè)層面，在乘用車領(lǐng)域中國純電動(dòng)和插電式汽車 發(fā)展迅速，性價(jià)比不斷提升，已經(jīng)贏得了一定的市場空間， 在商用車領(lǐng)域，純電動(dòng)和插電式技術(shù)路徑在續(xù)駛里程、便利性等方面弊端突出，給燃料電池汽車發(fā)展提供了一定的 空間。

二是市場層面，燃料電池汽車整車成本高于燃油車和純電動(dòng)汽車，參照中國推廣純電動(dòng)和插電式汽車的經(jīng)驗(yàn)，國內(nèi)城市公交主要由地方財(cái)政支持購買和運(yùn)營，較適宜設(shè)立專項(xiàng) 資金等方式彌補(bǔ)購車和運(yùn)營成本的大幅上升。另外，當(dāng)前氫燃料汽車推廣的主要制約是氫能基礎(chǔ)設(shè)施不足，在發(fā)展初期，定點(diǎn)定線運(yùn)行的商用車解決氫能加注問題較乘用車更易于實(shí)現(xiàn)。

三是技術(shù)與法規(guī)層面，與日韓車輛的電堆多采用金屬雙極板不同，中國電堆企業(yè)主要是采用石墨雙極板，石墨雙極板體積功率較金屬雙極板低 20%～30%，導(dǎo)致電堆體積較大，不便于在乘用車上布置，而石墨雙極板壽命是金屬雙極板循環(huán)壽命 1.5 倍以上，更適合在壽命需求更高的商用車領(lǐng)域。另外，中國尚未建立四型瓶的使用規(guī)范，目前采用三型瓶無論是 35 MPa 還是 70 MPa，體積和質(zhì)量都較四型瓶大很多，不便于在乘用車上進(jìn)行布置，而商用車對體積和質(zhì)量增加的敏感度低于乘用車。


國內(nèi)外產(chǎn)品路徑的差異是技術(shù)、市場、法規(guī)等多重因素綜合選擇的結(jié)果，對中國來說，燃料電池汽車從商用車切入， 雖然有電堆技術(shù)要求較低，不利于電堆及零部件技術(shù)的迅速提升的弊端，但總體來看利大于弊。首先是中國在乘用車方面純電動(dòng)和插電式汽車發(fā)展較快，已經(jīng)確立了一定的技術(shù)自主可控性和產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢，從商用車切入一方面可以避免對原有投入的浪費(fèi)，另一方面燃料電池商用車正好彌補(bǔ)純電動(dòng)商用車在續(xù)駛里程、便利性方面的先天不足。其次是從安全性方面考慮，在發(fā)展初期，公交等公共交通服務(wù)領(lǐng)域配套的加氫站便于安全監(jiān)控，從而保障運(yùn)營安全。

2.2 上游部件產(chǎn)業(yè)：主要部件總體實(shí)現(xiàn)從無到有，部分尚存空白

燃料電池電堆、燃料電池系統(tǒng)、車載高壓供氫系統(tǒng)等核心主要部件總體實(shí)現(xiàn)從無到有。其中產(chǎn)業(yè)鏈比較密集的領(lǐng)域 有燃料電池電堆集成、燃料電池系統(tǒng)集成、大功率燃料電池 汽車用 DC/DC、儲氫瓶、高壓儲氫瓶用鋁合金；企業(yè)數(shù)量 較少產(chǎn)業(yè)鏈相對薄弱的領(lǐng)域有膜電極、雙極板、催化劑、質(zhì) 子膜；產(chǎn)業(yè)鏈尚屬空白的領(lǐng)域有炭紙、氣體擴(kuò)散層、氫氣循 環(huán)泵、增濕器、碳纖維儲氫材料、塑料儲氫材料、瓶口組合閥、高壓管路、減壓器。鑒于無增濕燃料電池電堆已成為發(fā) 展趨勢，且中國新源動(dòng)力等企業(yè)也已研發(fā)出無增濕燃料電池電堆，增濕器目前產(chǎn)業(yè)空白的影響可忽略。

2.3 實(shí)際量產(chǎn)中，依賴進(jìn)口的核心部件和關(guān)鍵基礎(chǔ)材料仍較多

受國內(nèi)工業(yè)基礎(chǔ)能力依然薄弱的影響，若追溯到關(guān)鍵基礎(chǔ)材料、核心基礎(chǔ)零部件、元器件的層面，批量化產(chǎn)品的應(yīng)用仍需依賴進(jìn)口。依賴進(jìn)口的原因主要有兩種，一種是國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈尚存空白；另一種是國內(nèi)有供應(yīng)商，但產(chǎn)品性能或供應(yīng)商配套能力不能滿足要求。

如圖 2 所示，圖中黑色陰影部分的產(chǎn)品是目前國內(nèi)產(chǎn)業(yè)空白，完全依賴進(jìn)口的產(chǎn)品，灰色陰影部分代表國內(nèi)雖然有相應(yīng)產(chǎn)品，但由于性能不足或車標(biāo)配套能力不足，目前階段也主要依賴于進(jìn)口的領(lǐng)域，在燃料電池汽車核心部件方面， 中國目前主要掌握的是電堆和電堆系統(tǒng)的集成、車載儲氫瓶的集成。



2.4 生產(chǎn)和研發(fā)測試設(shè)備是較大短板

燃料電池試制及生產(chǎn)設(shè)備，如專用涂布機(jī)等，目前國內(nèi)有自行研發(fā)，但主要是企業(yè)自用，尚未形成通用產(chǎn)品。測試設(shè)備目前主要依賴進(jìn)口，比如膜電極、高壓儲氫瓶、供氫閥件的測試設(shè)備主要來自加拿大 GREENLIGHT 公司、日本 ESPEC 和德國 CTS 公司等。另外，加氫站用設(shè)備包括空氣壓縮機(jī)、各類管路和閥件以及加氫槍等目前也主要依賴于國外進(jìn)口。其中站用壓縮機(jī)生產(chǎn)企業(yè)主要有美 HYDRO-PAC 公司、美國 PDC 公司、德國 Linde 公司，站用高壓儲氫罐代表生產(chǎn)企業(yè)為美國 AP、美國 CPI 公司，氫氣加注機(jī)主要由德國 Linde 和美國 AP 公司供應(yīng)。

2.5 近年產(chǎn)業(yè)集聚加速，初步形成幾大集聚區(qū)，有助于產(chǎn) 業(yè)鏈的加速完善

圖 3 給出了1995—2019 年中國燃料電池汽車相關(guān)企業(yè)數(shù)量。截至2019年2月，中國燃料電池汽車相關(guān)企業(yè)數(shù)量近 250 家，其中近三年來相關(guān)企業(yè)數(shù)量增速加快，并初步形成了長三角、華南及環(huán)京幾大產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)。另外，中部、西部、東北一些電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)相對落后，或工業(yè)副產(chǎn)氫以及光電水電資源較為豐富，以及氣候極寒等地區(qū)，也是布局燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的重要區(qū)域。


2.6 大型企業(yè)集團(tuán)進(jìn)場，加快產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建和集聚

2017 年以來，上汽集團(tuán)、濰柴集團(tuán)、長城集團(tuán)、雪人股份等國內(nèi)大型企業(yè)紛紛調(diào)整業(yè)務(wù)戰(zhàn)略或增加業(yè)務(wù)版塊，快速布局氫能與氫燃料電池核心零部件產(chǎn)業(yè)，其中上市公司超過30 家。大型企業(yè)集團(tuán)進(jìn)入燃料電池核心零部件產(chǎn)業(yè)，憑借資金實(shí)力和渠道優(yōu)勢以及大規(guī)模的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)投入，加速了產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)建和集聚，加快了燃料電池汽車國產(chǎn)重要部件性能提升和規(guī)模化生產(chǎn)的時(shí)間表。國內(nèi)部分燃料電池汽車相關(guān)上市企業(yè)及產(chǎn)業(yè)布局方向如表 2 所示。


2.7 地方政府積極推動(dòng)，有助于產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)一步健全

截至2020年5月，全國有近50個(gè)省、市、地區(qū)出臺相關(guān)規(guī)劃、政策，鼓勵(lì)當(dāng)?shù)貧淠芗皻淙剂想姵仄嚨陌l(fā)展。其中長三角、珠三角省市政策數(shù)量占地方政策總數(shù)的 60%左右，這些政策涉及加氫站建設(shè)補(bǔ)貼、車輛推廣應(yīng)用補(bǔ)貼、氫能產(chǎn)業(yè) 規(guī)劃、重點(diǎn)項(xiàng)目研發(fā)等諸多方面。多地區(qū)通過氫能小鎮(zhèn)、氫能產(chǎn)業(yè)園、氫能科技園等多種形式，鼓勵(lì)氫能及氫燃料電池 汽車發(fā)展。地方政府當(dāng)前積極發(fā)展氫能及氫燃料電池汽車，一方面有立足地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，尋找新的發(fā)展抓手的積極因素，但也不乏有些地方政府在對技術(shù)路線缺乏了解情況下，受資本和部分相關(guān)企業(yè)的推動(dòng)而盲目決策。

2.8 中日典型燃料電池汽車主要部件供應(yīng)商對比

日本在燃料電池汽車方面領(lǐng)先全球，不止在于技術(shù)優(yōu)勢，還在于其強(qiáng)大的供應(yīng)鏈體系，以豐田 Mirai 燃料電池核心部件為例，如表 3 所示，其電堆、氫氣供給系統(tǒng)、空氣供給系統(tǒng)的主要供應(yīng)商基本為本土企業(yè)，其中電裝、豐田自動(dòng) 織機(jī)、愛信精機(jī)、豐田紡織、捷太格特主要供應(yīng)商均為豐田公司控股企業(yè)。而國內(nèi)典型客車產(chǎn)品核心部件的供應(yīng)商主要 集中于歐美日等國，國內(nèi)企業(yè)目前主要從事電堆集成、電堆系統(tǒng)集成、氫氣供應(yīng)系統(tǒng)集成的工作。

3 結(jié)論

受制于材料、加工制造等基礎(chǔ)工業(yè)，中國燃料電池汽車 產(chǎn)業(yè)鏈布局呈現(xiàn)“倒金字塔”形，集成類企業(yè)多，關(guān)鍵材料及核心部件生產(chǎn)企業(yè)相對少。整車、電堆、電堆系統(tǒng)的集成方面較強(qiáng)，電堆核心材料如氣體擴(kuò)散層，車載供氫系統(tǒng)的核心材料如碳纖維儲氫材料、塑料儲氫材料，關(guān)鍵閥件如瓶口閥、減壓器、高壓管路等尚屬空白，研發(fā)測試設(shè)備是較大短板。綜上所述，電堆核心部件及關(guān)鍵材料、儲氫瓶核心部件及關(guān)鍵材料，是提升中國燃料電池汽車國家競爭力的重要產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)，需重點(diǎn)加以科技研發(fā)及產(chǎn)業(yè)布局。 (責(zé)任編輯：子蕊)
文章標(biāo)簽： 鋰電池 燃料電池 新能源車
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