世界氢能与燃料电池汽车产业发展报告·2019
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二、中国有望凭借规模化的市场需求成为全球燃料电池汽车产业发展的重要市场

我国在氢能与燃料电池汽车产业中所处的全球位势表现得越来越清晰。但是我国氢能与燃料电池产业与全球领先国家依然存在着不小的差距,一方面,我国燃料电池汽车发展以商用车为主,乘用车仍处于小批量生产阶段,燃料电池乘用车技术和成本与领先国家仍有很大差距;另一方面,我国虽已形成燃料电堆、系统等关键零部件产业化生产能力,但核心部件及基础材料,如质子交换膜、气体扩散层、催化剂和氢气循环泵等还依赖进口。尽管产业与技术存在明显短板,但是通过政府和产业的共同发力,近年来我国氢能与燃料电池汽车产业发展取得了长足进步。

(一)国家、地方产业政策明晰氢能产业发展方向

我国高度重视氢能与燃料电池产业的发展,一系列的产业政策以及国家相关部门多次提及等明确了产业发展方向。2019年,生态环境部等11个国家部委联合发布《柴油货车污染治理攻坚战行动计划》,明确提出鼓励各地组织开展燃料电池货车示范运营;氢能首次被写入国务院《政府工作报告》中,强调了“推动充电、加氢等设施建设”等内容;工信部装备工业司编制的2019年新能源汽车标准化工作要点,明确包括燃料电池电动汽车等五大重点研究领域的工作要点;在财政部、工信部、科技部和国家发展改革委四部委发布的《关于进一步完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》中,明确补贴将转为用于支持加氢和充电基础设施“短板”建设和配套运营服务等方面。相较于如火如荼的氢能事业,国家产业政策则战略性地指导和推动加氢基础设施建设步伐,理性地为产业发展、补齐短板提供更多的空间和时间,以减少产业对政策的依赖。

多省、多地政府积极发布氢能产业规划,地方性的产业政策逐渐明晰。继上海、苏州、如皋、佛山和张家港等地发布氢能与燃料电池产业规划后,2019年,江苏、浙江两省发布省内氢能产业规划,从顶层设计上对省内氢能与燃料电池产业进行整体布局;天津、六安、张家口、常熟、嘉善和宁波等12个地区发布氢能产业规划,重点支持燃料电池汽车示范运营、加氢基础设施建设等,其中佛山、如皋、武汉、潍坊先后发布加氢基础设施建设和运营指导意见,明确加氢站建设运营管理办法,为当前全国加氢站管理尚未明朗的时期提供重要的政策借鉴与参考。

(二)氢能与燃料电池汽车示范推广多地开展

自北京奥运会、上海世博会以来,我国以商用车为主的示范运营规模不断扩大,特别是在公交和物流领域积累了丰富的推广运营经验。在各地政府、企业的大力推动下,根据中国汽车技术研究中心有限公司(以下简称中汽中心)产量数据,截至2019年9月,我国燃料电池汽车累计产量达4890辆,其中,商用车累计产量达4817辆,占燃料电池汽车总产量的98.5%。我国凭借规模市场优势,积极推动氢能产业发展,目前已形成了氢能和燃料电池产业发展的三大领跑示范区域。我国燃料电池汽车产量如图1-2所示。

图1-2 我国燃料电池汽车产量(截至2019年9月)

注:数据来源于中国汽车技术中心。

三大领跑示范区域简介如下。

一是以上海、如皋、常熟、张家港和嘉善等地为代表的长三角地区。长三角地区作为我国氢能产业示范领先地区,在加氢站方面,截至2019年11月,已建成加氢站14座,还有17座在建设或规划中;在燃料电池汽车方面,截至2019年9月,有超过500辆燃料电池物流车、339辆轻型客车、54辆燃料电池公交车等正在上海、如皋、张家港和嘉善等地运营。为指引加氢基础设施建设,《长三角氢走廊建设发展规划》于2019年5月正式发布,计划以长三角城市群城际间带状及网状加氢基础设施建设为重点,到2021年以前建成4条氢高速公路、40座以上加氢站;2025年以前建成10余条氢高速公路、200余座加氢站,形成重点城市加氢网状联动;2030年以前建成20余条氢高速公路、500余座加氢站,形成全网络覆盖。长三角地区已初步具备燃料电池汽车一体化示范的基础,以上海为龙头,以各先行城市的氢能与燃料电池汽车示范规划为基础,注重城际间协同互通,以此带动基础设施协调和产业链建设发展,形成国内首个跨区域一体化示范区。

二是以张家口等地为代表的京津冀地区。张家口作为全国唯一的国家级可再生能源示范区,发展氢能具有一系列独特优势。在张家口,水电解制氢已纳入“政府+电网+发电企业+用户”四方协作机制,可享受0.36元/(kW·h)左右的优惠电价。随着氢能与可再生能源研究院投入运营,制氢和燃料电池企业将加快落户和布局,氢能全产业链发展格局正在逐渐形成。以2022年冬奥会为契机,张家口2018年引进燃料电池公交车74辆,2019年新购置燃料电池公交车100辆,预计到2021年将累计推广各类燃料电池车辆1500辆,其中公交车累计推广1000辆,建成公共交通氢能应用示范城市。

三是以佛山、云浮等地为代表的珠三角地区。2018年,《佛山市氢能源产业发展规划(2018—2030年)》发布,提出到2030年集聚氢能及燃料电池企业超过150家,培育氢能及燃料电池龙头企业8家,形成氢能源及相关产业累计产值超过千亿元。为此,佛山配套出台了补贴政策,投入资金用于支持新能源公交车推广应用和配套基础设施建设。目前,珠三角已运行331辆燃料电池公交车、492辆物流车和1辆冷藏车;已建成10座加氢站。

(三)技术进步和产业规模不断扩大带来发展新动能

我国燃料电池产业链体系已基本建立,关键零部件已启动国产化进程。我国燃料电池汽车产业经过近20年的发展,产业链已基本涵盖燃料电池整车、燃料电池系统、燃料电池电堆及零部件等领域,基本建成以整车制造及燃料电池系统为牵引的燃料电池汽车供应链和产业链体系,尤其是在系统、电堆等方面,我国已基本实现了国产化供应(表1-2)。但总体来说,我国燃料电池电堆及零部件领域的相关企业依然较少,特别是关键材料和核心部件领域,如质子交换膜、气体扩散层、催化剂、空气压缩机(以下简称空压机)和氢气循环泵等,国内虽已有相关企业在持续研发并不断进步,但是与国际先进水平相比,由于缺乏实车验证及经验积累,其产品在工程验证和批量制造方面与国外还存在一定差距。

表1-2 我国燃料电池商用车运营及部分核心零部件供应商情况

注:数据来源于行业调研。

我国燃料电池汽车的一些核心零部件,如膜电极、双极板、空压机及储氢瓶等也已启动国产化进程,建成批量化生产线。在关键材料和核心零部件方面,新源动力现已建成1.8万kW/年的车用燃料电池电堆生产线,形成膜电极、双极板、电堆、模块设计和制造等生产能力;南京大学联合其孵化的高新技术企业——江苏延长桑莱特新能源科技有限公司进行了产业化放大,搭建了100kg/年的催化剂中试线和3000m2/年的膜电极中试线;武汉理工新能源也形成了2000m2的膜电极产能;上海治臻已建成年产50万件的金属双极板生产线;山东东岳的质子交换膜生产能力已达1万m2/年,目前正在扩产中。在供氢、空气供应子系统方面,雪人股份目前已开发出适配50kW和100kW燃料电池系统的空压机,已形成300台套/月的空压机产能,随着未来进一步扩产,到2020年将形成1000台套/月的产能;江苏国富氢能已建成1万台/年车载专用储氢瓶生产线,2020年Ⅲ型瓶产能拟扩产至5万台/年,涵盖35MPa、45MPa、70MPa等多种压力等级和容积规格。期待下一步在质子交换膜、催化剂、碳纸及氢气循环泵等关键领域取得明显突破。

此外,我国自主研发的燃料电池技术取得了较大的进步,相关技术已取得关键性进展。燃料电池电堆方面向着开发大于80kW的大功率方向发展,体积功率密度、耐久性等均实现一定程度的提高。上海捷氢科技的新一代P390金属板燃料电池系统已成功试装下线,电堆功率达115kW,系统功率达92kW,实现 -30℃低温启动,将用在2020年量产新车型上。在燃料电池关键零部件方面,膜电极功率密度已突破1.85W/cm2,已建立卷对卷生产体系;以山东东岳为代表的质子交换膜生产企业的复合膜技术已经通过加拿大AFCC公司技术和质量评估认证;合金催化剂研究取得一定进展,开发的PtNi纳米线合金催化剂和PtCu合金催化剂等质量比活性大幅提升,能达到Pt/C的2~4倍。随着燃料电池关键零部件技术的不断进步,我国燃料电池汽车产业将实现新一轮的技术更迭。

(四)大型国企积极转型拥抱氢能产业

在应对全球气候变暖、节能减排及我国蓝天保卫战等的背景下,我国大型央企、头部企业纷纷拥抱和共推“零排放”的氢能产业。以中石油、中石化及国家能源集团为代表的大型能源企业,利用自身的能源优势及基础设施优势,积极构建氢能产业体系,探索与当地政府等合作共建加氢基础设施模式,寻求未来实现可再生能源制氢的解决方案。中石化深化氢能产业布局,拥有较强的制氢能力,积极涉足加氢基础设施领域,于2019年7月在广东佛山建成国内首座油氢合建站。国家能源集团积极布局氢气制备、存储、运输及加氢产业,助推加氢站建设步伐,2019年由神华集团投建的如皋加氢站正式建成。浙能集团和中国航天科技集团第六研究院于2019年10月签署战略合作协议,合资共建氢能工程公司和氢能研发中心,加速推进浙江省氢能产业链建设。山西最大的煤化工企业潞安集团借助氢能进行战略转型,于2019年先后携手美国AP、江铃重汽、东方电气等国内外知名企业布局氢能与燃料电池产业,推动山西煤炭产业转型升级。以国家电力投资集团有限公司(简称国电投)、东方电气、中广核等为代表的企业重点布局燃料电池产业,2019年国电投已构建燃料电池电堆及系统、关键零部件等较为完备的产业体系,完成了扩散层、催化剂、膜电极、双极板、电堆组装及系统控制等的自主研发,部分性能指标达到了世界领先水平。国电投还将寻求在可再生能源制氢及储能方面的技术突破,东方电气已建立了燃料电池自主知识产权体系。

越来越多的整车企业将燃料电池汽车列入新能源汽车发展战略之一,纷纷推出燃料电池汽车产品。上汽集团将发展燃料电池汽车上升为企业新能源战略之一,上汽开发的燃料电池汽车已涵盖乘用车、轻型客车及中大型客车,未来还将推出燃料电池物流车等多种车型;长城汽车2016年就开始了燃料电池汽车研发工作,目前已经形成了未势能源、氢能检测、上燃动力三个业务板块全面布局氢能和燃料电池汽车产业;长安汽车于2019年8月发布首款燃料电池乘用车车型,规划于2025年后推出量产版燃料电池汽车;吉利汽车于2019年5月发布两款燃料电池客车,也一直致力于开发燃料电池乘用车。

(五)国际交流与合作加深带来发展新机遇

我国燃料电池企业与国际主流企业的技术交流与国际合作进一步加强。继广东国鸿氢能与加拿大巴拉德动力系统有限公司合资成立广东国鸿巴拉德氢能动力公司、中山大洋电机与加拿大巴拉德动力系统有限公司合资成立上海电驱动股份有限公司后,2018年11月,潍柴动力入股加拿大巴拉德动力系统有限公司,成为其第一大股东,并成立合资公司,共同研发生产燃料电池动力系统。2019年4月,丰田汽车与清华大学合作成立清华大学-丰田联合研究院,设立清华-氢能与燃料电池研究中心,开启校企合作新篇章;与此同时,丰田汽车与北汽福田、亿华通展开合作,共同为2022年北京冬奥会研发燃料电池服务车辆。2019年9月,西门子股份公司与国家电力投资集团有限公司签署《关于绿色氢能发展和综合利用的合作谅解备忘录》,将进一步合作推广绿色氢能和Power-to-X技术。2019年9月,广汽集团与丰田签订战略合作框架,致力于共同推进燃料电池汽车发展。2019年11月,中石化与法国液化空气集团签署战略协议展开氢能领域合作,成立氢能公司,共同推动氢能产业在我国的发展。江苏省如皋市与现代汽车签署了“燃料电池商用研究开发和示范应用项目”合作协议,未来现代商用车将加速进入中国市场。

(六)公众认知度和社会投资高涨为产业发展创造条件

氢能与燃料电池产业已成为能源与汽车产业投资的新风口,社会投资不断攀升。2019年氢能与燃料电池产业领域大型投资包括重塑科技氢能产业基地项目落户佛山南海区,项目总投资21.6亿元;中植一客获5亿元增资,加速在成都的发展;东莞投资22亿元建“国青氢谷”氢能产业园;威孚高科726万欧元收购丹麦IRD公司66%股权进入燃料电池核心零部件领域;美锦能源在嘉兴建设美锦氢能汽车产业园,预计总投资100亿元;雪人股份总投资45.5亿元的燃料电池及核心零部件制造项目落户重庆;南都能源与中广核成立氢能产业股权投资基金,首期出资规模拟定为2.01亿元;长城控股出资3.07亿元完成对上燃动力增资扩股;雄韬氢雄大同氢能产业园投资27亿元;莱西经济开发区FCP中德氢能源产业园项目总投资40亿元;中国汽车工程研究院股份有限公司拟投资约5亿元的国家氢能动力质检中心项目正式落户重庆两江新区;龙蟠科技对明天氢能增资8000万元;厚普股份与液化空气集团共建合资公司液空厚普氢能源装备有限公司等。

在产业积极发展的同时,全社会对氢能与燃料电池汽车的认知度也在逐渐提高。2019年9月,中国汽车工程学会连续第二年举办面向公众的燃料电池汽车科普巡游活动,集结了由国内外整车企业的15辆最新燃料电池轿车、轻型客车、中大型客车及物流车组成的燃料电池车队,历时4天途经嘉兴、上海、常熟、南通及如皋5个城市,通过科普活动和216km的实路巡游,向公众展示了燃料电池汽车安全可靠和清洁环保的特性,为产业发展奠定了良好的社会基础。

立足当下、展望未来,我国发展氢能与燃料电池汽车产业挑战和机遇并存,总的来说,机遇大于挑战。一方面,我国积累了丰富的新能源汽车研发及推广经验,并具有明显的体制优势。我国高度重视新能源汽车的发展,通过十多年的努力,政府部门及产业各界积累了丰富的新能源汽车研发、产业化和推广应用经验,形成了较强的电驱动系统技术体系和产业基础,将有效支撑我国氢能与燃料电池汽车产业的健康发展。另一方面,我国氢气资源丰富,可有力支撑氢能燃料电池汽车规模化发展。我国氢气资源获取路径多样,不仅有丰富的工业副产氢气(焦炉煤气、煤制甲醇、合成氨及氯碱化工副产气等),还可从清洁的风力发电、光伏发电及水力发电等可再生能源中制取,同时也掌握了煤气化、天然气重整等传统能源规模化制氢技术。我国每年可获得低成本工业副产氢超过800亿m3,这将有力地支撑我国大规模氢能经济的发展。此外,我国汽车市场容量巨大,易于率先形成规模效应,进而引领全球燃料电池汽车发展。我国汽车产业发展迅速,产销量连续10年位居全球第一,随着我国城镇化、城市化加速,汽车产销量仍有较大增长空间,氢能与燃料电池汽车在我国规模化的应用将引领全球产业化发展步伐。因此,立足产业发展当下,进一步创新体制机制,发挥独特的市场优势,对我国氢能与燃料电池汽车产业发展至关重要。