2018年燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈概況及2019年中國燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展現(xiàn)狀、未來發(fā)展分析[圖]

    一、概況

    我國燃料電池行業(yè)已處于應(yīng)用示范階段，扶持政策加碼，產(chǎn)業(yè)化將近，產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展機會巨大。燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈可分為三個環(huán)節(jié)：上游材料，中游集成與下游應(yīng)用。

    1、上游

    上游材料主要包括膜電極、雙極板和密封層。其中，膜電極由催化劑、質(zhì)子交換膜和氣體擴散層三種組分構(gòu)成。膜電極是燃料電池電化學(xué)反應(yīng)最重要的基本單元，它的結(jié)構(gòu)設(shè)計和制備工藝技術(shù)是燃料電池的關(guān)鍵技術(shù)，決定了電池的工作性能。當(dāng)前，石墨雙極板和密封層已實現(xiàn)國產(chǎn)化，但用于乘用車的金屬雙極板、催化劑、質(zhì)子交換膜和氣體擴散層僅能少量生產(chǎn)，幾乎被國外所壟斷，是上游發(fā)展的核心突破口。

我國膜電極性能與外國相比仍存在差距

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    2、中游

    中游集成的燃料電池系統(tǒng)由兩部分構(gòu)成：電堆和供氣系統(tǒng)。其中電堆由上游材料組成，供氣系統(tǒng)則包括儲氫罐、空壓機、加濕器和氫氣循環(huán)泵，其中空壓機技術(shù)要求較高，國內(nèi)產(chǎn)量小。目前在國家大力推進(jìn)燃料電池新能源車的形勢下，我國的中游企業(yè)發(fā)展起步較快，涌現(xiàn)出多家系統(tǒng)集成廠商。

    3、下游

    我國燃料電池下游以商用車為切入點，采用“以商帶乘”的發(fā)展路徑。目前，我國裝車的燃料電池發(fā)動機的體積比功率密度仍低于國外先進(jìn)水平。公共汽車、大客車、物流車等商用車對燃料電池堆體積的敏感性較低，且我國在燃料電池商用車技術(shù)開發(fā)上積累更多。同時客車及專用車運行線路固定，便于彌補目前加氫設(shè)施的不完善。以燃料電池商用車的應(yīng)用帶動氫能基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，也將為燃料電池乘用車的普及做好準(zhǔn)備，從而更容易擴大市場，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

    同時，我國采用以混合動力車帶動全燃料電池車的產(chǎn)業(yè)化思路，以最終實現(xiàn)全功率燃料電池車的商業(yè)推廣。在政策規(guī)劃及補貼利好下，我國燃料電池車產(chǎn)銷量增長加速，市場空間廣闊。

2013-2018年全球燃料電池乘用車產(chǎn)量及增速

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2014-2018年我國燃料電池商用車產(chǎn)銷量

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    目前海外已經(jīng)上市的燃料電池汽車包括豐田Mirai燃料電池汽車、本田Clarity燃料電池汽車、現(xiàn)代ix35燃料電池版。美國通用、戴姆勒、寶馬、大眾等車企也涉足燃料電池車。

    國外主要汽車公司大都已經(jīng)完成了燃料電池電動汽車的基本性能研發(fā)階段，解決了若干關(guān)鍵技術(shù)問題，其整車性能、可靠性、壽命和環(huán)境適應(yīng)性等各方面均已達(dá)到了和傳統(tǒng)汽車相媲美的水平。隨著這些發(fā)達(dá)國家的燃料電池汽車技術(shù)趨于成熟，其研究重點也逐漸集中到提高燃料電池功率密度、延長燃料電池壽命、提升燃料電池系統(tǒng)低溫啟動性能、降低燃料電池系統(tǒng)成本、大規(guī)模建設(shè)加氫基礎(chǔ)設(shè)施、推廣商業(yè)化的示范等方面。

我國電堆的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)規(guī)劃

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    二、現(xiàn)狀

    1、海外乘用車企

    （1）豐田

    目前，豐田燃料電池車Mirai絕大部分零部件供應(yīng)商來自日本本土，超過75%的核心零部件由豐田集團旗下公司供應(yīng)，包括豐田紡織、豐田工業(yè)公司、電裝、愛信精機、捷太格特、愛三工業(yè)、科特拉等；其余供應(yīng)商也大多出自豐田汽車背靠的三井財團旗下，如東麗、三井化工。外國供應(yīng)商僅有美國的杜邦和戈爾（其生產(chǎn)線位于日本國內(nèi)的岡山市），分別為其供應(yīng)GORE-SELECTPEM和Nafion系列質(zhì)子交換膜。

豐田汽車Mirai供應(yīng)鏈上的參控股公司

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    空壓機和氫氣循環(huán)泵方面，豐田工業(yè)公司(ToyotaIndustries)的產(chǎn)品優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：1）其為Mirai開發(fā)的六葉螺旋羅茨式空壓機通過在高低負(fù)荷間調(diào)節(jié)氣體壓力，實現(xiàn)效率提升，與豐田2008年FCHV-adv款燃料電池汽車相比，效率提高14%-20%；2）其開發(fā)的氫氣循環(huán)泵提高了燃料利用率并優(yōu)化了水管理，使得Mirai取消了加濕器，這在全球尚屬首次。

    氣體擴散層方面，三井財團旗下的東麗(Toray)株式會社憑借產(chǎn)品的高耐久性、高氣體傳質(zhì)性取勝。它為Mirai燃料電池系統(tǒng)開發(fā)氣體擴散層，主要產(chǎn)品包括PAN系碳素纖維、PAN系碳素纖維織物和TGP-H系列。當(dāng)前，日本東麗與另外兩家國際生產(chǎn)商德國SGL、加拿大巴拉德共同壟斷了燃料電池氣體擴散層的世界市場。

    催化劑方面，科特拉（CATALER）株式會社采用均一涂抹技術(shù)，能提高鉑均一涂抹氧氣的反應(yīng)效率，從而與常規(guī)催化劑相比，電壓提高近40%。

    而豐田的四家質(zhì)子交換膜外部供應(yīng)商：美國杜邦、戈爾、日本旭化成和日本旭硝子均為國際領(lǐng)先的主流廠商，其代表產(chǎn)品Nafion系列、ePTFE膜、Aciplex膜和Flemion膜都最早于20世紀(jì)60-80年代便開始投產(chǎn)。其中，杜邦憑借其質(zhì)子電導(dǎo)率高、化學(xué)穩(wěn)定好的優(yōu)勢，市場份額一度接近95%；而戈爾膜被全球領(lǐng)先的燃料電池車企應(yīng)用于量產(chǎn)車型，豐田MIRAI、本田CLARIFY、現(xiàn)代NEXO、上汽FCV系列等均包括在列。

    在上中游的產(chǎn)能建設(shè)上，豐田為實現(xiàn)其在2020年燃料電池車年產(chǎn)3萬輛、比2017年的3000輛產(chǎn)能翻十倍的目標(biāo)，已于2018年在其總部附近的本社（Honsha）工廠和下山（Shimoyama）工廠建設(shè)新產(chǎn)線，分別生產(chǎn)燃料電池電堆和儲氫罐，預(yù)計2020年前后上線。即便豐田燃料電池車銷量長期內(nèi)更進(jìn)一步釋放，不排除納入部分非本土供應(yīng)商的可能，但預(yù)計短期內(nèi)豐田燃料電池車仍將維持一體化的封閉供應(yīng)體系，以集團內(nèi)部供應(yīng)商為主要支撐。

    （2）本田

    同為日本車企，本田燃料電池車也以自主研發(fā)供應(yīng)為主，輔以與部分供應(yīng)商合作開發(fā)燃料電池系統(tǒng)。本田的燃料電池系統(tǒng)經(jīng)歷了“進(jìn)口巴拉德→巴拉德+自主研發(fā)兩款版本并行推出→純自主研發(fā)”的歷程。它從1996年開始研究和開發(fā)燃料電池車，并設(shè)立燃料電池動力開發(fā)部門。1999年，本田的首款FCX-V1型號燃料電池車使用來自巴拉德的固體聚合物燃料電池（PEFC）。2000年，F(xiàn)CX-V3車型推出了兩個版本，其中一個版本使用巴拉德的燃料電池，另一版則采用自主研發(fā)的燃料電池。之后推出的車型中，燃料電池皆為自主研發(fā)。2017年，本田ClarityFuelCell研發(fā)團隊通過減少30%的電池單體數(shù)量并增加1.5倍的單體輸出功率，實現(xiàn)了將整個燃料電池動力系統(tǒng)（包括燃料電池堆棧）封裝進(jìn)發(fā)動機艙的首創(chuàng)。

    另外，本田有少部分零部件來自外部供應(yīng)商。其Clarity車型的鉑電極催化劑由日本田中貴金屬提供，據(jù)統(tǒng)計顯示，田中貴金屬在燃料電池催化劑市場上擁有全球六成的最大份額，優(yōu)勢源于其30余年長期培育的貴金屬催化劑技術(shù)及電化學(xué)技術(shù)，以及產(chǎn)品出色的性能表現(xiàn)和穩(wěn)定的批量供貨。

本田燃料電池車（Clarity，F(xiàn)CX）供應(yīng)商

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    （3）現(xiàn)代

    韓國車企現(xiàn)代集團專門設(shè)立子公司，研發(fā)自產(chǎn)燃料電池系統(tǒng)的核心零部件?，F(xiàn)代燃料電池車的膜電極由集團旗下子公司現(xiàn)代摩比斯（HyundaiMobis）生產(chǎn)。摩比斯是全球首家可在專門工廠生產(chǎn)氫燃料純電動汽車所需的所有核心配件的公司，目前其工廠的動力總成燃料電池套件模塊的年產(chǎn)能為3000臺，代表產(chǎn)品為膜電極（MEA）。而膜電極的組分中部分應(yīng)用了外部供應(yīng)商的產(chǎn)品，如美國戈爾的質(zhì)子交換膜和德國SGL西格里集團的氣體擴散層。

現(xiàn)代燃料電池車（ix35,NEXO）供應(yīng)商

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    （4）歐美系

    相比于日韓，歐美的燃料電池車企供應(yīng)鏈更加開放。車企之間建立合作，共享廠房或?qū)＠餐_發(fā)燃料電池系統(tǒng)以分?jǐn)偝杀?，是歐美車企常用的供應(yīng)模式。

    奧迪與韓國現(xiàn)代簽署多年專利交叉許可協(xié)議，共享燃料電池車相關(guān)專利(包括今后申請的專利)和核心零部件，且共同開發(fā)尖端技術(shù)，以分擔(dān)高額研發(fā)成本。同時，奧迪的電堆由巴拉德合作研發(fā)，合同延期至2022年，預(yù)期該合同總價值為6200萬-1億美元。

    奔馳燃料電池車的主要由集團內(nèi)部或旗下子公司供應(yīng)。另外，奔馳的部分質(zhì)子交換膜來自我國山東的企業(yè)東岳。東岳集團是我國率先實現(xiàn)質(zhì)子交換膜產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)，在2009年和2012年分別開發(fā)出DF988和DF2801高性能全氟磺酸全氟羧酸復(fù)合離子膜，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上已與主流的商品膜（杜邦、旭化成、旭硝子）基本相同。

    通用汽車具備自主開發(fā)燃料電池電堆的能力。它與本田宣布了聯(lián)合制造氫燃料電池系統(tǒng)的計劃，雙方分別出資4250萬美元于美國設(shè)立合資公司以生產(chǎn)燃料電池及其周邊機器。

歐美系燃料電池車供應(yīng)商（部分）

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    2、國內(nèi)商用車供應(yīng)鏈

    在國家政策利好下，伴隨著下游整車的示范運行和產(chǎn)銷增長，與之配套的國內(nèi)中游燃料電池系統(tǒng)廠商呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢。在具備補貼資格的2018年第5批至2019年第4批工信部《新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄》中，共有來自21家整車車企的93款燃料電池車型上榜，提供配套燃料電池系統(tǒng)的國內(nèi)中游廠商達(dá)到32家。

系統(tǒng)供應(yīng)商應(yīng)用車型數(shù)量前五名

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車企應(yīng)用車型數(shù)量前五名

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    從應(yīng)用車型數(shù)量看，配套下游車型數(shù)量遙遙領(lǐng)先的系統(tǒng)供應(yīng)商為北京億華通，以及廣東國鴻氫能與上海重塑合資共建的子公司國鴻重塑，配套車型數(shù)分別達(dá)20款和14款，占比21.5%和15.1%。億華通共為目錄中8家車企提供系統(tǒng)，配套客戶前三甲為北汽福田（5款）、鄭州宇通（5款）和上海申龍（3款）；國鴻重塑則為6家車企供應(yīng)系統(tǒng)，配套客戶前三甲為飛馳汽車（7款）、北汽福田（2款）和宇通客車（2款）。

    目前應(yīng)用于運行車型上的燃料電池系統(tǒng)，其電堆及核心零部件大部分仍依賴海外進(jìn)口或海外技術(shù)授權(quán)生產(chǎn)，國產(chǎn)化程度較低。而國內(nèi)取得技術(shù)突破的產(chǎn)品多仍停留于小范圍檢測示范階段。以億華通和國鴻重塑為例，2018年，億華通投入整車應(yīng)用的電堆主要來自巴拉德和水吉能，采購金額占比達(dá)13.50%和13.11%。2019年4月，億華通還與豐田達(dá)成合作，將采用豐田供應(yīng)的FC電堆等零部件，系統(tǒng)化集成后搭載至福田燃料電池客車上。而國鴻重塑供應(yīng)的系統(tǒng)中采用的電堆和膜電極均來自巴拉德。

    三、發(fā)展

    1、技術(shù)來源

    我國生產(chǎn)燃料電池電堆及上游材料的企業(yè)正在逐漸起步，目前這類企業(yè)的技術(shù)來源主要有三種：1）純自主研發(fā)，以武漢理工新能源、新源動力、上海神力等企業(yè)為代表；2）“技術(shù)引進(jìn)+自主研發(fā)”雙線并行，以億華通為代表；3）通過技術(shù)授權(quán)、中外合資、對外采購等方式引進(jìn)海外技術(shù)，以國鴻氫能、濰柴動力、大洋電機等企業(yè)為代表。

我國燃料電池企業(yè)的三種技術(shù)來源

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    2、純自主研發(fā)

    我國走自主研發(fā)道路的企業(yè)以武漢理工新能源、新源動力、上海神力、江蘇清能為代表，這類企業(yè)的一般特點有：1）進(jìn)入燃料電池行業(yè)早，有較長期和成熟的技術(shù)基礎(chǔ)積累；2）與高?；蜓芯繖C構(gòu)形成“產(chǎn)學(xué)研”合作關(guān)系，有優(yōu)秀的技術(shù)人才加持，站在高?？蒲袌F隊技術(shù)研發(fā)成果的肩膀上，進(jìn)行開發(fā)和生產(chǎn)；3）大多承擔(dān)國家重點科研課題，研發(fā)過程中享受政府科研經(jīng)費支持。目前，我國企業(yè)的自主研發(fā)進(jìn)展加速，與國外差距正收窄。

    3、“技術(shù)引進(jìn)+自主研發(fā)”雙線并行

    我國中上游企業(yè)發(fā)展核心技術(shù)的另一種方式是，先引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)并投入生產(chǎn)線，以性能穩(wěn)定良好的產(chǎn)品優(yōu)先打開市場；同時利用自身研發(fā)團隊，開發(fā)自主產(chǎn)權(quán)以逐步擺脫依賴。

    從海外引進(jìn)電堆及核心材料技術(shù)，是當(dāng)前我國燃料電池企業(yè)的常見技術(shù)來源，主要通過獲取技術(shù)授權(quán)、建立中外合資公司、對外采購、股權(quán)投資等方式。

    我國燃料電池企業(yè)主要采取兩類模式，一是全產(chǎn)業(yè)鏈布局，往產(chǎn)業(yè)鏈上下游拓展，實現(xiàn)規(guī)模擴張和聯(lián)動效應(yīng)；二是深耕細(xì)分領(lǐng)域，持續(xù)提升產(chǎn)品性能構(gòu)建優(yōu)勢。

    通過規(guī)模化量產(chǎn)以降低工藝成本是行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵；不同于海外的市場化模式，國內(nèi)燃料電池商用車剛起步，受政策和政府補貼影響更大，燃料電池供應(yīng)商企業(yè)與政府和新能源整車廠商的關(guān)系資源顯得更為重要。

    相關(guān)報告：智研咨詢發(fā)布的《2020-2026年中國燃料電池汽車行業(yè)市場行情監(jiān)測及投資發(fā)展?jié)摿蟾?/a>》