注：本文系天堂硅谷智能制造事業部原創作品，作者為陳兆華團隊投資經理葉伶俐
國內氫燃料電池產業目前進入市場導入期，下游應用主要為政府引導示范類的客車和商用車。2016-2019年氫燃料汽車市場發展迅速，實現累計銷量6165輛， 但2020年1-7月氫燃料電池汽車銷售403輛，同比下降63.4%，一方面來自于新冠疫情對產業上游的沖擊，另一方面由于行業大部分訂單為政府示范類項目，政府部門精力牽制于疫情防控的情況下，氫燃料電池的訂單受到較大的影響。
氫燃料電池產業在進入大規模市場化仍存在諸多瓶頸，但從長遠的角度看不影響氫燃料電池長期向好的趨勢。隨著關鍵部件成本的下降、車輛規模的增加和加氫站等基礎設施的不斷完善，單車成本和加氫站單位運營成本將會逐步下降，后面可較快實現放量突破，整體會呈現一個先難后易的過程。
目前行業發展過程中存在的制約瓶頸
燃料電池成本高
目前制約氫燃料電池規模化因素之一是氫燃料車輛高昂的購置成本。燃料電池系統成本在整車中占比50%，其中核心材料燃料電池電堆成本在系統中占比達到61%，電堆中關鍵部件膜電極、雙極板成本高，是未來成本降低的主要突破點。
質子交換膜作為膜電極的核心組件，性能的優劣直接影響電池的壽命。目前市場主流采用的是全氟磺酸型膜，具備優異的穩定性、較好的機械強度和導電性能。質子交換膜成本在73.75美元/kw以上，但當產量擴大至50萬臺時，相應的成本可降低至5美元/kw以下。規模化的生產將帶來質子交換膜成本的快速下降。
催化劑鉑是膜電極降本的關鍵之一，億華通30kw的燃料電池發動機用鉑量為15g，折合為0.5g/kw，上海捷氫新發布的PROME M3H鉑載量也低至0.3g/kw。國外最新的研究能將鉑用量下降至0.06g/kw。未來鉑用量預計將繼續大幅下降或者市場會出現采用新型催化劑。
雙極板目前采用發展較為成熟的人造石墨方法，但是主要依靠精密機械加工，其中加工一塊500cm2的雙極板加工費在700元以上，加工成本占雙極板費用的80%。后續新型加工方法的開發是石墨雙極板降本的重要方向。
目前國內廠商包括上海捷氫、上海神力等都已自主研發電堆并配套相關車型，捷氫近日發布的PROME M3H電堆功率達到130kw，體積功率密度3.8kw/L，最低可以實現零下30度低溫啟動，其58個一級零部件已實現全部國產化。國內電堆已經實現初步的國產化成效，2019年國產電堆價格已下降至6000-8000/kw，降幅達到25%以上；國產膜電極關鍵指標也已接近海外廠商水平，將成為下一個規模國產化的突破口。
車載儲氫系統包括儲氫瓶及輔助系統，系統總成本在整車成本中占比達到14%，其中儲氫罐的碳纖維材料成本較高。目前高端碳纖維技術為日本、美國掌握，未來隨著高端碳纖維技術的國產化，碳纖維的單位成本有望進一步降低。
關鍵技術發展緩慢
燃料電池電堆的技術難點主要在于性能的提升，包括能量效率、功率密度、電堆壽命等。在上述關鍵技術上，中國與國外先進水平仍存在一定的差距，主要因為海外氫能產業市場化程度高，產品成熟度高，而國內缺乏成熟的原材料及組件產線，無法全面支持商業化。
加氫站及其他配套設施薄弱
加氫站及配套設施的發展仍處于初期，截止2019年，國內總共建成的加氫站61座，但很大部分為場內測試站與撬裝站，加氫量在500kg/天以下，無法滿足后期規模化運營需求。加氫站建設成本較高，日加氫500kg，35MPa的加氫站投入在1200萬元，其中包括氫氣壓縮機和氫氣加注機等關鍵設備需要進口，設備成本占比超過70%，疊加氫氣的成本，大部分加氫站處于虧損狀態，現階段主要依靠加氫站的補貼來縮短投資回收期。同時，加氫站建設審批流程和運營政策的不完善也阻礙了市場化運營。
受益于工業副產物制氫及規模化運輸，氫氣使用價格有望逐步進一步降低。目前氫氣的成本較高，到站價格80元/kg，補貼后價格為50元/kg，而當氫氣使用成本在30元/kg時，燃料電池的使用成本才與燃油車使用成本相近。氫氣成本未來下降的空間主要在制氫和儲運兩方面。
燃料電池在重卡商用車領域率先發力
和電動汽車相比，燃料電池具備續航歷程更長，氫氣加注時間更短、耐低溫、電堆無衰減現象等優勢，適用于大功率重載的物流貨運車或者城際交通的客車，未來有機會率先實現燃料電池規模化。
重型貨運卡車
純電動重卡目前由于電池包重量重、續航里程短、充電時間長等問題，主要集中在場地用車的短途場景。尤其是電池包的重量對卡車使用效率造成較大的阻礙。特斯拉的semi卡車電池包重量在4.5噸，續航能力在500英里，而在同等續航能力情況下，燃料電池電堆重量不超過500公斤。另外燃料電池能實現-30℃低溫條件下的啟動，可以適應北方冬天低溫環境或者高緯度惡劣天氣條件。
由于氫能重卡動力系統功率大，耗氫量大，氫氣使用成本成為影響成本關鍵因素之一，港口碼頭等區域成為優先布局的區域，港口碼頭區域具備可以集中布局大型加氫站的基礎，另外在靠近港口碼頭等區域有較多的鋼鐵焦化企業，可以從源頭上保證制氫的經濟性。
目前下游龍頭整車企業包括上汽、重汽、一汽、陜汽均已大力發展氫能重卡。尼古拉納斯達克上市更是掀起了氫能重卡的熱潮，尼古拉成為全球首個上市的氫燃料整車企業，直接與電動車領域的特斯拉進行抗衡。尼古拉采取了捆綁式租賃，為客戶提供氫能重卡、氫氣使用、整車保養等全生命周期的服務，從而可以為客戶提供了柴油車成本持平的使用成本。
公交客車
氫燃料產業化的初期發展離不開政府采購行為的支持，氫燃料客車是較好的切入口。首先，中國人口密度大，對公共交通需求較海外發達國家更加旺盛。其次，公交客車運營時間長，需要滿足長時間的可靠運營，而純電動公交需要裝載數噸鋰電池來滿足公交車單日續航里程的需求。在充電效率上，電動公交車充電普遍需要3-6小時，氫燃料客車加注氫氣在10分鐘內。氫燃料公交純電動公交具備明顯的競爭優勢。
乘用車
氫燃料乘用車對燃料電池體積、能量密度等要求較商用車高，而國內相關零部件的成熟度低，短期內無法實現高性能的要求，因此乘用車國內產業化進程發展緩慢。但目前上汽、長城、廣汽等整車企業等也在加快布局氫燃料乘用車，提出量產車型上市計劃。
對于乘用車來說，鋰電池能量密度提升的空間有限，如果未來無法克服續航里程和充電時間的問題，氫燃料電池將有望成為乘用車的解決方案。
氫燃料電池產業未來發展
我國純電動汽車行業逐步進入成熟化，主要得益于國家從技術、補貼、充電基礎設施等各個方面政策的扶持，目前純電動行業從“補貼時代”逐步過渡到“市場化時代”。
國內燃料電池行業發展將近20年，但產業化進程遠遠落后于電動行業，前期由于成本居高不下無法批量生產等問題，長期處于試驗階段，直到2014年豐田推出Mirai車型掀起了全球燃料電池的熱潮并進一步傳導至國內開始小規模示范運行，2022年張家口東奧會更是成為國內燃料電池行業爆發的重要催化劑。
氫燃料電池行業目前所處階段與鋰電行業發展初期相近，國內對氫能產業重視大幅提升，從國家到各地地方政府相繼出臺一系列政策扶持氫燃料電池產業的發展，關鍵部件國產化進程加快，上下游企業大力加快布局速度，資本市場投融資活躍，中國氫燃料電池產業未來有望復制鋰電發展成功的路徑。
