來源：Wind資訊綜合自銀河證券、海通證券研報(bào)及網(wǎng)絡(luò)

9月20日，上海出臺(tái)燃料汽車發(fā)展規(guī)劃，明確推進(jìn)燃料電池汽車的規(guī)?；蜕虡I(yè)化等。大力發(fā)展新能源汽車是當(dāng)前汽車行業(yè)的一個(gè)重要趨勢(shì)，鋰電池純電動(dòng)汽車存在著充電時(shí)間長(zhǎng)續(xù)航短等固有缺陷，燃料電池汽車可以彌補(bǔ)鋰電池的諸多劣勢(shì)。

燃料電池汽車( FCV) 的工作原理是，作為燃料的氫在汽車搭載的燃料電池中，與大氣中的氧氣發(fā)生氧化還原化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生出電能來帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)工作，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)汽車中的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而帶動(dòng)汽車的前橋（或后橋）等行走機(jī)械結(jié)構(gòu)工作，從而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車前進(jìn)。

燃料電池(Fuel Cell)是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。燃料和空氣分別送進(jìn)燃料電池，電就被奇妙地生產(chǎn)出來。它從外表上看有正負(fù)極和電解質(zhì)等，像一個(gè)蓄電池，但實(shí)質(zhì)上它不能“儲(chǔ)電”而是一個(gè)“發(fā)電廠”。

日本積極布局燃料電池

日本是全球發(fā)展燃料電池尤其是燃料電池汽車最積極的國(guó)家，除了對(duì)環(huán)保的重視之外，還有其本身石化燃料等資源儲(chǔ)備不豐富等原因，因此，日本非常重視可再生能源的應(yīng)用。燃料電池也是目前可再生能源中唯一能夠產(chǎn)業(yè)化地作為汽車動(dòng)力源的技術(shù)路線，這是日本大力扶持的重要原因。

以日本經(jīng)產(chǎn)省為代表的日本政府高度重視并持續(xù)開展燃料電池汽車和氫能開發(fā)，在過去30 年時(shí)間內(nèi)先后投入上千億日元用于燃料電池汽車和氫能的基礎(chǔ)科學(xué)研究、技術(shù)攻關(guān)和示范推廣。

除日本外，主流汽車廠商均在燃料電池領(lǐng)域加大研發(fā)力度。

奔馳從1994年起就對(duì)氫燃料方向進(jìn)行研發(fā)，并推出了第一輛氫燃料原型車Necar1。2017年法蘭克福車展有望推出首款氫燃料電池汽車量產(chǎn)車型，命名為奔馳GLCF-Cell，預(yù)售價(jià)格為5 萬英鎊，約合47.4 萬人民幣。該車3分鐘可充滿儲(chǔ)氫罐，續(xù)航里程為402-483公里。

福特汽車最早于上世紀(jì)90年代初便開始研發(fā)燃料電池汽車，隨后推出了代號(hào)為P2000的燃料電池車。2016年，戴姆勒宣布同福特、雷諾-日產(chǎn)結(jié)成戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，共同加快氫燃料電動(dòng)汽車技術(shù)的商業(yè)化，三方共同研發(fā)的氫燃料電池汽車將于2017年推出。

而在國(guó)內(nèi)，2016年1月23日，在北京釣魚臺(tái)國(guó)賓館召開的“中國(guó)電動(dòng)汽車2016百人會(huì)論壇”上，宇通新一代燃料電池城市客車正式亮相。該車配備了額定功率50kW的燃料電池系統(tǒng)，采用了燃料電池和動(dòng)力電池組成的電-電混合動(dòng)力系統(tǒng)，車身前部頂置了8個(gè)140L的氫瓶，續(xù)駛里程超過300公里，而每一次加氫只需要10分鐘-15分鐘。

上海引領(lǐng)燃料電池汽車潮流

9月20日，上海發(fā)布了《上海市燃料電池汽車發(fā)展規(guī)劃》，提出要加強(qiáng)燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的頂層設(shè)計(jì)，明確燃料電池汽車技術(shù)發(fā)展路線，加速燃料電池汽車全產(chǎn)業(yè)鏈完善，推進(jìn)燃料電池汽車的規(guī)?；蜕虡I(yè)化等。

規(guī)劃制定了上海發(fā)展燃料電池汽車多重目標(biāo)。用三年時(shí)間，把上海打造成國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的燃料電池汽車技術(shù)示范城市。打造包含關(guān)鍵零部件、整車開發(fā)等環(huán)節(jié)的產(chǎn)業(yè)集群，聚集超過100家燃料電池汽車相關(guān)企業(yè)，燃料電池汽車全產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值突破150億元。在示范運(yùn)行與推廣層面，建設(shè)加氫站5至10座、乘用車示范區(qū)2個(gè)，運(yùn)行規(guī)模達(dá)到3000輛。從長(zhǎng)期發(fā)展來看，2026年至2030年，在產(chǎn)業(yè)鏈層面，要實(shí)現(xiàn)上海燃料電池汽車全產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值突破3000億元。

從路線圖看，要推動(dòng)環(huán)上海加氫站走廊、嘉定汽車城、迪士尼、虹橋機(jī)場(chǎng)、金山化工區(qū)、臨港等示范區(qū)域加氫站的規(guī)劃與建設(shè)。配合示范線路和示范區(qū)域建設(shè)，研究加氫終端補(bǔ)貼等政策，降低消費(fèi)者使用成本，推動(dòng)上海市氫能與燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展。

業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，氫燃料電池才是真正的環(huán)保新能源汽車動(dòng)力。天能集團(tuán)技術(shù)中心總監(jiān)侯國(guó)友告訴記者：“經(jīng)過這幾年的發(fā)展，氫燃料電池汽車已經(jīng)具備可行性，如果鋰電池不能解決退役電池的回收問題、鋰電池的安全性問題，那么未來3到5年，氫燃料電池會(huì)和鋰電池一爭(zhēng)高下，很可能取代鋰電池?！?/p>

三大主流新能源汽車優(yōu)缺點(diǎn)

燃料電池對(duì)比電動(dòng)車和內(nèi)燃機(jī)車擁有多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，其能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機(jī)要高2到3倍，燃料電池車的續(xù)航時(shí)間為純電動(dòng)車5倍左右。其加注燃料時(shí)間較短，而電動(dòng)車需耗費(fèi)8小時(shí)左右充滿電量(半小時(shí)快充只能充入部分電量)。另外燃料電池的主要燃燒產(chǎn)物為水，只有少量雜質(zhì)可能造成極少量的二氧化碳和氮氧化物排放，非常環(huán)保。但燃料電池車的缺點(diǎn)也很明顯。燃料電池的輔助設(shè)備重而體積大，氫燃料制取運(yùn)輸?shù)瘸绦驈?fù)雜，對(duì)推廣燃料電池車最致命的是高昂造價(jià)。

燃料電池成本下降銷量增加

燃料電池成本高昂一直是影響其推廣的一個(gè)關(guān)鍵因素，而隨著技術(shù)的進(jìn)步及產(chǎn)量的提升，單位成本將逐漸下降。

美國(guó)能源局一直致力于降低PEMFC系統(tǒng)成本的研究，在2015年，估計(jì)量產(chǎn)50萬件PEMFC的平均系統(tǒng)成本已從2006年的124美元/千瓦降低到53美元/千瓦。另經(jīng)研究，PEMFC系統(tǒng)成本存在規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，即在一定范圍內(nèi)，隨著年產(chǎn)量的增加，系統(tǒng)成本逐漸減小。

按照DOE數(shù)據(jù)，2014年，全球燃料電池市場(chǎng)銷售總額增長(zhǎng)9億美元，達(dá)到22億美元，相比2013年的13億美元增長(zhǎng)了69.23%。增長(zhǎng)的主要原因美國(guó)的物料搬運(yùn)設(shè)備、大規(guī)模固定電源使用的燃料電池和日本家用燃料電池銷量大增，使得北美和亞太地區(qū)成為燃料電池的主要增長(zhǎng)地區(qū)。

2014年全球燃料電池出貨量比2013年增長(zhǎng)了37%，達(dá)到超過50,000組燃料電池，總?cè)萘砍^180MW，比2013年增長(zhǎng)了約7%。其中，北美總裝超過140MW，超過了歐洲和亞洲總裝容量的三倍。

燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈解析

電動(dòng)汽車的關(guān)鍵能源動(dòng)力技術(shù)包括電池系統(tǒng)、電機(jī)技術(shù)、控制器。電池系統(tǒng)、電機(jī)技術(shù)和控制器是電動(dòng)汽車所特有的技術(shù)，也是對(duì)車廠來說需要掌控的技術(shù)核心。

電池系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的動(dòng)力源泉，也是一直制約電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素。電動(dòng)汽車用電池的主要性能指標(biāo)是比能量（E）、能量密度（Ed）、比功率（P）、循環(huán)壽命（L）和成本（C）等。要能與燃油汽車進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，最關(guān)鍵的就是要做出比能量高、比功率大、使用壽命長(zhǎng)、重量輕的高效能電池。

電動(dòng)汽車用電池經(jīng)歷了三代的發(fā)展，從早期的鉛酸電池到現(xiàn)在大熱的鋰離子電池，再到燃料電池，技術(shù)持續(xù)進(jìn)步，電池性能也在不斷優(yōu)化。目前廣泛應(yīng)用于燃料電池汽車的是質(zhì)子交換膜燃料電池PEMFC （也叫氫燃料電池），它以純氫為燃料，具備能量轉(zhuǎn)換效率高、噪音低、無污染、壽命長(zhǎng)、啟動(dòng)迅速、比功率大和輸出功率可隨時(shí)調(diào)整等性能優(yōu)勢(shì)。

燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈包括上游制氫和配套廠商、核心部件廠商、燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)廠商和下游整車廠商，其中最核心的是燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)。燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)主要包括燃料電池系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制系統(tǒng)，整車控制系統(tǒng)、輔助電源、儲(chǔ)氫裝置。

與鋰電池汽車相比，在產(chǎn)業(yè)鏈方面主要有兩個(gè)不同點(diǎn)：一是燃料電池系統(tǒng)，其中還涉及到交換膜、催化劑等。二是氫氣儲(chǔ)存罐。

燃料電池發(fā)展歷程

1838年，燃料電池的原理由德國(guó)化學(xué)家尚班（Christian Friedrich Sch?nbein）提出，并刊登在當(dāng)時(shí)著名的科學(xué)雜志。

1839年，英國(guó)物理學(xué)家威廉？葛洛夫把刊登燃料電池理論，其后又把燃料電池設(shè)計(jì)草圖于1842年刊登。

到20世紀(jì)50年代以前，燃料電池一直處于理論與應(yīng)用基礎(chǔ)的研究階段。燃料電池理論和類型也不斷豐富，1952年英國(guó)劍橋大學(xué)的Bacon用高壓氫氧制成了具有實(shí)用功率水平的燃料電池。在此前期間，GE（通用電氣）資助了PEMFC質(zhì)子交換膜燃料電池的研究。

20世紀(jì)60年代由于載人航天對(duì)于大功率、高比功率與高比能量電池的迫切需求，燃料電池才引起一些國(guó)家與軍工部門的高度重視。美國(guó)NASA（國(guó)家航空航天局）的Apollo登月計(jì)劃中就是采用燃料電池為太空船提供電力和飲用水的，是美國(guó)聯(lián)合技術(shù)公司的UTCPower通過引進(jìn)培根專利，成功研制了Apollo登月飛船的主電源——Bacon型中溫氫氧燃料電池，雙子星宇宙飛船(1965)也采用了通用的PEMFC為主電源。再此之后，氫氧燃料電池廣泛應(yīng)用于宇航領(lǐng)域，同時(shí)，兆瓦級(jí)的磷酸燃料電池也研制成功，可見，燃料電池在當(dāng)時(shí)已是一種被驗(yàn)證的相對(duì)成熟的技術(shù)。

20世紀(jì)70-80年代，能源危機(jī)和航天軍備競(jìng)賽大大推動(dòng)了燃料電池的發(fā)展。以美國(guó)為首的發(fā)達(dá)國(guó)家開始大力支持民用燃料電池的開發(fā)，至今還有數(shù)百臺(tái)當(dāng)時(shí)投資的PC25（200千瓦）磷酸燃料電池電站在世界各地運(yùn)行。此后，各種小功率燃料電池也開始在宇航、軍事、交通等各個(gè)領(lǐng)域中得到應(yīng)用。

20世紀(jì)90年代至今，人類日益關(guān)注環(huán)境保護(hù)。以質(zhì)子交換膜燃料電池為動(dòng)力的電動(dòng)汽車、直接甲醇燃料電池的便攜式移動(dòng)電源、高溫燃料電池電站、用于潛艇和航天器的燃料電池等蓬勃發(fā)展。

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