上期研究周報（閱讀原文）寫了氫燃料電池的上游和中游，本期周報對其下游、尤其是在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀做一總結(jié)呈現(xiàn)。

氫能產(chǎn)業(yè)鏈下游應(yīng)用包括加氫站、燃料電池的各種應(yīng)用（包括車輛、固定式電站、便攜式電子、分布式發(fā)電等）、傳統(tǒng)石化工業(yè)應(yīng)用（石化應(yīng)用是目前氫的主要應(yīng)用，據(jù)統(tǒng)計氫60%被用于合成氨，38%用于煉廠石油和煤炭的深加工，這部分不屬于本文分析范疇），本文主要探討燃料電池汽車的發(fā)展。

一、各類燃料電池汽車市場現(xiàn)狀

燃料電池車相比傳統(tǒng)汽車，具有無污染、零排放、無噪聲的優(yōu)勢，相比電動車具有續(xù)航里程長，充氫時間段的有點，是目前關(guān)注度最高的應(yīng)用領(lǐng)域。燃料電池作為動力電池，已經(jīng)在乘用車、巴士/客車、叉車以及其他以燃料電池作為動力的車輛中得以應(yīng)用，例如特種車輛、物料搬運設(shè)備和越野車輛的輔助供電裝置等。

1.  燃料電池叉車率先得到發(fā)展

有意思的是，燃料電池用于運輸領(lǐng)域居然率先發(fā)展起來的是叉車搬運市場，目前主要集中在美國。

據(jù)美國能源部2016年5月統(tǒng)計顯示，2008年美國燃料電池叉車數(shù)量在500輛左右，2016年美國26州燃料電池叉車數(shù)量超過11000輛，年復(fù)合增速高達56%。燃料電池叉車主要客戶是大的消費品公司和超市，2014年，沃爾瑪斥巨資為535輛氫燃料電池叉車配置1738套氫動力設(shè)備。起初只是引用成本效益來證明投資的合理性，但是隨后他們發(fā)現(xiàn)建立綠色足跡的好處遠不止這些。如今沃爾瑪、寶潔和可口可樂等大零售商都有采購應(yīng)用燃料電池叉車，供應(yīng)商主要是美國的PlugPower、Nuvera Fuel Cells和Oorja Protonics，加拿大的Hydrogenics，丹麥的H2Logic。

燃料電池叉車市場主要供應(yīng)商

主要從事氫燃料電池技術(shù)和“turnkey”系統(tǒng)設(shè)計的Nuvera Fuel Cells在2014年被叉車巨頭Hyster-Yale物料搬運公司收購后，產(chǎn)品的商用化進程加快， Hyster-Yale也因此成為首個將燃料電池技術(shù)整合到材料處理設(shè)備組合中的叉車制造商。今年4月，亞馬遜獲得了收購美國氫燃料電池制造商Plug Power 23%的股權(quán)的權(quán)利，亞馬遜將為其11個倉庫的叉車配備氫燃料電池，從而以更快的速度充電、提高效率。

2. 燃料電池客車在多國示范運營

具有公共應(yīng)用屬性的燃料電池客車，在歐美多國以及我國都在被積極用于示范運營，但都沒有形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模。

據(jù)2016年羅蘭貝格發(fā)布的《Fuel Cell Electric Buses–Potential for Sustainable Public Transport in Europe》顯示，在歐洲一共有84輛燃料電池大中客車已經(jīng)投放市場示范使用，分布在8個國家的17個城市和地區(qū)。到2020年，歐洲將投放300-400輛燃料電池大中客車。

美國能源署國家可再生能源實驗室2016年《Hydrogen Fuel Cell Bus Evaluations》顯示，在美國正在示范運營的燃料電池客車共24輛，分布在9個城市。美國最初規(guī)劃了65輛示范燃料電池大中客車，現(xiàn)在僅24輛在進行示范使用，這些項目主要是驗證并改進FCEB的可用性和穩(wěn)定性。在日本，據(jù)《豐田汽車內(nèi)部報告》，只有2輛燃料電池大客車在東京和中部地區(qū)示范使用。我國燃料電池汽車也是從客車領(lǐng)域展開，但前期均屬于示范項目，沒有進入正式商業(yè)化運營。2008年北京奧運會期間，福田歐輝與清華大學(xué)共同研發(fā)的3輛燃料電池客車參與示范運行；2010年，3輛同濟大學(xué)研發(fā)和3輛清華大學(xué)研發(fā)，共6輛燃料電池客車亮相上海世博會；2010年新加坡青奧會期間，海格和清華大學(xué)合作研發(fā)的2輛燃料電池客車參與示范；2016年4月，宇通客車與億華通簽訂100輛氫燃料電池客車合作意向書，預(yù)計2017年一季度末將會有100多臺配備億華通燃料電池動力系統(tǒng)的車上路運行；2016年5月，福田歐輝簽訂100輛8.5米氫燃料電動客車銷售合同，開啟氫燃料電動客車的商業(yè)化運作。2016年9月，佛山全國首條氫能源城市公交試運營示范線路，12臺氫能源公交車投入使用。

3.  燃料電池乘用車商業(yè)化進程加快

燃料電池汽車領(lǐng)域中，乘用車約占80%的比重，小型燃料電池車現(xiàn)在正處于商業(yè)化轉(zhuǎn)化中。從1994年戴姆勒公司成功研制了首款燃料電池車NECAR1以來，先后有豐田、本田、通用和現(xiàn)代也相繼加入燃料電池車行列，其中日本豐田成為領(lǐng)跑者，在2015年已經(jīng)開始向歐美發(fā)售其新款Marai燃料電池車。

國際主要燃料汽車產(chǎn)商相關(guān)產(chǎn)品

資料來源：ISI EMIS Intelligence

Marai與普通電動車相比在性能上有很大的優(yōu)勢。續(xù)航距離約700km，足夠普通家庭日常使用一周以上，是普通電動車的四到五倍，并且隨著行駛里程的加長，在系統(tǒng)成本上相對于普通電動車也將占優(yōu)勢。此外，加氫時間僅需3分鐘，最低啟動溫度可在零下30度，并且行駛過程零排放二氧化碳。

豐田的燃料電池汽車Marai

Marai上市伊始 ，豐田的計劃是2015年在日本國內(nèi)銷售400輛、向海外出口300輛燃料電池汽車，主要銷往美國和歐洲。Marai發(fā)售后，在日本訂單超過3000輛，在美國約2000輛的訂單，遠超公司預(yù)期。為此豐田采取措施分階段提省Marai的產(chǎn)能，到2016年產(chǎn)能增至2000輛，2017年增至3000輛，并計劃2020年前全球范圍內(nèi)銷售總量達到3萬輛。不過今年2月，豐田汽車公司通知將召回已售出的全部2840輛Mirai燃料電池汽車，原因是在特別的駕駛條件下，例如車輛使用巡航控制爬長坡，加速踏板被踩到節(jié)氣門全開位置時，Mirai燃料電池升壓變頻器產(chǎn)生的輸出電壓可能超過最大電壓，存在安全隱患。

可見，但即便市場反應(yīng)大大超出車企的預(yù)期，主要面向個人消費者的燃料電池乘用車的真正大規(guī)模商用，仍面臨著一系列的挑戰(zhàn)，尤其是加氫站的建設(shè)和運營問題（氫的儲運請見上篇周報）。

二、世界加氫站建設(shè)布局

加氫站的建設(shè)至關(guān)重要，對于汽車企業(yè)來說，沒有能源站，就沒辦法賣車。

目前，儲氫問題及加氫站數(shù)量不足成為燃料電池乘用車發(fā)展的阻礙之一。目前加氫站在北美、歐洲、日本、中國、韓國和澳大利亞雖有分布，但全球在運總數(shù)不足300座，加之加氫站建設(shè)的投資和周期較長，很難實現(xiàn)快速布局。目前各國政府大力支持積極推進加氫站建設(shè)，其中美洲增速最快，歐洲數(shù)量最多，亞洲也在積極布局中。

據(jù)LBST于2017年2月21日發(fā)布的第9期全球加氫站統(tǒng)計報告，2016年全球新增92座加氫站，創(chuàng)增長數(shù)新高。截止到2017年1月，全球正在運營的加氫站達到274座，其中有4座是2017年初開放。

 全球加氫站統(tǒng)計

資料來源：LBST

新增的92座加氫站中，有83座是對公眾開放的，其余9座則是專門為公交車或車隊客戶提供服務(wù)。日本憑借新增45座位列加氫站增長數(shù)榜首。而在北美新開放的25座加氫站中，有20座位于加利福尼亞州。歐洲新增22座，其中6座位于德國，德國公共加氫站總數(shù)增至22座。另外，德國還有29座加氫站正在建設(shè)或即將開放，超過美國，后者正在建設(shè)的加氫站有24座。歐洲計劃于2019年底前建成覆蓋全歐洲的“氫氣高速公路”網(wǎng)絡(luò)。

歐洲加氫站分布示意圖

目前全球正在運營的274座加氫站中，有106座位于歐洲，101座位于亞洲，64座位于北美，2座位于南美，1座位于澳大利亞。其中188座加氫站向公共開放，占全球總加氫站數(shù)的2/3。去年，有幾座僅用于示范項目的舊加氫站也被新的公共加氫站所替代，這表明氫基礎(chǔ)設(shè)施的商業(yè)化正在逐漸開展。

目前，加氫站的技術(shù)路線有站內(nèi)制氫技術(shù)（電解水制氫、天然氣重整制氫）和外供氫技術(shù)。歐洲大多數(shù)加氫站都采用站內(nèi)電解水制氫技術(shù)；外供氫氣技術(shù)中氫氣來自于鋼鐵企業(yè)的副產(chǎn)氫氣，使用高壓氫氣瓶集束拖車運輸。由于傳統(tǒng)加氫站建設(shè)和運維成本較高，近幾年一些新型的加氫站開始進入應(yīng)用，比如太陽能加氫站和移動加氫車：

太陽能加氫站：相比大型加氫站具有兩個顯著優(yōu)點：其一，體積小巧，甚至可以直接安裝在家中花園或門口，對于建設(shè)用地和氫氣儲藏設(shè)施沒有額外特殊要求；其二：節(jié)能環(huán)保，通過太陽能電池的電力，來電解水提取氫，并且在制造氫時不會產(chǎn)生CO2?；诖?，太陽能加氫站可以鋪設(shè)成數(shù)量更大、更廣泛的臨時加氫網(wǎng)，以便滿足氫燃料電池汽車的臨時性加氫需要。

移動加氫車：被譽為汽車家族的充電寶。2015年12月，豐田公司與 Air Products公司合作，在加州新建設(shè)的加氫站建成前，為消費者提供氫氣。Air Products公司的移動加氫車使用蓄電池以及太陽能發(fā)電制氫，加氫車每次可以為Mirai加注半個罐氫氣，提供150英里的續(xù)航里程。移動加氫車的儲氫能力為85kg，每罐可以滿足30多輛車的加氫需求。

三、依賴補貼的加氫站，還需規(guī)模效應(yīng)降成本

在產(chǎn)品技術(shù)成熟的基礎(chǔ)上，燃料電池汽車的大規(guī)模應(yīng)用對加氫站的建設(shè)數(shù)量和分布合理性必然有一定的要求。

但是，由于沒有實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，目前加氫站建設(shè)和運營成本還大大高于傳統(tǒng)加油站。目前全球的主流還是政府主導(dǎo)加氫站投資及運營，并給予高額補貼，政府補貼的幅度均超過50%。普遍看，一個新的加氫站的建設(shè)成本在200-500萬美元左右。日本建設(shè)一座中型加氫站（300Nm3/h）投資在500~550萬美元；在美國，約需要280~350萬美元。

根據(jù)日本產(chǎn)經(jīng)省的數(shù)據(jù)，日本建設(shè)一座加氫站的投資成本約4.5億日元（約合3000萬元人民幣），是日本加油站建設(shè)成本的5倍。另外，加氫站每年還要承擔(dān)4000~5000萬日元（約合300萬元人民幣）運營成本。

日本加氫站的主要成本構(gòu)成

為配合氫能源路線的推進，日本政府專門制定了“氫氣供給設(shè)備整備事業(yè)費輔助金”制度，自2013年起對加氫站建設(shè)項目補貼其導(dǎo)入成本的一半，上限為2.5億日元，2014年又增加了定額性補貼政策，上限達到2.8億日元，基本能夠覆蓋掉“大頭兒”的設(shè)備采購成本。車企也積極投入加氫站的建設(shè)，豐田、本田、日產(chǎn)三大車企聯(lián)手投資4892萬美元(約合3億元人民幣)用于扶持加氫站項目，如此一來，在日本，加氫站50%的建設(shè)費用由政府予以補貼，30%由三家車企承擔(dān)，其余20%的建設(shè)費用由日本其他企業(yè)贊助。

加氫站的建設(shè)中，設(shè)備采購成本占建設(shè)投資的70%。加氫站的主要設(shè)備：包括：儲氫裝置、壓縮設(shè)備、加注設(shè)備、站控系統(tǒng)等，其中壓縮機占總成本較高（約30%）。歐美日已經(jīng)完全掌握加氫站系統(tǒng)三大核心設(shè)備氫氣壓縮機、高壓儲氫罐、氫氣加注機的制造技術(shù)，我國與其差距巨大。

以一個關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)充氣壓力標(biāo)準(zhǔn)為例，歐美日加氫站普遍采用與汽車配套的70MPa壓力標(biāo)準(zhǔn)，并實現(xiàn)設(shè)備量產(chǎn)，而我國示范性加氫站及燃料電池客車車載供氫系統(tǒng)尚處于35MPa壓力的技術(shù)水平，核心設(shè)備還需要主要依賴進口。

日本從制度上鼓勵車載氫瓶單次充氣壓力的安全上限值從70MPa提高到88MPa。從具體設(shè)備來看，氫氣壓縮機：美國PDC等公司已掌握具有三層金屬隔膜結(jié)構(gòu)的氫氣壓縮機制造技術(shù)，輸出壓力上限超過85MPa；高壓儲氫罐：美國、加拿大、日本等國均可自主生產(chǎn)耐壓超過70 MPa的碳纖維復(fù)合材料和鋁合金內(nèi)膽等材料制成的高壓儲氫容器；氫氣加注機：德國林德、美國空氣化工等企業(yè)生產(chǎn)70MPa氫氣加注機安全性與智能化較高，并實現(xiàn)量產(chǎn)。

國內(nèi)加氫站的主要設(shè)備

資料來源：ISI EMIS Intelligence

 不過，燃料電池汽車的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化更有待于氫燃料電池技術(shù)和產(chǎn)品本身的成熟，下期周報將就氫燃料電池相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈展開分析，敬請期待。

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