中汽數據有限公司 王建建 胡辰樹
氫能具有清潔高效、來源廣泛特征,是具有戰略意義的能源載體,開發和利用氫能是當前全球產業創新和能源轉型的重大戰略方向。加快發展氫能產業是我國構建綠色低碳產業體系,推動能源生產和消費革命創新發展的重要舉措,也是應對全球氣候變化、保障國家能源安全和促進綠色低碳發展的戰略選擇。
燃料電池汽車具有零排放、高效率、長續航、儲氫能量密度高和加氫時間快等顯著優勢,是目前氫能應用的重要領域,也是我國新能源汽車三大技術路線方向之一。近年來,在國家和地方產業政策引導、行業投資熱情高漲、產業鏈體系不斷完善、產品技術水平持續提升等系列有利因素下,我國燃料電池汽車正在從技術研發向產業化方向發展。同時,燃料電池汽車示范應用區域和規模進一步擴大,截至2020年底,我國燃料電池汽車累計推廣近8000輛,投入運營加氫站101座,全球走在前列。
目前我國燃料電池汽車尚處于產業發展初期,市場規模還比較小,與純電動汽車早期市場特征相似,車型結構以公交車和物流車為主。2020年我國燃料電池汽車銷量為1497輛,同比下降53%。燃料電池專用車銷量146輛,占比9.7%,同比下降92.7%,專用車細分市場的大幅下滑導致整體銷量回落(如圖1)。

圖1 我國燃料電池汽車近兩年趨勢圖
政策調整對市場表現影響明顯。2020年盡管全行業受新冠肺炎疫情影響,但對于燃料電池汽車而言,補貼政策調整影響更為明顯,由于市場仍處于政策推動市場增長期,典型特征表現為政策調整造成市場大幅波動。2020年9月21日,國家五部委發布《關于開展燃料電池汽車示范應用的通知》,明確將燃料電池汽車的購置補貼政策調整為示范應用支持政策,設定四年示范期,采取“以獎代補”方式,對符合條件的城市群開展燃料電池汽車關鍵技術產業化攻關和示范應用給予獎勵。
按照既有政策導向,未來我國氫能和燃料電池汽車發展重點和政策將向示范城市群集聚,但是直到2020年年底,示范城市群未明確,導致車企和應用端主體一直處于觀望中,影響了多數地方政府推廣燃料電池汽車的積極性和企業的投放決策,導致下半年市場訂單需求未釋放或延期釋放。
盡管2020年燃料電池專用車市場大幅下滑,但參與的車企類型和數量增加,傳統主流商用車企業加快燃料電池產品研發,新公告車型大幅增加,滿足不同場景示范應用需求。
車型品類結構不斷豐富。2020年燃料電池專用車以附加值較高的冷藏車和保溫車為主,在上一年廂式運輸車、冷藏車、保溫車基礎上增加了牽引車、垃圾車、灑水車,燃料電池汽車向多元化發展邁出重要一步,市場終端不同應用場景有了相應的車型供給,如圖2所示。

圖2 2020年我國燃料電池專用車終端市場車型結構情況圖
重型化取得積極進展。2020年工業和信息化部《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》上榜的281款燃料電池汽車中,專用車上榜75款,占比26.7%,總質量12t及以上36款,占專用車上榜數的48%。其中,18t及以上車型有34款,牽引車類13款。從終端實際銷售車型噸位結構看,9t以上車型占比大幅提升,氫能重卡已經破局,18t及25t車型也開始投放市場,燃料電池在中重型專用車上應用趨勢明顯,在售專用車種類、噸位結構不斷豐富,如圖3所示。

圖3 近年我國燃料電池專用車車型噸位結構走勢圖
市場銷售區域來看,2020年燃料電池專用車終端銷售主要集中在經濟基礎較好的城市,同時也是我國氫能與燃料電池汽車產業發展集聚區,體現了產業發展與示范應用協調發展、互推互進的良性循環。由于市場規模小,終端銷量取決于示范應用的新增零散訂單需求和已有訂單的車輛交付,尚未呈現出明確的或差異化的區域市場特征,如圖4所示。

圖4 2020年我國燃料電池專用車銷售城市分布情況圖

雖然市場回落,但燃料電池專用車技術水平大幅提升,較為明顯的燃料電池系統功率持續提升,主流的燃料電池公司都已推出大功率電堆及系統。2020年已銷售車輛單車燃料電池系統平均額定功率為51.5kW,比上年提升25.6%,系統額定功率密度高于300W/kg基本都能達到。多數燃料電池專用車續駛里程達到400km以上(氫系統工作),百公里氫耗逐年下降,主流商用車企業積極開展70Mpa車載儲氫技術研發與測試。同時在燃料電池汽車購置成本中占較大部分的燃料電池電堆成本下降顯著,國鴻氫能、氫璞創能、雄韜氫雄等國內燃料電池供應企業在2020年下半年相繼推出了極具性價比優勢的電堆產品,批量采購或面向戰略合作伙伴供應的電堆價格已下降到2000元/kW以下。
我國“力爭2030年前實現碳達峰,2060年前實現碳中和”戰略目標提出后,碳達峰、碳中和將被納入生態文明建設整體布局,生態優先、綠色低碳的高質量發展道路成為未來發展的主基調,氫能是鏈接不同能源形式的有效載體,示范推廣燃料電池汽車是交通領域加快形成綠色低碳運輸方式并實現碳中和目標的重要路徑。
產業指導綱領性政策文件《新能源汽車產業發展規劃(2021—2035年)》提出,力爭經過15年,燃料電池汽車實現商業化應用,氫燃料供給體系建設穩步推進。國家發改委印發的《關于2020年國民經濟和社會發展計劃草案的報告》中提出,要制定國家氫能產業發展戰略規劃。中華人民共和國能源法(征求意見稿)首次將氫能定義為能源,標志著氫能將正式納入國家能源管理體系。
業界廣泛關注的燃料電池汽車示范應用“以獎代補”政策發布后,示范應用城市群即將明確,配套的示范應用實施方案、加氫站管理流程、配套政策細則也將到位。另外,今年兩會期間,來自汽車、能源、化工、鋼鐵等領域的多位兩會代表提案建議中也提到發展氫能及燃料電池汽車。
在頂層設計、產業規劃、示范應用方面,政策導向不斷明確,產業發展環境不斷完善,國內氫燃料電池汽車產業將迎來重要發展機遇。
現代、豐田、奔馳、斯堪尼亞、沃爾沃等國際知名商用車企業相繼發布氫燃料電池重卡發展規劃并推出新品,汽車零部件巨頭博世、大陸、AVL、佛吉亞、康明斯積極布局燃料電池核心零部件業務,并納入企業中長期戰略規劃。
國內燃料電池汽車示范應用政策發布后,重點支持燃料電池商用車示范應用,重點推動中遠途、中重型商用車示范應用,主流商用車企業對中重型燃料電池專用車的布局進程逐步加快,一汽解放、東風汽車、中國重汽、陜汽重卡、福田汽車、上汽紅巖、江鈴重汽、三一重工、蘇州金龍、大運汽車、華菱星馬、飛馳汽車等企業紛紛瞄準細分市場和具體場景,積極開展產品開發、測試驗證并發布氫燃料電池車型,進行市場投放。目前國內已有20余家主機廠推出燃料電池物流車、牽引車、環衛車和工程車輛等車型。
同時,社會資本加快流入氫能與燃料電池汽車領域,國內燃料電池系統企業數量快速增多,根據行業公開信息整理,已有40余家系統集成企業布局燃料電池系統項目,國內能源和電力裝備央企已布局燃料電池研發與制造,豐田、現代、博世、大陸等外企也開始在國內布局。此外,燃料電池關鍵零部件、核心材料各環節企業具備供應能力,國內自主可控的燃料電池汽車產業鏈正在形成。
我國重卡市場每年銷量100萬輛以上,是商用車的重要細分市場,但又是移動源排放大戶,節能減排形勢嚴峻,動力轉型需求迫切,燃料電池汽車具備燃料來源多元化、零排放、效率高、加注時間短等優勢,是重型車電動化的有效路徑,被認為是替換柴油重卡的最佳選擇。在我國燃料電池汽車以商用車為發展重點的共識下,商用車向專用化發展,提前布局重卡市場是燃料電池汽車行業重要戰略之一。

近年來,國內氫燃料電池向大功率方向發展趨勢明顯,單堆額定功率已突破100kW。根據重卡大載量、長續航、專用作業的功率需求,專用車對燃料電池系統的額定功率要求還將進一步提升。國內億華通、濰柴動力、重塑科技、捷氫科技、雄韜股份和清能股份等系統企業均已涉足百千瓦級大功率燃料電池系統的研發制造,部分產品已裝車應用。伴隨著燃料電池系統功率的提升,車企布局大功率燃料電池專用車的進程也在逐步加快。
以往燃料電池專用車型以廂式運輸車和保溫車為主,主要在城市配送、中短途冷鏈運輸場景應用。2020年以來,燃料電池技術特征與具體用車場景、工況需求特征充分匹配,燃料電池專用車開始向城市環衛、渣土運輸、城際物流、冷鏈物流、園區倒短、鋼廠短駁、煤炭短駁、港口集運等傳統中重型柴油重卡應用場景拓展。
場景需求的多元化帶動了專用車型的進一步細分,從已發布產品公告和企業研發進展來看,燃料電池專用車企業積極開發多元化產品以適用于不同工況車型,大功率、長距離、大載重的中重型專用車新產品陸續投放市場,多款燃料電池專用車已實現具體運營場景交付,具備不同車型類型、驅動形式、噸位結構、應用場景多維度特征的燃料電池專用車產品供給矩陣正在形成,產品供給結構不斷豐富,全面覆蓋半掛牽引車、冷鏈運輸車、港口牽引車、渣土運輸車、礦用自卸車、市政環衛車、混凝土攪拌車等終端細分領域客戶的具體場景用車需求。
國內多個省市的氫能產業規劃或其他引導政策中,均把加氫站建設和運營作為重要內容,佛山、武漢、濰坊、大連、成都等城市已出臺加氫站建站和運營管理政策。燃料電池汽車示范城市群發布后,各城市加氫站審批、建設管理政策作為示范方案配套政策隨之發布,以往制約燃料電池汽車發展的政策機制問題也將得到解決,建站和運營補貼也將會提升經營主體的積極性。
同時,中石化、中石油、國家能源集團等能源央企和地方大型能源、化工企業積極開展氫能技術研發以及基礎設施網絡建設,以中石化為例,已宣布未來五年內將建設1000座加氫站或油氫合建站的目標,而油氫合建站可在很大程度上解決加氫站的用地問題。大型能源類企業的氫能基礎設施布局為構建規模化車用氫能供給體系建設、探索市場化商業運營模式、突破建站制約難題提供了有效解決方案,為燃料電池汽車的規模化示范應用打下堅實基礎。
對于長遠市場前景,《節能與新能源技術路線圖2.0》提出,將發展氫燃料電池商用車作為整個氫燃料電池行業突破口,重點在可再生能源制氫和工業副產氫豐富的區域推廣中大型客車、物流車,逐步推廣至載重量大、長距離的中重卡領域。到2025年燃料電池汽車累計推廣量達到10萬輛,到2035年,實現氫能及燃料電池汽車的大規模推廣應用,保有量達到100萬輛左右。
從目前各種市場驅動因素發展形勢來看,都在向積極向好方向發展,整體市場推廣目標大概率可以實現。具體到燃料電池商用車,客車領域推廣空間有限,專用車是重要潛力市場。從2020年下半年開始,國內燃料電池專用車招標和采購需求就陸續增多(主要為牽引車和自卸車等重卡車型)。根據行業動態和企業發布信息不完全統計,全國公開招標或新聞報道涉及氫燃料電池重卡已經超過2500輛,主要集中廣東、河南、山東、上海、山西、河北、寧夏、內蒙古等地氫燃料電池重型卡車示范應用項目。
隨著燃料電池汽車示范城市群政策落地,我國燃料電池專用車采購需求將在2021年密集釋放,市場終端銷量將迎來一波小高潮,中重卡車領域的示范應用成為未來我國發展氫燃料電池汽車發展重點。
燃料電池和車用氫氣成本高一直以來是燃料電池汽車商業化推廣應用的詬病之一,以重卡為主的燃料電池專用車系統功率需求高、用氫量大,降成本需求更加迫切。目前,燃料電池核心材料、關鍵零部件、車載儲氫系統是降本的核心,2020年以來多家企業推出高性價比電堆為整車降成本帶來可見預期。
國內燃料電池汽車整體市場規模增長,自主可控產業鏈逐步完善、國產燃料電池技術快速提升、產業鏈高效協作、企業競爭態勢開始形成,商業化推廣模式積極打造等產業進展成效有效降低了燃料電池汽車購置和使用成本。圍繞市場需求側和供給側,全鏈條、多舉措的降成本之路正在形成,以技術進步、自主化供應和規模化應用推動降本的作用已經開始顯現,預計今年燃料電池系統成本可以降低30%以上。
2021年,以示范應用為主導政策環境持續優化,產業鏈上下游企業積極布局,車用氫能供給體系建設逐步完善,關鍵零部件產品技術水平持續提升,豐富和多元化的燃料電池專用車產品推出,加氫基礎設施建設不斷完善,城市群示范應用方案落地,多元應用場景市場需求持續釋放,車輛采購成本和加氫成本降低大勢所趨。
國內整體燃料電池汽車產業發展階段開始進入規模化示范應用增長期,多重利好因素強力驅動燃料電池專用車市場增長,產銷規模快速增長的特征將顯現,預計2021年全年我國燃料電池專用車產銷將突破5000輛。
