一、燃料電池發展背景
燃料電池原理很早被提出，但受技術所限與高昂的成本，發展速度十分緩慢。近些年燃料電池相關技術不斷進步，特別是豐田等日本公司的大力推進下，部分燃料電池汽車已實現量產。
燃料電池汽車歷史
相較全球汽車銷量，目前電動汽車銷量佔比仍不足1%，按照預測，2030年電動汽車滲透率將達到15%，2018年-2030年每年則需要增長30%。插電混動汽車2012年後開始進入市場，目前，中國市場佔比約為25%，美國約為43%，歐洲市場的PHEV佔比更高。
二、燃料電池汽車定義及結構
燃料電池汽車英文縮寫FCV，是一種利用氫燃料作為長時間續航，傳統電池作為瞬間大電流輸出互相配合的一種新型動力汽車。車用燃料電池系統通常使用高純度的壓縮氫氣或者甲醇、甲酸、固態儲氫等其他介質加重整系統所得到的高純度氫氣。與傳統的電動汽車相比較，燃料電池汽車的電力來源為氫氣通過燃料電池系統發電，傳統電動汽車的能源來自於電網。
燃料電池汽車結構示意圖
動力控制單元，動力控制單元能在不同的行駛工況下控制不同的充放電策略。電機，它由驅動電池和燃料電池來供電，受前端的動力控制單元控制。升壓逆變器，它把電池輸出的低壓DC，轉換成高壓AC，供給交流電機。燃料電池反應堆，輸出功率為114kW，是整車的動力來源。
驅動電池，用來回收制動能量（再生制動），加速時輔助燃料電池供電。儲氫罐，由三層碳纖維強化塑料結構構成，700個大氣壓，氫氣解壓後以液態氫的方式儲存在燃料電池中，添加液態氫的過程加滿大約需要3-5min。
三、中國燃料電池產業發展現狀
（1）燃料電池汽車市場
整車開發方面，目前，我國已經初步掌握整車、動力系統與核心部件的核心技術並具有整車生產能力。但是，在燃料電池汽車車型平臺開發方面，以上汽股份、上海大眾、一汽、長安、奇瑞等公司為代表開發的燃料電池轎車均基於傳統內燃車或純電動汽車進行改制，尚未掌握燃料電池汽車專用車身、底盤開發、底盤動力學主動控制等關鍵技術。
2019年1-9月，新能源汽車產銷分別完成88.8萬輛和87.2萬輛，比2018年同期分別增長20.9%和20.8%。其中燃料電池汽車產銷分別完成1315輛和1251輛，比2018年同期分別增長7.7倍和7.6倍。
2015-2019年9月全國中國燃料電池汽車銷量情況統計
資料來源：中國汽車工業協會、智研諮詢整理
（2）燃料電池電堆
燃料電池電堆開發方面，已形成包括明天氫能、新源動力、武漢理工新能源、弗爾賽、等在內的具有自主知識產權的燃料電池電堆生產廠家，在電堆上游配套方面，MEA、碳紙、質子膜、石墨雙極板和金屬雙極板等均已實現國產化。目前已具備60kW以內的單個燃料電池電堆開發能力，體積比功率基本可達到2.0kW/L，與國際領先水平3.1kW/L仍有差距。
國內外主要產品發展現狀對比
隨著2016年我國燃料電池汽車在商用車、客車領域的突破，國內燃料電池出貨量開始大幅增長，2017年全國燃料電池出貨量44.7MW，到2018年增至約57.7MW。
2010-2018年中國燃料電池出貨量統計
（3）燃料電池產業鏈細分領域
車載儲氫和供氫技術方面，我國基本掌握了35MPa高壓儲氫罐和加註系統關鍵技術，實現高壓氫氣瓶等部件國產化開發，但某些關鍵閥門、管路、傳感器等國內尚停留在研究或小批量階段，仍依賴進口。70MPa氫氣存儲關鍵技術已取得突破，III型儲氫瓶已有批量產品，但閥門、管路等關鍵部件仍然處在研發階段，制約了我國低成本燃料電池乘用車的開發進程。在供氫方面，國內已開發出可滿足60kW以內燃料電池發動機需求的引射式供氫組件產品，而對於回氫泵，尚未掌握其核心技術。
燃料電池用無油空壓機方面，雪人股份通過股權收購的方式取得了雙螺桿空壓機的核心技術，德燃動力通過自主開發的方式已掌握可滿足60kW以內燃料電池發動機用空壓機技術，另外清華大學、西安交通大學等高校也這些方面進行了大量研究和開發工作。
燃料電池發動機可靠性、壽命和環境適應性方面，在車載工況下，目前的使用壽命在3600小時左右，大約3000km需要進行相應的維護，冷啟動溫度為-20℃，這與國外的燃料電池發動機相比，尚有差距，制約了我國燃料電池汽車的商業化推廣。
四、中國氫能發展相關政策
我國《“十三五”戰略性新興產業發展規劃》、《能源技術革命創新行動計劃（2016～2030年）》、《節能與新能源汽車產業發展規劃（2012～2020年）》、《中國製造2025》等國家規劃都明確了氫能產業的戰略性地位，紛紛將發展氫能列為重點任務，將氫燃料電池汽車列為重點支持領域。2016年工信部組織制定的《節能與新能源汽車技術路線圖》明確提出：2020年實現5000輛級規模的氫燃料電池汽車，在特定地區公共服務用車領域的示範應用，建成100座加氫站；2025年實現5萬輛規模的應用，建成300座加氫站；2030年實現百萬輛氫燃料電池汽車的商業化應用，建成1000座加氫站。
此外，北京，上海，山西，武漢，佛山，蘇州，張家口等地紛紛出臺氫能扶持政策，為氫能的發展保駕護航。例如《山西省新能源汽車產業2019年行動計劃》中提到，山西在氫能領域，2019、2020兩年，山西省將培育有影響力的氫能與燃料電池技術研發中心1個、燃料電池汽車檢驗檢測中心1個，在示範運行城市，建設加氫站3座、示範公交路線10條，形成700臺的運營規模。2021年至2022年進行推廣應用，公交示範線路300條，加氫站增加到10座。2023年至2024年實現規模運營，加氫站到達20座，全省公交線路開始運行，預計達到7500臺車輛的運營規模。
中國氫能產業基礎設施發展技術路線圖
五、中國燃料電池汽車行業發展趨勢
（1）短期趨勢
隨著電動車技術不斷完善，基礎設施建設逐漸推進，續航問題不斷改善，消費者對新能源汽車認知、認可程度越來越高，預計到2020年，純電動汽車銷量會繼續快速增長。全球來看，在發達國家與地區，混動汽車與純電動汽車更受消費者歡迎。
國內基於環保、能源安全、技術發展的考慮，仍會選擇純電動汽車作為發展方向，優惠政策會偏向於純電動汽車。空間分佈上，大城市的充電樁建設逐漸完備，純電動汽車使用體驗與傳統汽車相近，在其他一些充電設施建設還不到位的地區，收入較高的家庭會選擇混動汽車作為交通工具。
（2）中期趨勢
預計到2030年，電池容量將能夠滿足大部分出行需求，基礎設施建設基本完善，快速充電技術逐漸成熟。人們對電動車的認知改變，自動駕駛技術逐漸成熟。國內政策層面，補貼政策轉換為溫和方式。政策推動因素逐漸減弱，消費者自由選擇自己喜歡的汽車類型，考慮價格因素，純電動佔據主要銷量。
（3）長期趨勢
預計2030年之後，電池充電速度將得到極大的改善，電池能量密度持續提高。電動車充電方式多元化，快速無線充電逐漸普及，傳統汽車便利程度不如電動車，新購買者更多選擇純電動出行，少數專業領域仍將使用汽油、柴油車。同時，氫燃料電池技術逐漸成熟，制氫效率大幅度提高，電動汽車報廢電池的問題逐漸被重視，政府開始鼓勵氫燃料電池汽車，氫燃料電池汽車進入快速增長期。
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