微信客服
微信公眾號
1 研究背景
產業鏈完整度是衡量產業競爭力的重要指標。近年來， 戰略性、支柱性產業的產業鏈完整度持續引發重要關注。新能源汽車是中國汽車產業由大變強的重要技術路徑，其產業 鏈完整度在一定程度上決定了汽車強國戰略的成敗。燃料電 池汽車作為新能源汽車的重要部分，2018 年以來中國整車 生產和推廣應用規模快速擴大，其中 2019 年國內共生產燃 料電池商用車超過 3 000 輛，生產和應用規模躍居全球第一。與此同時，國內燃料電池汽車相關產業也加速布局，在規模 化推廣之前，有必要對燃料電池汽車產業鏈進行梳理與分 析，認清產業鏈優勢及薄弱點，瞄準產業布局著力點，從而 提升產業的國家競爭力。
1.1 中國燃料電池汽車產業鏈總體情況
燃料電池汽車產業鏈主要包含上游（燃料電池動力系統 及關鍵部件）和下游（整車生產）兩大部分。與傳統汽車產 業鏈相比，燃料電池汽車產業鏈主要新增了燃料電池系統和 車載供氫系統，其中燃料電池系統是核心結構。主要部件構 成如圖 1 所示。
2 中國燃料燃料電池汽車產業鏈特點
2.1 下游整車產業，大品類齊全，實際量產以商用車為主
商用車是目前中國燃料電池汽車的主要應用領域，產品種類主要包括大中型客車、輕型客車、輕型貨車（物流車）。主要參與企業包括宇通、中通、北汽福田、佛山飛馳、上海申沃、南京金龍、上汽大通、東風、奧新新能源等。另外， 中國重汽已推出一款氫燃料電池港口牽引重卡。
乘用車方面國內較早涉足的僅有上汽（榮威 950），近期發布燃料電池汽車乘用車樣車的企業包括武漢格羅夫和愛 馳汽車（甲醇燃料電池汽車），長城、廣汽、奇瑞、吉利（甲 醇燃料電池）等車企規劃 3～5 年內推出其燃料電池車型。但截至目前，燃料電池乘用車總體上均處于研發驗證階段。
在產品路徑上，當前中國以商用車產品為主，而日本和韓國以乘用車為主，究其產品路徑差異的原因，主要在以下方面。
一是產業層面，在乘用車領域中國純電動和插電式汽車 發展迅速，性價比不斷提升，已經贏得了一定的市場空間， 在商用車領域，純電動和插電式技術路徑在續駛里程、便利性等方面弊端突出，給燃料電池汽車發展提供了一定的 空間。
二是市場層面，燃料電池汽車整車成本高于燃油車和純電動汽車，參照中國推廣純電動和插電式汽車的經驗，國內城市公交主要由地方財政支持購買和運營，較適宜設立專項 資金等方式彌補購車和運營成本的大幅上升。另外，當前氫燃料汽車推廣的主要制約是氫能基礎設施不足，在發展初期，定點定線運行的商用車解決氫能加注問題較乘用車更易于實現。
三是技術與法規層面，與日韓車輛的電堆多采用金屬雙極板不同，中國電堆企業主要是采用石墨雙極板，石墨雙極板體積功率較金屬雙極板低 20%～30%，導致電堆體積較大，不便于在乘用車上布置，而石墨雙極板壽命是金屬雙極板循環壽命 1.5 倍以上，更適合在壽命需求更高的商用車領域。另外，中國尚未建立四型瓶的使用規范，目前采用三型瓶無論是 35 MPa 還是 70 MPa，體積和質量都較四型瓶大很多，不便于在乘用車上進行布置，而商用車對體積和質量增加的敏感度低于乘用車。
國內外產品路徑的差異是技術、市場、法規等多重因素綜合選擇的結果，對中國來說，燃料電池汽車從商用車切入， 雖然有電堆技術要求較低，不利于電堆及零部件技術的迅速提升的弊端，但總體來看利大于弊。首先是中國在乘用車方面純電動和插電式汽車發展較快，已經確立了一定的技術自主可控性和產品經濟性優勢，從商用車切入一方面可以避免對原有投入的浪費，另一方面燃料電池商用車正好彌補純電動商用車在續駛里程、便利性方面的先天不足。其次是從安全性方面考慮，在發展初期，公交等公共交通服務領域配套的加氫站便于安全監控，從而保障運營安全。
2.2 上游部件產業：主要部件總體實現從無到有，部分尚存空白
燃料電池電堆、燃料電池系統、車載高壓供氫系統等核心主要部件總體實現從無到有。其中產業鏈比較密集的領域 有燃料電池電堆集成、燃料電池系統集成、大功率燃料電池 汽車用 DC/DC、儲氫瓶、高壓儲氫瓶用鋁合金；企業數量 較少產業鏈相對薄弱的領域有膜電極、雙極板、催化劑、質 子膜；產業鏈尚屬空白的領域有炭紙、氣體擴散層、氫氣循 環泵、增濕器、碳纖維儲氫材料、塑料儲氫材料、瓶口組合閥、高壓管路、減壓器。鑒于無增濕燃料電池電堆已成為發 展趨勢，且中國新源動力等企業也已研發出無增濕燃料電池電堆，增濕器目前產業空白的影響可忽略。
2.3 實際量產中，依賴進口的核心部件和關鍵基礎材料仍較多
受國內工業基礎能力依然薄弱的影響，若追溯到關鍵基礎材料、核心基礎零部件、元器件的層面，批量化產品的應用仍需依賴進口。依賴進口的原因主要有兩種，一種是國內產業鏈尚存空白；另一種是國內有供應商，但產品性能或供應商配套能力不能滿足要求。
如圖 2 所示，圖中黑色陰影部分的產品是目前國內產業空白，完全依賴進口的產品，灰色陰影部分代表國內雖然有相應產品，但由于性能不足或車標配套能力不足，目前階段也主要依賴于進口的領域，在燃料電池汽車核心部件方面， 中國目前主要掌握的是電堆和電堆系統的集成、車載儲氫瓶的集成。
2.4 生產和研發測試設備是較大短板
燃料電池試制及生產設備，如專用涂布機等，目前國內有自行研發，但主要是企業自用，尚未形成通用產品。測試設備目前主要依賴進口，比如膜電極、高壓儲氫瓶、供氫閥件的測試設備主要來自加拿大 GREENLIGHT 公司、日本 ESPEC 和德國 CTS 公司等。另外，加氫站用設備包括空氣壓縮機、各類管路和閥件以及加氫槍等目前也主要依賴于國外進口。其中站用壓縮機生產企業主要有美 HYDRO-PAC 公司、美國 PDC 公司、德國 Linde 公司，站用高壓儲氫罐代表生產企業為美國 AP、美國 CPI 公司，氫氣加注機主要由德國 Linde 和美國 AP 公司供應。
2.5 近年產業集聚加速，初步形成幾大集聚區，有助于產 業鏈的加速完善
圖 3 給出了1995—2019 年中國燃料電池汽車相關企業數量。截至2019年2月，中國燃料電池汽車相關企業數量近 250 家，其中近三年來相關企業數量增速加快，并初步形成了長三角、華南及環京幾大產業集聚區。另外，中部、西部、東北一些電動汽車產業相對落后，或工業副產氫以及光電水電資源較為豐富，以及氣候極寒等地區，也是布局燃料電池汽車產業的重要區域。
2.6 大型企業集團進場，加快產業鏈構建和集聚
2017 年以來，上汽集團、濰柴集團、長城集團、雪人股份等國內大型企業紛紛調整業務戰略或增加業務版塊，快速布局氫能與氫燃料電池核心零部件產業，其中上市公司超過30 家。大型企業集團進入燃料電池核心零部件產業，憑借資金實力和渠道優勢以及大規模的研發和產業投入，加速了產業鏈的構建和集聚，加快了燃料電池汽車國產重要部件性能提升和規模化生產的時間表。國內部分燃料電池汽車相關上市企業及產業布局方向如表 2 所示。
2.7 地方政府積極推動，有助于產業鏈進一步健全
截至2020年5月，全國有近50個省、市、地區出臺相關規劃、政策，鼓勵當地氫能及氫燃料電池汽車的發展。其中長三角、珠三角省市政策數量占地方政策總數的 60%左右，這些政策涉及加氫站建設補貼、車輛推廣應用補貼、氫能產業 規劃、重點項目研發等諸多方面。多地區通過氫能小鎮、氫能產業園、氫能科技園等多種形式，鼓勵氫能及氫燃料電池 汽車發展。地方政府當前積極發展氫能及氫燃料電池汽車，一方面有立足地方經濟發展和產業轉型升級，尋找新的發展抓手的積極因素，但也不乏有些地方政府在對技術路線缺乏了解情況下，受資本和部分相關企業的推動而盲目決策。
2.8 中日典型燃料電池汽車主要部件供應商對比
日本在燃料電池汽車方面領先全球，不止在于技術優勢，還在于其強大的供應鏈體系，以豐田 Mirai 燃料電池核心部件為例，如表 3 所示，其電堆、氫氣供給系統、空氣供給系統的主要供應商基本為本土企業，其中電裝、豐田自動 織機、愛信精機、豐田紡織、捷太格特主要供應商均為豐田公司控股企業。而國內典型客車產品核心部件的供應商主要 集中于歐美日等國，國內企業目前主要從事電堆集成、電堆系統集成、氫氣供應系統集成的工作。
3 結論
受制于材料、加工制造等基礎工業，中國燃料電池汽車 產業鏈布局呈現“倒金字塔”形，集成類企業多，關鍵材料及核心部件生產企業相對少。整車、電堆、電堆系統的集成方面較強，電堆核心材料如氣體擴散層，車載供氫系統的核心材料如碳纖維儲氫材料、塑料儲氫材料，關鍵閥件如瓶口閥、減壓器、高壓管路等尚屬空白，研發測試設備是較大短板。綜上所述，電堆核心部件及關鍵材料、儲氫瓶核心部件及關鍵材料，是提升中國燃料電池汽車國家競爭力的重要產業環節，需重點加以科技研發及產業布局。
作者：樊春艷 朱成 蔡國欽 劉沙 來源：科技與創
產業鏈完整度是衡量產業競爭力的重要指標。近年來， 戰略性、支柱性產業的產業鏈完整度持續引發重要關注。新能源汽車是中國汽車產業由大變強的重要技術路徑，其產業 鏈完整度在一定程度上決定了汽車強國戰略的成敗。燃料電 池汽車作為新能源汽車的重要部分，2018 年以來中國整車 生產和推廣應用規模快速擴大，其中 2019 年國內共生產燃 料電池商用車超過 3 000 輛，生產和應用規模躍居全球第一。與此同時，國內燃料電池汽車相關產業也加速布局，在規模 化推廣之前，有必要對燃料電池汽車產業鏈進行梳理與分 析，認清產業鏈優勢及薄弱點，瞄準產業布局著力點，從而 提升產業的國家競爭力。
1.1 中國燃料電池汽車產業鏈總體情況
燃料電池汽車產業鏈主要包含上游（燃料電池動力系統 及關鍵部件）和下游（整車生產）兩大部分。與傳統汽車產 業鏈相比，燃料電池汽車產業鏈主要新增了燃料電池系統和 車載供氫系統，其中燃料電池系統是核心結構。主要部件構 成如圖 1 所示。
2 中國燃料燃料電池汽車產業鏈特點
2.1 下游整車產業，大品類齊全，實際量產以商用車為主
商用車是目前中國燃料電池汽車的主要應用領域，產品種類主要包括大中型客車、輕型客車、輕型貨車（物流車）。主要參與企業包括宇通、中通、北汽福田、佛山飛馳、上海申沃、南京金龍、上汽大通、東風、奧新新能源等。另外， 中國重汽已推出一款氫燃料電池港口牽引重卡。
乘用車方面國內較早涉足的僅有上汽（榮威 950），近期發布燃料電池汽車乘用車樣車的企業包括武漢格羅夫和愛 馳汽車（甲醇燃料電池汽車），長城、廣汽、奇瑞、吉利（甲 醇燃料電池）等車企規劃 3～5 年內推出其燃料電池車型。但截至目前，燃料電池乘用車總體上均處于研發驗證階段。
在產品路徑上，當前中國以商用車產品為主，而日本和韓國以乘用車為主，究其產品路徑差異的原因，主要在以下方面。
一是產業層面，在乘用車領域中國純電動和插電式汽車 發展迅速，性價比不斷提升，已經贏得了一定的市場空間， 在商用車領域，純電動和插電式技術路徑在續駛里程、便利性等方面弊端突出，給燃料電池汽車發展提供了一定的 空間。
二是市場層面，燃料電池汽車整車成本高于燃油車和純電動汽車，參照中國推廣純電動和插電式汽車的經驗，國內城市公交主要由地方財政支持購買和運營，較適宜設立專項 資金等方式彌補購車和運營成本的大幅上升。另外，當前氫燃料汽車推廣的主要制約是氫能基礎設施不足，在發展初期，定點定線運行的商用車解決氫能加注問題較乘用車更易于實現。
三是技術與法規層面，與日韓車輛的電堆多采用金屬雙極板不同，中國電堆企業主要是采用石墨雙極板，石墨雙極板體積功率較金屬雙極板低 20%～30%，導致電堆體積較大，不便于在乘用車上布置，而石墨雙極板壽命是金屬雙極板循環壽命 1.5 倍以上，更適合在壽命需求更高的商用車領域。另外，中國尚未建立四型瓶的使用規范，目前采用三型瓶無論是 35 MPa 還是 70 MPa，體積和質量都較四型瓶大很多，不便于在乘用車上進行布置，而商用車對體積和質量增加的敏感度低于乘用車。
國內外產品路徑的差異是技術、市場、法規等多重因素綜合選擇的結果，對中國來說，燃料電池汽車從商用車切入， 雖然有電堆技術要求較低，不利于電堆及零部件技術的迅速提升的弊端，但總體來看利大于弊。首先是中國在乘用車方面純電動和插電式汽車發展較快，已經確立了一定的技術自主可控性和產品經濟性優勢，從商用車切入一方面可以避免對原有投入的浪費，另一方面燃料電池商用車正好彌補純電動商用車在續駛里程、便利性方面的先天不足。其次是從安全性方面考慮，在發展初期，公交等公共交通服務領域配套的加氫站便于安全監控，從而保障運營安全。
2.2 上游部件產業：主要部件總體實現從無到有，部分尚存空白
燃料電池電堆、燃料電池系統、車載高壓供氫系統等核心主要部件總體實現從無到有。其中產業鏈比較密集的領域 有燃料電池電堆集成、燃料電池系統集成、大功率燃料電池 汽車用 DC/DC、儲氫瓶、高壓儲氫瓶用鋁合金；企業數量 較少產業鏈相對薄弱的領域有膜電極、雙極板、催化劑、質 子膜；產業鏈尚屬空白的領域有炭紙、氣體擴散層、氫氣循 環泵、增濕器、碳纖維儲氫材料、塑料儲氫材料、瓶口組合閥、高壓管路、減壓器。鑒于無增濕燃料電池電堆已成為發 展趨勢，且中國新源動力等企業也已研發出無增濕燃料電池電堆，增濕器目前產業空白的影響可忽略。
2.3 實際量產中，依賴進口的核心部件和關鍵基礎材料仍較多
受國內工業基礎能力依然薄弱的影響，若追溯到關鍵基礎材料、核心基礎零部件、元器件的層面，批量化產品的應用仍需依賴進口。依賴進口的原因主要有兩種，一種是國內產業鏈尚存空白；另一種是國內有供應商，但產品性能或供應商配套能力不能滿足要求。
如圖 2 所示，圖中黑色陰影部分的產品是目前國內產業空白，完全依賴進口的產品，灰色陰影部分代表國內雖然有相應產品，但由于性能不足或車標配套能力不足，目前階段也主要依賴于進口的領域，在燃料電池汽車核心部件方面， 中國目前主要掌握的是電堆和電堆系統的集成、車載儲氫瓶的集成。
2.4 生產和研發測試設備是較大短板
燃料電池試制及生產設備，如專用涂布機等，目前國內有自行研發，但主要是企業自用，尚未形成通用產品。測試設備目前主要依賴進口，比如膜電極、高壓儲氫瓶、供氫閥件的測試設備主要來自加拿大 GREENLIGHT 公司、日本 ESPEC 和德國 CTS 公司等。另外，加氫站用設備包括空氣壓縮機、各類管路和閥件以及加氫槍等目前也主要依賴于國外進口。其中站用壓縮機生產企業主要有美 HYDRO-PAC 公司、美國 PDC 公司、德國 Linde 公司，站用高壓儲氫罐代表生產企業為美國 AP、美國 CPI 公司，氫氣加注機主要由德國 Linde 和美國 AP 公司供應。
2.5 近年產業集聚加速，初步形成幾大集聚區，有助于產 業鏈的加速完善
圖 3 給出了1995—2019 年中國燃料電池汽車相關企業數量。截至2019年2月，中國燃料電池汽車相關企業數量近 250 家，其中近三年來相關企業數量增速加快，并初步形成了長三角、華南及環京幾大產業集聚區。另外，中部、西部、東北一些電動汽車產業相對落后，或工業副產氫以及光電水電資源較為豐富，以及氣候極寒等地區，也是布局燃料電池汽車產業的重要區域。
2.6 大型企業集團進場，加快產業鏈構建和集聚
2017 年以來，上汽集團、濰柴集團、長城集團、雪人股份等國內大型企業紛紛調整業務戰略或增加業務版塊，快速布局氫能與氫燃料電池核心零部件產業，其中上市公司超過30 家。大型企業集團進入燃料電池核心零部件產業，憑借資金實力和渠道優勢以及大規模的研發和產業投入，加速了產業鏈的構建和集聚，加快了燃料電池汽車國產重要部件性能提升和規模化生產的時間表。國內部分燃料電池汽車相關上市企業及產業布局方向如表 2 所示。
2.7 地方政府積極推動，有助于產業鏈進一步健全
截至2020年5月，全國有近50個省、市、地區出臺相關規劃、政策，鼓勵當地氫能及氫燃料電池汽車的發展。其中長三角、珠三角省市政策數量占地方政策總數的 60%左右，這些政策涉及加氫站建設補貼、車輛推廣應用補貼、氫能產業 規劃、重點項目研發等諸多方面。多地區通過氫能小鎮、氫能產業園、氫能科技園等多種形式，鼓勵氫能及氫燃料電池 汽車發展。地方政府當前積極發展氫能及氫燃料電池汽車，一方面有立足地方經濟發展和產業轉型升級，尋找新的發展抓手的積極因素，但也不乏有些地方政府在對技術路線缺乏了解情況下，受資本和部分相關企業的推動而盲目決策。
2.8 中日典型燃料電池汽車主要部件供應商對比
日本在燃料電池汽車方面領先全球，不止在于技術優勢，還在于其強大的供應鏈體系，以豐田 Mirai 燃料電池核心部件為例，如表 3 所示，其電堆、氫氣供給系統、空氣供給系統的主要供應商基本為本土企業，其中電裝、豐田自動 織機、愛信精機、豐田紡織、捷太格特主要供應商均為豐田公司控股企業。而國內典型客車產品核心部件的供應商主要 集中于歐美日等國，國內企業目前主要從事電堆集成、電堆系統集成、氫氣供應系統集成的工作。
3 結論
受制于材料、加工制造等基礎工業，中國燃料電池汽車 產業鏈布局呈現“倒金字塔”形，集成類企業多，關鍵材料及核心部件生產企業相對少。整車、電堆、電堆系統的集成方面較強，電堆核心材料如氣體擴散層，車載供氫系統的核心材料如碳纖維儲氫材料、塑料儲氫材料，關鍵閥件如瓶口閥、減壓器、高壓管路等尚屬空白，研發測試設備是較大短板。綜上所述，電堆核心部件及關鍵材料、儲氫瓶核心部件及關鍵材料，是提升中國燃料電池汽車國家競爭力的重要產業環節，需重點加以科技研發及產業布局。
作者：樊春艷 朱成 蔡國欽 劉沙 來源：科技與創
0 條