详解燃料电池产业提速，但困难可能被低估

　　核心要点

　　2018年以来国内社会各界及相关企业对于燃料电池汽车的关注出现明显升温，相关投资力度不断加大，大批企业陆续进入该领域。我们认为燃料电池重新受到市场重视是电动汽车产业多年来商业价值提升缓慢的市场反馈。

　　与电动汽车相比，全球燃料电池汽车市场总体发展迟缓，尚未形成产业规模。我国燃料电池汽车同时还面临技术上的滞后，目前处于追赶状态。虽然市场对于燃料电池汽车给予了较大期望，但我们认为国内推广燃料电池汽车仍面临三方面的巨大挑战和压力：一是燃料电池汽车技术过于复杂，系统脆弱；二是生产和运营成本偏高，很长时期内无法摆脱对高额补贴的依赖。三是产业缺乏顶层设计和统一协调，资源分散、缺乏合力。

　　现阶段而言，大规模推广燃料电池汽车的时机并不成熟。但部分资源条件较好的地区有一定的推广潜力，商用车仍然下阶段燃料电池汽车应用的主要场景，而乘用车的推广可能需要等待更长一段时期。

　　正文

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　　燃料电池汽车升温是

　　纯电动汽车商业价值提升缓慢的市场反馈

　　2018年以来在国内电动汽车高速发展的同时，无论是市场还是舆论对于燃料电池汽车的关注都出现了明显升温。首先是前科技部部长万钢于2018年12月在人民日报公开撰文指出“纯电动汽车的短板是续驶里程和充电时间，尚不能满足量大面广的远程公交、双班出租、城市物流、长途运输等市场需求。为此，应及时把（新能源汽车）产业化重点向燃料电池汽车拓展。”作为当年大力倡导发展纯电动汽车的高层领导，公开提出将产业重点向燃料电池汽车转向引发了市场的高度热议。随后在2019年3月举行的两会政府工作报告修改稿中，首次增加了“推动充电、加氢等设施建设”内容，这进一步强化了市场对于政府发展燃料电池汽车的预期。

　　实际上，我国燃料电池汽车和纯电动汽车的发展几乎是同时起步，早在2008年奥运会和2010年世博会期间我国在北京、上海等地就已开展了燃料电池客车的示范工作。但自2014年我国正式启动新能源汽车商业化进程以来，相比电动汽车而言，燃料电池汽车的发展已明显滞后。2018年我国新能源汽车总销量为125.6万辆，其中纯电动汽车（EV）和插电式混合动力汽车（PHEV）销量分别为98.4万辆和27.2万辆，而同期燃料电池汽车（FCV）销量仅有区区1527辆，且全部为商用车，两大产业发展的规模已不可同日而语。

　　不过虽然电动汽车发展速度较快，但必须看到，这是在高额财政补贴以及限行限购等各项强力扶持政策下所取得的，特别是有相当长一段时期我国的新能源汽车产业政策是向纯电动汽车倾斜的，对燃料电池汽车的扶持力度偏弱。而与此同时，电动汽车尤其是纯电动汽车的各项弱点和发展瓶颈近年来却不断暴露。目前来看，纯电动汽车最为突出的两大缺陷是续航里程不足和充电时间超长。

　　从续航里程来看，虽然目前国内不少车企都宣称其续航里程超过400千米甚至500千米，但实际上当前阶段的国内纯电动汽车续航里程都有相当大的水份。其所标称的续航里程往往是在较为平稳运行的所谓工况行驶（NEDC）状态下所获得的数据。但在实际运行中，电动汽车如果使用空调或者行驶在山区等复杂地形条件时续航里程将明显下降，尤其是现阶段纯电动汽车搭载的动力锂电池（无论是三元锂还是磷酸铁锂）对温度极为敏感，低温阶段的续航里程衰减问题尤为严重。

　　根据国内某汽车机构2018年底对主流纯电动汽车进行的实测显示，在零下10℃低温条件下，纯电动汽车续航里程几乎缩水一半，也就是所谓宣称具有400千米续航里程的纯电动乘用车连行驶200千米都十分困难。值得注意的是，参与测试的纯电动汽车还普遍采用低温预加热技术，但显然这样的技术改进对于续航里程的改观并不明显。由于我国北方地区冬季气温普遍在零摄氏度以下，低温阶段的续航里程缩水问题对纯电动汽车的推广是个相当大的考验和难题。

　　同时还应关注的是，目前国内主流纯电动乘用车的三元锂电池能量密度到2018年底仍普遍维持在150瓦时/千克左右，即使如比亚迪这样在锂电池技术方面领先的企业，其能量密度也仅在160瓦时/千克左右。而大众最新推出的e-Golf纯电动汽车其锂电池能量密度甚至仅有121瓦时/千克。很明显，当前阶段的动力锂电池能量密度的提升并不明显，虽然不少锂电池企业宣称其已实现电池能量密度达到200瓦时/千克甚至300瓦时/千克，但实际如我们看到的在主流乘用车上搭载的锂电池能量密度并没有出现快速提升。

　　其主要原因在于锂电池企业所宣称的能量密度为单体电芯密度，但经过PACK后的锂电池系统能量密度与其有很大差异。回顾过去五年多以来，虽然企业、政府以及社会各界对于能量密度的提升寄予了很高的期望，企业也投入了大量的精力，但必须看到的是动力锂电池的能量密度提升实际上相当缓慢。而这种情形并非我国企业所独有，国际上的几大动力锂电池供应商如松下、三星、LG化学等其动力锂电池能量密度与我国领先企业也基本相当，只是在成本上略占优势而已。目前市场对于动力锂电池能量密度的飞跃已经寄希望于下一代动力锂电池如固态锂电池等，但是即使市场中最乐观的人士也表示研发进展最快的固态锂电池要实现商业化至少也要到2025年，而其他类型有卓越表现的动力电池或许将永远停留在实验室中。

　　如果说续航里程的不足只是让纯电动汽车的出行较为不便外，那么充电时间的超长则可能是纯电动汽车商业价值遭遇的最严峻挑战，这一短板将可能成为未来制约纯电动汽车推广的最大瓶颈。受电网负荷限制，目前国内快充桩的功率基本在30千瓦至60千瓦（仅有少量的超高功率快充桩），但在现有技术条件下其功率随着电池电量增加而下降，实际快充过程中存在充电功率前高而后低的特性。以现有主流纯电动乘用车搭载50千瓦时动力锂电池而言，电池完全充满需要一小时以上。毫无疑问，这样的能量补给时间远高于传统燃油车，处于超长状态。而如果车主只采用前部高功率时段进行充电，则电池电量仅能充至70%～80%，这将使得纯电动汽车本已较少的续航里程显得更加捉襟见肘。

　　我们认为，在高度追求效率的现代社会，纯电动车主在充电过程中所消耗的大量时间（还不考虑车主为寻找充电设施而耗费的时间）间接上也是一种成本，甚至可以说一种异常高昂的成本，这种隐形成本的增加将严重削弱电动汽车的竞争力。

　　通过过去几年的实践可以看出，短期内要大幅提高纯电动汽车的续航里程以及缩短充电时间两大关键问题都面临非常大的困难和挑战。坦率的说，虽然社会各界以及政府给予了纯电动汽车极大的扶持和关注，但电动汽车现阶段所具有的商业价值和实用价值非常有限。在此背景下，寻求实用性更好、使用便利、更具商业价值的新能源汽车类型也就成为市场的必然选择。而燃料电池汽车（FCV）正是在这样的背景下得到市场的高度关注和资本热捧。换言之，燃料电池汽车重新受到市场的瞩目是在发展纯电动汽车受阻的背景下而出现的。

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　　全球燃料电池汽车发展缓慢

　　燃料电池汽车是使用车载燃料，通过燃料电池系统（电堆）发生电化学反应产生电力作为驱动汽车的主要动力。目前全球发展的燃料电池汽车主要是氢燃料电池汽车，以氢作为动力来源，其排放物仅有水，完全实现了环保无污染，彻底解决了传统燃油车（包括天然气、甲醇汽车）的污染和排放问题，是最环保的交通工具，氢也是最洁净的能源。与纯电动汽车相比，燃料电池汽车具有加氢快、续航能力强等两大优势，其加氢时间可控制在5分钟左右，与传统汽油车相当，而目前已研发成功投入商业运营的燃料电池汽车（乘用车）续航里程可超过500千米。

　　由于氢燃料电池汽车的动力主要通过电堆发生电化学反应而产生，因此不存在类似纯电动汽车的低温衰减问题，续航里程可靠。总体对比可以看出，燃料电池汽车充分克服了现有纯电动汽车的两大痛点，即续航能力和能量补给时间。因此相比之下，其具有更好的实用价值。

　　然而尽管燃料电池汽车具有这些无与伦比的优势和性能，但一个不争的事实却是全球燃料电池汽车的发展速度却明显滞后于纯电动汽车。2018年统计数据显示全球燃料电池汽车（乘用车）销量仅为4300辆左右，自2013年以来全球累计燃料电池汽车销量仅在1万辆的规模，而同期全球电动汽车累计销量接近500万辆。目前全球近80%的燃料电池汽车（乘用车）销量来自于丰田Mirai这一款产品。从技术上看，丰田Mirai在储氢能力、续航能力、低温启动温度、功率密度等各项技术指标在全球处于绝对领先。

　　除丰田外，本田和现代也有少量燃料电池汽车销量，但占比相对较低，技术指标与丰田相比也略逊一筹。而作为支撑燃料电池汽车发展的关键基础设施加氢站，目前全球都处于建设早期，不仅严重依赖财政补贴，同时技术路线也并不确定。从数量来看，至2018年底全球加氢站总数约为369座，其中日本96座，占比最多；德国和美国分别有60座和23座，我国加氢站数量虽然已增加到23座，但真正对外开放进入商业运营的不到十座。可以看出，全球加氢站数量现阶段都严重偏少，对于燃料电池汽车的推广极为不利。虽然美日欧各国都出台了规模宏大的加氢站建设计划，但具体实施效果和进展尚有待观察。

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　　我国燃料电池汽车发展滞后，

　　但提速明显

　　与日本相比，我国燃料电池汽车发展相对滞后，这种差距不仅体现在销量上更是体现在技术上。2016年和2017年我国燃料电池汽车销量分别为629辆和1272辆。2018年根据中汽协统计数据显示国内燃料电池汽车销量仅有1527辆；而根据咨询机构OFweek产业研究院的统计数据显示，2018年我国燃料电池汽车产量为1619辆，其中燃料电池客车710辆，燃料电池物流车909辆。

　　尽管两家机构的统计数据有所出入，但我们看到国内燃料电池汽车总体市场规模也就是在1500～1600辆的水平，很显然当前国内燃料电池汽车产业还处于商业化早期。同时国内的燃料电池汽车全部为商用车（客车、物流车），乘用车没有任何产销量。因此我国的燃料电池汽车销量尚未纳入国际统计口径。

　　而从分布地域来看，全国燃料电池汽车销量具有高度的地域特点，2018年燃料电池汽车销量主要集中在深圳、佛山、广州、云浮、武汉、大同、张家口、上海等地，其中广东燃料电池汽车销量占到全国总销量的60%以上。

　　值得注意的是由于当前阶段燃料电池汽车产业高度受政策左右和影响，因此销售的地域性特征十分突出。根据我国现行的新能源补贴政策，燃料电池汽车的财政补贴不受补贴退坡影响，同时享受地方补贴与国家补贴同等水平。大型燃料电池客车和中重型货车可享受最高50万元的国家补贴，如果加上同等规模的地方补贴，大型客车（货车）单车补贴可高达100万元。目前不少城市在推广燃料电池汽车发展时还制定了一些本地化标准，如上海要求燃料电池汽车的电堆功率不能低于60KW（国家标准为不低于30KW），否则不能获得地方补贴。由于现阶段燃料电池汽车产业对政策高度敏感，因此各地方政府的政策对于企业有重大影响，甚至直接影响着企业的技术取向。

　　从企业方面看，由于现阶段我国的燃料电池汽车尚未进入乘用车领域，因此燃料电池汽车生产全部集中在商用车厂。如宇通、东风、中通、福田、上汽大通、佛山飞驰等商用车企业，为国内燃料电池汽车生产的主力。

　　2018年国内燃料电池汽车销量超100辆的有中通客车(000957)、佛山飞驰和福田汽车(600166)三家企业，其中中通客车销量最高，年销量超过300辆。但燃料电池汽车企业的生产稳定性较差，排名波动频繁。尤其值得注意的是，虽然目前我国的燃料电池汽车规模并不大，2018年仅有1500辆的销量，但国内已从事燃料电池汽车生产、销售的企业却多达十多家，但多数企业的年销量仅在20～50辆的较小规模，同时资金实力较弱，后续继续大规模进行研发的能力十分有限。

　　从产业链来看，现有整车企业基本以系统集成为主，零部件高度依赖外购，缺乏对核心关键技术的掌握。尽管如此，2018年以来却有越来越多的企业开始积极进入该领域。根据不完全统计，至2018年底，国内已有高达41家整车企业开始启动或着手燃料电池汽车的研发工作。与此同时，在燃料电池汽车领域的相关并购也活跃起来，且主要家中在电堆系统。

　　除了收购较为活跃外，2018年以来国内在燃料电池领域的直接项目投资也显著增长。如雪人股份(002639)、雄韬股份(002733)都制定了10万套燃料电池系统的大规模计划，亿华通在张家口的一期燃料电池项目投产后，目前也启动了二期工程，计划将再增加1万套燃料电池系统。显然，2018年开始国内的燃料电池投资出现了明显升温。

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　　燃料电池汽车发展的困难可能被低估

　　尽管近期无论是企业还是政府对于燃料电池汽车的发展都给予高度重视并加大了资金的投入力度，同时燃料电池汽车的实用性和用户体验感也较好。但相比电动汽车而言，燃料电池汽车的发展依然将面临较多的困难和阻力，其市场前景也可能并不如预期。我们认为未来一段时期燃料电池汽车产业在我国的发展将主要面临三方面的阻力和障碍。

　　一是燃料电池汽车的复杂性和脆弱性可能被低估，而这可能将导致国内产业发展低于预期。燃料电池汽车的核心系统包括电堆、空压系统和供氢系统等，其中电堆系统是氢气与氧气反应并产生电流的设备，也是整个燃料电池系统的核心。与燃油车和电动汽车相比，电堆系统不仅结构复杂，而且生态相当脆弱，发生反应的质子交换膜对温度、湿度、洁净度都有很高的要求。

　　虽然通过技术的手段可以满足质子交换膜的要求，但毫无疑问系统的复杂性和脆弱性对于燃料电池汽车的运营、维护提出了更高的要求。单纯从技术指标来看，目前我国燃料电池系统与发达国家的差距正在不断缩小，但是我们必须注意到的是，即使是丰田Mirai这样所谓燃料电池系统技术成熟度很高的产品，目前在全球的推广情况也并不好，这也能说明燃料电池系统的复杂性在相当程度上影响了其推广和应用。

　　二是燃料电池汽车的生产成本、运营成本、维护成本都严重偏高，而且相当长时期内无法摆脱对补贴的依赖。目前我国燃料电池电堆成本在10000元/千瓦左右，燃料电池系统成本在15000元/千瓦，这也意味着60KW的商用车仅系统成本就高达90万元。而根据我国2019年的补贴政策，大型燃料电池客车、物流车可获得80万元的补贴（国补、地补合计），基本与燃料电池系统成本相当。值得注意的是，我国目前给予燃料电池汽车的补贴额度是远高于电动汽车的，因此如果大规模推广燃料电池汽车，将是对财政补贴更为严峻的考验，对地方财政也是不小的压力。

　　尽管随着燃料电池汽车规模的增长和技术的进步，我们预计燃料电池系统成本将有明显的下降，但是否成本能下降到足够摆脱补贴并与传统燃油车相当实际上还存在相当大的不确定性。我们参考电动汽车的发展历程，自2014年以来动力锂电池价格下降了75%，但是电动汽车的综合成本依然较传统燃油车偏高。技术相对简单的电动汽车尚且如此，那么结构更加复杂、生态更加脆弱的燃料电池系统是否能实现成本的快速下降则不得不令我们打上问号。

　　除了生产成本的高昂外，运营成本的高昂也将令燃料电池汽车的推广面临挑战。我们将燃料电池汽车与纯电动汽车、燃油车进行对比发行，现阶段条件下如果采用电解水法制氢，则每公斤氢的成本可能在40元以上，考虑氢的运输、储备成本，氢的终端销售价格需要在80元/公斤以上才有可能让加氢站实现盈利。在三种技术类型汽车中，目前燃料电池汽车的每千米出行成本是最高的。尽管国内目前氢的主要来源是通过焦化副产氢获得，成本相对较低，但未来如果大规模推广燃料电池汽车，则必须依赖天然气、电解水等高成本方式制氢。

　　同时由于燃料电池汽车结构的复杂，其维护成本在三种车型中也是最高的。这也在一定程度上对推广燃料电池汽车有不利影响。

　　三是国内燃料电池汽车的推广缺乏顶层设计和统一规划，资源分散、缺乏合力，不利于燃料电池汽车产业的发展。我们前文曾提到，自2018年以来国内已有数家整车企业和零部件企业开始进入该领域，有些企业是过去从事相关设备和技术研究的，但更多的企业是过去从未涉足该领域的新进入者。坦率的说，国内燃料电池汽车产业已经形成了一哄而上的格局，同时由于在国家层面缺乏统一的协调和管理，对于燃料电池汽车的投入存在惊人的资源浪费。

　　与电动汽车相比，燃料电池汽车产业是高度消耗资本、投资回收期漫长的产业。我们对比日本，其燃料电池汽车技术在全球处于绝对领先地位，但其国内主要由丰田和本田两家大型企业进行技术主导开发，包括日产、三菱都企业都并不涉足。德国汽车工业虽然强大，目前燃料电池开发也主要以戴姆勒为主，宝马、大众则主要以发展纯电动为主，美国的燃料电池汽车则主要通用为主导开发。我们可以看出，发达国家对于发展新能源汽车进行了有效的分层，各大企业分工明确，同时由资金实力雄厚的超大型整车厂进行主导开发，研发得到了有效保障。

　　而目前我国在燃料电池汽车领域缺乏政府指导和规划，资源高度分散。虽然有很多企业宣称将进入燃料电池领域，但目前真正涉足的大型整车企业仅有上汽、东风、福田、宇通等，其他基本为二线商用车企业，实力较弱。而即使大型企业中如东风、福田、宇通目前主要以系统集成为主，在核心零部件方面主要与合作企业联合开发或完全依赖零部件供应商，实际上参与度较低。真正在燃料电池系统方面投入较深的反而是亿华通、雪人股份、雄韬股份这样一些非整车企业，但这些企业本身实力较弱，能否担负发展燃料电池汽车的重任有很大的不确定性。

　　综合以上三方面的问题，我们认为国内发展燃料电池汽车面临的现实困难和挑战都很多，大规模应用推广燃料电池汽车的时机并不成熟。但部分资源条件较好的地区（低成本氢源丰富）有一定的推广潜力，同时从国内情况看，商用车仍然下阶段燃料电池汽车应用的主要场景，乘用车（出租车除外）的推广可能需要等待更长一段时期。

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