▌氫能源:綠色零排放,，或是能源終極形式

歷史縱向看:能源使用清潔程度不斷提升

環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)推動(dòng)能源利用向著綠色,、清潔化的方向發(fā)展。

從最開(kāi)始的草木發(fā)展到如今的風(fēng)能,、太陽(yáng)能,、核能、地?zé)崮艿榷喾N形式,，能源使用過(guò)程的污染物排放逐漸降低,，這代表這人類(lèi)能源使用的方向。

而目前已知的所有能源中,，最為清潔的是氫能,，氫氣使用過(guò)程產(chǎn)物是水，可以真正做到零排放,、無(wú)污染,，被看做是最具應(yīng)用前景的能源之一，或成為能源使用的終極形式,。

本文主要是研究氫能源產(chǎn)業(yè)鏈情況(主要是研究非工業(yè)用途,，尤其是在燃料電池上的應(yīng)用)，望其未來(lái)的可行性和機(jī)會(huì)所在,。

橫向?qū)Ρ瓤?氫能源具有多方面優(yōu)勢(shì)

從不同能源的功率密度和用于發(fā)電時(shí)的建設(shè)成本方面考慮,，氫能源都具有優(yōu)勢(shì)。

從物質(zhì)能量密度角度看,，氫能源高于汽油,、柴油和天然氣。

美國(guó)能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示,，氫氣功率密度幾乎是其他化石燃料的3倍多,。從發(fā)電建設(shè)成本來(lái)講，氫能源發(fā)電建設(shè)成本最低,。

EIA數(shù)據(jù)顯示,，氫氣發(fā)電建設(shè)成本僅580美元/KW，在風(fēng)能,、天然氣,、光伏、石油,、生物質(zhì)能發(fā)電等眾多方式中成本最低,。

氫能源應(yīng)用阻礙:分布式應(yīng)用場(chǎng)景綜合成本高與加氫難

雖然氫氣在理論層面相較于其他能源具有功率密度優(yōu)勢(shì)，且用于發(fā)電時(shí)建設(shè)成本較低,，但是這僅考慮了發(fā)電時(shí)利用氫能源的

模式,。氫能源大范圍推廣使用離不開(kāi)分布式使用場(chǎng)景,，當(dāng)應(yīng)用場(chǎng)景發(fā)生變化時(shí)，氫能源使用需要考慮的影響因素就變得更為復(fù)雜,。

分布式應(yīng)用場(chǎng)景中與替代產(chǎn)品相比成本較高

氫能源的清潔利用主要是通過(guò)燃料電池,，燃料電池應(yīng)用在分布式應(yīng)用場(chǎng)景中的時(shí)候與其他可替代方式相比，還存在成本高的問(wèn)題,。

以氫能源燃料電池汽車(chē)為例,，應(yīng)用氫能源首先要考慮購(gòu)買(mǎi)產(chǎn)品的成本，燃料電池本就是技術(shù)含量高的產(chǎn)品,，應(yīng)用到汽車(chē)上時(shí)使得汽車(chē)的一次性購(gòu)置成本迅速增長(zhǎng);

其次考慮維護(hù)成本,，燃料電池汽車(chē)比其他汽車(chē)更為精密，因此其維護(hù)成本更高;

接著考慮消耗燃料的成本,，氫氣由于在制備,、儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程中需要更多的技術(shù)處理而具有更高的單位成本;最后考慮配套設(shè)施設(shè)施成本,，燃料電池汽車(chē)使用需要眾多加氫站支持,，加氫站由于需要配置大型壓縮機(jī)等大型設(shè)備，具有比加油站和充電站更高的建設(shè)成本,。

綜合考慮之下,，分布式應(yīng)用場(chǎng)景中，氫能源應(yīng)用綜合成本很高,。

根據(jù)羅蘭貝格提供的燃料電池汽車(chē)的數(shù)據(jù)測(cè)算,，歐洲市場(chǎng)燃料電池小汽車(chē)的綜合使用成本達(dá)到0.24歐元/km，高于純電動(dòng)和柴油汽車(chē)的綜合使用成本,。

因?yàn)闅錃獬鍪蹠r(shí)會(huì)考慮氫氣制備,、運(yùn)輸以及加氫站建設(shè)、運(yùn)營(yíng)等成本,，所以氫氣價(jià)格里面包含了這些相關(guān)配套設(shè)施的成本,。因此這一成本就是氫能源以燃料電池形式應(yīng)用到小汽車(chē)上的全成本。

氫氣使用便利程度不如可替代產(chǎn)品

氫氣利用另一大難題是加氫難,。

因?yàn)樵O(shè)備與技術(shù)要求,，加氫站的建設(shè)運(yùn)營(yíng)成本遠(yuǎn)高于加油站和充電站，目前加氫站的數(shù)量還不足以完全滿足商業(yè)化應(yīng)用的需求,。

汽油和電力的廣泛使用是以加油站和電網(wǎng)覆蓋為前提的,，氫能源大規(guī)模使用也要以加氫站覆蓋為基礎(chǔ)。截止2017年底,，全球共計(jì)加氫站328個(gè),，而國(guó)內(nèi)僅有9座。加氫站覆蓋范圍小對(duì)于氫能源的利用有不小的阻礙,。

獲得本文完整報(bào)告及更多行業(yè)報(bào)告,，請(qǐng)至樂(lè)晴智庫(kù)網(wǎng)站: www.767stock.com

▌產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀:尚處于導(dǎo)入期,，需要政策支持

國(guó)際汽車(chē)制造商協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示，2017年全球銷(xiāo)售乘用車(chē)接近0.71億輛,，而勢(shì)銀智庫(kù)數(shù)據(jù)顯示2017年全球FCV(燃料電池汽車(chē))銷(xiāo)量3260輛(燃料電池汽車(chē)大多使用氫能源作為燃料,，極少數(shù)使用其他燃料，在此暫且先認(rèn)為這些FCV都使用了氫氣做燃料),，氫能源在汽車(chē)領(lǐng)域滲透率不過(guò)0.0046%，在汽車(chē)應(yīng)用領(lǐng)域氫能源產(chǎn)業(yè)化尚處于導(dǎo)入期,。

因?yàn)槟壳皻淠茉吹睦蒙刑幱趯?dǎo)入期,，因此需要政策支持引導(dǎo)。世界各國(guó)都針對(duì)氫能源利用出臺(tái)了各自的扶持政策,，由于氫能源燃料電池汽車(chē)市場(chǎng)有望成為氫能源最大的消費(fèi)端,，支持政策主要集中在燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈。

▌國(guó)外政策支持:消費(fèi)端補(bǔ)貼與制造端補(bǔ)貼并舉

從補(bǔ)貼形式看,，大多國(guó)家把補(bǔ)貼放在了消費(fèi)環(huán)節(jié),，以購(gòu)置稅費(fèi)抵免或者購(gòu)臵補(bǔ)貼的形式發(fā)放，僅德國(guó)將補(bǔ)貼放在了開(kāi)發(fā)制造環(huán)節(jié),。

前者屬于需求端的刺激,，后者屬于供給端刺激。供給側(cè)(生產(chǎn)制造領(lǐng)域)補(bǔ)貼促進(jìn)企業(yè)研發(fā)新車(chē)型,，有利于在無(wú)形中促進(jìn)企業(yè)形成研發(fā)能力,，就算補(bǔ)貼斷了，多年的技術(shù)積累不會(huì)隨著補(bǔ)貼停止而消失,。因此從這個(gè)角度看,，德國(guó)將研發(fā)補(bǔ)貼放在生產(chǎn)領(lǐng)域不無(wú)道理。

國(guó)內(nèi)補(bǔ)貼政策也可借鑒此類(lèi)方法,，在補(bǔ)貼政策上實(shí)行多途徑刺激,，在消費(fèi)端和研發(fā)端同時(shí)給予補(bǔ)貼，既保證政策效果也利于產(chǎn)業(yè)技術(shù)積淀,。

從補(bǔ)貼力度看,，各國(guó)補(bǔ)貼力度波動(dòng)幅度較大。美國(guó)和英國(guó)補(bǔ)貼在5000美元/輛上下,，日韓則給予消費(fèi)者22000美元/輛左右的補(bǔ)貼,。這也是日韓在燃料電池汽車(chē)領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)先的原因之一。國(guó)內(nèi)政策支持:補(bǔ)貼力度大

國(guó)內(nèi)方面補(bǔ)貼政策最早是在2009年出現(xiàn),，主要形式是免征購(gòu)置稅,，同時(shí)還會(huì)在購(gòu)買(mǎi)時(shí)給予一次性的不同額度的補(bǔ)貼。

從補(bǔ)貼力度看,，我國(guó)的補(bǔ)貼力度是最大的,，按2017年標(biāo)準(zhǔn),，僅乘用車(chē)補(bǔ)貼就高達(dá)20萬(wàn)元/輛，高于日韓22000美元/輛的標(biāo)準(zhǔn),，大型客貨則高達(dá)50萬(wàn)元/輛,，遠(yuǎn)超出國(guó)外最高額度。

2018年補(bǔ)貼有所調(diào)整,，原來(lái)對(duì)應(yīng)的20,、30、50萬(wàn)元/輛,，分別調(diào)整為對(duì)應(yīng)補(bǔ)貼上限,。

雖然我國(guó)氫能源燃料電池汽車(chē)補(bǔ)貼高出國(guó)外很多，但是全部都是以購(gòu)臵補(bǔ)貼形式發(fā)放的,，沒(méi)有在氫能源燃料電池汽車(chē)生產(chǎn)制造領(lǐng)域設(shè)臵補(bǔ)貼政策,。

我們可以考慮在需求側(cè)和供給側(cè)同時(shí)補(bǔ)貼。需求刺激與技術(shù)進(jìn)步刺激并舉,，可能是更健康的產(chǎn)業(yè)政策,，對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展更為有利。

同時(shí),，我們看到國(guó)家從2014年起將加氫站納入了補(bǔ)貼范圍,，這是刺激配套產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展，是從整條產(chǎn)業(yè)鏈的角度出發(fā)看問(wèn)題,，對(duì)氫能源燃料電池汽車(chē)發(fā)展有促進(jìn)作用,。

獲得本文完整報(bào)告及更多行業(yè)報(bào)告，請(qǐng)至樂(lè)晴智庫(kù)網(wǎng)站: www.767stock.com

國(guó)內(nèi)方面,，新能源汽車(chē)領(lǐng)域一直是鋰電汽車(chē)占據(jù)主導(dǎo)地位,。

但是國(guó)家在鋰電池汽車(chē)上的補(bǔ)貼政策正在逐步退坡，而氫能源燃料電池汽車(chē)的補(bǔ)貼政策相對(duì)來(lái)說(shuō)較為穩(wěn)定,，就補(bǔ)貼力度上限來(lái)說(shuō),，燃料電池汽車(chē)的補(bǔ)貼力度是沒(méi)有下降的。

2018年鋰電池汽車(chē)的補(bǔ)貼力度降幅較大,，傳統(tǒng)工況續(xù)航在300km左右的乘用車(chē)補(bǔ)貼降幅達(dá)20%多,，更低續(xù)航里程的降幅則更多。

而燃料電池汽車(chē)補(bǔ)貼力度較為穩(wěn)定,，且力度比鋰電池補(bǔ)貼力度大,，因此氫能源燃料電池汽車(chē)處于政策大力支持階段，這也是氫能源產(chǎn)業(yè)處于導(dǎo)入階段所決定的,。

總的來(lái)說(shuō),，氫能源在眾多能源中具有一定優(yōu)勢(shì)，但實(shí)際應(yīng)用仍有成本和便利性方面的障礙，尤其是在分布式應(yīng)用領(lǐng)域更是如此,。在國(guó)家政策支持和財(cái)政補(bǔ)貼下,，氫能源的分布式應(yīng)用正處于高速發(fā)展中，而且處于概念向?qū)肫谵D(zhuǎn)化的關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn),。

我們認(rèn)為,，氫能源燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展有向好趨勢(shì)，但產(chǎn)業(yè)化和行業(yè)健康發(fā)展仍需產(chǎn)業(yè)鏈逐步成長(zhǎng)和完善,。

▌氫能源應(yīng)用方式及場(chǎng)景:主要通過(guò)燃料電池,，交通運(yùn)輸需求漸成主流

目前全球范圍內(nèi)，氫能源分布式應(yīng)用主要是通過(guò)燃料電池,。氫能源利用可以通過(guò)熱機(jī)(通過(guò)利用內(nèi)能做功的機(jī)械)也可以通過(guò)燃料電池,，通過(guò)熱機(jī)利用氫氣的原理是:燃料在燃燒室內(nèi)燃燒，氣體膨脹推動(dòng)傳動(dòng)裝臵,，實(shí)現(xiàn)機(jī)械驅(qū)動(dòng)。另一種利用方式就是通過(guò)燃料電池的形式,，氫氣不直接燃燒,，先分解成原子，再分解成質(zhì)子和電子,，電子通過(guò)外電路產(chǎn)生電流做功,。

熱機(jī)利用氫能源的方式還屬于熱循環(huán)的過(guò)程，存在熱量的浪費(fèi),，能量利用效率低,。

燃料電池利用氫能源的方式不受熱循環(huán)原理影響，因而具有更高的能量利用效率,，同時(shí)還有更低的噪音,。

因此燃料電池應(yīng)用是氫能源利用的主流途徑。

燃料電池原理:氧化還原反應(yīng)

燃料電池主要由正極,、負(fù)極,、電解質(zhì)三部分組成，原理是氧化還原反應(yīng),，反應(yīng)實(shí)質(zhì)是燃料和氧氣發(fā)生反應(yīng)生水或者其他產(chǎn)物,。負(fù)極(陽(yáng)極)是燃料反應(yīng)端，正極(陰極)是空氣反應(yīng)端,。

負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是燃料物質(zhì)(氫氣/甲醇/煤氣等)在催化劑作用下產(chǎn)生氫質(zhì)子,、電子以及其他副產(chǎn)物，氫質(zhì)子穿過(guò)電解質(zhì)達(dá)到正極,，準(zhǔn)備與正極上的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)

正極發(fā)生的反應(yīng)是氧氣在催化劑作用下與通過(guò)電解質(zhì)達(dá)到正極的氫質(zhì)子,、通過(guò)外電路從負(fù)極到達(dá)正極的電子結(jié)合生成水或者其他產(chǎn)物。

電子從負(fù)極出發(fā)經(jīng)過(guò)外電路達(dá)到正極的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生電流(電子定向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電流),，從而可以帶動(dòng)負(fù)載工作,。

▌氫能源應(yīng)用需求:三大應(yīng)用場(chǎng)景,，交運(yùn)需求漸成主流

氫能源主要是通過(guò)燃料電池得到應(yīng)用，而且燃料電池使用的燃料也主要是氫氣,，因此我們可以根據(jù)氫燃料電池的應(yīng)用將氫能

源的應(yīng)用分為三大場(chǎng)景:便攜式應(yīng)用場(chǎng)景,、固定式應(yīng)用場(chǎng)景、交通運(yùn)輸應(yīng)用場(chǎng)景,。便攜式應(yīng)用主要在輔助充電設(shè)備(戶(hù)外等場(chǎng)景),、軍用等產(chǎn)品,，固定式應(yīng)用主要在家庭熱電聯(lián)產(chǎn)、家用燃料電池、通信基站備用電源,、不間斷電源等產(chǎn)品，交通運(yùn)輸應(yīng)用主要在汽車(chē)等產(chǎn)品上,。

FuelCellToday和E4tech數(shù)據(jù)顯示,，燃料電池裝機(jī)逐年增長(zhǎng)，2012年-2017年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到32.1%,，其中交通運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用比例逐年上升,，2017年交運(yùn)領(lǐng)域的裝機(jī)占比已經(jīng)達(dá)到68.05%。交運(yùn)領(lǐng)域的需求已經(jīng)成為燃料電池主要需求,，也是氫能源的主要需求,。

▌氫能源主產(chǎn)業(yè)鏈:日益完善，整裝待發(fā)

氫能源主產(chǎn)業(yè)鏈包括上游氫氣制備,、氫氣運(yùn)輸儲(chǔ)存,、中游氫燃料電池、下游氫能源燃料電池應(yīng)用等多個(gè)環(huán)節(jié),。

上游氫氣制備包括氯堿工業(yè)副產(chǎn)氫,、電解水制氫、化工原料制氫(甲醇裂解,、乙醇裂解,、液氨裂解等)、石化資源制氫(石油裂解,、水煤氣法等)和新型制氫方法(生物質(zhì),、光化學(xué)等)等多種途徑;氫氣儲(chǔ)存包括氣態(tài)儲(chǔ)氫、液態(tài)儲(chǔ)氫,、固態(tài)合金儲(chǔ)氫三種方式,，氫氣運(yùn)輸包括罐車(chē)運(yùn)輸、管道運(yùn)輸?shù)确椒ㄍ緩?

中游氫燃料電池涉及質(zhì)子交換膜,、擴(kuò)散材料,、催化劑等多種零部件和關(guān)鍵材料;

下游燃料電池應(yīng)用包括便攜式應(yīng)用、固定式應(yīng)用、交通運(yùn)輸應(yīng)用,。

氫能源產(chǎn)業(yè)鏈的完善需要很多專(zhuān)用裝備支持,，而且大多數(shù)技術(shù)含量高，主要集中在制氫,、儲(chǔ)氫領(lǐng)域,。

制氫

制取氫氣目前主要的方法有化工原料制氫、石化資源制氫,、電解水制氫等多種途徑,。

化工原料制氫主要使用的原料是甲醇、乙醇,、液氨等,，具有制取氫氣純度高、反應(yīng)要求低等優(yōu)點(diǎn);石化資源制氫主要使用石油,、水煤氣,、天然氣等資源，具有規(guī)模效應(yīng),，且原料易獲取;電解水制氫使用的原材料是水,，具有原料可再生、可依賴(lài)的特點(diǎn),，如果使用清潔電力可實(shí)現(xiàn)全程無(wú)污染，但是過(guò)程中耗費(fèi)大量電能,，成本昂貴;

生物質(zhì)能制氫反應(yīng)速度較慢,，且不能滿足大規(guī)模使用要求。

制氫工藝路線選擇上,，我們認(rèn)為不同地區(qū)根據(jù)資源稟賦適合不同的工藝路線,。在煤炭資源豐富的地區(qū)如山西等地，因?yàn)槊簝r(jià)格低廉,，使用煤制取氫氣是較為實(shí)際的方式,。

同樣，在風(fēng)電,、光伏,、水電豐富的地區(qū)由于電價(jià)低，電解水可能是最經(jīng)濟(jì)環(huán)保的制氫方式,。沒(méi)有特殊資源稟賦的地區(qū),，性?xún)r(jià)比是制取氫氣時(shí)的首要考慮因素。

未來(lái)在氫氣制取環(huán)節(jié),，會(huì)存在兩種運(yùn)營(yíng)形式,。

第一種是中央制氫，典型的運(yùn)營(yíng)模式是在城市周邊地區(qū)建設(shè)大規(guī)模氫氣生產(chǎn)廠，然后通過(guò)運(yùn)氫車(chē)將氫氣運(yùn)輸?shù)匠鞘兄械募託湔?，再由加氫站出售給消費(fèi)者,。

第二種是分布式制氫，城市中的加氫站在站內(nèi)裝有氫氣發(fā)生器,，實(shí)現(xiàn)氫氣生產(chǎn),、壓縮、儲(chǔ)存,、出售一體化,，或者在應(yīng)用端直接安裝氫氣發(fā)生器，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用端自產(chǎn)自供氫氣,。我們認(rèn)為,，未來(lái)中央產(chǎn)氫和分布式產(chǎn)氫兩種形式并存較為合理。

儲(chǔ)氫

儲(chǔ)氫方式有三種,，分別是氣態(tài)儲(chǔ)氫,、液態(tài)儲(chǔ)氫、固態(tài)儲(chǔ)氫,。

氣態(tài)儲(chǔ)氫主要是將氫氣直接儲(chǔ)存在高壓罐中,，又細(xì)分為低壓儲(chǔ)存和高壓儲(chǔ)存，低壓儲(chǔ)存使用巨大的水密封儲(chǔ)槽儲(chǔ)存,，高壓儲(chǔ)存是通過(guò)對(duì)氫氣加壓減小體積儲(chǔ)存在容器中;液態(tài)儲(chǔ)氫是將氫氣冷卻到一定低的溫度之下,，使氫氣呈現(xiàn)液態(tài)，然后再將其儲(chǔ)存到特定容器中;

固態(tài)儲(chǔ)氫是利用金屬合金(一般稱(chēng)為儲(chǔ)氫合金)晶格間隙吸附氫原子,，(涉及到氫氣分子轉(zhuǎn)化為氫原子的過(guò)程),，同時(shí)表面還可以在表面結(jié)合一部分氫分子。

氣態(tài)儲(chǔ)氫是目前主流的儲(chǔ)氫方式,。

氣態(tài)儲(chǔ)氫最大的優(yōu)點(diǎn)是使用方便,，儲(chǔ)存要求條件易滿足，成本低,。

液態(tài)儲(chǔ)氫需要先提供極低的溫度,，之后儲(chǔ)存的容器還必須采用雙層真空隔熱結(jié)構(gòu)，液態(tài)氫沸點(diǎn)低,，僅為20.38K(-253°C),，氣化潛熱小，僅0.91kj/mol,，罐內(nèi)液氫和外界存在巨大的溫度差,，一旦隔熱工作沒(méi)做好，液氫將大規(guī)模沸騰揮發(fā)損失,，目前的技術(shù)只能保證液氫每天1%-2%的揮發(fā),，作為對(duì)照,，汽油每月只損失1%。

固體合金儲(chǔ)氫可以做到安全,、高效,、高密度，不僅可以在表面吸附氫分子,，還可以在一定溫度和壓力下讓氫分子分解成為氫原子,，進(jìn)入合金的八面體或四面體間隙(金屬原子堆垛時(shí)形成的空隙)，形成金屬化合物,，可吸收相當(dāng)于儲(chǔ)氫合金體積1000-3000倍的氫氣,，儲(chǔ)氫能力極其強(qiáng)大。

常見(jiàn)的儲(chǔ)氫合金有鈦系合金,、鋯系合金,、鐵系合金、稀土系合金,。

其主要問(wèn)題在于儲(chǔ)存和釋放氫氣的過(guò)程主要是化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程,，需要一定的溫度和壓強(qiáng)環(huán)境，使用不方便,，同時(shí)儲(chǔ)氫合金一般成本較高,。

雖然目前大范圍使用的是氣態(tài)儲(chǔ)氫，但是固態(tài)合金儲(chǔ)氫方式性能卓越,，是三種方式中最為理想的儲(chǔ)氫方式,，是儲(chǔ)氫科研領(lǐng)域的前沿方向之一。

隨著技術(shù)進(jìn)步,，儲(chǔ)氫合金吸收釋放氫氣的條件要求可能降低和改善,，非稀土系金屬合金的開(kāi)發(fā)研究可以降低儲(chǔ)氫成本，儲(chǔ)氫合金使用便利性的提升和成本的降低有望使得儲(chǔ)氫合金成為未來(lái)主流的儲(chǔ)氫方式,。

加氫站

目前，為了支持燃料電池汽車(chē)發(fā)展,，各國(guó)積極建設(shè)氫能源燃料電池汽車(chē)配套設(shè)施,。

根據(jù)規(guī)劃，到2020年,，中國(guó)將建成100座加氫站,，到2030年將建成1000座加氫站，日本在2020年前建成160個(gè)加氫站,，韓國(guó)計(jì)劃到2020年建成80座加氫站,，德國(guó)到2020年也預(yù)計(jì)達(dá)到100座加氫站的規(guī)模。

世界上幾個(gè)建設(shè)加氫站的大國(guó)都以2020年100座加氫站為目標(biāo),。而截至2017年底我國(guó)加氫站共有9座,，北京,、上海各2座，深圳,、廣州各1座,，還有一座移動(dòng)加氫站，另外2座歸屬新源動(dòng)力和宇通客車(chē),，這距離我國(guó)2020年100座加氫站的目標(biāo)還有很大距離,，同時(shí)也表明，未來(lái)兩年內(nèi)加氫站建設(shè)進(jìn)度會(huì)急劇增加,，相關(guān)方面需求巨大,，也是機(jī)會(huì)點(diǎn)。

技術(shù)路線:看好站內(nèi)制氫加氫方案發(fā)展前景

加氫站的技術(shù)路線有:站內(nèi)制氫技術(shù)和外供氫技術(shù),。

站內(nèi)制氫加氫站技術(shù)主要是用天然氣或者其他原料在加氫站內(nèi)自己制氫然后加注到燃料電池汽車(chē)中,，或者通過(guò)電解水制取氫氣然后壓縮，再加注到氫能源燃料電池汽車(chē)中,。

天然氣通過(guò)管道輸送到加氫站,，加氫站配備有自己的制氫和壓縮氫氣的設(shè)備。

其中,，電解水制氫技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)十分成熟,，歐洲大多數(shù)加氫站都采用這種技術(shù);外供氫加氫站的氫氣供氫氣來(lái)源多樣，包括中央產(chǎn)氫廠產(chǎn)出的氫氣,、氯堿廠副產(chǎn)氫等多種來(lái)源,，一般使用高壓氫氣瓶集束拖車(chē)運(yùn)輸。

我們看好站內(nèi)制氫加氫方案的發(fā)展前景,。站內(nèi)制氫加氫比外供氫氣少了汽車(chē)運(yùn)輸成本,，可以利用原有的天然氣管道或者送水管道，成本相對(duì)較低,。

而且電解水在現(xiàn)階段仍因?yàn)殡妰r(jià)因素綜合成本高于天然氣制氫成本,，從成本角度和配套設(shè)施完備程度來(lái)看，使用天然氣的站內(nèi)制氫加氫站比較符合實(shí)際情況,。

從便利性角度看,，站內(nèi)制氫加氫可以隨時(shí)制取，方便快捷,。但是加氫站一般建在城市內(nèi)或者城市周邊,，面積限制決定了其氫氣產(chǎn)能產(chǎn)量不一定夠用，因此中央制氫通過(guò)運(yùn)氫車(chē)運(yùn)到加氫站的模式作為補(bǔ)充形式具有存在的合理性,。

考慮到中央制氫廠建設(shè)投入大,，資金需求高，且運(yùn)營(yíng)成本高,，因此可能是由政府部門(mén)建設(shè)運(yùn)營(yíng),，形成“市場(chǎng)化的站內(nèi)制氫加氫站點(diǎn)主導(dǎo),，少數(shù)大型中央產(chǎn)氫廠補(bǔ)充”的格局。我們看好站內(nèi)加氫制氫模式帶來(lái)的投資機(jī)會(huì),。

氫燃料電池

氫能源燃料電池是氫能源清潔高效利用的核心,，同樣也是整條氫能源主產(chǎn)業(yè)鏈的核心所在。燃料電池主要由膜電極組(MEA),、雙極板,、集流板、端板組成,，其中膜電極組又是由質(zhì)子交換膜,、催化劑、氣體擴(kuò)散層組成,。

一塊MEA單體正負(fù)極之間的理論電壓在0.7V,，需要串聯(lián)起來(lái)使用才能提供高電壓。

而用外接導(dǎo)線串聯(lián)則會(huì)有較多的電壓降和電量損失,，因此采用雙極板在各個(gè)MEA之間充當(dāng)傳輸氣體和連接電路的作用,。

最后燃料電池的結(jié)構(gòu)就變成“.雙極板-MEA-雙極板-MEA-雙極板-MEA-雙極板-MEA...”的結(jié)構(gòu)，類(lèi)似于高分聚合物重復(fù)的單體結(jié)構(gòu),。

催化劑在燃料電池的總成本中占比最高,，在年產(chǎn)1000套燃料電池時(shí)，催化劑占總成本25%,，當(dāng)年產(chǎn)電池?cái)?shù)量達(dá)到10萬(wàn)套和50萬(wàn)套時(shí),，催化劑成本就會(huì)達(dá)到40%左右。

因此,，從成本角度看,，催化劑是整個(gè)燃料電池汽車(chē)降低成本的關(guān)鍵所在，但是燃料電池最為關(guān)鍵的技術(shù)在質(zhì)子交換膜上,。我們認(rèn)為氫能源燃料電池環(huán)節(jié)未來(lái)的機(jī)會(huì)有兩個(gè),，一個(gè)是有技術(shù)壁壘的核心零部件，如質(zhì)子交換膜和空氣擴(kuò)散層;另一個(gè)是

成本占比較高的部分,，比如催化劑,。成本占比較高的部分在理論上存在較大的降成本空間，會(huì)帶動(dòng)燃料電池整體成本下降,，加速推進(jìn)燃料電池的需求爆發(fā)。

▌下游應(yīng)用

氫能源燃料電池下游主要分三大市場(chǎng),，分別是便攜設(shè)備市場(chǎng),、固定式系統(tǒng)應(yīng)用市場(chǎng)、交通運(yùn)輸應(yīng)用市場(chǎng),。

在燃料電池下游市場(chǎng)中,，交通運(yùn)輸領(lǐng)域裝機(jī)占到了近70%,。我們將簡(jiǎn)要介紹便攜設(shè)備和固定應(yīng)用設(shè)備，之后著重分析氫燃料電池汽車(chē),。

便攜式設(shè)備主要是一些備用電源,，因?yàn)闅淠茉慈剂想姵財(cái)y帶電量多、重量輕,，因此可以用在戶(hù)外和軍用電源設(shè)備上,。

固定式應(yīng)用場(chǎng)景則包括氫能源家用燃料電池、電信行業(yè)無(wú)間斷電源或備用電源等,。

汽車(chē)市場(chǎng):國(guó)外乘用車(chē)技術(shù)成熟,，國(guó)內(nèi)商用車(chē)先行

氫燃料電池汽車(chē)市場(chǎng)呈現(xiàn)日韓做乘用車(chē)、中國(guó)做客車(chē),、美國(guó)做專(zhuān)用車(chē)的格局,。日本豐田本田等車(chē)企2000年前后就開(kāi)始做燃料電池汽車(chē)，至今已經(jīng)有近20年的技術(shù)積累,，且將燃料電池汽車(chē)應(yīng)用于汽車(chē)時(shí)間較早,，產(chǎn)品經(jīng)過(guò)市場(chǎng)多年檢驗(yàn)，技術(shù)成熟,。

雖然中國(guó)也有燃料電池汽車(chē),，但是發(fā)布時(shí)間較短，應(yīng)用于汽車(chē)經(jīng)驗(yàn)不足,。中國(guó)的燃料電池汽車(chē)主要是客車(chē),，2017年中國(guó)生產(chǎn)的1000多輛氫能源燃料電池汽車(chē)均是商用車(chē)(清華大學(xué)氫燃料電池實(shí)驗(yàn)室主任王誠(chéng)曾在接受媒體采訪時(shí)表示)。

美國(guó)燃料電池技術(shù)在卡車(chē)上的應(yīng)用比較成熟,。

2016年美國(guó)發(fā)布全球第一款燃料電池卡車(chē),，續(xù)航里程接近2000Km，此后日本,、中國(guó)相繼發(fā)布燃料電池專(zhuān)用車(chē),，但性能有較大差距，后來(lái)者難以望其項(xiàng)背,。

OFweek鋰電網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示,，2017年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)燃料電池汽車(chē)1226輛，幾乎全是商用車(chē),，其中物流車(chē)占到了94%,，客車(chē)占到6%。

2017年1月至2018年5月國(guó)內(nèi)燃料電池客車(chē)產(chǎn)量150輛,，上汽和北汽福田共占據(jù)84%的市場(chǎng)份額,。

目前階段國(guó)內(nèi)市場(chǎng)物流車(chē)是主要需求。但是未來(lái)隨著技術(shù)進(jìn)步,，乘用車(chē)和客車(chē)領(lǐng)域出現(xiàn)較大需求,，物流車(chē)占比會(huì)有所下降,，乘用車(chē)會(huì)成為主要需求。

我們認(rèn)為在氫能源汽車(chē)環(huán)節(jié),，短期內(nèi)仍是以商用車(chē)為主,，在補(bǔ)貼政策激勵(lì)下，更多的傳統(tǒng)燃油商用車(chē)產(chǎn)能會(huì)向氫燃料電池汽車(chē)轉(zhuǎn)換,。中長(zhǎng)期來(lái)看,，乘用車(chē)仍是未來(lái)的主要市場(chǎng)。

商用車(chē)(尤其是客車(chē))可以簡(jiǎn)單地通過(guò)增加儲(chǔ)氫瓶增加續(xù)航能力,，對(duì)儲(chǔ)氫技術(shù)的要求不高,，同時(shí)國(guó)家的補(bǔ)貼力度大，因此商用車(chē)對(duì)成本敏感性低,，這些因素決定了中國(guó)氫能源汽車(chē)市場(chǎng)首先爆發(fā)的是商用車(chē)市場(chǎng),，之后在技術(shù)進(jìn)步與降成本的帶動(dòng)下，乘用車(chē)市場(chǎng)才會(huì)有大范圍應(yīng)用,。

▌總結(jié)與展望:看好配套設(shè)施市場(chǎng)

我們認(rèn)為2018年是氫能源產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用元年,，未來(lái)3-5年是導(dǎo)入期，5-10年后開(kāi)始進(jìn)入成長(zhǎng)期,，時(shí)間上展望,，是2025年前后的事情。

目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)尚處于概念期向真實(shí)導(dǎo)入期轉(zhuǎn)化的時(shí)間節(jié)點(diǎn),，未來(lái)3年左右的導(dǎo)入期產(chǎn)業(yè)鏈的場(chǎng)景會(huì)是配套設(shè)施先行,，之后再是商用車(chē)生產(chǎn)制造的跟進(jìn)，可能會(huì)伴隨有國(guó)外乘用車(chē)進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng),。

所以整條產(chǎn)業(yè)鏈我們要關(guān)注的是:

1)氫能源的生產(chǎn)及其設(shè)備等附屬產(chǎn)業(yè);

2)加氫站運(yùn)營(yíng)服務(wù)產(chǎn)業(yè);

3)燃料電池核心技術(shù)的突破和氫能源商用車(chē)生產(chǎn)制造產(chǎn)業(yè)鏈,。

技術(shù)瓶頸與突破:燃料電池核心技術(shù)與產(chǎn)氫設(shè)備

目前氫能源應(yīng)用的主要技術(shù)瓶頸在燃料電池和儲(chǔ)氫罐，其他環(huán)節(jié)的瓶頸在制氫機(jī),。燃料電池環(huán)節(jié)最難的是質(zhì)子交換膜和催化

劑,。質(zhì)子交換膜決定燃料電池性能，催化劑決定成本,。制氫機(jī)決定制氫成本,、制氫效率、制得的氫氣的純度等多方面指標(biāo),，儲(chǔ)氫罐決定氫氣儲(chǔ)存能力和安全性,。

這幾個(gè)方面是氫能源燃料電池汽車(chē)比較核心的地方，同時(shí)也是國(guó)內(nèi)技術(shù)和國(guó)外有差距的地方,。配套設(shè)施及制造裝備和核心技術(shù)有壁壘的環(huán)節(jié)值得持續(xù)投資和提前布局,。