五周年专栏|坚定信心,迈向燃料电池商业化

2023年11月14日10:50:09 财经 1269

本文撰写/氢璞创能 董事长 欧阳洵博士


国家“以奖代补”政策已经步入第三年,按照我个人对行业的判断,这是燃料电池行业从补贴依赖型走向商业化的转折年。


然而今年的宏观形势不容乐观,抗疫三年造成国家财政紧张,民间资本要么被锁在不断缩水的二级市场,要么就是投资风险偏好大幅下调。另外,从去年开始央企国企开始大规模投资上制氢项目,带来制氢市场一片火爆,部分原本看好燃料电池的资本转而投向制氢行业,对燃料电池产业链持观望保守态度。然后就是11月第一天传出来的交易所内部对氢能企业上科创板暂不鼓励的负面信息,像是雪上加霜……


不可回避,以上变化在动摇着燃料电池产业链的军心,大家在考虑何去何留,前途在哪里,彷徨和失望的情绪在滋生。


在这样一个悲观和不确定的年代,我想我们应该回顾一下燃料电池行业在过去五年的成绩。


一、膜电极面积功效的提升:五年前单位面积铂载量普遍在0.5-0.6mg/cm²,目前成熟技术已经达到0.3mg/cm²,采用高性能合金催化剂技术的膜电极已经达到0.2-0.25mg/cm²;对应的性能指标在五年前基本在0.8W/cm²,而目前已经达到1.3-1.5W/cm²。从批量产品额定功率(≥.65V平均单片电压)来看,单位功率铂载量已经从五年前的0.6g/kW已经降到了0.2g/kW,这是67%的降幅。


二、电堆与系统的功率及功率密度:五年前我们基本处在单堆20kW上下,功率密度在1.5kW/L,系统功率则普遍在30kW;目前行业已经突破单堆300kW,功率密度超过6.0kW/L,系统功率高达250kW,批量出货也已经达到160-180kW。这里的突破包含了膜电极面积功效的提升、双极板厚度的下降、大板面极板成型工艺及材料的突破、单电池工艺、叠堆一致性的提升等,也包括空压机、氢循环泵、DCDC等系统零部件的不断进步。


三、电堆及系统零部件的国产化率:五年前燃料电池系统的八大核心部件只实现了电堆、双极板和膜电极的初步国产化,且产品工艺大多数还处于手工或者半自动化状态,产品的工艺精度也还不高,而质子膜、碳纸、催化剂、空压机、氢循环系统主要依赖进口;目前八大核心部件都已经实现国产替代,虽然部分参数指标和成熟性对比国外竞品还有些差距,但可以满足目前的应用需求,且差距越来越小,预计三年有望追平国际龙头企业竞品。


四、电堆及系统的成本:五年前电堆成本普遍在4000元/kW以上,系统成本则高达10000元/kW;目前电堆成本已经触碰1000元/kW,系统则在2500元/kW。成本的大幅下降主要是以上三点突破的叠加效应及产业生态的初步形成,产量提升带来的成本下降只是次要因素。


五、电堆及系统的可靠性及寿命:五年前,行业大部分产品还限于实验室水平,只有极少数企业有实车经验,而且仅限于示范用公交车、箱货和乘用车,对于重卡的严苛应用环境以及对产品的高可靠性及长寿命要求的理解只限于纸面上。而在过去五年,走在行业前列的中国燃料电池企业已经经历了可谓残酷的考验,一方面产品需要每年更新迭代、成本下降,另一方面需要在可靠性和寿命考验的一个个坑道中跌入和爬出。五年前我们的燃料电池汽车只能在北京、上海佛山的平坦城市道路做做示范,而现在的氢能重卡已经在高海拔、高寒的崎岖山路、充满各种粉尘的洗煤厂/钢厂、国道高速穿插的跨省干线,每天24小时不间断工作,平均运营里程每天400-500公里;虽然看不到硝烟,但我相信每家实干的燃料电池企业都在不断提高可靠性和寿命的战场浴血奋战,不曾停歇。


六、燃料电池的商业化:这是最为重要的话题,在我从事燃料电池行业20余年以及氢璞创业的13年时间,这些质疑的声音也一直都在;质疑虽然让人不悦,但同时也激发了长期从业者的顽强和信念。下面是我大致的总结:


上面分析的五点其实都在直面回应商业化的问题,这些成绩大大降低了燃料电池车辆的成本以及百公里氢耗。三年前49吨氢能重卡单车售价接近150万元,百公里氢耗在14-15kg,续航不过250-300km;而如今不同配置的氢能重卡售价已经降到100-120万元,百公里氢耗已经降到8-10kg,续航更是达到550-600km;未来两年内氢能重卡有望降到80万元以内,百公里氢耗可以实现7-9kg,续航突破800km。


同时,我们也欣喜地看到25元/kg以内的氢气,不论是灰氢、蓝氢还是绿氢,都已经出现在华北和西北的不少加氢站中。另外,五年前只有零星的加氢站,现在全国建成及在建的加氢站将近500座,从目前我们了解到的规划来看两年内肯定超过1000座,无疑这将是世界第一。


氢车成本、百公里氢耗以及氢气价格的下降,以及更多的加氢站,都证明了燃料电池走向商业化的坚实脚步。


然而,前方的挑战依然艰巨,燃料电池及储氢系统成本的持续下降,可靠性和寿命的继续提高,更多商用场景的打通、低成本低门槛购车金融的实现,都是未来三年(后补贴时代)行业实现商业化需要攻破的难题。面对来自纯电动、氢内燃机甲醇/氨内燃机等竞争技术,未来仿佛也更加不确定。


在复杂的外部环境及竞争格局中,我们既要入局做事做实,更加重要的是经常从现在的格局中拔身而出,站在高点鸟瞰全局与历史潮流,会发现我们其实身处百年不遇的能源和交通变革的重要拐点。


氢从能源的角度是大道至简且面向未来的燃料,燃料电池从能源转换的角度是直接而高效的。这是我们当初选定这个行业的原因,也是坚持下去的动力。


我相信,坚持这条正确而艰难的道路,曙光和春天就在前方。


作者简介


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欧阳洵博士,北京氢璞创能科技有限公司董事长,中国能源研究会燃料电池专委会副主任委员、北京市特聘专家、北京市“海聚”、中关村“高聚”、江苏省“双创”人才;中国电器工业协会燃料电池标委会、中汽中心燃料电池汽车标委会、北京市科委燃料电池专家组等受邀专家,拥有20余年燃料电池从业经验。1999年至2004 年美国史蒂芬理工学院化工与材料博士,2005年至2010年 美国Tda Tech. LLC公司高级化学工程师到产品经理。2010年至今,归国创办氢璞,带领氢璞成为燃料电池领域拥有自主核心技术知名企业之一。

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