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氢云观察:技术引进能否实现氢燃料电池产业弯道超车?

氢云链| 2020-3-3 18:31 阅读 3362 评论 0

导读

氢能被普遍认为是人类的终极能源,作为氢能的主要利用方式,氢燃料电池成为锂电池之后新能源企业的又一争夺对象。我国是人口大国,能源需求量大,环保意识不断增强,国内众多企业早已开始氢燃料电池产业相关的布局。当前我国氢燃料电池产业在政策支持下已经得到长足发展,但与国外先进企业相比仍存在较大差距,为了缩短并消除这段差距,目前有两条路线可以选择。

氢燃料电池主要部件国产化能力基本形成

氢燃料电池系统以电堆为核心,还包括车载氢气系统(空压机、储氢瓶),增湿器、控制系统等附件。电堆由膜电极、双极板、密封圈、集流板、端板等组成,膜电极由质子交换膜、催化剂、气体扩散层组成。目前,我国在电堆上已经初步形成了产业链,部分关键部件实现小批量生产(如图表3所示)。

武汉理工新能源有限公司自主开发的燃料电池膜电极产品批量销往包括美国、欧洲,广泛应用于燃料电池备用电源、燃料电池车等领域,并建成国内领先的膜电极自动化生产线,据国金证券研报显示该生产线产能达5000m2/年。东岳集团生产的全氟磺酸质子交换膜性能上得到日本丰田公司和德国Fuma.tech公司的认可,据国际证券及公司官网显示其已具备20万平方米的产能。据东岳集团唐军柯2017年11月的一次演讲,东岳的DF260质子交换膜产能在2023将达到几百万平方米。贵研铂业正、大连化物所进行燃料电池催化剂的研发,目前国内催化剂尚未达到量产水平。上海河森可以小批量生产用于燃料电池气体扩散层的碳纸。上海弘枫和杭州鑫能石墨已经实现石墨双极板的量产,上海治臻具备一定的金属双极板量产能力,国内的复合双极板处于研究阶段。上海弘枫研发的超薄石墨双极板大大减少了燃料电池电堆的体积和重量,产品出口至美国、加拿大、意大利、韩国等国家。雪人股份和瑞典OPCON AB公司共同出资设立中外合资公司福建欧普康能源技术有限公司,其产品覆盖空压机、氢燃料电池发动机、氢循环泵等。

电堆实现自主知识产权的国产化

电堆是氢燃料电池动力系统的核心,其组成部件质子交换膜、催化剂、其他扩散层、双极板等决定了燃料电池系统的性能,电堆成本占据氢燃料电池系统成本的40%—60%。因此,电堆的性能和成本在很大程度上决定了燃料电池系统的性能和成本。国内燃料电池电堆生产企业主要包括广东国鸿、新源动力、神力科技等。

国鸿氢能从2015年起陆续从加拿大巴拉德公司引进国际领先的燃料电池技术,并以尽快实现国产化为战略目标,于2017年7月1日在广东云浮建成投产全球首条商用量产燃料电池电堆生产线。电堆成本在很大程度上决定了氢燃料电池系统的成本,目前从国鸿获得的电堆报价约为7000元/KW,按照30KW的功率计算,电堆成本约21万,进而估算出氢燃料电池系统成本42万。这个成本已经高出很多家庭乘用车的整车售价。对于中型客车,除去动力系统剩余的成本约为20万,不难得出一辆氢燃料电池中型客车的整车成本约为62万,相关政策补贴在10~50万不等(不同地区补贴额不同),考虑可观的补贴,氢燃料电池客车的成本可进一步降低至能够盈利的水平。

新源动力于2001年由大连化物所等单位发起建立,专注于氢燃料电池及相关技术的自主研发,目前已完成15000kW/年的产能建设。其开发的HYMOD-300型氢燃料电池电堆模块成为我国首例自主研发的耐久性超过5000小时的氢燃料电池堆模块。

神力科技自1998年成立以来,经过十多年自主研发,高/低温燃料电池技术已处于国际领先水平,且拥有完全自主知识产权。自主研发的SL-C系列质子交换膜燃料电池电堆具备不增湿、高功率密度、耐低温、满足车用需求等特征。

通过比较国鸿、新源动力、神力科技的电堆产品(如图表5),我们发现,广东国鸿通过引进巴拉德成熟的电堆生产技术,获得了更大的产能且产品使用寿命也明显高于新源动力、神力科技的电堆。

技术引进缩短产品量产周期

广东国鸿从2015年开始从巴拉德引进燃料电池电堆生产技术,到2017年7月建起第一条燃料电池电堆生产线,仅用一年多的时间就在保证性能可靠的前提下实现了燃料电池堆的国产化。新源动力2001年4月成立并致力于自主研发氢燃料电池电堆,到2004年9月自主研发的第三代高压操作轿车用燃料电池发动经济系统通过验收,输出功率47KW(数据来源:公司官网)接近国际水平,中间历时三年,如果加上从产品研制成功到量产化的时间,从研发到量产的时间间隔会更长。

仅靠技术引进难以实现弯道超车

经过上述分析不难发现我国氢燃料电池技术明显落后于国外,为了实现技术上的赶超,有技术引进和自主研发两条基本路线可以选择,这两条路线各有利弊(如图表6所示)。鉴于目前国内自主研发的氢燃料电池电堆在性能、寿命、量产能力上与技术引进型存在明显差距,且自主研发需要经历较长时间才能到达产品量产阶段。因此,采取技术引进的策略或许更容易实现氢燃料电池产业的弯道超车。

由于近代历史原因,我国工业长期落后于西方发达国家。为了工业技术的快速发展,我们国家曾在多个行业实施技术引进,利用我国人口众多、市场广阔的优势吸引外国企业进驻中国,希望用市场换来技术 。其中汽车和高铁产业都采取了技术引进(市场换技术)的路线,但是结局迥异。这其中的原因值得氢燃料电池行业人士深思。我国汽车产业长期走市场换技术的路线,几十年下来不但没有掌握引进来的先进技术,而且自主品牌汽车市场份额远远低于引进品牌。主要原因有两点:首先是国内汽车行业在面对外来车企没有形成统一市场,不同地区在与国外车企谈判时各自为战,缺乏国家行政层面的支持;其次国内车企在引进国外技术后凭借质量优势直接获得了可观利润,缺乏真正吸收国外先进技术并自主创新的动力。与汽车产业形成鲜明对比的是中国高铁,从最初的技术引进到现在具备自主创新能力并且有能力向国外输出,这其中最主要的原因是国内高铁市场是一个垄断市场,只有一个出口谈判,所以在与外企谈判中占据主导位置;而且国家层面上要求国内相关企业做技术研发,尽可能多的替换国外引进技术。由此,中国高铁在短短十几年间完成了技术引进到消化吸收再到自主创新的完美蜕变。

近期“中兴事件”告诉我们,产业的可持续发展离不开核心技术的掌控,结合我国汽车产业技术引进的历史可知,如果技术引进后不能通过消化吸收实现自主研发,只停留在会用国外先进技术的层面,氢燃料电池产业恐怕难以比肩国外优秀企业。客观上讲,国外企业天然的尽力避免核心技术被国内企业掌握,因此要想实现氢燃料电池产业的弯道超车,需要国家层面扶持现有行业协会或成立全国规模性的行业协会,尽量避免在与国外企业谈判中出现不同地区企业各自为战的情形,利用自身市场优势和政策优势掌握更多话语权;同时政府通过政策建立对国内氢燃料电池企业自主创新的激励机制,促使企业在技术引进之后能够快速学习吸收国外先进技术并进一步具备自主研发的能力。

综上所述,在技术引进的基础上,结合国内行业资源整合,建立自主创新鼓励奖励政策机制,真正将外来技术为我所有,我国氢燃料电池产业才可能实现弯道超车。

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