鉅大LARGE | 點擊量：742次 | 2021年04月28日
燃料動力電池VS鋰離子電池，誰能主宰未來新能源汽車動力源？
相關人士認為，燃料動力電池與鋰離子電池這兩種技術在未來可能長期共存，不完全存在替代關系。因為燃料動力電池和鋰離子電池技術在技術缺陷上存在互補，用戶需求及體驗互補。另一方面，燃料動力電池和鋰離子電池共同運作，可延長燃料動力電池壽命。相關人士解釋說，目前市面上的燃料動力電池車基本上同時裝配燃料動力電池和鋰離子電池，即氫燃料動力電池配備小的鋰離子電池/鎳氫電池。鋰離子電池/鎳氫電池的存在能夠使得燃料動力電池的運行功率長期處于一個平穩水平，有利于延長燃料動力電池的使用壽命。
加氣只要3-5分鐘，續航里程媲美燃油車，而且在低溫環境下也不會影響續航里程，燃料動力電池車擁有許多鋰離子電池車無法企及的性能優點，讓人們似乎看到了一種比燃油車和電動汽車更好的出行選擇。更重要的是，國家政策也開始向燃料動力電池傾斜，2018年正式版本的新能源補貼政策正式執行，在國家陸續降低對電動汽車補貼的大背景下，對燃料動力電池車客車和物流車的補貼都沒有下調，多個地市還陸續于六月確認了關于燃料動力電池的地方補貼政策，其余地市也有望加緊燃料動力電池地方補貼政策的出臺與落實。
在政策持續利好的刺激下，燃料動力電池車時代還有多長時間會來臨？有業內人士認為，燃料動力電池與鋰離子電池這兩種技術，在未來可能長期共存，不完全存在替代關系。因為燃料動力電池和鋰離子電池技術在技術缺陷上存在互補，用戶需求及體驗互補。另一方面，燃料動力電池和鋰離子電池共同運作，可延長燃料動力電池壽命。業內人士表示，目前市面上的燃料動力電池車基本上同時裝配燃料動力電池和鋰離子電池，即氫燃料動力電池配備小的鋰離子電池/鎳氫電池。鋰離子電池/鎳氫電池的存在能夠使得燃料動力電池的運行功率長期處于一個平穩水平，有利于延長燃料動力電池的使用壽命。
目前，國內已有30家上市公司在燃料動力電池汽車產業鏈上做了布局，其中，我國石油和我國石化已經表示布局加氫站建設，以解決燃料動力電池車發展過程中最大的阻礙加氣站數量不足。在加氫站建設方面，兩桶油最重要的優勢來自于資源和銷售終端，以中石油2萬座、中石化3萬座加油（氣）站保有量為基礎，未來我國加氫站的建設將有望提速。
燃料動力電池市場規模有望達到千億水平
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
燃料動力電池是將氫氣、氧氣等可再生能源的化學能轉換為電能的裝置。其中，電堆是燃料動力電池的電能來源，電堆性能的差異直接決定了燃料動力電池的輸出功率。
同為新能源電池，鋰離子電池輸入/輸出電能，實際上是先將輸入的電能儲備起來，待到用時再通過輸出的裝置輸出電能。
因此，燃料動力電池是發電裝置，而鋰離子電池是儲能裝置。
燃料動力電池內部結構
從全球各地區的出貨兆瓦數來看，目前北美與亞洲的燃料動力電池市場呈現分庭抗禮的局面，2017年北美的出貨兆瓦數甚至高于亞洲（北美：325.5MWvs亞洲：303MW）。
盡管北美的燃料動力電池出貨量遠低于亞洲，但由于北美燃料動力電池重要用于大規模發電領域，因此單體功率較高。
燃料動力電池全球各地出貨瓦數
與此同時從全球各地區的出貨量來看，2017年亞洲占據了全球約78%的燃料動力電池出貨量，達到5.7萬套。
亞洲的出貨量重要由日本及韓國帶動，日本豐田依舊維持其2020年燃料動力電池車出貨量30,000輛的目標；本田和現代也開始小規模銷售燃料動力電池車型，但在2020年前可能難以達到量產規模。
燃料動力電池全球出貨量
常用的燃料動力電池按其電解質不同，可以分為質子交換膜燃料動力電池（PEMFC）、固體氧化物燃料動力電池（SOFC）、熔融碳酸鹽燃料動力電池（MCFC）、磷酸燃料動力電池（PAFC）和堿性燃料動力電池（AFC）。
質子交換膜燃料動力電池（PEMFC）具有多種性能優勢，包括電池操作溫度低、啟動速度快等；同時，其廣泛運用于交通及移動領域，因此質子交換膜燃料動力電池的全球出貨量及出貨兆瓦數占據主導地位。
從出貨量來看，由于PEMFC重要應用于汽車領域，但下游的幾款重要燃料動力電池車型短時間內難以放量，因此2017年PEMFC出貨量基本與2016年持平。
從出貨兆瓦數來看，PEMFC的單體發電量從2012年開始出現較為明顯的提升，由12年的1.7KW/套提升至2017年的10.7KW/套。
各類燃料動力電池指標及應用領域概述
那我國目前一共有多少款燃料動力電池車了呢？
數據顯示，2017年全國共有10家車企的22款燃料動力電池商用車進入當年新公布的推薦目錄，車型款數最多為城市客車。
2017年全國燃料動力電池商用車產量為1226輛，其中產量最大車型為物流車，物流車產量最大公司為東風公司，普通客車產量最大公司為上汽大通，公交客車產量最大公司為佛山飛馳。
相關人士認為，政府及公交公司作為過去3年鋰離子電池車推廣的最大買方，當前不太可能馬上再次為燃料動力電池客車的推廣買單，因此未來一段時間內，燃料動力電池車領域還是以物流車的產量成為主導。
2017年燃料動力電池汽車產量分布（共1,226輛）
同時，伴隨燃料動力電池車產量及燃電單體功率提升，市場規模有望達到千億水平。
假設依據如下：根據2017年十一月公布的《節能與新能源汽車技術路線圖》，我國燃料動力電池汽車的2020/2025/2030年的發展目標分別為5,000/50,000/1,000,000輛。
根據走訪，我國燃電系統目前單體功率基本停留在30KW的水平，各家燃電系統公司已著力研發60KW系統并致力于未來2-3年上市普及。預計2025年，我國燃電系統功率能達到目前豐田Mirai裝載的燃電系統水平，達到100KW；2030年技術仍會出現小幅度提升，達到120KW。
我國燃電系統目前成本停留在1-1.5萬元/KW，預計2020/2025/2030年燃電系統單位成本將下降到0.9/0.5/0.2萬元。
我國燃料動力電池市場規模預測
燃料動力電池vs鋰離子電池：未來可能長期共存，不完全存在替代關系
千億級市場規模的燃料動力電池市場蓄勢待發，那么目前刺激已經阻礙其發展的重要因素又有什么呢？
目前燃料動力電池行業發展的驅動要素重要包括：政策支持，國家補貼不退坡，地方補貼跟進；續航里程基本可以媲美燃油車；充電時間短（3-5分鐘）；低溫不影響其續航里程等。
燃料動力電池汽車國家補貼標準
燃料動力電池系統補貼系數
以上政策的其他技術要求還包括：乘用車燃料動力電池系統額定功率不小于10KW，商用車燃料動力電池系統的額定功率不小于30KW。燃料動力電池汽車純電動續航里程不低于300公里。
在國家補貼政策明確的同時，各地方的補貼標準也在跟進。多個地市陸續與六月確認了關于燃料動力電池的地方補貼政策，隨著2018年補貼新政的正式執行，其余地市也會加緊燃料動力電池地方補貼政策的出臺與落實。
燃料動力電池汽車地方補貼標準
說完國家政策，我們再回到燃料動力電池車的自身優勢。
首先是續航里程。根據目前世界上主流的FCV參數來看，當前FCV的續航里程基本穩定在300km-700km；豐田Mirai作為燃料動力電池的技術代表，其續航里程已經突破600km，達到650km，基本可與燃油車媲美。而裝在磷酸鐵鋰離子電池的純電動汽車的續航里程基本上穩定在100km-300km之間；特斯拉modelS最大續航里程可達480km。
鋰離子電池的能量密度提升已面對技術瓶頸，續航里程提升空間非常有限。
三元電池車、磷酸鐵鋰離子電池車、燃料動力電池車及燃油車參數比較
再看充電時間。以三元電池技術代表TeslaModelS為例，其快充也要75分鐘才能充滿。這種充電方式對電池有較大傷害，可能會使得電池壽命不斷縮短，要的電流更高達192A（前40分鐘用192A充滿80%，后35分鐘要用低電流涵養電池）。若在電動汽車大規模普及且兼顧充電速度的情況下，電網將會承受較大壓力。
相比之下，燃料動力電池的充氣時間與燃油車的加油時間基本一致，從用戶體驗上免去了等待長時間充電的煩惱。
但燃料動力電池使用也有短板，其無法實現在家充電，只能前往加氫站加氣。
三元電池車、磷酸鐵鋰離子電池車、燃料動力電池車及燃油車參數比較
最后是低溫影響。鋰離子電池的續航里程表現受低溫/高溫影響較大。鋰離子電池的平均續航里程在23℃時為169km，但當溫度降至零下6℃時平均續航里程則下降60%至68km，當溫度上升至35℃時平均續航里程也會下降33%至113km。
燃料動力電池則從本質上保證了低溫環境中電池的工作性能，使得續航里程基本不會受到外界溫度的影響。
最后是低溫影響。鋰離子電池的續航里程表現受低溫/高溫影響較大。鋰離子電池的平均續航里程在23℃時為169km，但當溫度降至零下6℃時平均續航里程則下降60%至68km，當溫度上升至35℃時平均續航里程也會下降33%至113km。
燃料動力電池則從本質上保證了低溫環境中電池的工作性能，使得續航里程基本不會受到外界溫度的影響。
目前我國燃料動力電池發展的重要障礙有以下一些：
首先，日系品牌推出的燃料動力電池車型在續航里程方面較之其余國家品牌有明顯優勢，重要是因為：
1）燃料動力電池電堆功率高；2）儲氫質量更大；3）汽車輕量化。
我國燃料動力電池路徑起步較晚，在技術積累與產業鏈鋪墊上相比起日韓、歐洲并無優勢。根據走訪，我國燃料動力電池電堆功率較低，目前均處于30-60kw之間。
主流FCV與我國已上市FCV參數比較
其次，國內燃料動力電池實際使用壽命難以分攤其高昂的成本，成為制約燃料動力電池車商業化的重要影響因素之一。
根據美國能源局公布的數據顯示，到2020年燃料動力電池系統要達到的壽命目標為5000小時。在空氣純度質量較高的情況下，豐田已成功測試其燃料動力電池電堆壽命達到10,000小時。
回到我國，目前車用燃料動力電池系統壽命僅在1000-2500小時左右。與此同時，我國燃料動力電池系統的成本約為1-1.5萬元/kw；關于一輛燃電功率30kw的車，其燃料動力電池系統成本就高達30-45萬元，全車造價近百萬。
車開上路了，加氣是不可防止的問題。我國加氫站數量不足，且短時間內數量難以出現快速提升，這也給行業發展造成巨大阻礙。
截至2018年五月，我國在運營的加氫站數量已經達到12個，較2017年底又新增了4個。盡管目前已有另外19個加氫站正在規劃建設中，但目前的加氫站密度仍然不足以支撐燃料動力電池車的商業化推廣。高昂的建站成本及運營成本、國產核心設備缺失使得加氫站數量難以在短時間內大幅提升。
我國加氫站密度低使商用車成為燃料動力電池的首要推廣路線，但政府及公交公司難以在短時間內再次為燃料動力電池客車買單。
我國加氫站個數
最后，產業鏈配套不足及關鍵設備/部件國產化率低使得燃料動力電池系統、加氫站成本高昂。通常，電堆成本占燃電系統成本的60%左右。由于燃料動力電池系統中的多款零部件（如空壓機）無法實現國產，巴拉德要通過進口完成我國在售燃料動力電池系統的生產，高昂的進口成本壓縮電堆成本占比僅有30%。目前，我國燃電系統成本高達1-1.5萬/kw。
綜上所述，燃料動力電池與鋰離子電池這兩種技術在未來可能長期共存，不完全存在替代關系。因為燃料動力電池和鋰離子電池技術在技術缺陷上存在互補，用戶需求及體驗互補。另一方面，燃料動力電池和鋰離子電池共同運作，可延長燃料動力電池壽命。業內人士表示，目前市面上的燃料動力電池車基本上同時裝配燃料動力電池和鋰離子電池，即氫燃料動力電池配備小的鋰離子電池/鎳氫電池。鋰離子電池/鎳氫電池的存在能夠使得燃料動力電池的運行功率長期處于一個平穩水平，有利于延長燃料動力電池的使用壽命。
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