3.2.3、三高優(yōu)點促進氫燃料電池在固定式領域的應用

　　氫燃料電池的優(yōu)點除了零排放、高效率和燃料易獲得外，其在外部環(huán)境劇烈變化的條件下，可以長時間連續(xù)工作且具有更高的可靠性。與柴汽油發(fā)電機相比，氫燃料電池的噪聲很小且不排放有害氣體。此外，氫燃料電池還有運動部件少、維修工作量小，更有利于遠程控制、減少實際的維修時間。具備高效率/高可靠性/高環(huán)保性的燃料電池在具有成本競爭力的情況下，已經在固定領域中進入了商業(yè)化應用，目前主要應用在熱電聯(lián)產、備用電源和分布式電源三個區(qū)域。

　　(1)CHP

　　熱電聯(lián)產，是指在同一電廠中將供熱和發(fā)電聯(lián)合在一起，簡稱CHP。熱電聯(lián)產將普通電廠本來廢棄的熱量加以利用，為工業(yè)和家庭提供廉價的取暖用熱，這樣可大大提高熱效率。通常的火力發(fā)電，其效率約為30~35%。這意味著每產出1兆焦的電能，就有2兆焦的熱量白白浪費掉。將這部分熱量重新用來加熱水，完全可以滿足工廠附近區(qū)域的工廠和住宅區(qū)的取暖需要。

　　熱電聯(lián)產的實現(xiàn)有很多種方式，常見的有蒸汽輪機、燃氣輪機、燃料電池等等。而將燃料電池技術集成在熱電聯(lián)產中能夠將多余熱能回收用于住宅或者工廠，產生的熱量可用于集中供暖或供應熱水。相比其他方式的熱電聯(lián)產，燃料電池熱電聯(lián)產擁有更高的能量利用效率，且對環(huán)境沒有污染，運作也更為安靜。

　　(2)電信應用領先備用電源領域

　　燃料電池備用電源(Backup)系統(tǒng)主要由儲氫單元、燃料電池系統(tǒng)、DC/DC變換器、蓄能單元、控制單元及人機接口構成。外部市電供應正常時，通信設備使用外部整流裝置提供的直流電，同時為備用電源系統(tǒng)的蓄能單元進行浮充，系統(tǒng)處于待機狀態(tài)；一旦外部市電斷電或整流裝置出現(xiàn)故障，燃料電池備用電源系統(tǒng)進入運行狀態(tài)，蓄能單元將不間斷地為通信設備供電，并由控制單元啟動氫氣供應和燃料電池系統(tǒng)。

　　將燃料電池作為備用電源，在電信行業(yè)的應用是為普遍，而其他例如遙感和管道陰級保護系統(tǒng)充電也正在逐步發(fā)展。作為燃料電池的大生產商，BallardPowerSystems在2012年就生產了近400個ElectraGen備用電源系統(tǒng)。

　　(3)分布式發(fā)電

　　分布式發(fā)電，通常是指發(fā)電功率在幾千瓦至數(shù)百兆瓦的小型模塊化、分散式、布置在用戶附近的高效、可靠的發(fā)電單元。日益增長的電力需求已使現(xiàn)有的中心電站和輸配電系統(tǒng)出現(xiàn)了過載現(xiàn)象。更為嚴重的是，近年來世界范圍內的大電網故障以及戰(zhàn)爭造成的大面積停電事故使各國都開始認識到電力體制改革的重要性。而分布式發(fā)電技術能夠幫助緩解電力供應的緊張局面，提高供電質量和可靠性，因此成為傳統(tǒng)發(fā)電技術的重要補充。雖然分布式發(fā)電很難取代大型發(fā)電廠，但對偏遠地區(qū)而言，其不失為一種發(fā)電的好方法。

　　分布式發(fā)電技術包括許多類型，這些技術以其各自的特點和發(fā)展狀況分別占優(yōu)不同的市場。燃料電池產生的廢熱方便實現(xiàn)熱電聯(lián)供，可以進一步提高系統(tǒng)的效率，而且它可以利用多種燃料，如天然氣、汽油、甲醇、丙烷、垃圾填埋氣以及生物能等，因此在一定程度上有助于緩解全球能源短缺的局面。另外，燃料電池可以方便地與電網連接，或者與現(xiàn)有的蓄電池、可再生發(fā)電技術相結合實現(xiàn)混合發(fā)電和儲能系統(tǒng)。因此，燃料電池是一種具有巨大競爭力的分布式發(fā)電技術，如果可以實現(xiàn)成本目標，那么燃料電池技術必將在未來的分布式發(fā)電市場占有相當大的份額。

　　3.3、運輸領域尋求突破

　　交通運輸領域的燃料電池細分有廣泛的應用，主要包括車輛，公交車，小型飛機，船只以及物料搬運設備等，使用的燃料電池類型僅僅是質子交換膜(PEMFC)。目前，交運領域實現(xiàn)商業(yè)化的主要是物料搬運設備領域，而全球幾家大型汽車制造商仍在繼續(xù)追求燃料電池輕型汽車的應用，并計劃與2015-2017年實現(xiàn)商業(yè)化。北美的Plugpower和加拿大Ballardpowersystems是該領域的主要廠商。

　　3.3.1、高效環(huán)保低成本的氫燃料電池叉車為運輸領域的核心應用

　　叉車是工業(yè)搬運車輛，是指對成件托盤貨物進行裝卸、堆垛和短距離運輸作業(yè)的各種輪式搬運車輛，是物料搬運設備的一種。目前，叉車是交通運輸領域中實現(xiàn)商業(yè)化較為活躍的主要品種。其主要生產商為Plugpower公司。

　　叉車上的動力來源主要是電池。較常用的為鉛酸電池，而目前燃料電池正取代鉛酸電池成為電動叉車的主要能量。在高流通量的配送中心和倉庫環(huán)境中，與傳統(tǒng)充電電池系統(tǒng)相比，零排放燃料電池叉車體現(xiàn)了經濟、實用、環(huán)保。燃料電池叉車的優(yōu)勢在于：通過恒功率輸出和充氫氣時間短顯著提高叉車的生產率。鉛酸電池的性能有限，過長的充電時間導致其效率低下。與之相比，燃料電池由于燃料補給迅速，且具有更長的使用壽命而備受關注。

　　提高生產效率的同時，燃料電池叉車還可以降低運營成本。例如，沃爾瑪超市在加拿大阿爾伯塔省的冷藏配送中心部署了95輛燃料電池叉車。與傳統(tǒng)的充電電池動力叉車相比，該項目在7年內將減少運行成本110萬美元。沃爾瑪現(xiàn)在已有超過500輛燃料電池叉車運行在包括冷凍設施在內的三個倉庫中運行。其余使用PlugPower公司的GenDrive系統(tǒng)的客戶包括：寶潔公司部署在四個站點的340個燃料電池叉車系統(tǒng)；思科部署在7個站點的超過600個系統(tǒng)；可口可樂公司部署在2個站點的96個系統(tǒng)。2008年時全美燃料電池叉車的總數(shù)才幾百輛，而到2012年時在19個州近40個城市共擁有4000多輛，燃料電池叉車在美國開始迅猛發(fā)展。

　　燃料電池叉車市場的供應商主要有H2Logic，Hydrogenics，NuveraFuelCells，OorjaProtonics和PlugPower。其中PlugPower是最大的供應商，其市場份額約為80%。

　　使用燃料電池叉車的企業(yè)目前來看多為大公司，這部分是因為燃料電池叉車的售價高于普通叉車。就2012年的主要訂購商來看，主要集中在世界500強企業(yè)，其中又以零售業(yè)為主。

　　作為燃料電池叉車大廠商的Plugpower公司在2013年第四季度接受了來自沃爾瑪、寶潔、寶馬等公司的訂單，訂單量較以往有較大增幅，截止目前，Plugpower公司已累計提供4500多套叉車系統(tǒng)，且隨著2013年第四季度訂單的爆發(fā)，燃料電池在叉車領域的應用還將進一步擴展。

　　3.3.2、燃料電池車離產業(yè)化仍有不小距離

　　(1)成本：發(fā)展的首要阻礙

　　燃料電池車目前普及度非常低，國外的燃料電池大巴目前售價在100萬美元上下，而特斯拉的“貴族”電動車ModelS售價也才為73萬人民幣，兩廂對比下，燃料電池車的價格實在高出許多。但目前豐田、上汽等集團都發(fā)布了燃料電池車生產宣告，預計將于2015年上市，豐田的目標定價在5萬美元，而上汽的成本預計在50萬人民幣，若屆時能達到目標價位，則燃料電池車發(fā)展可待。

　　燃料電池車成本中2/3是燃料電池系統(tǒng)的花費，目前燃料電池系統(tǒng)的成本下降速度很快，也還存在下降空間。全球領先的燃料電池技術公司~巴拉德動力系統(tǒng)也已開發(fā)出第7代燃料電池電堆HD7，該電堆的成本比上一代的HD6要減少75%。

　　燃料電池車使用的是質子交換膜電池。在PEMFC中，貴重金屬催化劑鉑的使用劑量在逐步降低，再加上電解槽等成本的降低，使得PEMFC的成本不斷降低。根據美國能源部數(shù)據，2012年交通運輸用燃料電池的成本為47美元/千瓦，相比2002年的估計成本下降了82.9%，且在逐年的下降中，成本價已接近美國能源部設定的2017年的目標價30美元/千瓦。

　　根據英國碳信托咨詢公司的報告，若燃料電池汽車需要規(guī)模化生產，其成本需達到36美元/千瓦才能與內燃機汽車競爭。而根據目前PEMFC成本的下降趨勢以及目前的技術進步，該目標價位即有可能在2017年之前達成，屆時燃料電池汽車就可以批量化生產。

　　(2)加氫站：需要時間積累的必備配套任務

　　加氫站建設難也是制約燃料電池汽車發(fā)展的另一大因素。和建設鋰電池電動車所需的充電樁不一樣，建設加氫站的可操作性難度非常高，除了需要較大的空間外，還要做環(huán)評、安評等一系列工作。

　　全球加氫設施的發(fā)展主要集中在三大區(qū)域：北美、歐洲和日本，整個加氫站建設的密度將與燃料電池汽車的市場導入量相匹配。目前而言，中國僅有一個加氫站，加氫站不僅遠遠低于美國數(shù)量，也遠遠低于臨近的韓國和日本，可以說國內在加氫站建設上還有很長的路要走。

　　預計到2014年，美國西海岸和東海岸的加氫站將分別達到37個，到2015年西海岸計劃新建68個，東海岸到2020年則要建成100個。歐洲地區(qū)以德國、法國為核心，德國的目標是到2020年要實現(xiàn)加氫站境內全覆蓋。日本則要在2015年將加氫站數(shù)目擴大到100個，東京、大阪等四個人口比較集中的城市里加氫站要實現(xiàn)全覆蓋。發(fā)達地區(qū)加氫站的建設與其燃料電池車的發(fā)展相匹配，在這些地區(qū)，燃料電池車在2015年左右實現(xiàn)將不再是幻想。

　　(3)氫燃料電池VS鋰電池：誰是贏家？

　　鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質溶液的電池，使用以下反應：Li+MnO2=LiMnO2，該反應為氧化還原反應，放電。由于鋰金屬的化學特性非常活潑，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對環(huán)境要求非常高。鋰電池的歷史可以追溯到70年代，是目前應用最廣泛的電池，特斯拉電動車使用的就是鋰電池。

　　鋰電池和燃料電池相比較，鋰電池的優(yōu)勢在于更安全、成本更低；而燃料電池的優(yōu)勢則在于充電時間更短、能量密度更高。

　　從目前的技術看，氫燃料電池需要新建一個產業(yè)鏈來支撐，這需要很長的時間和大量的投資。而鋰電池從發(fā)明以來，隨著技術的進步和產業(yè)化的擴充，每年都有小幅度的降價和容量提升。日本在2005年就開發(fā)出來了性能比特斯拉ModelS更優(yōu)異的Eliica，但是當時鋰電池的高昂價格注定這個產品只是試驗品。而目前特斯拉電動車火爆全球，比亞迪正在開發(fā)性能不遜色于特斯拉ModelS的E9，寶馬混合動力的i3、i8都要上市，保時捷918也已經預訂。這都說明2013年鋰電池的價格已經降低到一個可以接受的范圍。未來幾年，隨著鋰電池價格的進一步下降和容量的進一步提升，電動車的普及度有望進一步提升。總而言之，短期來看鋰電池主導的電動車會是主要方向，氫燃料電池則需要長期的發(fā)展，但有望后來居上。

　　(4)燃料電池車突破只是時間問題

　　目前多家汽車供應商已將氫燃料電池列入計劃，預計最早于2015年將會有氫燃料電池車投放市場。通用汽車和豐田等多家車企巨頭各自同合作伙伴簽訂合作開發(fā)燃料電池協(xié)議，計劃未來數(shù)年內推出燃料電池車投入實用。

　　豐田于2011年在東京車展上就亮相了FCV-R氫燃料電池概念車，今年東京車展則將展出量產型號，另外豐田公司同寶馬簽署協(xié)議在四個領域進行合作，其中就包括于2020年爭取推廣及普及燃料電池車。除了豐田，通用汽車和本田汽車宣布將聯(lián)合開發(fā)下一代燃料電池技術，以便2020年投放到市場。韓國現(xiàn)代汽車已經率先投產燃料電池車；2013年1月份戴勒姆、福特與雷諾簽訂協(xié)議共同開發(fā)燃料電池系統(tǒng)，預計于2017年推出第一款燃料電池新車；3月份大眾與Ballard也簽訂合作協(xié)議，并于今年8月開始對奧迪A7燃料電池汽車進行測試。

　　各大汽車公司除了紛紛宣告新汽車的推出外，在燃料電池車研制領域也在快馬加鞭。根據美國近年來燃料電池專利持有情況來看，各大汽車公司在近幾年都加大了對燃料電池的研發(fā)投入，專利數(shù)目節(jié)節(jié)攀升，2012年豐田公司更是以144項專利位居榜首。激烈的專利競爭為燃料電池車的順利推出也奠定了技術基礎，現(xiàn)在需要的只是時間，來講技術推向市場。

　　目前燃料電池車仍在開發(fā)及測試階段，距離量產仍有兩三年時間。燃料電池車初期售價可能會偏高，不過隨著技術逐步成熟，加上有政府補貼或免稅等優(yōu)惠，價格將會慢慢進入大眾可接受范圍之內。考慮到燃料電池高效、環(huán)保及安全等諸多優(yōu)點，氫燃料電池車仍然值得我們期待。

　　3.4、便攜領域尚未起飛

　　燃料電池在便攜式領域的應用主要包括燃料電池盒、燃料電池玩具，以及小型燃料電池充電器等。目前銷售的燃料電池充電器和其他類似的便攜式應用市場尚未起飛，仍未出現(xiàn)成功商業(yè)化的案例。

　　3.5、氫市場不斷擴大

　　隨著氫能源汽車、固定式燃料電池等新技術的應用推動，全球掀起了利用氫能源的浪潮，根據日經BP清潔技術研究所的預測，全球氫基礎設施的市場規(guī)模將從2015年的7萬億日元左右逐步上升至2015年的約160萬億日元。其中規(guī)模最大的是固定式燃料電池和燃料電池車，兩者都將于2030年左右達到全面普及水平。

　　隨著全球氫社會建設的加快，氫消費量也將快速增加，從2015年的小于1萬億上升到2050年的6.5萬億左右。在此期間，氫的價格也會逐漸下降。根據日本新能源產業(yè)技術綜合開發(fā)機構的測算，刨除加氫站的利潤，現(xiàn)在的供氫成本為1立方米120日元左右，而這個價格在2015年降低到90日元，到2020年僅為60日元。

　　4、全球主要燃料電池企業(yè)

　　特斯拉的火熱帶動力鋰電池行業(yè)的發(fā)展，而與此同時，與鋰電池存在密切關系的氫燃料電池也開始出現(xiàn)在公眾面前。隨著2014年初至今燃料電池相關的三支股票：PLUG、BLDP、FCEL股價的大幅上漲，人們對燃料電池的關注達到最高峰。在此，我們就選取股價漲幅最顯著，同時也是燃料電池界翹楚的PlugPower公司、Ballardpowersystems公司和Fuelcell公司，來分析成功燃料電池企業(yè)的特性。

　　通過對三者的分析，我們不難發(fā)現(xiàn)，訂單的大量涌入是燃料電池企業(yè)飛漲的直接推動力，而造成訂單迅速增長的背后原因則是北美地區(qū)燃料電池價格的逐步減低，企業(yè)對燃料電池應用的逐漸接受。目前來看，北美地區(qū)燃料電池此番上漲主要是由于燃料電池在叉車領域應用的增長，帶動人們看到燃料電池潛在的巨大應用市場。但需注意的是，此番上漲迅猛的三家企業(yè)目前都未涉及氫燃料電池車領域，這也證實了前面所說該領域的發(fā)展仍有待觀望。

　　另外，通過對三家公司的分析，我們不難發(fā)現(xiàn)，成功的燃料電池企業(yè)必定是技術密集型，核心技術起到了對公司主要產品強大的支撐力，有技術方能有產品，而技術的形成則基于公司對市場的準確判斷。從與其他行業(yè)獲批專利的對比中，我們也不難發(fā)現(xiàn)這一點，燃料電池行業(yè)的專利技術數(shù)量遠遠高于其他行業(yè)，這無疑印證了燃料電池行業(yè)是一個技術密集行業(yè)的說法。