3.2.3、三高優(yōu)點促進(jìn)氫燃料電池在固定式領(lǐng)域的應(yīng)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(jī)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(yùn)動部件少、維修工作量小，更有利于遠(yuǎn)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(jīng)在固定領(lǐng)域中進(jìn)入了商業(yè)化應(yīng)用，目前主要應(yīng)用在熱電聯(lián)產(chǎn)、備用電源和分布式電源三個區(qū)域。

　　(1)CHP

　　熱電聯(lián)產(chǎn)，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(chǎn)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(chǎn)出1兆焦的電能，就有2兆焦的熱量白白浪費(fèi)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(chǎn)的實現(xiàn)有很多種方式，常見的有蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池等等。而將燃料電池技術(shù)集成在熱電聯(lián)產(chǎn)中能夠?qū)⒍嘤酂崮芑厥沼糜谧≌蛘吖S，產(chǎn)生的熱量可用于集中供暖或供應(yīng)熱水。相比其他方式的熱電聯(lián)產(chǎn)，燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)擁有更高的能量利用效率，且對環(huán)境沒有污染，運(yùn)作也更為安靜。

　　(2)電信應(yīng)用領(lǐng)先備用電源領(lǐng)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(jī)接口構(gòu)成。外部市電供應(yīng)正常時，通信設(shè)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(jìn)行浮充，系統(tǒng)處于待機(jī)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(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，蓄能單元將不間斷地為通信設(shè)備供電，并由控制單元啟動氫氣供應(yīng)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(yīng)用是為普遍，而其他例如遙感和管道陰級保護(hù)系統(tǒng)充電也正在逐步發(fā)展。作為燃料電池的大生產(chǎn)商，BallardPowerSystems在2012年就生產(chǎn)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(yán)重的是，近年來世界范圍內(nèi)的大電網(wǎng)故障以及戰(zhàn)爭造成的大面積停電事故使各國都開始認(rèn)識到電力體制改革的重要性。而分布式發(fā)電技術(shù)能夠幫助緩解電力供應(yīng)的緊張局面，提高供電質(zhì)量和可靠性，因此成為傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)的重要補(bǔ)充。雖然分布式發(fā)電很難取代大型發(fā)電廠，但對偏遠(yuǎn)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(shù)包括許多類型，這些技術(shù)以其各自的特點和發(fā)展?fàn)顩r分別占優(yōu)不同的市場。燃料電池產(chǎn)生的廢熱方便實現(xiàn)熱電聯(lián)供，可以進(jìn)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(wǎng)連接，或者與現(xiàn)有的蓄電池、可再生發(fā)電技術(shù)相結(jié)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(shù)，如果可以實現(xiàn)成本目標(biāo)，那么燃料電池技術(shù)必將在未來的分布式發(fā)電市場占有相當(dāng)大的份額。

　　3.3、運(yùn)輸領(lǐng)域?qū)で笸黄?

　　交通運(yùn)輸領(lǐng)域的燃料電池細(xì)分有廣泛的應(yīng)用，主要包括車輛，公交車，小型飛機(jī)，船只以及物料搬運(yùn)設(shè)備等，使用的燃料電池類型僅僅是質(zhì)子交換膜(PEMFC)。目前，交運(yùn)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化的主要是物料搬運(yùn)設(shè)備領(lǐng)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(yīng)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(lǐng)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(yùn)輸領(lǐng)域的核心應(yīng)用

　　叉車是工業(yè)搬運(yùn)車輛，是指對成件托盤貨物進(jìn)行裝卸、堆垛和短距離運(yùn)輸作業(yè)的各種輪式搬運(yùn)車輛，是物料搬運(yùn)設(shè)備的一種。目前，叉車是交通運(yùn)輸領(lǐng)域中實現(xiàn)商業(yè)化較為活躍的主要品種。其主要生產(chǎn)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(jīng)濟(jì)、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(chǎn)率。鉛酸電池的性能有限，過長的充電時間導(dǎo)致其效率低下。與之相比，燃料電池由于燃料補(bǔ)給迅速，且具有更長的使用壽命而備受關(guān)注。

　　提高生產(chǎn)效率的同時，燃料電池叉車還可以降低運(yùn)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(nèi)將減少運(yùn)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(yùn)行在包括冷凍設(shè)施在內(nèi)的三個倉庫中運(yùn)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(yīng)商主要有H2Logic，Hydrogenics，NuveraFuelCells，OorjaProtonics和PlugPower。其中PlugPower是最大的供應(yīng)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(qiáng)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(lǐng)域的應(yīng)用還將進(jìn)一步擴(kuò)展。

　　3.3.2、燃料電池車離產(chǎn)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(tuán)都發(fā)布了燃料電池車生產(chǎn)宣告，預(yù)計將于2015年上市，豐田的目標(biāo)定價在5萬美元，而上汽的成本預(yù)計在50萬人民幣，若屆時能達(dá)到目標(biāo)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(fèi)，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(lǐng)先的燃料電池技術(shù)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(zhì)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(jù)美國能源部數(shù)據(jù)，2012年交通運(yùn)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(shè)定的2017年的目標(biāo)價30美元/千瓦。

　　根據(jù)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(chǎn)，其成本需達(dá)到36美元/千瓦才能與內(nèi)燃機(jī)汽車競爭。而根據(jù)目前PEMFC成本的下降趨勢以及目前的技術(shù)進(jìn)步，該目標(biāo)價位即有可能在2017年之前達(dá)成，屆時燃料電池汽車就可以批量化生產(chǎn)。

　　(2)加氫站：需要時間積累的必備配套任務(wù)

　　加氫站建設(shè)難也是制約燃料電池汽車發(fā)展的另一大因素。和建設(shè)鋰電池電動車所需的充電樁不一樣，建設(shè)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(shè)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(shè)的密度將與燃料電池汽車的市場導(dǎo)入量相匹配。目前而言，中國僅有一個加氫站，加氫站不僅遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于美國數(shù)量，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于臨近的韓國和日本，可以說國內(nèi)在加氫站建設(shè)上還有很長的路要走。

　　預(yù)計到2014年，美國西海岸和東海岸的加氫站將分別達(dá)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(biāo)是到2020年要實現(xiàn)加氫站境內(nèi)全覆蓋。日本則要在2015年將加氫站數(shù)目擴(kuò)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(dá)地區(qū)加氫站的建設(shè)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(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池，使用以下反應(yīng)：Li+MnO2=LiMnO2，該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，放電。由于鋰金屬的化學(xué)特性非?；顫?，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(yīng)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(shù)看，氫燃料電池需要新建一個產(chǎn)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(shù)的進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)化的擴(kuò)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(dāng)時鋰電池的高昂價格注定這個產(chǎn)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(jīng)預(yù)訂。這都說明2013年鋰電池的價格已經(jīng)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(jìn)一步下降和容量的進(jìn)一步提升，電動車的普及度有望進(jìn)一步提升?？偠灾?，短期來看鋰電池主導(dǎo)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(yīng)商已將氫燃料電池列入計劃，預(yù)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(nèi)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(chǎn)型號，另外豐田公司同寶馬簽署協(xié)議在四個領(lǐng)域進(jìn)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(shù)，以便2020年投放到市場。韓國現(xiàn)代汽車已經(jīng)率先投產(chǎn)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(yù)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(jìn)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(lǐng)域也在快馬加鞭。根據(jù)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(shù)基礎(chǔ)，現(xiàn)在需要的只是時間，來講技術(shù)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(chǎn)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(shù)逐步成熟，加上有政府補(bǔ)貼或免稅等優(yōu)惠，價格將會慢慢進(jìn)入大眾可接受范圍之內(nèi)?？紤]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(lǐng)域尚未起飛

　　燃料電池在便攜式領(lǐng)域的應(yīng)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(yīng)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(kuò)大

　　隨著氫能源汽車、固定式燃料電池等新技術(shù)的應(yīng)用推動，全球掀起了利用氫能源的浪潮，根據(jù)日經(jīng)BP清潔技術(shù)研究所的預(yù)測，全球氫基礎(chǔ)設(shè)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(dá)到全面普及水平。

　　隨著全球氫社會建設(shè)的加快，氫消費(fèi)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(jù)日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)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(guān)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(guān)的三支股票：PLUG、BLDP、FCEL股價的大幅上漲，人們對燃料電池的關(guān)注達(dá)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(yīng)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(lǐng)域應(yīng)用的增長，帶動人們看到燃料電池潛在的巨大應(yīng)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(lǐng)域，這也證實了前面所說該領(lǐng)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(shù)密集型，核心技術(shù)起到了對公司主要產(chǎn)品強(qiáng)大的支撐力，有技術(shù)方能有產(chǎn)品，而技術(shù)的形成則基于公司對市場的準(zhǔn)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(shù)數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(shù)密集行業(yè)的說法。