氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈分析

鄧昉源 鄒安全

（1.中山大學(xué)國(guó)際金融學(xué)院，珠海 519082；2.佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院經(jīng)濟(jì)管理與法學(xué)院，佛山 528000）

主題詞：氫燃料汽車(chē) 氫燃料電池 價(jià)值鏈

1 引言

新能源只有具備能量密度上碾壓性?xún)?yōu)勢(shì)，才能顛覆傳統(tǒng)能源歷經(jīng)數(shù)個(gè)世紀(jì)建立起來(lái)的龐大基礎(chǔ)設(shè)施和產(chǎn)業(yè)體系。氫氣是常見(jiàn)燃料中熱值最高的能量載體，其熱值為142 kJ/g，是汽油的3倍，煤炭的5倍。這意味著，在同樣質(zhì)量的氫氣、煤炭和石油所產(chǎn)生的能量，氫氣的能量密度是最大的，這一特性是實(shí)現(xiàn)汽車(chē)綠色、可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一。

氫燃料電池汽車(chē)被稱(chēng)為“終極環(huán)保車(chē)”，其排放物為水，能有效解決汽車(chē)使用過(guò)程中產(chǎn)生的空氣污染問(wèn)題，作為可再生資源，氫儲(chǔ)量豐富，也能解決能源貧乏的問(wèn)題[1]，目前，不僅氫燃料電池乘用車(chē)的研發(fā)取得突破，大型氫燃料電池商用車(chē)也正在研發(fā)[2]，氫燃料電池汽車(chē)有希望引導(dǎo)汽車(chē)、能源工業(yè)的變革[3-4]。

我國(guó)的氫燃料電池汽車(chē)主要用于示范運(yùn)營(yíng)，處于探索氫燃料電池汽車(chē)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)模式階段，而日本氫燃料電池汽車(chē)先行一步，尤其是豐田汽車(chē)在燃料電池汽車(chē)領(lǐng)域遙遙領(lǐng)先[5-6]。從1992年啟動(dòng)氫燃料電池車(chē)研發(fā)項(xiàng)目開(kāi)始，豐田汽車(chē)投入了大量資源，其氫燃料電池方面的專(zhuān)利居世界前列[7-8]，并在產(chǎn)品性能、質(zhì)量與成本上取得重大突破，豐田氫燃料電池車(chē)在近10年里生產(chǎn)成本大幅縮減，發(fā)電效率處于了世界先進(jìn)水平，氫燃料電池功率密度達(dá)到了3.1 kW/L，比2008年的燃料電池性能整整提升了2.2倍。

2007年，豐田制造出氫燃料電池示范樣車(chē)，其成本極高，僅燃料電池堆，每輛車(chē)的成本都接近100萬(wàn)美元，然而，該車(chē)型于2015年初在北美上市時(shí)，整車(chē)售價(jià)僅為6萬(wàn)元美元，大幅降到了原來(lái)的5%左右。豐田于2018年開(kāi)始建設(shè)年產(chǎn)3萬(wàn)輛的氫燃料電池汽車(chē)生產(chǎn)基地，由作坊式生產(chǎn)向小批量制造邁進(jìn)，新一代Maria車(chē)型將于2020年推出，價(jià)格有可能降低四成，每輛售價(jià)預(yù)計(jì)僅3萬(wàn)美元左右，價(jià)格與同類(lèi)型內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)大致相當(dāng)。在氫燃料電池系統(tǒng)方面，韓國(guó)現(xiàn)代的NEXO能量轉(zhuǎn)化效率達(dá)到60%，大大減少了氫燃料轉(zhuǎn)換為電能的損耗，加滿(mǎn)氫氣僅需5 min，可實(shí)現(xiàn)609 km的續(xù)航里程(韓國(guó)標(biāo)準(zhǔn))，達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。2016年工信部發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線(xiàn)圖》提出了中國(guó)2020年的氫燃料乘用車(chē)成本將低于30萬(wàn)，2023年將低于20萬(wàn)元，2030年將低于18萬(wàn)元。

經(jīng)過(guò)十幾年發(fā)展，我國(guó)在燃料電池領(lǐng)域基本掌握了整車(chē)設(shè)計(jì)、動(dòng)力系統(tǒng)與關(guān)鍵零部件的核心技術(shù)，建立了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、比較完整的氫燃料電池汽車(chē)研發(fā)技術(shù)平臺(tái)，形成了燃料電池、逆變器、整車(chē)控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、車(chē)載儲(chǔ)氫系統(tǒng)等關(guān)鍵零部件配套研發(fā)體系，初步具有氫燃料電池汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)研發(fā)平臺(tái)與整車(chē)生產(chǎn)能力[9]，但目前也存在如下問(wèn)題。

第一，對(duì)氫燃料電池汽車(chē)的迅速發(fā)展預(yù)期不足，前期不夠重視，投入少，沒(méi)有形成完整的、有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)業(yè)鏈。目前國(guó)內(nèi)氫燃料電池汽車(chē)研發(fā)落后于日韓，日韓的氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)品性能已取得一定程度的突破，并已小批量生產(chǎn)。

第二，核心零部件和整車(chē)性能與國(guó)際先進(jìn)水平差距大，配套性差。氫燃料電池的膜電極、空壓機(jī)、氫泵以及儲(chǔ)氫瓶、加氫槍和軟管等加氫站的關(guān)鍵部件多數(shù)是采用進(jìn)口來(lái)滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)需求，其中高壓氫用材料的研究與應(yīng)用落后于國(guó)際先進(jìn)水平。

深入分析氫燃料電池汽車(chē)價(jià)值鏈，有助于了解其核心價(jià)值，引導(dǎo)企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)研發(fā)核心技術(shù)，建立具有優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)絡(luò)，在氫燃料電池汽車(chē)這一戰(zhàn)略性新技術(shù)變革中找準(zhǔn)自己的位置，在價(jià)值鏈的某個(gè)或幾個(gè)環(huán)節(jié)建立自己的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

2 氫燃料汽車(chē)價(jià)值鏈的利益相關(guān)者

波特認(rèn)為，每一個(gè)企業(yè)都是在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售、發(fā)送和輔助其產(chǎn)品的過(guò)程中進(jìn)行種種活動(dòng)的集合體。所有這些活動(dòng)可以用一個(gè)價(jià)值鏈來(lái)表明，企業(yè)的價(jià)值創(chuàng)造是通過(guò)一系列活動(dòng)構(gòu)成的[10]。

氫燃料汽車(chē)價(jià)值鏈中，上游包括制氫、儲(chǔ)存運(yùn)輸氫氣、加氫站，中游包括氫燃料電池、燃料電池系統(tǒng)及零部件生產(chǎn)制造、組裝，下游包括營(yíng)銷(xiāo)和服務(wù)等眾多環(huán)節(jié)，見(jiàn)圖1。由于氫燃料汽車(chē)是一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)，政府在政策、金融方面積極扶持、促進(jìn)它的發(fā)展，并會(huì)受益于氫燃料汽車(chē)發(fā)展，顯然，也是氫燃料汽車(chē)價(jià)值鏈中不可或缺的利益相關(guān)者。

圖1 氫燃料汽車(chē)價(jià)值鏈相關(guān)利益者結(jié)構(gòu)模型

2.1 政府

汽車(chē)產(chǎn)業(yè)是一個(gè)十分重要的國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱之一，全球2018年銷(xiāo)售9 000多萬(wàn)輛，其中中國(guó)銷(xiāo)售達(dá)2 800多萬(wàn)輛，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展相對(duì)一般的工業(yè)產(chǎn)品更受到政府的關(guān)注。汽車(chē)產(chǎn)業(yè)對(duì)中國(guó)的制造業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和實(shí)現(xiàn)“中國(guó)制造2025”是關(guān)鍵的一環(huán)。由于氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)是一個(gè)新興行業(yè)，政府首要考慮的問(wèn)題是氫燃料汽車(chē)對(duì)未來(lái)的能源、交通運(yùn)輸與環(huán)境保護(hù)政策的影響。政府積極參與制定相關(guān)的行業(yè)政策，帶頭參與對(duì)氫燃料制造、儲(chǔ)存、加氣站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資，通過(guò)金融投資、多方合作、共享信息和產(chǎn)業(yè)政策使氫燃料電池汽車(chē)行業(yè)健康發(fā)展。

政府積極地參與整個(gè)氫能產(chǎn)業(yè)與氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)布局和產(chǎn)業(yè)政策設(shè)計(jì)。中國(guó)政府發(fā)布的《汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》、《“十三五”交通領(lǐng)域科技創(chuàng)新專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》、《國(guó)家燃料電池發(fā)展路線(xiàn)圖》、《“十三五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》等都將以氫燃料電池汽車(chē)作為未來(lái)新能源汽車(chē)發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域。根據(jù)最新的國(guó)家新能源汽車(chē)補(bǔ)貼政策，即2019年3月26日四部委聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于進(jìn)一步完善新能源汽車(chē)推廣應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)貼政策的通知》，通知大幅削減了針對(duì)純電動(dòng)和插電式混合動(dòng)力汽車(chē)的稅收優(yōu)惠，而氫燃料電池汽車(chē)的補(bǔ)貼政策到2020年都不改變。《中國(guó)制造2025》提出實(shí)現(xiàn)燃料電池汽車(chē)的運(yùn)行規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，到2025年，氫燃料電池汽車(chē)的配套基礎(chǔ)設(shè)施基本完善，燃料電池汽車(chē)初步實(shí)現(xiàn)小規(guī)模區(qū)域運(yùn)行。

日本、韓國(guó)、美國(guó)政府都制定了氫能與燃料電池汽車(chē)支持政策，對(duì)氫燃料汽車(chē)的發(fā)展提供政策、資金等方面的支持。日本政府先后通過(guò)了“日本再?gòu)?fù)興計(jì)劃”、“能源基本計(jì)劃”、“氫和燃料電池戰(zhàn)略圖”，規(guī)劃和支持日本燃料電池能源的發(fā)展，對(duì)氫燃料電池研發(fā)和氫氣站建設(shè)給予補(bǔ)貼[11]，美國(guó)為氫燃料電池汽車(chē)和加氫站建設(shè)提供稅收和費(fèi)用減免優(yōu)惠。

2.2 氫燃料電池汽車(chē)價(jià)值鏈上游

氫燃料電池汽車(chē)需要?dú)錃庾鳛槿剂?，加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展是是氫燃料電池汽車(chē)發(fā)展的關(guān)鍵要素之一，制氫、儲(chǔ)氫、加氫站等產(chǎn)業(yè)作為主要參與者為價(jià)值鏈的上游。氫氣的制備主要技術(shù)方式有電解水法、化石原料制氫、工業(yè)副產(chǎn)品制氫法、水煤氣法制氫、甲醇重整制氫等；氫氣的儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)，主要技術(shù)方式包括高壓氣態(tài)、低溫液態(tài)、固體材料儲(chǔ)氫和有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)[12-13]；加氫站包括6個(gè)主要子系統(tǒng)：調(diào)壓系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)、壓縮系統(tǒng)、儲(chǔ)存系統(tǒng)、加注系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其中氫氣壓縮機(jī)、高壓儲(chǔ)氫罐、氫氣加注機(jī)是加氫站系統(tǒng)的3大核心裝備[14]。

2.3 氫燃料電池汽車(chē)價(jià)值鏈中游

氫燃料電池汽車(chē)價(jià)值鏈中游包括氫燃料電池堆、車(chē)載儲(chǔ)氫系統(tǒng)、電機(jī)、控制系統(tǒng)和其它零部件生產(chǎn)及氫燃料電池汽車(chē)的組裝。

燃料電池堆是價(jià)值鏈核心，也是燃料電池汽車(chē)中最為關(guān)鍵的部分，是將氫燃料轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電裝置，氫和空氣在電池堆發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生電能。氫燃料電池系統(tǒng)分為電池電堆和輔助子系統(tǒng)兩大部分，其中燃料電池電堆中的核心材料分為質(zhì)子交換膜、雙極板、催化劑、氣體擴(kuò)散層及其他部件，輔助子系統(tǒng)包括了供氫子系統(tǒng)、供氣子系統(tǒng)、水管理系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、系統(tǒng)控制等部件。

車(chē)載儲(chǔ)氫系統(tǒng)是燃料電池汽車(chē)重要部件，可以分為硬件和控制系統(tǒng)兩部分。硬件系統(tǒng)包括碳纖維纏繞鋁內(nèi)膽儲(chǔ)氫瓶、組合式瓶閥、溢流閥、減壓閥、壓力/溫度傳感器等組成。而控制系統(tǒng)則是通過(guò)軟件程序根據(jù)壓力/溫度傳感器的反饋信號(hào)對(duì)系統(tǒng)的電磁閥進(jìn)行開(kāi)/關(guān)控制，并監(jiān)控車(chē)載供氫系統(tǒng)的即時(shí)狀態(tài)。

氫燃料電池汽車(chē)無(wú)需自動(dòng)變速箱，由電機(jī)提供動(dòng)力。相對(duì)于機(jī)械變速箱，電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、運(yùn)行穩(wěn)定。電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)是氫燃料電池汽車(chē)車(chē)輛行使中的主要執(zhí)行結(jié)構(gòu)，其驅(qū)動(dòng)特性直接影響氫燃料電池汽車(chē)的性能，是氫燃料電池汽車(chē)核心部件之一[15]。

氫燃料電池汽車(chē)的整車(chē)控制系統(tǒng)和其它類(lèi)型的新能源汽車(chē)功能基本是類(lèi)似的，它負(fù)責(zé)對(duì)氫燃料電池系統(tǒng)、車(chē)載氫能系統(tǒng)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)與能源回收系統(tǒng)以及其它輔助系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和管理。

2.4 氫燃料電池汽車(chē)價(jià)值鏈下游

由于氫燃料電池汽車(chē)推進(jìn)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變，將驅(qū)動(dòng)價(jià)值鏈中專(zhuān)注于服務(wù)的要素也將發(fā)生變革，即氫燃料電池汽車(chē)所需保養(yǎng)維護(hù)將由內(nèi)燃機(jī)為主轉(zhuǎn)向氫燃料電池堆，為傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)提供服務(wù)的公司將轉(zhuǎn)為氫燃料電池汽車(chē)提供服務(wù)和提供氫燃料、保養(yǎng)、租賃及駕駛者相關(guān)服務(wù)。

3 氫燃料電池汽車(chē)價(jià)值鏈分析

作為內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的顛覆者，氫氣是氫燃料電池汽車(chē)的動(dòng)力來(lái)源。氫氣的制造商、運(yùn)營(yíng)商將是直接的受益者，在中國(guó)，這將是一個(gè)上萬(wàn)億的市場(chǎng)，直接替代原來(lái)屬于燃油的市場(chǎng)。燃油的原料供應(yīng)商、生產(chǎn)商及相關(guān)經(jīng)營(yíng)者將逐漸失去這樣的傳統(tǒng)汽車(chē)市場(chǎng)。目前高純氫的價(jià)格為50～60元/kg，但高昂的加氫價(jià)格導(dǎo)致氫燃料電池汽車(chē)的實(shí)際運(yùn)營(yíng)成本會(huì)很高，氫氣是危險(xiǎn)的易燃?xì)怏w，它的建設(shè)不同于普通的油氣站[16]，需要更嚴(yán)格的消防和安全要求，加上城市規(guī)劃土地供應(yīng)有限，目前在中國(guó)建設(shè)一座日加氫能力200 kg的加氫站至少需要1 000多萬(wàn)元。投入高、收益少和技術(shù)瓶頸成為制約加氫站建設(shè)的主要原因，加氫站的數(shù)量不足也成為氫燃料電池汽車(chē)推廣運(yùn)營(yíng)的障礙[17]。

氫燃料電池汽車(chē)的零部件處于創(chuàng)新階段，有著廣闊的發(fā)展前景。氫燃料電池汽車(chē)的核心零部件是氫燃料電池堆、車(chē)載儲(chǔ)氫系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和整車(chē)控制系統(tǒng)，其中氫燃料電池堆是氫燃料電池汽車(chē)最核心的元件。生產(chǎn)氫燃料電池系統(tǒng)成本構(gòu)成見(jiàn)圖2，其中催化劑和雙極板成本在電堆成本構(gòu)成的占比較大，空氣供給系統(tǒng)和熱管理系統(tǒng)成本在輔助子系統(tǒng)成本構(gòu)成的占比比較大。目前Mirai的燃料電池系統(tǒng)占?xì)淙剂想姵仄?chē)成本的30%左右，加上車(chē)載儲(chǔ)氫系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和整車(chē)控制系統(tǒng)，約占整車(chē)成本約70%。當(dāng)然，隨著產(chǎn)量的不斷擴(kuò)大和持續(xù)的技術(shù)革新，相對(duì)應(yīng)的成本比重會(huì)降低，氫燃料電池堆在氫燃料汽車(chē)?yán)锏闹匾砸呀?jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了傳統(tǒng)引擎在內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)?yán)锏闹匾浴?/p>

圖2 氫燃料電池系統(tǒng)成本構(gòu)成

目前，氫燃料電池能量轉(zhuǎn)化效率50%～70%，功率密度達(dá)3.1 kW/L和2.0 kW/kg的水平，能量轉(zhuǎn)化效率明顯優(yōu)于內(nèi)燃機(jī)。氫燃料電池汽車(chē)商業(yè)化進(jìn)程中的主要阻礙之一是價(jià)格高昂的貴金屬催化劑鉑的稀缺，低鉑或無(wú)鉑催化劑是未來(lái)研究重點(diǎn)[5]。目前Mirai單車(chē)鉑消耗量約為20 g，比汽油車(chē)消耗要高10～15 g，如果以這樣的技術(shù)生產(chǎn)氫燃料電池汽車(chē)，每年車(chē)用燃料電池需求的鉑資源將高達(dá)1 000 t，遠(yuǎn)超過(guò)全球鉑的年產(chǎn)量（2017年為190 t），降低鉑用量的近期目標(biāo)是到2020年，氫燃料電池電堆的鉑用量下降到0.1 g/kW左右，長(zhǎng)期目標(biāo)是催化劑用量小于0.05 g/kW。

鋰電池作為新能源汽車(chē)的能源載體，是氫燃?xì)怆姵氐淖畲蟾?jìng)爭(zhēng)對(duì)手。目前，鋰電池市場(chǎng)的發(fā)展比較成熟。然而，氫燃?xì)怆姵鼐哂须姵責(zé)o法比擬的優(yōu)點(diǎn)，氫的比能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鋰電池，氫燃料電池在環(huán)境溫度為-20℃～60℃左右的情況下可以正常工作。

氫燃料電池的原料氫氣主要缺點(diǎn)就是體積能量密度不高，車(chē)載儲(chǔ)氫現(xiàn)在基本上是采用加壓來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題[13]，豐田Mirai配置兩個(gè)儲(chǔ)氫罐，采用碳纖維＋凱夫拉（防彈衣面料）材料，其外殼最大可承受70 MPa的壓力，儲(chǔ)氫密度達(dá)到全球最高水平的5.7 wt%，100 MPa級(jí)別的儲(chǔ)氫罐正在研究中。

本實(shí)驗(yàn)以枸杞子對(duì)照藥材為研究對(duì)象，希望通過(guò)不同的預(yù)處理方法，改善其粉碎過(guò)程中出現(xiàn)的黏附、粘連等現(xiàn)象。通過(guò)考察不同的預(yù)處理方法處理后的藥材，與直接粉碎的枸杞子藥材相比較，在滿(mǎn)足特性量值未發(fā)生顯著變化的前提下，找到一種或幾種適合含糖量高、黏性大、不易粉碎的中藥材預(yù)處理方法，既提高其粉碎效率，又為后續(xù)的分裝工作提供便利。同時(shí)，通過(guò)控制粉碎環(huán)境的濕度，避免藥材在粉碎過(guò)程中吸潮。

目前Tesla Model S60的鋰電動(dòng)力電池系統(tǒng)的能量密度為156 W·h/kg，其理論續(xù)航里程為480 km，電池重量723 kg；豐田電池系統(tǒng)儲(chǔ)氫系統(tǒng)體積122 L，重量90 kg，電池重量56 kg，性能還有繼續(xù)提高的潛力。

按目前理論容量最高的兩種鋰電池正負(fù)極材料來(lái)計(jì)算理論比能量，負(fù)極采用比容量為4 200 mA·h/g的Si，正極采用比容量為286 mA·h/g的LiMnO2，鋰電比能量=容量×輸出電壓/質(zhì)量=4 200×4/(1+4 200/286)=3.86 kJ/g，電池殼等輔件的系數(shù)按0.5計(jì)算，其最終比能量=3.86×0.5=1.93 kJ/g，約536 W·h/kg。

而氫的理論比能量為142 kJ/g，是鋰電池理論比能量的71倍，儲(chǔ)氫密度按5.7 wt%計(jì)算，其比能量=142×0.057=8.09 kJ/g，約2 248 W·h/kg，為鋰電池4倍左右。

現(xiàn)有鋰電池的每度電成本為1 200元/kW·h，未來(lái)有望降至1 000元/kW·h，載60度電的電動(dòng)車(chē)，電池成本為6萬(wàn)元。電池組和高壓儲(chǔ)氫罐在燃料電池汽車(chē)成本中占相當(dāng)大比重，現(xiàn)在110 kW電池組的成本為1.2萬(wàn)美元，隨著技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)量的提高，單位成本有希望降至30美元/kW，即2萬(wàn)元；122 L儲(chǔ)氫罐目前成本為6萬(wàn)元，有望降至3.5萬(wàn)元，未來(lái)電池組和高壓儲(chǔ)氫罐的總成本為5.5萬(wàn)元，與鋰電池成本差別不大。

因此，從能源、環(huán)保、產(chǎn)業(yè)升級(jí)和可持續(xù)發(fā)展的角度來(lái)看，氫燃料電池汽車(chē)是內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的最佳替代品。一方面，氫燃料電池汽車(chē)在環(huán)保方面優(yōu)于鋰電池電動(dòng)汽車(chē)，它不需要鋰、鈷、錳、鎳等有色金屬，這些金屬在生產(chǎn)、回收的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的污染，鉑在氫燃料電池工作時(shí)只起催化作用，沒(méi)有損耗，可完全回收。另一方面，在續(xù)航力和補(bǔ)充能源的時(shí)間等方面都優(yōu)于鋰電池電動(dòng)商用車(chē)，與燃油車(chē)相差無(wú)幾。

傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)只能在一個(gè)窄的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)高效地產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，因此傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)需要龐大而復(fù)雜的變速機(jī)構(gòu)；而電動(dòng)機(jī)可以在寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)高效產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，在行駛過(guò)程中不需要換擋變速裝置[15]，操縱簡(jiǎn)單高效，聲噪低。氫燃料電池堆取代內(nèi)燃機(jī)，電傳動(dòng)取代機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致汽車(chē)的屬性由機(jī)械向電子化產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)在的汽車(chē)在價(jià)值方面，70%為機(jī)械，30%為電子，未來(lái)氫燃料電池汽車(chē)可能70%為電子，30%為機(jī)械。這會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)零件減少，生產(chǎn)、加工機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)零件的機(jī)械產(chǎn)業(yè)會(huì)萎縮。

氫燃料電池汽車(chē)的結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，隨著電氣化以及電機(jī)產(chǎn)品特有的零部件的模塊化發(fā)展，零件數(shù)量將由傳統(tǒng)汽車(chē)的30 000個(gè)左右大大減少，產(chǎn)品設(shè)計(jì)所需的整合性設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)可大大減少。尤其當(dāng)氫燃料電池汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)的電動(dòng)化得到加速發(fā)展時(shí)，現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)制造商積累多年、具有核心競(jìng)爭(zhēng)力的專(zhuān)業(yè)技術(shù)將失去作用，現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)、開(kāi)發(fā)技術(shù)團(tuán)隊(duì)等開(kāi)發(fā)動(dòng)力系統(tǒng)所需的核心能力在新的動(dòng)力系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)下，其重要性大大降低。

“微笑曲線(xiàn)”理論中，近于U形的曲線(xiàn)代表整條產(chǎn)業(yè)鏈(圖3)，曲線(xiàn)左端是研發(fā)環(huán)節(jié)，右端是營(yíng)銷(xiāo)環(huán)節(jié)，中間是制造環(huán)節(jié)，制造環(huán)節(jié)利潤(rùn)低附加值低，研發(fā)和營(yíng)銷(xiāo)利潤(rùn)高附加值高[18]。氫燃料電池汽車(chē)價(jià)值鏈中，氫燃料電池的研發(fā)設(shè)計(jì)將居于這個(gè)價(jià)值鏈的頂端，整車(chē)組裝生產(chǎn)環(huán)節(jié)附加值不斷降低，比傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的將會(huì)更低。營(yíng)銷(xiāo)和服務(wù)等領(lǐng)域，則由于氫燃料汽車(chē)是個(gè)新興的行業(yè)，需要拓展新客戶(hù)和金融支持，具有很大的市場(chǎng)。高價(jià)值環(huán)節(jié)一般是具有核心競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)、較高的進(jìn)入壁壘、較長(zhǎng)時(shí)間的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，如不斷帶來(lái)收入的專(zhuān)利技術(shù)和對(duì)影響消費(fèi)者有直接影響的品牌效應(yīng)是高收益的重要來(lái)源[18]。

圖3 產(chǎn)業(yè)微笑曲線(xiàn)[18]

在發(fā)展成熟的國(guó)際市場(chǎng)上，關(guān)于傳統(tǒng)汽車(chē)服務(wù)業(yè)，包括汽車(chē)的銷(xiāo)售、維修、金融（貸款，保險(xiǎn)）、回收業(yè)務(wù)，即所謂的汽車(chē)后市場(chǎng)創(chuàng)造的利潤(rùn)是整個(gè)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的50%左右，在許多汽車(chē)制造巨頭的經(jīng)營(yíng)盈利中，銷(xiāo)售、維修、金融等汽車(chē)服務(wù)業(yè)帶來(lái)的收益遠(yuǎn)高于汽車(chē)制造環(huán)節(jié)創(chuàng)造的收益。氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)為新的顛覆性的技術(shù)所驅(qū)動(dòng)，未來(lái)與共享、自動(dòng)駕駛等技術(shù)相結(jié)合，將會(huì)為相關(guān)的服務(wù)行業(yè)帶來(lái)新的快速發(fā)展機(jī)遇和新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)。

3 結(jié)論

（1）氫氣是最理想的清潔能源，也是傳統(tǒng)能源最有希望的替代者，可能是最終的能源解決方案。未來(lái)，人類(lèi)將進(jìn)入新的能源社會(huì)—?dú)淠苌鐣?huì)。氫燃料電池汽車(chē)正在向產(chǎn)業(yè)化迅速發(fā)展，其價(jià)值鏈結(jié)構(gòu)不同于一般工業(yè)商品，具有價(jià)值大、影響廣泛的特點(diǎn)，可以解決我國(guó)對(duì)外國(guó)能源依賴(lài)，對(duì)我國(guó)的能源安全、環(huán)境保護(hù)、產(chǎn)業(yè)升級(jí)、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展有重大影響。

（2）氫燃料汽車(chē)將使目前的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)生巨大變化。氫燃料汽車(chē)的核心部件是氫燃料電池堆、車(chē)載儲(chǔ)氫系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和整車(chē)控制系統(tǒng)，這些產(chǎn)品的制造商和氫氣的供應(yīng)商將會(huì)受益，而為傳統(tǒng)汽車(chē)制造商提供內(nèi)燃機(jī)、變速器及其他發(fā)動(dòng)機(jī)部件的企業(yè)和燃油供應(yīng)商正在面臨失去市場(chǎng)的巨大風(fēng)險(xiǎn)。

（3）氫燃料電池汽車(chē)將使汽車(chē)由機(jī)械驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮域?qū)動(dòng)，汽車(chē)將成為電氣為主的產(chǎn)品，氫燃料電池汽車(chē)由于機(jī)械零件的大幅度減少及電氣零件的模塊化，使氫燃料汽車(chē)的組裝會(huì)更簡(jiǎn)單。

（4）氫燃料電池汽車(chē)價(jià)值鏈中，氫燃料汽車(chē)電池系統(tǒng)是其中重要的部分，居價(jià)值鏈的高端，是研發(fā)技術(shù)中的關(guān)鍵，性能需繼續(xù)提高；車(chē)載儲(chǔ)氫系統(tǒng)的性能也有待繼續(xù)提升；電機(jī)、電控系統(tǒng)等其它零部件基本上能滿(mǎn)足氫燃料電池汽車(chē)性能要求，研發(fā)、制造面臨的不確定較小，技術(shù)較為成熟。

（5）氫燃料電池汽車(chē)將是一個(gè)全新的、快速發(fā)展的新興行業(yè)，中國(guó)氫燃料電池汽車(chē)應(yīng)當(dāng)注重培養(yǎng)培養(yǎng)自主品牌，建立自己的研發(fā)、制造和服務(wù)的產(chǎn)業(yè)鏈，在全球氫燃料價(jià)值鏈占據(jù)有利的位置，為發(fā)展氫燃料汽車(chē)這一戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)做出積極的貢獻(xiàn)。