

如今的交通运输部门高度依赖于化石燃料,其中超过20%的二氧化碳排放都是由交通运输所产生的,车辆电气化势在必行。据McKinsey近期的一篇报告中指出:中国的电动汽车销量(广义的电动汽车,包括锂电池、燃料电池和插电式混合动力汽车)在2030年新车销售中的份额可能会超过70%。
01内燃机零部件供应商面临产品结构转型的巨大挑战
从2021年开始,“禁燃”的话题甚嚣尘上。在过去的一年里,有超过15家轻型汽车整车厂宣布计划在不久的将来只销售零排放汽车(ZEV)。这些整车厂的总产量占全球汽车产量的75%以上。一些整车厂也已经表示,他们打算停止投资于新的内燃机平台和车型,更多的整车厂已经确定了结束内燃机汽车生产的具体日期。如果这些计划成为现实,内燃机许多产品线的增长可能会出现两位数的下滑。图1显示了由McKinsey预测的到2035年各种内燃机零组件销售的基本情况。
图1 内燃机零部件供应商产品销售将开始出现增长停滞和萎缩
“新四化”趋势带来的产品结构性调整,给内燃机零部件供应商带来巨大挑战。部分企业因发展压力也逐步布局“三电”、自动驾驶、智能座舱及软件产品等市场。但对部分内燃机零部件供应商来说,在这场变革中可能存在以下几个问题:
转型产品可能与原有产品线存在较大差异;
人才等资源短缺,前期并无相关技术积累;
前期研发与生产设备投入巨大;
跟风进入电子化、智能化等产品的开发,失败案例屡见不鲜。
02聚焦燃料电池动力系统成为内燃机零部件供应商产品转型的一个优选
燃料电池是一种能量转换装置,通过基于“非燃烧式”的电化学反应,将氢气中的化学能直接转化为电能。燃料电池系统(又称“燃料电池发动机”),根据功能模块一般可分为电堆子系统、供空子系统、供氢子系统、冷却子系统和其他电气相关子系统。在系统架构组成上与传统内燃机高度相似,如图2所示。
许多内燃机部件通过适当的改制甚至可以完全满足燃料电池系统的应用需求。国内某知名学者在一次报告中指出“氢能与燃料电池产业是众多传统产业转型升级的理性选择,技术延续性好,而不是完全颠覆:汽车、动力、能源(化石、煤炭、核能、电力等)、化工及过程工业”。
图2 传统内燃机与燃料电池系统架构对比
与零部件新型创业势力相比,内燃机零部件供应商聚焦燃料电池作产品转型升级具有以下几方面优势:
燃料电池发动机的架构体系和部分零部件的功能原理、技术要求等与传统内燃机高度相似
在车用零部件产品的研发、生产、质量、采购等环节上具有完备的流程体系建设
燃料电池部分零部件的技术延续性好,具有丰富的人才和技术know-how储备
功能相近零部件的生产设备存在延用的高度可能性
广泛的国内外传统燃油车OEMs合作客户资源,市场营销和市场进入等相关渠道广
03氢能与燃料电池技术是实现多领域深度脱碳的重要路径
相比纯电动汽车,燃料电池系统具有燃料加注时间短、续驶里程长等优点,特别适合长距、高载重等交通领域脱碳。据Hydrogen Council预测:到2030年,全球会有1000-1500万辆燃料电池乘用车和50万辆燃料电池卡车上路,同时燃料电池技术开始在火车和客运船舶上进行应用示范;到2050年,燃料电池乘用车的保有量将达到4亿辆(占25%),燃料电池卡车500万辆(占30%),燃料电池大巴1500万辆(占25%),当前20%的柴油驱动火车将被燃料电池动力总成替换。
我国也在2022年3月发布《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,明确了氢的能源属性,并指出氢是未来国家能源体系的组成部分,是推动交通、工业等用能终端和高耗能、高排放行业绿色低碳转型的重要手段之一。我国燃料电池汽车预计在2030年将实现100万辆的销售,燃料电池系统及其组件的大规模商业化未来可期。
04全球内燃机零部件巨头加速布局燃料电池业务
全球内燃机零部件巨头纷纷入局车用燃料电池。据《美国汽车新闻》(Automotive News)发布的《2022年全球汽车零部件供应商百强榜》并结合要点氢能团队调研发现,百强榜单中已有近60%企业布局燃料电池业务,其中排名的前30的企业就有22家。
表1 《2022年全球汽车零部件供应商百强榜》TO30部分
计划在2021年到2024年期间投资高达10亿欧元用于燃料电池项目,这其中包括车用和固定式发电两部分。在车用领域,博世正加速研发相关技术,产品覆盖从单个传感器到核心零部件,如空压机、电堆及整套的燃料电池动力模块等。博世在2019年在无锡开建中国燃料电池,2020年12月与庆铃成立燃料电池系统合资公司,加速布局中国市场。
集团对燃料电池也已做出了大量的前期研究,并结合自身产品的know-how顺势推出了诸如氢气/空气滤清器、平板增湿器、水泵、DC/DC、中冷器等燃料电池周边核心部件。
2020年12月,大陆集团在其常熟工厂建立了氢能与燃料电池技术,聚焦燃料电池电堆的输氢管路等装置。舍弗勒充分发挥自身在汽车及工业领域的优势,开发了燃料电池金属双板等关键零部件,并于2022年6与Symbio建立合资公司Innoplate, 启动双板产业化生产等。
2022年10月采埃孚商用车解决方案事业部(CVS)宣布与燃料电池系统供应商科德宝e-Power Systems签署了一项联合开发协议。双方将共同开发包含燃料电池、传动系统和可共享组件的清洁e-Drive“动力包”解决方案。