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2018年氢燃料电池汽车产业发展报告

我国是第一产氢大国,具有丰富的氢源基础,随着氢能源技术的发展,氢能将广泛应用于交通、化工原料、工业、建筑等领域,成为我国能源战略的重要组成部分。在氢气应用中,目前广为人知的是氢燃料电池车。氢能和燃料电池产业链包括氢气储存、燃料电池原材料和电堆设计及组装三大核心环节。然而,由于燃料电池成本较高以及加氢站等相关设施尚不完善等原因,氢燃料电池汽车尚未广泛普及。资料显示,2017年,中国共生产氢燃料电池车1272辆。行业预计,2018年中国燃料电池车产量将超过3000辆。


中国石油和化学工业联合会与EY安永于2018中国国际石油化工大会期间联合发布了《氢能源及燃料电池行业白皮书》。该白皮书从行业发展角度和能源高效利用角度,较为全面的分析了氢燃料电池汽车产业的发展情况及未来走势。


氢燃料电池汽车根本是以氢作为燃料之一,它的构造建立在目前新能源纯电动汽车的基础之上,突破了目前纯电动汽车的两点技术短板——纯电动汽车的充电时间和续航里程问题。氢燃料电池汽车的能源补给时间短,加注时长和燃油车大致相同,这可以在最短时间内达到最高的效率,摆脱纯电动汽车充电慢的现状;在续航里程方面,氢燃料电池汽车一次加满之后的续航里程大概可以保持在600-700km之间,是突破纯电动汽车里程焦虑、赶超燃油汽车的一大替代品。


《白皮书》指出:氢能源目前应用主要通过燃料电池,固定式、分布式及交通运输为其三大应用场景,其中商用车占绝大部分市场份额。


氢燃料电池汽车市场呈现为:日韩主要做乘用车、中国和美国主要做商用车的格局。并且短期内该格局不会出现太大变化。固定式应用场景包括氢能源家用燃料电池、电信行业无间断电源或备用电源等。便携式设备主要应用于备用电源,因为氢能源燃料电池携带电量多、重量轻,因此也可以用在户外和军用电源设备上。


中国燃料电池汽车起步较晚,起步后由于国家对商用车政策补贴力度更大、技术实现相对较容易等原因,短期来看乘用车仍不会成为主要市场。市场结构:目前国内燃料电池乘用车市场为零,商用车主力为客车生产企业,其中各类物流燃料电池商用车占94%,客车占6%。编写组分析其原因主要有:(1)补贴力度:国内对大型商用车补贴力度更大;(2)价格敏感度:商用车对成本敏感性较低;(3)技术能力:商用车(尤其是客车)车身体积较大,可以简单地通过增加储氢瓶增加续航能力,对储氢技术的要求不高。中长期来看商用车市场会首先呈现爆发式增长。


我国自2009年开始相继针对燃料电池汽车出台了各项支持政策,大力推动行业下游应用,进而拉动燃料电池的产业发展。如:2009年出台了《节能“与新能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办法 》,中央财政开始对试点城市给予一次性定额补贴。2014年出台的《关于免征新能源汽车车辆购置税的公告》指出:2014年9月1日至2017年12月31日购置新能源汽车将免征车辆购置税。2015年国家发改委和国家能源局在系统内部发文,提出15项重点创新任务,其中包括氢能与燃料电池技术创新。财政部、科技部、工业和信息化部 和国家发展和改革委员会四部委也于今年联合发布了《关于调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》,明确提出:燃料电池补贴政策基本不变,力度不减。


日韩、美、欧在氢能源及燃料电池领域具备先发的优势,我国虽然暂时处于落后,但是也正在引进海外龙头企业,加速技术发展与应用,并重点强调在下游领域的应用。下图从技术水平、加氢站建设、燃料电池汽车发展现状、燃料电池汽车市场化进展四个方面,比较了中国、日韩、美国、欧洲之间在氢能源行业发展的差异。



我国燃料电池电动车的发展与行业规划密切相关,因此地域分布现象明显;整体上集中在东部沿海经济发达、制造业基础雄厚的地区。




在氢能源和燃料电池产业链中,氢气储存、燃料电池原材料和电堆设计及组装是氢能源和燃料电池发展最关键的三步,这三步的技术发展也将影响着未来氢燃料电池汽车的推广与应用。


现有技术共计有三种储氢方式,其中气态储氢是最主流的方式,未来随着技术突破,固体合金储氢有望成为主流储氢方式。下表列出了气态储氢、液态储氢、固体合金储氢三种储氢在不同方面的比较。



如今,按导电离子类别可将燃料电池分为碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)和质子交换膜燃料电池(PEMFC)。目前在五大类燃料电池中,质子交换膜燃料电池运行温度低于120℃,启动时间短,结构简单,应用前景最广阔,将是未来发展最快的燃料电池技术。



电堆是燃料电池的技术核心,成本在燃料电池中的占比最高(67%),因此改进电堆技术是降低燃料电池成本的关键。而催化剂+膜电极成本又在电堆中占比最高,并且膜电极是燃料电池的心脏,因此这两种原材料成为了燃料电池技术发展的关键。催化剂和膜电极的主要原料为铂等贵金属,在整个电池系统成本中占比达33%,在电堆成本中占比高达49%,是燃料电池最大的成本来源。除催化剂和膜电极以外的双极板、隔膜等部件成本都随着产量提升有明显下降,因此,降低铂催化剂用量和提升质子交换膜性价比,是突破燃料电池成本瓶颈最直接的方式。未来,铂用量有望持续下降,并且铂催化剂将会实现99%的回收利用,能有效控制成本。但是,质子交换膜由于生产难度高,成本仍将居高不下,降本道路仍待探索。


有关数据显示,截至2018年11月,中国共有27座建成的加氢站(其中上海世博加氢站与深圳大运会加氢站已拆除),另有16座在建。已建成27座加氢站中,多数仅供示范车辆加注使用,尚未完全向社会公开。中国汽车工程协会于2016年10月发布的《节能与新能源汽车技术路线图》指出,到2030年中国加氢站数量将超过1000座。同时,值得注意的是,这些加氢站的投建单位除了主营业务为加氢设备技术研发相关的企业外,还有8座加氢站的投建单位为传统能源化工企业,分别如下:


中石化


2018年1月,中国石化广东云浮石油与云浮新兴县国资办合资合作的加油加氢站项目在广东云浮新兴县举行项目奠基仪式。


根据规划,项目将设计、建造一座加油加氢合建站,加油站设计为二级站,加氢站设计为三级站。其中,成品油储量为150立方米(3个30立方米汽油罐,2个30立方米柴油罐),氢气储存量为1000千克(分2组,前期实施和预留储氢瓶均为500千克)。该加油加氢站项目总投资约为3300万元。


2018年8月,广东佛山市9个加氢站联合举行开工仪式。其中青龙加氢站建设单位为中石化广东分公司,投资预算1500万元,为一级油氢合建站。


中石油


2018年9月,湖北武汉首座加氢站在武汉东湖高新区建成。资料显示,该加氢站日加氢能力300公斤,由武汉中极氢能源发展有限公司承建,核心设备由中极氢能联合中国石油湖北公司、成都华气厚普机电设备股份有限公司共同研发制造。


国家能源集团


2017年8月,神华集团与国电集团开始合并重组。神华集团更名为国家能源投资集团有限责任公司,作为重组后的母公司,吸收合并国电集团。


2018年11月中旬,神华如皋加氢站建成投产。


此前于2017年11月,神华集团表示其正在江苏如皋建设加氢站,资料显示,该加氢站计划安装两台氢气压缩机,可达1100Nm3/h,日加氢能力达到1000公斤。2018年3月,空气化工宣布,与国家能源集团旗下神华新能源签署协议,将为其在江苏如皋新建的加氢站提供两台加氢机设备。


四周能源


2018年3月,舜华新能源与四周能源共同兴建的加氢/加油合建站奠基。


该项目的规划主要考虑满足当地开通氢燃料电池公交大巴专线以及氢能源物流运输车辆氢能动力的供应。资料显示,该加氢站每天最大可满足约250辆物流车和100辆公交大巴的加氢服务,加油站每天可为700辆汽车提供加油服务。此外,合建站每天还可同时满足300辆小型客车的充电服务。


华昌化工


2018年4月,江苏华昌化工股份有限公司发布公告,公司拟投资建设氢气充装站项目。


该项目计划总投资1020.8万元,项目建设内容及规模为:利用本公司内部土地2000平方米,生产原料为氢气,主要工艺流程为来自变压吸附的氢气提纯后,经氢气压缩机增压后,充装在高压长管拖车中,送至站外用氢单位。采用氢气压缩机、SCADA系统等主要设备8台套,成品为99.999%的氢气。该项目计划建设期为9个月,预设生产期为10年,生产负荷为投产第一年达到设计能力70%,第二年100%。


浦江气体


2018年7月,浦江特种气体公司表示,将在上海化工区建设具有70MPa氢气加注能力的商用加氢站。资料显示,该项目将利用上海化工区内赛科石化、上海氯碱等企业生产过程中产生的副产氢气。


美锦能源


2018年7月,美锦能源控股的云浮锦鸿氢源科技有限公司旗下首个投资项目——锦鸿云安加氢站在广东云浮举办开工奠基仪式。


该加氢站项目占地面积4.97亩,分两期建设,一期计划投资1700万元,加氢能力为500kg/日。项目二期将根据市场发展需要适时启动,届时加氢能力将增加到1000kg/d。


东华能源


2018年8月,东华能源表示,其LPG/加氢合建站预计于2018年11月建成投用。


资料显示,该加氢站由江苏东华港城氢能源科技有限公司实施。该合资公司由江苏东华汽车能源(东华能源全资子公司)与江苏港城汽车运输集团出资成立。其中东华汽车出资1300万,持股65%;江苏港城汽车运输集团出资700万,持股35%。


滨化股份


2018年10月,滨化股份表示,其氢能源项目分二期建设,一期氢气充装量1000Nm3/h,总投资1969.4万元,工期六个月,主要用于为燃料电池车提供合格氢气,一期完成后加氢站即可投用。


传统能源化工企业建设加氢站的优势在于:


1)雄厚的资金实力;


2)氢气来源充足、制氢技术熟练;


3)安全生产管理经验丰富;


4)对于中石化、中石油等来说,这些企业拥有完善的加油站网络,改造加油站为加油加氢合建站仅需在原有加油站内拆除一台加油设备,新加氢气相关设备,审批过程相对容易。


氢能源及燃料电池产业发展,事关我国能源发展战略,事关我国生态文明建设,事关我国战略性新兴产业布局,中国石油和化学工业联合会在推动汽车,能源,化工,材料等行业之间的交流一直在做着不懈努力。


转自:智能前沿技术


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