2022氢燃料电池行业研究报告

2022氢燃料电池行业研究报告ResearchReportonIndustryofHydrogenFuelCellin2022fxbaogao目录氢燃料电池定义、优点以及发展动力•氢燃料电池的发展历程•全球主要发达经济体支持氢燃料电池产业发展•政策加码，国内氢燃料电池进入黄金发展期• 上游：制氢、储氢、运氢、加氢• 清洁环保高清洁环保高氢燃料电池优点氢燃料电池反应堆工作原理生生成物主要是水，不排放有害气体，而且90%以上可以回收，不存在二次回。能量转换效率可达5能量转换效率可达50%-60%，如果考虑热能转换，能量转高于火力发电和核电约可以通过多种途径制氢。可以通过多种途径制氢。氢氧燃料电池发电系统是全自动运行，机械运动部件很少，维护简单，费用低，适合做偏远地区、环境恶劣以及特殊场合(如空间站和航天飞机)的电源。因为因为氢气是最轻的气体，易逃逸、不聚集，不容易引起大面积的燃烧。由由于氢燃料电池直接将氢燃料的化学能转化为电能，中间不经过燃烧过程，因而不受卡诺循环的限制，只要反应物充足，可以不间断对外供电。fxbaogaocom英国科学家威廉格罗夫发明了第一个燃料电池燃料电池首次应用在NASA的阿波罗登月飞船作为辅助电源戴姆勒推出第一代现代燃料电池车NECAR1丰田在美国和日本推出了世界上第一个燃料电池混合动力汽车(FCHV)的租赁德国试运行了阿尔斯通公司制造的第一列氢燃料火车通用汽车推出了全球电池生产商巴拉德研制固定式燃料电池丰田推出了第一款第一款燃料电池汽车出第一辆使用质子交换被应用于商业和商用燃料电池汽车Electrovan膜燃料电池的公交巴士工业生产Miraifxbaogaocom明确提出推动家庭燃料电池的普及，并从2015年起逐渐将大量燃料电池导入市场2020年前将日本户用燃料电池装机量提高到140万台，2030年提高到530万台;全面加速氢燃料电池使用，修订了技术标准与国际实现接轨2030年氢燃料电池商业化发电量达1GW，成本控制在17日元/千瓦时以内；2050年燃料电池汽车全面普及，燃油车停售，发电容量增至15-30GW，成本降低到12日元/千瓦时技术开发战略重点锁定在燃料电池、氢制备与储运及氢燃料发电相关产业确定了燃料电池、氢能供应链，电解水制氢3大技术领域10个重点项目研发到2020年生产200万辆燃料申池汽车(FCEV)的计划电力必须有2%--5%来自可再生能源，如果是燃料电池，比例则要翻倍2040年氢燃料汽车累计产量增至620万辆，氢燃料电池充电站增至1200个计划租赁或买卖新能源车提供2000美元的补贴，包含氢燃料电池车2022年底实现氢燃料电池车保有量达50000辆，氢能物料搬运车50000辆；2025年，物料搬运领域实现125000辆氢燃料车投运，各类氢燃料电池车20万辆在路上行驶；2030年实现各类氢燃料车530万辆到2035年建成200个加氢站，7万辆氢能重卡上路要实现氢能技术的大规模出口，进行全产业链技术研究，突破电解氢能生物生产方法、燃料电池等技术fxbaogaocom术运营十三五规划(2016-2020)键技fxbaogaocom将动加氢等设施建设;将动加氢等设施建设;2022年《氢能产业发展中长期规划(2021-2035域之一;发计划项目;2021年8月《关于启动燃料电池汽车示范应用工作的通知》同意北京市、上海市、广东省所报送的城市群启动实施燃料电池汽车示范应用工作，示范期为4年。2021年12月《关于2022年新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》2022年保持现行购置补贴技术指标体系框架及门槛要求不变。《关于完善汽车投资项目管理的意见》，明确燃料电池汽车投资项目参照纯电动汽车投资项目管理规定执行;《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》，燃料电池乘用车标准车型积分上限为5分。在“3060”双碳目标的催动下，2021年以来，在国家层面上有关氢能和燃料电池相关的政策持续加码，推进氢能及燃料国家政策主要从战略规划、科技研发、行业管理及财税优惠等方面进行政策支持，重点支持方向为可再生能源与氢能技术、燃料电池关键零部件产业化攻关及整车示范应用。2022年3月23日，发改委发布《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》，作为我国首个氢能产业顶层设计规划，来十余年产业发展定调。《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》关于氢燃料电池要点梳理1)质子交换膜燃料电池；2)制氢等基础设施环节关键核心技术；3)全链条安全技术；4)各环节关键fxbaogaocom政策加码，国内氢燃料电池进入黄金发展期(地方政策)《内蒙古自治区促进氢能产业发展若干政策(试行)》《河北省氢能产业发展“十四五”规划》加快培育氢燃料电池汽车产业发展实施方案》《江苏省“十四五”新能源汽车产业发展规划》《河南省加快新能源汽车产业发展实施方案》《云南省新能源汽车产业发展规划(2021-2025年)》《陕西省“十四五”制造业高质量发展规划》率。《深圳市氢能产业发展规划(2021-2025年)》。fxbaogaocomfxbaogao，市场规模(亿元)2023E装机量(MW)6.22.9.220182019202020212022E化石重整(煤、天然气)交通碳纸/碳布化石重整(煤、天然气)交通碳纸/碳布建筑氮气汇流排储氢瓶组……上游制氢：化石能源制氢为目前主流，电解水制氢最具潜力主要制氢路径及优缺点对比化石能源制氢煤天然气550元/吨9元/kg技术成熟储量有限，制氢过程存在碳排放问题，需提纯及去除杂质合成氨、合成甲醇、石油炼制3元/立方米27元/kg技术成熟工业副产氢焦炉煤气、化肥工业、氯碱、轻烃利用等/10-16元/kg成本低须提纯及杂质去除，无法作为大规模集中化的氢能供应源合成氨、石油炼制电解水制氢商电0.8元/kWh谷电0.3元/kWh弃电0.1元/kWh48元/kg工艺过程简单，制氢过程不存在碳排放尚未实现规模化应用，成本较高结合可再生能源制氢；电子、有色金属冶炼等对气体纯度及杂质含量有特殊要求其他方式制氢核能制氢生物质制氢光催化制氢水//合理利用核能发电废热技术不成熟/农作物、藻类等原料//成本低氢含量较低/水//原料丰富技术不成熟/燃料电池产业手册(2020)》，发现报告整理fxbaogaocom上游储氢：高压气储氢为主流，先进储氢技术待突破4种储氢技术各指标对比雷达图密度/%压力/bar密度/%压力/bar温度/K(kg/m³)技术成熟;结构简单;充放氢速度快;成本及能耗低;运输方便体积储氢密度低;安全性技术成熟;结构简单;充放氢速度快;成本及能耗低;运输方便体积储氢密度低;安全性能较差气态储氢高压气态储氢约33800298少量储存;轻质高压储氢罐;多用于氢燃料单位体积储氢密度大，单位质量热值高;远距离输运成本低;加注效率单位体积储氢密度大，单位质量热值高;远距离输运成本低;加注效率高;安全性相对较好氢液化能耗大；储氢容器要求高约40低温液态111液态储氢推进剂等航空航天领域;关键设备和系统仍依赖进口，民用成本过高，目前在运营的民用液氢工厂较少，且单套产能较少，多为示范应用工程成本高；能耗大；操作条件苛刻液氢纯度高;单位体积储氢密度大;运输十成本高；能耗大；操作条件苛刻液氢纯度高;单位体积储氢密度大;运输十分便利;安全性高有机液态常温66.18-7.291-固态储氢物理吸附储氢1298单位体积储氢密度大，能耗低，安全性高，操作简单，便于运输技术不成熟；单位质量储氢密度低；充放氢效率低应用少，仍处于技术攻关阶段金属氰化物储氢0405复杂氰化物储氢1298直接水解制氢1298fxbaogaocom景a氢不同输运方式的技术比较压力(Mpa)载氢量(kg/车)体积储氢密度(kg/m3)经济距离(km)气态储运长管拖车规模较小，运输距离较短300-40014.5管道运输大规模用氢，应用多领域-3.2液态储运液氢槽罐车适合规模较大、长距离运输，目前成本过高0.67000有机液态储运槽罐车由于成本和技术问题尚未实现大规模商业化应用200040-50固态储运货车储氢密度高、运量大，技术难度大，尚处于研发阶段4300-400fxbaogaocomfxbaogao压缩机燃气/液化石油气/煤油/甲醇压缩机燃气/液化石油气/煤油/甲醇加氢站工作原理端板端板DC/DC。根据电池所采用电解质分类，燃料电池可分为七类。质子交换膜燃料电池(PEMFC)是现阶段国内外主流应用技术。膜电极(MEA)是质子交换膜燃料电池的关键核心部件，由质子交换膜(PEM)、催化剂(CL)和气体扩散层(GDL)三大基础部件构成。膜电极的结构设计和制备工艺技术决定了燃料电池的输出性能、使用寿命以及反应效率等，是燃料电池研究的关键技术。燃料电池的分类及技术状态简称 (Li,K)2CO3燃料种类气工作温度/°C催化剂镍/银铂铂镍/铝镍/YSZ优点缺点应用领域用技术现状fxbaogaocom2035203020352030《节能与新能源汽车技术路线图2.0》发展目标催化剂铂载量达到0.19g/《节能与新能源汽车技术路线图2.0》发展目标催化剂铂载量达到0.19g/kW、0.15mg/cm²已进入大规模生产阶段铂载量约1.1g/kW、0.6mg/cm²仅有小规模生产拥有燃料电池膜全产业链量产基础(东岳未来)、拥有燃料电池膜全产业链量产基础(东岳未来)、34ms/cm交换膜气体扩散层将建成连续化气体扩散层成品生产线(深圳通用氢能)、能够量产气体扩散层(山东济平新能源)、金属基气体扩散层具备年产百万片能力双极板石墨双极板、模块功率2kW/L、电导率达到120S/cm、抗弯强度40MPa0.8g/KW、质子膜厚度15μm(东岳未来)膜电极组件2025建立完备的产业链，实20000h(Ballard)、催化剂铂含量0.15-0.3g/KW、质子膜厚度12μm(丰田)、最先进水平为8μm电堆总成燃料电池系统代NEXO)、转化效率为60%达130KW(上汽大通MAXUSEUNIQ7)、体积功fxbaogaocom双极板质子交换膜催化剂气体扩散层膜电极骨架-双极板质子交换膜催化剂气体扩散层膜电极骨架-0090-%450WW2.5/L45-W3%8%4.00%5.00%12.00%65.00%空压机增湿器水泵16.16.00%23.00%13.00%12.00%36.00%00/kW44-4.5/L关键零部件国产化率关键零部件国产化率系统集成度单堆功率fxbaogaocom氢燃料电池的典型应用场景技术路线应用领域固定电源市场包括所有的在固定位置运行的作为主电源、备用电源或者热电联产的燃料电池，比如分布式发电及余热供热等。固定燃料电池被用于商业、工业及住宅主要和备份能发电。交通运输市场包括为乘用车、巴士、客车、叉车及其他以燃料电池作为动力的车辆提供的燃料电池，例如特种车辆、物料搬运设备和越野车辆的辅助供电装置等。便携式电源包括笔记本电脑、手机、收音机及其他需要电源的移动设备。发展现状固定能源应用是目前最大的市场交通领域是氢燃料电池应用发展的突破口。已有DMFC和PEMFC被应用为军用单兵电源和移动充电装置上。成本、稳定性和寿命将是燃料电池应用于便巧式移动电源的所需要解决的技术问题。fxbaogaocom/热值-非燃烧电化学反应(发电装置消耗燃料过程)非燃烧电化学反应(储能装置可逆充放过程)电热(通过燃烧汽油释放高温使气缸内空气电-整车加注时间(商用车)整车续航里程(商用车)高低低fxbaogaocomfxbaogao电动汽车与氢能源汽车行业发展趋势对比销量(辆)201620172018201920202021下游：政策政策精准补贴，“3+2”燃料示范格局形成2020年9月，财政部、工信部、科技部、发改委、能源局五部委正式联合发布《关于开展燃料电池汽车示范31吨(含)以上的货运车辆，以及矿山、机场等场内运输车辆， (GB/T37244-2018)要求。 (万元)年分重型货车(＞12t).04.32.68.046.2大型客车(＞10m) fxbaogaocom。第一批三大城市2021年定位及示范目标“一核、两链、四区”两链：氢能供应链(滨州、保定、燕山)、产业发展链(雄安、北京、四区：冬奥场景特色示范区(北京-张家口)、矿石钢材重载场景特色示范区(唐山)、港口场景特色示范区(天津)、建筑材料运输场景特色示范区(雄安)---fxbaogaocomfxbaogao3618%,1095,26%2602,61%3618%,1095,26%2602,61%57,1%57,1%160,4%物流特种车公交客车公路客车通勤客车工程特种车环卫特种车租赁乘用车3,0%EUNIQ北汽EU7FC广汽AionLXFC燃料电池系统其他零部件燃料电池系统其他零部件电机、电控、动力电池系统车载储氢系统。燃料电池车的成本构成88.00%9.00%20.00%63.00%