氢能应用环节“产业谱系”分析

氢能应用环节是氢能产业链的末端,包括将氢直接作为燃料应用于工业、大规模发电等领域,氢燃料电池、氢燃料电池汽车等领域。目前主要在氢燃料电池和氢燃料电池汽车这两个领域。

氢燃料电池产业谱系

氢燃料电池产业包括车用氢燃料电池、便携式氢燃料电池、家用热电联供系统、氢能分布式电站、氢燃料电池关键零部件及研发检测等产业子环节。

车用氢燃料电池方面,车用氢燃料电池主要应用在乘用车、商用车、叉车三个方向。乘用车领域的氢燃料电池仍以质子交换膜燃料电池(PEMFC)为主,各大汽车制造商不断开发并完善氢燃料电池的相关技术,形成了若干技术联盟。氢燃料电池在商用车领域的应用更广泛,北美、欧洲、亚洲的政府部门都非常支持燃料电池商用车的开发和示范运行,在示范项目的带动下,整体市场发展平稳。氢燃料电池在叉车领域的应用较广,替代原有的蓄电池,节省了充电时间和电池更换与充电的场地,同时节省了大量运营成本,虽然氢燃料电池叉车的购置和改装成本较高,但是在叉车的生命周期内具有成本优势。

便携式氢燃料电池方面,便携式移动氢燃料电池具有离网运行、比普通电池更耐久、轻量化、快速充电、方便可靠、低成本等优点。可使用于小型家电、笔记本、手机及军事领域。

目前家用热电联供系统燃料电池主要应用于亚洲和欧洲,主要是日本和德国。

目前燃料电池分布式电站多以大型电站为主,主要的燃料电池有:熔融碳酸盐燃料电池、磷酸类燃料电池、质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池四种。

氢燃料电池关键零部件方面,核心技术被少数发达国家掌握和垄断,目前我国主要依赖进口。氢燃料电池最重要的部件为产生电能的部件——电池堆,由膜电极、双极板、密封材料、集流板及紧固件等组成,氢燃料电池中的辅助部件(BOP,包括热管理系统、空气处理系统、燃料处理系统)及电力转换与控制部件也比较重要。目前,在我国装车的氢燃料电池汽车中,大多采用国外电堆和技术,其比例估计达到 70%以上。但在氢瓶、膜电极、双极板等关键零部件和氢燃料电池集成等技术上实现了国产化,可使成本比进口同类产品降低 50%至80%。

氢燃料电池汽车产业谱系

氢燃料电池汽车产业包括氢燃料电池汽车整车、氢燃料电池汽车关键零部件等产业子环节。

氢燃料电池乘用车方面,欧美及日本等传统汽车大国研发水平较高、技术突破较早,在过去的几年内主导着燃料电池乘用车的市场。全球氢燃料电池乘用车其中一半以上(53%)在加利福尼亚州登记,这使得美国成为全球氢燃料电池汽车应用的前沿阵地,日本以 38%排名第二,欧洲则为9%。而在各制造商交付的氢能燃料电池汽车占比方面,丰田占比最大,高达 75%,其次是本田和现代,分别为 13%和 11%。当前主流车型有丰田 Mirai、本田 Clarity、现代 Nexo 等。

国内在燃料电池乘用车方面,投入研发的主要企业是上汽集团,已完成前后四代氢燃料电池轿车的开发。氢燃料电池商用车方面,北美和欧洲仍是主要市场,虽然市场不及乘用车大,但各国政府纷纷支持商用车的发展。国内在燃料电池商用车方面,主要有上汽、福田、宇通、安凯、中通等企业。根据工信部发布的《江南网页版登录入口官网下载 推广应用推荐车型目录(2018 年第 11 批)》,燃料电池车型有 7 款,包含 5 款客车和 2 款专用车。

氢燃料电池汽车关键零部件方面,氢燃料电池汽车与当前的纯电动车的差别主要在电源动力上,其他电机、控制系统等均可通用。电机和控制系统是氢燃料电池汽车的重要核心组件,其技术水平直接影响江南网页版登录入口官网下载 产业的发展。我国电机和控制系统自主研发水平较弱。此外,氢燃料电池汽车的电附件系统市场容量也较大,电附件包括电动制动真空泵、电动空压机、电动助力转向系统、电动空调及热管理系统等。

氢能应用环节的市场前景

氢燃料电池具有广阔的应用前景。根据相关统计显示,从出货容量统计看,全球燃料电池出货量增长明显,2009 年全球燃料电池出货容量为 86.5MW,2017 年燃料电池出货容量达 669.7MW。

从出货量区域分布来看,全球燃料电池生产区域较为集中,主要集中在欧洲、北美、亚洲少数国家。2017年我国燃料电池行业整体产能在 60MW 以上,燃料电池出货量达到 44.7MW,燃料电池出货量占全球的 6.67%。据测算,2017 年我国燃料电池市场规模为 2.50 亿元,产品均价为 5593元/kW;随着国内技术水平的提升,产业规模效应的显现,我国燃料电池销售均价将呈下滑态势,预计到 2024 年我国燃料电池市场规模将增长至 27.65 亿元,产品销售均价在3000 元/kW 左右。

氢燃料电池汽车具有零排放、长续航里程和短时间加注燃料等优点,被认为是未来车辆发展的终极方向。目前已经推出商业化燃料电池汽车产品的有丰田、本田、现代等,预计到 2020 年其他汽车制造商如奔驰、宝马、通用等都会推出自己的氢燃料电池车。国际氢能委员会会发布的《氢能源未来发展趋势调研报告》显示,预计到 2030 年,全球燃料电池乘用车将达到 1000 万辆至 1500 万辆。

截至 2018 年年底,我国氢燃料电池汽车拥有量 3428 辆。国内东风汽车、安凯、宇通、金龙等汽车生产商的部分燃料电池汽车车型已经获得工信部的生产许可。氢燃料电池汽车有望在 2019 年正式实施“十城千辆”推广计划。根据《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书》,到 2020 年我国燃料电池车辆将达到 1 万辆;到 2030 年我国燃料电池车辆保有量将达到 200 万辆。届时,中国有望成为全球最大的燃料电池汽车市场。

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