2020年中国燃料电池简介及市场发展前景分析：未来产业规模将迎来百倍增长[图].docx

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1、2020年中国燃料电池简介及市场发展前景分析：未来产业规模将迎来百倍增长图 一、燃料电池简介 燃料电池：燃料能量的高效释放方式 燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，它是按照原电池电化学原理，把贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能，因而实际过程是燃料和氧气的氧化还原反应。燃料电池中作为燃料的物质可以很多，核心是与氧气有足够的电势差和较高的能量密度，比较常见的燃料有氢气、甲醇、天然气等。燃料电池单体主要由四部分组成，即阳极、阴极、电解质和负载外电路。燃料和氧化气分别由燃料电池的阳极和阴极通入。燃料在阳极上释放电子,电子经外电路传导到阴极并与氧化物结合生成离子。离子在电

2、场作用下，通过电解质迁移到阳极上，与燃料物反应，形成电流。数据来源：公开资料整理数据来源：公开资料整理 燃料电池：终极清洁能源的主力军 燃料电池在发电效率、环境保护、能量密度、工作噪声、可靠性上都有较大优势，是一种前景光明的发电装置。发电效率高：燃料电池发电不受传统发动机卡诺循环的限制。理论上,它的发电效率可达到85%90%，但由于工作时各种极化的限制，通电的过程中有部分化学能转化成为热能，电能的转化效率约为40%60%。若实现热电联供，燃料的总利用率可高达80%以上。 环境友好度高：若燃料电池以氢气或者天然气等富氢气体作燃料物，二氧化碳的排放量比热机过程减少40%以上，如果是氢气，将不会有二

3、氧化碳的排放。另一方面，燃料电池几乎不会有硫或者氮化物产生，大大减轻了传统发电机/发动机对环境施加的影响。 能量密度高：液氢燃料电池的理论质量能量密度是是锂离子电池的10倍。即使受制于氢气储存技术的限制，实际应用中能量密度有所降低，但是仍可轻松满足汽车续航500公里以上的需求。 运行噪音低：相对于发动机的做工原理，燃料电池结构简单，运动部件少，工作时噪声很低。即使在11MW级的燃料电池发电厂附近，所测得的噪音也低于55dB。 燃料范围广：对于燃料电池而言,材料所选范围广，只要含有氢原子的物质都可以作为燃料，例如天然气、石油、甲醇等，因此燃料电池非常符合能源多样化的需求,可减缓主流能源的耗竭。

4、可靠性高：跟其他二次电池一样，燃料电池会很快响应负载的变化。无论处于额定功率以上过载运行或低于额定功率运行，它都能承受且效率变化不大。由于燃料电池的运行高度可靠，可作为各种应急电源和不间断电源使用。 易于建设：燃料电池具有组装式结构，安装维修方便，对环境的要求并不高。 燃料电池：种类繁多，应用分化 燃料电池分类形式很多，按运行机理来分类：可分为酸性燃料电池和碱性燃料电池；按燃料的类型来分类：有直接式燃料电池和间接式燃料电池；按燃料电池工作温度分：有低温型(低于200)；中温型(200-750)；高温型(高于750)。常用的分类方式是按电解质的不同来分类： 1、碱性燃料电池（AFC）：该类电池采

5、用氢氧化钾水溶液作为电解液，性能稳定，成本低廉，但是不足之处是能量密度非常有限，仅为质子交换膜电池的十分之一。早在20世纪60年代就成功的应用于航天飞行领域，这种具有高效、轻质的以及稳定的动力源一直是美国航天领域的首选，典型的应用是阿波罗计划的太空车。 2、磷酸盐型燃料电池（PAFC）：该类电池以磷酸溶液为电解液，工作温度在200左右，有相对较高的反应速度。PAFC已经成功商用在200-kW储能装置，在美国、欧洲和日本有很多常年连续工作的案例。 3、碳酸盐型燃料电池（MCFC）：该类电池是由多孔的电极和电解质，配上熔融态的碳酸盐作为电解液，工作温度高达600，成本低廉，无需使用贵金属催化剂，适

6、用于较大型的电站储能设施 4、固体氧化物型燃料电池（SOFC）：该类电池应用无机固态电解质，是工作温度最高的一类燃料电池，广泛适用煤气、天然气、混合气体等多种燃料气体。由于SOFC发电的排气有很高的温度，具有较高的利用价值，可以提供天然气重整所需热量，也可以用来生产蒸汽，更可以和燃气轮机组成联合循环，非常适用于分布式发电。 5、质子交换膜燃料电池（PEMFC）：该类电池是一种常温电池，应用质子交换膜作为隔膜和电解质，具有较高的能量效率和能量密度，体积重量小，冷启动时间短，运行安全可靠。该类电池早在1965年美国“双子星座”得到应用，早期的发展一直受着昂贵的必须结构材料和高的Pt覆盖量所阻碍，直

7、到20世纪80年代，通过大量的技术改进，其才重现活力，成为汽车能源提供的有力竞争者。燃料电池分类比较燃料电池分类比较类型燃料氧化剂电解质迁移离子催化剂工作温度发电效率发电能力用途数据来源：公开资料整理数据来源：公开资料整理数据来源：公开资料整理 二、中国燃料电池进入产业化阶段，万亿级产业拉开序幕 氢燃料电池技术满足产业化需求，能源革命开启 智研咨询发布的2020-2026年中国燃料电池行业市场现状调研及发展趋向分析报告数据显示：目前的燃料电池从寿命、性能、资源和成本等方面已经达到产业化条件，满足下游交通和备电等领域应用：（1）燃料电池车辆寿命和运营里程达到传统汽柴油车水准，在英国和美国均有燃料

8、电池公交车（FCEB）运营寿命超过2.9万小时，无需大修或更换燃料电池组；（2）低温启动温度可以达到-30；（3）铂金催化剂用量较小，未来不会引起铂金资源短缺，目前国际先进催化剂耗铂水平可达到0.125g/kW，未来单车铂金用量可以低于5g，与传统柴油车尾气催化剂铂用量相当，并且催化剂在往低铂和无铂方向发展；（4）成本快速下降，日韩燃料电池汽车预计2025年能达到传统内燃机车成本水平；（5）氢耗与油耗成本持平，并且随着规模扩大，氢气成本存在较大下行空间。 氢燃料电池具有零排放、零污染的特性，被认为是未来清洁环保的理想技术，是终极新能源动力解决方案。燃料电池本质上是发电机，下游应用场景广泛，可以

9、应用于交通领域和发电领域等。我们认为燃料电池发展将掀起一轮能源革命，氢将取代一部分石油，成为能源体系中的重要一环，未来氢燃料电池市场规模可达万亿级别。数据来源：公开资料整理 国家政策循序渐进，地方政府积极推动 中国对于燃料电池发展支持处于循序渐进状态，我国从2001年就确立了“863计划电动汽车重大专项”项目，确定三纵三横战略，以纯电动、混合电动和燃料电池汽车为三纵，以多能源动力总成控制、驱动电机和动力蓄电池为三横。近期随着燃料电池产业发展逐渐成熟，中国在燃料电池领域的规划纲要和战略定调已经出现苗头，支持力度逐渐加大，政策从产业规划、发展路线和补贴扶持全方位支持燃料电池产业发展。 产业规划：2

10、016年11月29日，“十三五”国家战略性新兴产业发展规划提出系统推进燃料电池汽车研发和产业化。加强燃料电池基础材料与过程机理分析，推动高性能低成本燃料电池材料和系统关键部件研发。加快提升燃料电池堆系统可靠性和工程化水平，完善相关技术标准。推动车载储氢系统以及氢制备、储运和加注技术发展，推进加氢站建设。到2020年，实现燃料电池汽车批量生产和规模化示范应用。 发展路线：2016年10月，汽车工程年会发布的节能与新能源汽车技术路线图中指出，到2020年燃料电池汽车在公共服务领域的示范应用要达到5000辆的规模；到2025年，实现氢燃料电池汽车的推广应用，规模达到5万辆；到2030年，实现氢燃料电

11、池汽车的大规模推广应用，氢燃料电池汽车规模超过百万辆。 补贴扶持：2016年12月30日财政部、科技部、工业和信息化部和发改委发布的新能源汽车推广补贴方案及产品技术要求中规定除燃料电池汽车外，各类车型2019-2020年中央及地方补贴标准和上限，在现行标准基础上退坡20%，对燃料电池汽车补贴延续至2020年不退坡，对于燃料电池乘用车，给予20万元/辆补贴；对于燃料电池小型货车、客车，给予30万/辆补贴；对于燃料电池大中型客车，中重型货车，给予50万/辆补贴。2018年发布关于调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知，燃料电池汽车补贴基本保持不变。数据来源：公开资料整理 地方政府中，富氢优势

12、、弃电较多或者产业领先为代表的地区重视燃料电池发展。多地市兴建氢能产业园区，氢能小镇和产业集群等，推动燃料电池公交、物流车示范运营，截至目前超过20地市明确推动氢燃料电池产业发展。目前仅上海、武汉、山东、苏州、张家口、佛山、盐城和大同等地规划显示，到2020年燃料电池汽车数量将超过1.5万辆。地方政府积极推动地方政府积极推动省份上海广东佛山2018.11湖北江苏盐城苏州张家港南京常熟浙江宁波山东聊城滨州淄博济南2017.82017.8潍坊山西河北2018.1霸州安徽四川江西陕西2018.1数据来源：公开资料整理 中国燃料电池浪潮开启，远期万亿规模可期 中国燃料电池产业目前与2012年锂电池极为

13、相似，政策自上而下支持，技术达到产业化条件，产业链国产化进程开启，企业加快布局速度，资本市场投融资热度持续上升。 中国燃料电池汽车发展路径明确：前期通过商用车发展，规模化降低燃料电池和氢气成本，同时带动加氢站配套设施建设，后续拓展到私人用车领域。优先发展商用车的原因在于：一方面公共交通的平均成本低，而且能够起到良好的社会推广效果，形成规模后带动燃料电池成本和氢气成本下降；另一方面商用车行驶在固定的线路上且车辆集中，建设配套的加氢站比较容易。当加氢站数量增加、氢气和燃料电池成本降低时，又会支撑更多燃料电池汽车。 2017年是中国燃料电池汽车元年，全国燃料电池汽车产量达到1272辆。2018年燃料

14、电池汽车商业化运营的元年，产量达到1619辆，目前国家补贴到2020年不退坡，在国家和地方补贴的支持下，燃料电池汽车产业开启以补贴为基石的内生性增长时代。数据来源：公开资料整理数据来源：公开资料整理 截止2018年底，全国投入运营车辆约694辆，其中公交234辆左右，物流车约300辆，轻客160辆。其中，燃料电池物流车在上海已经开展商业化运营，目前在运营数量达到300辆左右，运营里程超过400万km，用户包括京东、申通快递、盒马鲜生、宜家等物流用户。燃料电池汽车运营现状燃料电池汽车运营现状城市佛山2018年12月，佛山禅城区70辆氢燃料电池公交车运营启动新宾如皋成都大同张家口武汉郑州上海201

15、8年1月19日，上海汽车集团股份有限公司与上海化学工业区强强合作，现场交付的20台FCV80将在上海化学工业区内承担通勤职责。上汽大通相关负责人表示，首批100台氢燃料电池车FCV80将陆续交付2018年1月，东风500台氢燃料电池物流车全部上牌完毕在上海市开始落地运营，截止目前京东、申通、唯捷城配等多家物流公司在上海区域投入使用氢燃料电池物流车，使用数量达到300辆，数据来源：公开资料整理 我们预计随着成本的持续下降，产业规模将得到迅速扩大，行业将在未来十年迎来百倍增长，到2030年燃料电池汽车市场规模达到5000亿，车用燃料电池市场规模达到1200亿，远期燃料电池汽车和热电联产等市场规模可

16、达万亿。 2017-2020，燃料电池产业处于商业化运营的导入期，产业在政府补贴扶持下实现盈利。同时燃料电池成本与氢气成本随着规模扩大而稳步下降，预计到2020年，系统成本可低于6000元/kW，富氢地区氢气售价可达30元/kg，燃料电池汽车产销量达到万辆。 2021-2025，燃料电池进入快速增长期，产业在合理补贴退坡情况下实现盈利。到2025年系统成本达到2000元/kW，氢气售价降低到28元/kg，燃电池汽车产销量达到25万辆。 2026-2030，燃料电池进入爆发期，产业无需补贴可以实现内生性增长。到2030年系统成本不高于1000元/kW，氢气售价23元/kg，燃料电池汽车产销量达到150万辆以上，燃料电池汽车市场规模达到5000亿。数据来源：公开资料整理数据来源：公开资料整理