中国燃料电池简介及市场发展前景分析.docx

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1、中国燃料电池简介及市场发展前景分析 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. 离子在电场作用下, 通过电

2、解质迁移到阳极上, 与燃料物反应, 形成电流. 燃料电池示意图质子交换燃料电池原理 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

3、二氧化碳的排放. 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

4、需求,可减缓主流能源的耗竭. 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

5、同来分类： 1、碱性燃料电池（AFC）：该类电池采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

6、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.

7、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碱性燃料电池（AFC）磷酸盐型燃料电池（PAFC）碳酸盐型燃料电池（MCFC）固体氧化物型燃料电池（SOFC）质子交换膜燃料电池（PEMFC）燃料纯氢氢气氢气、煤气、天然气、沼气等氢气、煤气、天然气、沼气等氢气、甲醇氧化剂纯氧空气、氧气空气、氧气空气、氧气空气、氧气电解质氢氧化钾磷酸盐基质碳酸锂、碳酸钠、碳酸基质稳定氧化锆等薄膜或薄板聚合物膜迁移离子OH-

8、H+CO32-O2-H+催化剂无铂无无铂工作温度50-200180-200600-700700-100030-100发电效率60%40%45%-50%60%固定式35%运输60%发电能力10-100kw1kw-100kw100-400kw300kw-3mw1kw-2mw用途太空、军事分布式发电分布式发电、电力公司辅助电源、电力公司、分布式发电备用电源、移动电源、分布式发电、运输、特种车辆各类燃料电池特点燃料电池适用领域 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 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

9、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

10、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. 燃料电池下游应用场景广泛 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, 中国从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

11、, 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：2016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研究, 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

12、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

13、；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. 燃料电池顶层规划循序渐进 地方政府中, 富氢优势、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地市规划/项目时间燃料电池规划/项目上海上海2

14、017.9上海市燃料电池汽车发展规划提出到2020年建设加氢站5-10座、乘用车示范区2个，运行规模达到3000辆；到2025年建成加氢站50座，乘用车不少于2万辆、其它特种车辆不少于1万辆；在到2030年，实现上海燃料电池汽车全产业链年产值突破3000亿元。广东广州2018.2广州开发区管委会与鸿基创能科技有限公司签署战略合作框架协议，国内重要的氢燃料电池膜电极产业化项目正式落户黄埔区、广州开发区，签约项目总投资约8亿元，2019年实现年产10万平米膜电极的规模，佛山2017.1212月，佛山市在第二届氢能与燃料电池产业发展国际交流会提出将在2019年投入使用10座加氢站，力争实现1000辆

15、的氢能公交车示范运营项目2018.11佛山市氢能源产业发展规划(2018-2030年)提出到2020年，氢能累计产值达到200亿元，加氢站达到28座；2025年产业产值500亿元，加氢站达到43座；2030年产业累计产值1000亿元，加氢站达到57座湖北武汉2018.12018-2020年，燃料电池汽车全产业链年产值超过100亿元；建设5-20座加氢站，燃料电池公交车、通勤车、物流车等示范运行规模达到2000-3000辆。到2025年，建成加氢站30-100座，实现乘用车、公交、物流车及其他特种车辆总计1-3万辆的运行体量，氢能燃料电池全产业链年产值力争突破1000亿元江苏如皋2017.5如皋

16、市城市总体规划（2013-2030）成为全省重要的新能源汽车产业基地，成为联合国开发计划署在中国的首个氢经济示范城市盐城2017.12018年盐城市计划运营10辆燃料电池公交车。十三五期间，力争实现1500辆以上的客车、物流车、专用车、乘用车等多种燃料电池汽车的示范应用，形成一定的规模效应苏州2018.3到2020年,氢能产业链年产值突破100亿元,建成加氢站近10座,氢燃料电池汽车运行规模力争达到800辆;到2025年,氢能产业链年产值突破500亿元,建成加氢站近40座,燃料电池车运行规模力争达到10000辆。张家港2019.1到2020年氢能年产值要突破100亿元，未来3年，在张家港市建成

17、加氢站10座，公交车等示范运行路线10条以上，运行规模达到200辆。南京2019.1南京市打造新能源汽车产业地标行动计划指出，要重点推进燃料电池汽车、纯电动汽车、插电式混合动力汽车开发，积极布局智能网联汽车产业，着力提升新能源汽车产业自主创新和核心竞争能力。常熟2019.2常熟市氢燃料电池汽车产业发展规划提出近期（2019-2022年）目标是，围绕氢燃料电池汽车的应用和推广示范建成一批市场优化运营的公共加氢站，推广示范一批公交、客车、物流配送车、环卫车等应用车辆；积极申报国家试点示范城市；快速推进核心技术开发和产品攻关，积极招引国内外创新研发机构落户；初步形成相对完整的产业链条。中期（2023

18、-2025年）目标是，实现氢燃料电池汽车核心技术的重点突破，集聚5至10家领先的研发机构；实现1至2家具有影响力的整车企业量产，关键零部件企业达到50家以上，产业规模突破百亿；建成更完善的加氢设施。远期（2026-2030年）目标是，打造成为更具影响力的产业技术创新中心，引领氢燃料电池汽车创新发展；形成千亿级产业集群；成为具有区域影响力的氢燃料电池汽车应用城市。浙江台州2017.12台州市委市政府提出通过氢能小镇先行先试带动区域社会经济和产业转型升级的发展模式，将台州打造成氢能产业第一城。小镇将不仅覆盖氢能全产业链，还将构筑全国首个完整的集产业+资本+技术+服务为一体的氢能源产业生态体系，建设

19、氢能产业园区，在技术创新、运营模式、发展业态和体制机制等方面深入探索。规划中的台州氢能小镇项目位于台州湾循环经济集聚区核心区，分为平台和产业两个区块。预计台州氢能小镇五年内总体投资将达到160亿元，以期培育一批氢能产业的龙头企业。其中，产业投资占总投资的60%，科技平台研发占总投资的10%，小镇配套基础建设占总投资的30%。宁波2019.1宁波市人民政府办公厅关于加快氢能产业发展的若干意见提出到2022年建成加氢站1015座,探索推进公交车、物流车、港区集卡车等示范运营,氢燃料电池汽车运行规模力争达到600800辆；到2025年,建成加氢站2025座,氢燃料电池汽车运行规模力争突破1500辆。

20、山东山东2019.1山东省氢能源产业发展路线图建议稿提出初步发展目标，到2020年，燃料电池汽车数量达到2000辆，加氢站达20座；到2025年，燃料电池汽车数量达到5万辆，加氢站达200座；到2030年，燃料电池汽车数量达到10万辆，加氢站达500座聊城2017.7聊城经济技术开发区、大洋电机、中通客车氢燃料电池产业化项目滨州2017.6滨化股份与拥有氢燃料电池技术的北京亿华通科技股份有限公司（新三板上市公司）达成合作协议，共同投资5000万元设立氢能源公司淄博2018.2.4淄博高新区在火炬大厦举行了氢能新能源汽车产业集群项目签约仪式。投资方浙江枫桐特种能源科技有限公司董事长王方成、淄博京

21、科电气有限公司董事长董义鹏出席了签约仪式。淄博高新区工委委员、管委会副主任申佃军代表高新区管委会与王方成签署了投资协议。达产后年生产乘用车10万辆、物流车5万辆、大巴车1万辆。投产后年实现销售额500亿元。济南2018.12018政府工作报告提出开展燃料电池大规模应用及产业化试点，推进中国氢谷项目规划建设；2017.8中国重汽集团投资500亿在济南高新区建设氢动能汽车产业园项目，主要涉及氢能源汽车创新中心、整车制造和动力总成;2017.8世能氢电公司计划在济南投资100亿元，建设氢燃料电池项目，主要生产氢燃料电池关键材料及部件、氢燃料电池电堆引擎、氢燃料电池等。潍坊2018.2潍柴未来5-10

22、年，将以氢燃料电池作为技术攻关主要方向，打造涵盖氢燃料电池、固态锂电池、电机、混合动力总成系统、整车整机的新能源动力产业链，建设新能源动力产业园。新能源动力产业园初步规划建设中国最大的新能源驱动电机制造基地、世界领先的氢燃料电池制造基地、商用车新能源动力总成系统制造基地、世界一流的新能源叉车制造基地、新能源轻型商用车制造基地和世界一流的新能源虚拟创新中心等六大基地。目前，虚拟创新中心建设初步完成了功能与布局设计，计划6月份开工建设。预计新能源动力产业园建设总投资额500亿元山西大同2018.1雄韬股份拟与大同市人民政府签订投资合作协议，在大同市投资建设雄韬氢能大同产业园项目，项目投资金额不少于

23、30亿元，项目计划3年之内建成年产能不少于5万套的氢燃料发动机系统生产基地；2年之内全市范围内推广不少于3000辆氢燃料整车，全省范围内推广不少于5000辆氢燃料整车。项目全部投产后，可实现产值不少于150亿元，上缴税收不少于15亿元。河北张家口2017.9张家口亿华通燃料电池生产基地正式下线，年产能为2000台。亿华通动力科技有限公司生产的氢燃料电池发动机将装配福田公司生产的欧辉氢燃料电池客车上，首批百辆氢燃料电池客车年内将在张家口批量上线运营，助力2022年冬奥会。2018.1张家口74辆燃料电池公交完成招标，2018年率先启动百辆运营，未来公交全部实现氢燃料电池替换可达2000辆；张家口

24、市将加速建设地区氢能综合利用产业体系，建设京张奥运氢能高速公路，以及多个风光电氢综合能源利用示范项目，并将于今年率先启动百辆级燃料电池客车示范运营，最终实现19个区县加氢站全覆盖，公交车全部实现氢燃料电池化霸州2018.3中国交通建设集团股份有限公司下属全资子公司中国公路车辆机械有限公司与霸州市政府签署协议，在该市建设以生产氢燃料电池为主的新能源汽车产业基地，项目计划总投资100亿元。，该项目计划总投资100亿元，占地2600亩，其中企业总部、科技研发及生活配套占地600亩，生产区占地2000亩。先期启动新能源汽车主机厂，占地约1000亩，计划分两期建设，一期2019年年底前建成，年产客车10

25、000辆，二期建成后客车总产量达20000辆，年产值350亿元。安徽六安2017.12安徽明天氢能产业园奠基仪式在六安示范园区举行。明天氢能产业园占地700亩、总投资25亿元，主要建设氢燃料电池研发生产中心、加氢站研发及运营中心、燃料电池厂、电堆工厂、热电联供厂、双极板工厂、MEA工厂等。四川成都2018.22月28日下午，成都市郫都区工业港，两辆9米长的氢燃料电池城市客车开始试运营江西定南2017.32017年3月19日，定南氢燃料电池发动机项目签约仪式在定南县迎宾馆举行，由三硕科技（赣州）有限公司投资5亿元的氢燃料电池发动机项目正式落户定南，生产经营规模为年生产3万台氢燃料电池发动机，项目

26、预计今年10月投产，年产值可达90亿元以上。陕西西安2016.5陕西省发改委公布2016年重点建设项目计划科技创新与战略性新兴产业培育工程西安氢燃料电池生产线2018.1西安的新青年控股集团有限公司,以400辆氢燃料电池物流车运营、8座加氢站投建计划的实际行动 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

27、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. 商用车带动产业起步, 乘用车奠定未来中国燃料电池汽车产量

28、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运营情况佛山2017年6月，全国首条商业化载客运营的氢能源公交示范线（Q101线）28辆公交，在佛山市正式运营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2018年4月，40辆上汽FCV80型氢能源汽车上线运营如皋2018年6月，青年汽车集团与南通百应能源有限公司

29、共同研发生产的3辆氢燃料电池大巴，成功交付如皋运营成都2018年6月，10辆东方电气和蜀都客车研发的氢燃料电池公交车投入郫都区P09公交线载客运行，标志着四川省首条氢燃料电池客车示范线进入商业示范运行大同2018年6月，五洲龙股份与大同氢雄共同承揽大同市氢燃料订单的示范运营公交车抵达大同张家口2018年7月，张家口2018年1月份订购的74辆氢能汽车（49辆氢燃料电池公交车和25辆氢燃料电池大客车）投向公交领域开始运行武汉2018年9月28日，由武汉泰歌和武汉开沃新能源汽车联合研制的首批氢动力公交车在武汉东湖新技术开发区359路公交线路试运行郑州2018年8月，郑州市首批3辆氢燃料电池公交车即

30、将投入727路公交线路运行上海2018年9月27日，6台型号为SWB6128FCEV01的上海申沃客车全低地板燃料电池城市客车正式交付嘉定114公交2018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， 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

31、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. FCV销量和车用燃料电池系统市场规模预测燃料电池成本预测