氫氣是一種優質的燃料,資源豐富,燃燒熱量大,是化石燃料以外的一種可持續發展的清潔能源。一直以來,我國政府對氫能產業投入了大量的科研經費支持。近年來,隨著新能源汽車產業發展日趨成熟,作為實現途徑之一的燃料電池技術越來越被重視,由此將帶動氫能產業鏈的整體發展。
全球範圍來看,世界主要發達國家從資源、環保等角度出發,都十分看重氫能的發展,目前氫能和燃料電池已在一些細分領域初步實現了商業化,預計五年後氫能將迎來產業爆發。
2017年全球燃料電池出貨量:2017年全球燃料電池的裝機量增長了30%,達到670MW,移動類裝機量455.7 MW,固定式裝機量213.5 MW,便攜式裝機量0.5 MW。
2017年全球燃料電池乘用車數量:截至2017年12月,全球燃料電池乘用車銷售累計接近6000輛。豐田Mirai共計銷售5300輛,其中美國2900輛,日本2100輛,歐洲200輛,佔全球燃料電池乘用車總銷量的九成以上。
2017年全球加氫站數量:截止2017年年底,全球共有328座加氫站,歐洲擁有139座正在運行的加氫站,亞洲擁有118座,北美擁有68座。
美國氫能利用現狀
氫氣生產和儲運。美國有Air Products、Praxair等世界先進的氣體公司,並且有技術領先的小規模電解水制氫公司,同時還掌握著液氫儲氣罐、儲氫箱等核心技術。液氫方面,美國在液氫生產規模、液氫產量、價格方面都具有絕對優勢。
美國燃料電池乘用車和叉車保有量領先全球。豐田Mirai在美國銷售了超過2900輛FCEV。美國擁有世界最大的燃料電池叉車企業Plug Power,目前已有超過2萬輛燃料電池叉車,進行了超過600萬次加氫操作。
加氫站建設。目前北美分佈的68座加氫站僅一座位於加拿大,其餘全部分佈在美國,加州地區集中度最高。美國燃料電池汽車液氫使用量非常的高,全年液氫市場需求量的14%都被用於燃料電池車。
日本氫能利用現狀
日本是資源短缺型國家,因此非常積極的探索石油以外的其他能源,日本政府對氫能和燃料電池的推廣力度在世界範圍內都是最大的。目前,日本在家庭用燃料電池熱電聯供固定電站和燃料電池汽車商業化運作方面都是最成功的。
德國氫能利用現狀
德國在氫能方面的推廣應用走在歐洲前列,在燃料電池車、通信基站、家庭熱電聯電站、加氫站等方面都有很好的應用。德國在2015年成立了H2 Mobility企業,主要是為燃料電池車在全國打造氫基礎設施,將為燃料電池車在德國的發展提供良好環境。
國家氫和氫燃料電池技術創新計劃(NIP):通過NIP計劃,共募集14億歐元的專項資金用於2007~2016年的氫能項目開發。募集資金中的7億歐元由德國政府出資,剩餘資金則按項目合作制度由產業提供。
H2Mobility聯盟:由Air Liquide、Daimler、Linde、OMV、Shell和Total六家氫能產業的龍頭企業結成了H2Mobility聯盟,以社會產業資本的身份通過NOW一同支持德國氫能產業發展。
韓國氫能利用現狀
韓國在氫能和燃料電池領域也有很大的野心,但是其相關技術實力較歐美日略差一截。以現代等汽車企業為依託,韓國政府未來五年內用於氫燃料電池以及加氫站的補貼將達到20億歐元。目標是到2022年為15000輛燃料電池汽車和1000輛氫氣公交車提供資金。最重要的是,資助計劃包括310個新的氫氣加氣站,政府還會制定使用法規。
在固定式燃料電池方面,韓國目前的發展重點在於大型燃料電池發電站。斗山集團是推動該項目建設的主體,並將建成年產63MW規模的韓國最大燃料電池生產基地。
我國氫能利用現狀
在氫能和燃料電池發展方面,我國一直緊隨世界發達國家的腳步。2016年10月,中國標準化研究院資源與環境分院和中國電器工業協會發布的《中國氫能產業基礎設施發展藍皮書(2016)》首次提出了我國氫能產業的發展路線圖。對我國中長期加氫站和燃料電池車輛發展目標進行了規劃。《中國製造2025》明確提出燃料電池汽車發展規劃,更是將發展氫燃料電池的發展提升到了戰略高度。
在國家政策的大力支持下,我國已經發展了一批擁有核心技術的燃料電池和燃料電池汽車生產企業,並且企業開始佈局燃料電池零部件、制氫、儲運、加氫站等產業鏈各個環節。
制氫、儲運
制氫方面,我國擁有非常龐大的副產氫氣資源,在制氫總產量規模、產量、氫氣提純、液態儲氫方面處於世界領先地位。液氫方面,我國目前還處在航空航空用的階段,目前國內已有多家企業佈局這一領域。
儲運方面,車用儲氫瓶是氫燃料電池儲氫系統的核心,成本佔儲氫系統成本的1/3左右。目前車載儲氫罐技術主要掌握在日本和美國企業手中,目前我國在70Mpa車用高壓纏繞氫氣瓶方面也取得了突破。
燃料電池
在中東部沿海經濟、技術實力較強的珠三角、長三角和北京等地區,聚集了我國燃料電池發展的主要企業。並且近兩年燃料電池投資熱度升溫,據清華大學核能與新能源技術研究院教授、國際氫能協會副主席、中國首個國家973氫能項目首席科學家毛宗強統計,僅2017年氫燃料電池投資項目就達1000多億。
燃料電池汽車
與國外豐田、現代等燃料電池生產企業發展路線不同,中國氫燃料電池汽車企業主要分佈在商用車領域,氫燃料電池商用車已實現量產。氫燃料電池乘用車還處於示範運行階段,其中上汽集團對燃料電池乘用車投入力度最大,已累計實現81輛示範運行。
燃料電池叉車方面,我國已有東莞氫宇等企業佈局,隨著氫能市場不斷成熟,我國叉車市場會是燃料電池另一個巨大的應用場景。
加氫站
目前我國已形成了一批從加氫站設計到運營的企業,從下表中可以看出這些企業也是主要集中在北上廣地區。目前我國制氫、儲氫、加氫等環節的關鍵核心元器件,還不能“國產化”,完全依靠進口,沒有議價權,成本難降。
基礎設施的障礙是全球性問題,在廣東合即得能源科技有限公司多年的努力下,水氫技術路徑(甲醇水現場即時制氫與燃料電池發電高度集成)可以解決氫能相關基礎設施建設難題。與罐氫路線推廣受阻相比,水氫技術路線推廣的壓力小。罐氫燃料電池受制於高昂的加氫站建設成本和儲氫、運氫成本,不光在國內,在全球推廣都面臨較大的阻力,而水氫技術路徑跟罐氫路線比不需要高壓儲氫罐,也不需要建設加氫站,因此推廣成本低;擁有有氫燃料一樣的綠色動力,效率更高,使用壽命更長,因此更具推廣優勢。
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