氫能源行業深度報告:見賢思齊,師優長技,逐年利好

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1. 見賢思齊,探究日本氫燃料電池領先緣由

1.1. 升為國策,一系列政策促發展

目前越來越多的國家開始重視並佈局氫能源及氫燃料電池,而日本是氫燃料電池目前發展較為領先的國家,源於其較早的佈局以及政府的支持和政策導向作用。日本很早就開始發展氫燃料電池,其發展初期主要集中於項目研發和示範研究,等技術成熟後開始推動商業化。就目前而言,日本對氫能和燃料電池的支持力度超過了其他所有國家。

1.2. 回首過去,三個發展階段清晰

日本的氫燃料電池的發展主要分為 3 個階段,即研發期、推廣期、飛躍期。1973 年,日本成立了“氫能源協會”,以大學研究人員為中心開展新能源技術研發,隨後在研發了花費了將近 30 年的時間。直至 2008 年燃料電池商業化協會制定 2015 年向普通用戶推廣燃料電池車計劃,2009 年再次明確了日本燃料電池的商業化進程,並開始對車主提供補貼。2013年日本把氫能源發展作為國策,氫燃料電池的發展開始進入飛躍期,一系列政策及補貼重點支持氫能與氫燃料電池的研發與應用推廣,旨在落實“氫能社會”。

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1.3. 展望未來,三步走戰略規劃詳盡

日本經濟貿易產業省成立的氫能/燃料電池戰略協會對外公佈了日本的《氫能/燃料電池戰略發展路線圖》,詳細描述了日本氫能技術使用三步走的戰略,比如燃料電池以及每步走的戰略目標。第一階段是從當前到 2025 年,快速擴大氫能的使用範圍,旨在將日本戶用燃料電池裝置的數量分別在 2020 年和 2030 年提高到 140 萬臺和 530 萬臺。第二階段是2020 年中期—2030 年底,全面引入氫發電和建立大規模氫能供應系統,旨在從海外購氫的價格降到 30 日元/立方米,擴大日本商業用氫的流通網絡,全面利用海外未使用的能源生產、運輸、存儲氫,全方位發展氫發電產業等。第三階段從 2040 年開始,定位是建零二氧化碳的供氫系統建立期,旨在通過收集和儲存二氧化碳,全面實現零排放的制氫、運氫、儲氫。從此規劃路線上來看,日本氫能源市場前景廣闊,具有較大的發展空間。

1.4. 能源匱乏,多措並舉助燃料電池發展

日本是個汽車大國,對能源需求較大,但是日本能源相對匱乏,因此日本政府非常注重新能源的開發。日本將燃料電池汽車列為了未來重要的發展目標,政府採用了一系列扶持性 政策為實現目標提供了保障

1.4.1. 頒佈法律法規,創造良好環境

從 1974 年發佈的《新能源開發法》起,日本開始關注新能源領域,隨後 1989 年頒佈《環境保護技術開發法》,再到 2003 年的《新能源法》,日本注意完善新能源相關的法律法規, 為新能源的開發和發展提供一個良好的環境。

1.4.2. 建設完善的國家創新體系,積極構建創新平臺

日本政府重視第三方機構的重要作用,支持和推動以獨立行政法人"為主體的中介機構,為進行相關研究的中小企業提供援助。日本交通省於 2003 年成立了以“交通安全環境研究所”為核心研究機構的“促進燃料電池汽車實用化項目研討會”,開展包括標準制定、實用化推廣等相關研究;日本交通省於 2005 年成立了“燃料電池巴士技術研討會”,展開了燃料電池車作為公共汽車等應用的相關研究.。

日本政府強調產業聯盟的建立。重視政府、企業和研究機構三位一體的創新平臺的構建。日本新能源汽車的產業聯盟涵括了汽車企業、電機制造商、電池生產企業、高新和研究機構,採取每個聯盟單位提供專業人員的方式,開展燃料電池汽車共用技術的相關研究。日本政府通過與包括汽車企業、能源公司在內的社會團體合作,在安全性、技術標準等方面,建立燃料電池汽車基礎應用技術平臺。在完善的組織支持的基礎上,日本形成了對燃料電池汽車體系化的項目支持,即在政府協調和資助下,形成汽車製造企業、電池生產企業、能源企業、學府及研究機構聯動的項目支持體系,建立涵蓋基礎研究、共性技術研發.產業化技術研發的關鍵性技術研發的支持平臺。

1.4.3. 推動示範項目,培育市場需求

2002 年,日本東京開始啟動了氫能和燃科電池汽車示範計劃(JHFC) 項目。該項目由政府聯合日本的新能源汽車產業聯盟組織開展,通過燃料電池汽車和氫基礎設施的示範運行, 達到收集實際試驗結果、展示宣傳燃料電池汽車的目的,為制定燃料電池汽車規模化生產路徑做了重要的準備工作。伴隨著示範項目的推進,2003 年,日本啟動了“燃料電池汽車啟發推進事業”,這是一項針對消費者的教育示範活動。它主要通過活動上展示、鼓勵試駕試乘、提供最高上限 500 萬日元補貼等方式培育燃料電池汽車產業化發展初期的淌費者,這一活動甚至推動將新能源汽車方面材料編進學校教材,從另一個方面支持了燃料電池汽車的普及與實用化。

2. 師優長技,解析美國燃料電池發展路徑

2.1. 最早研發氫燃料,吹進狂沙始到金

美國是研發氫能和燃料電池最早的國家之一,曾是領導世界氫燃料電池發展的主要國家。美國對燃料電池的探索可以追溯到上世紀中葉。1960 年通用電氣的工程師發明了質子交換膜燃料電池,1965 年,鹼性燃料電池成功用於阿波羅登月飛船。1970 年,美國提出“氫經濟”概念,開始贊助氫能源的研究。

2002 年美國開始關注氫燃料電池汽車,發佈《汽車自由計劃》,支持氫燃料電池汽車的研發。美國氫能產業在 2002-2007 年期間受到舉國重視,啟動“總統氫燃料倡議”。國家戰略上,美國先後發佈 《2030 年及以後美國向氫經濟轉型的國家願景》、《國家氫能路線圖》;通過《氫燃料電池開發計劃》《能源政策法》、《國情諮文》等政策項目投入大量資金開展氫能技術研發和示範活動。由於燃料電池研發難度較大,研發成果不及預期,奧巴馬政府曾大量減少燃料電池研發投入。2010 年美國能源部用於氫與燃料電池的研發項目資金又重新得到批准,燃料電池及氫能工業將重新獲得 1.74 億美金的政府支持資金。2012 年, 時任美國總統奧巴馬向國會提交了總額 3.8 萬億美元的 2013 財年政府預算,其中 63 億元撥往 DOE 用於燃料電池、氫能、車用替代燃料等清潔能源的研發和部署。2015 年底,美國能源局向國會提交了《2015 年美國燃料電池和氫能技術發展報告》,肯定了未來氫能市場的發展潛力,大力投資發展先進氫能與燃料電池技術。2019 年《美國氫能經濟路線圖》, 介紹了美國如何通過在決策者和工業界共同努力並採取正確步驟的同時擴大在迅速興起和發展中的氫經濟中的活動來擴大其在全球能源領域的領導地位。

2.2. 汽車企業積極佈局,各州政府出臺政策助發展

聯邦政府通過政策和法規,提供大量的科研基金資助企業和各大研發機構對燃料電池的研發,各大汽車企業注重燃料電池汽車的研發,更加側重於集成技術的開發。政府還通過一系列的措施,間接的促進企業研發,例如政府通過向消費者提供稅收減免和經濟補貼。

除了聯邦政府以外,很多州政府也根據各自的情況陸續出臺了相應的政策和稅收優惠補貼措施,促進燃料電池的商業化落地發展。比如佛羅里達州能源法規定:在一定期限內,氫動力車及其所用材料、加氫站建設的年度營業稅上限為 200 萬美元。加州貧困買家補貼政策:收入低於聯邦貧困線 300 的買家將在氫燃科電池汽車獲得高達 6,500 美元的補貼,收入超過 25 萬美元的加州買家在氫燃料電池汽車仍有 5,000 美元補貼,但其他新能源車不再有補貼。加利福尼亞州、康涅狄格州、馬里蘭州、馬薩諸塞州、紐約州、俄勒岡州、羅得島州、佛蒙特州 8 州共同簽署了《州零排放車輛項目諒解備忘錄》,預計到 2025 年發展 330 萬輛包括氫燃料電池汽車的新能源車。

2.3. 路線圖規劃氫能帶動經濟,政策欲再發力鞏固領先地位

2019 年 11 月,美國燃料電池和氫能協會發布《美國氫能經濟路線圖》,這份全面的路線圖詳細介紹了美國如何通過在決策者和工業界共同努力並採取正確步驟的同時擴大在迅速興起和發展中的氫經濟中的活動來擴大其在全球能源領域的領導地位。美國氫能經濟路線圖分為四個關鍵階段:2020 年至 2022 年,2023 年至 2025 年,2026 年至 2030 年以及 2030年後。每個階段都有跨應用部署氫的特定里程碑。路線圖中指出,目前美國擁有燃料電池車 7600 輛,計劃 2022 年達到 50000 輛,2025 年達到 200000 輛。文中提出,美國將需要迅速採取行動,必須通過進一步投資和減少監管壁壘,促進研究與開發的公共政策來提高競爭力,以繼續在這個不斷髮展的行業中保持領先地位。

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2.4. 能源經濟,多策並用發展氫燃料電池

美國政府在燃料電池汽車科技研發、產業發展、市場拓展等方面都起到了很重要的作用。其採用的設立組織、支持資金等措施,推進了燃料電池的發展。縱觀其產業發展歷程,其主要的政策有以下幾點可以借鑑。

2.4.1. 成立專門的組織機構

為了保證各項政策的落實,美國能源部的能效和可再生能源局(EERE)下設燃料電池和基礎技術處,負責協調燃料電池技術研究項目以及氫燃料生產、運輸和存儲系統研究項目。下設自由汽車和車輛技術處,負責協調全國汽車燃料電池以及其他有關先進車量技術研究項目,包括電力驅動系統、車量系統、材料技術等領域。2001 年,美國成立了“SAE 燃料電池標準委員會”,負責相關標準的制定,已經發布了氫燃料的質量要求、電池系統的性能試驗和回收、氫燃料加註連接裝置等方面的標準,目前已經形成了世界上領先的標準體系。2009 年,奧巴馬政府啟動了高級能源研究計劃局,是專門進行能源技術研發的機構。

2.4.2. 建立多渠道投入機制,扶持產業發展

美國能源部和國防部一直是燃料電池研發的較大資金來源,但是伴隨著燃料電池汽車產業化發展進程,大型汽車生產商也進入了這一研發領域,美國的三大汽車生產巨頭通用、福特與戴姆勒-克萊斯勒在燃料電池汽車領域投入了大量的資金。燃料電池領域中的專利, 很大一部分也是來自大型汽車企業和能源類企業。他們的投資方式主要是,一方面投資公司內部研發項目,另一方面通過合資而非收購的方式與燃料電池展開合作,共同研發新技術。

2.4.3. 建立產學研合作平臺,聯繫政府、研究機構和企業

美國 2002 年的《自由汽車計劃》以及 2003 年的《氫燃料計劃》,在國家實驗室、大學、聯邦政府、州政府、車量製造商、能源公司,設備製造商以及工業集團間建立起了夥伴關係。此外,加利福尼亞州曾經成立了加州燃料電池合作組織(CaFCP),是由汽車廠商、燃料電池供應商、燃料電池廠商聯合政府機構共同參與的,該組織旨在燃料電池汽車示範運行方面有所建樹,推動該產業技術升級與商業化進程。另外,美國能源部、交通部、國防部、商務部、美國宇航局和國家自然科學基金,聯合多所大學、國家實驗室,同多個公司簽署了合同,展開了燃料電池車示範運行的合作。

3. 逐年利好,政策助中國燃料電池迎“元年”

3.1. 第一次寫入政府工作報告,燃料電池發展進入“飛躍期”

回觀中國燃料電池發展路徑,同日本相似,其發展初期主要集中於項目研發和示範研究, 等技術成熟後開始推動商業化,也大致也可以分為研發期、推廣期、飛躍期三個階段。我國氫燃料電池起步較晚,2001 年,國家撥款 8.8 億,確定了以“三縱三橫”為核心的電動汽車專項矩陣式研發體系,其中包含了對燃料電池汽車和燃料電池系統的研發。隨後國家相關部門出臺了一系列政策及研發計劃,促進氫燃料電池的研發進步,按時間順序,其研發內容大致包括:燃料電池汽車和燃料電池系統的研發,氫燃料電池、質子交換膜燃料電池的規模化生產,燃料電池基礎關鍵部件製備和電堆集成技術,燃料電池發電及車用動力系統集成技術,研發大功率質子交換膜燃料電池與固體氧化物燃料電池電堆與系統,儲氫材料,氫開發與利用等相關課題。可以看出,其內容涵蓋了制氫、儲氫、燃料電池部件以及電堆與系統,氫燃料電池車等一系列課題,促進了整個產業鏈的發展與進步。

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2014 年提出對新建燃料電池車加氫站給與獎勵,開始促進其推廣以及商業化應用,2015 年《國家重點研發計劃新能源汽車重點專項實施方案》徵求意見稿中提出了燃料電池汽車技術取得突破,達到產業化要求,實現千輛級市場規模的具體目標。2016 年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,對近、中、遠三個階段提出了具體的發展目 標和主要任務。17、18 年又陸續出臺了大量的政策,指導氫燃料電池的推廣。於此同時部分省市地區響應國家政策,開始出臺相關的地方補貼政策,促進燃料電池落地發展。

2018 年底,《人民日報》發表了以“促進新能源汽車產業健康發展” 為主題的文章,引發業內強烈關注,文章中提到純電動汽車的短板是續駛里程和充電時間, 尚不能滿足量大面廣的遠程公交、雙班出租、城市物流、長途運輸等市場需求。為此,應及時把產業化重點向燃料電池汽車拓展。在2019 年政府工作報告裡,有一條“推動充電、加氫等設施建設”,這是氫能源首次寫入《政府工作報告》,開啟了燃料電池的“元年”,氫燃料電池的發展開始進入飛躍期。許多省市地區相關部門也陸續出臺了補貼扶持政策,據不完全統計各省市地區 2019 年共有 36 個政策出臺。由此可見,我國的氫燃料電池有很大的發展市場。

3.2. 多地出臺地方政策,促進燃料電池商業化落地

據不完全統計,目前有 16 個省/直轄市、32 個地級市出臺了氫燃料電池相關政策,各地市從產業規劃、補貼支持和完善制度標準等方面支持氫能產業發展,多地市推動燃料電池公交、物流車示範運營。深圳、廣州、上海、佛山武漢等地方政府給予燃料電池汽車國補 1 倍的豐厚地方補貼。加氫站是燃料電池車的保障,以武漢、濰坊、佛山為代表的地方城市, 立項研究制定“加氫站管理辦法”,完善加氫站設計、建設、運維保障和審批等監管制度, 有利於地區氫能產業發展。佛山、蘇州、如皋和廣州等地對加氫站給予補貼扶持,縮短加 氫站投資回報週期,鼓勵加氫站建設。

3.3. 燃料電池車產銷量連續增長,藍皮書繪製廣闊前景

1 月 13 日下午,中國汽車工業協會發布了 2019 年汽車工業經濟運行情況。燃料電池汽車2019 年銷量完成 2737 輛,同比增長 79.2%。其中,1-11 月中國燃料電池汽車銷量為 1337 輛,12 月銷量為 1400 輛。12 月份氫燃料電池汽車產銷數據佔了全年的一半。從歷年數據來看,我國氫燃料電池汽車銷量已經超過 6000 輛,不出意外的話,2020 年底有望達到萬輛規模。

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同日本一樣,中國的戰略也分三步走,分別制定了 2020 年、2030 年、2050 年的發展規劃以及目標。由中國標準化研究院和全國氫能標準化技術委員會(SAC/TC 309)聯合組織編著的《中國氫能產業基礎設施發展藍皮書》中提出了我國氫能產業基礎設施的發展路線圖和 技術發展路線圖。文件中明確到 2020 年達到 1 萬輛燃料電池運輸車輛,2030 年達到 200 萬輛燃料電池運輸車輛,氫燃料電池車市場發展前景十分廣闊。

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3.4. 納入國家能源戰略體系,明確氫能定位

1 月 11 日,中國電動汽車百人會論壇主旨演講,建議國家把氫能納入國家的能源戰略體系,明確氫能在能源體系 當中的定位,特別是要開發氫能和水電、風電、光伏發電互相補充的全套體系。

基於燃料電池在我國發展的現狀,建議從堅持戰略引領、堅持創新驅動、加快產業佈局、堅持市場導向、堅持標準先行、擴大國際合作等六個方面來推動產業發展。關於產業佈局,他建議繼續加強產業鏈的協同,形成制、儲、運、用的全產業鏈系統佈局,依託研發,支持產業扶持、示範工程等項目,提升產業化的水平,使國內車企、能源企業或發動機企業成為產業骨幹,帶動產業鏈協同發展。未來我國氫能可能被納入國家的能源戰略體系,具有廣闊的發展前景。

4. 逐氫世界,觀各國發展先狀

目前來看各國對氫能的發展都是抱有積極的態度,給與了持續的政策和資金的支持。日本最為重視氫能源的發展,將氫能確定為國家能源發展方向,並致力於使國家成為氫能社會。在氫氣的生產以及運輸,以及氫氣的基礎設施等方面都有佈局和持續的投入,對於乘用車和商用車都有詳盡的發展計劃。美國在氫能源上的發展規劃是引導能源體系向氫能經濟過渡,國家層面在氫氣的生產及運輸、氫氣的基礎設施建設等方面也有相應的政策和規劃推動發展。在車量發展規劃方面美國明確了氫能在交通運輸轉型中的主導作用,《美國氫能經濟路線圖》中計劃 2025 年,發展乘用車 200000 輛,商用車 125000 輛。

中國將氫燃料電池看作新能源汽車發展的又一條技術路徑,2019 年首次寫入政府工作報告,但是氫氣目前被列為危險化工品,是氫能發展的主要阻力之一。沒有明確的全國範圍內的氫基礎設施補貼政策。面向燃料電池車購買者的補貼將至少持續到 2025 年。與純電動車類似,政府將首先推動燃料電池車在商用車領域的應用,因為商用車更易監管及實現大規 模應用;在商用車領域率先實行並沒有寫入政策中,主要在執行階段,會先從商用車入手。


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