AHTE 2020

上海国际工业装配与传输技术展览会

2020年7月8-11日 上海新国际博览中心 E1, E2, E3馆

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AHTE 2019全新起航 2019.7.3-6 上海新国际博览中心E1-E3馆,敬请期待!

中国氢燃料电池产业链短板在哪里?

2019年08月09日


氢能是公认的清洁能源,世界各国都制定了氢能发展规划。中国方面,自推动加氢站建设被写入政府工作报告后,国内氢燃料电池产业迎来新一轮发展高潮。要推动发展,就要清楚现状。中国氢燃料电池产业现状如何?与国际先进相比,中国氢能产业的优势和劣势分别是什么?

 

6月28日,由上海智能新能源汽车科创功能平台编写的《长三角氢能与燃料电池汽车创新发展白皮书》(下称《白皮书》)对国内氢燃料电池产业集群分布、产业链发展以及问题与挑战进行了全方位介绍。

 

《白皮书》显示,中国氢能源市场规模已居世界首位,2018年产氢量超过900万吨。但短板也十分明显,例如国内氢的储运成本高、产业链相对落后;燃料电池领域核心技术仍未完全突破;部分核心零部件尚未产业化;加氢站建设成本高;氢燃料电池汽车市场认可度不高等。

 

1.中国氢燃料电池汽车保有量位居第二

 

国内企业对发展燃料电池汽车的热情极大。截至2018年,中国市场有41家整车厂商参与了氢能燃料电池汽车的生产制造,市场上已有56款燃料电池汽车车型,25家燃料电池系统集成商,20多个省市发布相关政策和规则,25座在运营的加氢站以及45座在建加氢站,仅2018年氢燃料电池产业相关投资及规划资金已超过850亿元。有数据显示,美国燃料电池汽车保有量为6457辆,位居第一;中国氢燃料电池汽车保有量为3428辆,位居世界第二。

 

产业链方面,中国在制氢领域相对领先,中国在氢能源的整体市场规模上已居世界首位。《白皮书》显示,2018年中国制氢超过900万吨,涉及产值超过160亿美元,而同期美国为430万吨,产值115亿美元。

 

根据《白皮书》数据,中国化石燃料平均制氢成本目前控制在2.6美元/公斤左右,在化石燃料制氢领域处于领先地位,但能源消耗及碳排放问题比较突出,长期将难以满足日益严苛的环保要求,需要向新能源制氢领域发展。

 

2.中国氢气储运产业链仍在追赶国际先进

 

发展氢燃料电池首选要解决氢源问题,其次便是氢的储运。与电力不同,氢的储、运难度较大。

 

目前来看,在氢的运输方面有两种方式,一种是通过车、船等运输工具运输,另一种是管道运输。除了日韩由于地域较小,以氢气拖车、液氢罐车作为主要运氢手段外,其余主要市场均采用大规模管道运输。根据《白皮书》数据,北美输氢轨道全长已超过2600公里,占全球输氢管道总长的57%,欧洲低压输氢管道亦达到1500公里以上,占全球输氢管道总长的35%。中国幅员辽阔,显然更适合管道运输。但目前中国具规模的管道只有两个,长度分别为25公里和43公里,规模很小,相对较为落后。

 

在储氢领域,中国技术储备也落后明显。《白皮书》指出,日韩、北美、欧洲均开始以70MPaIV型储氢瓶为主流设备,同时在技术研发领域持续发力,目前日韩在储氢材料专利申请数量上遥遥领先于其他国家,占据整体专利数的60%,北美和欧洲分别为17%和5%。中国目前储氢瓶仍然以35MPaIII型为主,70MPaIII型瓶国内目前已有企业正在研发或已具备量产的能力,但IV型仍未投入使用。



氢能燃料电池能源产业链现状对比


 

3.中国在燃料电池系统领域仍落后

 

在汽车系统层面,中国无论在电池系统的底层技术还是系统集成领域,均处于追赶状态。《白皮书》显示,中国在燃料电池系统性能和总成本控制上仍存在较大差距,许多零部件如气体扩散层、质子交换膜、密封件国内无量产。催化剂、膜电极、双极板虽然能够实现国产化,但性能和成本仍有差距,技术仍处于示范应用阶段,距离产业化落地距离较远。

 

比如在氢燃料电池系统核心的电堆领域,中国在功率密度、最低启动温度、铂载量这三个核心参数上较为落后。日韩企业在这个领域世界领先,可以实现体积功率密度超过3kW/L、最低启动温度达到-37℃,催化剂铂载量控制在0.175g/kW的水平,并且有进一步降低的趋势。国内则是体积功率密度刚超过2kW/L、最低启动温度在-20℃、催化剂铂载量在0.4g/kW。



HYMOD-300型车用燃料电池电堆模块

 

产业链上很多核心零部件也还无法实现国产,或是产品与国外水平相差甚远。如燃料电堆中的催化剂、质子交换膜等优质技术和产品长期被国外公司垄断,国内仍处于实验室阶段;加氢设备中的压缩机、加氢机等也长期依赖进口。

 

在膜电极领域,中国除了少数企业具备规模化生产能力外,大部分企业仍然是半手工生产,并且在功率密度、电流密度和动态工况寿命上与国外领先水平存在较大差距。

 

除此之外,在氢能燃料电池系统的其他领域,如空压机、加湿器、氢循环系统、双极板等,国内整体仅有部分实验性或小批量产品,距离产业化仍然有较长一段路要走。
 

4.基础设施落后和认识不足制约产业发展

 

产业链发展落后与基础设施落后及政府、民众对燃料电池产业的认识不足也有直接关系。《白皮书》指出,基础设施落后和地方政府、民众对燃料电池认识不足,在一定程度上制约了燃料电池产业的发展。在续航和充能时间上,燃料电池使用与燃油车相差无几,且比电动汽车有较大的优势,但加氢站的加油站分布和规模与加油站相去甚远,随着充电桩建设数量的不断增加,电动车充能便利性也大大高于燃料电池汽车。激发最下游的消费端,带动全产业链的发展是新兴产业发展的关键,而充能基础设施建设是燃料电池应用领域便利性的重要保障。

 

一方面,国家层面给予燃料电池一定的重视,但部分地方政府对该技术不了解、不认同,将制氢、储运、加氢站建设等项目盲目划分至“危险项目”、“污染行业”等,增大了产业链落地阻碍。另一方面,行业内普遍缺乏对燃料电池产业发展的正确认识,许多社会资本、政府基金均处于观望阶段,事实上国内部分高校、机构和企业已具有了一定的技术水平,但缺乏商业化的平台,拖慢了产业化进程,也影响了燃料电池全产业链落地速度。

 

此外,民众对燃料电池汽车知之甚少,接受度和认可度较低,也制约了产业化发展的进程。

 

不过,根据《白皮书》预测,2020年后中国燃料电池逐渐接近产业化,电池系统成本将逐渐与国际水平的差距减小,燃料电池汽车将是氢燃料电池产业链上产值和规模最大的细分领域,到2022年氢能燃料电池汽车的规模将超过百亿。届时,中国市场将会成为燃料电池在国际上的主要市场。

这些问题,在AHTE 2020展会现场,同期举办的国际氢能与燃料电池测试与实验技术会议、国际氢能与燃料电池工程大会,将会带您深入地了解行业前沿及发展动向。

更多行业解决方案,尽在AHTE 2020。

文字/图片来源:智汇工业


AHTE 2020将于2020年7月8-11日于上海新国际博览中心(E1-E3馆)举办,期待您的莅临!

 

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