燃料电池:下一代氢能源核心动力

2020-10-27 16:19:33 全国能源信息平台


2020氢能产业发展创新峰会近期召开,在《中国氢能产业发展报告2020》中提到2050年,预计氢能会占终端能源消费比例达10%,氢燃料电池汽车保有量3000万辆,氢气需求量6000万吨,将逐渐进入氢能社会。


从全球氢能产业发展来看,氢能开发利用已经进入商业化应用阶段,已在交通、发电、航天等领域实现氢能及燃料电池技术产业化突破。


作为氢能的重要应用,氢燃料汽车在我国乃至全球范围内尚属起步阶段,2019年我国氢能源汽车销量2750台左右。


2020国家政策助力持续发力,产业版图迅速拓展。从之前对燃料电池汽车的购置补贴政策,调整为选择有基础、有积极性、有特色的城市或区域,重点围绕关键零部件的技术攻关和产业化应用开展示范,中央财政将采取“以奖代补”方式对示范城市给予奖励。各省市也出台了针对氢能燃料电池车以及加氢站的补贴政策和未来的规划建设。


根据燃料电池汽车系统的组成,燃料电池汽车的产业链从上游到下游依次划分为电堆及其零部件、辅助件及系统集成、整车制造及应用:


上游:电堆及其零件/材料是整个燃料电池汽车产业的核心,技术门槛较高,主要以国外供应商为主。,而膜电极(MEA)则是质子交换膜燃料电池中最核心的部件,此外燃料电池还包括质子交换膜、气体扩散层和催化剂等关键组成部分。


中游:将电堆和辅件集成为燃料电池系统。辅件的关键零部件是空压机。系统不同的集成方案以及控制算法对系统的性能和可靠性有很大影响。


下游:整车集成及运用。整车集成核心是动力系统匹配、热管理设计、能量管理策略。氢能燃料电池的主要下游是氢能燃料电池车,与传统汽车相比,氢能燃料电池车具有环境友好、续航里程长、动力系统效率高、能源补给时间短等特点。


氢能及燃料电池产业链上下游示意图:

图表来源:《2018-2019年中国汽车动力蓄电池及氢燃料电池产业发展年度报告》


整个燃料电池汽车产业链所涉及的行业广泛,可分两条主链:车辆端产业链和氢气端产业链,分别对应购车环节和用车环节。


两条产业链的发展相辅相成,只有当两条链都发展成熟,燃料电池汽车才能真正普及应用。车辆端产业链主要涉及电堆及其零部件设计生产、燃料电池系统集成、整车设计生产和运用场景。


虽然我国从战略层面肯定氢能及燃料电池产业发展,但专项规划以及政策体系缺位,产业发展方向、目标和重点尚待明确。氢能及燃料电池产业有关主管部门不够明确,加氢站审批难度较大,对产业发展及相关设备投资形成较大制约。


作为氢能的重要应用,尚处起步阶段,运营车辆较少,盈利较困难,加氢站的建设运营无法通过规模经济效应平衡收支,导致建设运营模式不够成熟,加氢设备产业化能力不足、成本偏高。未来如获发展也将大幅提振工业氢气市场,从而带动制氢过程相关分子筛需求。


在国家氢能源战略政策的驱动下,我国能源结构具有从碳氢化合物能源向氢能源转变的趋势,氢能源有望成为下一代基础能源。


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