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中國氫燃料電池產業鏈短板在哪里

時間:2019-07-19

來源:電動汽車觀察家

導語:?氫能是公認的清潔能源,世界各國都制定了氫能發展規劃。中國方面,自推動加氫站建設被寫入政府工作報告后,國內氫燃料電池產業迎來新一輪發展高潮。要推動發展,就要清楚現狀。中國氫燃料電池產業現狀如何?與國際先進相比,中國氫能產業的優勢和劣勢分別是什么?

氫能是公認的清潔能源,世界各國都制定了氫能發展規劃。中國方面,自推動加氫站建設被寫入政府工作報告后,國內氫燃料電池產業迎來新一輪發展高潮。要推動發展,就要清楚現狀。中國氫燃料電池產業現狀如何?與國際先進相比,中國氫能產業的優勢和劣勢分別是什么?

6月28日,由上海智能新能源汽車科創功能平臺編寫的《長三角氫能與燃料電池汽車創新發展白皮書》(下稱《白皮書》)對國內氫燃料電池產業集群分布、產業鏈發展以及問題與挑戰進行了全方位介紹。

《白皮書》顯示,中國氫能源市場規模已居世界首位,2018年產氫量超過900萬噸。但短板也十分明顯,例如國內氫的儲運成本高、產業鏈相對落后;燃料電池領域核心技術仍未完全突破;部分核心零部件尚未產業化;加氫站建設成本高;氫燃料電池汽車市場認可度不高等。

1.中國氫燃料電池汽車保有量位居第二

國內企業對發展燃料電池汽車的熱情極大。截至2018年,中國市場有41家整車廠商參與了氫能燃料電池汽車的生產制造,市場上已有56款燃料電池汽車車型,25家燃料電池系統集成商,20多個省市發布相關政策和規則,25座在運營的加氫站以及45座在建加氫站,僅2018年氫燃料電池產業相關投資及規劃資金已超過850億元。有數據顯示,美國燃料電池汽車保有量為6457輛,位居第一;中國氫燃料電池汽車保有量為3428輛,位居世界第二。

產業鏈方面,中國在制氫領域相對領先,中國在氫能源的整體市場規模上已居世界首位。《白皮書》顯示,2018年中國制氫超過900萬噸,涉及產值超過160億美元,而同期美國為430萬噸,產值115億美元。

根據《白皮書》數據,中國化石燃料平均制氫成本目前控制在2.6美元/公斤左右,在化石燃料制氫領域處于領先地位,但能源消耗及碳排放問題比較突出,長期將難以滿足日益嚴苛的環保要求,需要向新能源制氫領域發展。

2.中國氫氣儲運產業鏈仍在追趕國際先進

發展氫燃料電池首選要解決氫源問題,其次便是氫的儲運。與電力不同,氫的儲、運難度較大。

目前來看,在氫的運輸方面有兩種方式,一種是通過車、船等運輸工具運輸,另一種是管道運輸。除了日韓由于地域較小,以氫氣拖車、液氫罐車作為主要運氫手段外,其余主要市場均采用大規模管道運輸。根據《白皮書》數據,北美輸氫軌道全長已超過2600公里,占全球輸氫管道總長的57%,歐洲低壓輸氫管道亦達到1500公里以上,占全球輸氫管道總長的35%。中國幅員遼闊,顯然更適合管道運輸。但目前中國具規模的管道只有兩個,長度分別為25公里和43公里,規模很小,相對較為落后。

在儲氫領域,中國技術儲備也落后明顯。《白皮書》指出,日韓、北美、歐洲均開始以70MPaIV型儲氫瓶為主流設備,同時在技術研發領域持續發力,目前日韓在儲氫材料專利申請數量上遙遙領先于其他國家,占據整體專利數的60%,北美和歐洲分別為17%和5%。中國目前儲氫瓶仍然以35MPaIII型為主,70MPaIII型瓶國內目前已有企業正在研發或已具備量產的能力,但IV型仍未投入使用。

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氫能燃料電池能源產業鏈現狀對比

3.中國在燃料電池系統領域仍落后

在汽車系統層面,中國無論在電池系統的底層技術還是系統集成領域,均處于追趕狀態。《白皮書》顯示,中國在燃料電池系統性能和總成本控制上仍存在較大差距,許多零部件如氣體擴散層、質子交換膜、密封件國內無量產。催化劑、膜電極、雙極板雖然能夠實現國產化,但性能和成本仍有差距,技術仍處于示范應用階段,距離產業化落地距離較遠。

比如在氫燃料電池系統核心的電堆領域,中國在功率密度、最低啟動溫度、鉑載量這三個核心參數上較為落后。日韓企業在這個領域世界領先,可以實現體積功率密度超過3kW/L、最低啟動溫度達到-37℃,催化劑鉑載量控制在0.175g/kW的水平,并且有進一步降低的趨勢。國內則是體積功率密度剛超過2kW/L、最低啟動溫度在-20℃、催化劑鉑載量在0.4g/kW。

 HYMOD-300型車用燃料電池電堆模塊.jpg

HYMOD-300型車用燃料電池電堆模塊

產業鏈上很多核心零部件也還無法實現國產,或是產品與國外水平相差甚遠。如燃料電堆中的催化劑、質子交換膜等優質技術和產品長期被國外公司壟斷,國內仍處于實驗室階段;加氫設備中的壓縮機、加氫機等也長期依賴進口。

在膜電極領域,中國除了少數企業具備規模化生產能力外,大部分企業仍然是半手工生產,并且在功率密度、電流密度和動態工況壽命上與國外領先水平存在較大差距。

除此之外,在氫能燃料電池系統的其他領域,如空壓機、加濕器、氫循環系統、雙極板等,國內整體僅有部分實驗性或小批量產品,距離產業化仍然有較長一段路要走。

氫能燃料電池汽車產業鏈現狀對比.jpg 

氫能燃料電池汽車產業鏈現狀對比

4.基礎設施落后和認識不足制約產業發展

產業鏈發展落后與基礎設施落后及政府、民眾對燃料電池產業的認識不足也有直接關系。《白皮書》指出,基礎設施落后和地方政府、民眾對燃料電池認識不足,在一定程度上制約了燃料電池產業的發展。在續航和充能時間上,燃料電池使用與燃油車相差無幾,且比電動汽車有較大的優勢,但加氫站的加油站分布和規模與加油站相去甚遠,隨著充電樁建設數量的不斷增加,電動車充能便利性也大大高于燃料電池汽車。激發最下游的消費端,帶動全產業鏈的發展是新興產業發展的關鍵,而充能基礎設施建設是燃料電池應用領域便利性的重要保障。

一方面,國家層面給予燃料電池一定的重視,但部分地方政府對該技術不了解、不認同,將制氫、儲運、加氫站建設等項目盲目劃分至“危險項目”、“污染行業”等,增大了產業鏈落地阻礙。另一方面,行業內普遍缺乏對燃料電池產業發展的正確認識,許多社會資本、政府基金均處于觀望階段,事實上國內部分高校、機構和企業已具有了一定的技術水平,但缺乏商業化的平臺,拖慢了產業化進程,也影響了燃料電池全產業鏈落地速度。

此外,民眾對燃料電池汽車知之甚少,接受度和認可度較低,也制約了產業化發展的進程。

不過,根據《白皮書》預測,2020年后中國燃料電池逐漸接近產業化,電池系統成本將逐漸與國際水平的差距減小,燃料電池汽車將是氫燃料電池產業鏈上產值和規模最大的細分領域,到2022年氫能燃料電池汽車的規模將超過百億。屆時,中國市場將會成為燃料電池在國際上的主要市場。(完)


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