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2019年1-9月中国燃料电池产业发展现状及趋势分析

日期:2019-10-23    来源:中国产业信息网

国际新能源网

2019
10/23
09:39

关键词: 燃料电池 氢气 储氢罐

   一、燃料电池发展背景
  燃料电池原理很早被提出,但受技术所限与高昂的成本,发展速度十分缓慢。近些年燃料电池相关技术不断进步,特别是丰田等日本公司的大力推进下,部分燃料电池汽车已实现量产。
  相较全球汽车销量,目前电动汽车销量占比仍不足1%,按照IEA预测,2030年电动汽车渗透率将达到15%,2018年-2030年每年则需要增长30%。插电混动汽车2012年后开始进入市场,目前,中国市场占比约为25%,美国约为43%,欧洲市场的PHEV占比更高。
  二、燃料电池汽车定义及结构
  燃料电池汽车英文缩写FCV,是一种利用氢燃料作为长时间续航,传统电池作为瞬间大电流输出互相配合的一种新型动力汽车。车用燃料电池系统通常使用高纯度的压缩氢气或者甲醇、甲酸、固态储氢等其他介质加重整系统所得到的高纯度氢气。与传统的电动汽车相比较,燃料电池汽车的电力来源为氢气通过燃料电池系统发电,传统电动汽车的能源来自于电网。
  动力控制单元,动力控制单元能在不同的行驶工况下控制不同的充放电策略。
  电机,它由驱动电池和燃料电池来供电,受前端的动力控制单元控制。
  升压逆变器,它把电池输出的低压DC,转换成高压AC,供给交流电机。
  燃料电池反应堆,输出功率为114kW,是整车的动力来源。
  驱动电池,用来回收制动能量(再生制动),加速时辅助燃料电池供电。
  储氢罐,由三层碳纤维强化塑料结构构成,700个大气压,氢气解压后以液态氢的方式储存在燃料电池中,添加液态氢的过程加满大约需要3-5min。
  三、中国燃料电池产业发展现状
  (1)燃料电池汽车市场
  整车开发方面,目前,我国已经初步掌握整车、动力系统与核心部件的核心技术并具有整车生产能力。
  但是,在燃料电池汽车车型平台开发方面,以上汽股份、上海大众、一汽、长安、奇瑞等公司为代表开发的燃料电池轿车均基于传统内燃车或纯电动汽车进行改制,尚未掌握燃料电池汽车专用车身、底盘开发、底盘动力学主动控制等关键技术。
  根据智研咨询发布的《2020-2026年中国氢燃料电池汽车行业发展动态分析及投资方向研究报告》数据显示:2019年1-9月,新能源汽车产销分别完成88.8万辆和87.2万辆,比2018年同期分别增长20.9%和20.8%。其中燃料电池汽车产销分别完成1315辆和1251辆,比2018年同期分别增长7.7倍和7.6倍。
  (2)燃料电池电堆
  燃料电池电堆开发方面,已形成包括明天氢能、新源动力、武汉理工新能源、弗尔赛、等在内的具有自主知识产权的燃料电池电堆生产厂家,在电堆上游配套方面,MEA、碳纸、质子膜、石墨双极板和金属双极板等均已实现国产化。目前已具备60kW以内的单个燃料电池电堆开发能力,体积比功率基本可达到2.0kW/L,与国际领先水平3.1kW/L仍有差距。
  资料来源:智研咨询整理
  随着2016年我国燃料电池汽车在商用车、客车领域的突破,国内燃料电池出货量开始大幅增长,2017年全国燃料电池出货量44.7MW,到2018年增至约57.7MW。
  (3)燃料电池产业链细分领域
  车载储氢和供氢技术方面,我国基本掌握了35MPa高压储氢罐和加注系统关键技术,实现高压氢气瓶等部件国产化开发,但某些关键阀门、管路、传感器等国内尚停留在研究或小批量阶段,仍依赖进口。70MPa氢气存储关键技术已取得突破,III型储氢瓶已有批量产品,但阀门、管路等关键部件仍然处在研发阶段,制约了我国低成本燃料电池乘用车的开发进程。在供氢方面,国内已开发出可满足60kW以内燃料电池发动机需求的引射式供氢组件产品,而对于回氢泵,尚未掌握其核心技术。
  燃料电池用无油空压机方面,雪人股份通过股权收购的方式取得了双螺杆空压机的核心技术,德燃动力通过自主开发的方式已掌握可满足60kW以内燃料电池发动机用空压机技术,另外清华大学、西安交通大学等高校也这些方面进行了大量研究和开发工作。
  燃料电池发动机可靠性、寿命和环境适应性方面,在车载工况下,目前的使用寿命在3600小时左右,大约3000km需要进行相应的维护,冷启动温度为-20℃,这与国外的燃料电池发动机相比,尚有差距,制约了我国燃料电池汽车的商业化推广。
  四、中国氢能发展相关政策
  我国《“十三五”战略性新兴产业发展规划》、《能源技术革命创新行动计划(2016~2030年)》、《节能与新能源汽车产业发展规划(2012~2020年)》、《中国制造2025》等国家规划都明确了氢能产业的战略性地位,纷纷将发展氢能列为重点任务,将氢燃料电池汽车列为重点支持领域。2016年工信部组织制定的《节能与新能源汽车技术路线图》明确提出:2020年实现5000辆级规模的氢燃料电池汽车,在特定地区公共服务用车领域的示范应用,建成100座加氢站;2025年实现5万辆规模的应用,建成300座加氢站;2030年实现百万辆氢燃料电池汽车的商业化应用,建成1000座加氢站。
  此外,北京,上海,山西,武汉,佛山,苏州,张家口等地纷纷出台氢能扶持政策,为氢能的发展保驾护航。例如《山西省新能源汽车产业2019年行动计划》中提到,山西在氢能领域,2019、2020两年,山西省将培育有影响力的氢能与燃料电池技术研发中心1个、燃料电池汽车检验检测中心1个,在示范运行城市,建设加氢站3座、示范公交路线10条,形成700台的运营规模。2021年至2022年进行推广应用,公交示范线路300条,加氢站增加到10座。2023年至2024年实现规模运营,加氢站到达20座,全省公交线路开始运行,预计达到7500台车辆的运营规模。
  五、中国燃料电池汽车行业发展趋势
  (1)短期趋势
  随着电动车技术不断完善,基础设施建设逐渐推进,续航问题不断改善,消费者对新能源汽车认知、认可程度越来越高,预计到2020年,纯电动汽车销量会继续快速增长。全球来看,在发达国家与地区,混动汽车与纯电动汽车更受消费者欢迎。
  国内基于环保、能源安全、技术发展的考虑,仍会选择纯电动汽车作为发展方向,优惠政策会偏向于纯电动汽车。
  空间分布上,大城市的充电桩建设逐渐完备,纯电动汽车使用体验与传统汽车相近,在其他一些充电设施建设还不到位的地区,收入较高的家庭会选择混动汽车作为交通工具。
  (2)中期趋势
  预计到2030年,电池容量将能够满足大部分出行需求,基础设施建设基本完善,快速充电技术逐渐成熟。人们对电动车的认知改变,自动驾驶技术逐渐成熟。
  国内政策层面,补贴政策转换为温和方式。政策推动因素逐渐减弱,消费者自由选择自己喜欢的汽车类型,考虑价格因素,纯电动占据主要销量。
  (3)长期趋势
  预计2030年之后,电池充电速度将得到极大的改善,电池能量密度持续提高。电动车充电方式多元化,快速无线充电逐渐普及,传统汽车便利程度不如电动车,新购买者更多选择纯电动出行,少数专业领域仍将使用汽油、柴油车。同时,氢燃料电池技术逐渐成熟,制氢效率大幅度提高,电动汽车报废电池的问题逐渐被重视,政府开始鼓励氢燃料电池汽车,氢燃料电池汽车进入快速增长期。
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