氫能是公認(rèn)的清潔能源，世界各國都制定了氫能發(fā)展規(guī)劃。中國方面，自推動(dòng)加氫站建設(shè)被寫入政府工作報(bào)告后，國內(nèi)氫燃料電池產(chǎn)業(yè)迎來新一輪發(fā)展高潮。要推動(dòng)發(fā)展，就要清楚現(xiàn)狀。中國氫燃料電池產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀如何？與國際先進(jìn)相比，中國氫能產(chǎn)業(yè)的優(yōu)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(chuàng)功能平臺(tái)編寫的《長三角氫能與燃料電池汽車創(chuàng)新發(fā)展白皮書》（下稱《白皮書》）對(duì)國內(nèi)氫燃料電池產(chǎn)業(yè)集群分布、產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展以及問題與挑戰(zhàn)進(jìn)行了全方位介紹。
《白皮書》顯示，中國氫能源市場規(guī)模已居世界首位，2018年產(chǎn)氫量超過900萬噸。但短板也十分明顯，例如國內(nèi)氫的儲(chǔ)運(yùn)成本高、產(chǎn)業(yè)鏈相對(duì)落后；燃料電池領(lǐng)域核心技術(shù)仍未完全突破；部分核心零部件尚未產(chǎn)業(yè)化；加氫站建設(shè)成本高；氫燃料電池汽車市場認(rèn)可度不高等。
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中國氫燃料電池汽車保有量位居第二
國內(nèi)企業(yè)對(duì)發(fā)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(chǎn)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(tǒng)集成商，20多個(gè)省市發(fā)布相關(guān)政策和規(guī)則，25座在運(yùn)營的加氫站以及45座在建加氫站，僅2018年氫燃料電池產(chǎn)業(yè)相關(guān)投資及規(guī)劃資金已超過850億元。有數(shù)據(jù)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(chǎn)業(yè)鏈方面，中國在制氫領(lǐng)域相對(duì)領(lǐng)先，中國在氫能源的整體市場規(guī)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(chǎn)值超過 160 億美元，而同期美國為 430 萬噸，產(chǎn)值 115 億美元。
天然氣制氫
根據(jù)《白皮書》數(shù)據(jù)，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(lǐng)域處于領(lǐng)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(yán)苛的環(huán)保要求，需要向新能源制氫領(lǐng)域發(fā)展。
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中國氫氣儲(chǔ)運(yùn)產(chǎn)業(yè)鏈仍在追趕國際先進(jìn)
發(fā)展氫燃料電池首選要解決氫源問題，其次便是氫的儲(chǔ)運(yùn)。與電力不同，氫的儲(chǔ)、運(yùn)難度較大。
目前來看，在氫的運(yùn)輸方面有兩種方式，一種是通過車、船等運(yùn)輸工具運(yùn)輸，另一種是管道運(yùn)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(yùn)氫手段外，其余主要市場均采用大規(guī)模管道運(yùn)輸。根據(jù)《白皮書》數(shù)據(jù)，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(dá)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(yùn)輸。但目前中國具規(guī)模的管道只有兩個(gè)，長度分別為25公里和43公里，規(guī)模很小，相對(duì)較為落后。
在儲(chǔ)氫領(lǐng)域，中國技術(shù)儲(chǔ)備也落后明顯。《白皮書》指出，日韓、北美、歐洲均開始以70MPa IV型儲(chǔ)氫瓶為主流設(shè)備，同時(shí)在技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力，目前日韓在儲(chǔ)氫材料專利申請數(shù)量上遙遙領(lǐng)先于其他國家，占據(jù)整體專利數(shù)的60%，北美和歐洲分別為17%和5%。中國目前儲(chǔ)氫瓶仍然以35MPa III 型為主，70MPa III型瓶國內(nèi)目前已有企業(yè)正在研發(fā)或已具備量產(chǎn)的能力，但I(xiàn)V 型仍未投入使用。
氫能燃料電池能源產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)狀對(duì)比
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中國在燃料電池系統(tǒng)領(lǐng)域仍落后
在汽車系統(tǒng)層面，中國無論在電池系統(tǒng)的底層技術(shù)還是系統(tǒng)集成領(lǐng)域，均處于追趕狀態(tài)。《白皮書》顯示，中國在燃料電池系統(tǒng)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(kuò)散層、質(zhì)子交換膜、密封件國內(nèi)無量產(chǎn)。催化劑、膜電極、雙極板雖然能夠?qū)崿F(xiàn)國產(chǎn)化，但性能和成本仍有差距，技術(shù)仍處于示范應(yīng)用階段，距離產(chǎn)業(yè)化落地距離較遠(yuǎn)。
比如在氫燃料電池系統(tǒng)核心的電堆領(lǐng)域，中國在功率密度、最低啟動(dòng)溫度、鉑載量這三個(gè)核心參數(shù)上較為落后。日韓企業(yè)在這個(gè)領(lǐng)域世界領(lǐng)先，可以實(shí)現(xiàn)體積功率密度超過 3kW/L、最低啟動(dòng)溫度達(dá)到-37℃，催化劑鉑載量控制在0.175g/kW的水平，并且有進(jìn)一步降低的趨勢。國內(nèi)則是體積功率密度剛超過2kW/L、最低啟動(dòng)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
產(chǎn)業(yè)鏈上很多核心零部件也還無法實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)，或是產(chǎn)品與國外水平相差甚遠(yuǎn)。如燃料電堆中的催化劑、質(zhì)子交換膜等優(yōu)質(zhì)技術(shù)和產(chǎn)品長期被國外公司壟斷，國內(nèi)仍處于實(shí)驗(yàn)室階段；加氫設(shè)備中的壓縮機(jī)、加氫機(jī)等也長期依賴進(jìn)口。
在膜電極領(lǐng)域，中國除了少數(shù)企業(yè)具備規(guī)模化生產(chǎn)能力外，大部分企業(yè)仍然是半手工生產(chǎn)，并且在功率密度、電流密度和動(dòng)態(tài)工況壽命上與國外領(lǐng)先水平存在較大差距。
除此之外，在氫能燃料電池系統(tǒng)的其他領(lǐng)域，如空壓機(jī)、加濕器、氫循環(huán)系統(tǒng)、雙極板等，國內(nèi)整體僅有部分實(shí)驗(yàn)性或小批量產(chǎn)品，距離產(chǎn)業(yè)化仍然有較長一段路要走。
氫能燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)狀對(duì)比
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基礎(chǔ)設(shè)施落后和認(rèn)識(shí)不足制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展
產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展落后與基礎(chǔ)設(shè)施落后及政府、民眾對(duì)燃料電池產(chǎn)業(yè)的認(rèn)識(shí)不足也有直接關(guān)系。《白皮書》指出，基礎(chǔ)設(shè)施落后和地方政府、民眾對(duì)燃料電池認(rèn)識(shí)不足，在一定程度上制約了燃料電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在續(xù)航和充能時(shí)間上，燃料電池使用與燃油車相差無幾，且比電動(dòng)汽車有較大的優(yōu)勢，但加氫站的加油站分布和規(guī)模與加油站相去甚遠(yuǎn)，隨著充電樁建設(shè)數(shù)量的不斷增加，電動(dòng)車充能便利性也大大高于燃料電池汽車。激發(fā)最下游的消費(fèi)端，帶動(dòng)全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展是新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，而充能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是燃料電池應(yīng)用領(lǐng)域便利性的重要保障。
上海化工區(qū)加氫站
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(duì)該技術(shù)不了解、不認(rèn)同，將制氫、儲(chǔ)運(yùn)、加氫站建設(shè)等項(xiàng)目盲目劃分至“危險(xiǎn)項(xiàng)目”、“污染行業(yè)”等，增大了產(chǎn)業(yè)鏈落地阻礙。另一方面，行業(yè)內(nèi)普遍缺乏對(duì)燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的正確認(rèn)識(shí)，許多社會(huì)資本、政府基金均處于觀望階段，事實(shí)上國內(nèi)部分高校、機(jī)構(gòu)和企業(yè)已具有了一定的技術(shù)水平，但缺乏商業(yè)化的平臺(tái)，拖慢了產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，也影響了燃料電池全產(chǎn)業(yè)鏈落地速度。
此外，民眾對(duì)燃料電池汽車知之甚少，接受度和認(rèn)可度較低，也制約了產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的進(jìn)程。
不過，根據(jù)《白皮書》預(yù)測，2020年后中國燃料電池逐漸接近產(chǎn)業(yè)化，電池系統(tǒng)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(chǎn)業(yè)鏈上產(chǎn)值和規(guī)模最大的細(xì)分領(lǐng)域，到2022年氫能燃料電池汽車的規(guī)模將超過百億。屆時(shí)，中國市場將會(huì)成為燃料電池在國際上的主要市場。
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