2020年中国燃料电池行业市场前景及投资研究报告.pdf

20202020年年中国燃料电池行业中国燃料电池行业市场前景及投资研究报告市场前景及投资研究报告中商产业研究院编制中商产业研究院编制更多产业情报：更多产业情报：http:/ 言言Introduction燃料电池定义燃料电池组成结构燃料电池分类燃料电池优点燃料电池发展历程燃料电池产业链1.1.燃料电池行业概况相关政策支持先商后乘的发展路径明确国内生产总值稳步增长工业经济发展情况新能源汽车产量下降新能源汽车销量下降国内电池燃料技术离国际水平仍有差距我国煤制氢技术成熟2.2.燃料电池市场发展环境全球燃料汽车及加氢站规划中国燃料电池汽车产销量我国加氢站建设规模燃料电池发展现状我国燃料电池出货量氢燃料电池系统各组成成本3.3.燃料电池市场分析上海弘枫 上海弘竣上海河森 伯肯节能福田汽车 宇通客车明天氢能 重塑4.4.重点企业分析燃料电池产量预测燃料电池未来发展趋势5.5.燃料电池行业发展前景目目 录录Contents01燃料电池行业概况u 燃料电池定义u 燃料电池组成结构u 燃料电池分类u 燃料电池优点u 燃料电池发展历程u 燃料电池产业链 PAGE 5燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高;另外，燃料电池用燃料和氧气作为原料；同时没有机械传动部件，故没有噪声污染，排放出的有害气体极少。由此可见，从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最有发展前途的发电技术。燃料电池定义燃料电池定义 PAGE 6燃料电池组成结构燃料电池组成结构组件内容电极燃料电池的电极是燃料发生氧化反应与氧化剂发生还原反应的电化学反应场所，其性能的好坏关键在于触媒的性能、电极的材料与电极的制程等。电极主要可分为两部分，阳极和阴极，厚度一般为200500mm；燃料电池的电极为多孔结构。为了提高燃料电池的实际工作电流密度与降低极化作用，故发展出多孔结构的的电极，以增加参与反应的电极表面积，而此也是燃料电池当初所以能从理论研究阶段步入实用化阶段的重要关键原因之一。电解质隔膜电解质隔膜的主要功能在分隔氧化剂与还原剂，并传导离子，故电解质隔膜越薄越好，但亦需顾及强度，就现阶段的技术而言，其一般厚度约在数十毫米至数百毫米。材质方面，目前主要朝两个发展方向：是先以石棉膜、碳化硅SiC膜、铝酸锂膜等绝缘材料制成多孔隔膜，再浸入熔融锂钾碳酸盐、氢氧化钾与磷酸等中，使其附着在隔膜孔内。则是采用全氟磺酸树脂（例如PEMFC）及YSZ（例如SOFC）。集电器集电器又称作双极板，具有收集电流、分隔氧化剂与还原剂、疏导反应气体等之功用，集电器的性能主要取决于其材料特性、流场设计及其加工技术。图表来源：中商产业研究院整理 PAGE 7燃料电池分类燃料电池分类类型电解液运行温度（）催化剂比功率（W/Kg）发电效率（%）优势劣势应用领域PEMFC 质子交换膜50-100铂金30-100040-60启动快，工作温度低可以将空气作为氧化剂对CO敏感需要将反应物加湿汽车便携式电源AFC碱性电解液90-100镍、银35-10545-60启动快工作温度低需要纯氧作催化剂航空航天军事PAPC磷酸150-200LaMnO3LaCoO3100-20035-40对CO2敏感对CO敏感启动较慢分布式发电SOFC固体氧化物 650-1000铂金15-2050-60可以将空气作为氧化剂较高的能量效率运行温度较高大型分布式发电便携式电源MCFC熔融碳酸盐 600-700镍30-4045-60可以将空气作为氧化剂较高的能量效率运行温度较高大型分布式发电图表来源：中商产业研究院整理 PAGE 8图表来源：中商产业研究院整理燃料电池优点燃料电池优点优点内容发电效率高燃料电池发电不受卡诺循环的限制。理论上,它的发电效率可达到85%90%,但由于工作时各种极化的限制,目前燃料电池的能量转化效率约为40%60%。若实现热电联供,燃料的总利用率可高达80%以上。环境污染小燃料电池以天然气等富氢气体为燃料时,二氧化碳的排放量比热机过程减少40%以上,这对缓解地球的温室效应是十分重要的。另外,由于燃料电池的燃料气在反应前必须脱硫,而且按电化学原理发电,没有高温燃烧过程,因此几乎不排放氮和硫的氧化物,减轻了对大气的污染。比能量高液氢燃料电池的比能量是镍镉电池的800倍,直接甲醇燃料电池的比能量比锂离子电池(能量密度最高的充电电池)高10倍以上。目前,燃料电池的实际比能量尽管只有理论值的10%,但仍比一般电池的实际比能量高很多。噪音低燃料电池结构简单,运动部件少,工作时噪声很低。即使在11MW级的燃料电池发电厂附近,所测得的噪音也低于55dB。燃料范围广对于燃料电池而言,只要含有氢原子的物质都可以作为燃料,例如天然气、石油、煤炭等化石产物,或是沼气、酒精、甲醇等,因此燃料电池非常符合能源多样化的需求,可减缓主流能源的耗竭。可靠性高当燃料电池的负载有变动时,它会很快响应。无论处于额定功率以上过载运行或低于额定功率运行,它都能承受且效率变化不大。由于燃料电池的运行高度可靠,可作为各种应急电源和不间断电源使用。易于建设燃料电池具有组装式结构,安装维修方便,不需要很多辅助设施。燃料电池电站的设计和制造相当方便。PAGE 9燃料电池燃料电池发展历程发展历程图表来源：中商产业研究院整理1839年1959年英国科学家Grove 首先介绍了燃料电池的原理性实。1889年20世纪60年代L.Mond和C.Langer以铂黑为电催化剂，以钻孔的铂为电流收集器组装出燃料电池。燃料电池首次应用在美国航空航天管理局（NASA）的阿波罗登月飞船上作为辅助电源，为人类登月球做出了积极贡献。培根制造出能够工作的燃料电池，是一部燃料电池的5kW的焊接机。Allis-Chalmers公司推出了第一部以燃料电池为动力的农用拖拉机。1973年 磷酸燃料电池、熔融碳酸盐电池以及将固体氧化物燃料电池作为电站或分散式电站相继问世。1993年 加拿大Ballard电力公司展示了一辆零排放、最高时速为72km/h、以质子交换膜燃料电池为动力的公交车。目前目前在PEMFC向商业化迈进的过程中，氢源问题异常突出，氢供应设施建设投资巨大，氢的贮存与运输技术以及氢的制备技术等还远落后于PEMFC自身的发展，20世纪末，以醇类直接为燃料的燃料电池成为了研究与开发的热点，受到了世界各国的广泛重视，并取得了长足的进展。PAGE 10燃料电池燃料电池产业链产业链图表来源：中商产业研究院整理下游便携式电源固定式发电装置氢气生产氢气供应上游电池组件氢气存储设备及配件燃料电池堆氢气运输充气机密封圈膜电极双极板中游燃料电池交通运输设备加氢站密封件气体扩散层质子交换膜催化剂燃料电池组件燃料电池系统02燃料电池市场发展环境u 相关政策支持u 先商后乘的发展路径明确u 国内生产总值稳步增长u 工业经济发展情况u 新能源汽车产量下降u 新能源汽车销量下降u 国内电池燃料技术离国际水平仍有差距u 我国煤制氢技术成熟 PAGE 12时间时间内容内容2015年关于2016年-2020新能源汽车推广应用财政支持政策的通知，燃料电池乘用车，燃料电池轻型客车货车，燃料电池大中型客车、重中型关于2016年-2020新能源汽车推广应用财政支持政策的通知，燃料电池乘用车，燃料电池轻型客车货车，燃料电池大中型客车、重中型2015年 中国制造2025继续推动燃料电池汽车发展2016年中国氢能产业基础设施发展蓝皮书（2016），明确氢能产业基础设施近期、中期和远期的发展目标和主要任务，首次提出发展路线图2016年 节能与新能源汽车技术路线图计划到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2016年“十三五”国家战略性新兴产业发展规划宣布，到2020年实现燃料电池汽车批量生产和规划化示范应用2016年 氢能被列为能源技术革命创新行动计划中的15个关键领域之一2017年 汽车产业中长期发展规划逐步扩大燃料电池试点示范范围2018年 关于调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知，对氢燃料电池汽车也给出了具体补贴2018年 推进运输结构调整三年行动计划（2018-2020）加大新能源城市配送车辆配推广应用力度2019年 氢能首次被写入政府工作报告，推动充电、加氢等设施建设2019年 中国氢能源及燃料电池产业白皮书，2050年氢能源占比10%图表来源：中商产业研究院整理相关政策支持相关政策支持 PAGE 13先商后乘的发展路径明确先商后乘的发展路径明确通过商用车实现规模化生产，降低燃料电池车成本，同时带动加氢站等配套设施建设，后拓展至乘用车领域。原因：燃料电池车具备续航长、加氢快等技术特点，更适合进行中长途运输的商用车；商用车一般是固定线路，沿线建设加氢站可有效提升加氢站利用率；据近18批次工信部发布的新能源汽车推广应用推荐车型目录，燃料电池商用车推荐名录中70%为燃料电池客车，多为政府采购，对价格敏感度较低，能够起到一定的社会推广效果。数据来源：工信部、中商产业研究院整理20192019年燃料电池汽车推荐名录车型占比情况年燃料电池汽车推荐名录车型占比情况燃料电池客车厢式运输车冷藏车 PAGE 14国内生产总值稳步增长国内生产总值稳步增长数据来源：统计局、中商产业研究院整理据统计，2020年一季度国内生产总值206504亿元，按可比价格计算，同比下降6.8%。分产业看，第一产业增加值10186亿元，下降3.2%；第二产业增加值73638亿元，下降9.6%；第三产业增加值122680亿元，下降5.2%。全国规模以上工业增加值同比下降8.4%。02000004000006000008000001000000120000020142015202162017201820192020Q12012014 4-20-202020年中国年中国GDPGDP及增速及增速情况情况单位：亿元 PAGE 15工业经济发展情况工业经济发展情况数据来源：统计局、中商产业研究院整理 据统计，2020年一季度，规模以上工业增加值同比下降8.4%，降幅较12月份收窄5.1个百分点。尤其是3月份，工业增加值同比下降1.1%，降幅较12月份收窄12.4个百分点，工业产出规模已接近上年同期水平。从行业看，3月份，41个大类行业中，37个行业较12月份生产加快或降幅收窄，16个行业增加值同比实现增长。050000100000150000200000250000300000350000201520162017201820192020Q12015-20202015-2020年年1 1季度我国工业增加值情况统计季度我国工业增加值情况统计单位：亿元 PAGE 16数据来源：中汽协、中商产业研究院整理2019年，新能源补贴大幅退坡，对生产企业影响较大，整个行业处于亏损状况，很难通过新能源汽车盈利。2019年，我国新能源汽车产量首次出现下降，2019年我国新能源汽车产量为124.2万辆同比下降2.3%。新能源汽车产量下降新能源汽车产量下降020406080100120140201520162017201820192015-20192015-2019年中国新能源汽车产量情况年中国新能源汽车产量情况单位：万辆 PAGE 17数据来源：中汽协、中商产业研究院整理新能源汽车销量下降新能源汽车销量下降0204060801001201402014201520162017201820192014-20192014-2019年中国新能源汽车销量情况年中国新能源汽车销量情况单位：万辆受新能源补贴政策大幅退坡影响，从2019年7月开始，我国新能源汽车市场连续负增长。2019年，我国新能源汽车产销分别完成124.2万辆和120.6万辆，同比分别下降2.3%和4%，这是新能源汽车发展十年来的首次下滑。PAGE 18国内电池燃料技术离国际水平仍有差距国内电池燃料技术离国际水平仍有差距分类产品国内国际关键零部件膜电极电流密度：1.5（A/cm2）电流密度：2.5（A/cm2）空压机实车验证功率：30kw实车验证功率：100kw储氢系统35MPa70MPa双极板金属双极板试证阶段石墨双极板小规模使用金属双极板技术成熟石墨双极板实车验证阶段氢循环装置空白技术成熟关键材料催化剂小规模生产产品化阶段气休扩散层无量产产品化阶段质子交换膜较为成熟，中试阶段产品化阶段密封剂-产品化阶段图表来源：中商产业研究院整理 PAGE 19我国我国煤制氢煤制氢技术成熟技术成熟u 工业副产氢是我国氢气制取的一大特色。工业副产氢气和工业排放氢气分布在石化、焦化、氯碱、合成氨、甲醇等工业行业，回收利用这些氢气既能提高资源利用效率，改善大气环境，又可促进氢能产业发展。u 随着可再生能源制氢技术与市场的发展，电解水制氢装备将得到较快发展。目前，碱性电解水制氢技术发展已经成熟，质子交换膜电解水制氢已经进入应用阶段，固态氧化物电解质电解水技术尚处于研发阶段，碱性电解水制氢装备占绝对主导地位，单台产能最大可达1000m3/h。氢气提纯装备主要应用于工业副产氢的提纯，我国通过变压吸附法提纯制取的氢气产量占比达97%，制取纯度大于99%，是目前较为通用的氢气提纯设备。我国的煤制氢具有一定优势：原料的可获得性，我国作为煤炭大国，煤炭资源丰富且易得。成本较低，按煤价160560元/t测算，煤制氢的成本仅为0.550.83元/m3，低于天然气的0.801.75元/m3，甲醇制氢的1.52.5元/m3。技术成熟，我国的煤制氢技术已较为成熟，在一氧化碳转换、氢气分离提纯、大规模空分等关键技术上实现了国产化，已广泛应用于化工和冶金工业领域。产量高，我国煤制氢发展较快，每年煤制氢产量达千万吨级。PAGE 20PESTPEST小结小结新能源汽车产量下降新能源汽车销量下降汽车保有量逐渐增长Technology 技术国内电池燃料技术距离国际水平仍有差距我国煤制氢技术成熟Society 社会Politics 政策相关政策支持先商后乘的发展路径明确国内生产总值稳步增长工业经济积极向好Economy 经济PETS中商服务/Services中商产业研究Industry Researchp 专项市场调研p 产业战略咨询p 行业研究投资咨询Industry Consultingp 商计可研p 财务顾问p 企业上市咨询p 商业模式设计规划设计Industry Planningp 产业规划p 园区规划p 定位策划p 概念性规划设计产业招商Industry Investmentp 产业招商地图p 产业招商策划p 项目包装策划p 产业招商代理