氫燃料電池屬于燃料電池的一種,和其他燃料電池相比,其工作溫度低、響應(yīng)速度快和體積小等特點(diǎn)完全適用于電動(dòng)汽車的動(dòng)力源,被認(rèn)為是未來(lái)新能源汽車最重要的發(fā)展方向之一。氫燃料電池將氫氣和氧氣的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置。其基本原理是電解水的逆反應(yīng),把氫和氧分別供給陽(yáng)極和陰極,氫通過(guò)陽(yáng)極向外擴(kuò)散和電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后,放出電子通過(guò)外部的負(fù)載到達(dá)陰極。
氫燃料電池汽車眾多優(yōu)勢(shì)凸顯。燃料電池汽車具有高效(一次能量轉(zhuǎn)化)、環(huán)保(零排放、產(chǎn)物只有水)、超長(zhǎng)續(xù)航里程(功率密度遠(yuǎn)大于鋰電)、3-5分鐘加注時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。1)氫氣作為可再生能源,其來(lái)源廣泛;2)環(huán)保在工作過(guò)程中,產(chǎn)物為水,無(wú)有害物生成;3)能源轉(zhuǎn)化率高:燃料電池的轉(zhuǎn)換效率高達(dá)60%,是內(nèi)燃機(jī)的2~3倍;4)加氫速度快:僅需3~5分鐘可加滿;5)續(xù)航時(shí)間長(zhǎng):氫燃料電池的能量密度高,車載續(xù)航里程可達(dá)500~1000公里。
燃料電池汽車結(jié)構(gòu)示意圖
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從燃料熱值角度看,氫能源高于天然氣、汽油、煤和乙醇等其他能源。氫氣燃料熱值幾乎是其他化石燃料的3倍多。從發(fā)電建設(shè)成本來(lái)講,氫能源發(fā)電建設(shè)成本最低。EIA數(shù)據(jù)顯示,氫氣發(fā)電建設(shè)成本僅580美元/千瓦,在光伏、風(fēng)能、天然氣、生物質(zhì)能、石油發(fā)電等眾多方式中成本最低。
常見燃料熱值比較(kJ/g)
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不同能源發(fā)電建設(shè)成本對(duì)比(美元/千瓦)
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我國(guó)氫燃料電池汽車目前確定的發(fā)展目標(biāo)為:到2020年,實(shí)現(xiàn)氫燃料電池汽車技術(shù)規(guī)模化示范運(yùn)行,示范車輛達(dá)到5000輛。到2025年,實(shí)現(xiàn)氫燃料電池汽車技術(shù)的推廣應(yīng)用,商用車達(dá)到萬(wàn)輛規(guī)模,乘用車規(guī)模達(dá)到4萬(wàn)輛。到2030年,實(shí)現(xiàn)氫燃料電池汽車的大規(guī)模推廣應(yīng)用,氫燃料電池汽車產(chǎn)銷規(guī)模達(dá)到50萬(wàn)輛。
歐洲氫能源燃料電池汽車與其他燃料汽車使用成本對(duì)比(乘用車)
項(xiàng)目 | 燃料電池汽車 | 純電動(dòng)汽車 | 燃油車 |
購(gòu)置成本(歐元) | 70000 | 35000 | 31000 |
使用年限 | 4 | 4 | 4 |
每年行駛里程(公里/年) | 0 | 60000 | 60000 |
剩余價(jià)值 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
車身折舊成本(公里/年) | 0.15 | 0.07 | 0.08 |
能源消耗 | 0.8kg/km | 0.13kWh/km | 0.043L/km |
能源價(jià)格 | 9EUR/kg | 0.21EUR/kWh | 1.2EUR/km |
單位能源消耗(歐元/公里) | 0.72 | 0.027 | 0.052 |
維護(hù)成本(歐元/公里) | 0.023 | 0.018 | 0.023 |
綜合使用成本(歐元/公里) | 0.24 | 0.12 | 0.14 |
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近年來(lái)全球燃料電池汽車高速發(fā)展:2013~2017年全球氫燃料電池汽車銷量?jī)H為6475輛,其中大部分為豐田的Mirai系列。2018年有了較大幅度的增長(zhǎng),合計(jì)銷售5525輛;2019年全球銷量增至7500輛,其中主要增量來(lái)自于中國(guó)。國(guó)內(nèi)的燃料電池汽車從2016年的629輛迅速擴(kuò)張到2018年1527輛,在2019年實(shí)現(xiàn)2737輛,其增速十分明顯。
近年全球氫燃料電池汽車銷量情況(輛)
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近年國(guó)內(nèi)氫燃料電池汽車銷量情況(輛)
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氫燃料電池汽車,市場(chǎng)潛力巨大;未來(lái)十余年,燃料電池汽車將成為全球汽車市場(chǎng)增速最快的細(xì)分市場(chǎng)。預(yù)測(cè)至2032年全球燃料電池汽車銷量將超過(guò)500萬(wàn)輛,2020~2032年期間CAGR高達(dá)43%。
2017-2032年全球燃料電池汽車銷量預(yù)測(cè)(百萬(wàn)輛)
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日本燃料電池汽車技術(shù)全球領(lǐng)先。日本豐田在2014年推出世界上真正具備商業(yè)化大規(guī)模量產(chǎn)能力的Mirai燃料電池汽車,隨后本田推出ClarityFuelCell,與Mirai性能接近,技術(shù)領(lǐng)先全球。2017年日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省發(fā)布了《氫能基本戰(zhàn)略》,明確了未來(lái)的發(fā)展戰(zhàn)略:保有量方面,2020年累計(jì)實(shí)現(xiàn)4萬(wàn)輛保有量,2025年累計(jì)實(shí)現(xiàn)20萬(wàn)輛保有量,2030年實(shí)現(xiàn)80萬(wàn)輛保有量。在加氫站方面,2019年底日本共有130座加氫站,服務(wù)超過(guò)3500輛燃料電池汽車,未來(lái)2020年實(shí)現(xiàn)160座,2025年實(shí)現(xiàn)320座,2030年實(shí)現(xiàn)900座。
日本燃料電池汽車未來(lái)規(guī)劃(萬(wàn)輛)
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日本燃料電池加氫站未來(lái)規(guī)劃(萬(wàn)個(gè))
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歐盟明確氫燃料電池汽車未來(lái)規(guī)劃。歐盟2008年出臺(tái)了燃料電池與氫聯(lián)合行動(dòng)計(jì)劃項(xiàng)目(FCH-JU),2019年2月11日,F(xiàn)CHJU發(fā)布“歐洲氫能路線圖”。路線圖提出:未來(lái)銷量目標(biāo),2025年實(shí)現(xiàn)30萬(wàn)年銷量目標(biāo),2050年實(shí)現(xiàn)800萬(wàn)年銷量目標(biāo),其中包括卡車、大巴、物流車、出租車、乘用車等;加氫站規(guī)模方面,截至2018年底,歐盟有19個(gè)國(guó)家擁有加氫站,其中德國(guó)擁有78座公共加氫站,數(shù)量最多,預(yù)計(jì)到2020年中期能超過(guò)100座。未來(lái)規(guī)劃2025年達(dá)到1500座規(guī)模,2040年達(dá)到15000座規(guī)模。
歐洲燃料電池汽車未來(lái)規(guī)劃(百萬(wàn)輛)
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歐洲燃料電池加氫站未來(lái)規(guī)劃(座)
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工信部2016年組織制定的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》明確提出:市場(chǎng)規(guī)模方面,2020年實(shí)現(xiàn)5000輛級(jí)規(guī)模,2025年實(shí)現(xiàn)5萬(wàn)輛規(guī)模,2030年實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)輛氫燃料電池汽車的商業(yè)化應(yīng)用。加氫站建設(shè)方面,2020年建成100座;2025年建成300座;2030年建成1000座。
我國(guó)燃料電池汽車未來(lái)規(guī)劃(萬(wàn)輛)
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我國(guó)燃料電池加氫站未來(lái)規(guī)劃(座)
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部分地方政府燃料電池汽車推廣計(jì)劃(輛)
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智研咨詢發(fā)布的《2020-2026年中國(guó)氫燃料電池汽車行業(yè)市場(chǎng)運(yùn)行潛力及競(jìng)爭(zhēng)格局預(yù)測(cè)報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示:2019年上海申龍完成903輛燃料電池客車,中通客車686輛,上汽大通307輛,穩(wěn)居前三甲。2017-2019年累計(jì)產(chǎn)量居市場(chǎng)前三強(qiáng)為中通客車、上海申龍與佛山飛馳,分別對(duì)應(yīng)1476、937、704輛。
2019年中國(guó)主要汽車品牌燃料電池汽車產(chǎn)量(輛)
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2017-2019中國(guó)主要汽車品牌燃料電池汽車?yán)塾?jì)產(chǎn)量(輛)
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我國(guó)車載燃料電池車以商用車和專用車主導(dǎo)。目前來(lái)看,國(guó)內(nèi)主流燃料電池系統(tǒng)供應(yīng)商的系統(tǒng)體積功率密度普遍在300kW/L以下,而系統(tǒng)的質(zhì)量比功率密度多處于220~320kW/kg之間;23款燃料電池系統(tǒng)中,功率分布在30kW≤P<50kW的系統(tǒng)有18款,占比78%。中游燃料電池系統(tǒng)的功率密度主要由下游的市場(chǎng)狀態(tài)決定。目前我國(guó)燃料電池整車主要由商用車和專用車主導(dǎo),下游的市場(chǎng)需求決定了中游電池系統(tǒng)的功率分布;同時(shí),中游的技術(shù)水平制約下游產(chǎn)品的市場(chǎng)空間。
我國(guó)燃料電池汽車功率分布(主要在30Kw-50kW區(qū)間)
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燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)尚未完善。1)燃料電池本身成本較高:盡管氫燃料電池汽車的市場(chǎng)前景和潛力巨大,但是要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的市場(chǎng)化推廣和應(yīng)用。我國(guó)還有許多技術(shù)障礙需要解決,特別是在關(guān)鍵基礎(chǔ)材料、零部件、電池系統(tǒng)集成以及批量穩(wěn)定制備能力等方面需要加強(qiáng)。2)基礎(chǔ)設(shè)施需加強(qiáng):燃料電池汽車的應(yīng)用對(duì)于基礎(chǔ)設(shè)施的依賴相當(dāng)嚴(yán)重,而加氫站的建設(shè)成本極為高昂,難以大規(guī)??焖傩纬梢?guī)模。


2024-2030年中國(guó)氫燃料電池行業(yè)市場(chǎng)供需態(tài)勢(shì)及發(fā)展趨向研判報(bào)告
《2024-2030年中國(guó)氫燃料電池行業(yè)市場(chǎng)供需態(tài)勢(shì)及發(fā)展趨向研判報(bào)告 》共八章,包含氫燃料電池行業(yè)細(xì)分產(chǎn)品市場(chǎng)分析,中國(guó)氫燃料電池行業(yè)重點(diǎn)企業(yè)分析,中國(guó)氫能源電池行業(yè)投資前景及策略分析等內(nèi)容。



