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國際氫能展訊,核心提示:根據國際氫能委員會(huì )預測,到2050年氫能將承擔全球18%的能源終端需求。
氫能及燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈條長(cháng),涉及氫氣制取、儲運、加注、應用、燃料電池系統以及相關(guān)裝備制造、研發(fā)檢測等環(huán)節。在全球能源向清潔化、低碳化、智能化發(fā)展趨勢下,氫能在世界各國國家戰略布局中的地位日益凸顯。根據國際氫能委員會(huì )預測,到2050年氫能將承擔全球18%的能源終端需求。預計屆時(shí)氫能在我國終端能源體系中占比有望超過(guò)15%。
國際產(chǎn)業(yè)發(fā)展現狀
氫燃料電池汽車(chē)具備全生命周期零排放的潛力,是實(shí)現全球能源清潔利用、工業(yè)用能脫碳、消費結構優(yōu)化的重要途徑。截至 2023年年底,歐盟、日本、韓國、美國等30多個(gè)國家和地區已制定氫能發(fā)展戰略(覆蓋全球GDP超80%的主要經(jīng)濟體),并開(kāi)展氫燃料電池汽車(chē)示范應用、推動(dòng)國際化氫能供應鏈體系構建,助力全球氫燃料電池汽車(chē)保有量近8.5萬(wàn)輛、已建成加氫站超過(guò) 1300座。
美國于2023年6月發(fā)布《美國國家清潔氫能戰略和路線(xiàn)圖》,提出加速清潔氫的生產(chǎn)、處理、交付、存儲和應用,并以加州為重點(diǎn)逐步實(shí)現從氫燃料乘用車(chē)向氫燃料重卡的示范過(guò)渡;以德國為代表的歐盟國家積極推進(jìn)氫能發(fā)展,早于2020年7月發(fā)布《歐洲氣候中性的氫能戰略》,將綠氫視為交通、運輸、化工、冶煉等行業(yè)低碳轉型的終極方案,并持續通過(guò)低成本綠氫持續加強氫燃料輕型商用車(chē)和重卡推廣;日本和韓國積極擴大政策支持氫燃料乘用車(chē)的海外市場(chǎng)開(kāi)拓,尤其是日本穩步探索構筑氫能社會(huì ),于2023年6月頒布修訂版《氫能基本戰略》,計劃未來(lái) 15年內投資15萬(wàn)億日元推動(dòng)氫能廣泛應用和完善氫供應鏈。據國際能源署(IEA)預測,到2025年氫燃料電池汽車(chē)的全球市場(chǎng)占比將達到20%~25%,可減少CO2排放60億t/年,并有望帶動(dòng)超2.5萬(wàn)億美元的社會(huì )經(jīng)濟效益。
國內產(chǎn)業(yè)發(fā)展現狀
產(chǎn)業(yè)政策體系持續完善
作為世界第一大產(chǎn)氫國家,我國明確將支持氫能發(fā)展提升到國家戰略高度。2019年3月,氫能首次寫(xiě)入《政府工作報告》;2020年4月,氫能被寫(xiě)入《中華人民共和國能源法》;2020年9 月,五部委印發(fā)《關(guān)于開(kāi)展燃料電池汽車(chē)示范應用的通知》;2021年3月,氫能被納入國家“十四五”發(fā)展規劃和2035年遠景目標綱要;2021年10月,國務(wù)院印發(fā)《2030年前碳達峰行動(dòng)方案》,明確提出有序推進(jìn)氫能基礎設施建設,加快氫能技術(shù)研發(fā)和示范應用,探索在工業(yè)、交通運輸、建筑等領(lǐng)域規?;瘧?2022年3月,國家發(fā)改委、能源局印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(cháng)期規劃(2021-2035年)》;2023年8月,國家標準委聯(lián)合五部委印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)標準體系建設指南(2023版)》;從標準法規、技術(shù)攻關(guān)、示范應用、基礎配套等多方面加強政策支持。在國家“十四五”規劃綱要等文件要指導下,各地方積極規劃氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展方案,一方面是為了踐行綠色發(fā)展理念,另 一方面是為了吸引氫能產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)落戶(hù),促進(jìn)本地產(chǎn)業(yè)結構調整。截至2023年年底,全國已有20多個(gè)省(市)、60多個(gè)地市發(fā)布氫能規劃和指導意見(jiàn);已建成(或規劃)50余個(gè)氫能產(chǎn)業(yè)園區。
產(chǎn)業(yè)規模持續壯大、關(guān)鍵技術(shù)加速突破
氫能產(chǎn)業(yè)鏈主要分為上游的氫制取、氫儲運、氫加注,中游的燃料電堆、功能輔件、電池系統;下游的氫燃料電池汽車(chē)、氫能熱電聯(lián)供等應用。目前,我國氫能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,全產(chǎn)業(yè)鏈規模以上工業(yè)企業(yè)超過(guò)500家,集中分布在長(cháng)三角、粵港澳、京津冀等區域,已基本掌握氫能制備、儲運、加氫、燃料電池和系統集成等主要技術(shù)和生產(chǎn)工藝,在部分區域實(shí)現燃料電池汽車(chē)、氫儲能發(fā)電等規模示范應用。
氫氣制?。耗壳?,我國氫氣產(chǎn)能約為5000萬(wàn)t/年,產(chǎn)量約為 4000萬(wàn)t/年,主要由化石能源制氫(近80%,約65%為煤制氫) 和工業(yè)副產(chǎn)氫(近20%)構成,可再生能源制氫占比不足3%。以到2030年國內可再生能源電解水制氫占比達到15%為導向,自2022年以來(lái)堿性電解水制氫、質(zhì)子交換膜電解水制氫項目建設進(jìn)入提速階段。尤其是堿性電解槽及配套功能材料輔件,國內已基本實(shí)現了完全國產(chǎn)化。
氫氣儲運:我國現階段主要以高壓氣態(tài)長(cháng)管拖車(chē)運輸為主,氫氣儲存壓力為20 MPa、單車(chē)運載量約300 kg,技術(shù)及裝備制造較為成熟;但管道運輸仍為短板,已建氫氣管道里程約500 km,在用管道僅100 km、輸送壓力4 MPa。此外,液態(tài)儲運、固態(tài)儲運處于小規模實(shí)驗室階段,自2020年至今,國內新建約40項大型液氫項目,有望提升液氫產(chǎn)能;在儲運氫材料裝備方面,高端液化裝置、加注系統等仍依賴(lài)進(jìn)口。
氫氣加注(加氫站):截至2023年12月底,我國已建成加氫站380余座,全球占比約35%、穩居首位。其中,35 MPa氣態(tài)加氫站占比約85%,70 MPa高壓氣態(tài)加氫站占比約13%,日加注能力以500~1000 kg為主,液氫加氫站建設和運營(yíng)經(jīng)驗仍相對欠缺。針對加氫站建設配件,45 MPa隔膜壓縮機已日趨成熟,但90 MPa 壓縮機仍處于研發(fā)階段;尤其針對70 MPa的加氫槍、高壓閥門(mén)、流量計等仍依賴(lài)進(jìn)口。
燃料電池汽車(chē)及氫能應用:氫燃料電池汽車(chē)是我國氫能應用的重要突破口,目前全國已形成北京城市群、上海城市群、廣東城市群、河南城市群、河北城市群的“3+2”燃料電池汽車(chē)示范應用格局。截至2023年年底,我國氫燃料電池汽車(chē)累計推廣近1.6 萬(wàn)輛(僅次于韓國、美國),位居全球第3位,并以重型卡車(chē)和大型客車(chē)為主力車(chē)型。針對車(chē)用燃料電池系統,我國從核心材料、關(guān)鍵部件、產(chǎn)業(yè)設備到系統集成均對標國際一線(xiàn)企業(yè),一級零部件供應基本實(shí)現國產(chǎn)化,并朝300 kW以上大功率方向持續。
此外,我國不斷擴展氫能在交通、工業(yè)、儲能發(fā)電等領(lǐng)域應用,推動(dòng)在氫燃料電池重型工程機械、軌道交通、船舶、無(wú)人機等領(lǐng)域探索。目前,中國寶武、河鋼集團等鋼鐵企業(yè)大力布局氫能冶金、綠氫制備和氫能供應;燃料電池微型熱電聯(lián)供加快小范圍試驗進(jìn)程;中國能建聯(lián)合國家電網(wǎng)共建氫燃料電池發(fā)電項目成功并網(wǎng);基于針對氫光互補發(fā)電的5G智慧氫能海島建設項目正開(kāi)展示范。
氫能及燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現存問(wèn)題
整體來(lái)看,我國氫能與燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)仍處于發(fā)展初期,相較國際先進(jìn)水平,仍存在產(chǎn)業(yè)頂層設計和定位不清晰、創(chuàng )新能力不強、技術(shù)裝備水平不高、應用領(lǐng)域較單一、地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展同質(zhì)化嚴重等問(wèn)題,產(chǎn)業(yè)發(fā)展形態(tài)和發(fā)展路徑尚需進(jìn)一步探索。
頂層設計精準性待提升,政策標準體系尚不健全
一是尚未全面建立產(chǎn)業(yè)垂直管理與監管體系,牽頭部門(mén)不明確、相關(guān)部門(mén)協(xié)作欠缺,缺少細分領(lǐng)域明確的專(zhuān)項發(fā)展規劃。二 是氫氣制儲運加運營(yíng)支持、加氫站建設審批管理規范、氫燃料電池汽車(chē)示范應用補貼、高技能高科技人才引育等專(zhuān)項政策相對滯后,尤其是氫能仍當作?;愤M(jìn)行管理,氫能產(chǎn)業(yè)支持政策與實(shí)施路徑需進(jìn)一步探索。三是當前氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展整體呈現自下而上態(tài)勢,更多是由地方和企業(yè)主導,氫能“制儲輸用”全產(chǎn)業(yè)鏈標準體系尚不健全,涉及氫能項目、安全、標準等相關(guān)的管理政策制度有待完善,部分地區已建成加氫站由于審批主管部門(mén)及運營(yíng)流程不明確,遲遲無(wú)法投入運營(yíng)。
氫能應用領(lǐng)域較為單一,關(guān)鍵核心技術(shù)有待突破
一是當前我國氫能推廣應用主要集中在氫燃料電池汽車(chē),尤其是以重卡、客車(chē)、物流車(chē)的城市內部運輸為主,“綠氫”在化工、冶金、儲能發(fā)電等行業(yè)綠色化、高端化發(fā)展中的作用未能有效發(fā)揮。二是氫能技術(shù)創(chuàng )新不足,高效低成本可再生能源制氫、大規模儲運、液氫相關(guān)設備等與國際先進(jìn)水平差距明顯;高端管閥件、精密檢測設備以及部分燃料電池關(guān)鍵核心材料仍有待攻關(guān)突破。如2023年質(zhì)子交換膜國產(chǎn)化率僅20%、氣體擴散層剛開(kāi)始國產(chǎn)化應用。三是氫能全產(chǎn)業(yè)鏈成本較高,終端用戶(hù)加氫價(jià)格通常都在60元/公斤以上,燃料電池汽車(chē)購置成本售價(jià)一般為同類(lèi)型傳統燃油車(chē)的3~4倍。疊加氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展商業(yè)模式和持續路徑尚不明確,產(chǎn)業(yè)整體成熟度偏低,仍需政府、社會(huì )等長(cháng)期和耐心的關(guān)注投入。
產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨于同質(zhì)化,存在明顯的地方保護主義
一是當前各地發(fā)展氫能積極性較高,由于國家政策引導方向偏重燃料電池汽車(chē),地方和企業(yè)規劃雷同性較高,甚至出現低水平重復建設,導致人才稀缺、資源分散、各自為政、低效競爭現象比較突出。
二是我國開(kāi)展燃料電池汽車(chē)示范城市群建設的初衷是推動(dòng)氫能及氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)集聚高質(zhì)量發(fā)展,但地方為招商引資、推動(dòng)本地產(chǎn)業(yè)發(fā)展,將企業(yè)落地注冊公司作為獲取示范獎勵資金的前提,導致企業(yè)全國布局、產(chǎn)能資源分散,不利于企業(yè)創(chuàng )新發(fā)展。如某空壓機企業(yè)總部在江蘇,但應各地要求,在川渝、廣東、河南等多地累計成立了7家獨立法人公司,但仍不能滿(mǎn)足部分地區的獎補政策要求。
三是在部分示范城市群或者省市內部,各區域未能基于資源稟賦、產(chǎn)業(yè)特色形成涵蓋研發(fā)、制造、應用、服務(wù)等關(guān)鍵環(huán)節有序聯(lián)動(dòng)的良性閉環(huán)鏈條,產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)體系的要素資源、配套保障等亟待完善。
氫能及燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)綜合競爭力的提升路徑
面對新形勢、新機遇、新挑戰,我國氫能及燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)應堅持戰略引領(lǐng),加強頂層設計和統籌謀劃,持續提升氫能產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新能力,不斷拓展市場(chǎng)應用新空間,完善政策標準等支撐體系,推動(dòng)產(chǎn)業(yè)實(shí)現安全有序、綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展。
強化頂層設計與統籌協(xié)調,完善產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策體系
一是建立氫能與燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展部際協(xié)調機制,強化氫能的能源戰略定位與屬性,制定產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標及實(shí)施路線(xiàn)圖,加快出臺完善氫能發(fā)展的“1+N”支持政策體系,著(zhù)力破除制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制度性障礙和政策性瓶頸。
二是統籌各地氫能發(fā)展布局,指導各地綜合考慮本地基礎條件,合理布局氫能產(chǎn)業(yè)鏈項目;支持在現有燃料電池汽車(chē)示范城市群基礎上,擴大示范推廣地區,完善示范應用扶持政策,以市場(chǎng)化方式優(yōu)化產(chǎn)業(yè)資源配置;聚焦全產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)攻關(guān)、智改數轉、測試認證、人才引育等環(huán)節充分發(fā)揮政策引導作用,吸引各類(lèi)社會(huì )資本涌入助力。
三是根據國家氫能產(chǎn)業(yè)標準體系建設指南,建立完善氫能全產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)標準,推進(jìn)氫能產(chǎn)品檢測認證公共服務(wù)平臺建設。推進(jìn)氫氣制儲運加審批管理辦法制定,明確主管部門(mén)、優(yōu)化審批流程、完善監管體系,加快制定國家級加氫站建設審批與運營(yíng)管理辦法。
四是營(yíng)造良好社會(huì )氛圍提高消費認可度,創(chuàng )新科普宣講、示范體驗、區域展覽等社會(huì )宣傳形式,持續提高社會(huì )各界對氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)形成綠色、安全、高效的科學(xué)認識,以及市場(chǎng)消費主體對各類(lèi)氫燃料電池汽車(chē)和相關(guān)氫能基礎設施的認可度和支持度。
推動(dòng)研發(fā)創(chuàng )新與企業(yè)引育,激發(fā)全產(chǎn)業(yè)鏈內生動(dòng)力
一是充分發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢,全面提升氫能基礎研究、前沿技術(shù)和原始創(chuàng )新能力。采取龍頭企業(yè)主導,聯(lián)合氫能產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)、科研院所,建設協(xié)同創(chuàng )新平臺,采用“揭榜掛 帥”、“賽馬”等方式,協(xié)同開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)、示范應用和規模推廣。在上游環(huán)節,重點(diǎn)突破電解水制氫、光催化制氫、新型高效氫氣儲運、氫氣加注設備等關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品;在中游環(huán)節,重點(diǎn)提升氣體擴散層、復合雙極板、氫氣調壓閥總成、超高功率密度燃料電池堆等綜合性能;在下游環(huán)節,重點(diǎn)圍繞整車(chē)耐久性、可靠性、經(jīng)濟性和安全性等提升,持續優(yōu)化整車(chē)設計與集成、燃料電池系統匹配與控制等關(guān)鍵技術(shù)指標,推動(dòng)全產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)的自主可控。
二是培育產(chǎn)業(yè)鏈頭企業(yè)、打造關(guān)鍵環(huán)節小巨人。實(shí)施卓越品牌打造、產(chǎn)品質(zhì)量提升、技術(shù)標準領(lǐng)航等工程,培育一批在整車(chē)集成、燃料電池系統及關(guān)鍵部件、智能制造與測試裝備、創(chuàng )新場(chǎng)景示范應用等領(lǐng)域具有生態(tài)主導力的鏈頭企業(yè),引領(lǐng)全產(chǎn)業(yè)鏈布局。制定氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)“專(zhuān)精特新”小巨人培育計劃,實(shí)施“強鏈補鏈延鏈”專(zhuān)項工程通過(guò)在創(chuàng )新、金融、市場(chǎng)、人才等方面給予強企、壯企等支持,力爭在膜電極、催化劑、雙極板、質(zhì)子交換膜和空氣壓縮機、氫氣循環(huán)泵、高壓儲氫瓶、加氫站成套設備等領(lǐng)域打造一批單打冠軍。
三是加強國際交流與合作,充分利用國際國內兩個(gè)市場(chǎng)、兩種資源,鼓勵開(kāi)展氫能科學(xué)和技術(shù)國際聯(lián)合研發(fā),構建國際創(chuàng )新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈。依托國家燃料電池技術(shù)創(chuàng )新中心等國家級平臺,完善戰略咨詢(xún)、標準評價(jià)、數值模擬分析、測試認證、技術(shù)轉移轉化等公共服務(wù),以“產(chǎn)學(xué)研”合作、共性技術(shù)聯(lián)合開(kāi)發(fā)、數據庫共建等形式開(kāi)展產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng )新,推進(jìn)材料研制、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、裝備設計、功能應用、質(zhì)量評價(jià)和數據平臺等全生命周期的創(chuàng )新能力提升。
>>面對新形勢、新機遇、新挑戰,我國氫能及燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)應堅持戰略引領(lǐng), 加強頂層設計和統籌謀劃,持續提升氫能產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新能力,不斷拓展市場(chǎng)應用新空間,完善政策標準等支撐體系,推動(dòng)產(chǎn)業(yè) 實(shí)現安全有序、綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展。
推動(dòng)設施建設與場(chǎng)景拓展,引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展多維突破
一是將安全作為氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的內在要求,持續優(yōu)化氫氣制儲運加等關(guān)鍵環(huán)節的安全管理制度,促進(jìn)氫氣制備、長(cháng)效儲存、遠途運輸等關(guān)鍵環(huán)節的安全監管以及加氫站的區域布局完善與安全高效建設。
因地制宜鼓勵具備風(fēng)、光、水等清潔能源優(yōu)勢的地區,優(yōu)先發(fā)展可再生能源電解水制氫產(chǎn)業(yè),從源頭上保障氫能綠色低碳屬性;支持開(kāi)展多種儲運方式探索和實(shí)踐,前瞻布局液氫儲運、管道輸氫、天然氣摻氫等大規模儲運氫技術(shù)和裝備,推進(jìn)加氫站建設和商業(yè)模式創(chuàng )新,逐步構建低成本、多元化的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展和保障體系。
二是加快推動(dòng)示范試點(diǎn)常態(tài)化運營(yíng)。
重點(diǎn)支持中重型載貨車(chē)、冷鏈物流車(chē)、中遠途客車(chē)的長(cháng)距離城際運輸,叉車(chē)、港口重卡、專(zhuān)用車(chē)輛在工業(yè)園區和港口碼頭的工程作業(yè),公交車(chē)、觀(guān)光車(chē)、市政環(huán)衛的城市內固定線(xiàn)路運營(yíng),加快探索形成有效的商業(yè)化模式。引導部分地區圍繞氫能制取、存儲、運輸、加注、多元應用等全產(chǎn)業(yè)鏈,提高氫能儲運的效率,優(yōu)化氫的分銷(xiāo)和配送體系,逐步降低用氫成本。
三是拓展關(guān)聯(lián)領(lǐng)域創(chuàng )新應用。
進(jìn)一步發(fā)揮我國在工業(yè)化工、 晶硅光伏、風(fēng)電裝備、高技術(shù)船舶、工程機械、軌道交通裝備等優(yōu)勢領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)先地位,發(fā)揮氫能高品質(zhì)熱源、高效還原劑、低碳化工原料等多重屬性,積極拓展綠氫制備和燃料電池系統在氫能冶金、綠氫化工、氫燃料電池船舶、氫燃料電池工程車(chē)輛、氫燃料電池動(dòng)力機車(chē)、熱電聯(lián)供等領(lǐng)域的示范應用。加快新型儲能、分布式熱電聯(lián)供等核心技術(shù)自主研發(fā),積極發(fā)揮氫能跨能源網(wǎng)絡(luò )協(xié)同優(yōu)化作用,穩步有序推進(jìn)氫能示范應用,促進(jìn)能源電力領(lǐng)域深度脫碳。
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