氫能及燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈條長,涉及氫氣制取、儲運、加注、應用、燃料電池系統(tǒng)以及相關(guān)裝備制造、研發(fā)檢測等環(huán)節(jié)。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(zhàn)略布局中的地位日益凸顯。根據(jù)國際氫能委員會預測,到2050年氫能將承擔全球18%的能源終端需求。預計屆時氫能在我國終端能源體系中占比有望超過15%。
國際產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
氫燃料電池汽車具備全生命周期零排放的潛力,是實現(xiàn)全球能源清潔利用、工業(yè)用能脫碳、消費結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重要途徑。截至 2023年年底,歐盟、日本、韓國、美國等30多個國家和地區(qū)已制定氫能發(fā)展戰(zhàn)略(覆蓋全球GDP超80%的主要經(jīng)濟體),并開展氫燃料電池汽車示范應用、推動國際化氫能供應鏈體系構(gòu)建,助力全球氫燃料電池汽車保有量近8.5萬輛、已建成加氫站超過 1300座。
美國于2023年6月發(fā)布《美國國家清潔氫能戰(zhàn)略和路線圖》,提出加速清潔氫的生產(chǎn)、處理、交付、存儲和應用,并以加州為重點逐步實現(xiàn)從氫燃料乘用車向氫燃料重卡的示范過渡;以德國為代表的歐盟國家積極推進氫能發(fā)展,早于2020年7月發(fā)布《歐洲氣候中性的氫能戰(zhàn)略》,將綠氫視為交通、運輸、化工、冶煉等行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型的終極方案,并持續(xù)通過低成本綠氫持續(xù)加強氫燃料輕型商用車和重卡推廣;日本和韓國積極擴大政策支持氫燃料乘用車的海外市場開拓,尤其是日本穩(wěn)步探索構(gòu)筑氫能社會,于2023年6月頒布修訂版《氫能基本戰(zhàn)略》,計劃未來 15年內(nèi)投資15萬億日元推動氫能廣泛應用和完善氫供應鏈。據(jù)國際能源署(IEA)預測,到2025年氫燃料電池汽車的全球市場占比將達到20%~25%,可減少CO2排放60億t/年,并有望帶動超2.5萬億美元的社會經(jīng)濟效益。
國內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
產(chǎn)業(yè)政策體系持續(xù)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(zhàn)略高度。2019年3月,氫能首次寫入《政府工作報告》;2020年4月,氫能被寫入《中華人民共和國能源法》;2020年9 月,五部委印發(fā)《關(guān)于開展燃料電池汽車示范應用的通知》;2021年3月,氫能被納入國家“十四五”發(fā)展規(guī)劃和2035年遠景目標綱要;2021年10月,國務院印發(fā)《2030年前碳達峰行動方案》,明確提出有序推進氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),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(guī)?;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)展中長期規(guī)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(shè)指南(2023版)》;從標準法規(guī)、技術(shù)攻關(guān)、示范應用、基礎(chǔ)配套等多方面加強政策支持。在國家“十四五”規(guī)劃綱要等文件要指導下,各地方積極規(guī)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,促進本地產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。截至2023年年底,全國已有20多個?。ㄊ校?、60多個地市發(fā)布氫能規(guī)劃和指導意見;已建成(或規(guī)劃)50余個氫能產(chǎn)業(yè)園區(qū)。
產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)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(tǒng);下游的氫燃料電池汽車、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(guī)模以上工業(yè)企業(yè)超過500家,集中分布在長三角、粵港澳、京津冀等區(qū)域,已基本掌握氫能制備、儲運、加氫、燃料電池和系統(tǒng)集成等主要技術(shù)和生產(chǎn)工藝,在部分區(qū)域?qū)崿F(xiàn)燃料電池汽車、氫儲能發(fā)電等規(guī)模示范應用。
氫氣制?。耗壳埃覈鴼錃猱a(chǎn)能約為5000萬t/年,產(chǎn)量約為 4000萬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(gòu)成,可再生能源制氫占比不足3%。以到2030年國內(nèi)可再生能源電解水制氫占比達到15%為導向,自2022年以來堿性電解水制氫、質(zhì)子交換膜電解水制氫項目建設(shè)進入提速階段。尤其是堿性電解槽及配套功能材料輔件,國內(nèi)已基本實現(xiàn)了完全國產(chǎn)化。
氫氣儲運:我國現(xiàn)階段主要以高壓氣態(tài)長管拖車運輸為主,氫氣儲存壓力為20 MPa、單車運載量約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(guī)模實驗室階段,自2020年至今,國內(nèi)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(tǒng)等仍依賴進口。
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(wěn)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(shè)和運營經(jīng)驗仍相對欠缺。針對加氫站建設(shè)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、流量計等仍依賴進口。
燃料電池汽車及氫能應用:氫燃料電池汽車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”燃料電池汽車示范應用格局。截至2023年年底,我國氫燃料電池汽車累計推廣近1.6 萬輛(僅次于韓國、美國),位居全球第3位,并以重型卡車和大型客車為主力車型。針對車用燃料電池系統(tǒng),我國從核心材料、關(guān)鍵部件、產(chǎn)業(yè)設(shè)備到系統(tǒng)集成均對標國際一線企業(yè),一級零部件供應基本實現(xiàn)國產(chǎn)化,并朝300 kW以上大功率方向持續(xù)。
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,推動在氫燃料電池重型工程機械、軌道交通、船舶、無人機等領(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(shè)項目正開展示范。
氫能及燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)存問題
整體來看,我國氫能與燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)仍處于發(fā)展初期,相較國際先進水平,仍存在產(chǎn)業(yè)頂層設(shè)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)化嚴重等問題,產(chǎn)業(yè)發(fā)展形態(tài)和發(fā)展路徑尚需進一步探索。
頂層設(shè)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(jiān)管體系,牽頭部門不明確、相關(guān)部門協(xié)作欠缺,缺少細分領(lǐng)域明確的專項發(fā)展規(guī)劃。二 是氫氣制儲運加運營支持、加氫站建設(shè)審批管理規(guī)范、氫燃料電池汽車示范應用補貼、高技能高科技人才引育等專項政策相對滯后,尤其是氫能仍當作?;愤M行管理,氫能產(chǎn)業(yè)支持政策與實施路徑需進一步探索。三是當前氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展整體呈現(xiàn)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(qū)已建成加氫站由于審批主管部門及運營流程不明確,遲遲無法投入運營。
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,尤其是以重卡、客車、物流車的城市內(nèi)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(guī)模儲運、液氫相關(guān)設(shè)備等與國際先進水平差距明顯;高端管閥件、精密檢測設(shè)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,終端用戶加氫價格通常都在60元/公斤以上,燃料電池汽車購置成本售價一般為同類型傳統(tǒng)燃油車的3~4倍。疊加氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展商業(yè)模式和持續(xù)路徑尚不明確,產(chǎn)業(yè)整體成熟度偏低,仍需政府、社會等長期和耐心的關(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,地方和企業(yè)規(guī)劃雷同性較高,甚至出現(xiàn)低水平重復建設(shè),導致人才稀缺、資源分散、各自為政、低效競爭現(xiàn)象比較突出。
二是我國開展燃料電池汽車示范城市群建設(shè)的初衷是推動氫能及氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)集聚高質(zhì)量發(fā)展,但地方為招商引資、推動本地產(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,但仍不能滿足部分地區(qū)的獎補政策要求。
三是在部分示范城市群或者省市內(nèi)部,各區(qū)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、服務等關(guān)鍵環(huán)節(jié)有序聯(lián)動的良性閉環(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(zhàn),我國氫能及燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)應堅持戰(zhàn)略引領(lǐng),加強頂層設(shè)計和統(tǒng)籌謀劃,持續(xù)提升氫能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力,不斷拓展市場應用新空間,完善政策標準等支撐體系,推動產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)安全有序、綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展。
強化頂層設(shè)計與統(tǒng)籌協(xié)調(diào),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產(chǎn)業(yè)發(fā)展部際協(xié)調(diào)機制,強化氫能的能源戰(zhàn)略定位與屬性,制定產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標及實施路線圖,加快出臺完善氫能發(fā)展的“1+N”支持政策體系,著力破除制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制度性障礙和政策性瓶頸。
二是統(tǒng)籌各地氫能發(fā)展布局,指導各地綜合考慮本地基礎(chǔ)條件,合理布局氫能產(chǎn)業(yè)鏈項目;支持在現(xiàn)有燃料電池汽車示范城市群基礎(chǔ)上,擴大示范推廣地區(qū),完善示范應用扶持政策,以市場化方式優(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(shù)轉(zhuǎn)、測試認證、人才引育等環(huán)節(jié)充分發(fā)揮政策引導作用,吸引各類社會資本涌入助力。
三是根據(jù)國家氫能產(chǎn)業(yè)標準體系建設(shè)指南,建立完善氫能全產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)標準,推進氫能產(chǎn)品檢測認證公共服務平臺建設(shè)。推進氫氣制儲運加審批管理辦法制定,明確主管部門、優(yōu)化審批流程、完善監(jiān)管體系,加快制定國家級加氫站建設(shè)審批與運營管理辦法。
四是營造良好社會氛圍提高消費認可度,創(chuàng)新科普宣講、示范體驗、區(qū)域展覽等社會宣傳形式,持續(xù)提高社會各界對氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)形成綠色、安全、高效的科學認識,以及市場消費主體對各類氫燃料電池汽車和相關(guān)氫能基礎(chǔ)設(shè)施的認可度和支持度。
推動研發(fā)創(chuàng)新與企業(yè)引育,激發(fā)全產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)生動力
一是充分發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢,全面提升氫能基礎(chǔ)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(shè)協(xié)同創(chuàng)新平臺,采用“揭榜掛 帥”、“賽馬”等方式,協(xié)同開展技術(shù)攻關(guān)、示范應用和規(guī)模推廣。在上游環(huán)節(jié),重點突破電解水制氫、光催化制氫、新型高效氫氣儲運、氫氣加注設(shè)備等關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品;在中游環(huán)節(jié),重點提升氣體擴散層、復合雙極板、氫氣調(diào)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(jié),重點圍繞整車耐久性、可靠性、經(jīng)濟性和安全性等提升,持續(xù)優(yōu)化整車設(shè)計與集成、燃料電池系統(tǒng)匹配與控制等關(guān)鍵技術(shù)指標,推動全產(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(jié)小巨人。實施卓越品牌打造、產(chǎn)品質(zhì)量提升、技術(shù)標準領(lǐng)航等工程,培育一批在整車集成、燃料電池系統(tǒng)及關(guān)鍵部件、智能制造與測試裝備、創(chuàng)新場景示范應用等領(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產(chǎn)業(yè)“專精特新”小巨人培育計劃,實施“強鏈補鏈延鏈”專項工程通過在創(chuàng)新、金融、市場、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(shè)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(nèi)兩個市場、兩種資源,鼓勵開展氫能科學和技術(shù)國際聯(lián)合研發(fā),構(gòu)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(zhàn)略咨詢、標準評價、數(shù)值模擬分析、測試認證、技術(shù)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化等公共服務,以“產(chǎn)學研”合作、共性技術(shù)聯(lián)合開發(fā)、數(shù)據(jù)庫共建等形式開展產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新,推進材料研制、產(chǎn)品開發(fā)、裝備設(shè)計、功能應用、質(zhì)量評價和數(shù)據(jù)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(zhàn),我國氫能及燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)應堅持戰(zhàn)略引領(lǐng), 加強頂層設(shè)計和統(tǒng)籌謀劃,持續(xù)提升氫能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力,不斷拓展市場應用新空間,完善政策標準等支撐體系,推動產(chǎn)業(yè) 實現(xiàn)安全有序、綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展。
推動設(shè)施建設(shè)與場景拓展,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(nèi)在要求,持續(xù)優(yōu)化氫氣制儲運加等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的安全管理制度,促進氫氣制備、長效儲存、遠途運輸?shù)汝P(guān)鍵環(huán)節(jié)的安全監(jiān)管以及加氫站的區(qū)域布局完善與安全高效建設(shè)。因地制宜鼓勵具備風、光、水等清潔能源優(yōu)勢的地區(qū),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;支持開展多種儲運方式探索和實踐,前瞻布局液氫儲運、管道輸氫、天然氣摻氫等大規(guī)模儲運氫技術(shù)和裝備,推進加氫站建設(shè)和商業(yè)模式創(chuàng)新,逐步構(gòu)建低成本、多元化的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展和保障體系。
二是加快推動示范試點常態(tài)化運營。重點支持中重型載貨車、冷鏈物流車、中遠途客車的長距離城際運輸,叉車、港口重卡、專用車輛在工業(yè)園區(qū)和港口碼頭的工程作業(yè),公交車、觀光車、市政環(huán)衛(wèi)的城市內(nèi)固定線路運營,加快探索形成有效的商業(yè)化模式。引導部分地區(qū)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。進一步發(fā)揮我國在工業(yè)化工、 晶硅光伏、風電裝備、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(tǒng)在氫能冶金、綠氫化工、氫燃料電池船舶、氫燃料電池工程車輛、氫燃料電池動力機車、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)絡協(xié)同優(yōu)化作用,穩(wěn)步有序推進氫能示范應用,促進能源電力領(lǐng)域深度脫碳。
原標題:提升我國氫能及燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)競爭力的發(fā)展路徑研究