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2022氢燃料电池行业研究报告Research Report on Industry of Hydrogen Fuel Cell in 发现报告整理制作摘要2021年，“碳达峰”和“碳中和”在两会上作为中国的战略目标，首次被写入政府工作报告，彰显了中国坚持走低碳发展道路的决心。在加速能源行业转型的背景下，国家层面上有关氢能和燃料电池相关的政策持续加码，推进氢能及燃料电池的推广和应用，氢燃料电池产业链的未来发展潜力大。产业链的上游主要是制氢、储能、运氢、加氢。寻找更绿色经济的氢气来源、采用更高效的氢气制取方式和更安全的氢气储运输渠道是必然趋势。产业链的中游主要是氢燃料电池及核心零部件。随着核心技术装备国产化进程的加速以及规模效应，氢燃料电池成本有望持续下降。产业链下游主要有固定电源、交通运输和便携式电源三大类应用场景，氢燃料电池汽车将成为下游应用市场发展的突破口。发现报告整理制作目录“十四五”构建“大氢能”图景，燃料电池先行 氢燃料电池定义、优点以及发展动力 氢燃料电池的发展历程 全球主要发达经济体支持氢燃料电池产业发展 政策加码，国内氢燃料电池进入黄金发展期 我国氢燃料电池的市场规模氢燃料电池产业链梳理 上游：制氢、储氢、运氢、加氢 中游：氢燃料电池及核心零部件 下游：交通领域将成为下游应用的突破口氢燃料电池产业未来发展趋势氢燃料电池产业链主要公司梳理发现报告整理制作氢燃料电池定义、优点以及发展动力氢燃料电池是通过化学反应，将氢燃料及氧化剂中蕴含的化学能转换为电能的装置。具有无污染排放、高能量密度、高能量转化效率等优点。在双碳大背景下，氢能作为重要的清洁能源，是未来重要能源路线之一，发展氢能已成为全球主要国家的共识。作为能源技术革命的重要方向和未来能源战略的重要组成部分，氢燃料电池受到了全球各国的高度重视。生成物主要是水，不排放有害气体，而且90%以上可以回收，不存在二次回收问题。自动运行安全性高持续发电氢燃料储量丰富电能转换效率高清洁环保能量转换效率可达50%-60%，如果考虑热能转换，能量转换效率将达到80%-90%。，高于火力发电和核电约30%40%的效率。可以通过多种途径制氢。氢氧燃料电池发电系统是全自动运行，机械运动部件很少，维护简单，费用低，适合做偏远地区、环境恶劣以及特殊场合(如空间站和航天飞机)的电源。数据来源：中商情报网，发现报告整理氢燃料电池反应堆工作原理由于氢燃料电池直接将氢燃料的化学能转化为电能，中间不经过燃烧过程，因而不受卡诺循环的限制，只要反应物充足，可以不间断对外供电。因为氢气是最轻的气体，易逃逸、不聚集，不容易引起大面积的燃烧。氢燃料电池优点发现报告整理制作氢燃料电池的发展历程燃料电池并不是一个新产物，最早的燃料电池可以追溯到1839年，是由威尔士科学家威廉格罗夫发明出的原型。20世纪70年代石油危机推动了氢燃料电池在汽车上的应用，燃料电池车首次成为焦点。2014年至今，中国、美国、日本及欧洲的一些国家开始着力于推动氢燃料电池技术的发展。通过政府政策鼓励、技术进步及产业参与度提升等多方面的投入，燃料电池的应用已经进入了一个黄金时代。氢燃料电池和燃料电池车发展史1839英国科学家威廉格罗夫发明了第一个燃料电池19661960s199319941990s200220142018通用汽车推出了全球第一款燃料电池汽车Electrovan燃料电池首次应用在NASA的阿波罗登月飞船作为辅助电源电池生产商巴拉德研制出第一辆使用质子交换膜燃料电池的公交巴士戴姆勒推出第一代现代燃料电池车NECAR 1固定式燃料电池被应用于商业和工业生产丰田在美国和日本推出了世界上第一个燃料电池混合动力汽车（FCHV）的租赁丰田推出了第一款商用燃料电池汽车Mirai德国试运行了阿尔斯通公司制造的第一列氢燃料火车数据来源：发现报告整理发现报告整理制作全球主要发达经济体支持氢燃料电池产业发展根据国际能源网不完全统计，全球至少已有14个国家，累计出台了40条氢能相关的政策，其中明确提到发展氢燃料电池相关的政策13条。数据来源：国际能源网，发现报告整理国家发布时间发布机构政策名称主要内容日本2013日本政府日本再振兴战略明确提出推动家庭燃料电池的普及，并从2015年起逐渐将大量燃料电池导入市场2014日本氢能、燃料电池战略协会氢能与燃料电池战略路线图(2014年)2020年前将日本户用燃料电池装机量提高到140万台，2030年提高到530万台;2016日本经济产业省氢能与燃料电池战路路线图(2016年)全面加速氢燃料电池使用，修订了技术标准与国际实现接轨2017日本政府氢能源基本战略2030年氢燃料电池商业化发电量达1GW，成本控制在17日元/千瓦时以内；2050年燃料电池汽车全面普及，燃油车停售，发电容量增至15-30GW，成本降低到12日元/千瓦时2019日本政府氢能与燃料电池技术开发战略技术开发战略重点锁定在燃料电池、氢制备与储运及氢燃料发电相关产业2019日本经济产业省氢能与燃料电池战略路线图(2019年)确定了燃料电池、氢能供应链，电解水制氢3大技术领域10个重点项目研发韩国2005韩国贸易工业和能源部氢能和新可再生能源经济的总体规划到2020年生产200万辆燃料申池汽车(FCEV)的计划2012韩国政府可再生能源配额标准(RPS)方案电力必须有2%-5%来自可再生能源，如果是燃料电池，比例则要翻倍2019韩国政府氢能经济活性化路线图2040年氢燃料汽车累计产量增至620万辆，氢燃料电池充电站增至1200个美国2016纽约州政府纽约州燃料电池补贴政策计划租赁或买卖新能源车提供2000美元的补贴，包含氢燃料电池车2019美国燃料电池和氢能源协会美国氢经济路线图执行概要2022年底实现氢燃料电池车保有量达50000辆，氢能物料搬运车50000辆；2025年，物料搬运领域实现125000辆氢燃料车投运，各类氢燃料电池车20万辆在路上行驶；2030年实现各类氢燃料车530万辆2021美国加州电池伙伴关系组织燃料电池电动卡车:加州及其他地区货运活动的愿景到2035年建成200个加氢站，7万辆氢能重卡上路德国2020德国政府德国国家氢能战略要实现氢能技术的大规模出口，进行全产业链技术研究，突破电解氢能生物生产方法、燃料电池等技术发现报告整理制作政策加码，国内氢燃料电池进入黄金发展期中国的氢能与燃料电池研究始于上世纪50年代。自“十五”燃料电池被科技部列为电动汽车“三横三纵”之一以来，“十一五”至“十四五”期间一直被列为重点研发目标。时间研究发展历程20世纪50年代中科院大连化学物理研究所开始进行燃料电池的研究20世纪70年代航空航天工业促进了氢能与燃料电池的研究“八五”规划(1991-1995)1.长春应化所展开质子交换膜燃料电池实验2.中科院大连化学物理研究所、中科院上海硅盐酸研究所、中科院化工冶金研究所和清华大学开始对固体氧化物燃料电池技术进行研究“九五”规划(1996-2000)聚焦质子交换膜燃料电池技术路线，对燃料电池系统与电池材料开展研究“十五”规划(2001-2005)1.863计划中，同济大学与大连化物所牵头开展燃料电池汽车研究2.清华大学、浙江大学开展研究质子交换膜和储氢技术“十一五”规划(2006-2010)863，973计划中，设计开展制氢和储氢及燃料电池组件材料技术研究“十二五”规划(2011-2015)建设燃料电池技术创新平台，开始关注甲醇燃料电池的发展，拓展小型燃料电池应用领域和燃料电池电动汽车示范运营十三五规划（2016-2020）国家科技部召开氢能与燃料电池技术科学与技术研讨会，着重部署燃料电池开发工作，以及燃料电池汽车及其关键技术的开发。十四五规划（2021-2025）燃料电池核心关键技术自主可控，实现大规模推广应用。中国早期燃料电池发展历程数据来源：各政府网站，发现报告整理发现报告整理制作在“3060”双碳目标的催动下，2021年以来，在国家层面上有关氢能和燃料电池相关的政策持续加码，推进氢能及燃料电池的推广和应用。国家政策主要从战略规划、科技研发、行业管理及财税优惠等方面进行政策支持，重点支持方向为可再生能源与氢能技术、燃料电池关键零部件产业化攻关及整车示范应用。2022年3月23日，发改委发布氢能产业发展中长期规划（2021-2035年），作为我国首个氢能产业顶层设计规划，为未来十余年产业发展定调。政策加码，国内氢燃料电池进入黄金发展期（国家政策）数据来源：各政府网站，发现报告整理2019年氢能源首次写入政府工作报告明确将推动加氢等设施建设;2020年新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)，明确燃料电池汽车发展目标、重点任务，促进燃料电池汽车产业高质量发展。2022年氢能产业发展中长期规划（2021-2035年），为未来十余年产业发展定调。科技创新政策宏观战略规划财税优惠政策行业管理政策“十三五”交通领域科技创新专项规划，将燃料电池汽车核心专项技术列为重点发展领域之一;科技部将“可再生能源与氢能技术”列为国家重点研发计划项目;科技部表示将持续加大国家资金投入提前做好“一四五”氢能及燃料电池技术研发部署预研。关于完善汽车投资项目管理的意见，明确燃料电池汽车投资项目参照纯电动汽车投资项目管理规定执行;乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法，燃料电池乘用车标准车型积分上限为5分。2021年8月 关于启动燃料电池汽车示范应用工作的通知 同意北京市、上海市、广东省所报送的城市群启动实施燃料电池汽车示范应用工作，示范期为4年。2021年12月 关于2022年新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知 2022年保持现行购置补贴技术指标体系框架及门槛要求不变。项目关键要点梳理氢能的战略定位1）氢能是未来国家能源体系的重要组成部分；2）氢能是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体；3）氢能产业是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。氢能发展的基本原则1）创新引领，自立自强；2）安全为先，清洁低碳；3）市场主导，政府引导；4）稳慎应用，示范先行。多元应用在交通、储能、发电、工业等领域，且交通领域也不限在车辆方面，还包括船舶、航空器等燃料电池车辆保有量2025年约5万辆（低于市场预期的10万辆，但符合稳慎性原则，我们认为急于推广只是成本的浪费，而能做到5万辆时，后续的推广速度也不会慢。持续提升关键核心技术水平1）质子交换膜燃料电池；2）制氢等基础设施环节关键核心技术；3）全链条安全技术；4）各环节关键核心技术研发；5）光解水制氢、氢脆失效、低温吸附、泄漏/扩散/燃爆等氢能科学机理。应用-交通领域重点推进氢燃料电池中重型车辆应用；有序拓展客、货汽车市场；燃料电池车与锂电池车互补发展；探索船舶、航空器等应用应用-储能领域在可再生能源消纳、电网调峰等开展示范，探索培育“风光发电+氢储能”一体化应用-发电领域因地制宜布局氢燃料电池分布式热电联供设施应用-工业领域在化工、冶金、热源等加强应用，实现降碳政策支持探索可再生能源发电制氢支持性电价政策，覆盖储能价格机制，完善标准体系等强化财政金融支持支持符合条件的氢能企业在科创板、创业板等注册上市融资氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）关于氢燃料电池要点梳理发现报告整理制作自2020年以来，已有北京、上海、广东、浙江等16个省市先后制定了氢燃料电池汽车产业相关政策和规划，对加氢站的规划建设、氢燃料电池汽车的推广应用、核心产业链的布局等都进行了详细布局。政策加码，国内氢燃料电池进入黄金发展期（地方政策）2021年部分省市出台的鼓励氢能及燃料电池汽车政策数据来源：各地方政府官网，发现报告整理时间城市政策相关内容2021年7月内蒙古内蒙古自治区促进氢能产业发展若干政策（试行）2024-2025年氢能产业发展加速推进。绿氢制取能力达到50万吨/年，努力实现工业副产氢应用尽用，培育引进15-20家氢能相关核心企业，建成加氢站100座，累计推广燃料电池汽车10000辆以上。2021年7月河北河北省氢能产业发展“十四五”规划2022年，全省建成25座加氢站，燃料电池公交车、物流车等示范运行规模达到1000辆，重载汽车示范实现百辆级规模。2021年11月浙江浙江省加快培育氢燃料电池汽车产业发展实施方案到2025年，将规划建设加氢站50座，根据区域特点和用能需求，新建加氢站将优先布局环杭州湾、义甬舟两大“氢走廊”，因地制宜确定建设方案。2021年11月江苏江苏省“十四五”新能源汽车产业发展规划全省氢燃料电池汽车相关企业110余家，初步形成了涵盖上游氢气制备、储运，中游氢燃料电池系统及核心零部件，以及下游整车制造和加氢站建设运行等相对完整的产业链，累计投放氢燃料电池汽车300余辆，建成商业加氢站5座。2021年11月河南河南省加快新能源汽车产业发展实施方案加快氢燃料电池汽车产业布局。积极推进国家燃料电池汽车示范应用，郑州城市群建设建成并投入使用各类加氢站100座以上，实现重点应用区域全覆盖。2021年11月云南云南省新能源汽车产业发展规划（2021-2025年）跟踪并适度布局氢燃料汽车产业，通过示范应用推动氢燃料发动机、氢燃料电池基础材料等技术创新，探索在重点区域逐步布局加氢站。2021年12月广东广东加快建设燃料电池车示范城市群行动计划2021-2025（征求意见稿）到2025年，实现推广1万辆以上燃料电池汽车目标。广东年供氢超过10万吨，建成加氢站约200座，车用氢气终端售价降到30元/公斤以下，示范城市群产业链更加完善。2021年12月陕西陕西省“十四五”制造业高质量发展规划加快氢燃料电池关键材料与重点技术研发突破，大力发展氢燃料电堆、控制系统、质子交换膜等较为完备的氢燃料电池产业链，引导整车企业开展氢燃料汽车技术研发与推广应用，快速提升氢燃料电池汽车渗透率。2021年12月深圳深圳市氢能产业发展规划（2021-2025年）2025年，深圳将形成较为完备的氢能产业发展生态体系，建成氢能产业技术策源地、先进制造集聚高地、多场景应用示范基地，实现氢能商业化应用，氢能产业规模达到500亿元。发现报告整理制作我国氢燃料电池的市场规模2020年受到疫情和政策的影响，我国氢燃料电池产业市场规模为30亿元，同比下降40%。但随着疫情的恢复，以及氢燃料电池产业的完善，预计到2023年中国氢燃料电池产业市场规模将达到230亿元。从燃料电池系统装机量来看，随着下游氢燃料电池汽车应用需求的提高，以及技术水平进步带来平均装机功率的提高，预计2022年我国氢燃料电池系统装机量达到到1101.7MW。数据来源：高工产研氢电研究所，发现报告整理2750302302018201920202023E2018-2023中国氢燃料电池市场规模统计市场规模（亿元）12.937.853.5128.179.2210.61101.72016201720182019202020212022E2016-2022中国氢燃料电池系统装机量装机量（MW）数据来源：GGII，发现报告整理发现报告整理制作氢燃料电池产业链条长，产值大，重要环节多氢能及燃料电池的产业链长、产值大。包含了上游的制氢、储氢、运氢、加氢，中游的燃料电池电堆系统，燃料电池零部件，下游的燃料电池车、固定电源等应用。氢能产业链最主要的、最核心的是燃料电池系统，上游、中游、下游基本上都是燃料电池系统不断的延伸。数据来源：中国氢能联盟，发现报告整理上游：氢生产与供应氢制取化石重整（煤、天然气）工业副产变压吸附PSA装置电解水氢储运加氢站高压气氢拖车液氢槽车管道气氢储氢瓶加氢站卸氢机压缩机站控系统、管道及阀门储氢瓶组氮气汇流排燃料电池电堆燃料电池系统配件膜电极碳纸/碳布铂基催化剂双极板质子交换膜密封垫片空气压缩机压力调节阀各种电磁阀及管路氢气循环泵或引射器稳压罐传感器加湿器DC/DC储氢瓶增湿器交通工业能源建筑乘用车物流车专用车重型卡车船舶大型客车有轨电车飞机固定式电源/电站天然气掺氢氢能冶金天然气掺氢微型热点联供中游：燃料电池及核心零部件下游：燃料电池应用发现报告整理制作上游制氢：化石能源制氢为目前主流，电解水制氢最具潜力氢的制取产业主要有三种较为成熟的技术路线：一是以煤炭、天然气为代表的化石能源重整制氢；二是以焦炉煤气、氯碱尾气、丙烷脱氢为代表的工业副产氢，三是电解水制氢。当前化石燃料制氢技术最为成熟，制氢效率最高。电解水制氢被认为是未来最具发展潜力的绿氢供应方式。数据来源：车百智库中国氢能发展报告2020、中国氢能联盟中国氢能及燃料电池产业手册（2020），发现报告整理制氢方式原料原料价格制氢成本优点缺点适用范围化石能源制氢煤550元/吨9元/kg技术成熟储量有限，制氢过程存在碳排放问题，需提纯及去除杂质合成氨、合成甲醇、石油炼制天然气3元/立方米27元/kg技术成熟工业副产氢焦炉煤气、化肥工业、氯碱、轻烃利用等/10-16元/kg成本低须提纯及杂质去除，无法作为大规模集中化的氢能供应源合成氨、石油炼制电解水制氢电、水商电0.8元/kWh谷电0.3元/kWh弃电0.1元/kWh48元/kg工艺过程简单，制氢过程不存在碳排放尚未实现规模化应用，成本较高结合可再生能源制氢；电子、有色金属冶炼等对气体纯度及杂质含量有特殊要求其他方式制氢核能制氢水/合理利用核能发电废热技术不成熟/生物质制氢农作物、藻类等原料/成本低氢含量较低/光催化制氢水/原料丰富技术不成熟/主要制氢路径及优缺点对比发现报告整理制作4种储氢技术各指标对比雷达图上游储氢：高压气储氢为主流，先进储氢技术待突破储氢是目前产业发展的主要瓶颈。根据氢存在状态可以储存方式可以分为三大类：气态储氢、液态储氢和固态储氢。从储氢成本、技术、安全性等方面来看，高压气态储氢仍是当下储氢方式的最优选择，短中期高压气态储氢仍是主流。因受技术和成本端的制约，国内低温液化储氢技术、金属氢化物固态储氢短期难以实现规模化应用。数据来源：氢能储运技术现状及其在电力系统中的典型应用、液氢储运技术及标准化、氢能储存与输运，发现报告整理储氢技术对比储氢方式体积储氢密度(kg/m)质量储氢密度/%压力/bar温度/K优点缺点发展现状气态储氢高压气态储氢约3313800298技术成熟;结构简单;充放氢速度快;成本及能耗低;运输方便体积储氢密度低;安全性能较差技术最为成熟，目前主要应用:普通钢瓶;少量储存;轻质高压储氢罐;多用于氢燃料电池液态储氢低温液态71约40121单位体积储氢密度大，单位质量热值高;远距离输运成本低;加注效率高;安全性相对较好氢液化能耗大；储氢容器要求高大量、远距离储运，主要用于火箭低温推进剂等航空航天领域;关键设备和系统仍依赖进口，民用成本过高，目前在运营的民用液氢工厂较少，且单套产能较少，多为示范应用工程有机液态66.18-7.29-1常温液氢纯度高;单位体积储氢密度大;运输十分便利;安全性高成本高；能耗大；操作条件苛刻应用少，仍处于技术攻关阶段固态储氢物理吸附储氢发现报告整理制作上游运氢：与储氢方式紧密相关，适宜不同应用场景氢气的运输方式与储氢的技术方案紧密相关。根据氢气运输时的状态，可以分为气氢输送、液氢输送和固氢输送三种。当下我国氢能产业仍处初期发展阶段，对于大规模、长距离运氢的需求不大，普遍采用的是20MPa气态高压储氢与集束管车运输的方式。随着氢能产业快速发展，下游应用场景逐渐丰富，对于大规模、长距离运氢的需求将逐渐增加，液氢输送的优势将会显现，并成为主流。数据来源：中国钢研科技集团，发现报告整理储氢方式运输工具特点压力（Mpa）载氢量（kg/车）体积储氢密度（kg/m）经济距离（km）气态储运长管拖车规模较小，运输距离较短20300-40014.5150管道运输大规模用氢，应用多领域1-4-3.2500液态储运液氢槽罐车适合规模较大、长距离运输，目前成本过高0.6700064200有机液态储运槽罐车由于成本和技术问题尚未实现大规模商业化应用常压200040-50200固态储运货车储氢密度高、运量大，技术难度大，尚处于研发阶段4300-40050150氢不同输运方式的技术比较发现报告整理制作上游加氢：加氢站是重要基础设施，迎来提速发展加氢站作为向氢能燃料电池汽车提供氢气的基础设施，是联系产业链上游制氢和下游应用的重要枢纽，也是燃料电池汽车产业中十分关键的、不可或缺的重要环节。我国加氢站主要为高压氢气储存加氢站。2021年国内已建成加氢站218座，较上一年增长了近100座，预计在加氢站需求旺盛的市场现状下，2022年我国加氢站将建成287座。数据来源：前瞻网、中商情报网，发现报告整理102651118218287201720182019202020212022E2017-2022年中国加氢站数量工业产氢液氢运输高压氢运输液氢储藏压缩式储藏燃料电池汽车液氢直接加注汽化器燃料电力站内制氢燃气/液化石油气/煤油/甲醇市电/风光电压缩机蓄压器加注加氢站工作原理数据来源：前瞻产业研究院，发现报告整理发现报告整理制作中游：氢燃料电池及核心零部件燃料电池系统是以燃料电池堆为基本单元，增加必要的辅助零部件构成的一套完整的发电系统。燃料电池电堆及燃料电池系统的耐用性等性能，决定了燃料电池的使用寿命等多个指标。燃料电池电堆、系统技术构架燃料电池堆膜电极双极板密封件集流板端板聚合物膜催化剂气体扩散层数据来源：节能与新能源汽车技术路线图，发现报告整理燃料电池系统空气子系统氢气子系统空压机空气过滤节气门与密封阀中冷器再循环泵与引射泵氢气喷射减压阀与尾排阀水热管理子系统循环水泵散热风扇膨胀水箱去离子装置电子与控制子系统系统控制器DC/DC系统控制软件燃料电池堆发现报告整理制作根据电池所采用电解质分类，燃料电池可分为七类。质子交换膜燃料电池（PEMFC）是现阶段国内外主流应用技术。膜电极（MEA）是质子交换膜燃料电池的关键核心部件，由质子交换膜（PEM）、催化剂（CL）和气体扩散层（GDL）三大基础部件构成。膜电极的结构设计和制备工艺技术决定了燃料电池的输出性能、使用寿命以及反应效率等，是燃料电池研究的关键技术。数据来源：美国能源部、燃料电池，发现报告整理类型碱性燃料电池质子交换膜燃料电池阴离子交换燃料电池直接甲醇燃料电池磷酸燃料电池熔融碳酸盐燃料电池固体氧化物燃料电池简称AFCPEMFCAEMFCDMFCPAFCMCFCSOFC电解质KOH质子交换膜阴离子交换膜质子交换膜H3PO4（Li,K）2CO3氧化钇、稳定的氧化锆燃料种类纯氢氢气、重整气氢气甲醇等重整气净化煤气、天然气、重整气净化煤气、天然气工作温度/C50200室温10室温80室温1001002006507009001000催化剂镍/银铂Pt-Ru、镍合金Pt-Ru铂镍/铝镍/YSZ优点启动快；室温常压下工作；可用非贵金属做催化剂，成本低可低温运行；低温启动迅速；寿命长；可用空气做氧化可使用非贵金属催化剂能量密度较高，容易运输和存储对CO不敏感燃料适用性广，可使用非贵金属催化剂，可用空气做氧化功率密度较高,转化效率高，燃料适用性广，可采用非贵金属催化缺点对CO敏感，必须使用纯氯气、氧气，否则会引起催化剂中毒对CO敏感，成本较高，需进行水管理性能差、耐久性差功率密度低；功率响应慢；效率低工作温度较高，成本高，余热利用价值低，对CO敏感工作温度高，存在体系性能退化问题工作温度高，部件制造成本高应用领域航天、军事、特殊地面应用电动车、潜艇、移动电源、固定电站备用电源、移动电源微型移动电源特殊需求，区域供电大型电站区域性供电、联合循环发电技术现状1100kW，高度发展，高效几百千瓦，高度发展，商业化初期约几千瓦，发展中1kW几十千瓦，小规模应用12000kW，高度发展，成本高2502000kW，示范阶段，需延长寿命1200kW，电池结构，廉价制备技术燃料电池的分类及技术状态中游：氢燃料电池及核心零部件发现报告整理制作中游：核心技术装备国产化进程加速与国外发达国家相比，我国工程集成技术经验不足，核心的燃料电池技术落后欧美日等国家，前期示范应用的氢燃料电池汽车中部分核心部件以对外采购的成熟模块为主。但随着产业补贴和国家支持政策等措施的激励，国内主机厂纷纷布局氢燃料电池产业，在电池/电堆总成、双极板、空压机、储氢瓶等领域均已实现量产突。2025基本掌握关键技术，实现PEMFC电动汽车规模化推广应用，建设1100kW级PEMFC分布式发电示范项目2030完全掌握核心关键技术，建立完备的产业链，实现大规模推广应用2035实现普及应用节能与新能源汽车技术路线图2.0发展目标数据来源：燃料电池汽车PEMFC技术空间分布及其演变2021年、氢燃料电池汽车技术、经济、环境研究现状及展望2021年，发现报告整理技术方向国际一流水平国内先进水平催化剂铂载量达到0.19g/kW、0.15mg/cm已进入大规模生产阶段铂载量约1.1g/kW、0.6mg/cm仅有小规模生产交换膜技术水平较高、产品化生产阶段、由均质膜向复合膜发展、正在开发石墨烯复合质子交换膜、稳定性更强、质子传导率216ms/cm拥有燃料电池膜全产业链量产基础（东岳未来）、技术水平有差距、已开发出复合膜、质子传导率34ms/cm气体扩散层开发出多孔碳布/碳纸、导电率达到100S/cm、抗弯强度约34MPa、处于流水线生产阶将建成连续化气体扩散层成品生产线（深圳通用氢能）、能够量产气体扩散层（山东济平新能源）、金属基气体扩散层具备年产百万片能力双极板采用钛金属双极板技术、模块功率3.1kW/L、电导率达到420.6S/cm、抗 弯 强 度130MPa石墨双极板、模块功率2kW/L、电 导 率 达 到120S/cm、抗弯强度40MPa膜电极组件额定电流1.5-2.5A、体积功率比为1.2-1.5W/cm、寿命为6000-20000h（Ballard）、催化剂铂含量0.15-0.3g/KW、质子膜厚度12m（丰田）、最先进水平为8m额定电流0.8-1.2A、体积功率比为0.8-1.4W/cm、寿命为5000-10000h、催化剂铂含量0.3-0.8g/KW、质子膜厚度15m（东岳未来）电堆总成体积功率密度3.0kW/L以上、总体功率达到90100kW、输出功率114kW、轿车车载工况寿命2500h以上、商用车车载工况寿命12000h以上体积功率密度约2.0kW/L、总体功率4090kW、输出功率在60-80kw、乘用车车载工况寿命约为5000h、商用车车载工况寿命约15000h燃料电池系统燃料电池系统额定功率集中在120-135KW（丰田第二代Mirai、现代NEXO）、转化效率为60%燃料电池系统额定功率集中在60-110KW，最高可达130KW（上汽大通MAXUS EUNIQ7）、体积功率密度约2.0kW/L、寿命约6000h、低温启动温度-30C我国氢燃料电池技术装备国产化情况发现报告整理制作随着核心材料和关键部件国产化水平持续提升，我国燃料电池的价格快速下降。根据中国氢能联盟预计，2035年我国氢燃料电池系统的生产成本将降至800元/kW，为当前的五分之一，2050年进一步降至300元/kW。中游：核心技术装备国产化是燃料电池成本下降的关键数据来源：燃料电池系统开发与多场景应用，发现报告整理65.00%12.00%5.00%4.00%3%3%8%氢燃料电池系统的成本构成电堆空压机增湿器水泵氧泵配件其他数据来源：产业信息网，发现报告整理23.00%12.00%36.00%13.00%16.00%氢燃料电池电堆的成本构成双极板质子交换膜催化剂气体扩散层膜电极骨架最低启动温度电堆价格系统成本-302000/kW5000/kW2021年系统及电堆技术指标及成本150-200kW4-4.5kW/L90-98%450W/kg单堆功率电堆功率密度关键零部件国产化率系统集成度45-60kW2.5kW/L50%300W/发现报告整理制作下游：氢燃料电池主要有三大类应用场景氢燃料电池主要有三大类应用场景，固定电源、交通运输和便携式电源。固定电源应用是目前最大的市场，交通领域是氢燃料电池应用发展的突破口。数据来源：氢启未来、Fuel Cell Today，发现报告整理固定电源交通运输便携式电源技术路线SOFC、MCFC、PEMFC、PAFCPEMFCPEMFC、DMFC应用领域固定电源市场包括所有的在固定位置运行的作为主电源、备用电源或者热电联产的燃料电池，比如分布式发电及余热供热等。固定燃料电池被用于商业、工业及住宅主要和备份能发电。交通运输市场包括为乘用车、巴士、客车、叉车及其他以燃料电池作为动力的车辆提供的燃料电池，例如特种车辆、物料搬运设备和越野车辆的辅助供电装置等。便携式电源包括笔记本电脑、手机、收音机及其他需要电源的移动设备。发展现状固定能源应用是目前最大的市场交通领域是氢燃料电池应用发展的突破口。已有DMFC和PEMFC被应用为军用单兵电源和移动充电装置上。成本、稳定性和寿命将是燃料电池应用于便巧式移动电源的所需要解决的技术问题。氢燃料电池的典型应用场景发现报告整理制作下游：交通领域为主要突破口氢燃料电池车与传统燃油车、纯电动车相比，在能效利用率、碳排放等方面均具有一定优势。电动汽车更适用于城市、短途、乘用车等领域。而氢燃料电池汽车具备长续航里程、快速加注、高功率密度、低温自启动等技术特点，更适用于长途、重载、商用等领域。汽车领域排放问题将是“碳中和”的重点领域，氢燃料电池汽车作为新能源汽车的重要技术路线之一，将与电动汽车长期并存互补。数据来源：中国氢能联盟，发现报告整理指标燃料电池汽车纯电动汽车燃油车动力系统燃料电池发动机P锂电池内燃机燃料/热值氢气，143MJ/kg-汽油，约44MJ/kg反应方式非燃烧电化学反应（发电装置消耗燃料过程）非燃烧电化学反应（储能装置可逆充放过程）燃烧反应放能电、热电热（通过燃烧汽油释放高温使气缸内空气剧烈膨胀推动活塞机械做工）反应残余电、热、H2O电热、CO2、CO、H2O、SO2等反应效率50%-30-40%安全性主要来自氢燃料的储存高能量密度与安全性难以兼容环境保护工业副产氢、天然气重整制氢可减少碳排放；可再生能源制氢可实现零排放污染部分转移到上游排放CO2、CO、SO2等温室气体及污染物整车加注时间（商用车）15分钟2-8小时10分钟整车续航里程（商用车）500km260km500km动力系统成本高低低运营燃料成本氢源富集地区具备较强经济性具备较强经济性受石油价格波动影响应用领域中长距离、重载运输中短距离运输普适氢燃料电池车与纯电动汽车、燃油车对比发现报告整理制作下游：氢燃料电池车正处于导入阶段与同属于新能源汽车赛道的纯电动汽车相比，氢燃料电池车行业起步较晚。参照电动汽车的完整市场发展阶段，氢燃料电池车正处于“十城千辆”及以奖代补政策下的初期导入阶段，有望加速进入提速发展阶段。中国氢能联盟预测2025年中国氢燃料电池汽车保有量10万辆，2030年保有量100万辆。根据中汽协数据，截至2021年，国内燃料电池汽车保有量为8938辆。根据示范城市群的示范目标，2025年合计为3.3万辆，考虑其他非示范氢能规划持续落地，预计2025年中国氢燃料电池汽车10万辆的保有量目标有望实现。数据来源：中汽协，发现报告整理629127515272737117715862016201720182019202020212016-2021中国氢燃料电池汽车销量销量（辆）2012-20152009-20122015-至今燃料电池汽车纯电动汽车产业化发展空白期导入阶段导入阶段提速阶段放量阶段“十城千辆”政策补贴政策落地“十城千辆”政策补贴政策落地补贴锁紧，市场化运作电动汽车与氢能源汽车行业发展趋势对比数据来源：GGII、中汽协，发现报告整理发现报告整理制作下游：政策政策精准补贴，“3+2”燃料示范格局形成由于存在购置成本较高、氢能基础设施缺乏以及氢气使用成本较高等问题，氢燃料电池汽车的推广需要国家政策、地方产业整车以及上下游产业链共同扶持和推动。2020年9月，财政部、工信部、科技部、发改委、能源局五部委正式联合发布关于开展燃料电池汽车示范应用的通知，正式启动了“以奖代补”的国家政策。数据来源：燃料电池汽车示范城市群申报指南、燃料电池汽车城市群示范目标和积分评价体系，发现报告整理领域关键指标城市群示范目标燃料电池汽车推广应推广应用车辆数1.示范期间，车辆推广规模应超过1000辆。电堆、膜电极、双极板、质子交换膜、催化剂、碳纸、空气压缩机、氢气循环系统等领域取得突破并实现产业化推广应用车辆技术2.燃料电池系统的额定功率不小于50kW，且与驱动电机的额定功率比值不低于50%。3.燃料电池启动温度不高于-30C。4.乘用车燃料电池堆额定功率密度不低于3.0kW/L，系统额定功率密度不低于400W/kg；商用车燃料电池堆额定功率密度不低于2.5kW/L，系统额定功率密度不低于300W/kg。推广应用车辆运营5.燃料电池汽车纯氢续驶里程不低于300公里。对最大设计总质量31吨（含）以上的货运车辆，以及矿山、机场等场内运输车辆，经认定后可放宽至不低于200公里。6.燃料电池乘用车生产企业应提供不低于8年或12万公里(以先到者为准，下同)的质保，商用车生产企业应提供不低于5年或20万公里的质保。7.平均单车累计用氢运行里程超过3万公里。8.鼓励探索70MPa等燃料电池汽车示范运行。氢能供应氢能供应及经济性1.车用氢气年产量超过5000吨。鼓励清洁低碳氢气制取，每公斤氢气的二氧化碳排放量小于15公斤。2.车用氢气品质满足质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气（GB/T37244-2018）要求。3.车用氢能价格显著下降，加氢站氢气零售价格不高于35元/公斤。燃料电池汽车城市群示范目标和积分评价体系标准车单车补贴金额上限（万元）年份2020年2021年2022年2023年车型分类1.3分1.2分1.1分0.9分乘用车24.722.820.917.1液氢槽罐车轻型货车、中型货车、中小型客车20.819.217.614.4重型货车（12t）12-25t（1.1）40.0436.933.8827.7225-31t（1.3）47.3243.6840.0432.7631t（1.5）54.650.446.237.8大型客车（10m）36.433.630.825.2燃料电池汽车补贴积分政策发现报告整理制作下游：政策政策精准补贴，“3+2”燃料示范格局形成2021年9月，我国首批三个燃料电池汽车示范城市群落地，分别由北京市、上海市和广东省佛山市牵头。2021年12月28日，河南、河北两大燃料电池汽车示范城市群正式启动。全国“3+2”燃料电池汽车示范格局形成，合计共47座城市。城市群名成员组成内部定位示范目标京津冀城市北京市：大兴区、海淀区、昌平区等六区天津市：滨海新区河北省：保定市、唐山市山东省：滨州市、淄博市“一核、两链、四区”一核：北京为核心区两链：氢能供应链（滨州、保定、燕山）、产业发展链（雄安、北京、天津、淄博）四区：冬奥场景特色示范区（北京-张家口）、矿石钢材重载场景特色示范区（唐山）、港口场景特色示范区（天津）、建筑材料运输场景特色示范区（雄安）打造引领全球的氢能产业高地，立足全球视野、国际标准，坚持政府引导、市场化运作，依托北京清华工业开发研究院产业资源优势，构建“3+N”氢能产业生态体系。上海城市群上海市江苏省：苏州市、南通浙江省：嘉兴市山东省:淄博市宁夏区:宁东能源化工基地内蒙区:鄂尔多斯市“1+6”式发展长三角联动、产业链协“中长途+中重载”应用场景聚焦的燃料电池汽车城市群示范新模式-聚焦突破一批核心部件、推出一批高端产品、形成一批中国标准，打造产业规模最大、体制环境最优、整体竞争力最强的燃料电池汽车产业集群，示范车辆10000辆。广州城市群广东省：佛山市，广州市、深圳市、珠海市、东莞市、中山市、阳江市、云浮市福建省：福州市山东省：淄博市安徽省：六安市内蒙区：包头市以佛山、广州、深圳、淄博、六安和包头六大燃料电池技术创新和产业高地为引擎联动东莞、中山、云浮等关键材料、技术及装备研发制造基地依托珠海、阳江、福州、包头等氢源供应基地，推动示范应用全面实现示范城市群跨越式发展。通过技术创新促进氢燃料电池汽车制造成本不断下降，用氢成本不高于每公斤35元。加快建设加氢基础设施