《燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告》發(fā)布

第二次工業(yè)革命以來，人類的生存和發(fā)展主要依賴于化石能源（煤炭、石油和天然氣），世界能源消費結(jié)構(gòu)中化石能源比例大于80%，中國的化石能源比例更大（大于90%）?；茉词且活惒豢稍偕Y源，需要經(jīng)過數(shù)百萬年乃至上億年才能形成，且傳統(tǒng)的化石能源利用方式會產(chǎn)生碳氧化物、硫氧化物等環(huán)境污染物。世界各國為了爭奪石油資源，不斷引發(fā)戰(zhàn)爭；石油開采和精煉過程中產(chǎn)生的有毒有害氣、液體，嚴重污染了環(huán)境；各國海洋石油勘探開發(fā)溢油污染事故頻發(fā)，對海洋環(huán)境保護和近鄰居民的生活帶來了巨大的危害。為了降低對化石能源的依賴和降低溫室氣體排放，世界各國都在大力發(fā)展可再生能源，如風能、太陽能、生物質(zhì)能、氫能、燃料電池等。

燃料電池作為新型清潔能源之一，與一般電池不同，它是一種發(fā)電裝置，具有安全、高效率、無污染等特點。其作為通信基站備用電源、家庭熱電聯(lián)供電源、叉車用電源的示范應用大量增長，推動了燃料電池的快速發(fā)展。燃料電池用于智能電網(wǎng)、交通領(lǐng)域等可行性不斷被肯定。

2014年12月日本豐田Mirai燃料電池汽車的發(fā)布使燃料電池行業(yè)為之一振，其他車企也紛紛推出燃料電池車面世的計劃，政府、企業(yè)和投資者的熱情空前高漲。以日、韓、美、德等為代表的發(fā)達國家不斷為氫能與燃料電池技術(shù)的發(fā)展和商業(yè)化提供政策和資金支持。氫能與燃料電池商業(yè)化已顯現(xiàn)，據(jù)統(tǒng)計截至2017底中國境內(nèi)成立的燃料電池相關(guān)企業(yè)近1000家，氫能與燃料電池的產(chǎn)業(yè)鏈日趨完善，燃料電池引領(lǐng)的氫能產(chǎn)業(yè)即將全面爆發(fā)。

為了便于政府、燃料電池相關(guān)企業(yè)和研究機構(gòu)間的交流和合作，以及加深大眾對燃料電池的了解，中國電器工業(yè)協(xié)會燃料電池分會秘書處組織行業(yè)龍頭企業(yè)和知名專家耗時兩年編制了《燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告》。

本報告共八章，從技術(shù)原理到上下游產(chǎn)業(yè)鏈全面分析了燃料電池行業(yè)的發(fā)展和國內(nèi)外政策支持情況，指出了我國與國外存在的差距，同時對燃料電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提出了建議。具體內(nèi)容如下：

第一章

燃料電池綜述：介紹了燃料電池發(fā)展的背景、意義，描述了燃料電池的技術(shù)特點和發(fā)展歷程。

原文摘錄：

“……杰里米.里夫金（Jeremy Rifkin）在《第三次工業(yè)革命：新經(jīng)濟模式如何改變世界》提出第三次工業(yè)革命將傳統(tǒng)集中型的經(jīng)營模式轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚⒔?jīng)營模式。包含5個支柱：①向可再生能源轉(zhuǎn)型；②將五大洲的建筑轉(zhuǎn)化為微型發(fā)電廠，以便就地收集可再生能源；③在每一棟建筑物和基礎(chǔ)設(shè)施中使用氫和其他存儲技術(shù)，以存儲間歇式能源；④利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將每一大洲的電網(wǎng)轉(zhuǎn)化為能源共享網(wǎng)絡；這一共享網(wǎng)絡的原理類似于互聯(lián)網(wǎng)；⑤將運輸工具轉(zhuǎn)向插電式以及燃料電池動力車，這種電動車所需要的電可以通過洲際共享的電網(wǎng)平臺進行交易。

在《第三次工業(yè)革命》中描繪未來能源的五大支柱中就有兩項與燃料電池相關(guān)，一是氫能供應，二是燃料電池技術(shù)。因此，燃料電池在未來能源中將扮演重要角色。氫能目前普遍認為是未來終極能源之一，發(fā)展氫能和燃料電池技術(shù)關(guān)系到人類未來能源利用模式和發(fā)展模式?！?/p>

第二章

主要燃料電池技術(shù)及產(chǎn)品分析：對質(zhì)子交換膜燃料電池、堿性燃料電池、磷酸型燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池、直接甲醇燃料電池等各種燃料電池的工作原理、技術(shù)優(yōu)勢與目前存在的挑戰(zhàn)、主要部件和材料、研究及應用情況進行詳細介紹。

原文摘錄：

“……韓國從2002開始研發(fā)燃料電池電動汽車，2005年采用巴拉德的電堆組裝了32輛SUV，2006年推出了自己研發(fā)的第一代電堆，組裝了30臺SUV和4輛大客車，并進行了示范運行；2009～2012年間，開發(fā)了第2代電堆，裝配了100臺SUV，開始在國內(nèi)進行示范和測試，并對電堆性能進行改進；2012～2015年，推出了第3代燃料電池SUV和客車，開始全球示范。2013年，韓國宣布提前2年開展千輛級別的燃料電池SUV（現(xiàn)代的ix35）生產(chǎn)。該SUV采用了100kW電堆、24kW鋰離子電池和100kW電機，70MPa的氫瓶可以儲5.6kg氫氣，NEDC循環(huán)工況續(xù)駛里程588km，最高車速160km/h。2015年，美國華德公司（Ward）將該燃料電池發(fā)動機評為北美年度十佳量產(chǎn)的發(fā)動機之一，這是燃料電池首次入選。

SOFC是能夠適用于多種不同功率范圍應用的燃料電池系統(tǒng)……德國Siemens Westinghouse公司曾經(jīng)是SOFC技術(shù)的先鋒，美國Bloom Energy公司則是近年來SOFC技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的標桿企業(yè)。此外包括美國Acumetrics公司、加拿大Fuel Cell Technology公司、德國Sunfire公司、瑞士Sulzer Helix公司、日本Kyocera公司、韓國Doosan公司等都是SOFC開發(fā)的主力軍。美國Bloom Energy公司的大功率發(fā)電系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中心、超市、醫(yī)院、監(jiān)獄、大型購物中心等得到應用，為其提供電力。日本三菱重工業(yè)公司研發(fā)的大功率管型SOFC系統(tǒng)正在九州大學進行示范。

……全球研發(fā)生產(chǎn)DMFC電源系統(tǒng)的主要有德國的SFC Energy (原Smart Fuel Cell)公司、美國Oorja、MTI Micro Fuel Cells公司，韓國Samsung公司、日本Toshiba公司和中國江蘇中科天霸新能源科技有限公司。另外還有眾多國際著名公司加入了DMFC研究開發(fā)行列，如美國的Intel、Motorola、Ball Arospace、H Power、Giner Electrochemical Systems，日本的Hitachi、Sony、NEC等，但目前上述一些公司已經(jīng)消失……”

第三章

燃料電池行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈分析：主要對燃料電池堆用材料和零部件和制氫、儲氫、運氫、用氫等上游產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況進行了分析介紹。

原文摘錄：

我國運行的加氫站情況

北京加氫站：中國首座加氫站，位于北京中關(guān)村永豐高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地新能源交通示范園，占地面積4000平方米。2006年11月8日投入運營，主要設(shè)備包括一臺USA PDC公司生產(chǎn)的PDC-13-5800氫氣加注壓縮機；一個USA CPI公司生產(chǎn)的TAE/EVO-121氫氣高壓儲罐；2輛中國自主開發(fā)的298kg氫/輛的氫氣長管拖車；1臺USA Genesys公司生產(chǎn)的Series 300氫氣加注機；1臺50m3/h天然氣蒸汽重整制氫裝置。加氫站可實現(xiàn)外購氫氣接受能力：2000Nm3/d；水電解制氫能力：1200Nm3/d；天然氣重整制氫能力：1200Nm3/d。

……

大連加氫站：新源動力公司與同濟大學合作，于2016年在大連建立了一座可再生能源制氫加氫站。站內(nèi)融合多種供氫方式，既可利用可再生能源（光伏和風電）電解水制氫，也可利用外供氫氣，站內(nèi)最大儲氫量可達600kg。可兼容35MPa和70MPa兩種加注壓力，滿足各種燃料電池汽車加注任務的需求。

第四章

燃料電池行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析：介紹了國內(nèi)外燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況，從研發(fā)投入和產(chǎn)業(yè)化應用等方面進行了分析。在產(chǎn)品應用中對國內(nèi)外典型燃料電池企業(yè)的情況和產(chǎn)品應用情況進行了介紹。

原文摘錄：

“2003年8月，我國首臺燃料電池橋車“超越一號”問世，采用第一代燃料電池發(fā)動機，此后2004年和2006年分別研發(fā)了“超越二號”、“超越三號”。

2008年奧運會期間，3輛燃料電池客車和20輛燃料電池轎車參加奧運會全程服務。用于北京奧運會的3輛燃料電池客車由北汽福田生產(chǎn)；20輛燃料電池轎車以上海大眾帕薩特領(lǐng)馭車型為基礎(chǔ)，集成由上海燃料電池汽車動力系統(tǒng)有限公司、同濟大學、上汽集團等研制的動力系統(tǒng)。示范運行自7月14日開始，至9月17日結(jié)束，歷時66天，出勤970余次，行駛總里程7.3萬公里，為燃料電池轎車進一步向市場化邁進，特別是為燃料電池轎車在上海世博會期間的運行積累了寶貴經(jīng)驗。

奧運會結(jié)束后，燃料電池客車繼續(xù)參與為期一年的北京公交示范運行，承擔從頤和園北宮門到聯(lián)想橋之間的801線路的載客運營。從一年的運行數(shù)據(jù)看（2008年8月1日～2009年07月31日），3輛車共運行了3836小時，57453公里。但受制于北京的交通條件，車輛的平均速度為14.97km/h，低速條件下降低了燃料利用效率?！?/p>

第五章

燃料電池產(chǎn)業(yè)政策分析：匯總整理了近10多年來美國、日本、韓國、歐盟、中國等世界各國對燃料電池產(chǎn)業(yè)的支持政策。

原文摘錄：

日本近幾年燃料電池相關(guān)政策與計劃

第六章

燃料電池行業(yè)標準化分析：介紹了燃料電池相關(guān)的國際和國內(nèi)標準化組織機構(gòu)，匯總整理了國際、國內(nèi)燃料電池相關(guān)標準情況。

原文摘錄：

“……國際電工委員會（IEC）燃料電池標準化技術(shù)分會（TC105）成立于2000年，秘書處設(shè)在德國，秘書長為德國漢堡大學Wolfgang Winkle教授，現(xiàn)任主席為來自法國的Laurent Antoni。IEC/TC105由16個P成員國和15個O成員國組成，現(xiàn)有12個工作組，2個特別工作組以及2個聯(lián)合工作組。中國2002年開始作為P成員參與了IEC/TC105的標準化工作。國內(nèi)對口技術(shù)委員會為全國燃料電池及液流電池標準化技術(shù)委員會（SAC/TC342）。

IEC/TC105十四個工作組分別為WG1：術(shù)語（Terminology）、WG2：燃料電池模塊（Fuel cell modules）、WG3：固定式燃料電池發(fā)電系統(tǒng)-安全（Stationary fuel cell power systems - Safety）、WG4：燃料電池發(fā)電系統(tǒng)性能（Performance of fuel cell power systems）、WG5：固定式燃料電池發(fā)電系統(tǒng)-安裝（Stationary fuel cell power systems - Installation）、WG6：推進（非道路車輛）、增程及輔助動力單元（APU）用燃料電池發(fā)電系統(tǒng)（Fuel cell power systems for propulsion other than for road vehicles, for range extenders and for auxiliary power units(APU)）……”

第七章

我國燃料電池行業(yè)主要單位情況：以表格形式介紹了我國燃料電池行業(yè)內(nèi)主要研究機構(gòu)、高等院校和企業(yè)的基本情況和主要成果。同時匯總了我國燃料電池相關(guān)政府機構(gòu)、社團組織及檢測機構(gòu)情況。

原文摘錄：

“……我國對燃料電池的研究較發(fā)達國家起步略晚，曾在20世紀70年代前后因航天工業(yè)的需要掀起了第一次研發(fā)熱潮，后因國家戰(zhàn)略調(diào)整而基本停止研究?！捌呶濉逼陂g，中國科學院長春應用化學研究所承擔了中科院研究任務，開始進行直接甲醇燃料電池（DMFC）的研究，電力工業(yè)部哈爾濱電站成套設(shè)備研究所研制出由7個單電池組成的MCFC原理性電池。“八五”期間，中國科學院大連化學物理研究所、上海硅酸鹽研究所、化工冶金研究所及清華大學等國內(nèi)十幾個單位進行了與SOFC有關(guān)的研究。“九五”期間，以中國科學院大連化學物理研究所為牽頭單位，在中國全面開展了質(zhì)子交換膜燃料電池的材料與系統(tǒng)的研究，并組裝了多臺/套從百瓦到25千瓦電堆及燃料電池系統(tǒng)。其中，5千瓦電堆（包括增濕系統(tǒng)）重量比功率為100W/kg，體積比功率為300W/L。“十五”期間，我國“863”計劃開始支持燃料電池汽車的研發(fā)，主要承擔研究單位包括中國科學院大連化學物理研究所、同濟大學、清華大學等；“973”計劃支持了儲氫技術(shù)、質(zhì)子交換膜和催化劑的研發(fā)，主要承擔研究單位包括清華大學核能與新能源技術(shù)研究院、浙江大學、上海交通大學、香港大學等。“十一五”期間，“863”計劃、“973”計劃和“科技支撐”計劃等支持制氫、儲氫和加氫技術(shù)、燃料電池及其部件和原材料技術(shù)的研發(fā)，主要承擔研究單位包括中國科學院大連化學物理研究所、同濟大學、清華大學等?！笆濉?、“十三五”期間，國家在燃料電池方面也給予了大力支持，眾多大學及研究單位積極加入到燃料電池的研發(fā)工作當中?！?/p>

第八章

總結(jié)和建議：總結(jié)我國燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀，指出發(fā)展瓶頸和存在的問題，對我國燃料電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和政策的制定提出了建議。

原文摘錄：

“……燃料電池對固定式應用適應性好，作為運輸動力時技術(shù)要求顯著提高。在汽車等運輸工具上，需要適應溫度、震動、冰霜雨霧等變化，以及功率的大幅度波動，對燃料電池的關(guān)鍵材料、部件、電堆和系統(tǒng)的一致性、可靠性、耐久性都提出更高要求。

在穩(wěn)定運行環(huán)境中可達到60000～70000小時運行壽命的燃料電池，到了車上，可能就降為了5000～10000小時。即使這樣，為達到這一指標，也充滿了挑戰(zhàn)?？煽啃?、耐久性成為目前燃料電池技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展最主要瓶頸。

我國燃料電池企業(yè)規(guī)模小、資金投入少，規(guī)模化、自動化生產(chǎn)、嚴格的質(zhì)量管控剛剛開始，在燃料電池可靠性、耐久性方面和國際先進水平有明顯差距。

要提高燃料電池系統(tǒng)的可靠性、耐久性，不僅要顯著改進燃料電池系統(tǒng)的零部件和控制系統(tǒng)的技術(shù)水平以及其本身的可靠性、耐久性，更重要的是提高電堆的可靠性、耐久性；這又依賴于關(guān)鍵原材料和膜電極的一致性、可靠性、耐久性。也就是說，燃料電池系統(tǒng)可靠性、耐久性技術(shù)瓶頸的突破，有賴于燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)的技術(shù)進步和可靠性、耐久性的提高……”

附錄列出燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)和產(chǎn)品名錄，從制氫-儲氫-運氫-供氫，燃料電池膜材料、碳纖維、催化劑、膜電極、雙極板等材料與零部件、燃料電池電堆，加濕器、空壓機、閥門等BOP部件，到車用、發(fā)電用、便攜式電源用、通信基站用、無人機用燃料電池電源產(chǎn)品等應用領(lǐng)域，分門別類整理形成了企業(yè)名錄和主要產(chǎn)品種類。

同期，我分會發(fā)布了《燃料電池產(chǎn)品選型手冊》（第一版），收錄了燃料電池相關(guān)企業(yè)和產(chǎn)品詳細信息，后續(xù)將繼續(xù)擴大收錄范圍，旨在形成氫能與燃料電池整個產(chǎn)業(yè)鏈的產(chǎn)品選型手冊，為上下游企業(yè)進行產(chǎn)品選型、交流合作提供參考。

該報告與選型手冊既可作為入門級的科普讀物，也可作為投資方進行投資遴選標的的重要參考資料，更是行業(yè)內(nèi)企業(yè)了解政策與行業(yè)發(fā)展、進行產(chǎn)品選型、選擇合作方的推薦讀物。