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为什么燃料电池很难普及起来?
凤凰汽车评论:从燃料电池诞生的那一天起,就担负着拯救地球的使命。然而久无作为的燃料电池汽车,真的会普及吗?人类对于环保的探究无穷无尽,纯电动汽车,混合动力汽车,燃料电池汽车,甚至核电池汽车。不过受制于技术难度,以及高昂的普及成本,燃料电池汽车一直被其它环保汽车压着一头。全球范围内,纯电动车已经有了不小的市场,而丰田的混动汽车,早已走进千家万户。在实际运用上,燃料电池已经落后。抛开成本不说,燃料电池汽车如何加注发电用的燃料就是个问题。目前,氢燃料电池车一个大问题便是如何加注氢气。即使在美国大力发展零碳排放汽车、支持加氢站建设的加利福尼亚州,情况也不容乐观。据报道,加州的燃料电池车车主经常抱怨加氢站无法工作或处于维修关闭状态,导致他们的用车困难。但本田对加氢问题作出了回答,提供了氢气加注方案。近日,本田在东京安装的全球第一座高压水电解型制氢站开始了验证实验阶段,这也许会是燃料电池车普及的一座里程碑。这座高压水电解型制氢站名叫70MPa高压水电解型制氢站,能够制造出压力达到70MPa的氢。仅需使用水和太阳能电池板产生的电能,就能制造出氢,整个过程使用可再生凯发娱乐网址,完全环保。只要能解决加氢问题,氢燃料电池汽车就成功了大半。但本田的氢气加注方案真的靠谱吗?本田加氢站,很难在城市中大规模使用本田的加氢站如何大规模在城市中运用,将是一个很大的问题。一个加氢站占地面积6平方米,在拥挤的城市中怎样塞进这一个个的加氢站,是一件极为困难的事情。一座城市如果普及氢燃料电池汽车,对氢气的需求量将十分巨大。需要多少个一天生产2.5Kg氢气的加氢站,才能满足一座城市的需求。况且在城市中,由于雾霾和高层建筑的阻挡,阳光利用率会降低,加氢站还达不到每天2.5千克的产量。因此,目前本田的加氢站还是适合在地广人稀的地区使用,在拥挤的城市,这样的氢气加注方案很难满足需求。但恰恰是在城市,需要大量环保的新凯发娱乐网址汽车。而无法在城市中扎根,何谈普及。本田的加氢站只适合地广人稀的地方,想让燃料电池汽车普及,还需要新的氢气生产和加注技术。但如果人类找到了一条切实可行的方法,来调整氢气的生产和分配,让氢燃料电池汽车的车主都能方便地加注氢气。那就能使燃料电池汽车的普及成为可能了吗?解决了加氢问题,成本依然迈不过去的坎就算解决了加氢问题,氢燃料电池汽车也很难普及。如果燃料电池汽车的竞争对手也是一群价格高昂产品,那它还有自己的一席之地。遗憾的是,无论怎样看,燃料电池汽车都不是最便宜的一个选择。目前,混动汽车的价格不断下探,丰田的双擎汽车价格已经杀入15万元以内。而一堆自主品牌也是蠢蠢欲动,科力远正在积极地研发混动系统。在不久将来,自主弱混车很可能大规模来袭,混动汽车的价格就会进一步下降。混动车虽然没纯电动车和燃料电池汽车那样环保,但作为过渡车种,其地位在短时间内无法撼动。就目前而言,普及混动车是节能减排最经济的方案。虽然目前纯电动车价格高昂,但电池技术正在飞速发展,电池的生产成本正在逐年下降。即使以现在,纯电动车的售价就要低于燃料电池汽车。特斯拉Mod3售价为3.5万美元,而丰田Mirai起始价格为5.75美元。纯电动车还拥有更低的使用成本,每车一个充电桩,总比每车或数量车一个加氢站来得便宜。随着时间的发展,电池陈本只会越来越低,甚至不排除革命性电池技术大规模应用的可能。而燃料电池汽车的成本,很难再进一步降低,二者成本的差距会越拉越大。氢燃料电池汽车自身成本就不低,加上氢气的制造和加注成本,使其普及十分困难。有着便宜的燃油供应系统和电力供应系统,为什么要投入大量成本新建另一套凯发娱乐网址供应系统。真等全球建成氢气生产供应系统,可能纯电动车已经满大街都是了。不要觉得高科技距离我们很远,也不要觉得它们距离我们很近。任何新技术的广泛使用都要跨过成本这道坎,如果一项科技不适合社会发展,那它无论再先进,都不可能普及。人类对技术的探索无穷无限,虽然燃料电池汽车很难普及,但这项科技依然是人类智慧的结晶,依然可以运用于多个领域。
路线图丨发糖啦!史上最美《节能与新凯发娱乐网址汽车技术路线图》戳这里!
近日,《节能与新凯发娱乐网址汽车技术路线图》正式发布(以下简称《路线图》)。《路线图》事关15年的计划,内容非常丰富。为了便于读者阅读,小编使出洪荒之力,提炼出《路线图》“精华”,从具体目标、技术路径、发展重点、优先项目四个方面,揭秘汽车产业未来15年规划蓝图。按照产品划分,《路线图》以节能汽车、新凯发娱乐网址汽车、智能网联汽车三个方向,要求技术向低碳化、信息化、智能化趋势发展。在节能汽车方面。对乘用汽车、商用车汽车平均油耗提出三个阶段的要求;加快紧凑型及以下小型车的推广,提高占比;以混合动机技术为重点,发展天气燃气车辆为方向,优化动力总成,全面提升传统燃油汽车节能技术和燃油经济水平。在新凯发娱乐网址汽车方面,细分成了两类:(一)纯电动与插电式混合动力汽车,(二)燃料电池汽车。(一)在纯电动与插电式混合动力汽车类目中,《路线图》对新凯发娱乐网址汽车年销量与汽车年销总量占比、充电桩/站保有量、纯电动乘用车续航里程、插电式混合动力汽车混动模式油耗等提出三个阶段的目标。要求纯电动乘用车以中型及以下车型规模化发展,插电式混合动力乘用车以紧凑型及上车型规模化发展;(二)在燃料电池汽车类目中,《路线图》对燃料电池车发展规模、燃料电池对耐久性提出三个阶段的目标。燃料电池汽汽车推广思路,是对燃料电池功率的要求,近期中等功率、中期大功率、远期全功率,而动力电池容量则随着燃料电池的深入发展,由大容量、中等容量直到被替换的技术特征。在智能网联汽车方面,《路线图》指出,自动驾驶技术将通过部分自动驾驶、半自动驾驶到完全自动驾驶三个阶段完成。要求带有自动驾驶功能的新车装备率2020年达到50%,2030年达到80%。形成智能网联汽车产业链和智慧交通体系,要求减少交通事故比例,提升交通效率,降低油耗与排放。另外,在技术路径上,《路线图》对动力电池、轻量化技术和汽车制造提出了相关要求。在动力电池方面,对EV、PHEV电池的能量密度、比功率、寿命和成本均给出了相关参考数据,要求未来10年内优化现有锂离子动力电池技术,开发新型锂离子动力电池为重点,未来15年内持续优化新型锂离子电池,在保证安全性前提下提高动力电池的能量密度,建立实用化和规模化应用。在轻量化技术方面,从整车使用的轻量化材料提出要求,对铝合金、镁合金、碳纤维增强复合材料的用量给出不同阶段的参考数据。同时,在车身设计、工艺上提出了具体要求,如车身设计要结合材料、性能等多目标协同,把工艺和成本控制结合进行,车身工艺从冷成型、热成型到热塑性纤维材料成形的方式发展。在汽车制造方面,以绿色制造、降低损耗为发展目标,要求车身材料以铝、镁、碳纤维复合材料为重点,同时,优化新凯发娱乐网址汽车动力总成,大力发展智能制造技术。
苦熬车厂电池厂,纷纷扰扰话补贴
最近网上流传新凯发娱乐网址汽车补贴新政即将出炉,与原先的补贴政策相比,其调整幅度之大(尤其是客车),超出了大多数企业的预料。苦熬了大半年的车厂和电池厂,等来的不是久旱逢甘霖的喜悦,而是漫天风沙不见天日的茫然。宝宝心里苦,却与谁人说?一、江湖风波急,人喧马嘶鸣1.传闻说,乘用车补贴基本不变,这对于乘用车企业和配套电池企业来说,是最不坏的消息;2.对于纯电动客车,传闻说,将续驶里程>200km作为补贴必要条件,不分储能系统类型、不分车长、不考察Ekg,只按照以下Pack比能量密度划分三档补贴标准: 对于插电式混合动力客车,不分储能系统类型、不分车长进行补贴,将续驶里程>50km(匀速法)作为补贴的必要条件,补贴额度3000元/kWh,总额度不超过15万/车。对于快充型的纯电动客车,不分储能系统类型、不分车长、不考察续驶里程和Ekg进行补贴。补贴额度为3000元/kWh,总额度不超过30万/车。将储能系统充电倍率作为补贴系数参考:a)3~5C,系数为0.8;b)5~10C,系数为1.0;c)>10C,系数为1.2。3.传闻说,物流车技术指标尚在拟定,补贴暂缓推出。潜台词:“玩物流车概念的企业,不管你是做车的,还是做电池的,或者搞运营的,都歇歇吧。”有多少裸奔的人在泪奔?补贴政策是否会按照网上流传的这个版本落地,我们姑且不论。如果真的执行以上的补贴标准,对于新凯发娱乐网址汽车产业而言,无异于在一池浑水之中投下一块巨石,水不但更浑了,还掀起了大浪,小鱼小虾会死不少。至于那些大鳄,其实早已上岸,在岸上晒着太阳,等待着水清池晏的那一天,政策对他们而言是利好,而不是利空,是消灭竞争对手的最佳手段。二、透过现象看本质,掌握规律赢未来从2009年的“十城千辆”政策开始,我国的新凯发娱乐网址汽车产业已经走到了第7个年头,真正的市场化并未到来,产业的发展脉络和节奏,始终操控于政府的无形之手,本质上就是一个政策市,与股市,楼市等市场一脉相承,这就是中国特色,你喜欢也好,讨厌也罢,只要你想存活下去,就必须摸透有形和无形的政策脉络。任何脱离政策的幻想,都是非常可怕的,对于企业而言甚至是致命的,会导致企业一步错,步步错,最终被淘汰出局。我国的经济发展,体现了鲜明的政府控制和驱动特征,政府掌握了整个社会的生产要素配置权(货币,劳动力,自然资源,智力资源等),并以自己的“无形之手”来调结构,稳增长,分财富。我国政府的产业政策,通常以十年为一个小周期(大大的两任任期),除非发生大的社会动乱或外部战争,否则政策极少发生重大转向,会一直稳定的贯穿整个周期。新凯发娱乐网址汽车的产业政策,从2009年正式上升到国家顶级规划层面,到2020年是一个小周期,在这个周期中,政策体现了非常好的延续性和连贯性,不出重大意外的话,政府规划的目标是可以实现的。也就是2020年实现新凯发娱乐网址汽车200万年产量,500万辆市场存量的目标,基本上没有什么问题,如果还在怀疑或者质疑这个目标能否实现的人,真的不适合在中国生存。国家顶层设计为新凯发娱乐网址汽车的发展指明的方向,确立了目标、行动纲领和指南:搞新凯发娱乐网址汽车产业的同仁,喜欢盯着补贴政策看,往往一叶障目,忽视了补贴政策背后的顶层政策规划,所以也就无法掌握政府的政策意图,最后发现自己成了被耍的猴。你要问我从这些政策里面能够读出什么,我能给你讲一天的课,当然不是免费的。2014年5月24日,国家主席习近平在上海汽车集团考察时强调,发展新凯发娱乐网址汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路,要加大研发力度,认真研究市场,用好用活政策,开发适应各种需求的产品,使之成为一个强劲的增长点。2015年10月22日:国务院总理李克强在国务院会议上做出重要批示:加快发展节能与新凯发娱乐网址汽车,是促进汽车产业转型升级、抢占国际竞争制高点的紧迫任务,也是推动绿色发展、培育新的经济增长点的重要举措。两位大佬的讲话是讲给公众听的,但是每家公司前三排就坐的人,真的听懂了?一个说要做强汽车产业,只能走新凯发娱乐网址汽车这条路,而且要用好用活政策;一个说要进行汽车产业升级,占领国际竞争制高点,必须发展新凯发娱乐网址汽车,培育新的经济增长点。我国传统汽车产业,采取了所谓“市场换技术”的政策,结果市场丢了,技术没换来,这一点向来为执政者所不齿。要把新凯发娱乐网址汽车产业做强,就必须斩断依赖国外输入技术的惰性思维,要敢于走向未知领域,自己探索核心技术和掌控核心技术,所以动力电池企业白名单这个“幺蛾子”的出台,是迟早的事情,电动汽车生产资质的严格审批,也是顺理成章的事情。在整车和核心零部件领域,都会出现“排外”的现象,这是来自于顶层的规划,有些人觉得不可理喻,觉得中国政府是逆潮流行事,那么再看看带有明显排外倾向的唐纳德·特朗普成为美国新一届总统,大家觉得自己的惯性思维就一定是对的吗?要进行汽车工业升级,占领国际竞争制高点,这个非乘用车莫属,只有乘用车具备全球流通的特性,是一个国家汽车技术水平的代表,所以政策的扶持必须以乘用车为主,让中国的新凯发娱乐网址乘用车参与全球竞争,成为市场主流。要把新凯发娱乐网址汽车培育成一个新的经济增长点,就一定要有很大的规模,对于中国近70万亿的GDP而言,万亿产值的规模都不算大,要做到这一点,也非乘用车莫属,只有乘用车的产值和销量可以达到影响经济增长的规模。所以,我们不难理解,为什么补贴政策会有大幅度的调整,因为政策背后的逻辑,并不是着眼于当前,而是一个长远的布局。为了达成新凯发娱乐网址汽车发展的总体目标,各项政策(包括补贴政策)必然会围绕以下内容展开:1. 大力扶持新凯发娱乐网址乘用车的发展,要百花齐放,百家争鸣,以补贴,牌照,路权等行政手段带动大量社会资源涌入这个领域,集中力量进行突破,培育一批从整车到零部件的龙头企业;2. 鼓励新凯发娱乐网址商用车的发展,这涉及到公共交通领域,是政府的职责,不能甩锅,但是要把有限的资源给到技术比较领先实力比较雄厚的企业,实现有序规范发展,尤其不能出安全问题(这个方面我会单独写文章论述);3. 专用车属于小车种,技术门槛低,市场总量不大(相比于乘用车),对汽车产业升级和拉动经济增长帮助有限,政府的资金扶持会大幅度减少,未来发展方向交由市场自己决定;三、练好基本功,才能稳如磐石这个世界的变化速度太快了,科技的进步,让人、货物、信息、资源的流动呈几何速度增长,一个产业,一个企业的兴起,已经不是以几十年为一个单位尺度来衡量,而是以几年为一个单位尺度来衡量。但是,不管外在的世界如何变化,一个人,一个企业,只有练好基本功,才能在快速变化的世界中稳如磐石,屹立不倒。企业的基本功就是技术,产品,服务等给客户创造价值的东西。以纯电动客车的补贴为例,Pack比能量密度达到115以上,可以拿到1.2倍的补贴,意味着同样车型装着同样容量的电池,因为Pack比能量的差异,拿到的补贴资金可以相差20%,甚至40%。这对于企业的技术能力提出了极高的要求,可以说要达到这个指标,国内的企业寥寥可数。众所周知,客车上面禁用三元锂电池,在纯电动客车的配套上,磷酸铁锂电池是绝对的主流,我们以国内目前配套客车数量最大的几家动力电池企业为例,看看技术上的差距(产品均基于磷酸铁锂电池):        装载BYD和CATL电池Pack的纯电动客车,在明年基本上可以拿到1.2倍的补贴系数,以150度电的车型为例,国补+地补的资金合计64.8万,而装载国轩和中航锂电电池Pack的纯电动客车,补贴资金有54万,与BYD/CATL存在一定的差距。除了这几家企业,其他大部分的磷酸铁锂电池企业,其Pack的比能量大多在80~95Wh/kg之间,补贴系数只有0.8,补贴资金只有43.2万,差距巨大。补贴对产品导向的影响是非常巨大的,为了拿到最高的补贴额度,客车厂必须开发200公里以上续航里程的客车,对于10~12米大巴,总电量大概要160~200度电,8~10米大巴大概要100~160度电,6~8大概要60~100度电。为了以最低的投入,拿到最高的补贴,车厂必然要求配套的电池pack达到115Wh/kg以上的比能量要求,以当前的技术水准来看,能做到的也就两家企业(2017年国轩,力神,中航锂电可以通过技术提升初步达到这个标准)。其他的磷酸铁锂电池企业,因为技术上的差距,会被客车厂选择性的忽视,或者通过大幅度的降低产品售价,以售价的差额弥补车厂在补贴上的差额(等于牺牲自己的利润来锁定客户)。以某车厂的10~12米客车车型为基准,假定电池容量为150kWh,分别选用A,B,C三个电池厂家的电池pack。A企业的技术水平最高,比能量达到120Wh/kg,产品单价为2.5元/Wh,产品售价为37.5万。车厂可以拿到1.2倍的补贴,扣除电池成本后,补贴盈余为27.3万。电池厂家B和C的实力较弱,如要保证车厂达到同样的补贴盈余,那么其产品单价将分别降低到1.78元/Wh和1.06元/wh: 通过以上简单测算可知,A企业将保持非常好的盈利状态,B企业将处于亏损状态,C企业将陷入破产(有大资本的除外)。通过补贴政策的引导,将使得新凯发娱乐网址客车的配套电池集中度大幅度提升,有可能2017年前五家企业占据市场份额的90%以上,前三家占据70%以上。行业集中度的提升,显然是政府希望看到的,将有限的资源投入到几家规模较大和实力较强的龙头企业,有利于改变动力电池行业小散乱的局面,培育世界级的企业,参与全球竞争。笔者在去年底和今年初曾多次在文章和演讲中警示,今年的动力电池产业将出现结构性过剩:磷酸铁锂电池将全面过剩,低端三元电池将严重过剩。言犹在耳,未来就以加速度到来,留给每家企业的时间都不多了。(可参考笔者的文章《并非危言耸听!2016年动力电池市场将进入局部过剩时代》和《2016年动力电池产业:你必须了解的风险与机遇》很显然,随着补贴新政的实施,以及几大电池巨头的新增产能(磷酸铁锂占多数)在今年下半年陆续释放,明年的磷酸铁锂电池市场将会非常的惨烈,大部分厂家只能通过价格战尽量留住客户,在市场上苟延残喘。政策的变化,是加速了某种规律的运行速度,是表象,并不是企业经营跟不上市场节奏的内在原因。究其原因,还是企业在人才和技术方面的储备严重不足,进而导致产品及服务与竞争对手存在代差,甚至是数代的产品差距。至于行业里面出现的“补贴政策被利益集团和敌对势力绑架”(某公司董事长语)的观点,就更是奇葩了,哪个行业没有利益集团?不从自身找原因,出问题就推给外部,企业的发展怎么可能顺利。四、梅花香自苦寒来新凯发娱乐网址客车的补贴政策,将对2017年的动力电池和pack的技术提出非常高的要求:1. 磷酸铁锂的单体比能量密度需要达到140Wh/kg左右2. Pack的成组效率需要达到85%左右,确保Pack高比能量3. 国标针对单体/模组/系统的安全要求成为一个约束条件(相关的GB/T标准也将在明年转化为GB标准)同时具备高水平电芯技术和Pack技术的企业,少之又少。政策的收紧,将使得大量不具备核心技术的企业,被挤出这个市场。毫无疑问,补贴政策的最大受益者将是比亚迪和CATL这类具备强大的人才储备和技术积累,并深耕行业很多年的企业,是对他们多年来持续投入的一种高额回报。笔者2008年在比亚迪工作期间,正值全球经济危机,比亚迪传统业务受到冲击,同时仍然在新凯发娱乐网址汽车和动力电池领域投入巨资,资金链非常紧张,王老板不惜代价请出巴菲特给比亚迪站台,才度过了资金危机。国内有几家企业能够沉下心来,背水一战,将大量的人才和资金持续十年投入到一个短期不能盈利的领域?没有那么多年的高额投入,技术迭代和产品更新,比亚迪又如何能够在国内和国外的新凯发娱乐网址汽车市场攻城略地?CATL在成立之初,砍掉了国内新凯发娱乐网址汽车配套项目,集中所有资源与宝马合作,像个虔诚的学徒一样,跟着宝马一点一滴的学习乘用车开发知识,从而一举奠定了自己在新凯发娱乐网址汽车动力电池和Pack领域的技术路线,结合自己在多年来在各个专业领域的大量人才储备,厚积薄发,成为比肩松下、三星、LG的世界级动力电池巨头。与之形成鲜明对比的是,国内有一大批企业,要么是靠着跟某个车厂的关系,要么是靠着自己有雄厚的资金实力,盲目投资动力电池及Pack,这里挖几个人,那里拿几块地,政策及市场大方向不明,技术路线及发展规划不清晰,真正具备实力的人才团队几乎为零。圈钱,圈地,挖人,搞关系,上产线,一度成了行业的主旋律,而需要花费数年时间才能构建的人才体系,技术路径,产品系列等,都不在他们的考虑范围内。急功近利的做法,能够带来短期的回报,但是难以维持企业的长期生存。一旦政策发生变化,或者市场发生风吹草动,这些没有技术和产品作为根基的企业,可能瞬间倒掉,土崩瓦解,根本熬不到这个产业真正成熟的时候。根据不完全统计,去年以来,进入动力电池市场的投资资金累计超过1000亿,随着政策及市场环境的变化,这其中有很大一部分的投资将是无效投资,形成一种产能浪费,留下一堆僵尸企业。五、公信力不容有失补贴政策的调整,有其内在的根源,我们不难找出其规律。但是政府的补贴政策一年一个样,而且应该年初颁布的政策,拖到年尾还没出来,这就给政府的公信力带来了比较大的负面影响。游戏规则要透明,要基本公正,不要让大伙疑神疑鬼,同时不要传递出误导性的信息,这是政府部门在制定政策的时候,必须加以考虑的。我国今年以来的新凯发娱乐网址汽车产业政策,可以用混乱来形容,政策的制定和颁布都比较拖沓,导致各种谣言满天飞,这里面既有激烈的利益博弈,也有政府主管部门在方向和节奏上的犹豫。即便是已经制定的政策,也会随时修改或推翻,这会导致一些企业的巨额投资打水漂,形成巨大的社会资源浪费,同时严重影响社会公众及企业对政府发展新凯发娱乐网址汽车产业的信心。作为政府的智囊,一部分参与政策起草及制定的专家,确实有沦为利益集团代言人的倾向,这也值得行业为之警惕。乱象丛生的背后,一方面是我国经济发展到一定阶段之后,有价值的投资渠道和领域已经非常少,另一方面是政府相关部门对于政策制定,颁布和修改的随意性,进一步增加了未来的不确定性。新凯发娱乐网址汽车产业政策,是对政府公信力的一次严重考验,不容有失。
德国氢能项目- 从研发到市场推广
在工业化道路上,几乎每个国家都遭遇过经济发展、资源利用和环境保护之间的失衡,德国也不例外。20世纪70年代以来,作为一个凯发娱乐网址相对匮乏的国家,节约凯发娱乐网址成为德国发展经济的一项基本国策,公众对于环境问题的日益重视也导致德国自由民主党以环境政策赢得政治支持。自1994年起,德国政府把科技政策的支持重点集中在发展环境保护技术和凯发娱乐网址技术上,并且出台了很多新的凯发娱乐网址和环境政策,旨在促进经济发展和环境保护的和谐。 一、德国凯发娱乐网址消耗目标所有部门减少温室气体(以1990年为基准):40%到2010年→80%到2050年终端凯发娱乐网址消费中可再生凯发娱乐网址所占比:18%到2020年→60%到2050年可再生凯发娱乐网址对于电力供应的比例:40-45%到2025年→55-60%到2035年减少一次凯发娱乐网址消耗:20%到2020年→50%到2050年凯发娱乐网址生产力增加: 相比于终端凯发娱乐网址消费每年增加2.1%用电量减少 (以2008年为基准):10%到2020年→25%到2050年与2008年相比,在建筑物供热需求到2020年降低20%,而一次凯发娱乐网址需求在2050年下降80%。二、氢能及燃料电池技术国家创新计划(NIP)为实现德国凯发娱乐网址消耗目标,氢能和燃料电池技术将在未来移动出行和凯发娱乐网址供应中发挥重要作用。为了保证这项技术的进一步发展,2006年,德国政府、产业界和学术界联合出台“氢能和燃料电池技术国家创新计划 (National Innovation Program Hydroger and Fuel Cell Technology,NIP)”。NIP旨在加速基于这种面向未来技术产品的市场准备过程。截止2016年,NIP在过去的10年间总共投资14亿欧元,其中一半资金由联邦政府提供,而另一半则由创新计划参与企业共同资助。BMVI:德国联邦交通和数字基础设施部BMWI:德国联邦经济及科技部BMBF:德国联邦教育及研究部 BMU:德国联邦环境自然保育及核能安全部NIP的出台有助于创造德国高效和低排放的凯发娱乐网址供应和消耗,其目标有以下三点: 通过有针对性地支持和促进氢能和燃料电池技术在移动出行、固定式和便携式发电领域的应用,加速市场的发展。加强氢能和燃料电池技术在德国的价值链和附加价值。确保德国在氢能和燃料电池技术的领先地位。NIP将许多企业、用户、研究机构纳入整个开发过程,以便能够从德国向全球市场提供具有高竞争力和高附加值的尖端技术。NIP参与的示范项目如下图所示,主要涉及运输和氢能基础设施、氢供应、固定式凯发娱乐网址供应和特殊应用市场:CEP(Clean Energy Partership)项目:于2002年12月由德国交通运输部和相关行业领导者联合倡议成立,其目的是测试氢气作为燃料的适用性。有20个行业合作伙伴,比如Air Liquide,BMW,戴姆勒,福特,壳牌,西门子,丰田,大众等参与CEP,为氢燃料电池汽车的市场推广铺平道路。Callux项目:由德国联邦交通和数字基础设施部(BMVI)和产业界共同出资7500万欧元,用于家用燃料电池供热系统在德国境内实测与验证,大约总共安排500个燃料电池供热管理系统。e4ships 项目:正在计划使用质子交换膜(PEM)和高温燃料电池技术用于大型船舶的凯发娱乐网址供应,旨在减少排放和燃料使用。Clean Power Net项目:为广泛、快速和经济地使用燃料电池技术在信息技术、电信、工业过程自动化、交通控制系统等领域的凯发娱乐网址供应铺平道路,在超过250个地点部署安全和/或离网供电系统。三、用于交通领域的燃料电池和氢能技术1德国交通运输部门凯发娱乐网址消耗目标交通运输占终端凯发娱乐网址消费近30%自1960年以来,交通运消耗的能量增长了3倍,其中道路交通增长了5倍德国交通运输凯发娱乐网址消耗目标:-10%到2020-40%到2050(与2005相比)《德国政府的移动出行和燃料战略》概述了实现这些目标的途径传动系统电气化(BEV’s and FCEV’s)是实现目标的关键目标只能通过 PtG(Power to Gas)-H2和PtG-Methane实现可再生凯发娱乐网址在凯发娱乐网址中的占比需要进一步提高大规模储氢不可避免2德国氢能在交通领域中的应用Hydrogen Mobility计划氢燃料电池汽车在日常使用中与汽油和柴油车辆相比,不存在额外的复杂性。当燃料用完时,一个3分钟的加注过程,可以让你重新踏上旅程,而且从排气管排出来只是水。氢能技术也适用于较长距离的重型车辆。“We are going places with hydrogen'将成为可能。城市或大城市地区通常必须与颗粒物、尾气和噪音污染作斗争。相比柴油或汽油,氢燃料在公共交通运输领域为公共汽车的运行提供了一个干净的替代方案。作为CEP项目的一部分,燃料电池大巴已经在大城市的公路上运行:在汉堡,第二代燃料电池公交车从2011年开始运行,在斯图加特,同一代的燃料电池公交车在2013年投入使用。这两辆公交车的示范运行,给CEP项目提供一次可以直接比较不同地形和基础设施对燃料电池大巴使用情况的影响。在乘用车方面,CEP与戴姆勒,福特,大众,本田,丰田等企业合作,积极推广氢燃料电池汽车。3德国加氢站基础设施建设燃料电池汽车使用气态氢作为燃料。运行过程中,氢气中的化学能通过电化学反应转换成电能并驱动电动机。加氢过程与加注天然气类似,大约需要3分钟。CEP正在推进德国加氢站网络的扩张,并制定统一的标准,具体规划如下图所示。2012年6月,德国交通部和业界合作伙伴,Air Liquide,Air Products,戴姆勒,林德,Total德国联合签署一份关于未来氢气供应的合作文件:联合开发加氢站网络。在第一阶段,由国家创新计划支持,将在柏林、汉堡、杜塞尔多夫、法兰克福、斯图加特和慕尼黑等大都市地区以及沿着连接这些城市的高速公路上建立50个氢气加注站(Hydrogen Refueling Station, HRS)。这种基本的氢气供应网络对于支持第一阶段燃料电池车辆的销售是必要的。2013年9月,HydrogenMobility倡议合作伙伴,Air Liquide,戴姆勒,林德,OMV,壳牌和Total,商定了一项具体的行动计划,到2023年将德国加氢站网络扩大到400家。4欧洲议会和理事会指示2014年10月22日:替代凯发娱乐网址基础设施指示 (2014/94/EU)“根据该知识,每个成员国有两年的时间制定替代凯发娱乐网址部署计划,并将其发送给委员会。这些计划或“国家政策框架”要列出关于建立可替代凯发娱乐网址的加注点和目标,这些加注点需要标注可替代凯发娱乐网址的种类。这些基础设施包括电力氢气、天然气以及相关其他设施。”2015年9月15日:15th September 2015:指令2015/1513对于指令修改98/70/EC (FQD*)和2009/28/EC(RED**)RED**:[…]可再生凯发娱乐网址在交通领域到2020年至少达到10%[…]FQD*:[…]燃料和凯发娱乐网址供应需求到2020年至少减少6%,单位燃料消耗所排放的温室气体应当减少[…]可再生液体燃料和非生物来源的气态燃料,指来自可再生的用于交通的气态或液态燃料。5欧洲HRS基础设施发展示意图下图展示了欧洲各主要国家在加氢站(HRS)建设数量的规划示意图。四、可再生凯发娱乐网址制氢1Power to Gas (电转气)Power to Gas(通常缩写为P2G)是将电能转化为气体燃料的技术。当使用来自风力发电的剩余电力时,该概念有时被称为Windgas。目前有三种使用方法,但在这三种方法中,最开始都是通过电解水将水裂解成氢气和氧气。在第一种方法中,所产生的氢气被注入天然气管道中直接用于交通运输或工业中。第二种方法是将氢气与二氧化碳结合,使用例如Sabatier或生物甲烷化反应,将两种气体转化成甲烷,但将会导致8%的额外能量转化损失。第三种方法是将木材气体发生器或沼气工厂的输出生物气体通过气体改制器与从电解器产生的氢气混合,以提高生物气体的品质。P2G可以在所有应用领域形成一个可再生凯发娱乐网址的综合凯发娱乐网址体系。2Power-to-Gas 德国示范工程目前23个项目正在运行,另外3个正在规划或建设中。(1)示范项目:不同燃料的生产:H2CH4Liquids不同领域的应用:交通运输、天然气管道、重新电气化(2)示范项目KompElSys:汉堡市的Power-to-Gas五、展望2016年至2025年氢能和燃料电池技术国家创新计划将延续,其工作重点从研究开发转移到市场激活,德国相关产业界也宣布至2025年,在氢能和燃料电池技术上的投资额至少20亿欧元以上,德国从氢能研究到其产业化过程将得到提速。参考文献1、https://www.now-gmbh.de/en2、https://cleanenergypartnership.de/en/home/3、http://enefield.eu/related-projects/callux-project/4、http://www.e4ships.de/5、http://www.cleanpowernet.de/6、Dr. Hanno Butsch,NOW GmbH, Hydrogen Activities in Germany: Establishing an intergrated enregy system
【政策】国家两部委发布氢能与燃料电池技术战略方向规划目标
近日,国家发改委和国家凯发娱乐网址局在系统内部印发《凯发娱乐网址技术革命创新行动计划(2016-2030年)》,并同时发布了《凯发娱乐网址技术革命重点创新行动路线图》,提出了15项重点创新任务,包括煤炭清洁高效利用技术创新、先进核能技术创新、氢能与燃料电池技术创新、先进储能技术创新、凯发娱乐网址互联网技术创新等。电动汽车资源网从有关渠道获悉其具体内容,以下为氢能与燃料电池技术重点任务、战略方向、创新目标及创新行动具体内容。重点任务1.研究基于可再生凯发娱乐网址及先进核能的制氢技术、新一代煤催化气化制氢和甲烷重整/部分氧化制氢技术、分布式制氢技术、氢气纯化技术,开发氢气储运的关键材料及技术设备,实现大规模、低成本氢气的制取、存储、运输、应用一体化,以及加氢站现场储氢、制氢模式的标准化和推广应用。2.研究氢气/空气聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)技术、甲醇/空气聚合物电解质膜燃料电池(MFC)技术,解决新凯发娱乐网址动力电源的重大需求,并实现PEMFC电动汽车及MFC增程式电动汽车的示范运行和推广应用。3.研究燃料电池分布式发电技术,实现示范应用并推广。战略方向1.氢的制取、储运及加氢站。重点在大规模制氢、分布式制氢、氢的储运材料与技术,以及加氢站等方面开展研发与攻关。2.先进燃料电池。重点在氢气/空气聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)、甲醇/空气聚合物电解质膜燃料电池(MFC)等方面开展研发与攻关。3. 燃料电池分布式发电 。 重点在质子交换膜 燃 料 电 池(PEMFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、金属空气燃料电池(MeAFC),以及分布式制氢与燃料电池(PEMFC 和 SOFC)的一体化设计和系统集成等方面开展研发与攻关。创新目标1.2020 年目标。建立健全氢能及燃料电池规模化应用的设计、工艺、检测平台。基本掌握高效氢气制备、纯化、储运和加氢站等关键技术,以及低成本长寿命电催化剂技术、聚合物电解质膜技术、低铂载量多孔电极与膜电极技术、高一致性电堆及系统集成技术,突破关键材料、核心部件、系统集成、过程控制等关键技术,实现氢能及燃料电池技术在动力电源、增程电源、移动电源、分布式电站、加氢站等领域的示范运行或规模化推广应用。其中,PEMFC电源系统额定输出功率 50~100kW、系统比功率≥300Wh/kg、电堆比功率 3000W/L 以上、使用寿命 5000hr 以上;MFC 电源系统实现额定输出功率 5~10kW、系统比能量≥345Wh/kg、使用寿命 3000hr以上;开发出接近质子膜燃料电池操作温度、储氢容量高于 5wt%的储氢材料或技术,及长距离、大规模氢的储存及运输技术。2.2030 年目标。实现大规模氢的制取、存储、运输、应用一体化,实现加氢站现场储氢、制氢模式的标准化和推广应用;完全掌握燃料电池核心关键技术,建立完备的燃料电池材料、部件、系统的制备与生产产业链,实现燃料电池和氢能的大规模推广应用。其中,PEMFC 分布式发电系统使用寿命达到 10000hr 以上、SOFC 分布式发电系统使用寿命达到 40000hr 以上、MeAFC 分布式发电系统使用寿命达到 10000hr 以上。3.2050 年展望。实现氢能和燃料电池的普及应用,实现氢能制取利用新探索的突破性进展。创新行动1.大规模制氢技术。研究基于可再生凯发娱乐网址和先进核能的低成本制氢技术,重点突破太阳能光解制氢和热分解制氢等关键技术,建设示范系统;突破高温碘-硫循环分解水制氢及高温电化学制氢,完成商业化高温核能分解水制氢方案设计。研发新一代煤催化气化制氢和甲烷重整/部分氧化制氢技术。2.分布式制氢技术。研究可再生凯发娱乐网址发电与质子交换膜/固体氧化物电池电解水制氢一体化技术,突破高效催化剂、聚合物膜、膜电极和双极板等材料与部件核心技术,掌握适应可再生凯发娱乐网址快速变载的高效中压电解制氢电解池技术,建设可再生凯发娱乐网址电解水制氢示范并推广应用;研究分布式天然气、氨气、甲醇、液态烃类等传统凯发娱乐网址与化工品高效催化制氢技术与工艺,以及高效率低成本膜反应器制氢和氢气纯化技术,形成标准化的加氢站现场制氢模式并示范应用。3.氢气储运技术。开发 70Mpa 等级碳纤维复合材料与储氢罐设备技术、加氢站氢气高压和液态氢的存储技术;研发成本低、循环稳定性好、使用温度接近燃料电池操作温度的氮基、硼基、铝基、镁基和碳基等轻质元素储氢材料;发展以液态化合物和氨等为储氢介质的长距离、大规模氢的储运技术,设计研发高活性、高稳定性和低成本的加氢/脱氢催化剂。4.氢气/空气聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)技术。针对清洁高效新凯发娱乐网址动力电源的重大需求,重点突破 PEMFC 的低成本长寿命电催化剂、聚合物电解质膜、有序化膜电极、高一致性电堆及双极板、模块化系统集成、智能化过程检测控制、氢源技术等核心关键技术,解决 PEMFC 性能、寿命、成本等关键问题,并实现 PEMFC电动汽车的示范运行和推广应用。5.甲醇/空气聚合物电解质膜燃料电池(MFC)技术。针对清洁高效新凯发娱乐网址动力电源的重大需求,重点突破 MFC 耐高温长寿命电催化剂、新型耐高温聚合物电解质膜、有序化膜电极、一体化有机燃料重整、高温条件下电堆系统集成优化、智能控制等核心关键技术,并实现 MFC 在电动汽车上应用的示范运行和推广应用(无需制氢、储氢、加氢站)。6.燃料电池分布式发电技术。重点研发质子交换膜燃料电池(PEMFC)及氢源技术、固体氧化物燃料电池技术(SOFC),以及金属空气燃料电池(MeAFC)技术。在分散电站工况条件下,突破PEMFC、SOFC、MeAFC 燃料电池关键材料、核心部件、系统集成和质能平衡管理等关键技术,建立分布式发电产业化平台,实现千瓦至百千瓦级 PEMFC 系统在通讯基站和分散电站等领域的推广应用;实现百千瓦至兆瓦级 SOFC 发电分布式凯发娱乐网址系统示范应用,发电效率 60%以上,并开发适于边远城市和工矿企业等分布式电站;实现 MeAFC 系统在智能微电网、通讯基站和应急救灾等领域的示范运行或规模应用。
燃料电池产业分析报告(深度分析)
燃料电池星星之火,正待燎原:2014年11月丰田发布燃料电动车Mirai,2015年1月,丰田宣布在全球范围内开放5680项技术专利,其中包括Mirai的1970项关键技术专利。丰田一些列动作表明其在燃料电池汽车技术上已趋成熟,正进入技术优化和商业生态构建阶段。在我国,以国鸿氢能与Ballad合作为代表的“市场换技术”模式已经落地,并计划在两年内投放3000套燃料电池系统,同时福田汽车公告斩获北京有车租赁100辆欧辉氢燃料电池电动客车订单等消息亦显示国内燃料电池汽车产业化已悄然开启。具备高能量密度特性,氢燃料电池市场潜力巨大:氢燃料电池通过氢气和氧气电化学反应产生电能(核心部件为双极板、电解质、扩散层、催化剂),具有极高的能量密度并兼具零排放特点,无疑是我们所追求的最具潜力凯发娱乐网址利用方式。在燃料电池汽车、锂电池增程汽车、无人机、IDC等领域潜力巨大,根据富士经济预测未来十年燃料电池市场空间将达到3400亿元以上。工业废氢利用可显著降低氢使用成本,美国已规划电堆成本下降目标:美国计划在2020年实现非重整法(电解法、生物法等)加氢平准用氢价格降至10美元/kWh。电堆成本方面,在50万套80kW电池系统产量规模下,实现由2015年的53美元/kW(合3.01万/套),下降至2020年40美元/kW(合2.34万/套),并期望最终达到30美元/kW(合1.75万/套)。此外,当前我国每年大约有10亿立方米的废氢被排放,能产生电能约130亿度电,若将其在燃料电池侧加以利用,经济价值巨大。政策力挺燃料电池技术,购车补贴2020年之前不退坡:政策给予小型/轻型/大型燃料电池车补贴20/30/50万元/台、加气站400万元/个补贴。并出台《中国制造2025—凯发娱乐网址装备实施方案》、《凯发娱乐网址技术革命创新行动计划(2016-2030)》等支持文件,制定2020年达产1000辆燃料电池汽车并进行示范运行的目标。另一方面巴黎峰会成功召开,我国到2030年GDP碳排放需较2005年下降60-65%。目前政府行政手段治理压力大、效率低,ZEV、碳税等经济手段的出台将为燃料电池车加速发展奠定基础。1.氢燃料电池为燃料电池主流方向,全球市场空间超3000亿燃料电池通过燃料的电化学反应直接产生电能,相当于一个小型发电装臵(主要包括双极板、电解质、扩散层、催化剂)。根据电解质和燃料的不同,燃料电池分为六类:质子交换膜燃料电池(PEMFC)、直接甲醇燃料电池(DMFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、碱性燃料电池(AFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、磷酸燃料电池(PAFC)。燃料电池核心电化学方程式如下:鉴于燃料电池仍是新兴产业,多种技术路线并存(不只有氢燃料电池路线),我们对6种燃料电池分别从各自反应原理、输出效率等方面进行了梳理,以使大家更全面的了解燃料电池产业,并通过对比思考出更为符合我国国情的技术方向。1.1.六类燃料技术各有用武之地,质子交换膜燃料电池实现跨越式发展1.1.1.质子交换膜燃料电池(PEMFC):低温运行,主要应用于交通领域PEMFC采用水基酸性聚合物(一般为全氟磺酸)作为电解质、铂作为催化剂,是当前燃料电池汽车和物料搬运车的首选技术路线。相较其余5类电池,其特点为运行温度相对较低(一般低于100℃),同时可以根据需要灵活调整电堆输出功率。但因相对低的启动温度并采用贵金属基电极,这类电池必须使用高纯度的氢。为克服高纯度氢气需求限制,目前PEMFC出现高温型技术路线,其原理为将水基电解质变成无机酸基电解质,该类电池运行温度可以高达200℃,对氢气的纯度要求较低,但有能量密度较低的弊端。1.2.甲醇燃料电池(DMFC):运行温度适中,主要应用于消费电子DMFC是相对较新的技术,由美国NASA和喷气式推进实验室在90年代发现。与PEMFC电池一样需要使用聚合物膜(如全氟磺酸)作为电解质,不同点为其采用铂-钌金催化剂,燃料可以是氢也可以是液态甲醇,因此被称作直接甲醇燃料电池。甲醇具有相对高的能量密度,很容易运输和存储。基于其运行温度60-130℃特点,效率60%左右,直接甲醇燃料电池主要应用方向为电子产品、移动充电宝、物料搬运车等领域。1.3.固体氧化物燃料电池(SOFC):运行温度高,主要应用于电站SOFC采用固体陶瓷作为电解质(例如氧化锆-氧化钇),运行温度非常高,最高运行温度高达800-1000℃,对铂催化剂依赖较小,可采用多种碳氢化合物燃料(甲烷、煤气等)。其能量转换效率超过60%,如果放出的热量能够被回收利用,转化率则可高达80%。但受限于启动时间长,很难应用于汽车领域。固体燃料电池在大型、小型固定式热电联产发电站中应用较多,例如Bloom的100kW离网发电站。此外,输出功率W级的管状固体燃料电池还成功应用在便携式充电装臵领域。1.4.碱性燃料电池(AFC):可用非贵金属催化剂,主要应用于航天领域AFC采用如氢氧化钾、碱性聚合物之类的碱性电解质,要求高纯度氢,运行温度70℃左右。最先被NASA应用在航天器上用于生产电能和水的电池,鲜被应用于商业领域。其优点是可采用非贵金属作为催化剂(镍最常见),转换效率可高达60%。1.5.熔融碳酸盐燃料电池(MCFC):运行温度高,大型电站首选MCFC采用附着在多孔陶瓷上的熔融碳酸盐(包括碳酸锂、碳酸钾及碳酸锂)作为电解质。运行温度高达650℃,具备三大优点:1)对贵金属催化剂的依赖较低;2)比起低温电池,可减少催化剂中毒概率;3)可以使用多种燃料(例如煤气、甲烷等);缺点是存在高温腐蚀。目前,MCFC主要用在一些大型电站、热电联产(CHP)、热冷联产(CCP),转换效率高达60%,联产效率高达80%以上。1.6.磷酸燃料电池(PAFC):上一代主流燃料电池技术作为2001年之前的主流燃料电池都技术,PAFC采用磷酸或磷酸基电解质,能有效减少铂催化剂(运行温度180℃左右)中毒,但发电效率较低,当热电联产时效率可达80%。主要应用在功率100-400kW的固定式发电站中,也有少量应用在大型汽车中。1.7.各类型电池出货情况:受益交通应用拉动,PEMFC出现跨越式发展2010-2015年,PEMFC、SOFC、MCFC三种类型电池占据了历年总出货量的90%以上,其中受交通运输领域需求拉动,PEMFC在2015年出货量出现了跨越式增长,同比增长高达147.04%;SOFC、MCFC在固定式电站或热电联产上应用较为成熟,年均复合增长率45.87%。1.8.全球燃料电池市场空间有望达到3400亿,PEMFC占多数根据日本富士经济预测,至2025年,全球燃料电池市场有望达到5.2万亿日元(合约人民币3400亿元)。通过分析,我们发现2015年之前,燃料电池应用以产业和商业用途及家庭用途领域为主,但因燃料电池汽车商业化不断落地的催化,下游市场已出现结构性变化。2011年燃料电池汽车市场仅为3亿日元,未来随着技术升级、加氢站等基础设施的完善、政策支持力度加大,预计到2025年全球燃料电池汽车市场有望扩大到2.91万亿日元(合约人民币1900亿元),占整体市场一半以上,增长潜力巨大。2.三大应用领域,交通领域最具潜力通过上文分析,可发现燃料电池应用主要集中在电站(含热电联产)、交通运输领域。事实上,早期燃料电池的应用主要集中在潜艇、航天等特殊领域,且技术已相对成熟。而在民用领域主要包括固定式领域、交通运输领域和便携式领域三大类,受益各国政策支持,汽车技术上取得较大突破,丰田、本田、现代等均推出了各自的量产燃料电池汽车,商业化进程正在加速。从应用场景的市场结构来看,交通领域无疑最具潜力。2015年,全球燃料电池系统的出货量为7万多套(较2009年增长366%),但与大规模商业化仍存在一定差距。纵观2010-2015年,燃料电池的出货量:50%~60%集中在固定式领域,20%~30%用于便携式领域。但在2015年燃料电池在交通运输领域的出货量几乎翻倍。而从容量看,大功率燃料电池在交通运输领域实现了快速上升,前景值得期待。2.1.交通运输领域:燃料汽车经济性凸显,无人机大有可为2.1.1.物料搬运车试水在先以PEMFC为动力的叉车是当前燃料电池在交通应用内最大的部门之一,国外已有大批量物流公司(如Fedex)正在使用燃料电池物流搬运车。2.1.2.氢燃料电池汽车商业化黎明前夜氢燃料电池车主要由燃料电池系统(包含反应堆、空气压缩机等)、储氢装臵、辅助电池、控制装臵和驱动电机构成,续航力强、噪音低、零排放,适合我国人口密集城市的日常需求。根据巴黎峰会规则,我国到2030年GDP碳排放将较2005年下降60-65%。当前,我国城市空气污染恶劣,行政手段治理压力大、效率低,ZEV、碳税等经济手段的预期推出将为燃料电池车加速发展奠定基础。Mirai推出加速产业拐点到来,专利公开掀起产业化浪潮丰田2014年11月发布Mirai燃料电池汽车,其性能已经与现有电动车领头羊TeslaMoedls60车型媲美。2015年1月,丰田宣布在全球求范围内开放耗时20多年、耗资上千亿资金开发的5680项燃料电池技术专利,其中包括Mirai的1970项关键技术专利。从商业战略的角度看,我们认为丰田此举已经昭示其技术已经相当成熟,进入了技术优化和商业生态构建的阶段。对比三种不同化石凯发娱乐网址利用效率(内燃机为37%,燃料电池为45.7%,锂电池为49.2%),我们发现锂电池和燃料电池较传统燃油汽车都具有较大优势。当前锂电池车产业发展更为完善、积累的运行数据更多,但燃料电池车潜力巨大,两种路线并重更符合我国的国情。同时燃料电池作为锂电动车的增程手段不失为一种技术和商业上可行的过渡方案。燃料电池车与锂电池最大不同在于驱动力来源,燃料电池车动力来源包含电池控制器、储氢装臵、电池堆、辅助蓄电池、燃料处理器、压缩机和加湿器,而锂电池车主要包含电池控制器、电池组、车载充电器,其他部件两种车相似。进一步对比燃料电池和锂电池性能参数,可见燃料电池具有非常高的能量密度(决定续航能力的因素),在其核心部件成本有望进一步下降大背景下,燃料电池的应用有大幅提升空间。但锂电池配套设施已经开始大规模兴建,并形成了一定的产业规模,同时燃料电池汽车也需要二次电池(包括锂电池)作为辅助电源,锂电池仍将作为我国未来电动汽车主导产业之一。2.1.3.成熟技术可保障燃料电池车安全运行目前,世界上已有丰田MIrai、本田Clarity等氢燃料电池车实现量产,人们对于氢燃料电池车的安全性普遍存在顾虑,但以丰田为代表的汽车制造厂商已经有周全的安全方案。2.1.4.政策助力燃料电池加速发展政策历来是国家推动新兴产业发展的指挥棒。我国政府对燃料电池汽车的发展规划早在2001年就已经启动,2001年的“863计划——电动汽车重大专项”项目,确定了“三纵三横”战略,其中“三纵”即包括纯电动、混合电动、燃料电池汽车。到2015年,《中国制造2025》规划纲要出台,提出了燃料电池汽车的三步发展战略,最终在2020年,达到生产1000辆燃料电池汽车并进行示范运行的目标。技术方面,科技部的《“十三五”电动汽车规划》给出了指引,未来几年需要攻克薄金属双极板表面改性技术、车用燃料电池耐久性技术、推进加氢站建设和燃料电池汽车示范运行等多项工作,关键基础器件、燃料电池系统、基础设施与示范三个方面需继续加大研发和投入力度。为了达到上述规划目标并攻克技术难题,中央自2009年起对燃料电池汽车持续地给予财政补贴和税收减免,近几年的财政补贴积极促进燃料电池汽车的市场化导入。根据中央的补贴标准,2013-2015年,燃料电池乘用车的补贴标准逐年递减5%,从2013年20万元降低到2015年的18万元,但根据《关于2016-2020年新凯发娱乐网址汽车推广应用财政支持政策的通知》,2016-2020年又重新恢复到20万元,而纯电动和插电混合乘用车的补贴逐渐退坡。除此之外,还给予燃料电池商用车中型30万、重型50万的补贴。2.1.5.经济性在公交车和物流搬运车侧逐步凸显私家车使用者需要培育消费心理、汽车使用习惯不统一、利用率低、受利己驱动明显,短期内氢燃料电池车难以大规模推广。而公交车在国家减排政策和财政支持共同推动下段,具有经济性。我们以一种燃料电池增程的中型物流车做分析:采用30kW+30kWh增程配臵,燃料电池系统约44万+锂电池系统约3.6万+常规部件8万=55.6万。国补30万,不算地方补贴成本为25.6万,若考虑地方补助,经济性更佳。此外,在国外物流搬运车领域应用已经非常成熟,我们认为,燃料电池汽车行业大规模商业化会在公交车和物流搬运车细分行业优先展开。2.1.6.无人机行业需求迫切无人机广泛应用于航拍、巡检、反恐、军事等领域,发展如火如荼,无人机领域龙头大疆创新销售收入更是呈现跨越式增长。但电池的续航能力一直限制着无人机功能发挥,而燃料电池技术有望彻底改变这一现状,使无人机产业进入一个全新的发展阶段。2.2.固定式领域:应用最为成熟,多用于分布式电站和备用电源污染重、能效低一直是困扰火力发电的核心问题,燃料电池不仅具有零排放、高效率优势,更是在外部环境剧烈变化的条件下,可以长时间连续工作,可靠性更高,受到国内外的普遍重视。燃料电池在该领域已有不少商业化应用,目前主要在分布式电源和备用电源两大领域,广泛应用于IDC、医院等重要部门。2.2.1.固定式分散电站:能量利用效率高燃料电池电站不同于燃料电池汽车,没有频繁启动的问题,一般采用以下4种电池技术:磷酸燃料电池PAFC、质子交换膜燃料电池PEMFC、固体氧化物燃料电池SOFC、熔融碳酸盐燃料电池MCFC。2.2.2.备用电源:可靠性高将燃料电池作为备用电源,在电信、银行、医院等行业最为普遍,作为燃料电池的大生产商,BallardPowerSystems在2012年就生产了近400个ElectraGen备用电源系统。  2.3.便携式领域:尚未起飞在三种主要的领域中,便携式领域的发展几乎处于停滞状态,便携式产品面临的环境较为简单,对电池安全性的要求较低,却对续航能力有很高要求,燃料电池恰恰符合这一领域的应用标准,虽然目前已有许多公司陆续推出氢燃料电池手机,但燃料电池在该领域一直未有实质性突破。3.最有发展前景的燃料电池——PEMFC产业链全梳理PEMFC产业链分为制氢、氢的运输分配、氢存储、燃料电池系统四个环节,我们根据四个环节梳理出上游、中游、下游产业链的成本下降路径和技术革新,深入的了解PEMFC发展情况。  3.1.氢的生产:天然气重整制氢成本媲美燃油,废氢利用进一步降低使用成本氢可以用多种技术生产,包括用化石凯发娱乐网址、核能和可再生凯发娱乐网址重整化石燃料、电解水、生物质、高温分解等。天然气制氢成本已经媲美汽油成本,根据美国凯发娱乐网址部测算,到2020年将新技术制氢(不包含重整法),加注站售价4美元/gge,相当于汽油价1.057美元/L。3.1.1.分布式制氢分布式制氢不需要大量的运输设备或投资大型制氢工厂,是目前最可行的方法。当前主要的制氢技术有两种:(1)重整天然气或者液态燃料(乙醇等);(2)小规模的电解水法。蒸汽重整甲烷制氢是现今在成本上能与汽油媲美的技术。使用可再生凯发娱乐网址,高温和生物液体重整是两种能大幅减少温室气体排放的技术,其中生物液体重整技术可广泛应用于分布式、集中式生产氢。使用风电、水电、太阳能等可再生凯发娱乐网址电解水是零排放制氢技术。当前制氢设备、运维成本和电费成本制约该技术的大规模应用,技术上仍然有待进一步开发空间,电费价格降低到当前电价的一半时,该种方法具有经济性。3.1.2.集中式制氢长期来看,大型工厂化制氢可以充分利用规模经济优势满足日益增长的氢燃料需求,集中制氢的凯发娱乐网址主要有化石凯发娱乐网址、核能和可再生凯发娱乐网址。随着高效的水裂解化学工艺和材料发展,采用集中式太阳能高温热化学制氢将成为一种潜在可能技术方案。我们认为我国具有巨大的人力资源和市场容量,非重整法规模效应显著,参照风电、光伏、锂电池等产业的发展轨迹,一旦引入国内成本有30%左右下降空间。此外,我国每年大约有10亿立方米的废氢被排放掉,能产生电能约130亿度电,若能利用到燃料电池车中,产生巨大的经济价值和环保价值。3.2.氢气的提纯:碳氢膜技术替代现有成本高昂的冷却技术当前的氢提纯技术主要采用冷却分离技术,成本较高,限制了氢利用的商业化。美国正在开发一种碳氢膜分离系统,可以应用在大规模煤制气联合系统中用于分离氢气和二氧化碳,可替代成本高昂的冷却技术。  3.3.氢的储运和加注:国外已有成熟技术应用常见的运输方式有液化汽车运输、高压气体汽车运输和管道运输(方法一、二、三),目前各国正在研发氢载体方式运输氢(方法四),我国的富瑞特装已经在有机物储氢技术上取得阶段性成果。同时,采用各种基本运输方式的组合运输形式。氢的加注和天然气加注方式比较相似,气态氢直接加注,液态氢经过气化后在进行加注。氢的存储技要求高效、安全、便捷、低成本,主要技术指标有容量、加注便捷性、耐久性。物理存储氢(压缩气体、低温液体容器)技术是当前最成熟的存储技术。未来能够够使汽车商业化,主要集中在规模效应和新技术降低碳纤维成本之上。另外在研双向可逆的金属氢化物存储技术也在研发之中。3.4.燃料电池系统:规模化、新技术降本路线清晰燃料电池系统是燃料电动车的核心,一般由电池堆、燃料处理器、空气压缩机和组成增湿器(丰田已经省去)组成。根据美国凯发娱乐网址部测算,2016年在年产2万台规模下成本大约280美元/kW,到2020年PEMFC效率会达到65%,铂金属用量由0.16降低到0.125g/kW,双极板成本从7美元/kW降低到3美元/kW,50万台批量成产成本40美元/kW(最终目标实现30美元/kW),国内当前成本1-1.5万/kW。4.投资建议国外技术的不断突破,让我们看到了氢燃料电池成本下降路径。重整法制氢成本已可媲美燃油(约合1.25美元/kg)、电池系统成本2015年约53美元/kW,2020年有望下降至40美元/kW,同时我国废氢的利用将使使用成本进一步降低。政策方面,我国给予乘用车/中型/大型车补贴20/30/50万/台的强力支持,落实到具体订单上,福田汽车斩获北京有车租赁100辆欧辉氢燃料电池电动客车的订单。综上所述,燃料电池在交通领域(汽车、无人机)的市场导入已经开始,未来几年有望逐步放量,未来或许成为主流动力汽车凯发娱乐网址之一,也许是二十年也许是五十年,但总归比之今天的锂电或许更具备典型意义。
 
 
 
 
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