2022年中国氢能行业技术发展洞察报告-47页_2mb

2022年中国氢能行业技术发展洞察报告总结

核心内容概览

本报告全面分析了中国氢能行业的发展现状、技术趋势、研发竞争格局及代表性企业技术布局，旨在为氢能产业发展提供政策、技术及市场层面的参考。

主要观点

• 氢能是一种清洁、无碳、来源广泛且应用场景丰富的可再生能源，具有热值高、制取成本低、零碳排放等优势。
• 中国已成为全球最大的产氢国，氢气产能达4000万吨，产量达3300万吨，氢经济基本发展成熟。
• 2022年全球氢能产业在政策、专利、市场等方面呈现快速发展态势，氢能有望成为未来能源体系的重要组成部分。
• 中国氢能技术发展经历了技术萌芽期、平稳发展期和高速发展期三个阶段，尤其在电解水制氢、储运及加注技术方面增长迅速。

关键信息

一．氢能行业简介及发展历程梳理

• 氢能概念：氢能是指氢与氧发生化学反应所释放的化学能，是重要的工业原料和能源载体。
• 发展历程：
  • 全球：从1839年燃料电池的诞生，到2016年丰田发布Mirai，再到2020年Nikola登陆纳斯达克，氢能技术逐步走向商业化。
  • 中国：2019年氢能首次写入《政府工作报告》，2021年首批燃料电池汽车示范城市群落地，2022年北京冬奥会实现全面氢能源应用。

二．氢能行业全景扫描

• 氢能产业链包括：上游制氢、储运、加注；中游燃料电池动力系统；下游应用领域：交通运输、固定发电、便携式电池、航空航天。
• 交通运输是当前氢能应用的主流方向，2025年氢燃料电池汽车保有量预计达10万辆，市场规模有望达800亿元。

三．中国氢能行业技术发展趋势透视

3.1 上游技术发展趋势

• 制备技术：
  • 电解水制氢是清洁可持续的制氢方式，专利申请量占氢能领域专利总量的31.28%，年均增长率达38.34%。
  • 化工原料制氢技术专利申请量占27.91%，年均增长率达42.58%。
  • 工业尾气制氢技术专利申请量占9.89%，年均增长率达28.70%。
  • 新型制氢技术（如生物质、太阳能、风能等）专利申请量占18.58%，年均增长率达41.42%。
• 储运技术：
  • 高压气态和高压液态储运技术增长势头最好，专利申请量分别占37.54%和34.39%。
  • 固态储运技术尚处于技术攻克阶段，专利申请量占21.53%。
• 加注技术：
  • 加氢站专利申请量年均增长显著，2016年后专利申请量增长超11倍，预计2022年和2023年专利申请量将分别达492件和551件。

3.2 中游技术发展趋势

• 燃料电池动力系统：
  • 专利申请量达42231件，其中电堆系统占66%，控制系统占34%。
  • 电堆系统专利申请量最多，主要集中在催化剂、质子交换膜、双极板等技术分支。
  • 催化剂技术专利申请量占比最高，其中非铂极催化剂占比12.40%。
  • 双极板技术专利申请量占比4.36%（金属双极板），质子交换膜技术专利申请量占比3.55%（非全氟磺酸膜）。

3.3 下游技术发展趋势

• 应用场景：
  • 交通运输领域专利申请量占比最高，达71.05%。
  • 其他应用领域包括固定发电（9.86%）、便携式电池（14.53%）和航天（4.56%）。
• 未来需求：
  • 中国预计2050年氢气需求量将达6000万吨，其中交通运输领域占比约40%。

四．中国氢能行业研发竞争格局分析

4.1 上游技术研发竞争格局

• 制备技术：
  • 华能集团、中国科学院大连化学物理研究所、华能技术创新中心等是电解水制氢领域的领先申请人。
  • 华能集团专利申请量占前10名专利总量的32.3%，其在电解池、冷却降温、氧气储罐等领域有大量布局。
• 储运技术：
  • 富瑞特装和张家港氢云新能源研究院是高压储运技术的代表企业，专利申请量占前10名的90%。
  • 富瑞特装在内壳体、加氢站、液氮冷却系统等领域有大量专利布局。
• 加注技术：
  • 丰田、本田、现代等国外车企占据主导地位，上海氢枫能源位列第2名。
  • 上海氢枫能源在加氢站场景、控制阀、泵组件等领域进行技术布局。

4.2 中游技术研发竞争格局

• 燃料电池动力系统：
  • 丰田自动车株式会社以1559件专利位列第1名，占前10名专利总量的36.9%。
  • 中国科学院大连化学物理研究所以922件专利位列第2名，占前10名专利总量的21.7%。
  • 新源动力以381件专利位列第8名，主要集中在膜电极、燃料电池包等技术领域。
  • 上海神力以375件专利位列第9名，主要集中在燃料电池堆、双极板等技术。

4.3 下游技术研发竞争格局

• 交通运输领域：
  • 丰田自动车株式会社以759件专利位列第1名，占前10名专利总量的19.41%。
  • 武汉格罗夫以321件专利位列第3名，专注于燃料电池系统管理、整车控制等领域。

五．中国氢能代表性企业技术盘点

5.1 上游代表企业

• 华能集团：
  • 在电解水制氢领域专利申请量领先，2021年实现碱性制氢水电解槽商业化，专利申请量超40件。
  • 聚焦电解池、冷却降温、光伏发电等技术领域。
• 上海合既得动氢机器有限公司：
  • 甲醇水制氢技术领先，专利申请量达103件，占化工原料制氢领域专利总量的24.32%。
  • 重点布局甲醇水、制氢设备、发电系统等技术。

5.2 中游代表企业

• 新源动力：
  • 以381件专利位列中游燃料电池动力系统第8名，主要集中在膜电极、燃料电池包等技术。
  • 膜电极专利申请量达246件，占其总专利量的42.52%，是燃料电池系统的核心。
• 上海神力科技有限公司：
  • 在燃料电池堆技术领域专利申请量达122件，占其总专利量的31.33%。
  • 双极板专利申请量占其总专利量的15.48%，是电堆系统的关键组件。

5.3 下游代表企业

• 武汉格罗夫氢能汽车有限公司：
  • 以321件专利位列下游交通运输领域第3名，技术布局集中在燃料电池系统管理、整车控制等领域。
  • 3年内专利申请量超过300件，构建了氢燃料电池汽车核心技术壁垒。

技术发展展望

• 产业链发展趋势：
  • 氢能产业链逐步完善，从制氢、储运到加注和应用，各环节协同发展。
• 未来技术演进与展望：
  • 随着技术进步和成本下降，氢能有望成为未来交通、工业和能源的重要组成部分。
  • 2035年氢燃料电池系统成本将降至800元/kW，2050年有望降至300元/kW。
  • 交通运输领域将实现氢能普及，燃料电池汽车保有量预计达3000万辆，市场规模达万亿级。

结论

中国氢能行业正处于快速发展阶段，政策支持、技术研发和市场应用三方面协同推进。未来，随着电解水制氢、储运、加注等技术的不断突破，氢能将在交通、工业、能源等多个领域发挥重要作用，成为实现“双碳”目标的重要支撑。