中国氢能联盟-中国氢能及燃料电池产业手册-2021.4-22页_11mb

报告摘要

中国氢能及燃料电池产业手册总结

核心内容概览

本手册系统梳理了中国氢能及燃料电池产业的特性、政策支持、产业现状、技术经济性以及相关标准与检测体系，为读者提供了全面的行业信息。

主要观点与关键信息

1. 氢的特性

热值：氢气的热值高，约为同质量焦炭、汽油的2-4倍，具体为高热值140.4 MJ/kg，低热值120.0 MJ/kg。
密度：氢气密度仅为空气的1/14，0°C、1 atm下为0.0899 kg/m³。
安全性：氢气具有燃点低、爆炸区间宽、扩散系数大等特点，但因其易于扩散且爆炸下限浓度高于汽油和天然气，在开放空间中相对安全。然而，在受限空间如隧道、地下停车场中泄漏扩散规律仍需进一步研究。
燃料电池汽车耗氢：不同车型氢燃料电池汽车百公里耗氢量存在差异，具体数据见图表5。
氢能产业链：包括制氢、储运氢、加氢与氢的综合应用。
术语解释：
- 灰氢：使用化石燃料制氢，不处理二氧化碳。
- 蓝氢：使用化石燃料制氢，同时捕集和封存二氧化碳。
- 绿氢：使用可再生能源电解或光解制氢。
- 低碳氢：二氧化碳排放低于14.51 kg CO₂e/kg H₂。
- 清洁氢：二氧化碳排放低于4.90 kg CO₂e/kg H₂。
- 碳中和：一年内二氧化碳排放与去除达到平衡。
- 净零排放：温室气体排放与清除达到平衡。
- 总体拥有成本（TCO）：涵盖制氢、储运与终端使用设备的全生命周期成本。
- 氢气全口径成本：包括制取、储存、运输与加注成本。

2. 政策支持

国际形势：20多个国家已发布氢能战略，其中9个全面实施，11个正在制定。
国家政策：自20世纪80年代起，中国逐步启动氢能研发项目，如“863计划”和“973计划”，并将其纳入国家能源战略。
科技部支持：近三年支持了27个氢能研发项目，总投入约5亿元，涵盖燃料电池技术、制氢技术、储氢技术、加氢站技术等。
地方政策：截至2020年10月，23个省、40个城市发布或正在编制氢能发展战略，其中山东、河北、广东政策较多，成都、佛山、上海示范项目较多。

3. 产业发展现状

燃料电池汽车：中国是全球最大的燃料电池商用车生产国，截至2020年9月，累计生产7500辆燃料电池汽车，32个城市开展示范运行，累计运行里程超过1亿公里。
加氢站建设：截至2020年9月，中国已建成约80座加氢站，主要为35 MPa高压气态加氢站，固定式加氢站占比提升至55%。
其他应用：氢燃料有轨电车已在佛山高明区运行，日照钢铁氢冶金项目预计2021年建成，300客位燃料电池渡轮即将实施。固体氧化物燃料电池（SOFC）在发电领域也有应用，国家能源集团已实现20 kW级SOFC发电系统试车成功。
全球产业现状：2019年全球氢气产量约11,500万吨，纯氢约7,000万吨。全球加氢站数量约432座，主要为70 MPa高压气态加氢站，固定式加氢站占比超80%。2019年全球燃料电池出货量约1.1 GW，装机容量约3.4 GW，交通领域占比近70%。

4. 技术经济性现状

制氢技术经济性与碳排放：
- 电解水制氢：全口径成本约50元/kg，其中制氢成本占比44%，储运成本占比24%，加注成本占比32%。
- 不同制氢方式：包括化石能源重整制氢、工业副产氢提纯、电解水制氢，其中电解水制氢被认为是最具潜力的未来技术。
- 制氢碳排放：煤制氢碳排放强度为22-35 kg CO₂e/kg H₂，天然气制氢为10-16 kg CO₂e/kg H₂，电解水制氢为33.75-43.41 kg CO₂e/kg H₂（市电），可再生能源弃电制氢为0.4-0.5 kg CO₂e/kg H₂。
储运氢技术经济性：
- 主要储运方式包括气态、液态、固态和有机液体储运。
- 气态储运成本较低，但运输密度小，储氢瓶国产化率约50%。
- 液氢储运适合长距离运输，但国内液氢储罐制造技术与国外存在差距。
- 固体储氢技术尚处于小规模示范阶段。
总体拥有成本（TCO）：
- 对非交通应用，TCO中80%为制氢与分销成本；对交通应用，重型卡车的TCO占比远高于大型客车。
技术装备现状：
- 电解水制氢装备国产化率较高，ALK国产化率约95%，SPE国产化率约80%，但关键部件如质子交换膜仍依赖进口。
- 储运氢装备国产化率约50%，核心材料如碳纤维仍需进口。
- 加氢站装备国产化率约30%，关键部件如压缩机和液氢泵仍依赖进口。
- 燃料电池系统国产化率接近70%，但关键材料如质子交换膜、催化剂等仍以进口为主。
- 固体氧化物燃料电池（SOFC）国产化率95%以上，但单电池与电堆性能与国外存在明显差距。

5. 标准与检测体系

标准体系：
- 我国氢能技术标准体系包括8个子体系，共37个领域。
- 截至2020年6月，已发布氢能相关国家标准95项，涵盖基础与管理、氢质量、氢安全、氢储运加注、氢应用、氢检测等方面。
检测体系：
- 国内具备燃料电池检测能力的机构共14家，其中13家为独立第三方机构，3家具备氢气品质检测能力。
- 全球氢能技术标准超过200项，涵盖制备、储存、输运、加氢站、安全、氢品质等方面。
- 国内检测机构如中汽研、上海机动车检测认证技术研究中心、襄阳达安检测中心已通过CNAS认可。
- 上游氢供应链检测能力尚不完善，缺乏相应的检测中心。