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2017年中国氢燃料电池车产业市场运行现状及市场需求情况分析【图】

    一、2016年中国氢燃料电池车产业市场运行总况

    1、氢燃料电池车的先驱

    现在任何行业的发展都需要强烈关注到中国,因为这是潜力巨大的市场。我国的燃料电池发展较晚,但是最近两年发展很快。国内 FCV 汽车已经渡过技术开发阶段,而进入市场导入阶段,降低成本和加强加氢站的建设成为重点。

    中国的燃料电池研究始于 1958 年,原电子工业部天津电源研究所最早开展了 MCFC 的研究。70 年代在航天事业的推动下,中国燃料电池的研究曾呈现出第一次高潮。90 年代中期,由于国家科技部与中科院将燃料电池技术列入"九五"科技攻关计划的推动,中国进入了燃料电池研究的第二个高潮。在中国科学工作者在燃料电池基础研究和单项技术方面取得了不少进展,积累了一定经验。但是,由于多年来在燃料电池研究方面投入资金数量很少,就燃料电池技术的总体水平来看,与发达国家尚有较大差距。近几年中国加强了在 PEMFC 方面的研究力度。 2000 年大连化学物理研究所与中科院电工研究所已完成 30kW 车用用燃料电池的全部试验工作。北京富原公司也宣布,2001 年提供 40kW 的中巴燃料电池,并接受订货。目前燃料电池在中国已经开始全面发展,在便携式燃料电池、固定式燃料电池和燃料电池汽车领域都有较大规模的发展和示范。

    中国燃料电池和氢能研究相关的政府资金支持主要来自 863 国家高新技术研发项目和973 国家基础研究项目,项目目标由科技部确定,主要目标是提高寿命和降低成本。中国发展策略以 5 年为一个周期,所以被称为“5 年计划”。在过去的四个“5 年计划”中,燃料电池和氢能在不同程度上得到了政策支持:第九五期间(1996-2000)约有 3000 万人民币;第十五期间的总计划投资接近 1 亿人民币;在“十一五”期间有 3300 万人民币。“十二五”期间的投资包括主要用于 863 项目的 1 亿人民币和 973 项目中另有 7000 万的投资,资金将被五/五分,分别用于 SOFC 和非铂类催化剂的研发,多与中国大学(如清华大学、同济大学)联合进行项目研究。

    过去 6 年中进行了很多燃料电池和氢能示范项目,通常与备受瞩目的活动一起进行。项目大多是交通工具,如小型的高尔夫车、大型的燃料电池轿车和燃料电池公交车等。

燃料电池公交车项目

    此项目由中国政府、联合国开发计划署与世界环境基金于 2003 年 3 月启动,第一阶段为 2006 年 6 月到 2007 年 10 月,3 辆戴姆勒克莱斯勒燃料电池公交在北京运行。运行期间共载客 57000 人,总行驶里程 92000 公里,可用性达 90%。第二阶段在上海,启动于 2007年 11 月,结束于 2010 年世博会截止,主要是 6 辆上海汽车公司的燃料电池公交的示范运营,其中 3 个车辆的电堆来自巴拉德动力,3 辆来自于中国国内供应商。

    2008 年奥运会

    此次示范项目共投入车辆 600 辆,运行里程超过 235 万公里以上,在保证安全运行的前提下,顺利完成了奥运期间承担的运行任务。参与奥运示范的新能源车主要包括:混合动力客车:一汽 10 辆、东风 15 辆,主要在围绕奥运村的公交专线上运行。

    混合动力轿车:一汽5 辆、奇瑞 50 辆、长安 20 辆,主要作为奥运出租车。纯电动客车 50 辆,在媒体村和奥运村作为摆渡的大客车,运送中外媒体工作人员和运动员。东风提供的纯电动场地车 415 辆,主要在场馆内服务。北汽福田/清华燃料电池大客车 3 辆作为公交车使用。上海大众/同济的燃料电池轿车 20 辆,主要作为科技部和北京运输局的公共用车。同时,燃料电池轿车和客车都参与了奥运马拉松比赛,轿车作为先导车,大客车作为收容车。此外,中通的 5 辆纯电动客车担任交通的摆渡任务,由奥组委交通部负责。

    2014 新能源汽车万里行

    2014 年 9 月 3 日,创新征程--2014 新能源汽车万里行发车仪式在上海汽车博物馆正式启动。新能源车队由荣威 550PLUG-IN 插电式混合动力车、荣威 E50 纯电动车和 荣威 750燃料电池车组成,将分南北两线,北线从西藏预热,历经南京、 青岛、大连、唐山收官北京;南线历经杭州、南昌、厦门、深圳、佛山、 昆明,收官成都。行程涵盖全国 14 个省市自治区 25 个城市,超越 10000 公 里。在展示新能源汽车的同时,新能源车队也将接受沿海潮湿、高原极寒、 南方湿热、北方干燥的考验,以充分检验新能源汽车在多种气候、路况、海拔等自然环境下的适应性和可靠性。

国内用于示范的燃料电池汽车

资料来源:公开资料整理

    相关报告:智研咨询发布的《2017-2023年中国氢燃料电池车行业运行现状及投资预测研究分析报告

    2、自主品牌第二战场

    我国企业研发的氢燃料电池的样车性能水平比较先进,可以说是国际先进水平,但比起国际上的领先者的水平还有较大差距。

    受国家超十亿元开发资金支持的刺激,目前国内汽车企业争相加入了氢燃料电池汽车研究的行列。

    除了上汽、奇瑞等在"十五"期间就参与研发的企业之外,北汽福田也已加入进来。另外上汽也从氢燃料电池轿车领域进入到了客车领域。

    主要短板――氢燃料电池寿命

    在氢燃料电池轿车研发方面,以荣威750为基础的"上海牌"燃料电池轿车是中国研发的第四代氢燃料电池轿车,代表了目前中国最先进的水平。其氢燃料电池动力系统由上海燃料电池汽车动力系统有限公司开发。

    与第三代燃料电池轿车"超越三号"相比,"上海"牌燃料电池轿车的整车动力性能更加强劲、高效。0至100公里加速度由19秒减至15秒,一次性充氢连续行驶里程从230公里延至300公里以上,最高时速从120公里升至150公里。此外,它的集成化程度更高,整车的稳定性、可靠性也得到进一步提升。

    同样搭载第四代动力系统的上海大众帕萨特领驭、奇瑞东方之子最高时速都可达150公里,0-100公里的加速时间小于15秒,加注一次氢气可行驶300多公里,这些性能与国际先进水平差距不大。

    此外东风汽车也进入了氢燃料电池汽车领域。2004年8月,东风汽车与武汉理工大学合作,以爱丽舍为平台,研制出氢燃料电池轿车――"楚天一号"。它搭载一个25千瓦氢燃料电池作为动力,最高时速为103公里,但续航里程较短。

    氢燃料电池客车研发方面,2002年初,清华大学作为牵头单位,与东风汽车公司、北京客车总厂等五家单位组成了总体组,承担国家"十五"863计划燃料电池城市客车研制项目。清华大学也成立了北京清能华通科技发展有限公司作为产业化载体。

    目前,国内最新的氢燃料电池客车最大速度达到90公里/小时,一次加氢最大行驶里程达到300公里,发动机输出功率达到100千瓦。这与国际领先水平相比还有较大差距。

    2007年11月15日,中国燃料电池公共汽车商业化示范项目第二期启动,将为上海招标采购3~6辆适合上海城市公交工况的燃料电池公共汽车,进行为期两年的示范运行。

    有关专家建议,中国已经自主研发出了燃料电池大客车,中国政府也投入了很多资金。国外的燃料电池大客车价格很高,为了促进中国政策的制定和相关标准法规的建立,建议中国的燃料电池大客车也能加入到示范运行的行列中。

    在发动机、整车控制技术方面,国内的水平尽管与国际领先水平有差距,但这不是发展氢燃料电池最主要的困难。关键的问题还在于氢燃料电池和动力电池的寿命问题。

    值得注意的是,跨国公司已经介入了国内燃料电池汽车领域。

    第二途径――与跨国公司合作

    2004年,上汽与通用签订了清洁能源汽车战略合作框架协议,双方达成协议:通用"氢动三号"氢燃料电池汽车从2005年第一季度开始在中国进行为期两年的示范运行。以通用汽车在2002年推出的"氢动三号"为基础,由泛亚汽车技术中心在通用汽车北美和德国工程人员的指导下进行一系列整合工作,并且泛亚汽车技术中心将负责此车日后的运行及维护。

    在2001年,上汽集团与通用汽车中国公司合资组建的上海泛亚汽车技术中心,就以别克GL8为原型推出了一辆名为凤凰的燃料电池汽车。

    2005年中国燃料电池公共汽车商业化示范项目竞标时,通用汽车也曾支持上汽集团参加该项目竞标,并提供当时通用汽车最先进的燃料电池驱动系统。目前,上海大众生产的领驭也有了氢燃料电池车型,而且将参加北京奥运会期间的交通服务。

    因为承担863计划的一些高校并不能及时抓住国际最新的技术潮流,所以上汽的氢燃料电池汽车研发并不完全依靠863计划,与跨国公司也有合作。

    国内企业在发动机电子控制、整车控制等技术方面,无论是传统能源,还是新能源汽车的研发,都在与跨国公司合作,比如与德国博世公司合作开发发动机电子控制技术。

    汽与通用的合作协议还包括"为制订中国的氢燃料电池汽车标准及规则做贡献"这样的条款。因此,不排除通用借助上汽对中国氢燃料电池汽车标准制定施加影响。

    3、氢燃料电池的特点和优势

    燃料电池是一种将燃料和氧化物化学能转换为电能的发电装臵,其基本原理最早于 1838 年由德国化学家尚班提出,在 90 年代之后开始迅猛发展,进入 21 世纪,燃料电池陆续在发电及供热站、便携式电源和交通运输等多个领域得到应用。

燃料电池发展历史上的重大事件

资料来源:公开资料整理

    燃料电池基本构造包括阳极(燃料电极)、阴极(氧电极)和电解质。其中,燃料从电池正阳极进入,在催化剂的作用下,分解为质子和电子。电解质的主要作用是将质子从阳极传输至阴极,而电子则是通过外载回路传输至阴极,并形成电流。在阴极处,氧化剂和质子、电子发生化学反应生成新的化学物质。

燃料电池结构图

资料来源:公开资料整理

    燃料电池一般是按电解质将其分为五大类,按其技术开发时间依序是碱性染料电池(AlkalineFuel Cell, AFC)、磷酸型燃料电池(Phosphoric Acid Fuel Cell, PAFC)、熔融碳酸盐型燃料电池(Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC)、固体氧化物型燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)和质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC)。

燃料电池的类型与特征

资料来源:公开资料整理

    其中,PEMFC 于 90 年代初在实用方面取得了突破性进展,并成为当今国际上燃料电池发展的热点。PEMFC 以氢气或重整气为燃料,空气或氧气为氧化剂,全氟磺酸型固体聚合物为电解质,Pt 为催化剂。PEMFC 具有室温启动、固态电解质避免了电解质腐蚀或流失、低噪音、寿命长、输出比功率高(高达 0.5~1.5W/cm2)等优点,非常适用于电动汽车和高效便携式电源领域,此外还能广泛应用于航天、军事等特殊领域。

    按燃料的来源分类,根据燃料电池使用燃料的来源不同,可分为以下三类。

    ①直接型燃料电池:是指燃料不经过转化步骤直接参加燃料电池的电极反应,比如氢氧燃料电池,燃料直接使用氢气。

    ②间接型燃料电池:是指燃料不直接参加电化学反应,而是要通过重整等方法将燃料转化后再供给燃料电池发电,比如将甲醇重整后富氢的混合气作为燃料电池的燃料,即其燃料不是直接使用氢气,而是通过某种方法把甲烷、甲醇或其他烃类化合物转变成氢或含富氢的混合气后再供给燃料电池。

    ③再生型燃料电池:是指将燃料电池反应生成的水经过某种方式(如热和光等)分解成氢和氧,再将氢和氧重新输送给燃料电池进行发电。

    在氢燃料电池产业链中,上游是氢气的制取、运输和储藏,在加氢站对氢燃料电池系统进行氢气的加注;中游是电堆等关键零部件的生产,将电堆和配件两大部分进行集成,形成氢燃料电池系统。

氢燃料电池产业链

资料来源:公开资料整理

    下游应用主要包括便携应用、固定应用、交通运输三个领域。其中,燃料电池在固定应用领域的出货量自 2013 年增长迅猛,在交通运输领域的应用占比最少,增速较为平稳,未来随着燃料电池电动汽车数量的增加,其在交通运输领域还有巨大的发展空间。燃料电池的出货量按地区来看,主要集中在亚洲、北美和欧洲。其中,亚洲地区燃料电池的出货量近几年一直保持较高的增长速度,占据全球燃料电池出货量的 60%以上,是全球燃料电池的中心,这是由于日韩的燃料电池研发水平处于全球领先地位,尤其是丰田、日产和现代汽车公司,在燃料电池汽车的稳定性、寿命和成本等方面都超过了美国和欧洲。

    二、2016年中国氢燃料电池车市场需求情况分析

    目前,国内共有 200 辆 FCV 在示范运行,累计运行里程约 10 万公里。FCV 的性能已经与国际接近,但是成本和耐久性亟待改善。

    在市场导入的阶段,现在仍然是以大学研究所和部分汽车企业为主。从整个产业链来看,中游燃料电池电堆的技术实力较强,商业化运作也有了一定的时间,正在往上和往下两个方面推动行业的整体发展。在上游,燃料电池的关键原料,即膜,炭纸,催化剂,MEA,双极板等批量生产线还需要大量的投入。已经有不少企业表示出对原料生产线投入的兴趣,但是目前仍然缺少强有力的催化剂。在下游,燃料电池生产生正与发动机生产单位融合,在提高燃料电池系统可靠性和寿命的同时,尽快导入汽车生产制造商的生产线当中。上汽, 荣威在FCV 的领域具有先发的优势。但目前可以看到,中通,宇通等大巴车对 FCV 的兴趣更大,不少车企已经着手准备生产 FCV 大巴,抢先布局。

    燃料电池电堆的生产知名企业是大连新源动力。这是源自于大连物理化学研究所的企业,也是第一家国内将燃料电池产业化的股份制公司。在前几年,公司在承接科技部的“863”计划专项(车用燃料电池发动机研制课题)中,取得了众多技术突破。目前已经初步完成产业布局,现有产能为 10MW。

国内产业链上主要的公司和研究院

资料来源:公开资料整理

大连物理化学研究所燃料电池研究

资料来源:公开资料整理

本文采编:CY331

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