氫能社會
2012中國燃料電池和氫能報告
2026-04-11 23:40:19
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概述
對(dui)中(zhong)國(guo)而(er)言(yan),燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)並(bing)不(bu)再(zai)是(shi)一(yi)種(zhong)新(xin)的(de)技(ji)術(shu)了(le)。中(zhong)國(guo)大(da)學(xue)已(yi)經(jing)對(dui)其(qi)進(jin)行(xing)了(le)數(shu)十(shi)年(nian)的(de)科(ke)學(xue)研(yan)究(jiu),同(tong)時(shi)中(zhong)國(guo)境(jing)內(nei)也(ye)建(jian)立(li)了(le)許(xu)多(duo)商(shang)業(ye)化(hua)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)公(gong)司(si)。
燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)是(shi)實(shi)現(xian)中(zhong)國(guo)低(di)碳(tan)經(jing)濟(ji)體(ti)的(de)重(zhong)要(yao)機(ji)會(hui)。中(zhong)國(guo)十(shi)分(fen)依(yi)賴(lai)於(yu)煤(mei)火(huo)電(dian)廠(chang)提(ti)供(gong)電(dian)力(li),也(ye)是(shi)世(shi)界(jie)最(zui)大(da)的(de)汽(qi)車(che)製(zhi)造(zao)工(gong)業(ye)基(ji)地(di)和(he)移(yi)動(dong)電(dian)信(xin)發(fa)展(zhan)擴(kuo)張(zhang)最(zui)快(kuai)的(de)國(guo)家(jia),是(shi)溫(wen)室(shi)氣(qi)體(ti)排(pai)放(fang)大(da)國(guo)。為(wei)逐(zhu)漸(jian)向(xiang)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)結(jie)構(gou)過(guo)渡(du),中(zhong)國(guo)已(yi)經(jing)開(kai)始(shi)實(shi)行(xing)了(le)一(yi)些(xie)項(xiang)目(mu)。但(dan)項(xiang)目(mu)的(de)實(shi)施(shi)過(guo)程(cheng)必(bi)須(xu)要(yao)保(bao)證(zheng)電(dian)網(wang)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing),燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)是(shi)一(yi)種(zhong)很(hen)好(hao)的(de)選(xuan)擇(ze)。富(fu)餘(yu)電(dian)力(li)可(ke)先(xian)製(zhi)氫(qing),然(ran)後(hou)用(yong)於(yu)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)汽(qi)車(che),是(shi)一(yi)種(zhong)推(tui)進(jin)中(zhong)國(guo)低(di)碳(tan)發(fa)展(zhan)的(de)優(you)質(zhi)方(fang)案(an)。
為實現燃料電池商業化而進行的項目“由點向麵”的正在不同地區逐漸發展長大,燃料電池示範項目主要應用於轎車、公交車或觀光車等交通工具。同時,配套的氫能基礎設施(固定加氫站和移動加氫站)也在發展之中。
目(mu)前(qian),電(dian)信(xin)行(xing)業(ye)中(zhong)後(hou)備(bei)電(dian)源(yuan)比(bi)較(jiao)熱(re)門(men)的(de)是(shi)使(shi)用(yong)蓄(xu)電(dian)池(chi),但(dan)隨(sui)著(zhe)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)成(cheng)本(ben)的(de)下(xia)降(jiang)和(he)運(yun)行(xing)時(shi)間(jian)的(de)增(zeng)加(jia),燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)的(de)使(shi)用(yong)量(liang)將(jiang)不(bu)斷(duan)上(shang)升(sheng)。中(zhong)國(guo)政(zheng)府(fu)對(dui)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)的(de)經(jing)濟(ji)支(zhi)持(chi)力(li)度(du)很(hen)大(da),很(hen)多(duo)催(cui)化(hua)劑(ji)、膜和係統等供應鏈公司和眾多終端公司正在引領中國成為世界燃料電池行業的主角。
中國人口總數居世界第一,目前有13億,其中城市居民占47%。自1993年以來中國成為原油淨進口國,2009年之後成為世界第二大的原油進口國。中國電力有80%來自煤,19%來自水力發電,這種結構使中國自2007年以來成為世界CO2排放第一大國。而且其他製造和家庭領域也有不少的碳排放量。中國的汽車製造量自2008位居世界第一,達1800萬量。手機使用量也位於世界第一,達到9510萬。這些因素都使中國在能源供應、人口管理和能源安全方麵麵臨很多挑戰。中國政府也開始正視這些問題,過去幾年積極實施可再生能源戰略,並投資開發碳捕集和儲存(CCS)技術。但這並不是那麼容易的,電力輸送是中國麵臨的另一個難題。
中國CO2 排放量來源示意圖
中國原油淨出口/進口示意圖
中國燃料電池曆史
中國的燃料電池研究始於1958年,原電子工業部天津電源研究所最早開展了MCFC的研究。70niandaizaihangtianshiyedetuidongxia,zhongguoranliaodianchideyanjiuzengchengxianchudiyicigaochao。qijianzhongguokexueyuandalianhuaxuewuliyanjiusuoyanzhichenggongdeliangzhongleixingdejianxingshimianmoxingqingyangranliaodianchixitong(千瓦級AFC)均通過了例行的航天環境模擬試驗。1990年中國科學院長春應用化學研究所承擔了中科院PEMFC的研究任務,1993年開始進行直接甲醇質子交換膜燃料電池(DMFC)的研究。電力工業部哈爾濱電站成套設備研究所於1991年研製出由7個單電池組成的MCFC原理性電池。“八五”期間,中科院大連化學物理研究所、上海矽酸鹽研究所、化工冶金研究所、清華大學等國內十幾個單位進行了與SOFC的有關研究。到90年代中期,由於國家科技部與中科院將燃料電池技術列入"九五"科技攻關計劃的推動,中國進入了燃料電池研究的第二個高潮。 燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)在(zai)中(zhong)國(guo)科(ke)學(xue)工(gong)作(zuo)者(zhe)在(zai)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)基(ji)礎(chu)研(yan)究(jiu)和(he)單(dan)項(xiang)技(ji)術(shu)方(fang)麵(mian)取(qu)得(de)了(le)不(bu)少(shao)進(jin)展(zhan),積(ji)累(lei)了(le)一(yi)定(ding)經(jing)驗(yan)。但(dan)是(shi),由(you)於(yu)多(duo)年(nian)來(lai)在(zai)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)研(yan)究(jiu)方(fang)麵(mian)投(tou)入(ru)資(zi)金(jin)數(shu)量(liang)很(hen)少(shao),就(jiu)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)技(ji)術(shu)的(de)總(zong)體(ti)水(shui)平(ping)來(lai)看(kan),與(yu)發(fa)達(da)國(guo)家(jia)尚(shang)有(you)較(jiao)大(da)差(cha)距(ju)。我(wo)國(guo)有(you)關(guan)部(bu)門(men)和(he)專(zhuan)家(jia)對(dui)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)十(shi)分(fen)重(zhong)視(shi),1996年和1998年(nian)兩(liang)次(ci)在(zai)香(xiang)山(shan)科(ke)學(xue)會(hui)議(yi)上(shang)對(dui)中(zhong)國(guo)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)進(jin)行(xing)了(le)專(zhuan)題(ti)討(tao)論(lun),強(qiang)調(tiao)了(le)自(zi)主(zhu)研(yan)究(jiu)與(yu)開(kai)發(fa)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)係(xi)統(tong)的(de)重(zhong)要(yao)性(xing)和(he)必(bi)要(yao)性(xing)。近(jin)幾(ji)年(nian)中(zhong)國(guo)加(jia)強(qiang)了(le)在(zai)PEMFC方麵的研究力度。 2000年大連化學物理研究所與中科院電工研究所已完成30kW車用用燃料電池的全部試驗工作。北京富原公司也宣布,2001年將提供40kW的中巴燃料電池,並接受訂貨。科技部副部長徐冠華一年前在EVS16屆大會上宣布,中國將在2000年裝出首台燃料電池電動車。而目前燃料電池在中國已經開始全麵發展,在便攜式燃料電池、固定式燃料電池和燃料電池汽車領域都有較大規模的發展和示範。
政府政策
中國燃料電池和氫能研究相關的政府資金支持主要來自863國家高新技術研發項目和973國家基礎研究項目,項目目標由科技部確定,主要目標是提高壽命和降低成本。中國發展策略以5年為一個周期,所以被稱為“5年計劃”。在過去的四個“5年計劃”中,燃料電池和氫能在不同程度上得到了政策支持:第九五期間(1996-2000)約有3000萬人民幣;第十五期間(2001-2005)的總計劃投資接近1億人民幣;在十一五期間(2006-2010)有3300萬人民幣。十二五期間(2011-2015)的投資包括主要用於863項目的1億人民幣和973項目中另有7000萬的投資,資金將被五五分,分別用於SOFC和非鉑催化劑的研發,多與中國大學(如清華大學、同濟大學)聯合進行項目研究。
此外,2006年中國頒布可再能源法案,為生物質發電輸入電網提供RMB 0.25 /kWh的津貼扶持。2010年,將津貼力度上調為RMB 0.75/kWh。
2011年6月,40位中國科學家在北京召開氫能與燃料電池圓桌會議,會議主要是確定燃料電池技術在中國的發展狀況,並建議政府在2015年FCEV商業化之前加大對燃料電池的支持力度,並在上海和北京之間建立一條氫能高速公路,但目前計劃尚未達成。
中國申請的國際燃料電池專利速度相對其他國家來說比較慢,但近年來呈現出較好的增長趨勢:從10年前的沒有,到2005年申請21項但未獲授權,再到2010年申請14項授權8項。
中國國際專利申請示意圖
有很多中國公司擁有燃料電池專利:大連新源動力有限公司專利數最多,專利總數超過200項;江蘇中靖有限公司擁有6項專利;Horizon 燃料電池技術公司也擁有其MEA專利。
示範項目
過去6年中進行了很多燃料電池和氫能示範項目,通常與備受矚目的活動一起進行。項目大多是交通工具,如小型的高爾夫車、大型的燃料電池轎車和燃料電池公交車等。
燃料電池公交車項目
此項目由中國政府、聯合國開發計劃署與世界環境基金於2003年3月啟動,第一階段為2006年6月到2007年10月,3輛戴姆勒克萊斯勒燃料電池公交在北京運行。運行期間共載客57000人,總行駛裏程92000公裏,可用性達90%。第二階段在上海,啟動於2007年11月,結束於2010年世博會截止,主要是6輛上海汽車公司的燃料電池公交的示範運營,其中3個車輛的電堆來自巴拉德,3輛來自於中國國內供應商。
2008年奧運會
此次示範項目共投入車輛600輛,運行裏程超過235萬公裏以上,在保證安全運行的前提下,順利完成了奧運期間承擔的運行任務。參與奧運示範的新能源車主要包括:混合動力客車:一汽10輛、東風15輛,主要在圍繞奧運村的公交專線上運行。混合動力轎車:一汽5輛、奇瑞50輛、長安20輛,主要作為奧運出租車。純電動客車50輛,在媒體村和奧運村作為擺渡的大客車,運送中外媒體工作人員和運動員。東風提供的純電動場地車415輛,主要在場館內服務。北汽福田/清華燃料電池大客車3輛作為公交車使用。上海大眾/同濟的燃料電池轎車20liang,zhuyaozuoweikejibuhebeijingyunshujudegonggongyongche。tongshi,ranliaodianchijiaochehekechedoucanyuleaoyunmalasongbisai,jiaochezuoweixiandaoche,dakechezuoweishourongche。ciwai,zhongtongde5輛純電動客車擔任交通的擺渡任務,由奧組委交通部負責。
北京燃料電池汽車
十城千輛項目
2009年2月,中國政府啟動十城千輛,即在13個試點城市中率先推出1000輛新能源汽車,項目的計劃是到2012年在這些城市中擁有60000輛清潔能源汽車。
世博會
世博會期間總計投入示範運行的各種類型新能源汽車達到1017輛,是目前世界最大規模的新能源汽車商業運營的 “舞台”,其中:純電動汽車321輛,包括純電動客車120輛,超級電容客車61輛,純電動場館車140輛;混合動力汽車500輛,包括混合動力客車150輛,混合動力轎車350輛;燃料電池汽車196輛,包括燃料電池客車6輛,燃料電池轎車90輛,燃料電池觀光車100輛。這是繼2008年北京奧運會後,我國新能源汽車技術和成果的又一次集中展示,是目前世界最大規模的新能源汽車商業運營。
據了解,為配套世博新能源汽車的示範運行,世博園區內新建了1座充電站,用於采用快速更換電池方式的120輛純電動公交客車;在世博大道建設1條充電線路,在每個站點為超級電容公交客車提供快速充電;在靠近世博園區濟陽路附近新建1座世博加氫站和2輛移動加氫車,為50輛燃料電池轎車和6輛燃料電池公交客車、100輛燃料電池觀光車提供燃料加注服務。有關部門還對安亭加氫站進行了適應性改造,為另外40輛燃料電池轎車提供燃料加注服務。
購車補充津貼
世博之後,安亭加氫站依然繼續使用,主要為UNDP燃料電池客車示範運行二期、上汽集團、上海捷行電動汽車有限公的燃料電池汽車加注氫氣(注:中國氫能源網進行修正)。
中國燃料電池目前的機會
固定式係統
固(gu)定(ding)式(shi)電(dian)站(zhan)在(zai)中(zhong)國(guo)的(de)市(shi)場(chang)潛(qian)力(li)很(hen)大(da),電(dian)信(xin)電(dian)力(li)的(de)備(bei)用(yong)電(dian)源(yuan)將(jiang)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)使(shi)用(yong)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)。中(zhong)國(guo)是(shi)世(shi)界(jie)上(shang)移(yi)動(dong)通(tong)信(xin)擴(kuo)張(zhang)最(zui)快(kuai)的(de)國(guo)家(jia),但(dan)同(tong)時(shi)中(zhong)國(guo)沒(mei)有(you)自(zi)已(yi)的(de)完(wan)整(zheng)的(de)國(guo)家(jia)電(dian)網(wang)係(xi)統(tong)。一(yi)些(xie)偏(pian)遠(yuan)的(de)地(di)區(qu)並(bing)入(ru)電(dian)網(wang)付(fu)出(chu)的(de)代(dai)價(jia)過(guo)高(gao),特(te)別(bie)適(shi)合(he)於(yu)使(shi)用(yong)電(dian)池(chi)作(zuo)為(wei)備(bei)用(yong)電(dian)源(yuan)。每(mei)年(nian)中(zhong)國(guo)電(dian)信(xin)行(xing)業(ye)的(de)電(dian)池(chi)銷(xiao)售(shou)額(e)為(wei)300到500億RMB,而er且qie呈cheng現xian不bu斷duan增zeng長chang的de趨qu勢shi。燃ran料liao電dian池chi公gong司si也ye因yin此ci進jin入ru這zhe個ge龐pang大da的de市shi場chang,與yu傳chuan統tong電dian池chi行xing業ye競jing爭zheng。但dan問wen題ti還hai在zai價jia格ge上shang,電dian信xin部bu門men希xi望wang政zheng府fu能neng提ti供gong可ke觀guan的de購gou買mai津jin貼tie作zuo為wei支zhi持chi。
中國移動電話用戶增長示意圖
中國電網係統
目前政府對此領域的支持主要來自863項目,但大多數還處於研發階段。自2009年以來,國際(ReliO)、國內(武漢理工大學新能源有限公司)公司都已經對產品進行過示範運行,結果安全可靠。攀業氫能技術有限公司也進入這一技術領域,其目標是其係統每年工作100小時,並擁有10年的使用壽命,目前公司已經有少量初級產品在示範運行。

武漢理工大學新能源有限公司燃料電池係統
上海Everpower技術有限公司有6kW的後備電源單位正在測試中,大連新源動力有限公司也正和三大運營商討論燃料電池的部署計劃。在操作時間較長(8h)deqingkuangxiaranliaodianchihoubeixitongrujindechengbenyijingkeyuchuantongdianchixiangjin,dancaozuoshijianduandehuachengbenhaishihengao,danchuantongdianchiwuranhuanjingdechengbendaijiataigao,zhengfuningyuanfazhanranliaodianchizheleideqingjienengyuanjishu,dabandeliqiandianchichangyijingbeizhengfuguanbi。
燃料電池交通工具
中國汽車的生產量以每年10%在增長,而最令中國政府擔心就是隨之而來的尾氣排放問題。中國發展清潔能源汽車的需求不言而喻。燃料電池汽車(轎車和公交車)早已成為政府資金支持示範運行的重點領域,說明該領域擁有令人深信不疑的巨大應用潛力。燃料電池汽車示範運行在國內(2008年奧運會,2010年世博會)和國際(加州16輛中國FCEV測試)都在如火如荼的進行。這些項目主要由大連新源動力股份有限公司、上海神力科技有限公司、上海大眾和上汽等聯合進行的。上汽計劃最早於2013年就開始試批量生產FCEV(20到30輛),到2015年剛開始商業化生產FCEV,每年生產1000輛左右。此外,隨著電動自行車在中國越來越流行,中國電動自行車的燃料電池應用潛力也不小。燃料電池相對來說更輕、行程更遠,主要問題還是成本和壽命的進一步提高。
便攜式燃料電池
中國有一些公司對便攜式燃料電池擁有較大的興趣。江蘇中靖公司開發出2W的燃料電池充電器,並計劃開發中國軍隊使用這款產品的市場。該產品使用公司的固體氫專利技術,每12克產品可以生產純度為99.999%的氫氣121克,能滿足產品5h的運行需求。
新加坡Horizon 燃料電池公司也對中國市場有興趣,主要目標是MiniPak dianzichongdianqideyingyong,gongsiyijingyuzhuyaodedianxingongyingshangdachengzuizhonggongshi,henkuaijiangjinrushishijieduan。zhezhongchanpinkeyizaijiayongjiaqingzhanzhongjiaqing,meigejiamanxuyaobanxiaoshi,chongmanhoukemanzuiPhone 4兩次充電需求,大概一周脫離電網的電量。隨著近期2012消費電子展上Powertrekk燃料電池充電器的推出,說明燃料電池電子充電器的市場就要來臨了。
中靖公司 4 W便攜式燃料電池充電器
燃料和基礎設施
中國主導的燃料電池技術是PEMFC,使用的燃料通常為氫氣。2007年,中國第一座加氫站建成於上海安亭,由上海舜華新能源係統有限公司研發並建設的,該加氫站已於2007年7月15日正式開業。
安亭加氫站
上海舜華新能源係統有限公司與同濟大學合作,自2004年以來,為滿足不同用途需要,已先後開發3代移動加氫站:2004年開發的第一代移動加氫站,采用了非電驅動的氫氣增壓方式,填補了國內外在該領域的空白。具有機動性好、取氣率高、jiazhunengliqiangdengtedian,tebieshiheshaoliangranliaodianchiqicheyewailushideqingranliaojiazhu。gongsiweishibohuijianlileyizuojiaqingzhanheliangliangyidongjiaqingzhan,shibojiaqingzhanjiangbeiyizhishanghaijiadingqichecheng,fenchengliangzuoxinzhan,ketigong700bar和350bar的加氫需求。目前,中國有四座固定加氫站和五輛移動加氫車,使用的氫氣主要來自工業副產氫。在上海,副產氫氣足夠10000輛FCEV的使用需求量。而北京的氫氣來源比較廣泛:管道氫氣、現場天然氣濕重整和電解水製氫。
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