目前已有包括京津冀、長三角、珠三角、四川、山東等30余個省市級的氫能發展規劃相繼出臺。
多地氫能發展規劃出臺
目前已有包括京津冀、長三角、珠三角、四川、山東等30余個省市級的氫能發展規劃相繼出臺。從各省份發布的氫能發展計劃來看,“十四五”時期將是氫能產業快速發展的時期。其中,在各地的“十四五”規劃中,超過10個省市將氫能納入,包括廣東、甘肅、河北、山東、內蒙古、陜西、吉林、廣西等。
隨著氫燃料電池汽車的推廣,氫氣市場需求遞增,加氫站建設駛入快車道。截至2020年2月,我國加氫站共有66座。國家要在2年內對氫能立法,這是迄今為止氫燃料電池行業的最大利好,氫能源行業風口將至。
在生產與消費方面,我國已具備一定氫能工業基礎,全國氫氣產能超過2000萬t/a,但生產主要依賴化石能源,消費主要作為工業原料,清潔能源制氫和氫能的能源化利用規模較小。國內由煤、天然氣、石油等化石燃料生產的氫氣占了將近70%,工業副產氣體制得的氫氣約占30%,電解水制氫占不到1%。國內外能源企業結合其各自優勢選擇不同技術路線,紛紛布局氫能源生產與供給,煤制氫、天然氣制氫、堿性電解水制氫技術和設備已具備商業化推廣條件。
氫能是一種綠色、高效的二次能源,具有熱值較高、儲量豐富、來源多樣、應用廣泛、利用形式多等特點。氫能產業鏈包括制氫、儲運氫、用氫等環節。
近年來,隨著氫能利用技術發展成熟,以及應對氣候變化壓力持續增大,氫能在世界范圍內備受關注,氫能已經納入我國能源戰略,成為我國優化能源消費結構和保障國家能源供應安全的戰略選擇。氫能產業基礎設施是發展氫能產業的前置條件,能帶動高端裝備制造業快速發展、促進產業結構調整。
氫能產業基礎設施內涵豐富,主要包括氫源、氫能儲存與輸送、氫能加注及氫安全等。我國氫源資源豐富多樣,包括化石燃料制氫、可再生能源制氫及工業副產氣制氫等;水電解制氫及變壓吸附提純氫等制氫技術與裝備發展成熟;氫安全技術發展緊跟國際先進水平,高壓氫氣瓶和儲罐技術已取得重大突破;氫能加注基礎設施發展滯后于美國、日本及德國等發達國家,但近幾年來呈現快速遞增趨勢;氫能與燃料電池技術標準體系構建完成,積極與國際接軌,標準對氫能產業發展的引領作用逐步顯現。
到2020年,我國氫能產業基礎設施發展將取得重大突破。其中,以能源形式利用的氫氣產能規模將達到720億m3;加氫站數量達到100座;燃料電池車輛達到10000輛;氫能軌道交通車輛達到50列;行業總產值達到3000億元。到2030年,氫能產業將成為我國新的經濟增長點和新能源戰略的重要組成部分,產業產值將突破10000億元;加氫站數量達到1000座,燃料電池車輛保有量達到200萬輛,高壓氫氣長輸管道建設里程達到3000km,氫能產業基礎設施技術標準體系完善程度迫近發達國家水平,氫能與燃料電池檢驗檢測技術發展及服務平臺建設形成對氫能產業發展的有效支撐。
根據中研普華產業研究院出版的《2021-2026年中國氫能行業投資分析及發展前景預測報告》統計分析顯示:
產業發展現狀
在我國中東部沿海經濟、技術實力較強的珠三角、長三角和北京等地區,聚集了我國燃料電池發展的主要企業。并且,近2年燃料電池投資熱度升溫,由幾年前的數家發展到現在的近千家燃料電池企業。與國外豐田、現代等燃料電池生產企業發展路線不同,中國氫燃料電池汽車企業主要分布在商用車領域——氫燃料電池商用車已實現量產。氫燃料電池乘用車還處于示范運行階段,其中上汽集團對燃料電池乘用車投入力度最大,2017年發布國內第一款商業化燃料電池輕型客車——大通V80。燃料電池叉車方面,我國已有東莞氫宇等企業布局,隨著氫能市場不斷成熟,我國叉車市場會是燃料電池另一個巨大的應用場景。
加氫站方面,目前我國已形成了一批從加氫站設計到運營的企業,這些企業主要集中在北上廣地區。目前我國制氫、儲氫、加氫等環節的關鍵核心設備,還不能全部“國產化”,成本難降。我國建成可運行加氫站12個,在建19個,典型代表北京永豐加氫站和上海安亭加氫站均從國外引進核心設備和技術咨詢服務。我國示范性加氫站及燃料電池客車車載供氫系統尚處于35兆帕壓力技術水平。為與客車配套,現有加氫站采用45兆帕隔膜式壓縮機、45兆帕儲氫罐和35兆帕氫氣加注機等設備,壓力標準提升還有待未來70兆帕燃料電池汽車普及。
專利申請狀況
氫能產業鏈上的技術布局對于搶占發展制高點具有重要意義。本文以德溫特創新索引(Derwent Innovations Index)數據庫為數據來源,利用關鍵詞和德溫特手工代碼(MC)組合構建氫燃料電池檢索式對1963—2019年的數據進行了檢索(檢索時間為2019年5月13日),共計檢出相關專利78675項。從氫能產業主要國家的專利數量變化趨勢看(圖2),個主要國家日本、美國、德國、中國和韓國氫能產業上、中、下游專利布局差異較大。在產業鏈上游制氫環節,日本和美國專利申請趨勢較接近,2000年后專利數量開始上升,2005年日本專利數量達到最高點,之后緩慢下降,近五年下降明顯,美國在2010年專利數量開始下降;中國制氫技術專利申請較晚,2005年以后才逐漸有所增長,2010年后突飛猛進,2016年后專利數量超過其他四個國家之和;相比之下,德國和韓國制氫專利數量變化一直比較平穩,且數量偏少。在儲運氫技術方面,五個國家1980年以來的趨勢與制氫大致相同,日本在儲運氫技術上投入研發較早。在下游的主要應用質子交換膜燃料電池方面,日本自20世紀70年代開始申請專利,2000年后迅速增長,2004年達到最高點1480項,此后開始緩慢下降,其它4個國家在質子交換膜技術領域專利數量變化不大,中國近五年雖有所增長,但年度最大申請數量未超過500項。綜上,從總體上看,氫能產業技術上、中、下游在2010年后呈現專利申請下降的趨勢,從市場來看,制氫的幾條路線相對比較成熟,儲運氫以氣態和液態為主,市場化也比較成熟,但由于儲運氫基礎設施建設滯后,氫燃料電池車尚處于市場培育階段,質子交換膜燃料電池技術應用有限等因素導致技術研發不夠積極,近年來專利數量呈現下降趨勢。但在制氫和儲運氫領域中國呈現出與其他四國相反的趨勢,這表明,中國在上述領域投入研發較晚,但在積極布局和追趕。
圖表:1980年以來主要國家氫能相關專利數量年度變化
數據來源:中研普華產業研究院整理
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