中國氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)手冊

1、目錄第一章 氫的特性1.1 氫的熱值 21.2 氫的密度 31.3 氫的安全性 41.4 燃料電池汽車百公里耗氫對(duì)比 4圖表 6氫能產(chǎn)業(yè)鏈圖譜1.5 氫能產(chǎn)業(yè)鏈 5圖表 7氫能產(chǎn)業(yè)鏈代表性企業(yè)1.6 術(shù)語 7圖表 8圖表 9全球發(fā)布?xì)淠軕?zhàn)略和發(fā)展路線圖的國家政府對(duì)氫能及燃料電池的研發(fā)預(yù)算第二章 政策篇 氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策2.1 國際形勢 102.2 國家政策 122.3 科技部氫能重點(diǎn)專項(xiàng)支持 142.4 地方政策 15第三章 產(chǎn)業(yè)篇 氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀3.1 2019 年氫流圖173.2 我國氫資源分布 183.3 我國氫能及燃料產(chǎn)業(yè)規(guī)模與分布 193.4 全球氫能及燃料產(chǎn)業(yè)

2、現(xiàn)狀 21第四章 技經(jīng)篇 氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀4.1 制氫技術(shù)經(jīng)濟(jì)性與碳排放 254.2 儲(chǔ)運(yùn)氫技術(shù)經(jīng)濟(jì)性 264.3 總體擁有成本（TCO） 294.4 氫能及燃料電池技術(shù)裝備現(xiàn)狀 29第五章 公共服務(wù)篇 氫能及燃料電池相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與檢測體系5.1 標(biāo)準(zhǔn)體系 335.2 檢測體系 36圖表 1圖表 2圖表 3圖表 4圖表 5圖表目錄氫與其他能源折算系數(shù)（按熱值） 氫的單位轉(zhuǎn)換表不同壓力下氫氣物性表 ( 溫度 20 ) 氫氣與汽油蒸汽、天然氣的性質(zhì)比較 不同車型氫燃料電池汽車百公里耗氫圖表 10圖表 11圖表 12圖表 13圖表 14圖表 15圖表 16圖表 17圖表 18圖表 19圖表

3、 20圖表 21圖表 22圖表 23圖表 24圖表 25圖表 26圖表 27圖表 28圖表 29圖表 30圖表 31圖表 32圖表 33圖表 34中國氫能及燃料電池研究歷程 “十三五”以來主要?dú)淠苷吲c重要事件匯編 “可再生能源與氫能技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng)氫能項(xiàng)目類別 全國發(fā)布?xì)淠苷吲c規(guī)劃區(qū)域分布中國氫源結(jié)構(gòu)與產(chǎn)能分布 中國氫氣生產(chǎn)與消費(fèi)我國氫資源分布2015-2019 年我國燃料電池汽車產(chǎn)量我國加氫站和燃料電池汽車示范運(yùn)行情況 我國已建成加氫站結(jié)構(gòu)全球氫源結(jié)構(gòu)2015-2019 年全球加氫站數(shù)量2015-2019 年全球燃料電池出貨量 不同制氫技術(shù)經(jīng)濟(jì)性與碳排放不同制氫技術(shù)碳排放 電解水制氫技術(shù)比

4、較氫氣全口徑成本（電解水制氫） 不同儲(chǔ)運(yùn)氫技術(shù)對(duì)比儲(chǔ)氫瓶組類別不同終端氫應(yīng)用 TCO 成本氫能及燃料電池技術(shù)裝備國產(chǎn)化情況 氫能及燃料電池關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)我國氫能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系 國內(nèi)氫能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)情況 國外標(biāo)準(zhǔn)情況中國氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)手冊CHINA HYDROGEN AND FUEL CELL INDUSTRY HANDBOOK01.氫的特性氫的熱值氫的密度氫的安全性燃料電池汽車百公里耗氫對(duì)比氫能產(chǎn)業(yè)鏈術(shù)語第一章 氫的特性氫（H），在元素周期表中排名第一位，是地球的重要組成元素，也 是宇宙中最常見的物質(zhì)（約占宇宙已知物質(zhì)總質(zhì)量的 75%）。氫主要以化 合態(tài)的形式出現(xiàn)，通常的單質(zhì)形態(tài)是氫氣（H2）。氫

5、氣可從水、化石燃料 等含氫物質(zhì)中制取，是重要的工業(yè)原料和能源載體。氫能是指氫在物理與 化學(xué)變化過程中釋放的能量，可用于儲(chǔ)能、發(fā)電、各種交通工具用燃料、 家用燃料等。1.1 氫的熱值氫熱值高（高熱值 140.4MJ/kg，低熱值 120.0MJ/kg），是同質(zhì)量焦炭、 汽油等化石燃料熱值的 2-4 倍。圖表 1 氫與其他能源折算系數(shù)（按熱值）來源：中國氫能聯(lián)盟研究院01/02中國氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)手冊CHINA HYDROGEN AND FUEL CELL INDUSTRY HANDBOOK圖表 2 氫的單位轉(zhuǎn)換表來源：中國氫能聯(lián)盟研究院，上圖每一維度下均有 1 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單位，同行其他維度數(shù)值即

6、為其對(duì)應(yīng)的折算系數(shù)。1.2 氫的密度氫氣是世界上已知的密度最小的氣體，氫氣的密度只有空氣的 1/14。 在 0 時(shí)，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，氫氣的密度為 0.0899kg/m3。圖表 3 不同壓力下氫氣物性表 ( 溫度 20 )來源：中國氫能聯(lián)盟研究院1.3 氫的安全性氫氣具有燃點(diǎn)低，爆炸區(qū)間范圍寬和擴(kuò)散系數(shù)大等特點(diǎn)，長期以來被 作為?；饭芾?。氫氣擴(kuò)散系數(shù)是汽油的 12 倍，發(fā)生泄漏后極易消散，不 容易形成可爆炸氣霧，爆炸下限濃度遠(yuǎn)高于汽油和天然氣。因此，在開放 空間情況下安全可控。氫氣在不同形式受限空間中，如隧道、地下停車場 的泄漏擴(kuò)散規(guī)律仍有待深入研究。圖表 4 氫氣與汽油蒸汽、天然氣的性質(zhì)比

7、較來源：中國氫能聯(lián)盟研究院1.4 燃料電池汽車百公里耗氫對(duì)比圖表 5 不同車型氫燃料電池汽車百公里耗氫來源：中國氫能聯(lián)盟研究院03/04中國氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)手冊CHINA HYDROGEN AND FUEL CELL INDUSTRY HANDBOOK1.5 氫能產(chǎn)業(yè)鏈氫能產(chǎn)業(yè)鏈包括制氫、儲(chǔ)運(yùn)氫、加氫與氫的綜合應(yīng)用。圖表 6 氫能產(chǎn)業(yè)鏈圖譜來源：中國氫能聯(lián)盟研究院圖表 7 氫能產(chǎn)業(yè)鏈代表性企業(yè)來源：中國氫能聯(lián)盟研究院，由于篇幅有限，國內(nèi)外氫能產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)不限于以上所列。05/06中國氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)手冊CHINA HYDROGEN AND FUEL CELL INDUSTRY HANDBOO

8、K1.6 術(shù)語灰氫 (gray hydrogen)使用化石燃料制取氫氣，并對(duì)釋放的二氧化碳不做任何處理。藍(lán)氫 (blue hydrogen)使用化石燃料制取氫氣，同時(shí)對(duì)釋放的二氧化碳進(jìn)行捕集和封存。綠氫 (green hydrogen)使用可再生能源發(fā)電電解或光解制取的氫氣。低碳?xì)?(low-carbon hydrogen)制取過程中所產(chǎn)生的二氧化碳排放值低于 14.51 kg CO2e/kgH2 的氫氣（根據(jù)低碳?xì)?、清潔氫和可再生氫的?biāo)準(zhǔn)與認(rèn)定團(tuán)標(biāo)征求意見稿）。 備注：氫氣的熱量按低熱值選取，即 120.0MJ/kg。清潔氫 (clean hydrogen)制取過程中所產(chǎn)生的二氧化碳排放值低

9、于4.90 kg CO2e/kgH2 的氫氣（根 據(jù)低碳?xì)?、清潔氫和可再生氫的?biāo)準(zhǔn)與認(rèn)定團(tuán)標(biāo)征求意見稿）。備注：氫氣的熱量按低熱值選取，即 120.0MJ/kg?？稍偕鷼?(renewable hydrogen)制取過程中所產(chǎn)生的二氧化碳排放值低于 4.90 kg CO2e/kgH2，且氫氣 的生產(chǎn)所消耗的能源為可再生能源。備注：可再生能源類型范圍見 2010 年 4 月 1 日施行的中華人民共和 國可再生能源法。碳中和（carbon-neutral）當(dāng)一個(gè)組織在一年內(nèi)的二氧化碳排放通過二氧化碳去除技術(shù)應(yīng)用達(dá)到 平衡，就是碳中和或凈零二氧化碳排放。凈零排放 (net-zero emission

10、)當(dāng)一個(gè)組織的一年內(nèi)所有溫室氣體（以二氧化碳當(dāng)量衡量）排放量與 溫室氣體清除量達(dá)到平衡時(shí)，就是凈零溫室氣體排放。氣候中性（climate-neutral）當(dāng)一個(gè)組織的活動(dòng)對(duì)氣候系統(tǒng)沒有產(chǎn)生凈影響時(shí)，就是氣候中性（或 叫氣候中立）。在氣候中性的定義中，還必須考慮區(qū)域或局部的地球物理 效應(yīng)，例如輻射效應(yīng)（例如來自飛機(jī)凝結(jié)軌跡的輻射效應(yīng)）。總體擁有成本 (total cost of ownership，TCO)一個(gè)組織資產(chǎn)購進(jìn)成本及在其整個(gè)生命服務(wù)周期中發(fā)生的成本之和。 氫能應(yīng)用的總體擁有成本通常包括制氫、分銷和終端使用設(shè)備的成本。氫氣全口徑成本 (hydrogen full-scale cost)

11、包括氫氣制取成本、氫氣儲(chǔ)存和運(yùn)輸成本、氫氣加注成本。電解水制氫效率 (efficiency of hydrogen production by electrolysis of water)理論上電解水制氫系統(tǒng)運(yùn)行在額定工況條件下，生產(chǎn) 1 標(biāo)方氫氣需要 消耗的能量值與實(shí)際消耗能量值之比。燃料電池（fuel cell）將外部供應(yīng)的燃料和氧化劑中的化學(xué)能通過電化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為電 能、熱能和其他反應(yīng)產(chǎn)物的發(fā)電裝置。質(zhì)子及交換膜燃料電池（proton exchange membrane fuel cell，PEMFC）以質(zhì)子交換膜為電解質(zhì)的燃料電池。固體氧化物燃料電池（solid oxide fue

12、l cell，SOFC）以固體氧化物為電解質(zhì)的燃料電池，工作溫度通常為 800 -1000。有機(jī)液體儲(chǔ)氫（hydrogen storage in liquid organic hydrides）利用某些不飽和有機(jī)化合物（如烯烴、炔烴或芳香烴等）與氫氣進(jìn)行 可逆加氫和脫氫反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)氫氣儲(chǔ)存的技術(shù)。固態(tài)儲(chǔ)氫（hydrogen storage in solid ）利用固態(tài)儲(chǔ)氫材料對(duì)氫氣的物理或化學(xué)吸附、解析等反應(yīng)，將氫氣可 逆儲(chǔ)存于固態(tài)儲(chǔ)氫材料中。氫氣壓縮機(jī)（hydrogen compressor）對(duì)氫氣進(jìn)行壓縮的單級(jí)或多級(jí)壓縮機(jī)。07/08中國氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)手冊CHINA HYDROGEN A

13、ND FUEL CELL INDUSTRY HANDBOOK02.政策篇?dú)淠芗叭剂想姵禺a(chǎn)業(yè)發(fā)展政策國際形勢國家政策科技部氫能重點(diǎn)專項(xiàng)支持地方政策第二章 政策篇?dú)淠芗叭剂想姵禺a(chǎn)業(yè)發(fā)展政策2.1 國際形勢氫能已經(jīng)成為國際議程的新焦點(diǎn)。占全球GDP 的44% 的20 多個(gè)國家中， 有 9 個(gè)已制定全面的國家氫能戰(zhàn)略，另有 11 個(gè)國家正在制定國家氫能戰(zhàn)略。 另有占全球 GDP 的 38% 的 14 個(gè)國家盡管尚未出臺(tái)氫能發(fā)展戰(zhàn)略，但已在 支持氫能試點(diǎn)和示范項(xiàng)目，還有 17 個(gè)國家的政府和 / 或利益相關(guān)者正在就 氫進(jìn)行首次討論。圖表 8（1）全球發(fā)布?xì)淠軕?zhàn)略和發(fā)展路線圖的國家來源：Hydrogen

14、Council，中國氫能聯(lián)盟研究院09/10中國氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)手冊CHINA HYDROGEN AND FUEL CELL INDUSTRY HANDBOOK圖表 8（2）全球發(fā)布?xì)淠軕?zhàn)略和發(fā)展路線圖的國家來源：FTI，中國氫能聯(lián)盟研究院圖表 9 政府對(duì)氫能及燃料電池的研發(fā)預(yù)算來源：IEA, 上圖中 2005-2014 年對(duì)中國氫能及燃料電池的預(yù)算存在統(tǒng)計(jì)紕漏，具體數(shù)據(jù) 可參考圖表 10-11。2.2 國家政策中國的氫能與燃料電池研究始于上世紀(jì) 50 年代。20 世紀(jì) 80 年代以來，相繼啟動(dòng)了 863 計(jì)劃和 973 計(jì)劃，加速以研究為基礎(chǔ)的技術(shù)商業(yè)化項(xiàng)目， 氫能和燃料電池均被納入其中。

15、“十三五”期間，氫能與燃料電池開始步 入快車道。2016 年以來相繼發(fā)布能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃（2016 2030 年）節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012 2020 年）中國制造 2025等頂層規(guī)劃。2019 年兩會(huì)期間，氫能首次寫入政府工作報(bào)告。2020 年 4 月，氫能被寫入中華人民共和國能源法（征求意見稿）。2020 年 9 月 21 日，五部委聯(lián)合發(fā)布關(guān)于開展燃料電池汽車示范應(yīng)用的通知采 取“以獎(jiǎng)代補(bǔ)”方式，對(duì)入圍示范的城市群，按照其目標(biāo)完成情況核定并 撥付獎(jiǎng)勵(lì)資金，鼓勵(lì)并引導(dǎo)氫能及燃料電池技術(shù)研發(fā)。截止目前政府累計(jì) 支持氫能及燃料電池研發(fā)經(jīng)費(fèi)超過 20 億元。11/12中國氫能

16、及燃料電池產(chǎn)業(yè)手冊CHINA HYDROGEN AND FUEL CELL INDUSTRY HANDBOOK圖表 10中國氫能及燃料電池研究歷程來源：中國氫能聯(lián)盟研究院聚焦質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)路 線，對(duì)燃料電池系統(tǒng)與電池材料開 展研究863 計(jì)劃中，同濟(jì)大學(xué)與大連化 物所牽頭開展燃料電池汽車研究清華大學(xué)、浙江大學(xué)開展研究質(zhì) 子交換膜和儲(chǔ)氫技術(shù)國家科技部在武漢理工大學(xué)召開的 十三五”氫能與燃料電池技術(shù)科 學(xué)與技術(shù)研討會(huì)，著重部署燃料電 池開發(fā)工作，以及燃料電池汽車及 其關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)我國 863、973 計(jì)劃，設(shè)立開展制 氫和儲(chǔ)氫及燃料電池組件材料技術(shù) 研究建設(shè)燃料電池技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái) , 開始

17、 關(guān)注甲醇燃料電池的發(fā)展，拓寬小 型燃料電池應(yīng)用領(lǐng)域和燃料電池電 動(dòng)汽車示范運(yùn)營“十二五”計(jì)劃 (2011-2015)“十三五”計(jì)劃 (2016-2020) 1.6 億 5 億20 世紀(jì) 70 年代航空航天工業(yè)促進(jìn)了氫能與燃料電 池的研究20 世紀(jì) 50 年代我國燃料電池的研究始于上世紀(jì) 50 年代中期的中科院大連化學(xué)物理研 究所“八五”計(jì)劃 (1991-1995)長春應(yīng)化所展開質(zhì)子交換膜燃料 電池實(shí)驗(yàn)中科院大連化學(xué)物理研究所、 中科院上海硅酸鹽研究所、中科院 化工冶金研究所和清華大學(xué)開始對(duì) 固體氧化物燃料電池技術(shù)進(jìn)行研究“九五”計(jì)劃 (1996-2000) 0.4 億“十五”計(jì)劃 (2001

18、-2005) 12 億“十一五”計(jì)劃 (2006-2010) 3.5 億0102030405060708圖表 11 “十三五”以來主要?dú)淠苷吲c重要事件匯編來源：中國氫能聯(lián)盟研究院2.3 科技部氫能重點(diǎn)專項(xiàng)支持近三年，科技部通過“可再生能源與氫能技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng)支持了 27 個(gè)氫能研發(fā)項(xiàng)目，研發(fā)經(jīng)費(fèi)投入約 5 億元。其中，共性關(guān)鍵技術(shù)類 20 個(gè)，基礎(chǔ)研究類5 個(gè)，示范類2 個(gè)。從產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)來看，包含燃料電池技術(shù)類14 個(gè)，制氫技術(shù)類 5 個(gè)，儲(chǔ)氫技術(shù)類 6 個(gè)，加氫站技術(shù)類 2 個(gè)。此外，2020 年度“科技冬奧”重點(diǎn)專項(xiàng)包含 1 個(gè)氫能項(xiàng)目。13/14中國氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)手冊CHINA H

19、YDROGEN AND FUEL CELL INDUSTRY HANDBOOK圖表 12 “可再生能源與氫能技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng)氫能項(xiàng)目類別來源：中國氫能聯(lián)盟研究院2.4 地方政策截至2020 年10 月，我國有23 個(gè)省、市、自治區(qū)，40 個(gè)城市及地區(qū)已發(fā)布、 或正在編制氫能發(fā)展戰(zhàn)略或規(guī)劃。按省份看，山東省、河北省、廣東省政 策頒布數(shù)量較多。按城市看，成都市、佛山市和上海市較多。圖表 13 全國發(fā)布?xì)淠苷吲c規(guī)劃區(qū)域分布來源：中國氫能聯(lián)盟研究院03.產(chǎn)業(yè)篇?dú)淠芗叭剂想姵禺a(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀2019 年氫流圖我國氫資源分布我國氫能及燃料產(chǎn)業(yè)規(guī)模與分布全球氫能及燃料產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀15/16中國氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)手冊

20、CHINA HYDROGEN AND FUEL CELL INDUSTRY HANDBOOK第三章 產(chǎn)業(yè)篇?dú)淠芗叭剂想姵禺a(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀3.1 2019 年氫流圖2019 年，中國氫氣產(chǎn)量約為 3,342 萬噸 1 。其中，氫氣作為獨(dú)立組分 而存在（非合成氣或者混合氣體中含氫）、達(dá)到工業(yè)氫氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)量 約為 1,250 萬噸。圖表 14中國氫源結(jié)構(gòu)與產(chǎn)能分布來源：中國氫能聯(lián)盟研究院1 結(jié)合我國化工產(chǎn)業(yè) 4,100 萬噸氫氣產(chǎn)能，按照不同工藝 70-80% 的負(fù)荷計(jì)算，包含工業(yè) 氫以及工藝流程中合成氣和或者混合氣體中含氫。圖表 15中國氫氣生產(chǎn)與消費(fèi)來源：中國氫能聯(lián)盟研究院3.2 我國氫資源分布

21、總體來說，我國能源供應(yīng)和能源需求呈逆向分布，在資源上“西富東貧、 北多南少”，在需求上則恰恰相反。未來，一方面要積極開發(fā)大容量氫氣 儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)；另一方面要積極開展就近化工副產(chǎn)氫氣資源和沿海可再生能源 開發(fā)利用。圖表 16 我國氫資源分布來源：中國氫能聯(lián)盟研究院17/18中國氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)手冊CHINA HYDROGEN AND FUEL CELL INDUSTRY HANDBOOK3.3 我國氫能及燃料產(chǎn)業(yè)規(guī)模與分布（1）燃料電池汽車與加氫站我國是全球最大的燃料電池商用車生產(chǎn)國，加氫站數(shù)量全球排名第 3。 截至 2020 年 9 月，我國累計(jì)生產(chǎn)燃料電池汽車 7500 輛，共計(jì)在 32 個(gè)城

22、市開展了示范運(yùn)行，累計(jì)運(yùn)行里程超過 1 億公里，單車最大運(yùn)行里程超過 14 萬公里，電堆、儲(chǔ)氫瓶等關(guān)鍵部件國產(chǎn)化率快速提升。中國氫能源及燃 料電池產(chǎn)業(yè)白皮書節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖 2.0 版等研究均提出，我國在 2035 年前累計(jì)推廣燃料電池汽車超過 100 萬輛，成為新能源汽車的 重要組成部分。圖表 17 2015-2019 年我國燃料電池汽車產(chǎn)量來源：中國氫能聯(lián)盟研究院圖表 18我國加氫站和燃料電池汽車示范運(yùn)行情況來源：中國氫能聯(lián)盟研究院截至目前，我國加氫站累計(jì)建設(shè)加氫站約 80 座。從加注壓力看，我國 加氫站目前仍以 35MPa 為主，占比高達(dá) 90% 以上。從建設(shè)類型看，固定式 加

23、氫站占比提升至 55% 左右。從日加注能力看，大于 500 公斤的加氫站占 比約 68%。圖表 19 我國已建成加氫站結(jié)構(gòu)19/20中國氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)手冊CHINA HYDROGEN AND FUEL CELL INDUSTRY HANDBOOK來源：中國氫能聯(lián)盟研究院（2）其他領(lǐng)域應(yīng)用氫燃料有軌電車示范項(xiàng)目已于 2019 年在佛山高明區(qū)上線運(yùn)行。日照鋼鐵的年產(chǎn) 50 萬噸直接還原鐵的氫冶金示范項(xiàng)目預(yù)計(jì) 2021 年建成；“300 客位燃料電池渡輪”項(xiàng)目即將實(shí)施。在固體氧化物燃料電池（SOFC）方面， 國家能源集團(tuán)已實(shí)現(xiàn)國內(nèi)首套 20kW 級(jí)固體氧化物燃料電池發(fā)電系統(tǒng)試車 成功。3.4 全

24、球氫能及燃料產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀全球每年制氫規(guī)模約 11,500 萬噸，其中純氫約 7,000 萬噸。氫源結(jié)構(gòu) 以天然氣為主。圖表 20全球氫源結(jié)構(gòu)來源：中國氫能聯(lián)盟研究院截至 2019 年底，全球累計(jì)建成加氫站 432 座。其中以 70MPa 高壓氣 態(tài)加氫站為主，占比超過 70%。固定式加氫站占比超過 80%。液氫加氫站 主要分布在美國、德國和日本，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，占比不到 5%。國外制氫加 氫一體站是重要的一種建站形式，占比約 15%。圖表 21 2015-2019 年全球加氫站數(shù)量來源：中國氫能聯(lián)盟研究院21/22中國氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)手冊CHINA HYDROGEN AND FUEL CELL I

25、NDUSTRY HANDBOOK2019 年，全球約有 1.1GW 的燃料電池出貨量，累計(jì)裝機(jī) 3.4GW。從 區(qū)域來看，亞洲裝機(jī)規(guī)模最大，累計(jì)裝機(jī) 1.73GW，北美 1.46GW 緊隨其后。 從燃料電池用途來看，交通領(lǐng)域逐年增長，是燃料電池最主流應(yīng)用領(lǐng)域， 占比近 70%，累計(jì)裝機(jī) 2.35GW。圖表 22 2015-2019 年全球燃料電池出貨量來源：E4TECH氫在其他領(lǐng)域應(yīng)用方面，全球有 37 個(gè)示范項(xiàng)目正在研究天然氣網(wǎng)絡(luò)中 的氫混合。歐洲、日本、美國和韓國開展了富氫燃?xì)廨啓C(jī)示范。全球每年 通過氣基富氫冶金煉鐵氫消費(fèi)量在 400 萬噸，德國、瑞典、日本、韓國等 相繼開展富氫 / 純氫

26、冶金研究和示范。制氫技術(shù)經(jīng)濟(jì)性與碳排放儲(chǔ)運(yùn)氫技術(shù)經(jīng)濟(jì)性總體擁有成本（TCO）氫能及燃料電池技術(shù)裝備現(xiàn)狀04.技經(jīng)篇?dú)淠芗叭剂想姵禺a(chǎn)業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀23/24中國氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)手冊CHINA HYDROGEN AND FUEL CELL INDUSTRY HANDBOOK第四章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性篇4.1 制氫技術(shù)經(jīng)濟(jì)性與碳排放目前，氫的制取產(chǎn)業(yè)主要有三種較為成熟的技術(shù)路線：一是以煤炭、 天然氣為代表的化石能源重整制氫；二是以焦?fàn)t煤氣、氯堿尾氣、丙烷脫 氫為代表的工業(yè)副產(chǎn)氣制氫，三是電解水制氫。圖表 23 不同制氫技術(shù)經(jīng)濟(jì)性與碳排放來源：中國氫能聯(lián)盟研究院圖表 24 不同制氫技術(shù)碳排放來源：中國氫能聯(lián)

27、盟研究，神華鄂爾多斯煤制氫全生命周期碳排放強(qiáng)度約為 29.02kgCO2/ kgH2，煤制氫 +CCS 全生命周期碳排放強(qiáng)度約為 13.99kgCO2/kgH2。市電電解水制氫碳 排放強(qiáng)度按照當(dāng)前中國區(qū)域電力的平均碳強(qiáng)度計(jì)算。電解水制氫技術(shù)被視為未來最有潛力的制氫技術(shù)。電解水制氫技術(shù)主 要分為堿性水電解槽（ALK）、質(zhì)子交換膜水電解槽（PEM）和固體氧化 物水電解槽（SOEC）三類。當(dāng)前通過電解水制氫技術(shù)的氫氣全口徑成本約 50 元 /kg（電價(jià)按 0.3 元 /kwh）。其中制氫環(huán)節(jié)成本占比約 44%，儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)約 24%，加注環(huán)節(jié)約 32%。圖表 25電解水制氫技術(shù)比較來源：IEA25/26

28、中國氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)手冊CHINA HYDROGEN AND FUEL CELL INDUSTRY HANDBOOK圖表 26氫氣全口徑成本（電解水制氫）來源：中國氫能聯(lián)盟研究院，測算邊界為 500kg/d 的固定式 35MPa 加氫站、負(fù)荷率 80%； 20MPa 長管拖車 200km 運(yùn)輸距離。4.2 儲(chǔ)運(yùn)氫技術(shù)經(jīng)濟(jì)性目前國際上主要?dú)錃鈨?chǔ)運(yùn)技術(shù)包括氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)（長管拖車、管道）、液 氫儲(chǔ)運(yùn)、氫載體儲(chǔ)運(yùn)和固態(tài)儲(chǔ)運(yùn)。氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)氫環(huán)節(jié)涉及的核心技術(shù)裝備主 要有長管拖車用高壓管束儲(chǔ)氫瓶與管道。低溫液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)氫涉及的核心技術(shù) 裝備主要有氫液化裝置與液氫儲(chǔ)罐。有機(jī)液體儲(chǔ)運(yùn)氫涉及的核心技術(shù)裝備 主要有供熱脫氫

29、裝置。在實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)運(yùn)輸距離和運(yùn)輸規(guī)模，選擇 最經(jīng)濟(jì)的儲(chǔ)運(yùn)氫技術(shù)。圖表 27 不同儲(chǔ)運(yùn)氫技術(shù)對(duì)比來源：中國氫能聯(lián)盟研究院，統(tǒng)一按氫氣低熱值換算高壓氣態(tài)長管拖車儲(chǔ)運(yùn)氫壓縮能耗低，但運(yùn)輸密度小，儲(chǔ)運(yùn)經(jīng)濟(jì)性對(duì)運(yùn)輸密度極為敏感。提高管束瓶的儲(chǔ)氫壓力與降低儲(chǔ)氫瓶的質(zhì)量關(guān)鍵降本 技術(shù)是重要的途徑，全球呈現(xiàn)出從1 型儲(chǔ)氫瓶到4 型儲(chǔ)氫瓶的技術(shù)發(fā)展趨勢。圖表 28 儲(chǔ)氫瓶組類別來源：車用壓縮氫氣鋁內(nèi)膽碳纖維全纏繞氣瓶（GB/T 35544-2017）等27/28中國氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)手冊CHINA HYDROGEN AND FUEL CELL INDUSTRY HANDBOOK4.3 總體擁有成本（TC

30、O）總體擁有成本（TCO）包括制氫、分銷（儲(chǔ)運(yùn)與加注）和終端使用設(shè) 備的成本。這三個(gè)因素對(duì)各終端應(yīng)用的總體擁有成本的影響程度各異（如 圖表 29 所示）。對(duì)于非交通運(yùn)輸應(yīng)用，80% 以上的總體擁有成本是制氫與 分銷成本。交通領(lǐng)域，重型卡車的制氫與分銷成本占比遠(yuǎn)大于大型客車。圖表 29不同終端氫應(yīng)用 TCO 成本來源：Hydrogen Council4.4 氫能及燃料電池技術(shù)裝備現(xiàn)狀氫能產(chǎn)業(yè)鏈包括氫的制備、儲(chǔ)運(yùn)、加注、綜合應(yīng)用和公共服務(wù)等多個(gè) 環(huán)節(jié)。其中，制備環(huán)節(jié)包括煤制氫、天然氣制氫、工業(yè)副產(chǎn)氣提純制氫和 電解水制氫等多種途徑；氫氣儲(chǔ)存包括氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)三種方式；氫氣 運(yùn)輸包括長管拖車、管道

31、、輸電、液氫罐車、船運(yùn)、火車等途徑；氫在交 通領(lǐng)域的應(yīng)用主要是質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)，涉及電堆、空壓機(jī)、循環(huán)泵、 質(zhì)子交換膜、催化劑等多種零部件和關(guān)鍵材料；氫在發(fā)電領(lǐng)域應(yīng)用技術(shù)有 質(zhì)子交換膜燃料電池和固體氧化物燃料電池，固體氧化物燃料電池涉及電 池片、電堆等零部件；公共服務(wù)涉及氫安全與檢測認(rèn)證等裝備。圖表 30氫能及燃料電池技術(shù)裝備國產(chǎn)化情況來源：中國氫能聯(lián)盟研究院29/30中國氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)手冊CHINA HYDROGEN AND FUEL CELL INDUSTRY HANDBOOK圖表 31氫能及燃料電池關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)來源：中國氫能聯(lián)盟研究院05.公共服務(wù)篇?dú)淠芗叭剂想姵叵嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)與檢測

32、體系標(biāo)準(zhǔn)體系檢測體系31/32中國氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)手冊CHINA HYDROGEN AND FUEL CELL INDUSTRY HANDBOOK第五章 公共服務(wù)篇?dú)淠芗叭剂想姵叵嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)與檢測體系5.1 標(biāo)準(zhǔn)體系我國氫能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的總體框架包含 8 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)子體系，37 個(gè)具體領(lǐng)域。截至 2020 年 6 月，我國已發(fā)布?xì)淠芗夹g(shù)相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)（現(xiàn)行）95 項(xiàng)，其中，氫能基礎(chǔ)與管理方面的標(biāo)準(zhǔn) 4 項(xiàng)、氫質(zhì)量方面的標(biāo)準(zhǔn) 5 項(xiàng)、氫安全方面的標(biāo)準(zhǔn) 13 項(xiàng)、氫工程建設(shè)方面的標(biāo)準(zhǔn) 2 項(xiàng)、氫制備與提純方面的標(biāo)準(zhǔn)8 項(xiàng)、氫儲(chǔ)運(yùn)加注方面的標(biāo)準(zhǔn) 11 項(xiàng)、氫能應(yīng)用方面的標(biāo)準(zhǔn) 16 項(xiàng)、氫相關(guān)檢測方面的標(biāo)準(zhǔn)

33、29 項(xiàng)，氫脆方面的標(biāo)準(zhǔn) 7 項(xiàng)。氫應(yīng)用及氫相關(guān)檢測標(biāo)準(zhǔn)主 要為氫燃料電池相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。全球關(guān)于供氫產(chǎn)業(yè)鏈方面的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)制定較為完善，特別是美 國、歐盟、日本等發(fā)達(dá)國家非常注重國際合作，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）、 國際電工委員會(huì)（IEC）、美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì)（ANSI）、氫能法規(guī)和標(biāo) 準(zhǔn)協(xié)調(diào)委員會(huì)（HCSCC）、電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE），國際自動(dòng)機(jī) 工程師協(xié)會(huì)（SAE）等組織做了大量工作。其中，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO） 設(shè)有氫能技術(shù)專委會(huì)。據(jù)中國氫能聯(lián)盟研究院統(tǒng)計(jì)，全球氫能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)超 過 200 項(xiàng)，標(biāo)準(zhǔn)涉及氫能制備、儲(chǔ)存、輸運(yùn)、加氫站、安全、氫品質(zhì)等方面。氫能技術(shù) 標(biāo)準(zhǔn)體系氫能基礎(chǔ)與管 理方面的標(biāo)準(zhǔn)氫安全方面的 標(biāo)準(zhǔn)氫制備與提純 方面的標(biāo)準(zhǔn)氫能應(yīng)用方面 的標(biāo)準(zhǔn)氫質(zhì)量方面的 標(biāo)準(zhǔn)氫工程建設(shè)方 面的標(biāo)準(zhǔn)氫儲(chǔ)運(yùn)加注方 面的標(biāo)準(zhǔn)氫相關(guān)檢測方 面的標(biāo)準(zhǔn)