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中國氫燃料行業市場空間預測及成本構成分析:預測2025年全球燃料電池市場規模有望達到3400億元[圖]

2020年04月20日 14:50:19字號:T|T

    氫能作為一種二次能源,具有綠色無污染、原料豐富、利用方式多樣的優勢。經過工業領域數十年的發展,制氫工藝已經較為成熟。氫能源主產業鏈包括上游氫氣制備、中游氫氣運輸儲存、下游加氫站、氫燃料電池及氫能源燃料電池應用等多個環節,由于技術、基礎設施不足等問題,目前各環節存在一定的難點:1)制備:資源地和消費地逆向分布,制氫成本因技術路線和資源稟賦差異巨大;2)關鍵材料、部件依賴進口,尚不具備產業化條件;3)運輸:短期主要以氣態高壓、車載運輸方式為主,經濟性受到運距限制;4)加注:加氫站缺乏統一審批規范,投資回收期長;5)電堆:核心部件和材料國產化率較低。

產業鏈各環節存在的難點

數據來源:公開資料整理

    一、氫燃料行業市場空間預測

    2019年氫能源首次被寫入《政府工作報告》,政府工作任務中明確“將推動充電、加氫等設施建設”。其實自2011年以來有關部門已經從戰略、產業結構、科技、財政等方面相繼發布了一系列政策,引導鼓勵氫燃料電池等氫能產業發展。隨著氫能應用技術發展逐漸成熟,以及全球應對氣候變化壓力持續增大,氫能產業關注度日益提升,氫能及燃料電池技術作為實現低碳環保發展的重要創新技術,正在迎接一輪高速發展窗口。

    (1)初期階段(2016-2020):制氫環節布局工業副產氫氣回收、煤基制氫、可再生能源制氫三大技術,在2020年燃料電池車輛達到1萬輛,加氫站數量達到100座,行業總產值達到3000億元。

    (2)中期階段(2021-2030):加速可再生能源制氫推廣,到2030年燃料電池達車達到200萬輛,加氫站達到1000座。

    (3)遠期階段(2031-2050):加速煤基低碳制氫推廣和綠色氫能供給方式多元化,加氫站覆蓋全國,燃料電池車保有量達1000萬輛。

我國氫能產業基礎設施發展規劃

階段
時間
制氫
氫能儲存與運輸
氫能利用及基礎設施
初期
2016-2020
1.工業副產氫氣回收
1.氣態儲氫(35Mpa)
1.燃料電池運輸車輛(示范)
2.煤基制氫
2.拖車、液氨罐車運輸
2.到2020年,氫能現代有軌電車達到50列;燃料電池車達到1萬輛;加氫站達到100座
3.示范可再生能源制氫
3.氣態儲存(70Mpa示范)
-
-
4.管道輸送(示范)
- 
中期
2021-2030
可再生能源制氫推廣
1.液態及其他方式儲存
1.燃料電池車輛及發電應用、氫能軌道交通及船舶等推廣
-
2.管道輸送
2.到2030年,燃料電池車達到200萬輛;加氫站達到1000座
遠期
2031-2050
1.煤基低碳制氫推廣
1.長距離管道輸送
加氫站覆蓋全國,燃料電池運輸車輛保有量達1000萬輛;燃料電池發電推廣應用
2.綠色氫能供給方式多元化
2.安全、可靠的氫能儲存及運輸體系
-

數據來源:公開資料整理

    目前我國氫能產業仍然處于初級發展階段,截至2020年2月燃料電池汽車累計總產量大約為6178輛、加氫站數量為66座。2019年我國燃料電池汽車產銷量分別為2833/2737輛,新建加氫站數量為38座。我國氫能產業發展仍然有一段長路要走,未來發展空間廣大。

2019年燃料電池車產量2833,同比增長86%

數據來源:公開資料整理

    智研咨詢發布的《2020-2026年中國氫燃料電池行業市場運作模式及發展規模預測報告》數據顯示:預測到2025年全球燃料電池市場有望達到5.2萬億日元(約合人民幣3400億元),其中燃料電池汽車市場規模將超過50%。2011年燃料電池汽車市場僅為3億日元,未來隨著技術升級、加氫站等基礎設施的完善、政策支持力度加大,預計到2025年全球燃料電池汽車市場有望擴大到2.91萬億日元(約合人民幣1900億元),占整體市場一半以上。

全球燃料電池各領域市場空間預測(萬億日元)

數據來源:公開資料整理

    燃料電池車產銷量大幅增長,工信部明確提出2030年百萬輛發展目標。工信部2016年組織制定的《節能與新能源汽車技術路線圖》明確提出:市場規模方面,2020年實現5000輛級規模,2025年實現5萬輛規模,2030年實現百萬輛氫燃料電池汽車的商業化應用。加氫站建設方面,2020年建成100座;2025年建成300座;2030年建成1000座。而在2019年的《中國氫能源及燃料電池產業白皮書中》,中國提出2050年氫能源占比約10%,氫能需求量接近6000萬噸,加氫站達到1000座以上。

我國燃料電池汽車未來規劃(萬輛)

數據來源:工信部、智研咨詢整理

我國燃料電池加氫站未來規劃(座)

數據來源:工信部、智研咨詢整理

    二、氫燃料行業成本構成

    氫燃料系統技術復雜,國內待突破。與電池電動車不同,氫反應電堆是氫燃料車的動力來源,也是氫燃料車動力系統的核心。加上車載儲氫罐等,形成整體氫燃料電源系統。電堆能量密度等技術發展和成本是當前制約燃料車發展的主要因素。

各個路徑制氫成本比較

-
化石燃料制氫
化工副產制氫
乙烷裂解
甲醇重整制氫
天然氣重整
煤制氫
焦爐氣副產
氯堿副產氫氣
丙烷脫氫
原料
天然氣、水
煤炭、水
焦煤
原鹽
丙烷脫氫
乙烷
甲醇、水
經濟規模
1000-100000Nm3/h
1000-100000Nm3/h
假設焦炭廠裝置規模為100萬噸/年,可副產氫氣19178Nm3/h
假設燒堿裝置規模20-100萬噸/年,副產氫氣中除配套下游外剩余40%可外售,則氫氣產量2500-12500Nm3/h
45萬噸PDH裝置副產氫氣除自用外可外售1.5萬噸氫氣,折合19000Nm3/h
125萬噸乙烯裝置可副產8萬噸氫氣,折合100000Nm3/h
目前甲醇蒸汽重整-PSA工藝最小模塊20Nm3/h,最大單系列3000Nm3/h
已投產和在建產能的可實現供氫量
- 
 -
325萬噸
25.6萬噸
30.5萬噸
27.5萬噸
- 
規劃產能的可供氫量
 -
- 
 -
 -
>11.3萬噸
65.9萬噸
 -
可供給燃料電池車數量
- 
- 
2273萬輛
179萬輛
292萬輛
653萬輛
 -
原料價格假設
2.2-3.5元/Nm3
400-800元/噸
 -
 -
- 
- 
1800-3400元/噸
制氫成本
1.04-1.48元/Nm3
0.83-1.13元/Nm3
1.19元/Nm3
1.3元/Nm3
0
0
1.79-2.78元/Nm3

數據來源:公開資料整理

    燃料電池系統占整車成本65%,催化劑成本占據電堆成本36%。目前燃料電池系統和儲氫系統占據整車成本的65%,遠高于鋰離子純電動汽車的電池成本占比。另外,燃料電堆催化劑主要為鉑金屬,且國內用量遠高于國外,成本高昂,成為制約燃料電池發展的巨大瓶頸,因此,降低催化劑中的鉑用量是需要重點攻克的技術難點。燃料電池系統中的閥、泵的小型精密部件的成本也有大幅下降的空間。最后,每個加氫站的建設成本在1500萬元左右,目前國內已投建加氫站為個位數,成為燃料電池汽車發展的重要瓶頸。

氫燃料電池成本結構

數據來源:公開資料整理

燃料電池系統下降路徑(美元/kW)

數據來源:公開資料整理

    在燃料電池系統中,電堆的成本占比為約50%,而膜電極在電堆的成本占比約為65%,雙極板在電堆的成本占比約為25%,當生產規模從1000套/年到50萬套/年數量級變化時,各組件的制造成本均有顯著降低,生產規模在1000、10萬、50萬套時的80kw燃料電池電堆成本分別為118/22/19美元/套,且在決定成本的因素中催化劑和雙極板始終扮演著重要角色并逐漸提升占比。當核心技術難題被攻克、技術發展成熟后,可以通過大規模量產實現規模效應,以降低成本。

大規模量產可以大幅降低燃料電池成本

數據來源:公開資料整理

1000套生產規模燃料電池成本結構

數據來源:公開資料整理

50萬套生產規模燃料電池成本結構

數據來源:公開資料整理

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