氢能源产业-内部学习资料
武汉市节能协会办公室汇编
前 言
武汉市节能协会是原市发改委的直属协会,自成立以来受主管部门武汉市发改委、武汉市经委、武汉市公共机构节能管理办公室、武汉市能源局等政府相关机构的委托,在全市范围开展节能、环保、新能源及合同能源管理的政策宣传、先进技术推广及应用的落实工作。
为贯彻国家节能减排“十四五”规划,加快实现我市节能减排和新能源利用的目标,武汉市节能协会积极配合主管部门开展此项工作,充分发挥专业协会的资源和优势,促推氢能源产业园工作。
为了提升和加强大家对氢能源的认知度,现整合了相关政策、科普、案例等方面的相关资料,以供有需求的企业及机构学习和参考,希望通过我们的努力,在推进氢能源产业园的工作中有所作为。
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武汉市节能协会
目 录
一、国内氢能源产业的相关政策及资讯
1、2020年氢能源产业主要政策解读汇总
2、2019年我国发布的氢能产业相关政策
3、氢燃料电池车的生产及应用、推动加氢站建设的相关政策
4、各省市出台氢能源行业发展的相关政策
5、我国目前氢能产业园区域性产业集群相关资讯
二、国内典型氢能源产业园区案例及行业动向
1、广东佛山仙湖氢谷产业园
2、江苏如皋氢能小镇
3、浙江台州氢能小镇
4、江苏丹徒氢能源产业园案例
5、2019年国内48个氢能资本案例背后逻辑与行业动向
三、国内部分氢能源园区基本情况概述
1、广东云浮氢能小镇
2、济南“中国氢谷”
3、武汉:“氢能汽车之都”“世界级新型氢能城市”
4、上海嘉定氢能产业园
5、河北氢能张家口
6、山西大同氢能之都
7、安徽明天氢能产业园
8、苏州市氢能产业创新中心
9、广州黄埔 “氢谷”
10、河南新乡氢能产业园
11、成都:氢能源示范站
13、湖南株洲高新区氢能示范生态产业园
14、浙江金华氢谷产业集
14、广东东莞国青氢谷氢能产业园
15、江苏新沂“淮海氢谷”
16、辽宁新宾氢能产业园
17、广东茂名氢能产业基地
四、其他国家氢能源产业的相关政策及资讯
1、世界各国关于燃料电池汽车产业的相关政策及发展目标
2、日本首个氢能源住宅社区即将诞生
3、英国着手研发氢能源列车
4、韩国“氢经济计划” :到2040年将生产超过620万辆氢燃料电池车
5、美国加州拟再增加1亿美元支持2025年建成200座加氢站
五、其他国家氢能源利用的相关案例
1、韩国ix35FCV现代汽车
2、丰田Mirai燃料电池车
3、丰田氢燃料电池叉车
4、以燃料电池为主的分布式发电
5、以氢为载体的可再生能源应用
六、国外氢能源与燃料电池起源与现状
1、氢能源早在200年前就被人类广泛开展研究
2、美国氢能与燃料电池发展的现状及规划
3、日本氢能与燃料电池发展的现状及规划
4、韩国氢能与燃料电池发展的现状及规划
5、欧洲氢能与燃料电池发展的现状及规划
七、中国知名的十强氢能龙头企业汇总一览
1、亿华通
2、中能源工程集团氢能科技有限公司(简称“中氢科技”)
3、氢能科技发展有限公司(简称“氢能公司”)
4、雪人股份
5、锦鸿氢源
6、国鸿氢能
7、雄韬氢雄
8、国氢能源科技
9、滨化股份
10、元隽氢能源
八、氢能源产业的科普问答
1、什么是氢能源?
2、氢能源的特点有哪些?
3、氢燃料电池汽车安全指南(2019版)全文
4、氢能源汽车为什么要使用昂贵的燃料电池? 直接使用内燃机燃烧氢气不行吗?
5、当今世界为什么不大力发展氢能源汽车?
6、为何都愿意在卡车上做氢能源的尝试?
7、氢能源完整产业链包括那些?
8、目前我国开发氢燃料汽车存在的现状与困难?
9、国内氢能燃料电池存在的现状及问题
10、我国氢能与燃料电池发展展望
氢能作为一种可储、可电、可燃烧的清洁能源,具有来源丰窗、绿色环保、能量密度大、转化效率高和适用范国广的特点,被广泛认为是人类社会发展的终械能源,是世界能源转型的一个重大战略方向。
——政策汇总
我国从2006年就将氢能及燃料电池写入《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》的发展计划中,此后,一系列的政策、规划及补贴发布,更加显示出了国家对氢能及燃料电池的重视,在2020年5月的政府工作报告中也重点提及了氢燃料电池的投入研发。
2019年以来,随着氢能热潮迅速在全国各地点燃,各省/市乃至区地方政府纷纷发布氨能规划。各地产业规划总体具有一致性,多数都提及阶段发展目标,包括产业产值、投用车辆数、加氢站建设、企业培育等。但由于各地区的宏观环境以及自然条件约束,各省之间氢能产业发展规划差异明显。
——政策解读之《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》
2016年6月1日,国家发展改革委、国家能源局组织编制了《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》。其主要内容如下表所示。
——政策解读之《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》
2019年6月,中国氢能联盟发布《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》,提出氢能将成为氢能将成为中国源体系重要组成部分,预计到2050年氢能在中国源体系的占比约为10%,氢气需求量接近6000万吨,年经济产值超过10万亿元。全国加氢站达到10000座以上,交通运输、工业等领域将实现氢能普及应用,燃料电池车产量达到520万辆/年,固定式发电装置2万台套 /年,燃料电池系统产能550万台套/年。
——政策解读之《长三角氢走廊建设发展规划》
长三角作为我国氢能产业示范领先地区,具有产业环境潜力巨大、示范推广全面展开、氢气基础资源丰富、加氢基础设施支撑等良好的发展基础与优势。但长三角各先行城市之间尚未有效达到车站协同、互通联动、共利共赢的局面。建设连接长三角城市的氢走廊可有效打破目前困局,以加氢基础设施网络化为主体,打通燃料电池汽车互通路径,有利于形成区域协同和示范效应、推进能源转型生态文明建设。
为了促进这个目标的实现,《长三角氢走廊建设发展规划》制定了5项主要任务,分别是需求牵引推动加氢基础设施网络建设,区域联动加快燃料电池汽车推广应用,加强统筹构建加氢基础设施保障体系,优势互补探索可持续发展的商业模式和协同高效完善政策、法规和标准体系。长三角作为氢能与燃料电池汽车技术、产业、示范高地,有着氢能与燃料电池汽车产业发展的最佳基础。目前全球正处于新型产业重构期,能源革命、互联革命、智能革命三大革命催生新型产业全面重塑,跨界融合、技术升级、需求提升,共同推动新型产业生态协同演进。长三角氢走廊的发展推进了三大革命的发展,可带动氢能产业的发展,同时氢走廊可有效拉动一定规模的加氢基础设施建设,推动燃料电池汽车的规模化示范运行,加强长三角区域联动效应,推动长三角地区成为国内领先、国际一流的燃料电池汽车商业化运营集聚区、氢经济实践者。
我国氢能源产业目前处于导入期,政策的支持、技术的革新,以及市场的普及是氢能产业规模化的关键。
据《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》,我国将于2020年实现燃料电池汽车批量生产和规模化示范应用。
如今,我国氢能产业正在取得政策上,包括资金在内的支持,加氢基础设施建设审批条件的放宽,配套政策和资金都有利于解决加氢站前期资金投入大、加氢站运营安监审批难等问题。
截至目前,我国已出台多项有关氢能产业方面的相关政策,明确表示大力支持氢能产业的发展。
1月4日,工信部、公安部、财政部、商务部、生态环境部、交通运输部、国家发改委、国家市场监督管理总局、国家能源局、国家铁路局、中国铁路总公司联合印发了《柴油货车污染治理攻坚战行动计划》。
《计划》提出,要积极推广应用新能源物流配送车,鼓励各地组织开展燃料电池货车示范运营建设加氢示范站。
2月1日,国家发改委商务部发布了《鼓励外商投资产业目录(征求意见稿)》公开征求意见公告。
意见稿从上游氢气制储运,到中游加氢站、燃料电池系统,再到下游新能源汽车等全产业链,均纳入了鼓励外商投资范围。
3月6日,国家发改委、工信部、自然资源部、生态环境部、住房和城乡建设部、人民银行、国家能源局联合发布的《绿色产业指导目录(2019版)》指出,各地方、各部门要以《目录》为基础,根据各自领域、区域发展重点,出台投资、价格、金融、税收等方面政策措施,着力壮大节能环保、清洁生产、清洁能源等绿色产业。
《目录》共包括节能环保产业、清洁生产产业、清洁能源产业、生态环境产业、基础设施绿色升级、绿色服务等六大部分。燃料电池装备制造、氢能利用设施建设和运营等两项被列入了清洁能原产业。
3月16日,国家发布的2019年《政府工作报告》强调,要稳定汽车消费,继续执行新能源汽车购置优惠政策,推动充电、加氢等基础设施建设。
4月9日,国务院关于落实《政府工作报告》重点工作部门分工的意见中提出,要稳定汽车消费,继续执行新能源汽车购置优惠政策,推动充电、加氢站等设施建设。
5月15日,工信部发布《2019年新能源汽车标准化工作要点》提出,要持续优化新能源汽车标准体系,及时更新电动汽车标准化路线图。
《要点》指出,要加快燃料电池电动汽车等标准建设,完成燃料电池电动汽车安全标的技术审核,完成燃料电池电动汽车定型试验规程标准的技术审查,加快车载氢系统标准修订。
6月28日,财政部、税务总局发布《关于继续执行的车辆购置税优惠政策的公告》规定,7月1号《中华人民共和国车辆购置税法》正式实施后,继续执行车辆购置税优惠政策。其中,自2018年1月1日至2020年12月31日,购买新能源汽车免征车辆购置税。
9月19日,中共中央国务院印发的《交通强国建设纲要》提出,要科学规划建设城市停车设施,加强充电、加氢、加气和公交站点等设施建设,全面提升城市交通基础设施智能化水平。
此外还表示,要优化交通能原结构,推进新能源清洁应用,促进公路货运节能减排,推动城市公共交通工具和城市物流配送车辆全部实现电动化、新能源化和清洁化,打好柴油货车污染治理攻坚战,统筹油、路、车治理,有效防治公路运输大气污染,严格执行国家和地方污染物控制标准及船舶非放区要求,推进船舶、港口污染防治,开展绿色出行行动,倡导绿色低碳出行理念。
11月15日,为推动先进制造业和现代服务业深度融合发展,解决两业面临发展不平衡、协同性不强、深度不够和政策环境、体制机制存在制约等问题,国家发改委联合14个部门发布了《关于推动先进制造业和现代服务业深度融合发展的实施意见》。
《意见》中第三大类“探索重点行业重点领域融合发展新路径”里的第八项类目提到:“加强新能源生产使用和制造业绿色融合,推动氢能产业创新、集聚发展,完善氢能制备、储运、加注等设施和服务”。
2019年以来,政策向基础设施建设、关键零部件制造和配套运营服务等供给端倾斜。加氢站的建设和运营补贴正同步推进,单站最高建设补贴达900万元。
此外,氢燃料电池汽车的购置补贴最高达50万元/辆,远大于纯电动车,已基本覆盖购车成本差距。2020年以后,政府针对氢能源产业仍将保持一定强度的财政补贴。
经济、实用是氢能产业化的根本动力。因地制宜,采用多元化的供氢体系,能有效降低氢能的平均使用成本。
1月11日,浙江省印发的《浙江省汽车产业高质量发展行动计划》(2019-2022年)提出,要加快培育燃料电池汽车产业链,支持燃料电池电堆等关键技术研发,鼓励有能力的企业加快研制燃料电池汽车。
2月1日,嘉兴市嘉善县发布的《嘉善县推进氢能产业发展和示范应用实施方案(2019-2022年)》明确表示,要加快推动嘉善县氢能、燃料电池产业发展,开展燃料电池汽车试点示范。
此外还表示,嘉善县要力争在2022年完成120kW的电堆设计与开发,燃料电池产能要达到10000台,销售要达到5000台。并且配合嘉兴市建成加氢站3-5座,使燃料电池公交车占新能原公交车保有量的50%之上。
3月15日,海南省人民政府印发的《海南省清洁能原汽车发展规划》提出,要坚特充电为主、加气为辅、加气提前布局的原则,力争通过3一5年时间,建成覆盖全海南首首、满足各类型清洁能源汽车应用基本需求,充换兼容、快慢充互补、多场景结合、智能化的充电加气、加气网络。
4月30日,山西省工信厅公布的《山西省新能源汽车产业2019年行动计划》指出,山西省将依托太原市、大同市、长治市等城市现有氢燃料电池汽车相关产业开展试点示范,并发挥吉利晋中基地、大运汽车、江铃重汽等企业的示范和带动作用。
《计划》显示,山西省将分三阶段开展试点示范工作:
试点示范阶段(2019年-2020年),要培育氢能与燃料电池技术研发中心1个、燃料电池汽车检验检测中心1个,在示范运行城市建设加氢站3座、示范公交路线10条,形成700辆的运营规模。
推广应用阶段(2021年-2022年),要新增加氢站10座、示范公交路线300条,形成3000辆的运营规模。
规模运营阶段(2023年-2024年),要新增加氢站20座,全省开始公交线路运行,达到7500辆的运营规模。
5月5日,四川省人民政府网发布了《四川省打好柴由货车污染治理攻坚战实施方案(征求意见稿)》。
意见稿指出,要鼓励开展燃料电池货车示范运营,建设加氢示范站,支持替代燃料、混合动力、纯电动、燃科电池等技术攻关,鼓励开发气燃料等新能源专用发动机,优化动力总成系统匹配。
6月21日,山东省发布了《山东省氢能原产业中长期发展规划(2019-2035)》。
规划提出,到2025年,山东省氢能源产业增加值要达到1000亿元,燃料电池固定式发电装机容量要达到3200MW,燃料电池汽车用规模要达到50000辆,加氢站数量要达到200座,到2035年,规模质量效益要进一步提升,实现高质量稳健发展。
8月12日,河北省发改委等部门联合印发的《河北省推进氢能产业发展实施意见》提出,要推动氢能产业高质量发展,为河北省能源转型提供新的增长极。
此外还指出,到2025年,要培育国内领先的企业10-15家,氢能产业链年产值要达到500亿元。到2030年,要培育5-10家具有国际领先的龙头企业,氢能产业链年产值突破2000亿元,至少建成100座加氢站,电池汽车运行要超过5万辆。
9月9日,贵州六盘水发布《六盘水市氢能原产业发展规划(2019-2030年)》提出,到2030年,结合煤炭资源和可再生资源发展,以煤制氢为重点氢能产业链,布局氢燃料电池示范应用和加氢基础设施建设,建成加氢站20座。
10月8日,佛山南海区在《佛山市南海区氢能产业发展规划(2019-2030)(征求意见稿)》中提到,到2030年,氢能产业累计产值要突破1000亿元。
目前国内形成京津冀、华东、华南以及华中四个区域性产业集群。四大氢能产业集群覆盖了氢能的制氢、储运及应用等领域。其中,氢燃料电池以及氢燃料电池车是重要的发展方向,并以此形成各自的产业配套、商业应用模式等。目前全国各地加快布局氢能产业,除了湖南株洲以外,浙江嘉兴、广东广州等地纷纷规划、建设加氢站及相关基础设施,全国氢能产业布局加快。
据调查数据显示,2020年5月,华东地区布局的氢能产业园区数量最多达到18个;其次为华南地区,氢能产业园达数量到6个;华北地区氢能产业园数量为5个;东北地区、西南地区各位2个;西北地区有1个氢能产业园。
2019年3月国内有超过21个氢能小镇、氢谷、氢能产业园、氢能示范城市(以下统称为氢能主题园区)成立,其中大部分主体园区处于规划、建设中。
二、国内典型氢能源产业园区案例及行业动向
时间:2018年11月6日
地址:南海区丹灶镇
佛山南海仙湖氢谷小镇位于南海区丹灶镇仙湖片区,规划面积约47.3平方公里。小镇依托仙湖生态核心,以新能源为主题,将通过连片规划提升,整合提升现有产业园区形成集群发展态势,依托生态景观资源重点提升科技研发、会务会展功能,配套商业、医疗、教育、文化娱乐、休闲运动等各类设施,以优质的环境资源和高品质的服务,打造珠二环产业带上的高新产业集聚区和“一环创新圈”的重要创新平台,建设集生产创新、现代服务、生态宜居于一体的产城人文融合发展示范区。
“仙湖氢谷”规划有三大园区。其中,北部园区规划面积6.7平方公里,以南海国家生态工业示范园区为核心,园区累计引入180家企业,总投资额超过80亿元,包括8家世界500强及其关联项目,集聚日资汽配和新能源汽车核心部件企业22间。南部园区规划面积约2.9平方公里,主要建设广东新能源汽车产业基地二期,重点发展整车、氢能研发、核心部件生产、智能驾驶产业。今年2月落户广东长江汽车整车生产及氢动力研发中心项目,总投资额超120亿元,计划总产能达16万辆/年。东部园区规划面积约2.3平方公里,包括广东新能源汽车产业基地三期、南海日本中小企业工业园二期、一汽大众丹灶配件园、南海欧洲中小企业园。
仙湖氢谷小镇以氢能产业为特色,仙湖氢谷小镇正加快集聚氢能资源,打造中国氢能产业“硅谷”。
南海区委副书记、区长顾耀辉表示,“仙湖氢谷”未来的发展将定位在三个方面。首先要让“仙湖氢谷”成为氢能产业的集聚地;其次要把“仙湖氢谷”建成氢能社会的示范区域,在氢能产业的基础上,将氢能源应用于发电等民生领域;最后要把“仙湖氢谷”打造为氢能科技的先行地区,增强氢能科技方面的研发能力。
仙湖氢谷采用内核式圈层结构布局,以仙湖为核心,形成生态、科研、产业三大功能圈层。第一圈层是生态服务圈层,重点发展生态体验和休闲度假、水上运动和休闲娱乐等生态休闲服务业;第二个圈层是科研创新圈层,打造科研院所发展区和滨湖总部集聚区,建设科研院所、孵化器,结合良好的景观资源建设企业总部区,合理布局酒店会务和生态住区,吸引优质企业进驻。第三个圈层打造高新企业集中区和生活配套区,对日资工业园、周边现状村庄进行改造提升,重点打造高新技术产业园及新能源汽车产业园,成为产业转型发展的重要引擎。
此外,仙湖氢谷实施全产业链发展战略,规划北部园区、东部园区、南部园区三大园区,充分发挥龙头企业的带动集聚效应,构建完
善的产业链,形成经济发展新动力,全力推动新能源汽车创新发展。
仙湖氢谷依托南海区现有汽车产业基础,以技术创新、推广应用为重点,发展新能源汽车,尤其是以氢燃料电池汽车的相关项目为核心,致力成为整车及动电池、驱动电机、电控等关键零部件全方位发展的新能源汽车产业基地及氢能产业“硅谷”,形成涵盖从富氢材料及制氢设备研制、制氢、加氢,到氢燃料电池、核心部件、动力总成、氢燃料电池汽车生产等氢能产业链,依托“一湖一城三园区”打造以科技研发、智能制造、展示交流、创新服务为一体的氢能源科技中心。
“仙湖氢谷”:打造氢能产业“硅谷”
“仙湖氢谷”位于丹灶镇仙湖片区,依托仙湖生态核心,以新能源为主题,规划面积约47.3平方公里,将通过连片规划提升,整合提升现有产业园区形成集群发展态势,依托生态景观资源重点提升科技研发、会务会展功能,配套商业、医疗、教育、文化娱乐、休闲运动等各类设施,以优质的环境资源和高品质的服务,打造珠二环产业带上的高新产业集聚区和“一环创新圈”的重要创新平台,建设集生产创新、现代服务、生态宜居于一体的产城人文融合发展示范区。
“仙湖氢谷”依托南海区现有汽车产业基础,以技术创新、推广应用为重点,发展新能源汽车,尤其是以氢燃料电池汽车的相关项目为核心,致力成为整车及动力电池、驱动电机、电控等关键零部件全方位发展的新能源汽车产业基地及氢能产业“硅谷”,形成涵盖从富氢材料及制氢设备研制、制氢、加氢,到氢燃料电池、核心部件、动力总成、氢燃料电池汽车生产等氢能产业链,在构筑氢能与燃料电池产业体系和氢能源汽车商业化运营等方面走在全国前列。
“三圈”“三园”:让您休闲工作两不误
“仙湖氢谷”采用内核式圈层结构布局,以仙湖为核心,形成生态、科研、产业三大功能圈层。第一圈层是生态服务圈层,重点发展生态体验和休闲度假、水上运动和休闲娱乐等生态休闲服务业;第二个圈层是科研创新圈层,打造科研院所发展区和滨湖总部集聚区,建设科研院所、孵化器,结合良好的景观资源建设企业总部区,合理布局酒店会务和生态住区,吸引优质企业进驻。第三个圈层打造高新企业集中区和生活配套区,对日资工业园、周边现状村庄进行改造提升,重点打造高新技术产业园及新能源汽车产业园,成为产业转型发展的重要引擎。
“仙湖氢谷”实施全产业链发展战略,规划北部园区、东部园区、南部园区三大园区,充分发挥龙头企业的带动集聚效应,构建完善的产业链,形成经济发展新动力,全力推动新能源汽车产业创新发展。
重点产业平台
1> 广顺新能源大厦5大氢燃料电池产业研发平台
占地面积7.2亩,建筑面积2.8万平方米。发展方向为新能源汽车产业、电子行业、特种合金材料产业、流体动能装备业、高端精密制造装备业、科技服务等战略性新兴产业及科技创新产业,目前已引入5大氢燃料电池产业研发平台:燃料电池及氢源技术国家工程中心华南中心
自润滑流动动力机械技术国家地方联合工程研究中心新能源驱动系统仿真及控制技术联合实验室:
新能源汽车大数据人工智能研究中心广顺联合研发中心
2> 仙湖湾广场标准化创新平台
仙湖湾广场标准化创新平台位于"仙湖氢谷"核心区,占地70亩,总建筑面积3万平方米,拟进驻的3大标准化创新平台包括:
中国标准化研究院佛山绿色发展创新研究院国家技术标准创新基地(氢能):国家氢能及燃料电池检测中心
3> 广东长江汽车氢动力研发中心
研发中心注册资金5000万元,总投资10亿元,其中建设投资7亿元,流动资金3亿元;总占地面积150亩,其中研发大楼50亩,中试基地100亩;建筑面积32000平方米,其中研发大楼6000平方米,中试基地26000平方米。研发大楼将承载氢动力汽车车型设计、三电研发、实验、测试等功能,将有500多名研发人员进驻;中试基地建成后将承载产能1000辆/年的中试功能。政府配套宿舍配套用地50亩。
1> 入驻企业
广顺新能源、广东国鸿、广东重塑、广东爱德曼、广东泰罗斯、佛山索弗克、广东清极氢能、北京海德利森等。
2> 政策文件:
《佛山市氢能源产业发展规划(2018-2030)》、《佛山市南海区促进加氢站建设运营及氢能源车辆运行扶持办法》
到2020年,加氢站建设达到28座;到2025年,加氢站建设达到43座;到2030年,加氢站建设达到57座。
到2020年,佛山市氢能源相关产业累计产值达到200亿元;2025年氢能源及相关产业累计产值达到 500 亿元;2030年氢能源及相关产业累计产值1000亿元。
佛山仙湖实验室于2019年12月23日正式成立,是经佛山市人民政府批准建设的佛山市属事业单位,同时是先进能源科学与技术广东省实验室佛山分中心。实验室致力于以氢能、燃料电池等国家产业发展需求为导向,集聚、整合国内外高端创新资源,以建设国家重点实验室为目标,打造氢能领域国内一流、国际领先的战略科技创新平台。当天,佛山仙湖实验室进行启动仪式,宣告实验室基础设施建设的正式动工。实验室基础设施改造及建设计划总投资约3.5亿元,建筑总面积约60000平方米,包括仙湖氢谷核心区综合楼、实验楼、专家楼,以及南部园区实验楼、甲类厂房、甲类仓库等。
仙湖实验室首期将投资15亿元,致力打造氢能领域国内一流、国际 领先的战略科技创新平台。其中,仙湖氢谷核心区实验楼将进驻光伏制氢技术实验室、燃料电池技术实验室、动力总成技术实验室、智能网联汽车实验室、热电磁材料与器件实验室、先进复合材料与陶瓷实验室、电池测试中心、系统测试中心等;综合楼将进驻燃料电池材料实验室、储能材料与器件实验室、光电材料与器件实验室、材料测试中心。南部园区将进驻光伏制氢技术实验室、氢储运与安全技术实验室、先进复合材料与陶瓷实验室、电池测试中心等。
实验室基础建设完工后,相关科研设备随即进场并使用正式场地。预计在2020年10月,佛山仙湖实验室将完成专家楼、实验楼主体的建设,以及综合楼的部分工程;2021年8月完成基础设施整体工程。实验室基础设施的落成,将有效推动佛山仙湖实验室对先进制氢关键技术、燃料电池材料与集成关键技术、燃料电池动力总成与智能网联关键技术和氢安全关键技术的研发,形成氢能技术创新、人才培养与产业推进平台。
南海区这次新投入的氢能公交车386辆,车长均为8.5米,续航里程700公里,将在今年开通的40条氢能公交线路运行。该批386辆氢能公交投运后,南海区合共已投入826辆氢能车辆参加“科技部/联合国开发计划署促进中国燃料电池汽车商业化发展项目”佛山项目,其中公交车397辆、宽体轻型客车3辆、物流车426辆。至此,南海区成为国内氢能公交和氢能汽车推广规模最大、使用最密集的区域,今年将迈进“一区千辆”的应用规模。
为保障氢能车辆运行,南海区在加氢基础设施建设方面也抓紧步伐,目前已建成6座加氢站,分别是丹灶瑞晖加氢站、西樵樟坑油氢合建站、狮山松岗加氢站、狮山桃园加氢站、桂城平洲东信北路撬装站、九江大道撬装站;此外,还有6座加氢站正在建设,预计今年将建成15-20座高密度商业化标准加氢站,形成覆盖7个镇街的加氢站网络,促进氢能汽车商业化运行及应用,推进氢能技术的研发创新和氢能产业向前发展。
南海区计划投资24亿元在丹灶镇启动研究轨道交通项目,使丹灶进入轨道交通时代。在南海医院线路的基础上,进一步启动研究向丹灶延伸,建设南海人民医院新院区至仙湖入口的桂丹路沿线轨道交通。
2019年6月,南海区与联合国开发计划署(UNDP)签订协议,推进联合国开发计划署(UNDP)中国粤港澳大湾区氢能经济职业学院(以下简称“氢能学院”)项目,并于2019年10月宣布组建联合国开发计划署氢能经济职业技术培训研究院,探索学历教育与职业培训并举的模式,推进建设首个融合国内外顶尖氢能领域师资力量、培训氢能专业型技术技能人才的国际一流氢能经济职业培训院校。
氢能学院分启动期和二期建设。氢能学院的动工,标志着学院进入启动期阶段。启动期将利用广东理工职业学院南海校区(南海开放大学)办学基础,在原南海区第一职业技术学校丹灶校区成立广东理工职业学院南海校区氢能学院,扩大广东理工职业学院南海校区的办学,配备教学设备、氢能专业实训设施设备,作为氢能学院的启动及前期办学校区。该校区占地面积近30亩,建筑面积8900多平方米,计划投入约7000万元用于校园改造;于2020年5月启动建设,2021年9月投入使用,向全省招收150名新能源汽车(氢能方向)和氢能技术应用两个专业的学生;到2023年9月办学规模将达到450人,预计每年提供短期技能培训500人次。同时,南海区也正在谋划氢能学院二期的具体推进,二期建设拟占地350亩,完全建成后,招生规模可达4500-6000人。
届时,氢能学院辐射粤港澳大湾区,接轨国内外优质教育资源,补齐氢能产业发展中专业技术人才紧缺的短板,同时积极与区域内的行业组织、协会、企业等开展“产学研”合作,提供有力的科研与智力支持。
项目位于南海区丹灶镇仙岗赤坎村桂丹路南侧,总规划用地面积约300亩,总建筑面积约13万平方米,将以南海中学为品牌带动,拟建由区教育局直接管理的12年一贯制区直公办学校,高中部、初中部、小学部分别拟设60、30、36个教学班,学生人数分别为3000人、 1500人、1620人。
项目计划总投资约15亿元,将新建教学楼、图书室、运动场、宿舍楼、实验楼、食堂、风雨操场、多功能教室、礼堂、篮球馆、游泳馆地下室、连廊及园林景观、排水工程、水电工程、海绵城市建设等配套设施。
项目争取在2021年9月前完成建设并启动招生。
广东探索汽车有限公司由重塑集团投资成立。重塑集团是国内领先的车用燃料电池系统产品及解决方案提供商,致力打通氢能和车用燃料电池动力系统全方位产业链,推动氢能产业化可持续发展。探索公司与佛山市南海区政府签约,共同建设“氢能产业基地项目”,包括燃料电池电堆及燃料电池动力系统的研发与生产、燃料电池汽车关联产业研发与生产、关联零部件产业基地等。
项目计划总投资21.6亿元,其中一期项目现在启动装修,预计7月竣工;二期项目预计2020年年底启动。
项目位于南海区丹灶镇仙湖氢谷核心区,规划用地面积约37亩,总用地面积约24000平方米,总建筑面积约20000平方米。
项目计划总投资约5亿元,拟建设国家氢能展示展览中心、国家氢能会议中心,兼顾城市体育公园功能,预计2021年10月氢能产业大会举办前建成并投入使用。
广东广物能源科技有限公司由广东广物国际能源集团有限公司投资设立。广物国际集团是广东省大型省属国企、国家重点培育的20家流通领域大企业集团之一——广东省广物控股集团有限公司独资骨干二级子集团,总资产超过25亿元,集团拥有9家全资子公司,聚焦于清洁能源、汽柴油、铁矿、橡胶、煤炭、甲醇等大宗商品产业化经营。
项目预计2020-2023年在华南地区的投资总额10亿元,拟在全国范围内投资清洁能源、清洁能源综合管理、天然气管网建设、分布式能源建设、LNG气站建设、车用清洁能源利用的应用项目等。预计年产值15亿元,并争取5年后成功上市。
巨正源股份有限公司将在南海区范围内建设佛山氢能储备基地项目,首期计划投资总额约1亿元。储备基地将依托巨正源东莞立沙岛工厂2.5万吨/年的氢气产能,配套规模适当的PSA氢提纯装置,全力保障南海的氢气供应,降低用氢成本。
南海区丹灶镇桂丹路(仙湖段)交通节点改造拟采用下穿隧道方案,计划投资3亿元,建设仙湖隧道,疏通城市交通脉络,加强仙湖片区桂丹路南北向区域连接。
充分考虑片区的自然地理环境、保留的现状建筑、现状道路等基底条件,根据发展定位与需求,构建“两轴、两带、三区、十团”的空间布局结构。
2018年7月获批江苏省第二批特色小镇,地址位于江苏南通如皋经济技术开发区核心区,规划面积3.3平方公里总投资78.5亿元。小镇规划中有制储氢设备智造区、燃料电池核心智造区、电池辅助系统智造区、企业创新中心等。同时,小镇还建有汽车文化馆、燃料电池检测中心、氢能战略研究院、林洋新能源汽车超市、商务金融中心、商务商业服务中心、君瑞国际大酒店、星程酒店等商业服务配套设施,举办了“中国氢能产业发展如皋峰会”,并成立了中国氢能产业发展基金,聚氢燃料电池设备研发、关键零部件生产、氢能示范与应用企业10余家。
现状:建有汽车文化馆、燃料电池检测中心、氢能战略研究院、林洋新能源汽车超市、商务金融中心、商务商业服务中心、君瑞国际大酒店、星程酒店等商业服务配套设施,举办了“中国氢能产业发展∙如皋峰会”,并成立了中国氢能产业发展基金,聚氢燃料电池设备研发、关键零部件生产、氢能示范与应用企业10余家。
规划建设:建设汽车文化馆、燃料电池检测中心、燃料电池创新中心、氢能学院、氢能产业金融服务平台、氢能创业创新中心、君瑞国际假日酒店等。举办国际燃料电池汽车大会
将围绕氢能全产业链重点领域,积极布局上游氢气制、储、运,中游氢燃料电池关键零部件、电堆、系统,下游氢燃料电池汽车等环节,积极促进产业集聚,培育千亿级地标性产业。同时,小镇配套完善金融、政策、环境、服务等产业要素,积极搭建技术研发、成果转化、技术标准与检测认证、推广展示等公共服务平台,打造开放、协同、共享的创新创业产业生态系统。
到2020年建成加氢站3-5座;
据此前规划显示,如皋氢能小镇投资运营规划为:
2018年:投资额33.6亿元、使用建设用地456.5亩;
2019年:投资额26.4亿元、使用建设用地361.6亩;
2020年:投资额18.5亿元、使用建设用地272亩。
小镇特色产业定位为氢能产业,围绕氢能产业重点领域,构建氢能产业生态体系。布局上游氢能制、储、运,中游燃料电池关键材料、电堆、系统及辅助系统,下游氢能在交通、电力、商业设施等方面的应用。
构建集研发检测、关键零部件制造、氢能应用、创新创业于一体的完整产业链,开辟论坛、推广、教育、示范应用、旅游服务等项目,实现氢能产业的规模化、社会化、国际化。在大力发展氢能产业链的同时,将能源管理、智慧技术和基础设施建设,居民活动、城镇空间相结合,融合新一代信息通信技术以及如皋江南水乡的城市生态,立足于国际视野,在充分利用联合国开发计划署“中国氢经济示范城市”、国际燃料电池协会等资源平台的基础上,前瞻性地推进高效能源管理、可再生能源制氢,以及氢能和燃料电池在氢能小镇智能交通、可再生能源电力、氢能热电联供及其楼宇住宅领域的应用,实现低碳、智慧生态的和谐发展,着力构建完善集研发、测试、教育、生产、应用、体验等完整的氢能产业创新创业生态体系,大力发展燃料电池汽车零部件产业,努力打造出“氢能经济产业领先、低碳智慧生态和谐、多元文化完美融合、体制机制灵活高效”的世界知名的氢能小镇。
百应能源、南通泽禾、安思卓、神华集团、江苏清能、江苏金通灵氢能机械科技、上海瀚氢动力科技、势加透博、氢燃料电池汽车研究检测中心等。
如皋氢能小镇产业载体平台包括氢能产业园、国家级氢燃料电池汽车研究检测中心、氢能产业园创新创业中心、江苏省氢能及燃料电池汽车产业创新联盟、国际氢能与燃料电池汽车大会永久会址、氢能燃料电池汽车科普巡游。
《扶持氢能产业发展的实施意见》
预计到“十三五”末,氢经济产业产值将达到100亿元;到2030年,氢能产业年产值突破1000亿元。
项目计划总投资5亿元,一期占地150亩, 总建筑面积13万平米,涵盖了综合办公、科研孵化、标准厂房(产业化)、实验检测等园区模块,将为入驻氢能企业提供研发、孵化、生产、检测、认证等一站式服务。氢能产业园将高点定位、科学规划、高标准建设,打造一个国内领先、世界一流的现代化标准氢能产业园区。构建集制储运氢、加氢、氢燃料电池研发生产、氢燃料电池汽车开发制造、氢能产品示范应用“五位一体”的完整氢能产业链。
项目一期占地近44亩,总建筑面积1.2万平方米,总投资3亿元。
采用“政府监管、委托运营、众筹共享”模式,在如皋建设具有完整的氢燃料电池测试能力、氢燃料电池汽车检测认证能力、相关技术研发的氢能源汽车研究检测中心,定位为具有公正性、权威性、先进性和开放性的国际先进、国内一流、影响广泛、功能完备第三方公共检测认证技术服务平台,从事氢燃料电池汽车检测、认证、标准服务、研发支持等业务,打造全国知名的氢能源汽车检测认证品牌。
先期规划建设内容涵盖测评认证服务所需的整车级、系统级及零部件级实验室10数个,并兼具科创服务所需的软硬件条件。项目将建成第三方氢燃料电池汽车检测认证公共服务平台。上海机动车检测认证技术研究中心副总经理苍学俊介绍“该项目是汽车企业产品研发和质量控制的重要公共基础设施,不仅可以有效支撑江苏省内氢能源汽车产业发展,还可以为周边乃至全国的氢能源汽车产业技术和质量进步提供服务,将有力推动如皋地区经济社会发展的转型升级”。
项目总投资4.5亿元,项目先期拟在如皋开发区氢能产业园投资建设燃料电池空气压缩机和氢能备用电源研发制造基地,项目后期将根据如皋市整体规划投资建设运营加氢站、生物制氢基地和园区空气压缩站。江苏金通灵氢能机械科技有限公司现已开发出60KW氢燃料电池空气压缩机,具有完全无油、可靠性高、紧凑量轻、安装轻便、噪音小等优点,具有广阔的市场前景。
该项目,总投资1.5亿元,分三期投资建设。一期投资3500万元,依靠上海瀚氢动力科技有限公司独创的集成式车载氢系统、活塞式氢气压缩机等核心技术,打造国际一流的储供氢系统及核心零部件产品。如皋瀚氢新能源科技有限公司董事长刘彦杰博士说:“瀚氢落户如皋是如皋开发区各级领导对氢能的情怀、远见和多年持之以恒对氢能的坚守打动了我们!我们的目标是努力将瀚氢打造成为国内外氢能源领域储供氢系统及核心零部件的主要供应商和知名品牌!”
该项目由势加透博科技有限公司开发的XT-FCC系列气悬浮空压机是燃料电池的“肺”, 技术指标达到了国际领先水平,能有效满足于30kW-110kW燃料电池系统的需求。
图为位于集聚区的台州氢能小镇规划图
(1)台州氢能小镇项目概况
台州氢能小镇是我国第一个氢能小镇。2016年12月,台州市与淳华氢能科技股份有限公司签订氢能小镇项目建设合作协议,标志国内首个氢能小镇正式落户台州。台州氢能小镇位于台州湾循环经济产业集聚区核心区,五年内总投资将达160亿元,并培育一批氢能产业的龙头企业。
时间:2016年12月,浙江台州氢能小镇项目暨国际氢能产业城项目正式签约,是全国第一个氢能小镇,将承载氢能源产业最先进的技术、产品,以氢能产业带动城市发展,打造中国氢能科技产业第一高地。
地址:台州湾循环经济产业集聚区核心区。
规划面积:总占地面积达2500亩,分为氢能综合功能区和氢能产业园区两个区块。
布局思路:氢能综合功能区:氢能企业总部、孵化基地、产业研究员及金融、商贸、会展、体验展示区;氢能产业园区:引进包括制氢、储氢、运氢等相关应用产业项目和仓储物流,形成上下游完整的产业链。
入驻企业:台州与淳华氢能科技股份有限公司联合上海淳大集团、腾达建设集团等单位共同参与建设氢能小镇。
发展目标:五年内总投资将达160亿元,并培育一批氢能产业的龙头企业。其中,产业投资占总投资的60%,科技平台研发占总投资的10%,小镇配套基础建设占总投资的30%。
(2)项目定位
台州氢能小镇将以“平台+产业”的模式整体运作,以清洁能源为依托,以氢能科技产品为基础,以建设氢能应用示范与产业集聚区为目标,构筑全国首个完整的集氢能源科研、孵化、金融、产业、物流、商业、会展、示范、应用、推广为一体的产业生态体系。
(3)功能分区
台州氢能小镇的建设规划中,将小镇板块分区为生产区、物流区、加氢站、生活区、商业区、会议区、总部区、科研区、展会区、金融区。
(4)产业布局
从产业布局来看,台州氢能小镇六大产业集群分别为PEM制氢产业集群、氢燃料电池产业集群、氢能汽车产业集群、智能电网产业集群、加氢站产业集群、高端储氢产业集群。
(5)发展条件
1>、带领建设企业实力雄厚
淳华氢能科技股份有限公司联合上海淳大集团、腾达建设集团等单位共同参与建设氢能小镇,在这里将形成集科研、孵化、金融、产业、物流、商业、会展、示范应用、推广为一体的产业生态体系。
2>、政策支持
浙江台州,有着灵活的支持政策,丰富的自然资源、便利的交通条件,其特点完全符合氢能小镇的建设条件,依托交通运输网络培育形成多级多类发展轴线,构建“一园多功能”的氢能小镇,让氢慢慢走进生活中。
3>、环保理念的推动
淳华氢能公司在这里将围绕环保绿色理念进行生态布局与人文设计,打造全国第一个氢能示范地。作为一个“模范生”,联合氢能技术专家以及金融投资家,在氢能汽车、加氢站等方面开展工作;更从人们生活的饮食健康方面出发,研发富氢产品,惠泽人民。
(1)江苏丹徒氢能源产业园概况
江苏丹徒氢能源产业园于2012年11月经江苏省商务厅批准设立,是目前全国唯一的氢能源产业专业园区。园区秉承“产业集聚,接轨国际”的理念,致力于打造一个集制氢、储氢、输氢、加氢和燃料电池核心材料、零部件、电堆、系统及相关设备等系列产品为一体的氢能源产业集群式园区,以吸引全球氢能源产业优质项目、研发机构和生产企业的落户。
江苏丹徒氢能源产业园位于丹徒区东南部,规划范围东至经十六路,西至智慧大道,南至京沪高铁,北至308省道,总面积约2平方公里。园区具有产业门类齐全、主打产品初现、基础设施配套、技术支撑强劲、人才团队一流和服务保障到位等六大优势,已经对海内外氢能源产业链上的项目和企业产生了很强的吸引力。
时间:2012年11月经江苏省商务厅批准设立。
地址:镇江市丹徒区、毗邻镇江主城区。
规划面积:园区总面积两平方公里,一是氢能研发区域,二是燃料电池区域,三是氢能电池产品区域。
布局思路:园区秉承“产业集聚,接轨国际”的理念,致力于打造一个集制氢、储氢、输氢、加氢和燃料电池核心材料、零部件、电堆、系统及相关设备等系列产品为一体的氢能源产业集群式园区,以吸引全球氢能源产业优质项目、研发机构和生产企业的落户。
园区按功能分成:氢能研发区域、燃料电池区域、氢能电池产品区域,形成了上中下游的氢能源产业链。
入驻企业:中科院北京国家技术转移分中心、上海交通大学氢能燃料电池技术应用研发中心、
江苏中赢绿色能源、江苏乾景新能源产业技术研究院、江苏中靖新能源、精功镇江汽车、江苏科技大学新能源与船用推进系统研发中心、中科华泰新能源产业设备研究院、南京工业大学材料科学与工程研发中心等。
发展目标:2017-2019,打造2-3家行业龙头企业,形成国内知名品牌,建成国家级氢能示范园;2020-2022,产品覆盖全球,产值达到百亿,建成国际级氢能产业园。
(2)产业园优势
1>、孵化基地:占地50亩,总建筑面积5.5万平方米,建设总投资1.24亿元的氢能源产业孵化基地已投入使用。孵化基地基础设施齐全,功能完善,可为氢能源产业的中小科技型、创业创新型企业的投资创业,提供孵化、实验和中试等专业化服务。
2>、研发机构:目前入驻的研发机构:“海峡两岸氢能企业育成中心”、“中科院北京国家技术转移分中心”、“中科院上海分院产业和技术情报分中心”、“上海交通大学燃料电池技术应用研发中心”和“江苏科技大学氢能动力装置研发中心”等。
3>、人才团队:产业园有来自交通大学、同济大学、清华大学、台湾经济研究院等人才。
4>、政策支持:区依托镇江市和丹徒区行政服务中心,坚持“阳光、高效、创新、廉洁”的服务理念,为所有投资商和入驻企业提供“保姆式”、“一站式”的全程项目服务。园区还将协助入驻企业向各级政府申请各项优惠和扶持政策,支持企业从初创期、成长期一直到扩张期。
(3)产业园规划
江苏丹徒氢能源产业园产业布局有三大板块:
氢能制储板块:主要布置制氢、储氢、氢气净化提纯、输运和加氢站相关的研发机构及生产企业;
燃料电池板块:主要布置燃料电池关键材料、零部件和电堆(质子交换膜、电催化剂、碳纤维纸、双极板、MEA、电堆等)相关的研发机构及生产企业;
氢能产品板块:主要布置应急备用氢燃料电池系统、便携式燃料电池发电机、燃料电池轻型车、氢燃料电池机器人及氢燃料电池测试生产设备等相关的研发机构及生产企业。
(4)产业园定位
江苏丹徒氢能源产业园的发展规划可用“九年三级”概括。2014-2016,完善产业链,初步形成国内品牌,建好省级氢能产业园;2017-2019,打造2-3家行业龙头企业,形成国内知名品牌,建成国家级氢能示范园;2020-2022,产品覆盖全球,产值达到百亿,建成国际级氢能产业园。
2019年,国家及地方政府不断加大对氢能产业的扶持与引导,连续出台一系列政策规范促进氢能与燃料电池产业的快速发展。企业闻风而动,纷纷通过自身积累加大研发力度、合纵联横资源共享、利用资本杠杆做股权收购等多种方式进入其中。
2019年国内外氢能与燃料电池领域的48例投资、兼并购事件,从中一窥企业的投资逻辑及方向(备注:本文按照企业投资领域分类,大致划分为投资氢能全产业链、氢能产业园、氢气制储运/加氢设备/加氢站、核心材料/双极板、燃料电池电堆及系统、关键零部件/辅材、设立产业基金等七大类)。
其中,投资氢能全产业链事件有3例,氢能产业园事件有4例、氢气制储运/加氢设备/加氢站事件有14例、核心材料/双极板事件有7例、燃料电池电堆及系统事件有13例、关键零部件/辅材事件有4例、设立产业基金事件有3例。
从中可以看出,目前公司资本更倾向布局氢气制储运/加氢设备/加氢站领域,和能够较为直观地看到市场状况的燃料电池电堆及系统领域。核心材料/关键部件技术门槛高,参与者相对较少。
(1)投资氢能全产业链
1>、东华能源拟30亿设立子公司 推进茂名氢能源产业链建设
11月25日,东华能源发布公告透露,公司拟与控股子公司东华能源(新加坡)国际贸易有限公司共同投资设立东华能源(茂名)有限公司。控股子公司注册资本为30亿元,其中,东华能源现金方式认缴22.5亿元,新加坡东华认缴7.5亿元。新公司将推进茂名氢能源产业链建设。
2>、雄韬股份非公开募资9.95亿元用于氢能与燃料电池项目
10月24日,深圳市雄韬电源科技股份有限公司非公开发行股票募集资金总额不超过99500万元。在扣除发行费用后将全部用于氢能与燃料电池项目,其中包含①武汉雄韬氢燃料电池动力系统产业化基地建设项目募集5.23亿元;②深圳雄韬氢燃料电池产业园项目募集资金2亿元;③深圳雄韬氢燃料电池电堆研发项目募集资金9200万元;④补充流动资金共计1.8亿元。
3>、国家电投投资9.72亿成立天津子公司 推进氢能产业布局
国家电投在天津设立的二级子公司国家电投集团资产管理有限公司7月份揭牌成立。据悉,该公司注册资金9.72亿元,主要从事资产管理、新能源投资开发以及综合智慧能源服务等业务。新公司将积极推动国家电投氢能战略在天津落地并产业化,利用天津打造中国北方新能源汽车产业高地的契机,在津建立氢能应用基地。
(2)投资氢能产业园
4>、国电投、上海氢雄等四家公司投资50亿元建设江苏宜兴清洁能源(氢能)产业园
2019年10月18日,由国家电投集团、国家电投集团江苏电力有限公司、银环集团有限公司、灵谷化工集团有限公司、上海氢雄信息科技有限公司投资的江苏宜兴清洁能源(氢能)产业园项目签约。
该产业园项目总投资50亿元,规划总面积400亩,分三期建设。主要包括:①投资建设40MW分散式风电项目;②加氢站和公交、物流运输示范项目(由输氢管道、示范加氢站、若干辆示范应用氢能公交车和物流车组成);③氢燃料电池关键零部件研发、设计和制造;④氢燃料电池整车制造等。
5>、东华能源将投资400亿在茂名市布局氢能源产业园
9月18日,东华能源发布公告透露,已与茂名市人民政府、广东省金辉新材料股权投资中心签署《烷烃资源综合利用项目投资协议》,合作在茂名滨海新区打造世界级绿色化工和氢能源产业园。启动项目投资总额预计400 亿,资金依据项目建设进度分步注入。
6>、美锦能源拟投资100亿建氢能产业园
3月23日,美锦能源与嘉兴秀洲高新技术产业开发区管理委员会签署了《美锦能源氢能汽车产业园合作框架协议》,协议主要内容为在嘉兴市秀洲区投资建设美锦氢能汽车产业园。据悉,产业园总体规划用地2000亩,预计总投资100亿元。
7>、雪人股份拟投45.5 亿元建氢燃料电池产业化项目
3月20日,雪人股份与重庆两江新区管理委员会和重庆市经济和信息化委员会签署了《投资燃料电池发动机及其核心零部件制造项目合作协议》。根据协议,雪人股份拟投资 45.5 亿元在重庆市两江新区投资兴建燃料电池发动机及其核心零部件制造项目。项目分三期建设,最终达到年产 10 万套燃料电池发动机及电堆等核心部件的目标。
(3)、氢气制储运/加氢设备/加氢站
8>、厚普股份设立子公司 加码氢能业务
10月21日,厚普股份发布公告,拟以自有资金在北京投资设立一家注册资本为1亿元的全资子公司。子公司将作为公司的销售、维修及技术服务平台,进一步推进公司在天然气车用、船用及民用等业务和氢能源业务方面的发展。
9>、氢阳新能源与宁波市战略合作 总投资达百亿
10月18日,湖北氢阳新能源控股有限公司与宁波市签署战略合作,总投资高达百亿元。项目重点围绕产氢、储氢、运氢、燃料电池、关键材料等领域展开,共同建设氢能产业创新中心、国际智库、储油生产基地、加氢脱氢装备等生产基地。
10>、嘉化能源拟5000 万成立氢能子公司
9月12日,浙江嘉化能源化工股份有限公司发布公告透露,拟出资5000 万成立全资子公司浙江嘉化氢能科技有限公司。新公司负责组织实施嘉化能源在氢能领域的技术研发、运用及业务开拓建设。
11>、开尔新材牵手上海舜华 3000万成立合资公司
8月20日晚,开尔新材公告称,公司与上海舜华新能源系统有限公司、浙江省新能源投资集团股份有限公司签署了合作意向书,三方拟联合出资3000万设立浙江浙能舜华新能源装备有限责任公司,面向全国市场,开发及生产油、氢、电综合能源站核心装备及系统,用于配套建设综合能源站核心装备及系统生产项目。
12>、美锦能源与嘉兴交投签订协议 开展加氢站投资和建设
7月29日,美锦能源发布公告称,公司与嘉兴市交通投资集团有限责任公司签署了《嘉兴氢能源基础设施建设和氢燃料汽车示范运营平台合作协议》,约定双方合作在嘉兴开展加氢站投资和建设和氢燃料车辆示范运营。
13>、冰轮环境5000万设立海卓氢能
6月26日,冰轮环境发布公告称,公司拟全资设立山东冰轮海卓氢能技术研究院有限公司,注册资本5000万元,公司以自有资金出资,海卓氢能定位为氢能技术研究和孵化平台。
14>、金固股份与贝斯特联合成立氢能源公司
6月17日,金固股份在互动平台上表示,公司与浙江最大的制氢企业之一杭州贝斯特气体有限公司联合成立特维轮氢能科技(杭州)有限公司,专门研究试验汽车加氢业务建设的合资公司。
15>、滨化股份增资氢能公司1.5亿
5月31日,滨化股份发布公告称,公司拟以货币方式对山东滨华氢能源有限公司增资1.5亿元,增资完成后滨华氢能注册资本将达到2亿元,公司将持有滨华氢能97.5%的股权。增资资金主要用于滨华氢能进行投资及行业并购。
16>、金通灵投13.2亿建氢能项目
5月20日,金通灵发布公告称,与黑龙江省双鸭山市集贤县人民政府在南通签订了《黑龙江省双鸭山市集贤县生物质气化提氢、热电联产项目合作协议》。根据协议,双方在集贤经济开发区化工园区投资建设2*1亿立方生物质气化提氢项目及30MW生物质气化热电联产项目,金通灵投资约13.2亿元进行项目建设及经营。
17>、中泰股份设立中泰氢能
5月,中泰股份发布公告称,拟投资设立全资子公司“杭州中泰氢能科技有限公司”。拟成立的子公司注册资本为3000万元,公司将以自有资金出资,占其全部股权的100%。中泰氢能将利用公司现有技术以及人员储备,并将寻求国内外知名专家、企业的研发支持,大力发展氢能源产业,将中泰氢能打造成为以提供氢能制备、加氢站建设和运营为目标的技术及工程公司。
18>、首航节能拟3亿控股新研氢能
4月18日,北京首航艾启威节能技术股份有限公司发布公告称,公司拟以增资控股和收购股权的形式持有新能氢能源科技有限公司51.14%的股权,成为新研氢能的控股股东。通过此次增资扩股和股权收购后,首航节能将正式切入氢燃料电池领域,依托新研氢能源平台推进氢燃料电池业务的开拓并积极拓展加氢、储氢等业务。
19>、中国优通收购Super Hydrogen Energy
3月7日,中国优通发布公告称,公司与Super Hydrogen Energy订立谅解备忘录。Super Hydrogen Energy拟将其于氢能源专利项目及其中国特许权的部分或全部实益权益注入公司,以获得公司股份,而公司拟以其部分股份及现金作为代价收购Super Hydrogen Energy股份。
20>、鸿达兴业投2745.8万建氢液化设备
3月6日,鸿达兴业发布公告称,公司与北京航天雷特机电工程有限公司签署了《氢液化工厂设备建设项目合同》,航天雷特机电承包公司氢液化工厂设备建设项目,在公司位于内蒙古自治区乌海市的乌海氢液化工厂所在地建设一套氢液化工艺设备,合同总造价为人民币2745.8万元。
21>、雄韬股份投资上海氢枫
1月消息,雄韬股份投资上海氢枫。雄韬股份完成对上海氢枫的投资,将持有上海氢枫5.88%股权。2018年,双方已经通过武汉雄韬氢雄燃料电池科技有限公司的电堆供氢系统项目展开了业务合作。
(4)、核心材料/双极板
22>、众为氢能完成天使轮融资
11月,深圳众为氢能科技有限公司获得天使轮融资,深圳市大浪颐丰华股份合作公司与深圳恒迪商置有限公司以现金方式入股,投后估值近亿。众为氢能是由核心技术团队控股的企业,公司定位于氢燃料电池金属双极板激光焊接、电堆组装及产线自动化的装备与工艺开发。
23>、福达合金5000万设子公司 开展制氢合金催化剂研究
5月25日,福达合金发布公告称,公司拟出资5000万人民币投资设立全资子公司福达氢能源材料有限公司,开展氢能源材料的研发、生产和销售等业务(具体以最终核准登记的为准),探索研究能够实现低成本制氢的合金催化剂。
24>、长盈精密投资长盈氢能 研发生产金属双极板
5月16日,长盈精密发布公告称,公司拟在深圳投资设立全资子公司深圳市长盈氢能动力技术有限公司,注册资本为1亿元,主营氢燃料电池金属极板的研发、生产和销售。资金来源由公司自有资金出资,100%持股。
25>、百利科技携手坤艾新材 拟设立氢能合资公司
2019年4月26日,湖南百利工程科技股份有限公司发布公告称,公司与坤艾新材料科技(上海)有限公司及肖丽香(自然人)拟共同投资设立合资公司——百利坤艾氢能膜材有限公司。合资公司注册资金 1 亿元人民币,主营业务为高温质子交换膜材料研发与生产,技术咨询、技术服务。
26>、威孚高科收购丹麦膜电极企业IRD
3月27日,威孚高科发布公告称,为加快公司转型升级,拟在丹麦设立SPV公司(全资子公司),收购由FCCT Aps.公司持有的丹麦IRD Fuel Cells A/S(下称“IRD公司”)66%的股权,折合726万欧元(IRD公司估值1100万欧元)。
27>、马东生/重塑科技/道氏技术成立MEA合资公司
3月18日,道氏技术发布公告称,公司与上海重塑能源科技有限公司及自然人马东生先生拟共同出资设立广东道氏云杉氢能源科技有限公司,从事氢燃料电池膜电极(MEA)等材料的研制和销售。
28>、美锦能源1亿增资鸿基创能
1月14日,美锦能源发布公告称,公司参股的广州鸿锦投资有限公司与相关方签订增资协议,向氢燃料电池膜电极生产企业鸿基创能科技(广州)有限公司增资1.02亿元,本次增资完成后鸿锦投资持有鸿基创能51%股份,目前本次增资已完成相关的工商变更登记手续。鸿基创能成立于2017年12月,是一家致力于燃料电池膜电极研发和产业化企业,本次投资有助于美锦能源进一步完善氢能产业链布局。
(5)、燃料电池电堆及系统
29>、美锦能源拟收购美锦氢能100%股权
11月6日,美锦能源发布公告透露,公司拟向持股45%的参股公司广州鸿锦投资有限公司收购其持有的山西美锦氢能科技有限公司100%股权,交易价格为目前鸿锦投资已实缴到位的美锦氢能注册资本金金额。收购美锦氢能100%股权是为了进一步强化公司焦化业务与氢能源业务的协同效应,拓宽融资渠道,降低公司运营成本,为公司氢能业务的持续长远发展提供有力的保障。
30>、骥翀氢能获重塑科技/中科创星千万投资
10月21日,骥翀氢能对外宣布,公司已于今年9月完成数千万元的天使轮融资,由中科创星和上海重塑共同投资,投后估值过亿。本次融资的资金将主要用于车用燃料电池电堆研发、小批量生产等。
31>、明天氢能母公司获龙蟠科技8000万增资
10月18日,安徽明天氢能科技股份有限公司与龙蟠科技签署了战略投资协议。根据协议,龙蟠科技对明天氢能母公司明天科技增资8000万元。本次增资完成后,明天科技的注册资本将从10000万元增加到11111.11万元,龙蟠科技持有明天科技10%的股权。
32>、广州鸿锦45亿燃料电池项目签约山西晋中开发区
10月,广州鸿锦45亿氢燃料电池动力系统及氢燃料商用车生产项目签约山西晋中开发区。项目主要建设内容为年产5万套氢燃料电池动力系统、5万辆氢燃料商用车及部分配套产品生产线。
33>、腾龙股份收购新源动力股权
10月11日,腾龙股份发布公告称,公司拟以现金方式收购新源动力17.86%的股权。此前6月,公司已以人民币2200万元收购上海特玺持有的新源动力股份有限公司3.57%的股份。
如果本次收购大连化物所所持新源动力股份成功,腾龙股份将共计持有新源动力21.43%的股份,成为新源动力第二大股东,公司将借助新源动力在氢能源应用领域的经验、技术和销售渠道,进一步研发适用于氢燃料电池汽车的相关汽车零部件产品和技术。
34>、浙江氢谷拟募资5亿用于氢燃料电池研发及生产
8月13日,浙江氢谷新能源汽车有限公司增资项目在北京产权交易所正式挂牌。该项目拟募集资金5亿元用于氢燃料电池生产线设备、研发费用、订单完成所需流动资金。
35>、康明斯宣布完成收购Hydrogenics
9月9日,康明斯网站消息显示,公司已完成对燃料电池和氢气生产技术供应商Hydrogenics的收购。收购完成后每股15.00美元,相当于企业价值约2.9亿美元。液化空气集团将拥有Hydrogenics约19%的股份,而康明斯保留约81%的所有权。Hydrogenics将在收到最终要求的批准后从多伦多证券交易所和纳斯达克证券交易所退市。
36>、亿华通拟设2家氢能合资子公司
8月7日,亿华通发布公告称,拟与成都氢蓝科技有限公司共同出资4000万元设立成都国氢华通科技有限公司。此外,亿华通控股子公司亿华通动力科技有限公司,拟与张家口交投新能源科技有限公司共同出资2000万元设立参股子公司张家口市交投氢能新能源科技有限公司。
37>、美锦能源1.8亿增资国鸿氢能
7月16日,美锦能源发布公告称,决定以自有资金向广东国鸿氢能科技有限公司增资1.8亿元。增资完成后,公司持有国鸿氢能9.09%的股权。
38>、亿华通科创板招股说明书披露 拟募资12亿扩充产能
7月8日,北京亿华通科技股份有限公司科创板首次公开发行股票招股说明书(申报稿)披露。招股说明书对亿华通技术研发、市场推广、财务表现及未来战略作了全面梳理,同时拟发行股份募集资金12亿用于燃料电池发动机生产基地建设二期工程、面向冬奥的燃料电池发动机研发项目、补充流动资金等。
39>、穗恒运A携手深圳氢雄建氢能合资公司
6月10日,穗恒运A发布公告称,公司将以自有资金2200万元参与设立广州雄韬氢恒科技有限公司,持有其 27.5%股权。雄韬氢恒另一大股东是深圳市氢雄燃料电池有限公司,出资额为 5800 万元,占注册资本的 72.5%。新公司专注于生产氢燃料电池电堆和发动机系统。
40>、宗申动力增资氢能子公司5000万元
4月16日,宗申动力公告称,公司拟以自有资金向子公司宗申氢能增资5000万元。本次增资完成后,公司直接持有宗申氢能83.33%股权,通过控股子公司宗申新能源公司间接持有宗申氢能8.5%股权,即公司实际持有宗申氢能91.83%股权。宗申氢能主要涉及燃料电池电堆及系统业务。
41>、长城控股出资3.07亿收购上燃动力
4月6日,长城控股出资3.07亿完成对上燃动力100%控股。上燃动力是一家专门致力于新能源汽车动力系统技术领域的技术与产品研发的公司,在燃料电池汽车动力总成及动力总成控制器、集成功率控制单元、远程监控车载模块技术上有较强的研发与应用实力。
(6)、关键零部件/辅材
42>、清能股份与科华控股成立合资公司 布局燃料电池零部件
9月26日,科华控股与清能股份就投资设立合资公司江苏科华动力科技有限公司举行签约仪式。科华动力拟进行氢燃料电池车载动力系统配套零部件的研发、生产和销售,公司注册资本2500万元,其中科华控股持股10%,清能股份持股20%,陈洪民合计持股30%。
43>、华培动力拟190万成立合资公司 布局空压机
9月20日,上海华培动力科技股份有限公司发布公告透露,公司拟与上海帕佛儿得投资管理有限公司共同出资1000万设立“华嶅新能源科技(上海)有限公司”(暂用名)。其中华培动力拟出资190万元,占股19%。帕佛儿出资810万,占股81%。
新公司拟进行新能源汽车燃料电池控制系统、氢燃料电池空气压缩机及其控制系统、超高速电机、汽车电力电子、空气轴承等产品研发、生产和销售。
44>、长盈精密1亿建氢能子公司 布局燃料电池核心零组件
9月4日,长盈精密发布公告透露,公司于 2019 年 5 月 16 日同意以自有资金设立的全资子公司深圳市长盈氢能动力技术有限公司(暂定名),已于近日办理完工商注册登记手续。新公司注册资本为1亿元,主营氢燃料电池金属双极板、石墨板及核心零组件的技术开发和销售,最终命名为深圳市长盈氢能动力科技有限公司。
45>、腾龙股份携合作方投1亿布局燃料电池核心零部件
8月19日,腾龙股份发布公告称,公司与徐洪峰、上海特玺设立常州腾龙氢能汽车零部件科技有限公司。新公司注册资本人民币1亿元,主要从事燃料电池汽车系统核心零部件,包括增湿器,燃料电池系统专用电磁阀、控制器、电子水泵、巡检、水气氢专用管路等产品的研发、生产、销售和售后服务。
(7)、设立产业基金
46>、阳煤集团成立30亿联合基金 重点投向氢能综合利用领域
11月,阳煤集团联合阳泉市政府以及梧桐树资本成立了双阳产业转型基金,基金总规模为30亿元,其中首期规模为10亿元,未来将重点投向氢能综合利用、高端制造、新能源新材料、节能环保等领域。
47>、武汉资环院携手湖北高通 设立10亿氢能产业基金
4月28日,武汉地质资源环境工业技术研究院有限公司宣布,将与湖北高通投资基金管理有限公司共同发起设立首期规模不低于10亿元人民币的产业投资基金。据悉,该投资基金将以氢能产业链投资为导向,优先投资于湖北省内的优势新能源产业链企业。
48>、郴电国际拟1.25亿参与设立产业基金
1月18日,郴电国际发布公告称,公司拟与中国能源工程集团有限公司发起设立“郴电国能产业投资基金”(有限合伙)(暂定名)。双方分别认缴出资1.25亿元,剩余7.5亿元由湖南省内外的合格金融机构认缴出资。产业基金主要用于投资工业气体、分布式燃气发电、新能源氢燃料电池等环保和能源项目。
时间:2015年
地址:云浮新区东南部,地跨思劳、腰古两镇。
规划面积:总面积为7.72平方公里,其中,核心区规划面积3.2平方公里,协调区规划面试4.52平方公里。
布局思路:小镇将规划构建氢能源研发设计、生产加工、营销服务和氢体验等四大特色功能组团,致力打造成为产城人文景高度融合的“中国氢谷·国际氢能创新中心”。
入驻企业:广东国鸿氢能、佛山飞驰汽车、云浮舜为氢能、广东国鸿巴拉德、广东鸿运氢能源、云浮锐格新能源、广东氢标科技、广东国鸿重塑、广东重塑能源、广东国能联盛、氢枫能源技术(广东)等
政策文件:《云浮市推进落实氢能产业发展和推广应用工作方案》
发展目标:到2030年将建设成为宜工、宜商、宜游、宜居、宜农的未来科技魅力小镇;到2030年,主导产业产值达200亿元。
时间:2018年年初
地址:济南市济阳县崔寨街道,济南新旧动能转换先行区核心区,
布局思路:以省会济南为核心,打造氢能源经济圈,建设集氢能源科技园、氢能源产业园、氢能源会展商务区三位一体的“中国氢谷”。
依托济南新旧动能转换先行区建设集氢能源科技园、氢能源产业园、氢能源会展商务区三位一体的中国氢谷。具体如下:
1)氢能源科技园,以氢能源研究为核心,引进集关键材料、零部件、电堆、动力系统、整车研发为主要业务的氢能源创新集群;
2)氢能源产业园,集聚国内外氢能源产业链上的生产企业,形成产业规模集群;
3)氢能源会展商务区,集国际科技中介、交流、展示与商务为一体,重点推进国内外技术及产业引进、国际交流与展览展示、国际化技术和商业人才培育引进与输出。
入驻企业:山东重工、中国重汽、东岳集团、吉利汽车、世能氢电、山东赛克赛斯等
政策文件:《山东省氢能源产业中长期发展规划》
时间:2018年
地址:武汉开发区、武汉雄韬氢能产业园
发展思路:2018-2020年,以武汉开发区为核心,打造“世界级氢能汽车之都”,在研发层面,实现制储氢、膜电极、电堆、系统集成与控制等核心技术达到国际先进水平。在制储氢基础设施层面,研究适宜长距离、大规模氢的储运技术,形成制、储、运氢的示范化应用,并建设国内领先的氢能产业园,聚集超过100家燃料电池汽车产业链相关企业,燃料电池汽车全产业链年产值超过100亿元。在示范推广层面,在轮船、无人机、分布式发电等方面形成小规模氢能燃料电池示范应用,燃料电池公交车、通勤车、物流车等示范运行规模达到2000—3000辆。
入驻企业:武汉地质资源环境工业技术研究院与武汉九兴金融控股集团有限公司合作,协议金额20亿元,预计2020年可年产5万台氢能汽车整车;雄韬股份拟投资建设雄韬氢能武汉产业园项目,主要研发生产氢燃料电池膜电极、电堆、发动机等产品;武汉氢阳能源有限公司;武汉泰歌氢能;武汉中极;武汉格罗夫;中加氢能;武汉大洋电机;武汉众宇;武汉喜玛拉雅;东风汽车;南京金龙;武汉理工新能源等。
基础设施及规划:到2020年,建设5—20座加氢站;到2025年,建成加氢站30-100座;
政策文件:《武汉开发区氢能产业发展规划》《武汉经济技术开发区(汉南区)加氢站审批及管理办法》
发展目标:到2025年,武汉将产生3-5家国际领先的氢能企业,形成相对完善的加氢配套基础设施,实现乘用车、公交、物流车及其它特种车辆总计1-3万辆的运行体量,氢能燃料电池全产业链年产值力争突破1000亿元。
时间:2018年2月12日
地址:嘉定安亭
规划面积:项目面积4000亩
布局思路:通过聚焦氢能产业发展,将引入燃料电池汽车动力系统集成及关键零部件企业、氢能产业配套企业等集群,形成完整的产业链;产业园将建设三大平台:燃料电池动力系统及关键零部件研发平台、氢能产业公共服务平台和燃料电池汽车运营维保中心。
入驻企业:上海燃料电池汽车动力系统有限公司、上汽大通、上海沐与康、上海驿蓝、上海新源动力、弗尔赛、上海小蓝等。
政策文件:《上海市燃料电池汽车发展规划》《上海市燃料电池汽车推广应用财政补助方案》
发展目标:园区产值力争到2025年突破1000亿元。
时间:2017年8月
地址:河北张家口
布局思路:张家口市制定“氢能张家口”实施方案,从五大领域进行重点突破,具体包括氢气生产、氢气储运领域、基础设施领域、燃料电池领域、氢能消费领域等。
入驻企业:国能投、中节能、金鸿控股、亿华通动力、海珀尔、北京市氢燃料电池发动机工程技术研究中心、清华大学、北汽福田、吉利汽车、中国节能环保集团公司、金风科技等。
基础设施及规划:到2022年,建成加氢站22座;
发展目标:预计到2020年,全市投入使用的氢燃料电池公交车、物流车、出租车计划达到1800辆,实现制氢每年2万吨、制造氢燃料电池发动机每年1万套、生产氢燃料电池客车每年4500辆。
政策文件:《张家口市可再生能源示范区发展规划》
发展优势:主要是五个方面:
1)是国家的政策保障。《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》将“氢能与燃料电池技术创新”纳入国家能源战略,氢能产业已经成为国家鼓励发展方向。
2)是张家口可再生能源资源丰富。张家口具有丰富的可再生能源资源,可以为零碳制氢提供丰富的电力来源,并为京津冀地区提供更加丰富的清洁能源。
3)是京津冀绿色能源一体化提供了巨大的市场空间。京津冀是我国重要的能源消费重心,氢能将成为构建京津冀绿色能源一体化的重要支撑。
4)是张家口市具有承接北京环保、能源、交通等相关产业转移的先天优势条件。张家口独特的区位、交通、生态、资源优势,为氢能产业发展、技术落地和人才引进创造了良好条件。
5)是低碳奥运将成为展示氢能发展成果的世界级窗口。张家口市作为2022年冬奥会的举办城市之一,氢能可以为冬奥会提供“绿色能源”、“绿色交通”,冬奥会将成为张家口市向世界展示氢能产业发展的窗口。
时间:2018年7月23日
地址:雄韬氢能产业园、华熵氢能产业园
布局思路:雄韬拟投资不少于30亿元在大同市建设氢能大同产业园,该项目将建成年产能5万套的燃料电池发动机生产基地与年产能5万套的燃料电池电堆生产基地;
入驻企业:北达新能源甲醇(天然气)发动机、大同燃料电池研究院项目、大同煤矿集团、雄韬氢能、大同氢雄云鼎、大同华熵氢能、大同新研氢能、
基础设施及规划:三座临时加氢站;
发展目标:到2022年,大同氢能燃料电池全产业链年产值要力争突破30亿元。
时间:2017年12月
地址:六安集中示范园区
规划面积:占地700亩
布局思路:主要建设氢燃料电池研发生产中心、加氢站研发及运营中心、燃料电池厂、电堆工厂、热电联供厂、双极板工厂、MEA工厂等,整个建设周期不超过5年。
入驻企业:安徽明天新能源科技有限公司
时间:2018年7月
地址:苏州张家港市经济技术开发区
布局思路:中心旨在打造集技术研发和创新、先进适用技术开发与推广应用、系统性技术解决方案研发供给、高成长型企业投资孵化于一体的重要产业创新平台。
入驻企业:富瑞特装、华昌化工、圣达因、南京大学昆山创新研究院、氢云新能源研究院、东华能源、华荷氢电、苏州朔景动力新能源等。
政策文件:《苏州市氢能产业发展指导意见(试行)》
发展目标:到2020年创建成为省级产业创新中心,氢能产业链年产值突破100亿元;到2025年,力争创建成为国家级产业创新中心,氢能产业链年产值突破500亿元。
时间:2018年2月
地址:广州开发区
布局思路:建立氢能创新研究院,整合国内科研院所、高等院校、制造企业的资源,实现加强与国际研发机构的交流对接,推动国内燃料电池技术的自主研发、产业集聚和市场应用,并进一步推动燃料电池双极板等核心环节在黄埔区、广州开发区的产业化,在该区打造产业集群。
该区将逐步引入电解水设备、加氢站设备、高压氢瓶设备、燃料电池系统配套零部件、第三方技术测试和检验机构落户,并在条件成熟的情况下开展燃料电池汽车生产。在氢能制备、储存、运输和消费四大领域全方位布局。
入驻企业:鸿基创能、雄川氢能、广州氢丰能源、广东氢能创新研究院等。
基础设施及规划:计划在2020年建成5座加氢站,并投入一批商用燃料电池汽车示范运营。
发展目标:在氢能源示范项目的带动下,逐渐汇聚氢产业链各环节的相关企业,推动全区氢能产业发展,打造产业集聚、技术一流的“中国氢谷”。
政策文件:《广州开发区新能源综合利用示范区规划方案》
时间:2018年
地址:新乡高新技术产业开发区
规划面积:总占地面积约500亩,地上建筑面积约410000平方米。其中,一期占地面积300亩,二期占地面积200亩。
入驻企业:新乡氢能产业园建设项目是由新乡高新投资发展有限公司投资建设,出资比例为100%;雪人股份下属公司瑞典SRM Group公司;河南豫氢装备有限公司;河南豫氢动力有限公司等。
时间:2018年2月
布局思路:将以开展氢燃料电池汽车示范应用项目为契机,以郫都区为示范区域,以龙泉驿区、成都天府新区、新津县、新都区、双流区等为重点区域,围绕氢燃料电池汽车、轻轨列车两大终端领域,不断完善产业链,培育龙头企业。
入驻企业:1)研发制造燃料电池电堆的东方 电气、国蓉科技等;
2)整机企业主要有研发制造氢燃料电池汽车、氢能列车等产品的成客、中植一客、荣创新能源、新筑股份等;
3)研发制造高速空压机、高压氢气瓶、加注设备等关键部件的中材科技、金星公司等;
4)制氢领域有省天然气公司、梅塞尔气体等企业;
5)储氢、输氢、加氢站建设领域有华气厚普、深冷科技等企业;
6)研发领域有东方 电气中央研究院、四川大学、电子科大、西南交大、清华四川能源互联网研究院等。
时间:2019年3月
地址:河西高科园和清水塘生态工业新城
布局思路:分别打造“株洲高新区氢能源示范生态产业园”和“清水塘生态工业新城氢燃料电池汽车创新示范产业园”。
入驻企业:湖南振邦氢能科技有限公司、湖南行智聚能源公司、振邦氢能公司、中车时代电动汽车、株洲正拓标氢气体、新奥燃气公司等。
基础设施及规划:预计到2025年,建成加氢站12座,其中清水塘固液气三相加氢站5座;
政策文件:《株洲市氢能产业发展规划(2019-2025年)》《株洲市新能源产业发展规划(2018~2022年)》。
发展目标:预计到2025年,燃料电池公交大巴生产能力2000辆/年,燃料电池乘用车及商用车生产能力8000辆/年,长株潭城市群公交运营燃料电池车辆、商用及物流燃料电池车辆2000辆,氢燃料电池热电联供示范建筑100万平方米,全产业链工业产值达800亿元。
时间:2019年1月22日
地址:金华开发区
规划面积:一期计划占地1500亩。
布局思路:将新能源汽车零部件、装备、运营、研发整条产业链引入园区,形成新能源汽车产业链集群,打造新能源汽车产业基地。
入驻企业:深圳国氢新能源等。
基础设施及规划:计划三年共完成3000台公交车、大巴及通勤车,5000台物流车示范运营和15个加氢站。
发展目标:在开发区打造氢能汽车百亿产业园,建设以自主知识产权为主的燃料电池电堆项目、燃料电池发动机项目、FC空压机项目、FC控制器项目、电机项目、电控项目、整车项目、充电加氢成套装备项目、加氢站项目、制储运氢项目、新能源汽车示范运营中心项目,综合总产值规模有望超过200亿元。
时间:2019年1月
地址:大汾社区
规划面积:项目规划用地约146亩,规划建筑面积约32万平方米。
布局思路:主要引入氢能燃料电池及相关上下游产业、镁材料、生物科技、金融创投等。
入驻企业:东莞市熔岩创业投资合伙企业、中国智慧农谷控股有限公司。
发展目标:项目建成投产后预计可实现年产值超50亿元。
时间:2019年3月
入驻企业:恒盛化肥、利民化工、新河化工、维尤纳特、苏北化轻等。
发展目标:新沂市将充分利用氢能资源优势和产业基础,抢抓国家推进氢能产业发展的重大战略机遇,推进氢能产业向高端发展,全力将新沂打造成为淮海经济区极具竞争优势的氢能装备制造基地、产业创新中心和示范应用中心,全面建成“淮海氢谷”。
时间:2018年2月
地址:辽宁新宾
入驻企业:辽宁沐与康氢能科技发展有限公司、上汽集团燃料电池汽车中国北方示范运营基地项目、上汽大通V80燃料电池轻型客车中国首批营运车辆试点项目、新沈大氢高速加氢站项目、新能源汽车产业技术创新与培训基地项目、中植集团新能源东北销售租赁中心项目等。
基础设施及规划:完成5至8个加氢站建设。
时间:2018年9月
地址:茂名国家高新区西南片区
规划面积:规划面积约5000亩,其中,氢电池生产项目43亩、氢能源车整车生产基地首期占地约800亩(预留1200亩)、氢能研究中心约15亩、汽车零配件产业园约2000亩。
入驻企业:中氢科技氢能源高新技术研发中心、东辉集团、燃料电池检测联合实验室(南京大学昆山创新研究院、国家危险化学品质量监督检测中心(广东)合建)等。
茂名地区积极接洽奇瑞新能源汽车生产项目,拟在西南片区规划占地面积1000亩,计划建设30万辆/年新能源汽车生产项目,其中大巴车整车生产约3万辆/年。
政策文件:《茂名市氢能源技术产业发展规划》《茂名市促进新能源汽车产业发展八条措施》
氢在日语中称为“水素”,氢能源标注为“H2”。
自从去年5月,李総理访问日本,在北海道参观了丰田汽车工厂的氢能源汽车之后,“氢能源”成为中国社会,尤其是产业界关注的一大热点。据悉,中国已经出现了几个氢能源工业园区,诞生了数万家氢能源相关公司,正在努力追赶日本。
那么,作为世界氢能源研发的领头羊,日本的氢能源的开发利用,到底进入到一个什么样的阶段,日本政府的下一个发展目标又是什么呢?
充气3分钟跑650公里,排出来的是清水
日本的氢能源,是从上世纪90年代开始研发的。最初考虑将氢能源作为汽车动能的,是丰田汽车公司的4名技术人员。他们以“兴趣小组”的形式开始研究,那一年是1992年。在公司的资金支持下,这一个“兴趣小组”的参加者人数越来越大,后来就直接变成了公司的新能源研发部,并于2014年,生产出了第一代氢能源实验车。这辆车在极寒的加拿大北部和北海道北端地区,以及高温的非洲大陆,进行反复的耐寒、耐高温、耐冲撞的实验,在获得一系列实验数据之后,于2016年正式推出了第一代氢能源车“MIRAI”。到目前为止,在日本和美国等市场已经销售了1万6000多辆,中国市场尚未销售。
第一代的氢能源汽车(FCV)全长4.890米,它有这么几个特点:
第一, 它不用汽油,也不用锂电池作为动力源,而是使用液化氢气。
第二, 氢气与氧气的合成反应,排出来的不是尾气,而是清水,这辆车实现了零排放、零污染。
第三, 车辆的中间部分底座,有一个氢气与氧气的合成装置,称为“燃料电池”(但这个“电池”不是一般概念上的蓄电与放电的电池,而是一个氢氧反应堆。)
第四,车上搭载有两个氢气罐,一次充气只需要3分钟左右,可以行使650公里,充满为10.5公斤,目前的价格为5000日元(约300元人民币),与日本的汽油价格相同。
第五,汽车没有发动机,只有一台启动马达。因此,车盖与车尾不会发热,车内不会有发动机产生的异味。
第六,汽车后盖箱有一个电源输出插口,用专用的电源线连接家庭插座,可以保证一户人家一个星期的照明、空调、冰箱、做饭、洗澡等的电力所需。或在城市出现停电时,点亮信号灯与路灯。
第七,第一代氢能源车“MIRAI”汇聚了丰田汽车近几年来最新的科技成果,设施与装置均实行高配。
氢能源汽车发电系统的建立,使得汽车由耗能交通工具,变成了移动电源供应平台。
目前,这一辆“MIRAI”车的售价是720万日元(约46万元人民币),政府补贴300万,个人实际承担只需要约30万元人民币。日本政府的目标是,到2025年,将氢能源汽车的售价与混合动力汽车的售价持平,也就是价格控制在300万日元左右。这样一来的话,即使政府不补贴,这一辆车的实际价格会降至20万元人民币左右。
完整产业链保证年产100万辆
第一代氢能源汽车是在爱知县丰田市的元町工厂生产,现在的年生产能力为3000辆,每月平均为250辆,属于半手工制造,成本偏高。新车需要预订,一年后才能交车。2018年全年的实际销售量为2400辆。
丰田汽车公司正在建设新的自动化生产线,并扩大燃料电池(氢氧合成装置)与高压氢气罐的生产能力,计划在明年(2020年)投产,生产能力提高10倍,实现年产3.6万辆目标,并以此大幅降低生产成本,实现与混合动力车的同价,开启氢能源车普及时代。
丰田汽车公司已经推出了第二代氢能源概念车(如下图)。第二代车新增加了全自动驾驶、非接触性输电、车窗玻璃的液晶显示屏等人工智能与物联网等功能,在满罐状态下的行使距离将达到800公里。
目前,丰田汽车不仅有氢能源轿车,还生产氢能源公交车、氢能源运输车,并已经投入使用。现在,在东京街头行使的氢能源公交车已经有数十辆,均标注有“H2”(氢能燃料)标志。
对于日本来说,氢能源的研发与使用,不只是一个技术与生产的问题,更重要的要形成全社会的产业链。打造这一个产业链,日本已经花了5年左右的时间,从液化气的进口(国际商社)、氢气制造加工储存(岩谷产业等公司)、氢能源汽车的制造(丰田等)、高压气罐的研发制造(三菱重工等)、汽车与气罐新材料的研发生产(东丽公司等)、氢气运输车运输船的研发制造、高压氢气的安全运输、加氢站的建设与普及、氢能源汽车的销售与售后服务等,整个产业链的完整构建,才确保了丰田氢能源汽车在2016年正式投放市场。
但是,日本政府显然不满足于将氢能源只用于汽车行使,而是要把氢能源作为国家基础能源的一个重要组成部分,逐步取代核电和火力发电。
日本政府在今年4月,发布了《第五次能源基本计划》。在这一个计划中,日本政府将氢能源汽车的数量,计划从2020年的4万辆,增加到2025年的20万辆。到2030年,氢能源汽车的普及数将达到80万辆。
而丰田汽车公司计划,到2030年,氢能源汽车的年产量要达到100万辆。也就是说,丰田汽车在全世界一年的生产量中,氢能源汽车的生产量要占到10%。除了丰田汽车公司,本田汽车、日产汽车和铃木汽车公司也开始着手氢能源汽车的研发生产。预计到2030年,日本国内的氢能源汽车的年生产量将会达到200万辆,占到国内汽车年销售量的30%左右。
另外,丰田的氢能源公交车从2017年开始,已经在东京、名古屋等城市的街头投入使用。目前全国的氢能源公交车的数量只有100辆,计划到2030年,增加到1200辆。对于拥有23万辆公交车的日本来说,一年只增加12辆公交车,这一速度显然过于缓慢,因此,如何鼓励其他的汽车制造商也一起参与氢能源公交车的制造,让氢能源公交车逐步替代现有的汽油和电池公交车,对于日本政府,也是一个很重要的课题。
氢能源列车即将登场,日本进入氢能源时代
氢能源汽车的普及速度,还取决于加氢站的普及量。目前,日本全国加氢站为100个,其中东京为14个。根据日本政府的计划,到2025年为止,全国的加氢站要增加到320个。
为了实现上述目标,如何降低氢能源的成本?是日本政府和企业在认真考虑的问题。在《第五次能源基本计划》中,日本政府提出了打破制度壁垒、强化技术综合研发、官民一体推进氢能源普及的国家战略。具体的目标与要求是,将氢气的价格降到汽油价格的80%、氢能源汽车要实现规模性的量产化。进一步提高发电效率,一次充气后的续航能力要从目前的650公里延长到1000公里。同时要努力寻求燃料电池的小型化,让氢能源电池进入到家电产品当中。到2025年,要生产出面向各行各业的各种特种车辆,譬如消防车、工程机械车等都要采用氢能源作为动力源,逐步提升氢能源车在整个汽车销售量和拥有量中的占比,以此来确保加氢站的稳定收益,降低加氢站的运营成本,形成良性的、可持续发展的氢能源产业链。
日本政府还开始推进船舶的氢能源化,充分利用氢能源动力的静音性强的特点,研发生产出船用氢能源动力系统,首先用于游览船、渔船、摩托艇等小型船舶上,不仅有利于提升这些船舶的续航能力与安全性,也可以减少船舶柴油动力对于海洋的污染。
在铁路系统领域,JR东日本铁道公司已经开始参与氢能源列车的研发。除了研发氢能源动力系统之外,还计划在主要车站设置大型加氢站,提升列车加氢的速度,让氢能源逐步取代目前的电力线路系统。
日本宇宙航空研究开发机构正在实施一项大胆的计划,研发氢能源的有人月球探测车,在不远的将来,让人类驾驶氢能源车在月球上行驶。
日本还在研发分散型氢能源发电机组,第一要实现与火力发电站的混合发电。第二要成为大型的移动发电站。
氢能源成为家庭能源
日本政府在普及氢能源的计划中,其实最值得关注的还有一点,那就是让氢能源走进普通家庭。
到今年3月为止,日本已经有23万户人家安装了氢能源燃料电池(PEFC)。氢能源电池的价格,也由当初的一台300万日元降至95万日元(约6万元人民币)。日本政府计划在2030年,让氢能源燃料电池走进530万户人家,使得全国有20%的家庭用上氢能源。
这种氢能源燃料电池具备三大功能:第一,为家庭提供所有的电力,也就是说,家里自己就有一个发电站;第二,燃料电池在发电过程中产生的热能,可以转换为家庭中热水、洗浴、水热地暖的供热;第三,富裕电力可以出售给电力公司。
现在,日本已经在面临东京湾的月岛,开始建设第一个氢能源社区——这一个社区,就是东京奥运会选手村。
整个社区由两座塔楼和21栋裙楼以及服务设施、海滨公园等组成。明年7月,东京奥运会开幕时,这里将成为各国选手居住的“选手村”。奥运会结束后,建设公司将对选手公寓进行改造和维修,将作为一个新型社区,所有公寓向东京市民出售,可以容纳5200多户人家,形成1万3000人左右的大型社区。
这一个选手村的每一套房子,均采用家用氢能源燃料电池作为家庭的基本电源。同时在社区内建设一个大型的加氢站和氢气管线管控中心,通过管线直接将氢气输入到各户家庭的燃料电池中,使得燃料电池成为永久性的发电系统。另外,社区内的所有商业设施和路灯的用电,也将使用氢能源,社区内的巡回巴士也将采用氢能源巴士。
东京奥运选手村将在今年10月基本建成,届时,世界上第一个氢能源社区将在东京湾诞生。这意味着,日本已经开始了氢能源建设的时代。氢能源从汽车动力源起步,最终变成一个国家基础设施的重要组成部分,日本的这一种创新,引领了世界。
近日,英国首列氢能源火车(Hydroflex)在West Midlands的活动中展出,该研究项目负责人——伯明翰大学的AlexBurrows声称,氢能源列车就像是“轮子上的小型发电站”,可以说是最环保的列车,与柴油列车不同,氢能源列车不会排放有害气体,而是使用氢气和氧气来产生电、水和热量。
氢能源火车目前仍然非常罕见,全球仅在德国有两列氢能源火车在运营。英国正努力成为下一个正式运营氢能源火车的国家之一。
Hydroflex列车目前还只是一列用于测试技术的试验性列车,氢气罐、燃料电池和储能电池安装在乘客乘坐的车厢内,在未来的商业运营列车中,这些设备必须安装在列车的上方和下方。
Hydroflex试验列车是英国第一辆氢能源列车,它将从明年3月份开始在英国正式铁路线上进行测试。
为什么英国现在着手研发氢能源列车?
目前,英国有四分之一的列车还完全依赖内燃机牵引,而政府希望在2040年前全部淘汰内燃机车。
法国阿尔斯通(Alstom)的迈克·马尔登(Mike Muldoon)表示,“碳排放协议就在眼前”,阿尔斯通是德国氢燃料列车的生产商。迈克·马尔登认为,如果要说服更多人从汽车转向火车出行,铁路部门必须进一步提高环保要求。
2018年1月,英国有36%的电气化网络,客流量大的线路基本都是电气化线路,全国总共有70%电力牵引列车,还有24%柴油机车,其余6%的列车为双动力模式,在有架空接触网的区段采用电力牵引,无接触网区段采用内燃机牵引。但从环保角度来看,双动力模式列车并不完美。对政府而言,电气化铁路线也不便宜,客流量相对较少的线路短期内很难进行电气化升级。这些就是氢能源列车可以发挥重大作用的地方。
阿尔斯通的Mike Muldoon说:“德国当前运营的列车高度比较高,而英国在维多利亚时代开始便把列车制造得较小,较小的空间难以安装氢动力装置”。现在的挑战是如何充分利用当前内燃机车的油箱,储备更多的氢气,保证列车一天的续航。而德国的氢能源列车则是在车顶上安装燃料电池,下部安装储能电池。
英国Hydroflex列车是双动力模式的,它可以由氢燃料电池供电,也可以通过架空接触网供电。来自Porterbrook的Helen Simpson表示,Hydroflex列车取代长途柴油机车是“非常可行的”。
2019年,韩国政府提出了一项发展氢能经济的新计划,包括大幅提升燃料电池车数量、增加制氢厂、加氢站、输气管道在内的氢能设施。截至2018年底,韩国累计生产了约2000辆氢燃料电池车,根据规划,到2025年,这一数字有望上升到10万辆;到2040年,氢燃料电池汽车产量将大幅增加到620万辆,其中330万辆用于出口。
根据该计划,韩国政府希望通过建设氢能基础设施来实现这一目标:加氢站数量将从2018年的14个增加到2022年的310个,2040年将增加至1200个。此外,政府计划通过国家补贴的方式,将氢燃料电池车平均价格降低至3500万韩元(约合人民币20万元)。氢气的价格也将大幅降低:氢气生产成本从目前每公斤8000韩元降低到每公斤3000韩元(约合人民币17.5元)。
截至2018年底,韩国氢燃料电池车保有量为712辆,而要达到今年年底氢燃料电池车保有量4000辆的目标,韩国政府打算鼓励企业在短时间内购买此类汽车,预计公共交通、货物运输等商用车需求将发挥主要作用。韩国政府的长期目标是引进总计4万辆氢燃料公交车、8万辆出租车及3万辆卡车,并促进国内生产合适的汽车零部件。
韩国天然气公司(Korea Gas)近日宣布,到2030年,计划投资相当于40亿美元的资金建设25个制氢厂以及总长度700公里的输气管道,用于在韩国运输氢气。韩国天然气预计,2030年全国氢气产量将达到173万吨,需求量为194万吨;根据国家公用事业公司(State Utility Company)估计,由于氢气产量的增加,氢气价格将由每公斤6500韩元-7500韩元,降至4500韩元(约合人民币31块),届时除了满足国内氢气需求,韩国还将大量出口氢气。
在2018年,韩国政府就同意工业部门在未来五年投资2.6万亿韩元(约合150亿人民币)用于氢能产业:研发燃料电池汽车以及建造相关设施。韩国工业部长白云圭在会见商界代表时表示:“政府将颁布相关法律法规,同时开展试点项目建设,让市民在第一时间体验到氢燃料电池车。”具体来说,韩国计划到2022年,为15000辆燃料电池汽车和1000辆氢燃料公交车提供资金补贴,并补贴建设310个加氢站。目前,韩国现代NEXO燃料电池车已经上市,正在研发燃料电池公交车,并与奥迪公司签约合作开发氢燃料电池技术,这将大力推动韩国公共交通电力化进程,据了解,首尔市政府希望到2030年,所有公交车及商用车都能零排放运行。
从2018年11月起,韩国政府和现代、韩国天然气等主要公司已经开始全国性加氢网络的建设,韩国工业部为此设立了特殊目的公司(SPC),并与主要汽车制造商、公用设施运营商以及相关组织签署合作备忘录。各方决定第一批建设18座加氢站,其中8个位于韩国最繁忙的高速公路上,10个位于首尔、釜山等大城市中。
美国加州是全球燃料电池汽车与加氢站配比最好的地区。除了AB8法案的资助外,今年又增加了GFO-19-602资助计划,后者初步规划资金1.16亿美元,双管齐下将为2025年建成200座加氢站奠定基础。
9月6日,加州能源委员会(CEC)公布了GFO-19-602首批加氢站资助名单,向Firstelement、Iwatani和Shell拨付3,910万美元用于为燃料电池乘用车服务的36座加氢站建设。CEC称,后期还将资助87座加氢站建设,以推动加州燃料电池乘用车和轻型商用车早期市场的建立,满足加州燃料电池汽车2021-2024年推广计划。
GFO-19-602加氢站资助招标工作于2019年12月26日启动,资金总规模约1.157亿美元,其中5,070万美元是当前可用的,用于资助此次招标。根据加州空气资源委员会和湾区空气质量管理区的协议,可用资金来自清洁交通项目的4,570万美元,以及大众环境缓解信托基金的500万美元。在满足GFO-19-602中规定的要求和完成里程碑后,每个受资助者的后续批次的站点可以按照先到先得的原则获得批准,整体进程取决于未来的清洁运输项目拨款和投资计划拨款。
加州目前在运加氢站共有42座,在建加氢站15座,支撑着8,573辆燃料电池汽车和48辆燃料电池公交车的日常运营。
最早可以追溯到2004年由阿诺德·施瓦辛格州长根据行政命令(EO)S-07-04启动的加州氢公路网。该计划的任务是确保建立加氢站,以满足进入加州道路的氢燃料电池电动汽车的需求。
2013年通过的AB 8法案则为加氢网络的构建提供了不可或缺的推动力,该法案每年投入约2,000万美元,以支持建设至少100个加氢站,并启动燃料电池汽车市场。
最近更新的《低碳燃料标准》,B-16-2012和B-48-18号行政命令还为加速部署燃料电池汽车及其相关加氢网络的商业化提供了强大的政策驱动力。尤其是B-48-18号行政命令责成相关机构在2025年之前建立200个加氢站。根据估算,总的资金资助需求在2.11亿美元。
2020年8月,7名加州议员联名呼吁增加对加氢基础设施的资金支持。议员们指出:“在清洁运输计划的支持下,加氢基础设施成本下降了一半,燃料容量增加了一倍,加州正努力在2025年建成200座加氢站。我们也看到了私人投资显著增加,丰田Mirai的年产量要增加10倍,现代Nexo到2021年产量要增加到4万辆,以及新的可再生氢专用生产设施的建设。为了经济复苏,为了平等和立即获得零排放汽车,为了加州雄心勃勃的环保要求,我们强烈要求鼓励加州能源委员会拨出全部2亿美元来满足到2025年建成200座加氢站。”
2013年2月26日,ix35FCV现代汽车韩国蔚山工厂正式下线,成为世界上第一辆量产版氢燃料电池车。ix35FCV车身由后部的氢储存区、中部的电池及逆变器、前部的燃料电池及动力总成组成。其工作流程是氢气和氧气在燃料电池堆栈里发生反应,产生电能、热量和水;燃料电池产生出的电能用于驱动车辆电动机以及储存于电池组中;经过一系列的反应后,最后排出的只有水。
● ix35 FCV 结构解析
虽然ix35 FCV外观上跟普通ix35没什么大的区别,但在车身内部结构上与普通燃油版的ix35还是存在不同的。
ix35 FCV车身可以分为三个部分,分别是后部的氢储存区、中部的电池及逆变器、前部的燃料电池及动力总成。
在后部的氢储存区,有两个互相连通的储氢罐,其壳体由碳纤维和铝材制成,兼顾了轻量化与结构强度,内部储存的氢气压力为70Mpa,转换后是10公斤压力。两个储氢罐可加载共5.64kg的液态氢。
在车辆中间的底部装有高压电池组,高压电磁组和前部燃料电池及动力总成之间还有一个逆变器。高压电池组的功率为24kwh,电池组安放在车身底部一方面是考虑到空间;另一方面则考虑到整车的重量分布。当然,考虑到实际使用环境,电池组以及逆变器是被防水壳包裹的。
车辆前方则是燃料电池及动力总成。燃料电池还有驱动车辆的电机都安放于此。可以看出,该总成就安放于原ix35的发动机位置上,这为以后车辆的大规模量产提供了便利。燃料电池及动力总成我们会在下面进行详细分析。
● ix35 FCV 的工作原理
相信看完上面的解析,有不少朋友都可以道出ix35 FCV的工作原理。那就是氢气和氧气发生反应产生电,然后电驱动车辆前进。没错,简单点来说的确是这样工作,但要真的是如此简单的话,某亚迪还不立马上线投产。
● ix35 FCV 燃料电池总成解析
ix35 FCV的燃料动力系统(BOP)主要分为三个方面:热管理系统(TMS)、空气处理系统(APS)和燃料处理系统(FPS)
2014年丰田Mirai燃料电池车问世,自2014年上市至2016年末,两年时间仅在日本售出约为1370辆,但在美国,截止到目前销量已经超过了3000辆。
丰田最新数据显示,丰田销量在全球氢燃料电池车总销量的占比超过75%。而且,2017年丰田氢燃料电池车销量较上一年翻了一番。
日前据获悉,丰田第二代氢燃料电池车Mirai将会在9月开幕的北京车展上正式亮相,这也是该车首次在国内亮相。此前新车已于2019东京车展首发,有望于今年年底开始销售。
相比于上一代产品,新车在外观、内饰等方面都有了很大的变化。甚至由第一代紧凑级车型,摇身一变,变成了中型车 。
外观方面,新车采用了丰田最新的家族式设计,全新Mirai采用了大嘴进气格栅,视觉效果十分震撼,车侧溜背的造型明显,营造出一种蓄势待发的运动感。第二代丰田Mirai基于后驱平台打造,长宽高分别为4973/1884/1468毫米,轴距为2918毫米。
新车内饰变化同样颇大,其大量借鉴了 雷克萨斯 车型的设计理念,并融合了未来主义气息。8英寸数字组合仪表+12.3英寸多媒体系统,两块屏幕运用了贯穿式设计,为其营造出了强烈的科技感。配置方面,新车或将配备HUD抬头显示、前排座椅加热/通风、流媒体后视镜、14扬声器JBL音响系统等配置。
截止目前,丰田并未公布新车动力信息,官方仅表示通过改善燃料电池系统的性能以及增加氢气存储的容量,可实现30%续航里程的增加,所以新车的续航里程或将达到650公里。
作为全球首款量产的氢能源乘用车,丰田Mirai已经迎来第二代车型。或许在不久的将来,氢能源汽车将凭借其不可替代的优势,占领更多的市场。
众所周知,物流行业一定会朝着环保的方向发展。丰田的氢燃料电池叉车,就是物流行业环保之路的一个里程碑。
丰田氢燃料电池叉车是以“呵护我们所生活的地球环境”为设计理念开发的,只以氢为燃料,作业中不排出任何二氧化碳。
丰田氢燃料技术用以下4个关键点,将未来的更多可能性照进现实。
(1)采用极致的环保能源——氢气
·作业时不产生任何二氧化碳,由水而来,化水而去。
·无色·无味·无毒
·氢气几乎取之不尽用之不竭
·方便存储和搬运
(2)采用与丰田氢燃料电池汽车同源的最新技术
·可利用氢气和氧气的化学反应,高效产生电能
·氢燃料电池模块紧凑、占空间小
(3)每一个细节都体现环保理念的极致环保叉车
·作业时不产生任何废气。
·仅需3分钟就能完成燃料补充。
·1次补充最多可工作8小时,可达到铅酸电池同等水平。
(4)氢燃料电池科技,引导物流行业的未来
丰田将氢燃料的普及运用作为重要经营主题之一,研发出了世界首个量产化的氢燃料电池汽车“未来”、氢燃料电池叉车等人气产品。此外,日本的高浜工厂也导入了氢能源再生利用的设施。
丰田氢燃料电池叉车已有导入到日本关西国际机场、中部国际机场、德岛机场等各大机场的实绩。今年2月,为进一步扩充氢燃料电池叉车的产品线,丰田叉车于日本中部国际机场实施了氢燃料电池牵引车的实证试验。
丰田今后也将不断扩充氢燃料电池叉车的产品线,为新能源社会的实现添砖加瓦。
分布式发电一般是指靠近最终用户或者就在最终用户处(工厂、商业企业、公共建筑、街区、私人住户)的集成或者单机的小型发电装置。它具有利用技术种类多、发电规模可大可小、设备容易安装及可满足不同需求等优点,可为工业、商业和住宅的供电问题提供解决方案。
目前,以燃料电池为主的分布式发电已在欧美日韩等发达国家和地区开始初步商业化。其中,日本的家用燃料电池发展领先于世界,截至 2013 年10 月,家用燃料电池热电联供系统(CHP)安装量已达 57000 套,单套售价也已从 2009 年的 350 万日元降至今日的 200 万日元左右,有望至 2016 年降至(70~80)万日元,到时可完全实现商业化。质子交换膜燃料电池(PEMFC)和磷酸型燃料电池(PAFC)是现有家用 CHP 最常用的燃料电池类型。
CHP 的安装方式主要分为两类,即离网和并网安装,前者为避免受负载波动的影响,使得系统的复杂性和价格提高,而后者可在用电高峰阶段实现电网补充供电,当用电量较少时可向电网输入多余电量,为了得到更高的效率,热存储单元对于两者都是不可或缺的,图 3 给出了并网安装的家用 CHP示意图。此外,燃料电池在工业生产过程领域的应用正在开发中,美国能源部资助项目“FutureGen”中 SOFC 与热机的 300kW 级工程示范装置发电效率达 52%,热电联供后效率可达到80%以上。在我国,国家能源局于 2014 年 4 月下发豁免部分发电项目电力业务许可证的通知,为包括分布式发电等在内的分布式能源、清洁能源发展创造了相对宽松的环境,可有效推动国内燃料电池分布式发电的发展。
将燃料电池系统的寿命提高到 80000h 是目前发展燃料电池分布式发电最具挑战的技术难点。当实现燃料电池的耐久性和成本指标,估计到 2020年燃料电池在世界范围内分布式发电领域的占有量将高达 50%,这为电力供应提供了新的途径,同时提高了供电质量和可靠性,具有广阔的发展与应用前景。
风能、太阳能的开发利用受间歇性和不可预测性的影响,造成大量能源的浪费,严重制约了它们的发展。氢能是一种良好的能源载体,通过电解制氢的方式将风电、光伏电转化为氢气可提高风能、太阳能的使用量和利用效率,制得的氢气可直接利用,还可掺入现有天然气管网实现大规模输运和利用,其流程如图所示。
(1)可再生能源消纳
近年来,可再生能源特别是风能、太阳能发展迅猛,已成为部分国家和地区的重要能源之一。2013年,全球新增风电装机容量为 35GW,累计装机容量达到 318.12GW,其中,我国风电新增装机容量16.09GW,累计装机容量为 91.4GW,居世界第一位;同年,全球太阳能光伏新增装机容量超过36GW,累计装机容量超过 132GW,其中我国新增并网装机容量 11.3GW,累计装机容量 18.1GW,亦居世界第一位。然而,风能、太阳能的不稳定性造成了严重的弃电。据统计,2013 年单就我国已运营的风场“弃风”量就超过 162 亿千瓦时,弃风率达到 10.74%。
发展可再生能源,储能是关键。可再生能源的储能技术主要包括蓄电池蓄能、压缩空气蓄能、抽水蓄能及氢储能技术,其各自特点如表 1 所示,通过比较发现,当氢储能技术的成本得到控制,相较于其他储能技术,将具有明显的优势。目前,许多国家已开始借用氢储能技术消纳可再生能源的方式来推动可再生能源发展。
法国阿海珐集团的“MYRTE”项目,集成了氢能系统和太阳能光伏电厂,在科西嘉岛运作,旨在通过调峰和平稳光伏电厂负载来稳定电网。欧盟的资助项目“NGRID”,包括 1MW 的电解槽和储氢容量达 33MW h 的金属氢化物,计划将在意大利运行。
此外,加拿大、美国、英国、西班牙、挪威等国,都有氢储能技术的示范项目运行。国内也开展了一些氢消纳可再生能源的示范项目,2010 年年底,在江苏沿海建成了首个非并网风电制氢示范工程,利用 1 台 30kW 的风机直接给新型电解水制氢装置供电,日产氢气 120m3(标准状态下)。2013年 11 月,河北建投集团与德国迈克菲能源公司和欧洲安能公司签署了关于共同投建河北省首个风电制氢示范项目的合作意向书,其中包括建设100MW 的风电场、10MW 的电解槽和氢能综合利用装置。
氢储能技术巧妙地结合了可再生能源和氢能的共同发展,与当前人们追求可再生能源及清洁能源的利用趋势一致。目前,其高昂的投资成本及关键装置燃料电池、氢气储运设备之间的配置与优化等问题是限制其发展的主要因素,当各环节进一步发展,制氢成本最终得到控制时,其发展潜力巨大,有望取代传统制氢,成为既经济又环保的制氢方式。此外,制得的氢气可直接掺入到现有的天然气管网进行输运,这很大程度上减少了氢能的输运成本,有助于推动氢能的大规模使用。
(2)可再生能源制得氢气掺入天然气的利用
利用可再生能源制氢,可制得大量的氢气。按照 2013 年的“弃风”量计算,保守估计可制得 23.7亿立方米氢气。对于这些氢气,研究者不得不面临它的输运问题。常用的输氢方式有长管拖车、液氢罐车及管道输运,然而,前两者输运规模小,且成本高,后者的建设耗时耗财巨大。因此,将可再生能源制得的氢气掺入到天然气,组成掺氢天然气(HCNG),再通过现有天然气管网输送的方式的提出受到了国际上广泛的关注,被认为是目前大规模输氢的最佳选择。研究发现,将氢气的掺入体积分数控制在 17%以下时,基本不会对天然气管网造成影响。国际上专门针对 HCNG 开展了一些研究工作。
2004 — 2009年期间, 由欧洲委员会支撑的“NATURALHY”项目比较系统的研究了氢气掺入对整个天然气系统的影响。2008—2011 年,在荷兰的Ameland开展了有关将风电氢掺入当地天然气管网的研究,其中 2010 年年均氢气掺入体积分数高达 12%。此外,美国能源部(DOE)也对 HCNG投入了大量的研究。在德国的 Falkenhagen,一个具有 2MW“电转氢”能力的示范电厂于 2013 年完全服役,制取的氢气被直接送入天然气管线。
法国环境与能源控制署( ADEME)赞助的“GRHYD”项目也是将可再生能源制得的氢气掺入天然气中供加氢站和居民使用,掺氢体积分数最高将达到 20%。然而,要开展天然气管道输送HCNG,受管道材料、管道配件、天然气成分及地理环境的影响,选取合适的掺氢体积分数依然是研究的重点。
HCNG 用途广泛,可用作交通燃料、清洁燃气和工业炉燃料,其中,交通燃料的使用是当前的研究重点。研究发现,使用氢气体积分数20%的HCNG的国产内燃机的排放标准可达到国Ⅳ要求。倘若实现了大规模 HCNG 的利用,其不仅带来良好的环境效益,更有希望缓解我国东部地区天然气储量不足的现状。
氢能源作为一种清洁、高效、安全且可持续的能源,被认为是21世纪最具发展潜力的,近年来,有关氢能的开发和利用成了能源学家研究的重点课题。如何能在这场能源赛事中胜出,也就自然而然地成为了各国氢能研究的重中之重。
其实,远在200多年前,人类对氢能应用就已经产生了兴趣。20世纪70年代以来,世界上许多国家和地区便广泛开展了氢能研究。
早在1970年,美国通用汽车公司的技术研究中心就提出了“氢经济”的概念。1976年美国斯坦福研究院开展了氢经济的可行性研究。20世纪90年代中期以来,多种因素的汇合大大增强了氢能经济的吸引力,比如城市空气污染的加重、对较低或零废气排放的交通工具的需求、减少对外国石油进口的依赖、CO2排放的增多和全球气候变化以及储存。
众所周知,化石能源是当前的主要能源,但化石能源诸多弊端的日益凸显,就注定了氢能成为人类的战略能源发展方向。我们知道,汽车和飞机是燃烧石油的主要用户,也是空气污染的罪魁祸首。世界各国如冰岛、德国、日本、美国及中国等诸多国家在氢能交通工具的商业化的方面已经展开了激烈的竞争。各国的能源专家热切希望氢能在汽车和飞机上大量应用。
1984年,日本川崎重工业公司第一个成功地利用金属氢化物制造出世界上最大的储氢容器,储氢容量达到175标准立方米,相当于25个有150个大气压的高压氢气罐的容量。储氢容器是由富含镧的混合稀土加入镍铝合金形成的储氢合金制造的。并于1985年将储氢合金容器成功地用在丰田汽车的四冲程发动机上,在公路上行驶了200千米。
1990年,日本武藏工业大学制造了一台用液氢作燃料的汽车发动机,取名为“武藏8型”,装在日产汽车公司的一辆“美女Z型”的车身内,可使汽车时速达125千米。这台液氢发动机的特点是点火性能好。而以前的氢气发动机点火困难,必须在燃烧室安装一个900℃~1000℃的电热加热体,耗电量大,电热体寿命也短,因此汽车启动后的连续行驶里程不长。
新的液氢发动机点火容易,火花塞的使用寿命有了一定的增加,耗电量也有所减少。灌一次液氢可来连续行驶300千米,每升液氢可使汽车行驶3千米。这辆车车身重量为1645千克,发动机的功率为73.5千瓦。这辆车于1990年7月26日在美国夏威夷召开的第八次国际氢能会议上展出,吸引了许多科学家和工程师的眼球,因为它是氢燃料汽车向实用化迈出的重要的一步。
美国和俄罗斯在研制氢能汽车上虽然慢了一步,但并不甘心落后。它们把重点放在研制氢能飞机上,试图在氢能飞机上夺取冠军。1988年4月15日,在苏联的一个机场上空,高速飞行着一架图-155型飞机。这架飞机有些怪异,所有的供给发动机燃料的管道都不是安在机身内,而是安在了机身的表面上。原来这是由著名的阿·图波列夫设计局设计的一架以氢气作为燃料的飞机,液氢储存在飞机尾部。为了保证安全和防止液氢意外泄漏发生危险,供给氢的管道全部由机身内改装在机身外,并且还安装有监视氢气泄漏的特殊传感器和信号报警装置,一旦发生氢气泄漏,飞行员便会马上收到报警信号,然后可立即强行通风,吹散危险的氢气。这架飞机满载液氢燃料后,在高空试飞21分钟并安全着陆,谱写了世界飞机发动机燃料史上新的篇章。
氢能飞机的试飞成功,大大激发了参加1988年9月在莫斯科召开的第六次国际氢能会议代表们的兴趣。
从20世纪80年代末开始,美国航空航天局研制一种比音速快20倍的超音速飞机,也是用液氢作燃料。当时预计它从地球的一边飞到地球的另一边仅需要3.5小时。
此外,2002年在底特律举办的国际车展上,美国通用汽车公司“自主魔力”氢动力概念车首次亮相,引起了各界的广泛关注。
据美国氢气协会分析,2007年全球年生产氢气超过5000万吨,氢燃料汽车正在加快推向商业化。但由于目前制氢成本为汽油成本的2~4倍,且氢气的大量生产需要能源和基础设施,要想成为主导燃料仍存在许多问题。因此,专家们普遍认为,氢能的大量利用将在10多年后。未来随着制氢规模的扩大,预计在2015—2020年期间,制氢成本将与汽油成本相当,这将主要取决于燃料电池汽车的推广和使用。如果投入批量化生产,预计到2015年燃料电池汽车的生产成本将仅比传统汽车高20%。
总而言之,世界各国都在加快氢能的开发和利用。国外氢能的发展不再单纯停留在技术领域上,已产生了“氢能经济”新经济模式的理念。如美国对氢能技术十分重视,尽管目前尚处于示范阶段,但其氢能研究的技术条件已经成熟。有关专家预测,美国燃料电池汽车、氢能生产及加氢基础设施的商业化有望在2015年之前实现。按照美国氢能技术路线图,到2040年美国将走进“氢能经济”时代。那时,氢能将最终取代石化能源而成为市场上使用最广泛的终端能源。
美国氢能的生产和储运有 Air Products、Praxair 等世界先进的气体公司,并且有技术领先的质子膜纯水电解制氢公司,同时还掌握着液氢储气罐、储氢罐等核心技术。液氢方面,美国在液氢生产规模、液氢产量、价格方面都具有绝对优势。美国燃料电池乘用车和叉车保有量领先全球:丰田 Mirai 在美国销售了超过 2 900 辆燃料电池汽车。美国拥有世界最大的燃料电池叉车企业 Plug Power,目前已有超过 2 万辆燃料电池叉车,进行了超过 600 万次加氢操作。加氢站建设方面,目前北美分布的 68 座加氢站仅 1 座位于加拿大,其余全部分布在美国,其加州地区集中度最高。美国燃料电池汽车液氢使用量非常高,全年液氢市场需求量的 14% 都被用于燃料电池车。
日本由于资源短缺,政府对氢能和燃料电池的推广力度在世界范围内都是最大的。目前,日本在家庭用燃料电池热电联供固定电站和燃料电池汽车商业化运作方面都是最成功的。早在 2014 年 4 月制定的“第四次能源基本计划”,日本政府就明确提出了加速建设和发展“氢能社会”的战略方向。所谓“氢能社会”是指将氢能广泛应用于社会日常生活和经济产业活动之中,与电力、热力共同构成二次能源的三大支柱。据此,2014 年 6 月,日本经济产业省制定了“氢能与燃料电池战略路线图”,提出了实现“氢能社会”目标分三步走的发展路线图:到 2025 年要加速推广和普及氢能利用的市场;到 2030 年要建立大规模氢能供给体系并实现氢燃料发电;到 2040 年要完成零碳氢燃料供给体系建设。截至 2018 年 1 月,日本燃料电池乘用车保有量约 2 000 台,燃料电池大巴预计 2020 年增加到 100 台。从目前的燃料电池汽车价格、保有量和加注站数量来看,日本尚处于燃料电池汽车社会的摇篮期,预计 2050 年将是日本燃油汽车全面向燃料电池汽车过渡之年。
韩国在氢能和燃料电池领域也有较强的规划布局,但是其相关技术实力较欧、美、日略逊一筹。以现代等汽车企业为依托,韩国政府未来 5 年内用于氢燃料电池以及加氢站的补贴将达到 20 亿欧元。目标是到 2022 年为 15 000 辆燃料电池汽车和 1 000 辆氢气公交车提供资金。其中资助计划包括 310 个新的氢气加气站。韩国政府于 2019 年 1 月发布“氢能经济发展路线图”,旨在大力发展氢能产业,以引领全球氢燃料电池汽车和燃料电池市场发展。根据该路线图,韩国政府计划到 2040 年氢燃料电池汽车累计产量由 2018 年的 2 000 余辆增至 620 万辆,氢燃料电池汽车充电站从现有的 14 个增至 1 200 个。韩国政府表示将开始为燃料电池出租车和卡车提供补贴,到 2022 年燃料电池公交车数量将增加到 2 000 辆,并预计在 2021 年开始用燃料电池车取代燃油警车。在固定式燃料电池方面,韩国目前的发展重点在于大型燃料电池发电站。韩国斗山集团是推动该项目建设的主体。2017 年 6 月,该集团完成了韩国最大的氢能燃料电池发电站的建设,而该发电站的建设成本大约有 3 600 万美元。据报道,该发电站每年可生产 144 台 440 千瓦的燃料电池系统,可以满足市场的需求。
全球范围来看,世界主要发达国家从资源、环保等角度出发,都十分看重氢能的发展,目前氢能和燃料电池已在一些细分领域初步实现了商业化。2017 年全球燃料电池的装机量达到 670 兆瓦,移动类装机量 455.7 兆瓦,固定式装机量 213.5 兆瓦。
截至 2017 年 12 月,全球燃料电池乘用车销售累计接近 6 000 辆。丰田 Mirai共计销售 5 300 辆,其中美国2 900 辆,日本 2 100 辆,欧洲 200 辆,占全球燃料电池乘用车总销量的九成以上。截至 2017 年年底,全球共有 328 座加氢站,欧洲拥有 139 座正在运行的加氢站,亚洲拥有 118 座,北美拥有 68 座。目前氢燃料电池及氢燃料电池汽车的研发与商业化应用在日本、美国、欧洲迅速发展,在制氢、储氢、加氢等环节持续创新。
近期,欧洲燃料电池和氢能事业联合组织(FCHJU)发布了“欧洲氢能路线图”(图 1)。该路线图提出了欧洲氢能未来 30 年的发展规划,并得到欧洲 17 家氢能公司和组织的支持。该报告认为,氢是欧洲能源转型的重要元素,到 2050 年可占最终能源需求的 24% 并提供 540 万个工作岗位。为了实现欧洲二氧化碳减排目标,必须发展氢能。
报告认为,到 2050 年,氢能将在各个领域发挥重要作用,并为了实现欧洲 2050 年氢能产业目标,设置了短期和中期目标。报告预测,到 2050 年,欧洲 10%—18% 建筑的供暖和供电可以由氢能提供;工业中 23% 的高级热能可由氢能提供。报告指出,氢能的使用将带来巨大的社会、经济和环境效益。到 2030 年,氢能的预计部署将为欧盟公司的燃料和相关设备创造约 1 300 亿欧元的产业;到 2050 年达到 8 200 亿欧元。氢能将为欧盟工业创造一个本地市场,作为在全球氢能经济中竞争的跳板。2030 年的出口潜力估计将达到 700 亿欧元,净出口额将达到 500 亿欧元。
氢能被认为是一种“终极能源”,是我国近年来发展的一个大方向。那么,国内氢能龙头企业都有哪些呢?下面我们一起来了解一下。
北京亿华通科技股份有限公司团队成立于2004年,专注于氢燃料电池发动机研发及产业化的国家级高新技术企业,氢能领域的领导品牌。
中氢科技是中国能源工程集团有限公司的所属子公司。中国能源工程集团与航天动力研究所、清华大学核能与新能源研究院建立了三方战略合作,以目前在车用氢燃料电池与系统集成方面的合作为基础,合资组建中氢科技,旨在发展氢燃料电池与系统集成先进技术及其在车辆、无人机、备用电源、分布式能源等领域的应用。
氢能公司是由国家电投批准,国家电投集团中央研究院控股、北京市未来科技城产业发展公司参股的科技型企业。氢能公司注册于2017年5月,位于北京市昌平区未来科技城南区国家电投集团创新基地。氢能公司积极贯彻落实国家能源革命战略,依托国家电投产业和创新优势,在国家电投整体氢能战略布局框架下,开展以氢燃料电池为核心的氢能关键技术开发与产业化,支撑国家电投打造成为未来主要的氢能源供应商和先进氢能技术和设备提供商。氢能公司拥有一支由国家千人计划专家带头的青年精英团队,硕博占比达92%。
2016年起确立了积极发展无碳高效氢能源项目及核心设备研发与供应的战略发展模式。公司通过一系列国际并购、控股或者参股,引进氢能与燃料电池领域国际先进技术,上游掌握“水电解制氢+加氢站+氢液化技术”,下游覆盖“燃料电池+空气供给系统+氢循环泵”,是国内第一家拥有覆盖上下游氢能源产业链的企业。
云浮锦鸿氢源科技有限公司(以下简称“锦鸿氢源”)是由美锦能源控股的公司,锦鸿氢源近年来不断在新能源领域排兵布阵,公司在2017年发布公告,公司拟以自有资金出资1亿元人民币在山西综改区设立全资子公司“山西示范区美锦氢源科技发展有限公司”。着手绿色能源——氢能源产业链的布局。
广东国鸿氢能科技有限公司是在国家领导的高度关注和各级政府的大力支持下,以氢燃料电池为核心产品的高科技企业。公司致力于通过规模化生产使氢燃料电池能广泛应用于车、船、无人机、轨道交通、分布式发电、备用电源等领域,为我国庞大的水、风、光等可再生能源闲置产能和海量工业副产氢提供安全高效的应用方案,为解决我国能源的环保问题、结构问题和安全问题贡献一份智慧和力量。
雄韬股份是国内最大的出口型蓄电池企业,也是横跨铅酸电池、锂电池与燃料电池三大类电池系统的上市公司。目前,雄韬股份已经成为中国氢燃料电池行业坚定的推动者之一,建成标准实验与检验中心1座,直接投资产业链企业5家,合作产业内研究机构3家,参与氢燃料电池整车的研制与公告多项。
深圳国氢新能源科技有限公司(SFCC) 成立于2016年,是一家专注于氢燃料电池技术研究及动力系统产品研发的高科技企业。
公司创始团队拥有多年的新能源行业从业经历以及新能源汽车的运营管理经验,对新能源行业的产业生态有着深刻独到的理解。公司目前有多名国内外拥有10年以上燃料电池领域研发经历的资深专家带领的研发团队和多名熟悉新能源产业生
滨化股份与在氢能领域领先的北京亿华通科技股份有限公司共同出资设立了山东滨华氢能源有限公司,主要业务方向是为氢燃料电池汽车加氢站提供合格的氢气,目前处于正式投产前的前期准备阶段。
安徽元隽氢能源研究所有限公司成立于2017年10月,由上市公司安徽全柴动力股份有限公司与来自上海交通大学和南京大学的技术团队共同创办,为全柴动力控股子公司。公司聚焦于氢燃料电池的新材料、膜电极、电堆及其系统的研发、生产与销售。
除上述10家早已经布局氢能源的企业外,今年中石化,鸿达兴业也宣布布局氢能产业,而且2月11日,国家能源集团牵头,同济大学、中国一汽、重工钢研等数十家企业和科研机构更是共同发起的中国氢能源及燃料电池产业创新战略联盟(简称中国氢能联盟),相信未来几年,中国氢能的发展有望步入快车道。
氢能是一种二次能源,它是通过一定的方法利用其它能源制取的,据估计它构成了宇宙质量的 75%,除空气中含有氢气外,它主要以化合物的形态贮存于水中,而水是地球上最广泛的物质。据推算,如把海水中的氢全部提取出来,它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还大9000倍。
既可以通过燃烧产生热能,在热力发动机中产生机械功,又可以作为能源材料用于燃料电池,或转换成固态氢用作结构材料。
与其他燃料相比氢燃烧时最清洁,除生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质,少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境,且燃烧生成的水还可继续制氢,反复循环使用。产物水无腐蚀性,对设备无损。
随着石化燃料耗量的日益增加,其储量日益减少,终有一天这些资源将要枯竭。氢正是这样一种在常规能源危机的出现和开发新的二次能源的同时,人们期待的新的二次能源。 氢位于元素周期表之首,原子序数为1,常温常压下为气态,超低温高压下为液态,是一种理想的新的合能体能源。
氢是一种理想的含能体能源。它的主要特点归纳如下:
(1)世上存在最普遍、重量最轻的元素
氢是世界上存在最普遍、重量最轻的一种元素。它位于原子周期表之首,原子序数为1,据估计它构成了宇宙质量的75%,它主要以化合物的形态贮存于水中,而水是地球上存在最多的物质。
(2)导热性好
氢的导热系数很高,比一般的气体要高出10倍,所以它是一种极好的传热载体。
(3)发热值高
氢的发热值很高,与一般的化石燃料、化工燃料和生物燃料相比是最高的,它的发热值为142,351 kj / kg,相当是汽油发热值的3倍。
(4)燃烧性能好
氢燃烧性能非常好,它与空气混合时有很宽的可燃范围,燃点高,点燃快,而且燃烧速度快。
(5)清洁无污染
氢本身无毒,燃烧时与其它燃料相比,除了产生水和少量的氮化氢外,不会产生类似其他燃料那样的二氧化碳、一氧化碳、碳氢化合物、铅化物、粉尘颗粒之类对环境有害的污染物质。氮化氢经适当处理后也不会对环境造成污染。因此,它是一种非常清洁无污染的燃料。
(6)利用形式多
氢有多种利用形式。氢可以作燃料,经燃烧产生热能,通过热力发动机转化为机械能;氢可以作能源材料,制成燃料电池;氢也可以转化为固态形式作结构材料。氢在许多场合下都可以作为煤和石油的替代品。
(7)适用各种应用环境
氢可以适用于各种应用环境,它可以气态、液态、固态形式出现。氢在常温常压下呈气态;在超低温(-252.7°C)下可变成液态;而在超低温高压(几百个大气压)下又可成为固态。因此它能适应贮运和各种不同应用环境的要求。
在《国家创新驱动发展战略纲要》、《能源技术革命创新行动计划(2016年~2030年》、《汽车产业中长期发展规划》等国家级规划中,都明确了氢能与燃料电池产业的战略性地位。工信部、科技部及各地方政府纷纷将发展氢能和氢燃料电池技术列为重点任务,将氢燃料电池汽车列为重点支持领域。在上述政策的推动下,中国燃料电池汽车得到了快速发展,2018年燃料电池汽车产销1527辆,2019上半年产销分别为1170辆和1102辆。
在燃料电池汽车产业蓬勃发展的前景下,我们也看到了存在的问题。燃料电池汽车总体发展质量和水平还有待提高,而安全性是其关键指标之一。目前,产业总体上对燃料电池汽车安全性认识不足,燃料电池汽车设计及应用中的安全性要求积累不够。另一方面,燃料电池汽车安全性问题非常复杂,与燃料电池电堆及系统、氢系统、整车匹配设计、产品试验验证、运维管理等多种因素有关。
有鉴于此,我们认为有必要编制《氢燃料电池汽车安全指南(2019)》(以下简称“本《指南》”),系统地梳理燃料电池汽车、关键部件及系统的设计、使用等各个环节的安全风险及其防范措施,提高燃料电池汽车全生命周期安全性水平。
本《指南》聚焦燃料电池汽车设计及应用中的安全问题,系统地梳理了燃料电池汽车的安全风险,参考现有国际国内标准,汇集一线专家的经验编制而成。因此,本《指南》重在汇集行业经验、梳理技术现状,从而给从事燃料电池汽车开发和生产企业从业人员,以及服务保障人员和广大消费者提供设计及应用上的指导和参考。同时,也希望本《指南》能为燃料电池汽车行业相关标准的制定和修订提供依据,为开展安全性研究项目提供方向。
本《指南》主要分为四个专题:
专题一:燃料电池汽车整车通用安全
专题二:车载氢系统安全
专题三:燃料电池堆及系统安全
专题四:燃料电池汽车操作、维护及基础设施安全
(1)燃料电池汽车整车通用安全
相对于纯电动车辆而言,氢燃料电池电动汽车的安全问题增加了氢安全相关内容。鉴于氢易燃易爆的特性及整车的电耦合使用环境,氢安全将直接影响到整车的安全性,且比纯电动汽车的安全性更为复杂。
燃料电池电动汽车整车氢安全设计的一般原则如下:
1>失效安全原则。在进行氢系统设计时,必须保证即使在某一零部件失效时,也不会因之导致更加严重的后果。换言之,当系统单一零部件出现故障时,系统是安全的。
2>最简化原则。在进行氢系统设计时,在满足安全需求和使用需求的前提下,系统应尽可能简化,避免冗余。
3>区域布置原则。在进行氢系统安装时,应将系统零部件尽可能集中布置,并根据压力等级进行分区域布置。
4>氢电隔离原则。在进行氢系统安装时,应将氢系统与电气系统进行有效隔离。隔离措施可以是系统的物理隔离,也可以是针对可能产生火花的零部件自身的隔离,例如采用防爆电器。
功能安全设计
基于GB/T34590.2-2017相关规定,根据ASIL等级的安全目标进行功能安全审核和评估工作。燃料电池电动汽车的功能安全设计要求参考GB/T24549-2009的相关内容。针对车辆的不同故障等级,制定不同的故障处理机制,表1-1给出了某车型设计中的故障分级及处理机制示例。
危险物质标识
车辆易见位置张贴表示氢燃料类型的图形标识,压缩氢气的标识代号为CHG、液态氢的标识代号为LH2,图形标识见下图,标识尺寸及字体按GB/T17676-1999的规定。标志应清晰、醒目、防水、防腐,标志应贴在车辆醒目位置。
(2)车载氢系统安全
一般准则
1>车用氢系统的安装需依据GB/T24549-2009《燃料电池电动汽车安全要求》、GB/T26990-2011《燃料电池电动汽车车载氢系统技术条件》与GB/T29126-2012《燃料电池电动汽车车载氢系统试验方法》的规定,确保车载氢系统安装后,在正常使用条件下,应能安全、可靠地运行。此外,车载氢系统中的储氢瓶与固定装置间应有防护垫,防止固定装置磨损瓶体,并严禁损伤氢瓶的缠绕层。
2>车载氢系统(从氢气加注口至燃料电池进口,主要包括储氢瓶、管路、连接件、阀件与支架等)需型式试验,分别在车辆坐标系X、Y、Z三个方向施加8倍于充满标称工作压力氢气的储氢瓶重力的力,测量检查储氢瓶与固定座的相对位移,其值应小于13mm。
此外,严禁储氢瓶瓶嘴及附带的阀门或易熔合金塞经受长期应力。在储氢瓶运输、安装、拆装过程中,尽量不采取直接吊装瓶嘴、阀门或易熔合金塞的方式进行。
3>储氢瓶及附件的安装位置,应距车辆的边缘至少有100mm的距离,否则,应增加保护措施。
4>氢系统管路、接头安装位置及走向要避开热源、电器、蓄电池等可能产生电弧或火花的地方,尤其管路接头不能位于密闭的空间内,应安装在能看得见或操作者易于操作的位置。高压管路及部件可能产生静电的地方要可靠接地,并采取其他控制氢泄漏量及浓度的措施,确保即使产生静电也不会发生安全问题。
5>储氢瓶和管路一般不应装在乘客舱、行李舱或其他通风不良的地方,但如果不可避免要安装在行李舱或其他通风不良的地方时,应设计通风管路或其他措施,将可能泄漏的氢气及时排出。管路接头不得通过和安装在载人车厢内,不得安装在高热源、易磨损或易受冲击的位置。
6>支撑和固定管路的金属零件不应直接与管路接触,需要加装非金属衬垫,但管路与支撑和固定件直接焊合或使用焊料连接的情况例外。
7>加氢口不应位于乘客舱、行李舱或其他通风不良的地方;加氢口应具有能够防止尘土、液体和污染物等进入的防尘盖,防尘盖旁应注明加氢口的最大加注压力;加氢口应设置在客车侧面;加氢口应能够承受来自任意方向的670N的载荷,不应影响到氢系统气密性。
8>在可能发生泄漏的部位及载人车厢内,都应合理地安装氢气泄漏探测器,探测器10/53应安装在氢气最易发生积聚的位置,一般为局部最高点,通风不好的地方。
9>当储氢瓶布置在车架下方时,储氢瓶下方应采取有效防护措施,应有效避免驱动轮造成的异物飞溅撞击储氢容器,且储氢瓶及其附件不允许布置在客车前轴之前。
10>当储氢瓶安装在车辆的外露空间时,应采取有效的防护措施。
11>储氢瓶周围应避免有尖锐、棱角等结构的零件。
12>储氢瓶底置设计时,储氢瓶舱体的两侧舱门上应有格栅,保证正常通风。
13>储氢瓶底置设计时,储氢瓶舱体与乘客舱应保证有效的隔离,防止泄漏的氢气进入乘客舱。
14>储氢瓶底置设计时,与氢系统无关的电气线路和气体管路接头应尽量避开储氢瓶舱室。
15>燃料电池汽车上的储氢装置在使用或存放时应安装牢固,具有缓冲保护措施,以防止其使用时发生移动或损坏。横向移动幅度不应引起危险。任何完整的高压氢气储存容器应包括一个连接固定装置,应采取必要措施,避免热源及电器、蓄电池等可能产生电弧的部件对氢气供应系统的影响。
(3)燃料电池堆及系统安全
分类
目前车用的燃料电池主要是质子交换膜燃料电池堆(PEMFC),质子交换膜燃料电池堆根据极板使用的材料不同,分为金属极板燃料电池堆和石墨极板燃料电池堆等。
关键材料
燃料电池堆使用的材料对工作环境应有耐受性,燃料电池堆的工作环境包括振动、冲击、多变的温湿度、电势以及腐蚀环境;在易发生腐蚀、摩擦的部位应采取必要的防护措施。
散热设计
燃料电池堆在大功率放电时,电池内部会产生大量的热,导致温度升高,易引起安全问题。燃料电池堆在结构设计时,要模拟分析电池内部发热量分布、热扩散路径和传递速度,验证优化冷却水流量和温度,保证电堆产生的热量能够及时高效的排出电堆,使电堆的温度控制在合理的范围内。
密封设计
燃料电池堆的密封主要是极板与膜电极之间的活化区域密封,一般采用硅橡胶、氟硅橡胶、三元乙丙橡胶(EPDM)、聚异戊二丁烯(PIB)、氯丁橡胶和丁睛橡胶等高弹体材料。除此以外还有MEA各层间的密封、接头密封、封装外壳的防水防尘等。活化区域密封件主要功能是防止气体、冷却水从极板和膜电极的边缘泄漏出去,造成易燃气体泄漏,因此需要在极板和膜电极上设计密封结构,同时需要设计密封胶线。由于密封胶线在电堆组装应力及较高温度下变形较大,压缩永久形变会变差,在燃料电池运行环境下会缓慢降解,为了在燃料电池堆全生命周期内保证密封的可靠性,需要考虑密封圈的耐温、耐压、耐自由基和F-攻击等特性。
封装设计
燃料电池堆在组装完成后需要进行封装,因为极板和膜电极侧面在未进行封装时是裸露的,当燃料电池堆在向外输出电能时,一旦有导电物体接触极板,就会导致导电物体带电,甚至引起电堆的短路,从而引起人员、设备和电堆的危险。封装材料必须具有较强绝缘性和高可靠性,保证在燃料电池堆在生命周期内不会脱落或失效。
(4)燃料电池汽车操作、维护及基础设施安全
燃料电池汽车整车制造商应提供用户手册,指明汽车特定的操作、燃料和安全特性。至少包括安全操作程序,包含操作环境,汽车上储存、使用的燃料、冷却剂等物质的注意事项。
氢气泄漏应急处理措施
当发现氢气泄漏时,应第一时间疏散车内人员,关闭氢阀开关、车辆钥匙,关闭电源翘板开关,打开所有车窗进行通风,设立警戒标识,并通知整车厂售后人员及时到场。
氢气发生大量泄漏或积聚时,首先应当拨打报警电话,并同时采取以下措施:及时切断气源,并迅速撤离泄漏污染区人员至上风处;对污染泄漏区域进行通风,对已泄漏的氢气进行稀释,若不能及时切断气源时,应采用水雾进行稀释,防止氢气积聚形成爆炸性气体混合物;高浓度氢气会使人窒息,应及时将窒息人员移至良好通风处,进行人工呼吸,并迅速就医。
当氢气发生泄漏并着火时应采取以下措施:及时切断气源;若不能立即切断气源,需用大量水强制冷却着火设备;采取措施,防止火灾扩大,如采用大量消防水雾喷射其它引燃物质和相邻设备;氢火焰肉眼不易察觉,消防人员应佩戴自给式呼吸器,穿静电服装进入现场,注意防止外露皮肤烧伤。
加氢设施维护
加氢站竣工后,需针对操作人员与设备分别进行培训与定检,并建立安全管理制度、风险管理体系和事故应急预案,维持加氢站设施的稳定性;加氢站运营主体应规范其运行信息的记录,对运行维护、检验、紧急事故及人员资质等数据进行实时记录与定期保存;在加氢站储氢罐和氧气压缩机间的安全距离内,禁止停放车辆、堆放物品和携带火种。
氢内燃机技术已经研究了很多年了,但是目前的研究结果是和燃料电池相比没有优势,因此最近几年氢内燃机逐渐沉寂了。下面简单分享一下氢内燃机技术:
(1)氢内燃机技术研究的历史
氢燃料的内燃机概念是非常吸引人的,因为理论上氢气H2燃烧的产物是H2O水,没有有害排放物,也完全不排放CO2,同时地球上的氢获取非常方便,通过电解水即可。因此看起来氢简直是完美的内燃机燃料。宝马和马自达都在氢内燃机技术上进行了大量的研究:
1> 宝马氢内燃机研究项目
从上世纪90年代开始宝马开始了氢内燃机的研究,并把氢内燃机作为其核心的未来技术进行研发。宝马在传统7系V12汽油发动机的基础上改造了一款氢燃料发动机用来验证氢燃料内燃机的可行性,主要改造的是氢气喷射系统,火花塞等。宝马改造后称为Hydrogen 7轿车,也就是氢燃料内燃机的宝马7系。
经过10多年的研究,大约在2010年左右,宝马逐渐停止了氢内燃机的开发转而开发氢燃料电池技术,宝马在2015年发布了i8氢燃料电池概念车,标志着宝马氢内燃机技术研究的结束。
宝马氢燃料电池,是不是看起来很像内燃机
2> 马自达氢转子发动机研究项目
马自达对氢内燃机的主要研究方向还是集中在马自达擅长的转子发动机上。上世纪90年代马自达发布了第一辆氢转子发动机概念车Mazda HR-X。
后来马自达又在2004年发布了RENESIS氢转子发动机,这是专门为氢燃料设计的转子发动机,采用了双氢喷射器,电动增压器,EGR废气再循环系统等一系列创新技术并且考虑了混合动力,可以说理念非常超前。马自达氢转子发动机的研究大约持续了20年,在2012年后马自达逐步停止了氢转子发动机的研发。
(2)氢内燃机的问题
宝马和马自达经过多年的研究后最终都停止了氢内燃机技术的开发,其主要原因是在研发过程中他们发现了氢内燃机存在一些暂时无法克服的困难:
1> 氢内燃机会产生NOx氮氧化合物排放
一般人认为氢气在内燃机中燃烧的产物只有水蒸气,没有任何污染。实际情况是,氢内燃机在燃烧氢气时,会产生NOX氮氧化合物排放。主要原因是空气中的氧气和氮气在燃烧室高温高压的环境下就会产生化学反应生成NOX氮氧化合物。这和普通内燃机产生NOx的机理是一样的。而氢燃料电池技术,排放物只有水,在排放上比氢内燃机更有优势。
2> 和氢燃料电池相比效率上处于劣势
当前技术发动机最高热效率也只有40%左右,宝马氢燃料内燃机研究项目最终实现了42%的热效率。
而氢燃料电池是直接将化学能转化为电能驱动车辆。运行温度比较低,没有发动机较大的热损失,因此效率高的多,目前能够达到50%以上。从效率上完胜氢内燃机。内燃机的热损失非常大,占到燃料热能的2/3
当然,相对于燃料电池氢内燃机也有一些优势,比如:功率密度比较大,和氢燃料电池同等大小的内燃机可以输出高的多的功率。负载变化的响应速度更快。不过这些优势相对于前面两个劣势就不是最主要的影响因素了。
(3)总结
在目前的内燃机技术条件下,和氢燃料电池技术相比,氢燃料内燃机在排放和效率上都完全没有优势,因此被搁置。不过内燃机技术也在不断创新,目前马自达已经开发出50%热效率的发动机,60%热效率的内燃机技术也已经在研究阶段了。内燃机效率提升后,说不定氢内燃机技术会卷土重来。
当前,氢能源汽车主要是指氢燃料电池汽车。燃料电池汽车所携带的燃料电池并不是一种储能电池,而是一种发电装置。它其实就是利用电解水的逆反应,使车辆储氢罐中的氢与空气中的氧结合,释放出电流供电机驱动车辆前进。由于氢氧结合,只有水一种排放物,因而不会对环境造成任何破坏,氢也被誉为“终极能源”。
和电动汽车相比,燃料电池汽车具有续驶里程长、加氢速度快、低温适应好等优势,照理说应该予以大力发展才对。2018年,我国新能源汽车销量为125.6万辆,其中氢燃料电池汽车产销量都是1527辆。可见,当前燃料电池汽车还没有进入推广应用。
燃料电池汽车之所以还未大力发展,主要是以下原因。
(1)制氢技术难解决
氢是一种二次能源,需要以化学方式制取出来。目前比较成熟的方法主要有利于石油、煤炭、天然气等能源制氢和电解水制氢。用石油等能源制氢,为燃料电池汽车提供能源,明显是不适合的,除了造成浪费,并不会使污染变小,反而增加成本。再看电解水制氢。电解水制氢原理简单,操作方便,但非常不合算。按照现有技术,以电解水的方式制造1公斤氢需要消耗60度电。要知道,1公斤氢只能供燃料电池轿车行驶100公里,而60度电,足以让电动汽车行驶400公里了。
于是,人们把目光投向工业副产氢。且不论副产氢本来就有其用途的,就说有副产氢的工业吧,它们是分散于各地的,并没有连片。这就给副产氢的搜集储运带来了难题,不说副产氢需要用电提纯后才能正常使用,就说储运的成本就是个问题。
(2)储氢安全难解决
氢是以气体的方式存在的,如果以常态储运的话,根本不可能。因此,要么是把它降温至-252.76℃使之液化,要么是以高度压缩的方式缩小其体积。相对来说,压缩的方式更容易实现,因而,当前的氢气都是以35兆帕以上的高压进行储运的。技术要求高不说,安全问题就是一种极其难以保证的大难题。氢气是一种易燃易爆气体,受到剧烈碰撞或遇到明火就会爆燃,再加上高压储运,万一发生交通事故,后果不堪设想。
(3)基础设施难解决
发展燃料电池汽车必须解决能源补给问题,加氢站的建设就必不可少。但截至2018年底,全球加氢站只有369座,对外开放的只有273座;而截至2018年2月,我国共有31座加氢站,投入使用的仅有12座。这么少的加氢站,如果发展燃料电池汽车?要知道,建造一座能实现日加氢200公斤的加氢站,需要1000多万元。
正因为有这些困难,所以燃料电池汽车在目前尚无法大力推行。
目前的汽车市场中,新能源汽车的关注度逐步提升,而在销量方面也在稳步增长。以我国为例,截止到2019年6月份,新能源汽车保有量就达到了约344万台。但是在新能源汽车领域,除了常见的纯电动汽车之外,氢能源汽车同样关注度较高。但是为何目前都愿意在卡车上或者其他大型车上做氢能源的尝试呢?主要有以下几个方面原因导致。
(1)技术制约
就和纯电动汽车能量密度一样,对于氢燃料电池汽车也存在体积功率密度这一方面,而这也就是电池输出的功率与本身体积的比率。据了解,丰田方面可将氢电池的体积功率密度做到3.1Kw/L以上,而我国目前最高也只能做到2Kw/L左右。所以我国所研发的氢燃料电池体积较大,由此就限制了在乘用车身上的应用。但是对于卡车等大型车辆来说,自身体积庞大,也较为方便对氢燃料电池的布局。
(2)配套设施制约
和纯电动汽车需要依靠充电桩一样,氢能源汽车需要依靠的是加氢站。但是目前加氢站数量较少,而且建设成本高昂,再加上存在上述的技术制约,所以很难大面积推广。而卡车等大型车辆线路较为固定,所以有利于推行。
(3)产量制约
在卡车等大型车辆身上做氢能源的尝试,产量较少,对于氢燃料电池制造商来说也不会造成产能的负担。如果应用到家用车身上,氢燃料电池将会产生巨大的缺口,对电池制造商来说无疑是一个压力。
(4)安全问题
大家都知道,氢能是易燃易爆的物品,所以在储存和运输过程中危险系数较高。家用车数量较多,如果应用到家用车身上,消费者的担忧自然也会存在。一旦发生交通事故,危险程度大大增加。
从上述情况不难看出,之所以目前对氢能源的尝试都愿意在卡车等大型车辆上,主要还是受技术、配套设施、产量、安全等问题的影响。不过随着氢燃料电池技术的逐步提升,相信不久的将来能够在乘用车上实现。
氢能产业链包括制氢、储存、运输以及氢气利用。其中,制氢是基础,储存和运输是氢气利用的核心保障。
氢能产业链的上游是氢气的制备环节,主要技术方式有化石能源制氢、副产制氢、可再生能源制氢、电解水制氢以及光解水制氢等;中游是氢气的储运环节,主要技术方式包括低温液态、高压气态和金属氢化物储氢等;下游是氢气的应用,氢气应用可以渗透到传统能源的各个方面,包括交通运输、工业燃料、发电发热等,主要技术是直接燃烧和燃料电池技术。
(1)制氢
制氢的方法非常多,无论是一次能源还是二次能源都可以制氢。目前来看,我国是最大的氢气生产国,在2015年生产了2200万吨氢气,占世界产量的34%,其中96%的氢气来自化石能源制氢,剩下的4%则来自水电解制氢。
值得一提的是,氢气与电力是可以相互转化的,太阳能、风能、水能等可再生能源可先转化为电力再通过电解水来制氢,而产生的氢气反过来也可以通过发生化学反应释放化学能再来发电。从这里也可以看出,氢气是一种储能介质,甚至可以看作是与电一样的能源载体。
多种多样的制氢方式
从制氢的能量来源来看,化石燃料制氢是我国主导的制氢方式,技术成熟、成本低并且已“有利可图”,但不可持续、不环保,违背了氢能作为清洁能源的本质。而多种化工过程如煤化工、电解食盐制碱工业、发酵制酒工艺、合成氨化肥工业、石油炼制工业等均有大量副产氢气,技术成熟、成本低且对环境友好,也是我国制氢的一大特色。
另一方面,可再生能源的间歇性导致弃风、弃水、弃光现象十分严重,如果利用弃水、弃风、弃光、弃核等可再生能源来电解水制氢,不仅可解决弃电问题,还能反过来利用氢气再发电增强电网的协调性和可靠性,并且整个过程清洁环保,几乎不产生二氧化碳。除此之外,太阳能还可以通过光解水直接制氢,只需要将太阳光照在加了二氧化钛(催化剂)的水里就可以产生氢气,但是这种光解水制氢的效率很低,目前只有6%,而要达到10%左右才可以实现工业化,因此还无法大规模应用。
从制氢的成本来看,对比几种主要制氢技术的成本,煤气化制氢的成本最低,为1.67美元每千克,其次是天然气制氢2.00美元每千克,甲醇裂解3.99美元每千克,成本最高的是水电解,达到5.20美元每千克。相对于石油售价,煤气化和天然气制氢已有利润空间,电解水制氢成本仍高高在上。
主要制氢技术成本对比(美元/千克)
从可持续发展的角度来看,制氢过程中的环境友好程度决定了氢气是否可作为清洁能源。煤气化制氢和天然气重整制氢尽管成本较低,但二氧化碳排放量分别高达193kg/GJ和 69 kg/GJ,两者都不能从根本上解决能源与环境的矛盾问题。而电解水制氢尽管现阶段来看成本还不够理想,但整个生产过程是可持续和低污染的,尤其是利用弃水、弃风、弃光、弃核等可再生能源来电解水制氢,二氧化碳排放远低于煤气化制氢和天然气重整制氢,将会是以后制氢的主流技术。
制氢成本与石油天然气售价对比(元/千克)
(2)储氢
氢是所有元素中最轻的,在常温常压下为气态,密度仅为0.0899 kg/m3 ,是水的万分之一,因此其高密度储存一直是一个世界级难题。目前常用的储氢方法主要有四种:高压气态储氢、低温液态储氢、固体材料储氢以及有机液体储氢。
高压气态储氢
高压气态储氢,是一种物理储氢方法,也是目前最常用并且发展比较成熟的储氢技术。其储存方式是采用高压将氢气压缩到一个耐高压的容器里。目前所使用的容器是钢瓶,它的优点是结构简单、压缩氢气制备能耗低、充装和排放速度快。但是也存在体积储氢密度低、安全性能较差等缺点。目前钢瓶所能达到最高的体积比容量仅有25g/L,远低于美国能源部(DOE)的目标体积储氢容量70g/L。为了保证安全性,现在国际上主要采用碳纤维钢瓶,但是碳纤维材料价格非常昂贵,只可以作为过渡阶段使用,并非是理想的长期储氢选择。
储氢钢瓶解剖示意图
低温液态储氢
液态氢的密度是气体氢的845倍,液态氢的体积能量密度也比压缩状态下的气体氢高出数倍。如果氢气能以液态形式存在,那储运起来将极其简单安全,且体积占比小。但事实上,要把气态的氢变成液态的并不容易,液化1kg的氢气需要耗电4-10 kWh,液氢的存储也需要耐超低温和保持超低温的特殊容器。因此低温液态储氢是一种不太经济的储氢方法,仅适用于不太计较成本问题且短时间内需迅速耗氢的航天航空领域。
固体材料储氢
固体材料储氢主要是利用氢气与储氢材料之间发生物理或者化学变化从而转化为固溶体或者氢化物的形式来进行氢气储存。储氢材料种类非常多,主要可分为物理吸附储氢和化学氢化物储氢。其中物理吸附储氢又可分为金属有机框架(MOFs)和纳米结构碳材料,化学氢化物储氢又可分为金属氢化物(包括简单金属氢化物和复杂金属氢化物),非金属氢化物(包括硼氢化物和有机氢化物)。
不同储氢材料特点
储氢材料最大的优势是储氢体积密度大,相同质量的氢气用储氢材料储存占用空间最少,并且具有操作容易、运输方便、成本低、安全等优点,恰好克服了高压气态储氢和低温液态储氢的缺点,成为最具发展潜力的一种储氢方式。但是目前各种材料基本都处于研究阶段,仍然存在很多技术问题等待解决。
有机液体储氢
有机液体储氢技术是通过不饱和液体有机物的可逆加氢和脱氢反应来实现储氢。理论上,烯烃、炔烃以及某些不饱和芳香烃与其相应氢化物如苯-环己烷、甲基苯-甲基环己烷等,可在不破坏碳环主体结构下进行加氢和脱氢,并且反应可逆。
有机液体储氢具有诸多优点:储氢密度高;可用现有管道设备进行储存和运输,安全方便,并且可以长距离运输(环己烷和甲基环己烷等在常温常压下呈液态,与汽油类似);催化加氢和脱氢反应可逆,储氢介质可循环使用;可长期储存,一定程度上能解决能源短缺问题。
有机液体储氢也存在很多不足:技术操作条件较为苛刻,要求催化加氢和脱氢的装置配置较高,导致费用较高;脱氢反应需在低压高温非均相条件下,受传热传质和反应平衡极限的限制,脱氢反应效率较低,且容易发生副反应,使得释放的氢气不纯,而且在高温条件下容易破坏脱氢催化剂的孔结构,导致结焦失活。
(3)利用
近年来,日本在氢燃料电池车领域的技术突破,使大家越来越关注氢能技术,尤其是其在交通领域的应用。氢燃料电池车相比传统汽车,具有无污染,无噪声,无传动部件的优势,相比电动车,具有续航里程长,充电时间段,起动快(8秒钟即可达全负荷)的优势。除了在交通领域的应用,氢能源还可用于大中规模的储能和发电,可作为工业能源、化工原料等,用途非常广泛。
新能源汽车领域主要由纯电动与插电混动分割市场,氢能源汽车虽然在新闻媒体上听到过,但是似乎没有见到量产的身影。很多消费者对新能源的应用还是比较支持的,不明白氢能源汽车不能推广的原因。
早在2004年,出身清华大学的国家级高新技术企业北京亿华通科技公司,开始参与国家氢燃料电池汽车的相关科研项目,2006年,亿华通与福田汽车联合承接了国家863计划节能与新能源汽车重点项目中氢燃料电池电动客车的研发;
2008年,双方共同推出3辆氢燃料客车为北京奥运会的赛事做接待服务工作;
2010年上海世博会期间,上述3辆氢燃料客车和同济大学的与上汽合作的3辆申沃氢燃料客车参与示范,2010年新加坡青奥会期间,海格和亿华通合作的1辆氢燃料客车参与示范。
作为客车业的龙头企业,宇通宇通2009年研发出第一代增程式燃料电池客车,2012年组建了燃料电池客车专职研发团队,2015年通过工信部公告,截至目前,宇通完成了三代燃料电池客车的开发,取得了资质认证、公告和安装资质。
2011年,深圳大运会期间,五洲龙汽车为大运会提供60辆氢燃料电池场地车,2辆燃料电池大客车服务用车。
2014年,上汽进行了创新征程万里行,燃料电池车、纯电动车和插电式混合动力车三种车型参加了示范,燃料电池汽车在全国14个省市自治区25个城市运行,超越10000公里,接受了沿海潮湿、高原极寒、南方湿热、北方干燥的考验。
2016年佛山飞驰客车与广东国鸿、亿华通等合作的5辆氢燃料电池客车在云浮和三水开始挂牌运营,另外还有23辆已经完成;
2016年,福田欧辉氢燃料电池客车获得某运营企业100台订单,这是全球迄今为止最大的商业化订单。
2017年,中通、重汽、申沃、扬子江、五洲龙、联孚、陆地方舟、沂星等客车企业的氢燃料电池样车亮相。
2018年初,49辆福田欧辉10.5米氢燃料电池客车,25辆宇通12米氢燃料电池客车共74辆氢燃料电车客车中标张家口公交项目,并于上半年投入运营,据中国客车网了解,这是全球目前最大的氢燃料公交车订单。
据统计,迄今为止,国内具备燃料电池汽车生产资质的企业有宇通客车、福田、申龙客车、中植汽车、金龙客车、东风、飞驰客车、奥新、上汽集团、上汽大通、南京金龙、青年汽车、蜀都客车,共13家。
截至工信部306批公告,进入公告的燃料电池公告车型涉及到10家客车企业(分别是宇通、福田、申龙、金龙、金旅、南京金龙、青年、飞驰、中植、蜀都客车);一家轻客(上汽大通),三家物流车(东风、青年、奥新),两家专用车(奥新和东风)。
2016年8月31日,由全球环境基金(GEF)、联合国开发计划署(UNDP)支持,科技部、财政部联合北京市、上海市、河南省、广东省和江苏省政府共同实施的“促进中国燃料电池汽车商业化发展”项目正式启动(简称GEF三期),分别在北京、上海、佛山、郑州、盐城等国内5个城市,示范运行推广112辆燃料电池汽车,其中包括36辆客车、41辆轿车、30辆物流车和5辆物流卡车。
据中国客车网了解,到2018年第一季度,国内已经实现批量商业化运营燃料电池车辆情况 如下:京津冀地区:60辆氢燃料电池客车已交付,2018年第二季度74辆即将交付;佛山地区:28辆氢燃料电池公交车试运营,2018年将继续投放300辆;上海地区:500台氢燃料电池物流车示范推广运营陆续并在上海市运营。
国内氢燃料汽车主要存在的困难有以下几点:
(1)国内对于氢能源的研发以及推广都尚在起步阶段,而之前氢能源试用车发生泄漏引起爆炸,所以就没有在家用领域继续推广。不过在公交车上的应用开展顺利,部分地区已经在道路使用了。
(2)氢能源的提取本身也要来源于其他地方。比如消耗电能电解水产生,或者从其他气体反应而来。这当中消耗的电能或产生的其他有害气体并不少,综合来看性价比很低且优点存在风险。
(3)储存氢气条件严苛。由于氢气的分子机构,导致它不像其他气体那样容易被压缩。通过管道运输,这又是一笔巨额成本。
(4)续航不够。加氢站的人说车辆每次加满氢气,理论上可以达到300公里的续航,但是实际上只能开到170-200公里。
氢能源不能在家用车领域推广的原因还有加氢站的数量问题,加氢站的建设成本远高于加油站或充电站。纯电动汽车在国内以及发展多年,中长途的出行依然绕不开充电问题。何况国内的加氢站非常有限,只适用于在固定路线,因此我们国内先施行氢能源的公交车。
在我国中东部沿海经济、技术实力较强的珠三角、长三角和北京等地区,聚集了我国燃料电池发展的主要企业。并且,近 2 年燃料电池投资热度升温,由几年前的数家发展到现在的近千家燃料电池企业。与国外丰田、现代等燃料电池生产企业发展路线不同,中国氢燃料电池汽车企业主要分布在商用车领域——氢燃料电池商用车已实现量产。氢燃料电池乘用车还处于示范运行阶段,其中上汽集团对燃料电池乘用车投入力度最大,2017 年发布国内第一款商业化燃料电池轻型客车——大通 V80。燃料电池叉车方面,我国已有东莞氢宇等企业布局,随着氢能市场不断成熟,我国叉车市场会是燃料电池另一个巨大的应用场景。
加氢站方面,目前我国已形成了一批从加氢站设计到运营的企业,这些企业主要集中在北上广地区。目前我国制氢、储氢、加氢等环节的关键核心设备,还不能全部“国产化”,成本难降。我国建成可运行加氢站 12 个,在建 19 个,典型代表北京永丰加氢站和上海安亭加氢站均从国外引进核心设备和技术咨询服务。我国示范性加氢站及燃料电池客车车载供氢系统尚处于 35 兆帕压力技术水平。为与客车配套,现有加氢站采用 45 兆帕隔膜式压缩机、45 兆帕储氢罐和 35 兆帕氢气加注机等设备,压力标准提升还有待未来 70 兆帕燃料电池汽车普及。
在系统方面,国内燃料电池开发以车用质子交换膜燃料电池为主,已经具有系统自主开发能力且生产能力较强。以新源动力、亿华通、氟尔赛、重塑科技和国鸿重塑为代表的企业,具备年产万台燃料电池系统的批量生产能力。然而在燃料电池系统关键零部件方面,中国与国际先进水平差距较大,基本没有成熟产品。在电堆方面,国内燃料电池电堆正在逐渐起步,
电堆及产业链企业数量逐渐增长,产能量级提升,到 2018 年国内电堆产能超过 40 万千瓦。目前,国内电堆厂商主要有两类:① 自主研发,以新源动力、神力科技和明天氢能为代表;② 引进国外成熟电堆技术,以广东国鸿为代表,其余企业有潍柴动力、南通百应等。
在双极板方面,由于机加工石墨板成本高,复合材料双极板近年来开始走向应用,如石墨/树脂复合材料、膨胀石墨/树脂复合材料、不锈钢/石墨复合材料等。国内新源动力开发的不锈钢/石墨复合双极板电堆已经应用于上汽大通 V80 轻型客车上。广东国鸿引进加拿大 Ballard 公司膨胀石墨/树脂复合双极板生产技术,生产电堆已经装备数百辆燃料电池车。乘用车燃料电池具有高能量密度需求,金属双极板相较于石墨及复合双极板具有明显优势。金属双极板的设计及加工技术主要掌握在国外企业,国内企业尚处于小规模开发阶段,但是明天氢能科技公司正在建设年产万台级自动化生产线。
在膜电极方面,以新源动力、武汉理工新能源为代表,初步具备了不同程度的生产线,年产能在数千平方米到万平方米,但还需要开发以狭缝涂布为代表的大批量生产技术。市场上主要生产全氟磺酸膜的企业主要来自于美国、日本、加拿大及中国。我国已具备质子交换膜国产化能力,山东东岳集团质子交换膜性能出色,具备规模化生产能力。目前,东岳 DF260 膜厚度可做到 15 μm,在 OCV 情况下耐久性大于 600 小时。
在催化剂方面,海外企业领先,国内正起步。国内尚处于研究阶段的单位有两类:① 国内企业,如贵研铂业。贵研铂业主营汽车尾气铂催化剂,和上汽共同研发燃料电池催化剂。② 研究机构,如中国科学院大连化学物理研究所、上海交通大学、清华大学等。例如,中国科学院大连化学物理研究所制备的Pt3Pd/C合金催化剂,已应用于新能源动力生产的燃料电池发动机。
在碳纸产品方面,主要由日本 Toray 公司等几个国际大生产商垄断,国内碳纸产品尚处于研发及小规模生产阶段。
在系统部件方面,氢气循环泵主要依赖进口,空压机还没有能够大批量生产,缺少低功耗高速无油空压机产品。
总而言之,我国在整车、系统和电堆方面均已有所布局,但零部件方面的相关企业仍较少,特别是最基本的关键材料和部件,如质子交换膜、碳纸、催化剂、空压机、氢气循环泵等;国内虽有相关企业开始介入,但与国际先进产品相比,可靠性和耐久性仍存在较大差距,大部分关键零部件及关键材料仍依赖进口。
(3)关键材料与核心部件缺少批量生产技术
近年来,我国氢能燃料电池技术整体上取得了长足的发展,但关键材料、核心部件的批量生产技术尚未形成,催化剂、隔膜、碳纸、空压机、氢气循环泵等仍主要依靠进口,这严重制约了我国氢能燃料电池产业的自主可控发展。应当看到,我国在高活性催化剂、高强度高质子电导率复合膜、碳纸、低铂电极、高功率密度双极板等方面的技术水平目前已经达到甚至超过了国外的商业化产品,但多停留于实验室和样品阶段,还没有形成大批量生产技术。因此,亟待加强上述关键材料核心部件的技术转化,加快形成具有完全自主知识产权的批量制备技术和建立产品生产线,全面实现关键材料核心部件的国产化与批量生产。同时,进一步提高电堆比功率,降低电堆铂用量,才能大幅降低燃料电池产品的成本。
(4)电堆和系统可靠性与耐久性有待提高
目前,我国燃料电池堆和系统可靠性与耐久性等与国际先进水平仍存在差距,在全工况下的可靠性与耐久性有待提高。燃料电池系统可靠性与寿命不完全由电堆决定,还依赖于系统配套,包括燃料供给、氧化剂供给、水热管理和电控等。因此,需加强燃料电池系统整体的过程机理及控制策略研究。这方面我国已取得一定的成果,如中国科学院大连化学物理研究所采用“电-电”混合的基础上,还采用限电位控制、膜电极在线水监测、氢侧循环等控制策略和技术方法,有效提升了燃料电池系统的寿命和耐久性。因此,应在已有基础上,进一步加强车载工况、低温、杂质等实际运行环境下的衰减机理与环境适应性研究,大幅提升燃料电池产品的可靠性与耐久性。
(5)加氢站建设成本高、加氢费用高
目前,加氢站建设成本高,氢气运输成本较高,造成加氢费用高,同时加氢站等基础设施不完善,直接制约了氢燃料电池汽车的发展、商业化示范运行和大规模应用。加快加氢站建设,建立其建设审批程序和运营监管标准成为当务之急。通过加强加氢站关键材料、核心部件及技术国产化,进一步降低加氢站建设成本。通过发展氢储运技术,如液氢储运、氢的管道运输以及新型储氢材料如有机液体储氢等,降低氢气储运成本。在此基础上,通过选择有廉价氢源的地区先行开展氢燃料电池汽车的商业化运营,将有效地促进加氢站技术的提升和逐步降低氢气使用成本,进而通过技术提升、市场辐射,带动我国氢能燃料电池产业的整体技术进步和产业发展。此外,对于暂时无加氢站或边远地区不宜建加氢站的情况,车载甲醇制氢的燃料电池车具有一定优势,可以进行示范。同时,也应布点发展汽柴油车载制氢技术,为发展特种应用的燃料电池车奠定基础。
(6)技术标准、检测体系不健全、不完善
目前氢能燃料电池方面的标准远不能满足产业快速发展的需求,表现在支撑行业发展的氢制备、储运、加注及实际工况下氢燃料电池从部件到系统的评价检测体系等仍不健全,使得产业全链条下的产品推广受到严重的制约和限制。亟待完善氢能燃料电池技术标准体系,建立完整的材料、部件、系统的有效检测体系,为氢能燃料电池的技术发展、产品应用提供基础保障。
在氢能和燃料电池发展方面,我国一直紧随世界发达国家的脚步。2016年10月,中国标准化研究院资源与环境分院和中国电器工业协会发布的《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书(2016)》首次提出了我国氢能产业的发展路线图。对我国中长期加氢站和燃料电池车辆发展目标进行了规划。
在国家政策的大力支持下,我国已经发展了一批拥有核心技术的燃料电池和燃料电池汽车生产企业,并且企业开始布局燃料电池零部件、制氢、储运、加氢站等产业链各个环节。
制氢、储运
制氢方面,我国拥有非常庞大的副产氢气资源,在制氢总产量规模、产量、氢气提纯、液态储氢方面处于世界领先地位。液氢方面,我国目前还处在航空航空用的阶段,目前国内已有多家企业布局这一领域。
储运方面,车用储氢瓶是氢燃料电池储氢系统的核心,成本占储氢系统成本的1/3左右。目前车载储氢罐技术主要掌握在日本和美国企业手中,目前我国在70Mpa车用高压缠绕氢气瓶方面也取得了突破。
燃料电池
在中东部沿海经济、技术实力较强的珠三角、长三角和北京等地区,聚集了我国燃料电池发展的主要企业。并且近两年燃料电池投资热度升温,据清华大学核能与新能源技术研究院教授、国际氢能协会副主席、中国首个国家973氢能项目首席科学家毛宗强统计,仅2017年氢燃料电池投资项目就达1000多亿。
燃料电池汽车
与国外丰田、现代等燃料电池生产企业发展路线不同,中国氢燃料电池汽车企业主要分布在商用车领域,氢燃料电池商用车已实现量产。氢燃料电池乘用车还处于示范运行阶段,其中上汽集团对燃料电池乘用车投入力度最大,已累计实现81辆示范运行。
燃料电池叉车方面,我国已有东莞氢宇等企业布局,随着氢能市场不断成熟,我国叉车市场会是燃料电池另一个巨大的应用场景。
加氢站
目前我国已形成了一批从加氢站设计到运营的企业,从下表中可以看出这些企业也是主要集中在北上广地区。目前我国制氢、储氢、加氢等环节的关键核心元器件,还不能“国产化”,完全依靠进口,没有议价权,成本难降。
国内氢能与燃料电池发展趋势
(1)商用车带动加氢站建设,降低氢气与燃料电池成本。我国燃料电池汽车发展路径明确:通过商用车发展,规模化降低燃料电池和氢气成本,同时带动加氢站配套设施建设,后续拓展到乘用车领域。优先发展商用车的原因在于:一方面,公共交通平均成本低,而且能够起到良好社会推广效果,待形成规模后带动燃料电池成本和氢气成本下降;另一方面,商用车行驶在固定线路上且车辆集中,建设配套加氢站比较容易。当加氢站数量增加、氢气和燃料电池成本降低时,又会支撑更多燃料电池汽车。
(2)发展氢燃料电池汽车产业集群,促进全产业链发展。燃料电池关键零部件、电堆、系统、制氢储氢、检测及整车开发企业,以“产业集群”的形式,目前已在上海、广州、江苏等地快速发展。通过氢燃料电池汽车产业集群,可以促进氢能燃料电池全产业链的快速发展,有效降低成本。
保障措施与政策需求建议
(1)加强顶层设计,全面规划氢能燃料电池发展途径。包括围绕产业发展重点、产业布局优化、加氢站总体布局、政策措施制定等,从国家层面研究制定氢能燃料电池总体规划和发展路线图,从而引导我国氢能燃料电池技术创新和产业的快速与健康发展。
(2)加强研发投入,确保核心技术自主可控。聚焦氢能燃料电池全产业链的关键核心技术,通过设立氢能燃料电池专项等促进从基础研究、关键技术攻关、应用示范到产业化转化的创新能力提升,保障我国氢能燃料电池核心技术全面、自主的持续发展。
(3)统筹产业布局,引导产业链协调发展。瞄准氢能燃料电池产业链缺失环节和关键环节,鼓励有产业基础的重点地区建设氢能燃料电池产业园区,加快产业集群建设。在氢能基础设施方面,可通过加大加氢站的国家和地方补贴力度、鼓励国有和社会资本共同参与建设、支持加油(气)站与加氢站合建等措施加速加氢站的建设。在此基础上,通过重点地区的商业化示范运营,带动全产业链的成熟和完善,从而促进我国氢能燃料电池产业的全面均衡发展。
(4)加强标准制定,支撑技术进步与产业发展。建设若干氢能燃料电池国家技术标准创新基地,完善氢能燃料电池全产业链的技术和检测标准。例如,目前相关法规标准仍将氢气按照危险化学品管理,导致加氢站的审批、建设、运营受到制约。如果明确车用氢气的能源性质,细化车用氢气的制备、储运、加注相关技术标准,将对加速氢能基础设施建设起到极为重要的保障作用。
氢能终端应用燃料电池汽车的发展将整体带动产业链的发展。预计至2022年中国氢燃料汽车销量将达到3万辆。将带动加氢站、燃料电池、氢气生产和储运各个环节的发展,氢能产业年产值未来五年将超过千亿元,燃料电池汽车和燃料电池也将占据大部分产值份额。
届时,我国也即将被国际公认为最有可能率先实现氢燃料电池和氢能汽车产业化的国家。
武汉市节能协会办公室汇编