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    氢云观察:氢燃料电池和锂电池有何区别?

    氢云观察:氢燃料电池和锂电池有何区别?

    氢云链2020-3-23 15:03
    你知道国家为啥要推氢燃料电池吗?我们不是已经有锂电池了为啥还要氢燃料电池,他们两个谁更好,谁可能是未来的能源方向?氢燃料电池和锂电池分析近几十年虽然各国都在大力推广电动车,但其占比依然很低,尚不足1%,核心就在于过往的电动车都违反了能量密度提升这个能源变革的主线逻辑。哪怕是最新一代的锂电池车,其能量密度极值也只有汽油的1/40,行业自然迟迟无法出现10倍速的改进。但燃料电池的出现却彻底改变了这一现状。其以氢气为原料,基础能量密度是汽油的3倍,电动机的做功效率还是内燃机的2倍,实际密度是汽油的6倍,优势明显。而且从人类过去百年的能源进化史看,其本质上就是碳氢比的调整史,氢含量越高,能量密度越高,未来从碳能源转向氢能源是大势所趋,因此采用氢能源的燃料电池无疑更能代表历史发展的方向,最有望成为下一代的基础能源。机动车性能主要为续航能力、充电/充氢时间、输出功率和安全性等。燃料电池能量密度远高于锂电池,相应电池容量,快充能力和续航里程就具备了天然的优势,即使是和锂电池的顶级豪车Tesla相比也是大幅领先。但其功率密度不高,最大输出功率取决于辅助的动力电池系统,相应最高时速和百公里加速指标和锂电池相差不大。为了便于比较,我们下文选取目前主流的2L排气量汽油车,对应45度锂电池车和输出功率100KW燃料电池车作为分析基准。能量密度比较锂电池作为蓄电池的一种,是个封闭体系,电池只是能量的载体,必须提前充电才能运行,其能量密度取决于电极材料的能量密度。由于目前负极材料的能量密度远大于正极,所以提高能量密度就要不断升级正极材料,如从铅酸、到镍系、再到锂电池。但锂已经是原子量最小的金属元素,比锂离子更好的正极材料理论上就只有纯锂电极,但能量密度其实也只有汽油的1/4,而且商业化的技术难度极大,几十年内都无望突破。因此锂电池能量密度提升受制于理论瓶颈,空间非常有限,最多也就是从目前的160Wh/KG提高至300Wh/KG,即使达到也只有燃料电池的1/120,可谓输在起跑线上。体积能量密度比较燃料电池的原料氢气主要缺点就是体积能量密度不高,现在基本上是采用加压来解决这个问题。按照现行的700个大气压的加压模式,其体积能量密度是汽油1/3。同样跑300公里,燃料电池储氢罐体积为100L,重量为30KG,对应汽油车油箱为30L,但电动机体积比内燃机小80L,总体积相差不大。锂电池车分为三元和磷酸铁锂两种主流技术路线,代表企业为Tesla和比亚迪。三元能量密度更高,但安全性差,需要辅助的安全保护设备,跑300公里所需的两种电池体积分别为140L和220L,重量为0.4吨和0.6吨,都远高于燃料电池。展望未来如果储氢合金和低温液态储氢技术能够突破,燃料电池体积能量密度将分别增加1.5倍和2倍,优势会更为明显。功率密度比较燃料电池本质上可以理解为以氢气为原料的化学发电系统,因此输出功率比较稳定,为了最大提高放电功率必须附加动力电池系统,如丰田Mirai就是配套镍氢电池。但作为一个开放的动力系统,其能量来自于外部输入,附加的镍氢电池不需要考虑储能的问题,只要5-8度就能满足需求,对电池寿命的要求也不高,在真实工况下的使用限制很少。锂电池虽然理论放电效率很高,但为了不伤害电池寿命,使用限制很多。在充满电的情况下不能大倍率放电,快速放电只适用0-80%这个区间。即使如此,以5C倍率放电,实验室中的电池循环寿命也会缩短到只有600次,真实工况下会进一步降至400次,如Telsa即使最大功率可达310KW,但实际放电倍率也只有4C。而且锂电池作为能量密度不高的封闭储能体系,高功率放电和高续航里程基本很难兼容,除非大幅提升电池重量。即使Tesla采用了目前能量密度最好的三元电池,其电池组件重量都接近半吨。安全性比较除了上述指标,安全性对于机动车来说无疑也非常关键。锂电池作为封闭的能量体系,从原理上高能量密度和安全性就很难兼容,否则就等同于炸弹。因此现在主流工艺路线中,能量密度低的磷酸铁锂安全性却较好,电池温度达到500-600度时才开始分解,基本不需要太多的保护辅助设备。Telsa采用的三元电池能量密度虽高,但不耐高温,250-350度就会分解,安全性差。其解决方法是并联了超过7000节电池,大幅降低了单个电池漏液,爆炸带来的危险,即使如此也还需要结合一套复杂的电池保护设备。并且前期发生的几次事故,虽然得益于Telsa的安全设计并没有出现人员伤亡,但就事故本身而言,其实都是非常轻微的碰撞,车身也没有收到什么伤害,但电池却着火了,也侧面反映了其安全性上天然的劣势。燃料电池由于原料氢气易燃易爆,市场普遍担心其安全性问题。但如我们下表的数据,相比汽油蒸汽和天然气这两种常见的车用可燃气体,氢气的安全性并不差,甚至还略好。现在车用储氢装置都采用碳纤维材料,在80KM/h速度多角度碰撞测试中都可以做到毫发无损。即使车祸导致泄露,由于氢气爆炸要求浓度高,在爆炸前一般就已经开始燃烧,反而很难爆炸。而且氢气重量轻,溢出系统的氢气着火后会迅速向上升起,反而一定程度上保护了车身和乘客。而汽油为液态,锂电池为固态,很难在大气中上升,燃烧都在车舱底部,整车会迅速着火报废。氢气储运环节其实和LNG非常类似,只是所需压力更大,随着商业化推进,其整体安全性也还是可控的。电池车的成本主要分为整车成本、原料成本、配套成本。目前对燃料电池诟病最多就是成本太高,但用发展的眼光看,随着技术进步和商业化程度提高,其成本下降的空间很大。而锂电池如果考虑到电网端扩容的成本,其实综合配套成本还高于燃料电池,具体测算如下:整车成本比较锂电池、燃料电池和传统汽油车,整车成本的差异主要体现在发动机成本,其他组件差异不大。2L汽油车发动机成本在3万元左右,未来也很难有太大的变化。现有锂电池的度电成本为1200元/kWh,未来有望降至1000元/kWh,45度电动车,电池成本为4.5万元。燃料电池成本主要是电池组和高压储氢罐,现在100kw电池组成本为10万元,预测年产50万台后,单位成本将降至30美元/KW,即2万元。现有储氢罐成本为6万元,未来有望降至3.5万元,总成本为5.5万元。长期看三种动力体系的成本相差不大,可见整车成本并不是核心问题。原料成本比较2L汽油车百公里耗油为10升,5.8元/L的汽油售价,成本为58元。锂电池车百 ...
    氢能产业的2020:统筹规划是首要任务

    氢能产业的2020:统筹规划是首要任务

    邱月盈2020-3-22 04:49
    经过多年积累,我国已初具氢能产业化发展条件。而且氢能发展与燃料电池技术创新被提升到国家战略高度,列为重点发展任务。在2020年这一“十三五”收官之年,氢能产业应如何统筹规划,构建科学发展格局?就相关问题,《能源评论》记者专访了中国国际经济交流中心信息部副部长、研究员景春梅。景春梅表示,2019年3月,我国第一次将氢能相关内容纳入《政府工作报告》,10月国家能源委会议又提出探索推进氢能商业化路径,表明国家越来越重视氢能发展。地方政府积极探索实践,大型企业陆续跟进带动产业发展,但与此同时,我国氢能产业仍存在关键材料和核心技术差距、基础设施建设不足、商业化推广模式尚未建立等诸多瓶颈。接下来在2020年,还需全面统筹产业发展空间和潜力,进一步加强基础研究,合理掌握终端应用节奏,提前防范产业无序竞争和产能过剩风险,构建我国氢能产业科学发展格局。目前,国内对氢在能源系统中的地位尚未明确。对氢作为能源的安全性、全产业链的清洁低碳效益、氢能发展空间及其对油气等能源的替代作用等,缺乏科学全面的深入研究论证。在调研中,景春梅团队发现,产业无序竞争和产能过剩风险已初步显现。在近两年不断高涨的“氢能热”中,有些地方为追求经济增长规模与速度,不顾当地资源环境条件,与追逐政策补贴的企业结合起来,一哄而上布局产能。与产能趋势形成反差的是,关键材料和技术与国际差距明显。大量核心专利掌握在美、日等国企业手中。导致氢能产业链各环节成本较高,商业化推广仍十分困难。在应用层面,则表现为“一窝蜂”式的“造车热”。国内氢能发展几乎都集中在交通领域,特别是氢燃料电池汽车产业。实际上,氢能在农业、工业及第三产业都有广泛用途,在发电、储能、建筑等领域都大有发展空间。我国需要以更宽广的视野全面挖掘氢能价值和潜力。此外,氢能基础设施制约着产业发展。一方面,市场主体投资积极性不强,长期靠政策补贴难以为继;另一方面,我国氢燃料电池汽车尚处在起步阶段,运营车辆少,加氢站难以通过规模效应平衡收支,投资风险大。景春梅认为,制定氢能发展顶层设计是当务之急。应加快顶层设计,明确氢能是终端能源的组成部分,将发展氢能与油气替代有效结合。将氢纳入国家能源管理范畴,明确氢能行业主管部门,抓紧制订实施氢能产业发展战略。加快加氢站建设,破解“加氢焦虑”。要统筹区域布局和应用示范以避免产业趋同。按照“全国一盘棋”原则,结合各地资源禀赋与协同发展优势,合理选择氢能资源丰富、氢能产业集聚,或将经济发达、环保压力大的区域作为国家级示范区,分层次、有重点开展全产业链的区域示范。例如,可以将燃料电池产业纳入粤港澳大湾区新能源发展战略布局,在海南结合禁售燃油车、全域推广应用新能源车,还可以结合长三角“氢走廊”发展,以及将京津冀地区作为氢能产业重要消费地。要发挥新型科研举国体制优势集中攻克关键技术。汇聚政产学研用力量集中进行科研攻关,知识产权内部共享,有助于快速实现技术突破,也能避免分散研发带来的资源浪费和恶性竞争。此外,还需因地制宜推进多元化应用,在化工、建筑、发电以及船舶、轨道交通等领域挖掘和发挥氢能巨大潜力,并且加强安全监管及标准体系,从而营造良好市场生态。能源评论
    氢云观察:燃料电池物流车市场分析与展望

    氢云观察:燃料电池物流车市场分析与展望

    氢云链2020-3-19 17:53
    氢能具有清洁高效、来源广泛特征,是全球能源技术革命的重要方向,是具有战略意义的能源载体,开发和利用氢能是当前全球产业创新和能源转型的重大战略方向。燃料电池汽车是我国目前氢能应用的主要领域,也是我国新能源汽车三大技术路线之一,近年来,在国家和地方产业政策引导、行业投资热情高涨、产业链逐步完善等系列有利因素下,我国燃料电池汽车正在从技术研发向产业化和示范应用转变,产业发展开始进入关键推进期。燃料电池物流车是燃料电池汽车的重要细分车型,近年产量规模快速增长,示范运行区域逐渐扩大。1.2019年整体市场回落形势下,燃料电池物流车逆势增长我国燃料电池汽车在应用场景和车型选择上以商用车为主,主要包括燃料电池客车和物流车两大类车型。2019年我国新能源物流车产量受补贴退坡影响较大,产量为6.4万辆,连续两年呈下降趋势,市场进入深度调整期。虽然新能源物流车整体市场表现不理想,但燃料电池物流车产量呈现快速增长态势,2019年全年产量为1680辆,同比增长85%,成为新能源物流车市场的一只独秀。燃料电池物流车仍处于政策推动市场增长时期,明显特征就是政策调整时间节点对产量的节奏变化影响突出,带来月度产量不均衡。2019年3月26日四部委联合发布《关于进一步完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》,根据该通知,2019年3月26日至6月25日为过渡期,过渡期期间销售上牌的燃料电池汽车按2018年对应标准的0.8倍补贴,过渡期后,燃料电池汽车补贴政策另行公布。2019年燃料电池物流车产量主要集中在过渡期内的5月和6月,截至到年底国补未出台,企业为避免补贴政策在2020年出现大的调整,普遍采取2019年年底完成订单生产计划,出现12月单月产量快速增长现象,占全年产量的一半左右。3.车企积极整合产业链资源,市场初期高集中度特征明显随着氢能产业快速发展,燃料电池技术不断成熟,燃料电池发动机系统价格下降,上海申龙、中通客车、佛山飞驰等企业依托燃料电池客车竞争优势,抢抓市场机遇,整合产业链资源,利用东风汽车底盘,与燃料电池系统供给企业开展合作,积极推进燃料电池物流车商业化落地。2019年,三家头部企业共生产氢燃料电池物流车1544辆,占总量的92%,市场集中度较高。
    氢云观察:我国氢能利用法规现状及问题浅析

    氢云观察:我国氢能利用法规现状及问题浅析

    氢云链2020-3-19 13:32
    为应对石油天然气能源消费的不可持续及国际油价波动对经济所带来的影响,寻找替代化石燃料的未来能源成为当今世界各国调整能源消费结构的主旋律。在水电、太阳能、风能等能源类型得到广泛开发与应用后,近年来氢能得到越来越多的关注。与太阳能和风能等直接通过物理方式取得的自然能源不同,氢能有明显的二次能源属性,是具备能源互联特性的能源载体,可以作为热能与电能间的媒介,同时和其他新能源一样也具备高效、零碳的特点。中国高度重视氢能开发和利用。根据预测,未来氢能在我国终端能源体系占比至少将达到10%。3月11日,国家发改委、司法部印发《关于加快建立绿色生产和消费法规政策体系的意见》,再次提出了要大力扶持氢能发展:该文件在9大方面提出了27项重点任务,其中对于促进能源清洁发展方面,要求加大对分布式能源、智能电网、储能技术、多能互补的政策支持力度,研究制定氢能、海洋能等新能源发展的标准规范和支持政策。本篇是基于对加氢站等相关项目的研究和经验,对我国氢能行业政策进行初步梳理总结,并对氢能产业发展过程中涉及的相关法律问题进行初步探讨。1、氢能源及氢能利用行业现状氢能是指氢在物理与化学变化过程中释放的能量。氢气作为工业气体已有很长的使用历史,氢能也是本世纪具备发展潜力的清洁能源之一,具有来源多样、清洁低碳、安全、灵活高效、应用场景丰富等特点。氢的热值高,是同质量焦炭、汽油等化石燃料热值的三至四倍,通过燃料电池可实现90%以上的综合转化效率。氢能的利用场景丰富,应用领域主要涵盖能源、交通运输、工业、建筑,既可为炼化、钢铁、冶金等行业提供高效原料、还原剂和高品质热源,也可通过燃料电站技术应用于汽车、轨道交通、船舶等交通运输领域,还可用作分布式发电原料为家庭住宅、商业建筑等供电供暖。而燃料电池是氢能高效利用的重要途径,其原理是氢与氧结合生成水,同时释放电能和热能。燃料电池的具体应用包括燃料电池车、发电和供热站、便携式移动电源等。氢能利用的链条中,加氢站是构建氢能产业链的重要环节。全球主要国家高度重视氢能与燃料电池技术的发展,美国、日本、德国等发达国家已经将氢能上升到国家能源战略高度,不断加大对氢能及燃料电池的研发和产业化扶持力度。我国也高度重视氢能与燃料电池产业,并不断从政策层面促进氢能产业的发展。2、我国支持氢能与燃料电池发展的政策目前,我国尚未在法律或行政法规层面对氢能利用进行专门性立法。氢能利用在我国发展的政策依据主要还以国家层面的产业规划政策和地方层面的试行规定为主。国家层面的指导性政策包括以下:产业规划2016年11月29日发布的《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》提出:系统推进燃料电池汽车研发与产业化;加强燃料电池基础材料与过程机理研究,推动高性能低成本燃料电池材料和系统关键部件研发;加快提升燃料电池堆系统可靠性和工程化水平,完善相关技术标准;推动车载储氢系统以及氢制备、储运和加注技术发展,推进加氢站建设;到2020年,实现燃料电池汽车批量生产和规模化示范应用。氢燃料电池汽车发展路线2016年10月,汽车工程年会发布的《节能与新能源汽车技术路线图》中指出:到2020年燃料电池汽车在公共服务领域的示范应用达到5000辆的规模;到2025年,实现氢燃料电池汽车的推广应用,规模达到5万辆;到2030年,实现氢燃料电池汽车的大规模推广应用, 氢燃料电池汽车规模超过1百万辆。同时,各地方也对氢能与燃料电池汽车发展制定了行动规划,包括设立燃料电池汽车示范区域,形成区域内相对完善的加氢配套基础设施建设,优化产业链结构,积极推动燃料电池公交、物流等车辆试点等。2019年5月,工业和信息化部颁布《2019年新能源汽车标准化工作要点》,明确将发展氢燃料电池作为重点工作,对燃料电池汽车及加氢站技术领域标准提出了要求。其中,主要包括:加快燃料电池电动汽车等标准子体系建设;完成燃料电池电动汽车安全标准的技术审查;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、加氢口、加氢枪、加氢通信协议等标准的制修订等。补贴扶持财政部、科技部、工业和信息化部、国家发展改革委于2015年4月出台的《关于2016-2020年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知》,其附件“2016年新能源汽车推广应用补助标准”规定了各类新能源汽车的补助标准。例如:燃料电池乘用车补助标准为20万元/辆,燃料电池轻型客车、货车补助标准为30万元/辆,燃料电池大中型客车、中重型货车补助标准为50万元/辆。2016年12月30日,财政部、科技部、工业和信息化部和国家发展改革委发布的《关于调整新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》中规定,除燃料电池汽车外,各类车型2019-2020年中央及地方补贴标准和上限在上述现行标准基础上退坡20%。2018年2月12日,财政部等四部委发布《关于调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》,燃料电池汽车补贴基本保持不变。2019年3月26日财政部等四部委发布《关于进一步完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》,规定2019年3月26日至2019年6月25日为过渡期,过渡期内燃料电池汽车补贴退坡20%,正式期补贴政策将另行公布,并明确给予加氢站建设和运营补贴支持。其他优惠政策国家给予氢燃料电池汽车税收优惠,对燃料电池车型免征购置税及车船税。除了国家层面的政策支持以外,部分地方政府也推出明确的地区发展规划,支持当地氢燃料电池汽车及加氢站建设和发展。在国家补贴基础上,地方政府给予燃料电池汽车和加氢站建设地方补贴,鼓励加氢站建设,同时不断完善加氢站建设管理制度,完善加氢站设计、建设、运维保障和审批等监管制度,缩短加氢站投资回报周期。在外资准入方面,《鼓励外商投资产业目录(2019年版)》将从氢燃料生产、储存、运输、液化,到加氢站建设经营、氢燃料电池制造等氢能产业上下游诸多生产环节纳入外商投资鼓励类范围,旨在引入先进技术促进我国氢能产业的全面发展。3、氢能利用的具体形式及法规规定现状从氢能产业链条划分,可以将氢能利用分为制氢、储存、运输和应用四个部分。从产业链的特点看,可以发现氢能产业链的中上游(即制造、储存和运输)与交通燃油、天然气的供应和管理模式高度相似。将氢能产业的中上游再度细分,可以分 ...
    氢云观察:氢燃料或成新能源终极选择

    氢云观察:氢燃料或成新能源终极选择

    氢云链2020-3-19 10:59
    作为利用新能源的主要方向之一,大力发展氢燃料技术一直是业内关注的焦点,也是我国非常明确的新能源发展方向。据中国氢能联盟数据统计显示,预计到2050年,在中国能源体系中氢能占比将达到10%,氢气需求量接近6000万吨,年经济产值超过10万亿元;燃料电池车产量达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;建成加氢站10000座以上,并在交通运输、工业等领域将实现氢能的普及应用。从以上的数字可以看出,氢能有着极为广阔的发展前景,一个年产值以万亿计量的估值大产业正在走来。前景可期氢燃料或成新能源终极选择新能源的终极解决方案是什么?在采访过程中,多位专业人士告诉记者,“氢燃料技术”是目前遏制全球气候变暖、不可再生能源减少的重要技术路径,甚至被誉为当代科技下,人类利用能源的最终形态。据中国汽车工程学会曾海威介绍,以汽车应用为例,若能实现搭载氢燃料电池作为能量源,其优势将无可比拟。届时,汽车在行驶过程中的产物只是纯净水,整个反应过程可完全实现零碳排放。此外,氢元素是分子量最小的元素,氢气也确实是最“轻”的气体。以此作为能量源,功率密度比非常高,仅用5kg左右的氢气,就能让车辆续航800km(以最新量产车型计算)。不仅比同等续航能力的电动车的电池组在重量上轻了不少,加氢的过程也更加便捷,只需5分钟左右就能完成补氢,充能效率堪比燃油车。虽然氢燃料电池和电动车都能够实现零排放的清洁能源,但“氢”却拥有重量更轻、充能速度更快等诸多重要优势,也正是基于这些原因,氢燃料电池才被称作“终极能源解决方式”。作为业内公认的理想新能源,“氢”的来源也非常广泛。工业副产氢,煤制氢,天然气制氢等技术都已十分成熟。特别是焦炉煤气中产生的工业副产氢,过去都是直接当做燃料烧掉,利用价值并不比同等热值的煤炭高。但如若氢燃料电池兴起,高纯氢气的销路就有了极大保障,企业也会更积极的进行氢气储能,通过提纯一部分做燃料电池的燃料,以提高副产品价值。《氢燃料电池行业研究报告》显示:依据日本氢气的价格,氢能源汽车续航650KM仅需4600日元,约合278元人民币,甚至比汽油的价格更为便宜。且氢气的价格不会像汽油随石油有较大波动,未来只会随着技术的提升越来越便宜。对车企而言,也同样把氢燃料电池车当作其未来发展的最终目标。而一些已经有了氢能源技术积累的主流国内外品牌,也纷纷“大秀肌肉”,以展示自己的氢燃料电池车技术,一场氢能源汽车大赛的集结号已经正式吹响。而这一趋势,也从氢燃料电池车产销量上体现了出来。中汽协的数据显示,2019年,我国氢燃料电池汽车销售2737台,同比增长79%;2018年销售1527台,同比增长约20%。根据部分地方政府出台的推广目标统计,2020年各地将合计推广5000台左右燃料电池车,总保有量或将在年底达到1万台。而《节能与新能源汽车技术路线图》中明确提出,2020年、2025年和2030年,中国燃料电池汽车的发展目标分别为1万辆、10万辆以及100万辆。尤其是2019年以来,各级政府相继出台氢燃料电池汽车长远规划,随着各地规划顺利实施,氢燃料电池车的发展前景将一片光明。困难重重氢能源应用仍非一片坦途在推动落地方面,2018年2月13日财政部、工信部、科技部、发改委四部委联合发布的《关于调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》表明,根据新的补贴政策,与纯电汽车不同,明确燃料电池汽车补贴永不退坡,力度不减。具体补贴的金额是乘用车20万,轻型客车30万,大型客车50万。另外一些地方还规定了1:1的配比政策。行业分析师陈杼望认为,这意味着,消费者在购买氢能源汽车时,地方补贴将与国家补贴看齐,甚至能享受到的最多翻倍的优惠额度。空前的补贴力度是足够的,将逐步带动氢燃料电池汽车产业取得实质性进展。当然,这并不意味着国人开上氢燃料电池车的日子已然临近。陈杼望表示,考虑W2W(WelltoWheel,从矿井到车轮)的整个过程,氢能源的应用场景,依然困难重重。而与国际成熟的技术相比,我国氢能及燃料电池产业化眼前还存在明显的技术短板。包括零部件、整个高端的集成、电池的寿命、成本、批量制备能力等方面,还存在比较大的差距。据曾海威介绍,作为氢燃料电池汽车的核心部件,燃料电池系统成本占整车成本的64%,而其中又以燃料电堆为重要组成部分,占整个燃料电池成本的47%。我国燃料电池堆虽具备一定的技术储备,但许多零部件如气体扩散层、质子交换膜、密封件国内无量产,催化剂、膜电极、双极板虽实现了国产化,但在系统性能和总成本上较国外仍存在较大差距距。在使用环节上,由于燃料电池汽车比其他汽车更为精密,因此维护成本更高;氢气在制备、储存、运输等过程中也需要更多的技术处理,成本也相应提升;配套设施方面,燃料电池汽车使用需要众多加氢站支持,加氢站由于需要配置大型压缩机等大型设备,成本同样比加油站和充电站更高。成本层层加码下,过于高昂的费用,使得市场需求不足,进而阻碍了创新技术的研发热情,这些都是制约国内发展氢燃料的要素。降低燃料电堆成本的关键在于核心组件膜电极的技术突破。曾海威认为,膜电极中的催化剂大量使用稀缺的铂金属为原材料,价格昂贵。因此降低铂金属用量、寻找铂金属替代品将成为降低氢燃料电池汽车成本的主要方向。此外,加氢站建设、储氢和运氢成本是氢燃料电池汽车商业推广的关键驱动因素。虽然制取合格氢气实际成本很低,但是难点在运输和存储上,即使用新能源的废电这种几乎免费的方式来制氢,也面临运输和存储成本高的问题。与加油站、充电站相比,加氢站的主要问题在于,建设成本非常高。陈杼望告诉记者,加氢站主要来自于大容量高压储存设备以及加氢装置,其建设成本约为1500万~2000万元;站内不产氢的小型、微小型加氢站的建设费用一般约为600万~1000万元,其日加氢量仅100~400公斤,是一个加油站投资额的10倍。受制于如此高的成本,加注站“回本”盈利困难,目前几乎无法进行纯商业化运营。在很大程度上需要政府部门的政策和资金支持,依赖于财政拨款推动。故而氢燃料电池技术的落地与普及,难说是一片坦途。多轮驱动氢燃料领域成长性极高虽然苦难重重,但作为全球能源技术革命的重要方向,已有越来越多的国家致力于推动建设“氢能社会”。作为一种普 ...
    天风证券:全球燃料电池乘用车产销量以及发展前景分析

    天风证券:全球燃料电池乘用车产销量以及发展前景分析

    氢云链2020-3-16 14:55
    这篇报告回答了有关全球燃料电池乘用车的四个问题,即产品如何?销量如何?售价如何?未来发展前景?产品如何?日本丰田Mirai、韩国现代Nexo是目前燃料电池乘用车的主流车型,日韩品牌市占率具有绝对优势,燃油电池技术、储氢技术醉着车型的更新均有提升;效率如何?2019年,全球燃料电池乘用车销量普遍增长,日本国内需求渐稳,韩国年销售突破4000辆,荷兰、德国、英国、法国、比利时位列欧洲2019年销量前五,美国乘用车销量有所下降。售价如何?在经济上,目前燃料电池乘用车受氢气生产成本、加氢站规模等影响,总拥有成本较高,未来应该可以通过规模化生产、基建扩充、产氢技术提高来缩减成本。预计未来10年,中大型燃料电池乘用车将实现成本追平,市场竞争优势彰显。发展前景?目前世界主要国家与地区相继更新并出台了氢能源发展战略规划,预计到2030年,各国燃料电池乘用车保有量有明显增长,其中,日本将增至80万辆,韩国增至180万辆,燃料电池乘用车将在新能源汽车市场占据可观份额。(转自天风证券)
    氢云观察:4方面驱动张家口高速发展氢能产业

    氢云观察:4方面驱动张家口高速发展氢能产业

    氢云链2020-3-13 19:36
    新冠疫情暴发以来,中国高层对“新基建”的重视程度显著提升,“新基建”涵盖5G基建、特高压、城际高速铁路和城市轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网7个领域。区别于传统“基建”,“新基建”主要发力于科技端。氢能作为能源革命的着力点,各个国家都在抢占氢能科技与经济制高点。在中国,氢能的发展虽然如火如荼,但氢能的国家政策扶持的主要范畴仍在新能源汽车领域,而非把氢能视为一个独立的“新经济”;在国际上,日本、韩国、法国均将氢能确立为国家战略,视其为独立的“新经济”,并为其立法保驾护航。2018年以来,中国许多省份、城市和地区纷纷推出氢能政策,意图在氢能的发展浪潮中获得先机。这其中,拥有“促进中国燃料电池汽车商业化发展项目示范城市”称号的张家口是一个特别的代表。张家口的发展有多种驱动力,我们认为有:01、政策驱动力在冬奥会的背景下,张家口政府印发了《张家口氢能保障供应体系一期工程建设实施方案》,《方案》提出2020年底前建成的10座加氢站,分别是:海珀尔1座(东望山站);张家口市交投集团3座(创坝华通站、纬三路站、棋盘梁服务区站);河北建投和中石化合建3座(崇礼南站、北瓦盆窑油氢合建站、王家寨油氢合建站);中油金鸿2座(沈家屯站、纬一东气氢合建站);国家能源投资集团1座(西山产业园站)。如果张家口在2020年前建成10座加氢站并运营,其运营的加氢站数量或将位列中国第一。冬奥会期间张家口运行的氢燃料电池汽车将达到2000辆。在冬奥会前,张家口氢能产能要实现10000吨/年,冬奥期间的氢气用量为34.1吨/天(运行2000辆氢燃料电池汽车),为冬奥会期间氢能燃料电池汽车整车的正常运行提供保障。02、产业驱动力总投资12.7亿元、综合年产能2000辆的福田汽车氢燃料商用车及测试能力建设项目于日前取得实质性推进。福田汽车透露,公司生产的氢燃料公交车(城市客车)主要在张家口运行。此次项目投入运营后,将有一部分生产的产品投入到冬奥会上。▲来源:网络张家口市政府、宣化区政府与福田汽车在活动现场签署了战略合作协议,未来三方将共同推进2022年冬奥会张家口地区氢燃料电池客车的推广和运营,推动张家口市乃至京津冀地区绿色低碳发展。在张家口,国能投、中节能、亿华通、金鸿控股等企业正在积极布局氢能制、储、运、加注等项目,亿华通初步形成了制氢、加氢、氢燃料电池发动机、氢燃料电池等产业链,富瑞氢能、苏州竞立、赛克赛斯等企业接连入驻,张家口氢全产业链格局正在逐渐形成。03、城市驱动力张家口氢能应用已走在全国前列。2018年,张家口引进氢燃料电池公交车74辆,2019年新购置氢燃料电池公交车100辆,目前张家口氢燃料电池公交车数量已达174辆。张家口的水电解制氢已经纳入“政府+电网+发电企业+用户侧”四方协作机制,可享受0.36元/千瓦时左右的优惠电价,海珀尔、河北建投等制氢企业的建设投产,极大提高张家口“化电为氢”的能力。另外,张家口引入欧阳明高院士成立院士工作站,氢能与可再生能源研究院已经正式进入运营阶段,产学研用结合的创新体系初步形成。04、X因素日本期望在东京奥运会展示日本迈向“氢经济”的现实和决心。作为东京奥运会最重要赞助商,丰田计划在奥运会上推广氢燃料交通并展出其系列产品。其中,丰田将为东京奥运会提供世界上第一辆大规模生产的燃料电池汽车“Mirai”和燃料电池巴士“Sora”,两款车数量分别为500辆和100辆。▲来源:网络但如果新冠疫情持续, 2020东京奥运会极有可能将面临取消。若东京奥运会取消,那么丰田或将加大在张家口冬奥会的投入力度,实现其氢能燃料电池相关推广目标。(来自势银能链)
    氢云观察:从尼古拉说起,锂电重卡还是燃料电池重卡?

    氢云观察:从尼古拉说起,锂电重卡还是燃料电池重卡?

    氢云链2020-3-13 15:40
    2020年3月3日,尼古拉(Nikola Corporation)宣布将通过收购壳公司VectoIQ Acquisition Corp. 正式登陆纳斯达克。预期交易事项将于2020年Q2完成,公司将保留Nikola Corporation名称,以“NKLA”在纳斯达克交易,届时Nikola也将成为燃料电池重卡第一股。过去十年间,在电动化趋势下锂电技术路线率先突围,尤其带动了乘用车的电动化浪潮。相较之下,重载运输领域的电动化进程却略显缓慢。从市场规模看,2019年国内重卡销量117万辆,远不及乘用市场庞大,但高负荷运营加之国标落地相对滞后,柴油重卡反而是大气污染物排放的主力,实现重卡电动化的减排意义不容忽视。重卡电动化路径包括锂电和燃料电池两种,究竟哪种方案是重卡电动化的最优路径?我们以Nikola和Tesla的重卡原型车为样本对比(Nikola在2016年推出首款燃料电池重卡Nikola One,截止目前已有One/Two/Tre三款车型亮相;2017年11月,Tesla曾发布一款纯电动Class 8重卡,Semi Truck):综合而言,当前在加氢网络尚未完善的前提下,相对较低推广门槛的纯电重卡成为短期实现营收的快速手段,但长期来看燃料电池重卡在续航、寿命、加注效率、载重能力上均优于纯电动重卡,且不存在规模化应用造成的电网负荷波动,将是未来重载运输电动化的绝对主力。Nikola VS Tesla来源:PowerCell、Tesla、盖世汽车等二、续航能力:Nikola续航最长达到750英里,而Tesla Semi Truck目前公布版本为300/500英里。更高的质量能量密度允许燃料电池车型以更小的质量增量换取更长的续航增加:以Nikola氢耗为基准,测算显示每增加100公里续航,储氢量增加约8.5kg,动力系统总重增量为175kg。锂电重卡拓展续航里程需增大电池容量,Semi Truck百公里耗电量超过125kWh(官网数据显示每英里电耗小于2kWh,此处近似取2kWh),仍按照160Wh/kg测算需增重至少787kg,显然远续航场景下燃料电池重卡载货效率及自身能耗将远优于纯电车型。(注:此处测算未考虑动力系统增重后百公里氢/电耗增加)图表 Nikola、Tesla Semi Truck百公里续航增重对比(kg/hkm)来源:公司公告、 PowerCell、Tesla、盖世汽车等三、加氢/充电:Nikola采取70MPa储氢,加氢时长控制在10~15min,与传统燃油重卡车型相当,可以保证高负荷连续驾驶。但目前电池技术纯电充电则需要数个小时,即使充电功率达到1MW,充满1000kWh尚需1h。燃料电池加氢为物理过程,较之充电更加高效,但无论对燃料电池还是锂电池,当前加氢、充电站点的不足都是产业发展的制约。相较之下锂电池对充电站的要求更加宽容,即使不能实现快充,低功率场景仍可以满足“能用”的底线。Nikola在2019年也先后推出了Two和Tre系列的纯电版,时间线上也将率先比燃料电池实现营收。四、车辆寿命:Nikola:PowerCell S3电堆寿命达到20000hr,单日60km/h运营8hr测算,Nikoal寿命达到7年,总里程120万公里;Tesla Semi Truck:重卡车型日运营里程远超乘用车,若单日60km/h运营8hr,则单日完成一次完整充放电,以2000次循环寿命测算,车辆寿命约5.6年,总里程100万公里。从使用寿命上看Nikola燃料电池车型略有优势。五、电网影响:Tesla曽表示将与Semi Truck客户共同打造兆瓦级充电功率的超级充电桩(Megacharger),在此快充模式下,若短时间多辆车型同时并网将会造成负荷过重,造成电网降频。相较之下,电解制氢加氢站对电网作用更加平缓,降低调度保护难度。Nikola运营模式:整车租赁+加氢服务一、整车租赁:TCO降至燃油水准,模式获B端认可Nikola采取租赁模式,66.5万美元可租用7年,基本上覆盖车辆全生命周期。66.5万美元中包含整车成本18.8万(与Tesla Semi Truck相当——300英里续航售价15万美元,500英里续航售价18万美元),覆盖7年间加氢、维护各项免费服务及配套加氢站建设成本摊销,此外包含了近30%的利润率。据公司测算结果,目前Nikola燃料电池重卡总拥有成本TCO已做到与燃油车相当,自2016年首台以来,Nikola受到北美物流、货运等大型企业青睐,获订单总数达到1.4万辆,合计订单金额将近100亿。图表 Nikola单次租赁成本拆分来源:公司公告图表 Nikola TCO降至燃油车水平建站成本方面:公司测算单站投资达1661万美元,其中兆瓦级电解槽采购成本占比约1/2。据公司测算,单站寿命设计为21年,单日满足210辆FCV重卡加氢需求,全生命周期将满足210辆车共计三个产品周期加氢服务(单次租赁期为7年),据此加氢站建设成本可均摊至每个服务周期,即纳入到66.5万美元的单次费用中,单车单周期需承担费用为2.6万美元。制氢成本方面:假设每公斤氢气耗电61.2kWh(电价$0.035/kWh),耗水11.1L(水费$1.2/t),制氢加氢站满负荷运转情况下每公斤氢气成本为2.47美元。运营期间每年现金流入超过358万美元,不考虑贴现情况下回收期不到5年。考虑实际情况下加氢站达到满负荷运转难度较大,且设备使用寿命未经检验,项目实际投资回收情况或存在一定偏差。图表 Nikola规划8t/d加氢站建设成本构成 ...
    加氢站面临降本之困:核心设备依赖进口后续运营成本高企

    加氢站面临降本之困:核心设备依赖进口后续运营成本高企

    邱月盈2020-3-11 23:49
    作为2022年冬奥会举办地之一,张家口正在积极进行氢能布局及氢能生态建设。近日,中石化河北石油分公司新建氢和气加注综合服务站项目正式得到当地政府批复,成为河北石油首座获批加氢站。根据规划,今年全国将建成加氢站100座以上。加氢站井喷的背后,面临着成本高居不下的难题,未来该如何破局?井喷的加氢站建设市场截至2020年1月,我国已建成加氢站61座,规划和在建的加氢站有84座。根据国家规划,2020年我国将建成100座加氢站,到2030年实现建成1000座加氢站的目标。加氢站作为氢燃料电池汽车的基础设施保障,2019年开始井喷式增长,其主要原因有两方面:第一是氢燃料电池汽车数量的增加,根据高工产研氢电研究所公布的数据,2019年全年中国共生产氢燃料电池汽车3018辆(合格证数据),同比增长86.41%;第二是地方政府的大力推动,公开数据显示,2019年我国国家级、省级、市级政策出台超过70项,超过20个地区对加氢站及氢能产业链进行政策扶持。作为全国最早支持氢能产业的城市之一,2019年佛山出台《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》,对新建加氢站最高补贴800万元,是已出台的政策中补贴额较高的。目前,佛山已建成6座加氢站,成为国内加氢站数量最多的城市。香橙会氢能事业部总经理韩德祁表示,他曾经走访过数十座加氢站,“一个明显的感受就是地方政府对加氢站的热情高了,更希望引进一些氢能产业中的优质企业。”加氢站作为氢能源战略中十分关键的一环,以其氢燃料的储备辐射周边区域,使得车辆能够及时补充能源,形成良好的循环。相关统计显示,截至2019年底,我国以61座排名全球加氢站保有量第四。此前有业内人士认为,国内氢燃料电池汽车未能大规模普及的原因之一,就是加氢站不足。因此,大力建设加氢站无疑是在为今后氢燃料电池汽车普及创造条件。加氢站背后是昂贵的成本目前,加注能力1000公斤的加氢站,在不含土地成本情况下,投资额为1200万-2500万元。若加上商业用地成本,投资额甚至翻倍。这样的投入门槛,普通小企业难以支撑。相关建设人员表示,目前国内的加氢站,基本上都没拿到过政府的补贴,主要原因是补贴有各式各样的门槛,而且需要在建设成功后申请,有一个比较长的过程。所以,尽管各地政府推出了数百万元的补贴政策,但仍难解燃眉之急。同时,加氢站设备一些关键零部件,例如:压缩机、加氢机等核心设备和阀门、垫圈等,需要极高的工艺,国内无法生产,只能依赖进口,而这些进口产品占设备成本的60%左右,整个设备成本又占加氢站总成本的80%以上。“有些进口设备的价格,要比国产设备贵一半。”业内人士补充道。除了建设成本高外,在氢燃料电池汽车没有实现规模化应用的情况下,加氢站的后续运营成本也特别高。林德集团大中华区氢能源总监王海在高工氢电年会上称,加氢站的运营模式和加油站一样,主要盈利来源就是加氢价格差,以现在的加氢价格来计算,必须大于1000kg/天才能覆盖运营成本并进一步收回建设成本。但目前的加氢站,大部分是按500kg/天的供氢能力建设的。“同时按照现在的政策规定,制氢站必须在化工园区,加氢站是按照商用地进行审批,则大概率会建在市区,这就将产生巨额的运输成本。若采用最常见的长管拖车运输氢气最高只能压缩至20MPa,氢重量比只占1%,运输费用高,相当于空车来、空车去。”王海说。此外,在发达国家加氢站运营成本中,人工费用占比很低。但氢能在我国作为新兴产业,对其安全性有严格的要求,安全运营规范要求一个加氢站至少需要6-8人,从而产生高额的人工成本。高成本问题如何破解?中国汽车流通协会相关负责人表示,未来,随着加氢站建设数量增多,在规模效应影响下,加氢站的建设成本将得到下降。总的来看,成本下降主要源于规模化建设以及采用新的设计和技术提高效率。据业内推测,未来加氢站降本空间在30%-40%。广证恒生分析师司伟则认为,随着技术的发展,加氢站的设备如压缩机、加氢机、储氢罐的费用有一定的下降空间。设备费用是加氢站总成本的主要组成,也是加氢站总成本中唯一存在可降空间的部分,若随着科技的发展,设备更新换代,设备造价势必会产生下降的迹象,从而使用氢成本进一步降低,但降低的幅度有限。对于加氢站未来如何发展规划,中国能源经济研究院杨帅认为,加氢站是推进氢燃料电池车应用推广的最重要配套设施,可以通过探索建立油气氢综合站减少土地投资成本、通过加氢环节总承包的形式控制设计、装备及工程造价。目前的加氢站大多是建立在一些特定功能的园区或工厂,处于示范阶段,密度不是很大。今后,可以在京津冀、环渤海、长三角、珠三角、粤港澳等经济发达城市圈按照一定密度布局管输设施和加氢站,满足车辆的用氢需求。“现在来看,我国加氢站建设属于快速上升期,2020年有望实现规划目标,与可再生能源发电站形成生态链。一旦加氢站所需零部件国产化、规模化后,短期内就可实现成本下降,同时,未来国家有望出台更加细化的支持政策,推动加氢站发展。到那时,加氢站的成本问题就会迎刃而解。”杨帅说。 ...
    韩国《氢法》对我国氢能产业的启示

    韩国《氢法》对我国氢能产业的启示

    邱月盈2020-3-11 19:23
    韩国近日颁布全球首部氢法——《促进氢经济和氢安全管理法》(以下简称“《氢法》”),这是全球范围内从提出“氢能社会”概念到真正进入实施过程的里程碑事件,是推动国家顶层设计落地实施的重要依据,具有重要意义。我国高度重视氢能产业发展,近两年来在技术创新、基础设施建设及终端产品推广应用等方面取得了长足进步,但是存在的问题也很突出。韩国《氢法》的颁布,对我国氢能产业发展具有借鉴意义。目前,我国氢能产业存在的主要问题是:顶层设计缺位,地方氢能产业布局同质化、低端化现象突出;法规制约凸显,机制体制亟待突破;自主创新不足,核心竞争力亟待提升;氢能供给不力,基础设施亟待完善。为此,提出以下建议:一、尽快出台国家氢能规划,指导产业健康发展截至2019年底,美、日、澳、韩、德等发达国家已经发布了国家氢能产业发展规划(或路线图),将氢能上升到国家能源战略高度,明确了氢能在未来能源体系中的定位,消除了制度障碍。建议我国尽快出台国家氢能产业发展规划,加快推进机制创新、健全法规标准体系,指导产业健康持续发展。明确氢能战略定位,促进可再生能源发展。电解水制氢可用于可再生能源储能,成为电能的有益补充,推动构建以氢-电互补为主要组成部分的能源互联网。可再生能源储能制得的氢气可用于石化、化工、钢铁等传统行业,减量替代化石能源制氢,推动传统行业减碳。氢储能可有效解决可再生能源消纳问题,有助于加快可再生能源发展。明确行业主管部门,建立部委统筹协调机制。建议明确氢能的行业主管部门,由其牵头各相关部委,建立统筹协调机制,自上而下推动氢能产业健康有序发展。例如,针对制氢项目要进化工园区的制度,建议由应急管理和市场监管部门研究对策,在保障安全的前提下,适度放宽对作为能源利用的氢气的管理。明确产业发展目标,统筹规划产业布局。制定国家氢能产业发展路线图,科学测算发展目标,优化技术发展路径,统筹规划产业布局。科学引导地方政府要充分结合自身资源禀赋特点、产业基础等发展氢能产业,要有所为亦有所不为,避免同质化发展,防范低端恶性竞争和行业无序发展。科学认识并确立氢的能源属性,研究制定“氢能条例”(或法律)。建议厘清氢能安全与发展的辩证关系,借鉴韩国通过立法,健全氢能安全标准法规、提高安全技术及装备水平,推动氢能产业健康可持续发展的经验。应急管理等部门要根据实际发展需求,修订完善现行《安全生产管理条例》,适度放宽氢能制储运加全流程的管理。二、开展试点示范,探索适合国情的氢能发展路径目前,我国氢能产业发展存在核心技术自主率低、成本居高不下、氢能供给体系不完善和现行法规制度对产业发展的制约日益凸显等问题,氢能产业能否健康可持续发展仍面临巨大挑战。建议遴选氢能产业发展基础较好的地区开展试点示范,从制度创新突破、技术和产品示范应用、关键技术及装备实证性研究等探索适合我国国情的氢能产业发展路径,将可复制的经验向全国其他地区逐步推广,有效避免“一窝蜂”式发展。推动体制机制创新突破,探索促进氢能产业健康发展的制度体系。首先,在试点地区突破相关体制机制障碍,推动设立制氢专区、开展站内制氢项目,放宽对以能源方式利用的氢气上市流通的限制。其次,建议跟踪技术进步情况,修订压缩氢气道路运输管理规定,逐步放宽对最高压力的限制,借鉴韩国、日本等发达国家经验,对压缩气体道路运输实行压力分级管理。最后,建议试点地区探索完善产业扶持政策体系,完善退坡机制,减小产业发展对补贴政策的依赖性。开展氢能储输技术示范,推动构建完善氢能供应体系。建议开展分布式制氢,液氢、氢气管道、有机液态储氢、固态储氢等技术及装备试点示范,探索长距离、大规模氢气输送技术路径。借鉴德国、韩国等发达国家经验,协同可再生能源布局逐步推进建设氢气长输管道,助力解决“三北”地区风电、光伏发电,西南水电等可再生能源储能、外输等问题。鼓励加氢站建站方式多元化,支持按需选择移动或固定式加氢站,鼓励开展子母站模式。开展氢能终端推广应用试点示范建设,探索建立市场化发展机制。大力支持示范城市开展氢能交通、备用电源、分布式发电等氢能终端产品示范应用,验证并提升技术的可靠性,打造产业生态链,探索成熟可行的商业模式,建立氢能产业市场化发展机制。建议支持以工业副产氢(仅限于既有产能)、可再生能源制氢为原料,替代煤炭或天然气制氢,应用到传统炼钢、化工等行业,开展绿色化工(合成氨、甲醇等)试点示范。三、强化提升自主创新能力,建立国家氢能创新体系国氢能与燃料电池专业人才特别是高层次人才短缺与技术创新需求严重不匹配,亟需培育专业人才并积极引进高层次人才研究团队。在当前科研力量总体不足的情况下,建议整合资源,坚持提升自主创新能力和培育本土化高层次人才团队两手抓,建立国家氢能创新体系。研究出台氢能技术路线图,制定技术创新指标体系。氢能产业链较长,各个环节又包括较多技术路线,要结合我国资源禀赋特点、产业基础和技术发展水平等研究制定氢能技术路线图。充分对比分析国际国内技术水平发展现状、应用前景及基础条件等,制定技术创新指标体系,为氢能产业发展提供明确的技术路径。建立国家氢能创新平台,攻关突破共性核心关键技术。建议组建氢能国家实验室,负责攻关突破质子交换膜、催化剂等核心基础材料,以及氢气循环泵、氢气压缩机等关键装备共性技术。在氢能产业先发地区,以“优势互补、资源共享”为原则,设立国家队的分支机构。积极引导各分支机构,结合区域产业基础、依托技术人才优势,发挥“专科医院”的作用,定向攻关突破。培育壮大氢能专业人才队伍,加大力度支持自主技术转化。建议通过设立一批重大技术专项,由国家实验室牵头实施,培育壮大高层次人才队伍。加快培养一批既对氢能技术有比较深入了解,又具有市场化经营经验的高端人才,助力产学研用融合发展。建议完善技术成果转化机制,建立产学研用合作平台,优化技术成果转化环境,孵化培育核心材料和关键技术领域的“单项冠军”企业或研发团队,推动自主技术逐步接近或达到国际先进水平,解决“卡脖子”问题。四、加快完善氢能供应体系,降低氢能供给成本建议全国统筹布局氢能产业,加快完善氢能供应体系,促进氢能 ...
    氢云观察:2020年燃料电池汽车补贴还会来吗?

    氢云观察:2020年燃料电池汽车补贴还会来吗?

    氢云链2020-3-11 16:20
    转自:能源杂志氢能国补何时到来,以及补贴力度多少,是氢能产业的核心议题。由于氢能的核心应用领域是氢燃料电池汽车,关于氢燃料电池汽车国补细则何时发布是氢能产业关注的焦点。据中国汽车工业协会的统计,2019年,氢燃料电池汽车产销分别完成2833辆和2737辆,同比分别增长85.5%和79.2%。乍看之下,这是一个不错的增长,但对氢能业界来说,远未达到原本预期的5000辆目标。造成这一局面的正是国补细则的迟迟未发布。补贴过渡期(2019年6月25日)之后,业内原本以为国补细则很快会发布,但事与愿违。2020年氢能国补还会来吗?又何时会来?相关问题还未有定论。但新冠疫情的影响让事情朝不利的方向发展。不止一位专家持悲观态度,认为今年氢能国补可能不会来了。即使乐观人士,也承认氢能国补的优先级肯定要推后,理由是疫情影响下中国经济增长承压,有限的财政资金将优先刺激那些短期能见效的产业,氢能产业不属此类。01、不断推后的的氢能国补今年3月26日,财政部、工信部、科技部、发改委联合发布《关于进一步完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》,发布日至6月25日的过渡期,销售上牌的燃料电池汽车按2018年标准的0.8倍补贴,过渡期后,燃料电池汽车补贴政策另行公布。正是这个“另行公布”,业内翘首以待,结果却是到现在一直未公布。坊间一直流传国补细则很快就要出台,从8月到10月,一直到年底,国补细则将要发布的小道消息一直不断,结果却一一证伪。2019年10月9日,工信部发布了《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》(征求意见稿),就推动纯电动汽车、插电式混合动力汽车、燃料电池汽车提出了长期规划,目前意见征集阶段已结束。由于氢燃料电池汽车只是氢能的一个应用场景,国家发改委从氢能产业的角度,也在编制氢能产业长期发布规划。据悉,去年年底,发改委的氢能产业规划就到了部委间征求意见的阶段。目前,这两个与氢能产业发展相关的规划都没有正式发布。知情人士表示,财政部的国补细则,会根据工信部、发改委的氢能发展目标,来设置具体标准,发布将在两份规划发布之后。而根据过去的经验,两个规划的正式发布,将在全国两会前后。但由于疫情的影响,两会也已经推迟,规划和补贴政策何时发布,又成了未定之数。02、国补今年出台变数加大知情人士透露,原来工信部、发改委、财政部今年对氢能的确会有比较大的支持政策出来,包括科技部也会倾斜科研项目。但是受到疫情的影响,这些还会不会出台,变数已经很大了。主要原因在于,受疫情影响,财政资金压力加大,氢能产业能否列入财政支持产业存在很大不确定性。今年2月,财政部部长刘昆在《求是》杂志发表文章《积极的财政政策要大力提质增效》,文内提到,当前经济下行压力加大,财政收入增长动力会减弱。今后一段时间,财政整体上面临减收增支压力,财政运行仍将处于“紧平衡”状态。刘昆在文内表示,中央财政带头,大幅压减非刚性、非重点项目支出,从严控制新增项目支出,坚决取消不必要的项目支出,原则上不开新的支出口子。要把好各项支出关口,当好“铁公鸡”。打好“铁算盘”。从财政支出看,新冠疫情是2020年的“黑天鹅”事件,本身会消耗很大一笔财政资金来治理疫情、预防疫情。另一方面,近年来国内经济增速下滑,增长乏力,新冠疫情又进一步加压,有限的财政资金需要支持国内复工复产,以及刺激经济增长,保证今年中国经济相应必须的增长。“政府会优先支持那些短期能刺激经济回暖的产业。”一位不愿具名的氢能专家表示,目前各地在酝酿汽车产业刺激政策,限购可能会松动,就是基于这一逻辑。这与2003年非典后刺激经济的政策思路是一致的。同为新能源汽车,电动车补贴延缓退出的可能性加大。中国汽车工业协会统计,今年1月,中国新能源汽车销量较上年同期下降54%,整个汽车市场也出现萎缩。1月11日,工信部部长苗圩公开表示,“今年7月1号(新能源汽车补贴)不会大幅退坡”;1月20日,苗圩再次表示,工信部将做好顶层设计,会同有关部门研究促进汽车消费的政策措施,进一步研究和评估新能源汽车补贴的政策。2月20日,彭博社报道援引消息人士称,自2019年中国新能源汽车年度销量首次下滑后,政策制定者就开始讨论是否延长电动汽车补贴。相比氢燃料电池汽车,电动车的市场更为成熟,延缓补贴可以立竿见影的带动消费。氢燃料电池汽车还处于早期阶段,属于投入大,见效慢的战略产业。上述专家认为,现在是考虑投入产出比的时候,“我初步判断,电动车会延续去年的补贴政策,燃料电池汽车也会延续去年,今年可能就不会有补贴政策了。”03、氢能产业的多重挑战今年1月11日,中国科学院院士、中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高在电动汽车百人会上表示,鉴于多种技术路线呈现你追我赶的态势,氢燃料电池汽车要想脱颖而出,必须在2035年达到目标百万量级,这是窗口期,如果达不到这个目标,产业将面临(淘汰)风险。2019年氢燃料电池汽车刚刚起步,整个产业还无法脱离补贴独立运行。但作为氢燃料电池汽车的核心——燃料电池,核心技术及核心部件受制于国外,国内无论技术水平还是成本,都远不如国外,如果大规模补贴,势必补贴国外公司。这意味着整个氢能业界面临巨大挑战,必须在最短的时间内降低成本,提高自主化水平,并在技术上追赶国外,才有机会赶上欧阳明高院士所说的窗口期,在2035年实现氢燃料电池汽车百万辆级应用。2020年的疫情影响,带来的补贴今年可能空白的预期,为氢能产业又额外增加了压力。多位业内人士表示,氢能产业是具有战略意义的新兴产业,目前正处于发展中的关键爬升期,财政吃紧,可以考虑更精细化的分类政策,比如针对具有明确前景的应用场景进行补贴,鼓励企业向技术成本的纵深发展,可以控制总量,分清轻重,分类施政,探索模式。从另一方面看,补贴今年如果不来,也有好处。“潮流退去,才看到谁在裸泳。”一位氢能业界人士表示,没有补贴,那些抱着投机心态,靠补贴赚快钱的企业会被淘汰,那些有实力,看好氢能产业前景的大企业,会更有优势。“一些大企业比如潍柴、长城还是信心满满。”上述人士表示,长期投资者看好氢能产业在3-5年之后前景,仍然持续投入。没有补贴,氢能产业会进入一个寒冬,但在有实力的大企业和地方政府的推动下,从长期来看,氢能产业 ...
    氢云观察:全球首部《氢法》正式颁布实施,对我国氢能产业有哪些启示?

    氢云观察:全球首部《氢法》正式颁布实施,对我国氢能产业有哪些启示?

    氢云链2020-3-11 10:20
    韩国近日颁布全球首部氢法——《促进氢经济和氢安全管理法》(以下简称“《氢法》”),这是全球范围内从提出“氢能社会”概念到真正进入实施过程的里程碑事件,是推动国家顶层设计落地实施的重要依据,具有重要意义。我国高度重视氢能产业发展,近两年来在技术创新、基础设施建设及终端产品推广应用等方面取得了长足进步,但是存在的问题也很突出。韩国《氢法》的颁布,对我国氢能产业发展具有借鉴意义。目前,我国氢能产业存在的主要问题是:顶层设计缺位,地方氢能产业布局同质化、低端化现象突出;法规制约凸显,机制体制亟待突破;自主创新不足,核心竞争力亟待提升;氢能供给不力,基础设施亟待完善。为此,提出以下建议:一、尽快出台国家氢能规划,指导产业健康发展截至2019年底,美、日、澳、韩、德等发达国家已经发布了国家氢能产业发展规划(或路线图),将氢能上升到国家能源战略高度,明确了氢能在未来能源体系中的定位,消除了制度障碍。建议我国尽快出台国家氢能产业发展规划,加快推进机制创新、健全法规标准体系,指导产业健康持续发展。明确氢能战略定位,促进可再生能源发展。电解水制氢可用于可再生能源储能,成为电能的有益补充,推动构建以氢-电互补为主要组成部分的能源互联网。可再生能源储能制得的氢气可用于石化、化工、钢铁等传统行业,减量替代化石能源制氢,推动传统行业减碳。氢储能可有效解决可再生能源消纳问题,有助于加快可再生能源发展。明确行业主管部门,建立部委统筹协调机制。建议明确氢能的行业主管部门,由其牵头各相关部委,建立统筹协调机制,自上而下推动氢能产业健康有序发展。例如,针对制氢项目要进化工园区的制度,建议由应急管理和市场监管部门研究对策,在保障安全的前提下,适度放宽对作为能源利用的氢气的管理。明确产业发展目标,统筹规划产业布局。制定国家氢能产业发展路线图,科学测算发展目标,优化技术发展路径,统筹规划产业布局。科学引导地方政府要充分结合自身资源禀赋特点、产业基础等发展氢能产业,要有所为亦有所不为,避免同质化发展,防范低端恶性竞争和行业无序发展。科学认识并确立氢的能源属性,研究制定“氢能条例”(或法律)。建议厘清氢能安全与发展的辩证关系,借鉴韩国通过立法,健全氢能安全标准法规、提高安全技术及装备水平,推动氢能产业健康可持续发展的经验。应急管理等部门要根据实际发展需求,修订完善现行《安全生产管理条例》,适度放宽氢能制储运加全流程的管理。二、开展试点示范,探索适合国情的氢能发展路径目前,我国氢能产业发展存在核心技术自主率低、成本居高不下、氢能供给体系不完善和现行法规制度对产业发展的制约日益凸显等问题,氢能产业能否健康可持续发展仍面临巨大挑战。建议遴选氢能产业发展基础较好的地区开展试点示范,从制度创新突破、技术和产品示范应用、关键技术及装备实证性研究等探索适合我国国情的氢能产业发展路径,将可复制的经验向全国其他地区逐步推广,有效避免“一窝蜂”式发展。推动体制机制创新突破,探索促进氢能产业健康发展的制度体系。首先,在试点地区突破相关体制机制障碍,推动设立制氢专区、开展站内制氢项目,放宽对以能源方式利用的氢气上市流通的限制。其次,建议跟踪技术进步情况,修订压缩氢气道路运输管理规定,逐步放宽对最高压力的限制,借鉴韩国、日本等发达国家经验,对压缩气体道路运输实行压力分级管理。最后,建议试点地区探索完善产业扶持政策体系,完善退坡机制,减小产业发展对补贴政策的依赖性。开展氢能储输技术示范,推动构建完善氢能供应体系。建议开展分布式制氢,液氢、氢气管道、有机液态储氢、固态储氢等技术及装备试点示范,探索长距离、大规模氢气输送技术路径。借鉴德国、韩国等发达国家经验,协同可再生能源布局逐步推进建设氢气长输管道,助力解决“三北”地区风电、光伏发电,西南水电等可再生能源储能、外输等问题。鼓励加氢站建站方式多元化,支持按需选择移动或固定式加氢站,鼓励开展子母站模式。开展氢能终端推广应用试点示范建设,探索建立市场化发展机制。大力支持示范城市开展氢能交通、备用电源、分布式发电等氢能终端产品示范应用,验证并提升技术的可靠性,打造产业生态链,探索成熟可行的商业模式,建立氢能产业市场化发展机制。建议支持以工业副产氢(仅限于既有产能)、可再生能源制氢为原料,替代煤炭或天然气制氢,应用到传统炼钢、化工等行业,开展绿色化工(合成氨、甲醇等)试点示范。三、强化提升自主创新能力,建立国家氢能创新体系全国氢能与燃料电池专业人才特别是高层次人才短缺与技术创新需求严重不匹配,亟需培育专业人才并积极引进高层次人才研究团队。在当前科研力量总体不足的情况下,建议整合资源,坚持提升自主创新能力和培育本土化高层次人才团队两手抓,建立国家氢能创新体系。研究出台氢能技术路线图,制定技术创新指标体系。氢能产业链较长,各个环节又包括较多技术路线,要结合我国资源禀赋特点、产业基础和技术发展水平等研究制定氢能技术路线图。充分对比分析国际国内技术水平发展现状、应用前景及基础条件等,制定技术创新指标体系,为氢能产业发展提供明确的技术路径。建立国家氢能创新平台,攻关突破共性核心关键技术。建议组建氢能国家实验室,负责攻关突破质子交换膜、催化剂等核心基础材料,以及氢气循环泵、氢气压缩机等关键装备共性技术。在氢能产业先发地区,以“优势互补、资源共享”为原则,设立国家队的分支机构。积极引导各分支机构,结合区域产业基础、依托技术人才优势,发挥“专科医院”的作用,定向攻关突破。培育壮大氢能专业人才队伍,加大力度支持自主技术转化。建议通过设立一批重大技术专项,由国家实验室牵头实施,培育壮大高层次人才队伍。加快培养一批既对氢能技术有比较深入了解,又具有市场化经营经验的高端人才,助力产学研用融合发展。建议完善技术成果转化机制,建立产学研用合作平台,优化技术成果转化环境,孵化培育核心材料和关键技术领域的“单项冠军”企业或研发团队,推动自主技术逐步接近或达到国际先进水平,解决“卡脖子”问题。四、加快完善氢能供应体系,降低氢能供给成本建议全国统筹布局氢能产业,加快完善氢能供应体系 ...
    3分钟读懂氢燃料电池!新能源汽车的未来之光,你怎么看?

    3分钟读懂氢燃料电池!新能源汽车的未来之光,你怎么看?

    氢云链2020-3-10 14:42
    当人类习惯了使用火带给日常生活给来便利,地球上亿万年的化石能源就逐渐开始被消耗。就汽车行业而言,2019年底国内汽车保有量2.6亿辆,消耗的各类燃油不可估量,带来的环境问题以及能源短缺的风险日益严峻。作为化石能消耗的“主力军”——汽车产业的蓬勃发展是重要的因素之一。伴随着用户如何做到污染物更少,噪音更小的诉求,电动汽车成为重点考量的对象。那么应该磷酸铁锂还是三元锂电,各有长短。但部分眼光更加长远的政府和企业则同时致力于氢燃料电池电动车的研发,作为有可能见到氢能汽车量产的当代青年,对其有所了解是十分必要的。一、氢发动机的工作原理虽然发电的方式不同,但氢能最终也将转化为电能驱动车辆行驶。在汽车行驶的过程中,其实发生了一种称为反向电解的过程,其中氢与燃料电池中的氧气反应。氢气来自FCEV内建的一个或多个储气罐,而氧气来自周围的空气。该反应的最终产物只有电能,热量和水,它们以水蒸气的形式通过废气排放。因此,氢动力汽车在本地是零排放的,一分钟内就可以达到零排放。在氢发动机的燃料电池中产生的电力取决于特定行驶情况的需求可以采取两条路线。它要么流到电动机并直接为FCEV供电,要么为电池充电,电池存储能量直到发动机需要它为止。这种电池被称为牵引电池,比全电动汽车的电池小得多,因此重量轻,因为它一直在被燃料电池充电。像其他电动汽车一样,氢能汽车也可以回收或“补充”制动能量。电动机将汽车的动能转换回电能,并将其馈入备用电池。在FCEV的燃料电池中,氢和氧产生电能。根据需要,该能量被引导到电动机和/或电池中与其他电动汽车有所不同的是氢能汽车自己便可以发电。因此,本质上与纯电动或插电式混合动力汽车不同,ta无法从外部电源充电,只能通过内置电池获得动力。所以,氢能汽车实际上拥有自己的高效发电厂:燃料电池。二、氢汽车最大的优势与弊端一项新技术得以发展延续,最重要的就是其市场价值能否得到用户的广泛认可。而就氢动力汽车而言,对于用户的好处至少有以下四点:⑴氢燃料电池汽车的推进是纯电动的。当您开车时,感觉就像驾驶普通的电动车。这意味着什么?由于电动机即使在低速行驶时也能提供完整的扭矩,因此几乎没有发动机噪音,没有启动感。⑵另一个优点是充电时间短。根据充电站和电池容量的不同,全电动汽车目前需要30分钟到几个小时才能充满电。另一方面,燃料电池汽车的氢气罐已满,可以在不到五分钟的时间内再次使用。对于用户而言,这使车辆的可用性和灵活性与传统汽车的可用性和灵活性保持一致。⑶目前,氢能汽车的行驶里程 仍比纯电动汽车更长。充满氢气的储罐将持续约300英里(约480公里)。电池驱动的汽车可以将其与非常大的电池相匹配,这反过来会导致车辆重量和充电时间增加。⑷燃料电池汽车的行驶范围与外界温度无关。换句话说,它在寒冷的天气下不会恶化。有意思的是,氢气车最大的弊端同样基于市场和用户的选择。简单来说,氢燃料加注站的稀缺性,让用户处于低需求的状态,而没有广泛的市场需求,氢燃料电池汽车很难市场批量生产从而盈利,也会导致单车价格过高,一般用户难以承受,进一步加剧需求的压制。所以只有在政府主导此类基础设施建设富有成效后,才能真正实现氢燃料汽车的批量化生产。三、如何实现氢燃料电池的可持续发展从单车排放的角度来看,氢气车的产物是电能、热能和水,是零排放的理想型替代能源,这意味着它可以保持城市空气的清洁,但扩大到整个能源供给的链条,是否是环境友好型能源,同时保护着我们的气候?这取决于氢气的生产条件。目前生产氢气主要是初中化学中的电解水法,通过电能使之分解为氢和氧。由此,我们还需探寻在电能供给的途径是否为可再生能源。若使用化石燃料,最终将对使用氢的燃料电池汽车的碳足迹产生连锁反应。那么,氢燃料电池汽车的环保优势较之其他燃料电池便不复存在了。有趣的是氢也是许多工业过程的副产品,在许多工业过程中,氢经常被视为废物而不再使用。将其清洁,倒是为燃料电池提供了一种循环利用氢的方法。除此之外,氢的运输与储存技术的完善以及安全性将直接影响其得到更广泛的使用。但鉴于制氢原材料的广泛性,是否可以换种思路,如何将制氢的设备小型化、设备低成本化,直接省去运输可能存在的风险和高成本,实现就地取材、就地生产、就地使用,理论上甚至等同于在燃料电池汽车上装上加油站,虽说异想天开,但其应用前景值得科学家们去实现。转眼2020,记得去年年初的全国“两会”上,“氢能热”被写进政府工作报告,由此引发了业界的思考。其中积极响应并践行的国内车企中,长城汽车是冲在前排的开创者,这也并非其首次展露出在氢能源汽车上的苦心孤诣。因此,未来可期。(转自Autoeyes) ...
    氢云观察:每月消耗1万立方米,EUV光刻技术能否推动氢气需求?

    氢云观察:每月消耗1万立方米,EUV光刻技术能否推动氢气需求?

    氢云链2020-3-10 10:09
    近日,氢云链从semiconductors报道了解到,用于半导体的下一代光刻技术的曝光设备,即极紫外光刻(EUV光刻或EUVL)技术,似乎使用了大量的氢气,这是否会推动氢气的需求呢?对于EUVL曝光设备,它的主要原理为当将CO2或YAG(钇,铝和石榴石)激光照射到溶解的锡(Sn)小滴上以产生超细EUV光时,大量的氢气流将用作锡小滴周围的气氛气体 。据专业人士透露,估计每月将消耗超过100,000m 3的氢气,而氢自由基也可能用于清洁EUVL曝光设备。LPP方法将使用大量氢气EUVL曝光设备对于10纳米或更小的精细加工必不可少。它产生的EUV光超过KrF和Ar准分子激光器产生的光。使用的是LPP(激光产生等离子体)方法,该方法与迄今为止使用的LPP方法不同。使用EUVL曝光设备,锡熔化并形成锡滴,然后用CO2激光照射。然后将生成的EUV光线聚焦。看起来,这并不是一种特别新的技术,随着我们进入10纳米时代,EUVL的实际应用正在不断发展。在该过程中,使大量的还原气体作为气氛气体流动,以防止锡氧化。最可能的还原气体是氢气。但是,如果使用大量的锡和氢,由于它们之间的反应,将生成锡烷(SnH 4)。它不易溶于水,并且易燃(当与空气接触时会自燃)。因此,需要一种新的废气处理方法。此外,可能会将氢气用于清洁EUVL曝光设备。根据相关资料显示,为了使用所产生的氢自由基,将含有氢的气体与已被加热到1000至1600摄氏度之间的钼或钼合金接触。必须去除并防止污染物,但是氢自由基会去除残留在设备中的催化剂和污染物。台积电将全面引进EUVL迄今为止,唯一一家全面引入EUVL的公司是台湾半导体制造有限公司(TSMC),这是世界上最大的晶圆代工厂。该公司在11到14纳米超微制造的实际应用方面处于领先地位。作为一家铸造厂,台积电以拥有广泛的半导体制造工艺而闻名,EUVL是其中之一。semiconductors报道说,有传言说韩国三星电子,美国英特尔,美国美光科技公司和其他公司将在DRAM设备和微处理器的制造工艺中引入EUVL。不幸的是,日本目前引入EUVL的机会很小。主要是需要超微制造的DRAM。美光科技公司正在研究将EUVL引入其新加坡工厂,但似乎没有计划将其引入其东广岛工厂。另一方面,人们认为EUVL对于3D-NAND闪存设备不是必需的。Kioxia正在为他们使用液浸ArF准分子激光器。日本暂时不能期待任何新的氢需求。谁将从供应氢中获利?但是,日本的一些天然气生产商已经收到台湾,韩国和其他地方有关氢气供应方法和净化设备的询问。氢气不能直接用于该过程中,因此所需的纯度不是很高,但是使用压缩氢气很难每月提供100,000m 3氢气。使用碳氢化合物气体重整或水电解的现场供应更为现实,但即便如此,仍然存在问题。对于碳氢化合物气体重整,将使用甲烷,丙烷,甲醇或类似的东西作为原料,但是电子制造商对于增加二氧化碳的排放非常不情愿。另一方面,水电解需要大量的电力。更糟糕的是,半导体制造厂已经是大量用电的主要消费者。单独使用EUVL将意味着单位电量消耗的增加。据相关人士透露,林德连华将为台积电提供氢气的现场供应。即使对于3D-NAND闪存设备,干法蚀刻剂的数量也正在增加,以处理更大数量的层,在韩国,韩国电力公司告诉三星电子和SK Hynix,它们将无法继续使用以与过去相同的方式为半导体制造设备供电。为了应对这种情况,据说两家公司都在研究其电厂的建设。
    氢云研究:电电混动助推中国氢能源汽车快速发展

    氢云研究:电电混动助推中国氢能源汽车快速发展

    氢云链2020-3-9 16:38
    导读:长期来看,全功率型燃料电池汽车仍将是主流的技术路线。但目前国内选择氢燃料电池与锂电池组成新的“电电混动”系统的技术路线,可以加快氢燃料电池快速产业化。作者认为,这是符合国内氢燃料电池产业可持续发展情况的现实选择。在如皋举行的第三届国际氢能与氢燃料电池汽车大会,科技部长万钢再次提出国内氢燃料电池汽车技术路线——“电电混动”。该技术路线是将氢燃料电池与锂电池组成新的混动系统。本文讨论一下什么是“电电混动”,以及选择电电混动系统的现实意义。图片来源:公开网络全功率型是指主要由燃料电池系统为电机直接提供电力,仅在某些特殊情况下(如起步,急加速等)由辅助电池系统提供动力补偿。图2 增程式汽车工作原理图片来源:车和家官网而氢燃料电池汽车上的增程式,就是将发动机换为燃料电池系统,由氢燃料电池与动力电池同时为电机提供电力,即为“电电混动”。图4 燃料电池增程式工作原理来源:玖牛研究院但混合系统也有其缺点,仅是产业化过程中的过渡方案。未来仍然会回归到全功率技术路线上。国内东风集团日前推出了自研的全功率型氢燃料电池系统。表2 混合动力系统缺点