國(guó)外氫能與燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀及分析:為什么氫能可以作為潔凈能源利用是未來(lái)能源變革？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-07-14 21:09
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由于能源需求的日益增長(zhǎng)，化石燃料的消耗與CO2排放總量快速上升，“清潔、低碳、安全、高效”的能源變革已是大勢(shì)所趨?？稍偕茉?如太陽(yáng)能、風(fēng)能、水電等)作為替代能源大規(guī)模使用卻受限于其固有的間歇性、波動(dòng)性與隨機(jī)性；而氫是一種潔凈的二次能源載體，能方便地轉(zhuǎn)換成電和熱，轉(zhuǎn)化效率較高，有多種來(lái)源途徑。采用可再生能源實(shí)現(xiàn)大規(guī)模制氫，通過(guò)氫氣的橋接作用，既可為燃料電池提供氫源，也可綠色轉(zhuǎn)化為液體燃料，從而有可能實(shí)現(xiàn)由化石能源順利過(guò)渡到可再生能源的可持續(xù)循環(huán)，催生可持續(xù)發(fā)展的氫能經(jīng)濟(jì)。氫能作為連接可再生能源與傳統(tǒng)化石能源的橋梁，可以為實(shí)現(xiàn)“氫經(jīng)濟(jì)”與現(xiàn)在或“后化石能源時(shí)代”能源系統(tǒng)起到橋接作用。因此，氫能作為潔凈能源利用是未來(lái)能源變革的重要組成部分。
氫燃料電池具有燃料能量轉(zhuǎn)化率高、噪音低以及零排放等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于汽車、飛機(jī)、列車等交通工具以及固定電站等方面。從燃料電池在載人航天、水下潛艇、分布式電站獲得應(yīng)用以來(lái)，燃料電池一直受到各國(guó)政府和企業(yè)的關(guān)注，其研發(fā)、示范和商業(yè)化應(yīng)用的資金投入不斷增加。在未來(lái)煤電占比相對(duì)較低的情況下，由于風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源技術(shù)規(guī)模的增大，整個(gè)上游的電源結(jié)構(gòu)會(huì)越來(lái)越清潔。在這種結(jié)構(gòu)下，新能源汽車特別是純電動(dòng)汽車、基于電解水制氫的燃料電池汽車，排放強(qiáng)度會(huì)明顯下降。而燃料電池汽車不同于純電動(dòng)汽車的是，它實(shí)現(xiàn)了上游發(fā)電和終端用電在時(shí)間上的“分離”，進(jìn)而使得氫能相比于波動(dòng)性較大的風(fēng)能和太陽(yáng)能(純電動(dòng)車技術(shù)路線)的互補(bǔ)能力更強(qiáng)。因此，發(fā)展氫能和氫燃料電池具有巨大的能源戰(zhàn)略意義。
國(guó)外氫能與燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀及分析
全球范圍來(lái)看，世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家從資源、環(huán)保等角度出發(fā)，都十分看重氫能的發(fā)展，目前氫能和燃料電池已在一些細(xì)分領(lǐng)域初步實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化。2017年全球燃料電池的裝機(jī)量達(dá)到670兆瓦，移動(dòng)類裝機(jī)量455.7兆瓦，固定式裝機(jī)量213.5兆瓦。截至2017年12月，全球燃料電池乘用車銷售累計(jì)接近6000輛。豐田Mirai共計(jì)銷售5300輛，其中美國(guó)2900輛，日本2100輛，歐洲200輛，占全球燃料電池乘用車總銷量的九成以上。截至2017年年底，全球共有328座加氫站，歐洲擁有139座正在運(yùn)行的加氫站，亞洲擁有118座，北美擁有68座。目前氫燃料電池及氫燃料電池汽車的研發(fā)與商業(yè)化應(yīng)用在日本、美國(guó)、歐洲迅速發(fā)展，在制氫、儲(chǔ)氫、加氫等環(huán)節(jié)持續(xù)創(chuàng)新。
1、美國(guó)氫能與燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀
美國(guó)氫能的生產(chǎn)和儲(chǔ)運(yùn)有AirProducts、Praxair等世界先進(jìn)的氣體公司，并且有技術(shù)領(lǐng)先的質(zhì)子膜純水電解制氫公司，同時(shí)還掌握著液氫儲(chǔ)氣罐、儲(chǔ)氫罐等核心技術(shù)。液氫方面，美國(guó)在液氫生產(chǎn)規(guī)模、液氫產(chǎn)量、價(jià)格方面都具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。美國(guó)燃料電池乘用車和叉車保有量領(lǐng)先全球：豐田Mirai在美國(guó)銷售了超過(guò)2900輛燃料電池汽車。美國(guó)擁有世界最大的燃料電池叉車企業(yè)PlugPower，目前已有超過(guò)2萬(wàn)輛燃料電池叉車，進(jìn)行了超過(guò)600萬(wàn)次加氫操作。加氫站建設(shè)方面，目前北美分布的68座加氫站僅1座位于加拿大，其余全部分布在美國(guó)，其加州地區(qū)集中度最高。美國(guó)燃料電池汽車液氫使用量非常高，全年液氫市場(chǎng)需求量的14%都被用于燃料電池車。
2、日本氫能與燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀
日本由于資源短缺，政府對(duì)氫能和燃料電池的推廣力度在世界范圍內(nèi)都是最大的。目前，日本在家庭用燃料電池?zé)犭娐?lián)供固定電站和燃料電池汽車商業(yè)化運(yùn)作方面都是最成功的。早在2014年4月制定的“第四次能源基本計(jì)劃”，日本政府就明確提出了加速建設(shè)和發(fā)展“氫能社會(huì)”的戰(zhàn)略方向。所謂“氫能社會(huì)”是指將氫能廣泛應(yīng)用于社會(huì)日常生活和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)活動(dòng)之中，與電力、熱力共同構(gòu)成二次能源的三大支柱。據(jù)此，2014年6月，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省制定了“氫能與燃料電池戰(zhàn)略路線圖”，提出了實(shí)現(xiàn)“氫能社會(huì)”目標(biāo)分三步走的發(fā)展路線圖：到2025年要加速推廣和普及氫能利用的市場(chǎng)；到2030年要建立大規(guī)模氫能供給體系并實(shí)現(xiàn)氫燃料發(fā)電；到2040年要完成零碳?xì)淙剂瞎┙o體系建設(shè)。截至2018年1月，日本燃料電池乘用車保有量約2000臺(tái)，燃料電池大巴預(yù)計(jì)2020年增加到100臺(tái)。從目前的燃料電池汽車價(jià)格、保有量和加注站數(shù)量來(lái)看，日本尚處于燃料電池汽車社會(huì)的搖籃期，預(yù)計(jì)2050年將是日本燃油汽車全面向燃料電池汽車過(guò)渡之年。
氫燃料電池具有燃料能量轉(zhuǎn)化率高、噪音低以及零排放等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于汽車、飛機(jī)、列車等交通工具以及固定電站等方面。從燃料電池在載人航天、水下潛艇、分布式電站獲得應(yīng)用以來(lái)，燃料電池一直受到各國(guó)政府和企業(yè)的關(guān)注，其研發(fā)、示范和商業(yè)化應(yīng)用的資金投入不斷增加。在未來(lái)煤電占比相對(duì)較低的情況下，由于風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源技術(shù)規(guī)模的增大，整個(gè)上游的電源結(jié)構(gòu)會(huì)越來(lái)越清潔。在這種結(jié)構(gòu)下，新能源汽車特別是純電動(dòng)汽車、基于電解水制氫的燃料電池汽車，排放強(qiáng)度會(huì)明顯下降。而燃料電池汽車不同于純電動(dòng)汽車的是，它實(shí)現(xiàn)了上游發(fā)電和終端用電在時(shí)間上的“分離”，進(jìn)而使得氫能相比于波動(dòng)性較大的風(fēng)能和太陽(yáng)能(純電動(dòng)車技術(shù)路線)的互補(bǔ)能力更強(qiáng)。因此，發(fā)展氫能和氫燃料電池具有巨大的能源戰(zhàn)略意義。
國(guó)外氫能與燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀及分析
全球范圍來(lái)看，世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家從資源、環(huán)保等角度出發(fā)，都十分看重氫能的發(fā)展，目前氫能和燃料電池已在一些細(xì)分領(lǐng)域初步實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化。2017年全球燃料電池的裝機(jī)量達(dá)到670兆瓦，移動(dòng)類裝機(jī)量455.7兆瓦，固定式裝機(jī)量213.5兆瓦。截至2017年12月，全球燃料電池乘用車銷售累計(jì)接近6000輛。豐田Mirai共計(jì)銷售5300輛，其中美國(guó)2900輛，日本2100輛，歐洲200輛，占全球燃料電池乘用車總銷量的九成以上。截至2017年年底，全球共有328座加氫站，歐洲擁有139座正在運(yùn)行的加氫站，亞洲擁有118座，北美擁有68座。目前氫燃料電池及氫燃料電池汽車的研發(fā)與商業(yè)化應(yīng)用在日本、美國(guó)、歐洲迅速發(fā)展，在制氫、儲(chǔ)氫、加氫等環(huán)節(jié)持續(xù)創(chuàng)新。
1、美國(guó)氫能與燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀
美國(guó)氫能的生產(chǎn)和儲(chǔ)運(yùn)有AirProducts、Praxair等世界先進(jìn)的氣體公司，并且有技術(shù)領(lǐng)先的質(zhì)子膜純水電解制氫公司，同時(shí)還掌握著液氫儲(chǔ)氣罐、儲(chǔ)氫罐等核心技術(shù)。液氫方面，美國(guó)在液氫生產(chǎn)規(guī)模、液氫產(chǎn)量、價(jià)格方面都具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。美國(guó)燃料電池乘用車和叉車保有量領(lǐng)先全球：豐田Mirai在美國(guó)銷售了超過(guò)2900輛燃料電池汽車。美國(guó)擁有世界最大的燃料電池叉車企業(yè)PlugPower，目前已有超過(guò)2萬(wàn)輛燃料電池叉車，進(jìn)行了超過(guò)600萬(wàn)次加氫操作。加氫站建設(shè)方面，目前北美分布的68座加氫站僅1座位于加拿大，其余全部分布在美國(guó)，其加州地區(qū)集中度最高。美國(guó)燃料電池汽車液氫使用量非常高，全年液氫市場(chǎng)需求量的14%都被用于燃料電池車。
2、日本氫能與燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀
日本由于資源短缺，政府對(duì)氫能和燃料電池的推廣力度在世界范圍內(nèi)都是最大的。目前，日本在家庭用燃料電池?zé)犭娐?lián)供固定電站和燃料電池汽車商業(yè)化運(yùn)作方面都是最成功的。早在2014年4月制定的“第四次能源基本計(jì)劃”，日本政府就明確提出了加速建設(shè)和發(fā)展“氫能社會(huì)”的戰(zhàn)略方向。所謂“氫能社會(huì)”是指將氫能廣泛應(yīng)用于社會(huì)日常生活和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)活動(dòng)之中，與電力、熱力共同構(gòu)成二次能源的三大支柱。據(jù)此，2014年6月，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省制定了“氫能與燃料電池戰(zhàn)略路線圖”，提出了實(shí)現(xiàn)“氫能社會(huì)”目標(biāo)分三步走的發(fā)展路線圖：到2025年要加速推廣和普及氫能利用的市場(chǎng)；到2030年要建立大規(guī)模氫能供給體系并實(shí)現(xiàn)氫燃料發(fā)電；到2040年要完成零碳?xì)淙剂瞎┙o體系建設(shè)。截至2018年1月，日本燃料電池乘用車保有量約2000臺(tái)，燃料電池大巴預(yù)計(jì)2020年增加到100臺(tái)。從目前的燃料電池汽車價(jià)格、保有量和加注站數(shù)量來(lái)看，日本尚處于燃料電池汽車社會(huì)的搖籃期，預(yù)計(jì)2050年將是日本燃油汽車全面向燃料電池汽車過(guò)渡之年。
