2021年中國氫燃料動力電池行業(yè)發(fā)展概況、技術(shù)重點發(fā)展方向及發(fā)展對策分析[圖]

一、氫氣的需求量

氫在地球上主要以化合態(tài)的形式出現(xiàn)，是宇宙中分布最廣泛的物質(zhì)，它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%，是二次能源。氫能在21世紀有可能在世界能源舞臺上成為一種舉足輕重的能源，氫的制取、儲存、運輸、應用技術(shù)也將成為21世紀備受關(guān)注的焦點。氫具有燃燒熱值高的特點，是汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。氫燃燒的產(chǎn)物是水，是世界上最干凈的能源。氫能來源廣泛、清潔無碳、靈活高效、應用場景豐富的二次能源，是推動傳統(tǒng)化石能源清潔高效利用和支撐可再生能源大規(guī)模發(fā)展發(fā)展的理想互聯(lián)媒介,是實現(xiàn)交通運輸、工業(yè)和建筑等領(lǐng)域大規(guī)模深度脫碳的最佳選擇其產(chǎn)業(yè)鏈較長，能夠帶動上下游產(chǎn)業(yè)共同發(fā)展，為經(jīng)濟增長提供強勁動力，被視為21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉础?

氫能的發(fā)展具有重要意義

資料來源：智研咨詢整理

2019年全球氫氣的需求量是71百萬噸，預計在可持續(xù)發(fā)展情景下，2030年全球氫氣的需求量88百萬噸；2040年全球氫氣的需求量137百萬噸；2050年全球氫氣的需求量287百萬噸；2060年全球氫氣的需求量415百萬噸；2070年全球氫氣的需求量519百萬噸。

可持續(xù)發(fā)展情景下全球氫氣的需求量

資料來源：國際能源署、智研咨詢整理

二、中國氫能及燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀

1、研究歷程及政策

氫能燃料電池技術(shù)是中國未來能源技術(shù)的戰(zhàn)略性選擇，也是新能源汽車科技創(chuàng)新的重要方向。科技部高度重視氫能及燃料電池技術(shù)研發(fā)?！笆濉逼陂g，啟動實施“電動汽車”重大科技專項，確立了以純電動汽車、混合動力汽車、燃料電池汽車為“三縱”和電池、電機、電控為“三橫”的“三縱三橫”研發(fā)布局，燃料電池汽車技術(shù)作為“三縱”之一得到重點研發(fā)部署，并在“十一五”“十二五”“十三五”持續(xù)進行科技攻關(guān)，對燃料電池汽車用電堆、雙極板、炭紙、催化劑、膜電極、空氣壓縮機、儲氫瓶等關(guān)鍵技術(shù)均進行了研發(fā)部署。

中國氫能及燃料電池研究歷程

資料來源：智研咨詢整理

相關(guān)報告：智研咨詢發(fā)布的《2022-2028年中國氫燃料電池行業(yè)市場運營格局及前景戰(zhàn)略分析報告》

2021年以來,國家及相關(guān)部門為推進氫能及燃料電池的推廣和應用，不斷出臺有關(guān)氫能和燃料電池相關(guān)的政策。與此同時，全國各地方政府也陸續(xù)發(fā)布政策支持氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2021年以來國家層面上有關(guān)氫能和燃料電池相關(guān)的政策（一）

資料來源：智研咨詢整理

2021年以來國家層面上有關(guān)氫能和燃料電池相關(guān)的政策（二）

資料來源：智研咨詢整理

2、產(chǎn)業(yè)鏈

氫燃料動力電池系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)上游由電控系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、膜電極組件、催化劑、質(zhì)子交換膜、碳布/碳網(wǎng)等等；下游應用于交通運輸領(lǐng)域，還包括便攜式電池、發(fā)電、建筑儲能以及工業(yè)、軍事等領(lǐng)域。

氫燃料動力電池系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈

資料來源：智研咨詢整理

3、裝機量及企業(yè)分布

2020年，氫燃料裝機量受疫情和補貼退坡影響而下降，中國氫燃料電池裝機量下降至79.2MW，同比下降38.17%；2021年中國燃料電池系統(tǒng)累計裝機量實現(xiàn)翻番，2021年1-12月中國燃料電池系統(tǒng)累計裝機量173MW，同比去年增長119%，累計值同樣創(chuàng)歷年新高。

2018-2021年中國氫燃料電池裝機量及增長

資料來源：智研咨詢整理

2021年1-12月，中國氫燃料電池裝機量排名前三的是億華通、海卓動力、上海杰寧。億華通累計裝機量54.5MW，占32%，排名第一；海卓動力累計裝機量26.1MW，占15%，排名第二；上海杰寧累計裝機量16.2MW，占9%，排名第三。

2021年1-12月中國氫燃料電池裝機量分布

資料來源：智研咨詢整理

4、氫燃料動力電池系統(tǒng)專利申請分布

隨著日益緊張的能源供給,氫燃料電池的發(fā)展越來越受到各國的關(guān)注。氫燃料動力電池系統(tǒng)又分為電堆系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分。其中，電堆系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的專利申請量42231件，占氫燃料動力電池系統(tǒng)專利申請量的66%；控制系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的專利甲請重21825件；占氫燃料動力電池系統(tǒng)專利申請量34%。

2021年中國氫燃料動力電池系統(tǒng)專利申請分布

資料來源：智慧芽/科創(chuàng)板《2022年中國氫能行業(yè)技術(shù)發(fā)展洞察報告》、智研咨詢整理

從中國氫燃料動力電池電堆系統(tǒng)細分專利申請分布來看，催化劑領(lǐng)域?qū)＠暾埩空?8.29%，可以看出，在催化劑技術(shù)分支存在大量的專利布局,因為催化劑的成本最高，對燃料電池性能的影響最大；雙極板領(lǐng)域?qū)＠暾埩空?3.4%；密封等其他零部件領(lǐng)域?qū)＠暾埩空?3.38%；膜電極組件領(lǐng)域?qū)＠暾埩空?2.06%；制造工藝領(lǐng)域?qū)＠暾埩空?0.76%；質(zhì)子交換膜領(lǐng)域?qū)＠暾埩空?.2%；擴散層領(lǐng)域?qū)＠暾埩空?.7%；電堆設(shè)計與制造領(lǐng)域?qū)＠暾埩空?.22%。

中國氫燃料動力電池電堆系統(tǒng)專利申請分布

資料來源：智慧芽/科創(chuàng)板《2022年中國氫能行業(yè)技術(shù)發(fā)展洞察報告》、智研咨詢整理

5、技術(shù)專利申請人排名

電解水制氫由于設(shè)備簡單，工藝流程穩(wěn)定且不產(chǎn)生任何污染，是當前制氫領(lǐng)域的熱點技術(shù)，并且專利申請總量和增長速度均高于其他制氫技術(shù)。

從中國國內(nèi)電解水制氫技術(shù)專利申請人排名來看，中國華能集團清潔能源技術(shù)研究有限公司電解水制氫技術(shù)專利申請總量117件，排名一位；中國科學院大連化學物理研究所電解水制氫技術(shù)專利申請總量74件，排名二位；華能集團技術(shù)創(chuàng)新中心有限公司電解水制氫技術(shù)專利申請總量72件，排名三位；四川華能氫能科技有限公司電解水制氫技術(shù)專利申請總量58件，排名四位；深圳氫愛天下健康科技控股有限公司、清華大學電解水制氫技術(shù)專利申請總量各48件，排名五位；四川華能嘉陵江水電有限責任公司、華能明臺電力有限責任公司、四川華能涪江水電有限責任公司、四川華能太平驛水電有限責任公司電解水制氫技術(shù)專利申請總量各42件，排名第六位。

中國國內(nèi)電解水制氫技術(shù)專利申請人排名

（注，專利數(shù)據(jù)截止2022年2月18日）

資料來源：智慧芽/科創(chuàng)板《2022年中國氫能行業(yè)技術(shù)發(fā)展洞察報告》、智研咨詢整理

從中國國內(nèi)化工原料制氫技術(shù)專利申請人排名來看，上海合既得動氫機器有限公司、中國石油化工股份有限公司化工原料制氫技術(shù)專利申請量各103件，位居首位；其次是中國科學院大連化學物理研究所，化工原料制氫技術(shù)專利申請總量88件；第三是浙江大學，化工原料制氫技術(shù)專利申請總量84件。

中國國內(nèi)化工原料制氫技術(shù)專利申請人排名

（注，專利數(shù)據(jù)截止2022年2月18日）

資料來源：智慧芽/科創(chuàng)板《2022年中國氫能行業(yè)技術(shù)發(fā)展洞察報告》、智研咨詢整理

高壓氣態(tài)和高壓液態(tài)儲運方式由于適用場景廣,成本低，是現(xiàn)階段國內(nèi)應用最廣泛的儲運方式。專利申請總量和增長速度均高于其他儲運方式。中國國內(nèi)化工原料制氫技術(shù)專利申請人排名前三的分別是豐田自動車株式會社、浙江大學、本田技研工業(yè)株式會社，化工原料制氫技術(shù)專利申請總量分別為202件、98件、70件，上海華篷防爆科技有限公司、江蘇國富氫能技術(shù)裝備股份有限公司、張家港氫云新能源研究院有限公司、通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司、現(xiàn)代自動車株式會社、有研工程技術(shù)研究院有限公司、中科液態(tài)陽光〔蘇州)氫能科技發(fā)展有限公司化工原料制氫技術(shù)專利申請總量依次擠進前十。

中國國內(nèi)化工原料制氫技術(shù)專利申請人排名

（注，專利數(shù)據(jù)截止2022年2月18日）

資料來源：智慧芽/科創(chuàng)板《2022年中國氫能行業(yè)技術(shù)發(fā)展洞察報告》、智研咨詢整理

在中國國內(nèi)站外加氫技術(shù)專利申請人排名中，豐田自動車株式會社以站外加氫技術(shù)專利申請總量117件位居第一；上海氫楓能源技術(shù)有限公司以站外加氫技術(shù)專利申請總量77件位居第二；張家港氫云新能源研究院有限公司司以站外加氫技術(shù)專利申請總量64件位居第三。

中國國內(nèi)站外加氫技術(shù)專利申請人排名

（注，專利數(shù)據(jù)截止2022年2月18日）

資料來源：智慧芽/科創(chuàng)板《2022年中國氫能行業(yè)技術(shù)發(fā)展洞察報告》、智研咨詢整理

由于中游燃料電池動力系統(tǒng)所涉及的零部件眾多，通常均有整車廠集中進行開發(fā)。從主要專利申請人的類別來看，國內(nèi)在燃料電池動力技術(shù)領(lǐng)域的主要機構(gòu)多為整車廠和能源科技公司。

中國國內(nèi)氫燃料動力電池系統(tǒng)專利申請排名前10的申請人中，國外企業(yè)占據(jù)7席，分別為豐田自動車株式會社、中國科學院大連化學物理研究所、通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司、現(xiàn)代自動車株式會社、日產(chǎn)自動車株式會社、松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社、豐田技研工業(yè)株式會社、新源動力股份有限公司、三星SDI株式會社，專利申請總理量分別為1559件、836件、569件、436件、427件、420件、349件，國內(nèi)企業(yè)占據(jù)3席，分別為中國科學院大連化學物理研究所、新源動力股份有限公司、上海神力科技有限公司，專利申請總理量分別為922件、382件、380件。

中國國內(nèi)氫燃料動力電池系統(tǒng)專利申請人排名

（注，專利數(shù)據(jù)截止2022年2月18日）

資料來源：智慧芽/科創(chuàng)板《2022年中國氫能行業(yè)技術(shù)發(fā)展洞察報告》、智研咨詢整理

交通領(lǐng)域是氫能消費的重要突破口。氫燃料電池汽車是“終極的親環(huán)境汽車”，市場正在逐漸成長，未來發(fā)展前景較為廣闊。從氫能在交通運輸領(lǐng)域的專利申請總量和增長速度來看均高于其他領(lǐng)域。從氫能在交通運輸領(lǐng)域的專利申請人排名情況來看，豐田自動車株式會社、通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司、現(xiàn)代自動車株式會社依次排名前三，專利申請總量分別為759件、531件、354件。

中國國內(nèi)氫能在交通運輸領(lǐng)域的專利申請人排名

（注，專利數(shù)據(jù)截止2022年2月18日）

資料來源：智慧芽/科創(chuàng)板《2022年中國氫能行業(yè)技術(shù)發(fā)展洞察報告》、智研咨詢整理

三、中國氫燃料電池技術(shù)重點發(fā)展方向及發(fā)展對策

氫燃料電池是以氫氣為燃料，通過電化學反應將燃料中的化學能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電裝置，具有能量轉(zhuǎn)換效率高、零排放、無噪聲等優(yōu)點，相應技術(shù)進步可推動氫氣制備、儲藏、運輸?shù)燃夹g(shù)體系的發(fā)展升級。在新一輪能源革命驅(qū)動下，世界各國高度重視氫燃料電池技術(shù)，以支撐實現(xiàn)低碳、清潔發(fā)展模式。

中國也積極跟進氫能相關(guān)發(fā)展戰(zhàn)略，2001年確立了863計劃中包括燃料電池在內(nèi)的“三縱三橫”戰(zhàn)略；《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃（2016—2030）》《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》（2017年）等國家政策文件均明確提出支持燃料電池汽車發(fā)展。2020年，科技部啟動了國家重點研發(fā)計劃“可再生能源與氫能技術(shù)”重點專項，將重點突破質(zhì)子交換膜、氣體擴散層碳紙、車用燃料電池催化劑批量制備技術(shù)、空壓機耐久性、高可靠性電堆等共性關(guān)鍵技術(shù)。國家能源局將氫能及燃料電池技術(shù)列為“十四五”時期能源技術(shù)裝備重點任務(wù)。

中國氫燃料電池技術(shù)研發(fā)進展及重點發(fā)展方向

資料來源：智研咨詢整理

經(jīng)過四個五年國家科技計劃的組織實施，中國燃料電池從電堆、系統(tǒng)到關(guān)鍵部件技術(shù)研發(fā)均取得一系列關(guān)鍵突破，形成了涵蓋制氫、儲氫、氫安全及燃料電池及整車應用等技術(shù)的產(chǎn)學研用研發(fā)體系，培育了一批從事燃料電池及關(guān)鍵零部件研發(fā)生產(chǎn)的企業(yè)。

未來氫燃料電池系統(tǒng)技術(shù)將降低氫燃料成本有利于氫燃料電池技術(shù)的推廣應用，而大規(guī)模的氫燃料電池技術(shù)利用將進一步降低相關(guān)系統(tǒng)的成本。為進一步降低氫能的生產(chǎn)和利用成本，無論是氫燃料電池還是電解水制氫，需要大力開展碳纖維紙/布、PEM、催化劑、GDL、BPs等關(guān)鍵材料或核心組件的制備技術(shù)研究與轉(zhuǎn)化應用。在2021—2035年周期內(nèi)持續(xù)設(shè)立氫燃料電池國家級專項課題，提供穩(wěn)定的經(jīng)費支持，鼓勵氫能及氫燃料電池研究隊伍傾力投入研究。

氫燃料電池系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展對策

資料來源：智研咨詢整理

以上數(shù)據(jù)及信息可參考智研咨詢（yhcgw.cn）發(fā)布的《2022-2028年中國氫燃料電池行業(yè)市場經(jīng)營管理及投資前景預測報告》。智研咨詢是中國領(lǐng)先產(chǎn)業(yè)咨詢機構(gòu)，提供深度產(chǎn)業(yè)研究報告、商業(yè)計劃書、可行性研究報告及定制服務(wù)等一站式產(chǎn)業(yè)咨詢服務(wù)。您可以關(guān)注【智研咨詢】公眾號，每天及時掌握更多行業(yè)動態(tài)。