氢能源及燃料电池交通解决方案-德勤-solarbe文库

资源描述：

未来移动出行的动力源泉氢能源及燃料电池交通解决方案白皮书系列系列一德勤中国每日免费获取报告 1、每日微信群内分享 7最新重磅报告； 2、每日分享当日华尔街日报、金融时报； 3、每周分享经济学人 4、行研报告均为公开版，权利归原作者所有，起点财经仅分发做内部学习。扫一扫二维码关注公号回复研究报告加入“起点财经”微信群未来移动出行的动力源泉 | 执行摘要 1 执行摘要本白皮书由德勤与巴拉德动力系统有限公司联合撰写并发表，旨在介绍燃料电池汽车的奇妙技术及其商业应用。通过深入的研究和分析，本白皮书回答了行业高管和外界人士最关心的问题燃料电池汽车的商业可行性如何，以及它们对环境的影响如何氢是宇宙中最丰富的物质之一。或许正因为氢的大量存在，我们有时会忘记了氢的价值。从最初作为初代内燃机的燃料，到现在氢气已经可以为空中旅行提供动力，并正在以燃料电池这一应用形式，又一次成为全人类能源革命中的焦点。我们将陆续推出 3卷白皮书对氢能进行介绍，并将全面解析氢能在未来将如何驱动移动出行领域的发展。本卷为白皮书系列的第一卷，将主要对氢能及燃料电池进行介绍，并通过总拥有成本分析对燃料电池车、纯电动车及燃油车进行深入对比。我们采取了自下而上的总拥有成本分析法（“ TCO”），对美国、中国及欧洲的氢能源车进行了跨度长达 13年的深入分析。通过对燃料电池车的购买成本进行拆分，我们对燃料电池车的燃料电池系统、电机等组件的价格均进行了测算；此外我们也对燃料费用、基础设施成本、维修费用等运营成本也分别进行了测算。我们相信通过这种分析方法，不仅对当前行业的研究成果进行了补充，也可以帮助我们的读者将这个 TCO模型应用到各种类别的燃料电池车辆运营 TCO测算中。事实上，我们在搭建了基础的 TCO模型后，将其应用到了三个实际的燃料电池车辆运营使用案例中上海的氢燃料物流车运营、加利福尼亚的氢燃料港口重卡运营及伦敦的氢燃料公交车运营。我们的 TCO分析展示了燃料电池车的良好发展前景。即使不考虑氢能的非定量优势（如零污染性排放等），仅就定量成本而言，在美国、中国及欧洲三个地区及各个实际应用案例中，燃料电池车的 TCO均预计会在 2029年之前低于纯电动车及燃油车的 TCO。这一方面是由于技术进步及大规模生产带来的制造成本下降导致的，另一方面也受益于氢气价格、加氢站等运营相关的成本持续下降。因此各国政府开始投入越来越多的精力发展氢能相关技术及推动氢能的应用。通过我们的 TCO模型测算， 2019年燃料电池车的每百公里总拥有成本约比纯电动车及燃料车分别高 40及 90左右。从购买成本看，较高的燃料电池系统价格及因为缺乏规模效应导致的零部件成本加价是购买成本较高的主要原因；从运营成本来看，较高的氢气价格是当前运营成本高昂的主要原因。然而，预计到 2026年，燃料电池车的 TCO 将会开始低于纯电动车，到 2027年，燃料电池车 TCO将会开始低于燃油车。总体来看，我们预计未来 10年内燃料电池车 TCO 将会降低 50，燃料电池系统及氢气价格下降是主要驱动因素。其中燃料系统成本预计到 2029年将下降超过 50。燃料电池系统成本下降空间较大，主要是因为当前燃料电池系统价格高企是由于高技术门槛和高制造成本导致的，而不是由于原材料成本较高导致的。当前有很多观点认为燃料电池价格较高的原因是使用了铂金作为催化剂，但实际上，铂金的成本在燃料电池系统总体成本中占比不到 1。与之相反，锂电池的金属材料成本如锂和钴则在电池总体成本中占据了很大比例。因此，技术进步及大规模生产可以驱动燃料电池系统价格显著下降。运营成本方面，其下降的主要驱动因素是氢气价格，受益于更多的可再生能源将用于氢气生产（目前由可再生能源生产的氢气占比还不到 5）及相关运输及存储技术的提升，预计氢气价格将在美国、中国、欧洲等国家和地区均明显下降。未来移动出行的动力源泉 | 执行摘要 2 我们的 TCO预测采取了非常保守的假设。实际上历史经验表明，随着新兴技术的出现，生产成本的下降往往会比预测值要大的多；此外，我们也没有将任何政府补贴（车辆购买补贴、加氢站建设补贴、加氢站运营补贴等）或政府激励纳入到 TCO模型中。从上海、加利福尼亚及伦敦的案例分析来看，由于政府补贴或对燃油车的额外路税将使得燃料电池车的 TCO更快地与纯电动车及燃料车的 TCO实现交叉。此外，我们仍假设燃油车成本变动较为稳定，但实际上，燃油车成本可能由于油价上涨、更严格的排放标准出台、市区准入限制、燃油车禁令等无法量化的原因而大幅上升。因此，考虑到其他因素，燃料电池车的 TCO有可能会在 2025年之前就低于电动车及燃油车的 TCO。最后，本文还对燃料电池车的能量转换效率、氢气生产、和温室气体排放等燃料电池技术相关的环境影响进行了现状分析及未来展望。事实上这并不是本白皮书的研究重点，我们将会在第 3卷 * 白皮书中进行更为详细的讨论，但是我们相信在本白皮书中引入关于氢产业链的基础分析，将有助于我们的读者更好的理解氢能相关价值链及未来发展趋势。当前燃料电池车的能量转换效率是高于燃油车，但低于纯电动车的，这主要是由于氢气生产过程的低效及能量损失。而在未来，风力及光伏等可再生能源将会在制氢过程中发挥更大作用，提升燃料电池车的能量转换效率。因为当前可再生能源受到季节、高峰低谷使用周期等因素的影响较大，产生了大量被浪费的过剩电力。可再生能源的边际成本接近于零，使得其定价低于其他当时生产的电力，而因为过剩电力浪费情况的存在，新能源电力在欧洲某些国家甚至有负电价情况出现。而氢能恰好可以利用这些可再生能源，将过剩的电力以氢气的形式储存起来。从环境影响的角度来看，燃料电池车是最清洁的，相较于的电动车及燃油车，燃料电池车的全生命周期碳排放是最少的。而随着可再生能源更多的应用于氢气制取，及氢气运输技术的提升，预计燃料电池车的碳排放还将继续降低。同时，相较于纯电动车，燃料电池车在制造过程中的碳排放也较低。因为电池生产过程中使用了大量金属材料如锂和钴等，金属材料的挖掘、生产加工等过程均有大量能量消耗及碳排放。同时燃料电池车回收在报废阶段也比电动车回收更容易且更有经济吸引力。正如比尔盖茨的名言 “ 我们总是高估未来两年将发生的变化，低估未来十年将发生的变化。不要让自己陷入无所作为的状态。” 我们希望本白皮书可以对我们的读者理解氢能及氢能如何应用在交通领域提供一些帮助，尽管我们的努力可能微不足道，我们也希望竭尽所能的为创造更加经济合理的商业模式及更加绿色的世界而做出一些微小贡献。注释 *三卷白皮书系列包括 1.交通出行中的氢燃料电池解决方案； 2.氢和燃料电池的应用现状和未来； 3.氢供应链的演进与未来 3 目录 3 燃料电池简介 5 燃料电池车应用概述 22 总拥有成本分析 35 能源效率与环境影响的比较 67 总结与展望 89 参考文献 91 联系我们 101 目录 4 未来移动出行的动力源泉 | 燃料电池简介 5 未来移动出行的动力源泉 | 燃料电池简介燃料电池简介 1.1 什么是燃料电池广义上来讲，燃料电池是通过化学反应，将燃料及氧化剂中蕴含的化学能转换为电能的装置 1 。最近，燃料电池这个词几乎被专门用来形容以氢作为燃料的反应堆 2 。氢气作为汽车燃料已经有很长的历史了。在 200年前，氢气就被用在第一代内燃机中作为燃料，与现在内燃机里汽油等燃料工作原理类似 3 。但是因为安全性及能量密度较低，氢气作为内燃机燃料并没有表现出优越性 7 。然而，在如今的燃料电池技术中，氢气并不直接燃烧，而是和氧气反应转换为电能 4 。氢气和氧气的化学反应是非常简单的，可以用如下公式表示 2H 2 O 2 2H 2 O 5 。在燃料电池中，氢气和氧气分别进入到电池的阳极和阴极（图 1）。电池两极之间通过电解液隔离，一方面可以阻止电池两极的反应物相互接触，一方面为阳极产生的离子提供到达阴极的通道。如图1 所示，燃料电池反应原理如下氢气首先进入燃料电池的氢电极（称为阳极）（步骤1 ），然后氢气与覆盖在阳极上的催化剂反应，释放电子形成带正电荷的氢离子（步骤2 ），氢离子穿过电解液到达阴极（步骤3 ）。然而，电子不能通过电解液，相反，电子流入电路，形成电流，产生电能（步骤4 ）。在阴极，催化剂使氢离子与空气中的氧结合形成水，水是燃料电池反应中的唯一副产品（步骤5 ） 6 。图1 燃料电池反应堆工作原理阳极阴极氢气入口H 2 水 H 2 O 电流 e 催化剂涂层 1 2 5 3 4 e 氧气入口 O 2 电解液离子离子离子 6 未来移动出行的动力源泉 | 燃料电池简介燃料电池可以简单的根据电解液的不同分为几种不同的类别，主要的燃料电池类型包括质子交换膜燃料电池（“ PEM”），碱性燃料电池（“ AFC”），磷酸燃料电池（“ PAFC”），固体氧化物燃料电池（“ SOFC”）以及熔融碳酸盐燃料电池（“ MCFC”）。图2对不同燃料电池进行了对比。 PEM目前是处于商业化最前沿的燃料电池，因为PEM 可以在 50-100摄氏度下运行，启动时间较短，同时对氧化剂要求较低，空气就可以作为其氧化剂来源 8 。这些特性使得PEM 成为汽车能源的理想解决方案，并且使得PEM 从20世纪90年代开始得到了快速发展 10 。图 2 燃料电池的5 种类型对比 9 燃料电池类型电解液运行温度 /°C 催化剂主要优势主要劣势应用领域 PEM 质子交换膜 50-100 铂金启动快室内温度较低可以将空气作为氧化剂对CO敏感需要将反应物加湿汽车便携式电源 AFC 碱性电解液 90-100 镍/银启动快工作温度较低需要纯氧作为催化剂航空航天军事 PAFC 磷酸 150-200 铂金对CO 2 不敏感对CO敏感启动较慢分布式发电 1 SOFC 固体氧化物 650-1,000 LaMnO3/LaCoO3 可以将空气作为氧化剂较高的能量效率 2 运行温度较高大型分布式发电便携式电源 MCFC 熔融碳酸盐 600-700 镍可以将空气作为氧化剂较高的能量效率 2 运行温度较高大型分布式发电注释 1.用多种小型，连接电网的设备发电和储能； 2. 热电转换效率可以达到 85，纯电转换效率约为 60 7 未来移动出行的动力源泉 | 燃料电池简介种类主要应用示例交通乘用车卡车叉车公交物流车航空器船只电动自行车固定电源热电联产系统（“ CHP”）不间断供电系统（“ UPS”） 1 分布式发电其他应用便携式电源无人机（“ UAVs”）图 3 氢燃料电池的主要应用及示例氢燃料电池可以被广泛的应用于各个场景中，主要的应用可以被分为3类交通、固定电源及（如便携式电源）（图3 ） 11 注释 1. 不间断供电系统可以在主输入电源故障时对外供电 8 未来移动出行的动力源泉 | 燃料电池简介 1.2 燃料电池及燃料电池车发展历史燃料电池并不是一个新产物，最早的燃料电池可以追溯到1839 年，是由威尔士科学家威廉·格罗夫（ William Grove发明出的原型 12 。然而燃料电池车首次成为焦点是在20世纪70年代石油危机推动了氢燃料电池在汽车上的应用 14 。在接下来的几十年，不同国家和地区的科学家为了推动燃料电池车的发展做了不懈的努力 14 。在多年的研发投入下，丰田在2014 年推出了全球第一辆商业化的燃料电池车。在此之后，燃料电池车在公众眼中不再是一个只存在于实验室中的车型，而是驱动未来汽车变化的主要技术之一。从2014 年开始至今，中国、美国、日本及欧洲的一些国家开始着力于推动氢燃料电池技术的发展 14 。图 4列举了关于燃料电池及燃料电池车的发展简史。通过政府政策鼓励、技术进步及产业参与度提升等多方面的投入，燃料电池的应用已经进入了一个黄金时代。 9 未来移动出行的动力源泉 | 燃料电池简介 20 世纪70 年代的石油危机促使全球发展替代能源，如燃料电池等 14 威廉· 格罗夫发明了第一个燃料电池 14 PAFC 是20 世纪70 年代至90 年代的主流燃料电池技术，主要用于分布式发电 14 20 世纪60 年代，美国宇航局首次使用碱性燃料电池为双子座和阿波罗号宇宙飞船发电 14 2 0 世纪 90 年代，在巴拉德等电池生产商的领导下，质子交换膜燃料电池取得了重大技术突破，使得燃料电池可以被应用于汽车领域 19 1966 年，通用汽车公司开发了世界上第一辆燃料电池车 15 20 世纪90 年代，固定式燃料电池被应用于商业和工业生产 16 2003 年，美国能源部资助了一项12 亿美元的计划，旨在促进氢和燃料电池技术在交通运输中的应用 22 1993 年，巴拉德研制出世界上第一辆使用质子交换膜燃料电池的9.7 米公交巴士 15 2013 年，几家汽车制造商成立了联盟（ H2USA ）以促进燃料电池车商业化和及氢气相关基础设施开发；合作伙伴包括福特、日产、戴姆勒、通用和本田 17 2 0 0 2 年，丰田在美国和日本推出了世界上第一个燃料电池混合动力汽车（ F CH V ）的租赁 1 5 2 0 18 年，德国试运行了由法国阿尔斯通公司制造的世界上第一列氢燃料火车 20 1994 年，戴姆勒推出了第一代现代燃料电池车-NECAR 1 ，此车型由巴拉德提供燃料电池堆 12 2014 年，丰田推出了Mirai ，这是第一款商用燃料电池车， 2015 年，现代紧随其后推出了商用燃料电池车 15 2003 年，欧盟25 个国家启动了欧洲研究区项目（“ ERA “），其中包括建立欧洲氢燃料电池技术研发平台 13 2011 年以来，中国政府先后出台了鼓励和引导氢燃料电池技术研发的计划 21 2014 年，日本通过了第四个战略能源计划，该计划明确指出要使用氢作为能源，并为氢气的生产、储存、运输和应用制定了战略路线图 18 政府政策技术及相关企业的发展 1839 1960s 1980s 1970s 1990s 2010 2000 2020 图4 燃料电池及燃料电池车的发展简史 10 未来移动出行的动力源泉 | 燃料电池简介 1.3 不同国家及地区的氢燃料及燃料电池发展情况与大多数先进技术一样，燃料电池技术在初始研发时对政府的政策依赖较高。中国、美国、欧州、日本等国家政府出于不同的原因，都不同程度出台了相关政策及鼓励措施，促进了燃料电池产业的发展，并在燃料电池核心技术研究上进行了大量投资。上述国家对燃料电池的发展制定了补贴政策和中长期战略规划，通过对各国政府政策及产业发展的分析，可以获得各国氢燃料及燃料电池的政策端启示。图5对每个国家的氢燃料相关政策重点进行了概括，我们将在后续的文章中进一步详细讨论。图5 主要国家的氢燃料相关政策概览 1 美国中国欧洲日本国家战略早在1990年，美国政府就颁布了氢能研究、发展及示范法案，制定了氢能研发 5年计划 13 通过在氢能方面的长时间持续投入，美国已经形成了一套系统的促进氢能发展的法律、政策和科研方案 30 尽管与其他国家相比，中国的氢能发展相对较晚，但中国目前正在大力发展氢能 2016年，氢能被列为能源技术革命创新行动计划中的 15个关键领域之一 25 2019年两会期间，氢能首次写入政府工作报告 26 2003年，欧盟 25个国家启动了欧洲研究区项目（“ ERA”），其中包括建立欧洲氢燃料电池技术研发平台 13 2019年，燃料电池和氢能联合会（ FCHJU）发布了欧洲氢能路线图，提出了到2030年及2050 年氢能发展的路线图 34 氢能被列为日本的 “ 国家能源 ”，日本政府致力于使日本成为氢能社会 30 31 32 2014年，日本通过了第四个战略能源计划，并公布了氢气及燃料电池战略路线图，为氢气的生产、储存、运输和应用指出了发展路径 33 氢气生产及运输 2019年美国能源部发布公告，将为 H2Scale2概念提供最多 3100万美元的资助，这笔资金将用于氢气生产方式创新试验，以及一个综合的氢气生产、存储及加气试点系统 35 全国范围内没有明确的氢气生产及加气的补贴政策 27 氢气目前被列为危险化工品，是氢能发展的主要阻力之一 27 对氢气的清洁生产较为重视欧洲氢能路线图指出要在 2030年以极低的碳排放实现约三分之一的氢气生产 34 氢气及燃料电池战略路线图 – 到 2020年中期建立一个以商业为基础的氢气高效分配系统 24 – 到 2040年实现零碳排放氢气的制造、运输和储存 24 注释 1. 哈维球表示了不同国家及地区政策的重要程度及完成度，只是代表相对次序，并不表示实际进度； 2. H2Scale是一个为了在美国多个行业实现价格合理，可靠的大规模氢气生产，运输，储存和应用的概念，同时，还整合了各种价值数十亿美元的国内产业、提高了国内竞争力，并创造了就业机会 11 未来移动出行的动力源泉 | 燃料电池简介美国中国欧洲日本氢气基础设施 DOE启动了 H2USA-一个和燃料电池车整车厂商合作的 PPP项目，来推动氢气基础设施建设 36 加利福尼亚燃料电池联盟（“ CaFCP”）提出要在 2030年达到 1,000个加氢站 37 没有明确的全国范围内的氢基础设施补贴政策 27 佛山、中山等多个市级政府正在制定地方补贴政策 25 然而，加氢站建设的审批程序仍不清楚 27 2009年，德国成立了 H2 Mobility，投资建设了世界上第一个全国性的加氢站网络 39 欧洲氢路线图指出预计到 2030年将建设 3,700个加氢站 34 2016-2018，日本经济产业部已经向加氢站的研发投入了约 8,800万美元，向加氢站建设投入了约 5.39亿美元的建设补贴 23 乘用车支持政策 2014年，美国政府在作为经济可持续增长路径的全面能源战略明确了氢能在交通运输转型中的主导作用 13 加利福尼亚燃料电池联盟提出要在 2030年达到 1,000,000辆氢燃料电池车 37 2018年，加利福尼亚空气资源委员会（“ CARB”）已经为 “ 海岸到仓库（ Shore to Store）” 项目拨款 4,100万美元，以测试 10辆 8级氢燃料重卡在港口的应用情况 38 面向燃料电池车购买者的补贴将至少持续到 2025 年 28 与纯电动车类似，政府将首先推动燃料电池车在商用车领域的应用，因为商用车更易监管及实现大规模应用 28 ；在商用车领域率先实行并没有写入政策中，主要在执行阶段，会先从商用车入手 28 欧洲氢路线图指出，预计到 2030年，燃料电池乘用车保有量达 370万辆 34 在以丰田为首的整车厂商研发投入下 40 ，日本的氢燃料电池车以乘用车为主 29 根据 2017氢能战略， 2030年目标达到 800,000氢燃料乘用车 23 商用车支持政策欧洲氢路线图指出，预计到 2030年，燃料电池轻型商用车达 50万辆、燃料电池卡车及公交车保有量达 4.5万辆 34 根据 2017氢能战略， 2030年计划达到 1,200辆氢燃料公交车和 10,000辆叉车的保有量 23 注释 1. 哈维球表示了不同国家及地区政策的重要程度及完成度，只是代表相对次序，并不表示实际进度 12 未来移动出行的动力源泉 | 燃料电池简介美国是第一个将氢能及燃料电池技术作为其国家战略的国家 31 。由于石油危机的发生，美国政府从20世纪70年代开始对氢能研究进行了大量资助 41 。早在 1990年，美国政府就颁布了氢能研究、发展及示范法案，制定了氢能研发 5年计划 13 。 2002年，美国能源部发布了国家氢能发展路线图，为公共部门及私人部门如何协调长期发展氢能提供了蓝图 13 。在 2012年，美国国会重写了氢能燃料电池政策，将加氢站相关资产的税收优惠从30提升至50 ，并建立了分级税收奖赏制度，加大了对高效燃料电池（如利用热电联产的燃料电池）的奖赏力度 51 。在 2014年，美国政府颁布了作为经济可持续增长路径的全面能源战略，在其中明确了氢能在交通运输转型中的主导作用 13 。 10月 8日被燃料电池及氢能协会选为全国氢能及燃料电池日，同年得到了参议院第 217号决议的指定，标志着氢能及燃料电池的地位日益重要 49 。如图6 所示，通过美国各氢能组织的不懈努力，美国氢能相关政策几乎已经覆盖了氢能全产业链。美国氢能和燃料电池的研发主要由能源部牵头，建立了以能源部国家实验室为主导，高校、科研机构、企业为补充的研发体系，关键技术的研发将获得资金拨款支持 31 。通过在氢能方面的长时间持续投入，美国已经形成了一套系统的促进氢能发展的法律、政策和科研方案 30 。图 6标注了主要的政府政策及举措时间表。 2019年 3月，美国能源部发布公告，将为 H2scale1提供最多 3100万美元的资助，用于实现美国多行业中氢气生产、运输、存储及利用的规模化 34 。为了进一步推进燃料电池的广泛应用及解决氢气基础设施的问题，美国能源部启动了 H2USA 一个和燃料电池车整车厂商合作的 PPP项目，来推动氢气基础设施建设，以支持美国消费者选择氢能源驱动的交通工具 36 。美国在氢能源多年来的投资在实践中取得了明显成效。在燃料电池车的商业应用方面，美国拥有全球最多的氢燃料乘用车。截至 2019年 8月，美国的氢燃料乘用车销量及租用数量已经达到 7,271辆 44 。除此之外，截至 2019年 4 月，美国已经有了超过 30,000辆氢燃料叉车 335 ，这些叉车主要应用于沃尔玛及亚马逊等美国企业 50 。由于州政府及公众对可再生能源的大力支持，加利福尼亚是美国氢燃料电池车商业化程度最高的州 46 。截至 2019年 6月，加州有 6,830辆燃料电池车在运营，数量远超其他州 37 。自 2010年 6月，加州能源委员会发放了第一笔拨款，加州已经开了 35个零售加氢站，另有 29个加氢站正在建设中 45 。加州空气资源委员会和加州燃料电池联盟在推进氢燃料电池车商业化进程方面发挥了重要作用 47 。加州已经发展出了一套完整的 “ 规划 -补助 -评估 ” 系统，成为美国最活跃及最具示范性的氢燃料电池应用范例 48 。展望未来，加州燃料电池联盟提出了到 2030年建设 1,000 座加氢站及达到 100万辆燃料电池车的目标 37 。注释 1. H2Scale是一个为了在美国多个行业实现价格合理，可靠的大规模氢气生产，运输，储存和应用的概念，同时，还整合了各种价值数十亿美元的国内产业、提高了国内竞争力，并创造了就业机会美国 13 未来移动出行的动力源泉 | 燃料电池简介图6 相关政策/倡议覆盖范围及时间表氢气生产及运输加氢站乘用车支持商用车支持 1974 1990 1996 2002 2003 2006 2012 2013 2014 2019 迈阿密大学举办 “ 迈阿密氢能源经济 ” 会议（ THEME）美国能源部 - 国家氢能源发展路线图 53 美国国会 - 美国燃料电池和氢基础设施法案 51 美国能源部 - 氢能研究、发展及示范法案 54 美国能源部 - 氢燃料发展倡议 56 美国能源部启动了 H2USA-一个和燃料电池车整车厂商合作的 PPP项目，来推动氢气基础设施建设以推动燃料电池车的大规模应用 36 美国能源部 - 1996年氢未来法案 55 美国能源部和美国交通部 - 氢能源计划 57 美国白宫办公厅 - 全面能源战略 52 美国能源部宣布了高达3,100 万美元的氢能源资助计划 34 加州燃料电池联盟（ The California Fuel Cell Partnership）提出了到 2030年建设 1,000座加氢站及达到 100万辆燃料电池车的目标 37 14 未来移动出行的动力源泉 | 燃料电池简介中国的第一辆燃料电池车是在1999年研发的 60 。中国是全世界最大的氢气生产及消费市场，并拥有全世界最大的氢气生产能力，目前工业用氢气产能达到了 2,500万吨/ 年 31 。在消费端，自 2017- 2019年，中国已经卖出了3,000辆氢燃料电池车（均为商用车），使得中国成为燃料电池车的主要市场之一 64 。中国巨大的氢燃料市场规模受益于多年来相关的政策支持及激励措施。自 2011 年以来，中央政府已经接连发布了鼓励氢能及燃料电池技术发展的顶层方针及指导方案。如 “ 十三五 ” 国家战略性新兴产业发展规划、能源技术革命创新行动计划（ 2016-2030年）、节能与新能源汽车产业发展规划（ 2012- 2020年）及中国制造2025 21 。此外，为了促进新能源汽车的发展，政府对乘用车生产采取了一种 “ 双信用管理制度 ”，即对新能源车的生产给予正积分而对传统内燃机车的生产给予负积分 188 。该系统将来也可能应用于商用车 189 。 2016年，氢能被列为能源技术革命创新行动计划中的15个关键领域之一 25 。随着中国正在全国范围内努力向可再生能源过渡，氢能将在这一过程中发挥越来越重要的作用 63 。氢能的应用有助于缓解中国能源体系中存在的许多突出问题，例如能源安全及可持续性问题 65 。 2019年两会期间，氢能首次写入政府工作报告，表明中央政府越来越重视氢能的发展 26 。在燃料电池车方面，自 2014年以来，中国在氢燃料电池车产业上作出了重大努力，推动燃料电池技术成熟，降低氢气成本，以推动氢能在各个领域的应用。值得注意的是，氢能并不是中国唯一被关注的可再生能源，燃料电池车的发展是与电动车的推动同步进行的 28 。与电动车的发展历程类似，中国首先关注的是燃料电池车在商用车领域的应用，因为商用车较易监管也更容易进行大规模应用。中央政府及地方政府的补贴是燃料电池车产业发展的关键驱动因素之一，补贴主要包括如下三个方面对购买燃料电池车的消费者进行补贴。尽管对纯电动车的补贴正在退坡，但预计对燃料电池车的补贴将会持续到2025年。根据专家访谈，随着燃料电池车的应用规模逐渐扩大，燃料电池车的补贴将也会逐渐退坡，并对购买车型所应用的技术及性能逐渐提出更高的要求 28 对加氢站建设进行补贴。目前对于加氢站的补贴没有一个全国范围的清晰指引，但一些地方政府如佛山、中山等已经设立了地方政府补贴政策 25 。佛山市是中国氢能源发展位于前列的城市之一，佛山市为每个新建加氢站提供最高800万人民币的补贴 62 。对氢气进行补贴。根据专家访谈，对氢气的补贴主要是为了降低消费者使用燃料电池车的燃料成本，使得使用氢燃料的汽车每百公里燃料费用与普通柴油车及汽油车持平或更低，但对氢气的补贴具体是给终端消费者还是加氢站仍然处于讨论中 28 。中国 15 未来移动出行的动力源泉 | 燃料电池简介将氢气从危险化学品类别中剔除明确加氢站审批流程对燃料电池的关键部件实现国产替代及批量生产以降低燃料电池车的生产成本图7 促进汽车循环经济发展实施方案对汽车市场的影响注释 1. 中华人民共和国国家发展和改革委员会实施的可能性及对氢能源行业的潜在效益关于新能源车的主要举措取消购买限制提升农村地区销量取消皮卡限制优化基础设施建设报废老旧车辆鼓励汽车租赁及汽车金融发展促进公共服务车辆电动化（客车及货车）继续将新能源汽车排除在地方政府的限购范围之外新能源汽车牌照限制将取消（如北京）鼓励农村居民置换旧车，对购买新能源汽车给予补贴目前，皮卡车在中国被归为轻型卡车，适用于对卡车的所有限制对皮卡相关限制的取消，将释放地级市以下城市的皮卡需求推进充电设施及加氢设施建设，及授予更高的通行权政策（如允许新能源汽车使用公交专用道），有利于新能源汽车的使用对使用 10年以下乘用车更换新能源汽车给予奖励和补贴鼓励长期和短期租赁，促进新能源汽车租赁推动公交、环卫、邮政、城市物流等公共服务车辆向新能源汽车升级尽管氢能源发展得到了政府支持及相关政策推动，但中国的氢能源相关产业仍有较大的进步空间，例如在相关政策和配套设施方面还有改进的空间。根据专家访谈，对行业影响较大的相关改进措施包括 27 对加氢站及氢气生产运输的相关政策 2019年 6月，发改委 1 关于促进汽车循环经济发展实施方案获得了相关部门的批准，主要举措包括取消地方政府对新能源车限购及车牌限制，中央政府将继续对新能源车提供补贴，及加速取消对皮卡进入城区的限制 66 。预计发改委的方案将在短期内刺激新能源车（包括燃料电池车）的销量提升（图 7）。对行业的潜在影响小大 1 3 6 2 5 4 7 16 未来移动出行的动力源泉 | 燃料电池简介欧盟将氢能源视做能源安全及能源转型的重要方向 31 。 2003年，欧盟 25个国家启动了欧洲研究区项目（“ ERA”），这个项目中包括要建立欧洲氢燃料电池技术研发平台，用于攻克氢能行业及燃料电池中的关键技术问题 13 。 2008年，欧盟成立了燃料电池及氢能联合会（“ FCHJU”），这是一个 PPP项目，在欧洲发展及推广燃料电池技术的过程中中发挥了重要作用 67 。 2019年 2月， FCHJU发布了欧洲氢能路线图欧洲能源转型的可持续路径，提出了到 2030年和 2050年氢能发展的路线图，为氢能和燃料电池在欧洲的大规模推广指出了路径 34 。这份路线图对氢能产业相关的利益方提出了重要建议 – 监管者及产业方应该联合起来共同为各行各业减少碳排放制定清晰、可实现的长期路径 – 欧洲产业方应该大力投入氢能及燃料电池技术的研发，以保持在氢能产业中的竞争力，抓住行业中的新机遇 34 。这份路线图为氢能在以下领域的发展提出了具体的关键节点目标（图8 ） – 在交通领域，预计到 2030年达到 370 万辆氢燃料乘用车， 50万辆氢燃料轻型商用车，及 4.5万辆氢燃料重卡和公交车的氢燃料汽车保有量。同时，到 2030年，预计将有 570辆氢燃料火车替代现有的火车 34 。 – 在加氢站方面，预计 2030年将有 3,700个大型加氢站 – 在制暖方面，预计2030年氢气可以取代约7的天然气（以量计算）为 250万户家庭供暖，到 2040年，可以取代32的天然气为1,100万户家庭供暖 34 。 – 在氢气生产方面，预计在 2030年以极低的碳排放实现约三分之一的氢气生产，这些氢气可以被用于各行各业如用于石油炼制中的加氢反应，及生产合成氨等 34 。 – 在发电方面，预计到 2030年氢气发电厂也可以得到大规模的概念验证。由于有大量未被利用的新能源电力（如弃风弃光等），这些新能源由于没有合适的储电设备，发出的电会被浪费，预计到 2030年，这些被浪费的电力可以用于生产氢气，而这些由可再生能源生产的氢气也可以用于发电，最大程度的避免新能源的浪费 34 。欧洲 17 未来移动出行的动力源泉 | 燃料电池简介欧洲氢能路线图 2030年目标氢气生产及运输预计在 2030年以极低的碳排放实现约三分之一的氢气生产，这些氢气可以被用于各行各业如用于石油炼制中的加氢反应，及生产合成氨等大量未被利用的新能源可用于制氢建设氢气发电示范工厂建设可再生氢气制取的工厂加氢站 3,700个大型加氢站乘用车支持氢燃料乘用车保有量达到 370万辆商用车支持 50万辆氢燃料轻型商用车 4.5万辆氢燃料重卡和公交车 570辆氢燃料火车图8 欧洲2030 年氢能发展路线图 34 德国是欧洲氢能及燃料电池技术的领先国家