目录l第一章氢的特性•1.1氢的热值.................................................................................21.2氢ilUl密度……………………………………......……........…................:l1.氢的安全性..............................................................................4III!I燃料电池汽车百公里耗氢对比……………...................................….415氢能产业链…-IIOl术语…，----------------------------------------------------------------------，…….ì第二章政策篇氢能及燃料电池产业发展政策lfDmI际形势…..10M!.I国家政策………………………………………...12Øl1科技部氢能重点专项支持………........…….........….........................142.4地方政策……s第三章产业篇氢能及燃料电池产业发展现状l:~.12019年氢流图……………………………………..lìUIJl我国氢资源、分布…….............................................................181.1我国氢能及燃料产业规模与分布.........………………………...............19:u全球氢能及;燃料产业现状·…………………………...21第四章技经篇氢能及燃料电池产业技术经济现状l!JIl制氢技术经济性与碳排放……..…………………………………………….2才4.2储运氢技术经济性…………………………………….....26e!lll总体拥有成本[tim]……………...............................................294.4氢能及燃料电池技术装备现状...........................，......................….29第五章公共服务篇氢能及燃料电池相关标准与检测体系川标准体系……………..:nfdIll检111体系………•...............................................................................................l21456789Ill---IIl-222222222211111图表目录t氢与其他能i原折算系数(按热值)氢的I、在位转换表•不叶压力下氢气物性表(温度20"c氢气与汽i，l，蒸汽、天然气的性质比较•不同车型氢燃料电池汽车百公里耗氢•氢能产业链闺i普•氢能产业链代表性企业•全球发布氢能战略和发展跻线!到的国家'政府对氢能及燃料电池的研发预算'中国氢能及燃料电池研究历程•"十三五"以来主要氢能政策与重姿事件汇编•"可再生能源与氢能技术"重点专项氢能项目类另~.全国发布氢能政策与规则区域分布•中国氢源结构与产能分布'中国氢气生产与消费'我国氢资源分布-~~~UJ年我国燃料电池汽车产量•我国!J1!l氢站和燃料电池汽车示范运行情况'我国已建成lIIIl氢站结构'全球氢源结构'I!mIiSlUII.I年全球!Jl!l氢站数量-I!mIiSlUII.I年全球燃料电池出货量•不同制氢技术经济性与碳排放•不同制氢技术碳排放•电解Ð.B制氢技术比较'氢气全U径成本(电解水市il氢)不同~运氢技术对比-rtl击氢瓶组类另不叶终端氢应用mlïl成本•氢能及燃料电池技术装备国产化情况'氢能及燃料电池关键技术指标'我国氢能技术标准体系'国内氢能技术标准情况•￥l外标准情况•01102第一章氢的特性氢(H)，在元素周期表中排名第一位，是地球的重要组成元素，也是宇宙中最常见的物质(约占宇宙已知物质总质量的75%)。氢主要以化合态的形式出现，通常的单质形态是氢气(H2)。氢气可从水、化石燃料等含氢物质中制取，是重要的工业原料和能源载体。氢能是指氢在物理与化学变化过程中释放的能量，可用于储能、发电、各种交通工具用燃料、家用燃料等。1.1氢的热值氢热值高(高担M直140.4MJ/kg，低热值120.0MJ/kg)，是同质量焦炭、汽油等化石燃料热值的2-4倍。罔友l级与其他能i原折算系数(按热值)E噩噩氢120.00(MJ/kg)1.0标准煤29.29(MJ/kg)4.16.0-7.0(kg)夫然气46.03(MJ/kg)2.63.0-3.8(kg)电3.60(MJ/kw.h)33.347-56(kwh)石油41.84(MJ/kg)2.9来源:中国氢能联盟研究院中国氢能及燃料电池产业手册CHINAI-IYDROGENANDFUELCELLINDUSTRYHANDBOOK刽表2~正的单位转换表1.00011.20014.120120.00033.3330.0891.0001.26010.7143.0000.0710.7931.0008.4952.3590.0080.0930.1181.0000.278二0.0300.3330.4203.5711.000来源:中国氢能联盟研究院，上图每一维度下均有l个标准单位，同行其他维l变数值即为其对应的折算系数。1.2氢的密度氢气是世界上已知的密度最小的气体，氢气的密度只有空气的1/14。在o'C时，一个标准大气压下，氢气的密度为O.0899kg/旷。国表3不同压力r氧气物性表(温度20C)-4hfiF盟国··!i盟盟国··ffittäræJ:r2014.7721.1253020.8971.1913523.7051.2254528.8771.2927039.7001.459来源:中国氢能联盟研究院03/041.3氢的安全性氢气具有燃点低，爆炸区间范围宽和扩散系数大等特点，长期以来被作为危化品管理。氢气扩散系数是汽油的12倍，发生j世漏后极易消散，不容易形成可爆炸气雾，爆炸下限浓度远高于汽油和天然气。因此，在开放空间情况下安全可控。氢气在不同形式受限空间中，如隧道、地下停车场的地漏扩散规律仍有待深入研究。罔去4~正气与j气汕蒸汽、天然气的性质比较l技术指标氢气汽附夫然气[爆炸极限(%)4.1-751.4-7.65.3-15燃烧点能量(MJ)0.020.20.29扩散系数(m'js)6.11x10'50.55x10'51.61x10'5能量密度(MJ/Kg)1434442来源:中国氢能联盟研究院1.4燃料电池汽车百公里起氢对比网表5{~间午型氢燃料电池j气1ft吁公里杭氢酣睡圄然窍'埠。2拿斟当前百公里辑氢【kg/100km)官面F…--耀口疆捕..隆,..晴酷3来源:中国氢能联盟研究院中国氢能及燃料电池产业手册CHINAI-IYDROGENANDFUELCELLINDUSTRYHANDBOOK1.5氢能产业链氢能产业链包括制氢、储运氢、加氢与氢的综合应用。罔去6氢能产业链到l普黛Rιι~Il_→卢Jφι副J来源、:中国氢能联盟研究院快表7氢能{，:工业链代友性企业国家能源集团、中石化、中右林德、法液空、空气产晶制氢油、宝武、i可钢、浦江气体、京辉气体公司(AP)制氢制氢装备(电解水)中船718所、苏州竟立、天挪威NEL、西门子、津大陆、淳华氢能Hydrogenics中材科技、中集安瑞料、斯美国Lincoln.挪威高压气态储运装备{含车载)林这、巨化、富瑞氢能、北京Hexagon、韩国ILJIN、科毒克、天海工业日本J陀、液氢储罐四川空台、南京液氢储罐·俄罗斯JSC深储运氢晨光i专机械制造、美国chart液氢储运装备液化装撞航天101所，中公司、日本岩谷料富海液化装置林德.;去液空、AP固态储运装备有研集团法国麦克菲05/061m氢站项目中石化、国家能源集团、河钢.林德、法液空、AP舜华、氢枫、安泰科技加氯站h日氢机。国家能源集团、舜华、E日氢机:AP、林德1m~站装备海德和J森、华气厚普、E星压缩机美国PDC、压缩机北京京城、北京天Hydro-p町、德国hofer高、江苏恒久机械液氢泵林德、ACD上i气大通、北汽福田、中渔丰田、现代、通用、US整革客车、字通、上海申龙、飞Hybrid、Kenworth、驰尼古拉、重塑、亿华通.捷氢科技、丰田、现代、UTC燃料电池系统雄柴、清能股份、东方氢能、Power.Intelligent国电役氢能公司Energy广东国鸿.上海神力、捷氢科技、新源动力、清能股份、丰田、现代、巴拉德、燃料电池电堆爱德曼、上海氢晨、未势能hydrogenics.Power源、氢喽、攀业股份、憧源Cell新创、骥酣氧能否家庄金士顿、海德韦尔、瑞典OPCON、美国燃料电空压机f自肯节能、势加透博、雪人i也j气草股份、德燃动力、法坊富源UQM、美国盖瑞特氢气循环泵山东东德美国park广东国鸿、鸿基创能、擎动3M、英国庄信万车、膜电极科技、武汉理工、上海唐峰、G。陀、日本东丽、il氢科技Kolon.巴拉德碳纸通用氢能德国SGL.日本东丽、日本JSR、巴拉德质子交换膜东岳、东材料技、汉墨新材G。陀、科慕料、中科氢能催化剂济平新能源、贵研铀业、中日本田中、英国庄信万丰、科科~J、中自环保比利时优美科发电固体氧化物燃料电池系统国家能源集团、新奥股份BloomEnergy氢燃料有中车青岛四方机车法国阿尔斯通轨电辜来源·中国氢能联盟研究院，由于篇幅有限，国内外氢能产业链企业不限于以上所列。中国氢能及燃料电池产业手册CHINAI-IYDROGENANDFUELCELLINDUSTRYHANDBOOK1.6术语1反氧(grayhydrogen)使用化石燃料制取氢气，并对释放的二氧化碳不做任何处理。蓝氧(bluehydrogen)使用化石燃料制取氢气，同时对释放的二氧化碳进行捕集和封存。绿氢(greenhydrogen)使用可再生能源、发电电解或光解制取的氢气。低f政氢(low-carbonhydrogen)制取过程中所产生的二氧化碳排放值低于14.51kgC02e/kg吨的氢气(根据《低碳氢、清洁氢和可再生氢的标准与认定》团标征求意见稿)。备注:氢气的热量按低热值选取，即120.0MJ/kgoj古拮氧(cleanhydrogen)制取过程中所产生的二氧化碳排放值低于4.90kgC02e/kgHz的氢气(根据《低碳氢、清洁氢和可再生氢的标准与认定》团标征求意见稿)。备注:氢气的热量按低煮叫直选取，即120.0MJ/kg。nfr寻生氢(renewablehydrogen)制取过程中所产生的二氧化碳排放值低于4.90kgCOze/kg吨，且氢气的生产所消耗的能源、为可再生能掘。备注:可再生能摞类型范围见2010年4月1日施行的《中华人民共和国可再生能跟法》。碳巾和(carbon-neutral)当一个组织在一年内的二氧化碳排放通过二氧化碳去除技术应用达到平衡，就是碳中和或净零二氧化碳排放。ltt苓扫1，放(net-zeroemission)当一个组织的一年内所有温室气体(以二氧化碳当量衡量)排放量与温室气体清除量达到平衡时，就是净零温室气体排放。气候中性(climate-neutral)07/08当一个组织的活动对气候系统没有产生净影响时，就是气候中性(或叫气候中立)。在气候中性的定义中，还必须考虑区域或局部的地球物理效应，例如辐射效应(例如来自飞机凝结轨迹的辐射效应)。总体拥有成本(totalcostofownership,TCO)一个组织资产购进成本及在其整个生命服务周期中发生的成本之和。氢能应用的总体拥有成本通常包括制氢、分销和终端使用设备的成本。氧气全门径成本(hydrogenfull-scalecost)包括氢气制取成本、氢气储存和运输成本、氢气加注成本。电解水制氢效率(efficiencyofhydrogenproductionbyelectrolysisofwater)理论上电解水制氢系统运行在额定工况条件下，生产l标方氢气需要消耗的能量值与实际消耗能量值之比。燃料电池(fuelcell)将外部供应的燃料和氧化剂中的化学能通过电化学反应直接转化为电能、热能和其他反应产物的发电装置。质f及交换膜燃料电池(protonexchangemembranefuelceU,PEMFC)以质子交换膜为电解质的燃料电池。固体氧化物燃料电池(solidoxidefuelcell,SOFC)以固体氧化物为电解质的燃料电池，工作温度通常为800't-1000't。有机液体{诸氧(hydrogenstorageinliquidorganichydr诅es)利用某些不饱和有机化合物(如烯短、快起或芳香短等)与氢气进行可逆加氢和脱氢反应来实现氢气储存的技术。固态{诸氧(hydrogenstorageinsolid)利用固态储氢材料对氢气的物理或化学股附、解析等反应，~每氢气可逆储存于固态储氢材料中。氢气压缩机(hydrogencompressor)对氢气进行压缩的单级或多级压缩机。•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••m口2.1国际形势2.2国家政策-地方政策................................••••••第二章政策篇氢能及燃料电池产业发展政策09/10.......................................................................................2.1国际形势氢能已经成为国际议程的新焦点。占全球GDP的44%的20多个国家中，有9个已制定全面的国家氢能战略，另有11个国家正在制定国家氢能战略。另有占全球GDP的38%的14个国家尽管尚未出台氢能发展战略，但已在支持氢能试点和示范项目，还有17个国家的政府和/或利益相关者正在就氢进行首次讨论。罔表8(1)全球发布江能战略和发展路线阳的同家……-....在施田德启副来源HydrogenCouncil，中国氢能联盟研究院中国氢能及燃料电池产业手册CHINAI-IYDROGENANDFUELCELLINDUSTRYHANDBOOK全球发布江能战略和发展路线国的国家>rniìa队.如......撞击g:~~ItH.=."宣32231日i!~写zZ-"..ω.昌祷惰~..、•iIl$革24.~1I...图在8(2)幢回~~筐',鹅，自回头ERE-"I,"国墨画面四面目，自53512·雪:;i芝黯zii~j;i惶于-siìrn._~~!i岳。。回-0‘，、口号旦旦拖~G、讲.g~Jó来源FTI，中国氢能联盟研究院11112政府对氢能及燃料电池的研发顶算图表9美元(百万)1000800600a‘002002018来源IEA，上图中2005-2014年对中国氢能及燃料电池的预算存在统计统漏，具体数据可参考图表10-11，2017201‘2015201420092010201120122013·奠国·日本·欧洲·中固然白200820072006200~国家政策中国的氢能与燃料电池研究始于上世纪50年代。20世纪80年代以来，相继启动了863计划和973计划，加速以研究为基础的技术商业化项目，氢能和燃料电池均被纳入其中。"十三五"期间，氢能与燃料电池开始步入快车道。2016年以来相继发布《能惊技术革命创新行动计划(2016-2030年)><<节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)>{中国制造2025>等顶层规划。2019年两会期间，氢能首次写入政府工作报告。2020年4月，氢能被写入《中华人民共和国能游、法>(征求意见稿)02020年9月21日，五部委联合发布《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》采取"以奖代补"方式，对入围示范的城市群，按照其日标完成情况核定并拨付奖励资金，鼓励并引导氢能及燃料电池技术研发。截止目前政府累计支持氢能及燃料电池研发经费超过20亿元。2.2中国氢能及燃料电池产业手册CHINAI-IYDROGENANDFUELCELLINDUSTRYHANDBOOK险l表l。中国组能及燃料也池研究历程20世纪70军代航空航天工业促进7氢能与燃料电池的研究"丸五"计划I-0.4亿(1996-2000)I聚焦质子交换膜燃料电池技术路钱，对燃料电池系统与电池材料开展研究"十一五"计划1-3.5亿(2006-2010)I我国863、973计划，设立开展制氢平日储氢及燃料电池组件格料技术研究"十二五"计划1-1.6亿(2011-2015)I建设燃料电池技术创新平台，开始关注甲醇燃料电池的发展，拓宽小型燃料电池应用领域和燃料电池电动汽享示范运营来源:中国氢能联盟研究院20世纪50年代我国燃料电池的研究始于上世纪50年代中期的中科院大连化学物理研究所"八五"计划(1991-1995)1长春应化所展开质子交焕膜燃料电池实验2中科院大连化学物理研究所、中科院上海硅酸盐研究所、中科院化工冶金研究所和清华大学开始对固体氧化物燃料电池技术进行研究"+五"计划I-12亿(2001-2005)I1.863计划中，同济大学与大连化物所牵头开展燃料电池汽革研究2.清华大学、浙江大学开展研究质子交换膜和储氢技术"十三五"计划1-5亿(2016-2020)I国家科技部在武汉理工大学召开的十三五"氢能与燃料电池技术科学与技术研讨会，着重部署燃料电池开发工作，以及燃料电池汽车及其关键技术的开发13/14回去11"卜兰丘"以来主要氢能政策与iR要事件汇编~固-圈圈'E圃'国i!发展酶革雷、国.能1III局组织撞倒7(翻翻撞术革命割断行动钳鹉(2016-2030年)).部.7.能与11制电池撬术创新等15顶重点饪鳝.IiiH首次撞写λf础府工帷报告'财政部、工僧部.科披郁、我擅量联合ã布《题-步露鲁黯能嚣只革推广应用财凰特黯跑跑洒细)•~蓝鹏翩眉不再回黯能潭事辆筒，种时.籍'旨'曾黯电(1lII.】葛础迦雄"妞篱'撞撞相嚣蕃嚣蕾·费.工锢'在布t霸能量E向尊严业.属舰划(2021-2035:11'))侄11!11M曾将罐斜电池到革"λ阳能酒'唱革..规划"国1'1能源届美于4申华人民捕和国能撞撞E征..血葡a将.11=$(为..自窟军部黯联合.布7(提于开日耀辆电画"阜暴嚣应用伯温细).将军离a.眼模何钟.1Ht.黯λ固暴慧能罐市事.镰属篇回霉事31\2铺混辍瞿捋鹅俯黯国溃fI.来摞·中国氢能联盟研究院2.3科技部氢能重点专项支持近三年，科技部通过"可再生能源与氢能技术"重点专项支持了27个氢能研发项日，研发经费投入约5亿元。其中，共性关键技术类20个，基础研究类5个，示范类2个。从产业链环节来看，包含燃料电池技术类14个，制氢技术类5个，储氢技术类6个，力日氢站技术类2个。此外，2020年度"科技冬奥"重点专项包含1个氢能项目。中国氢能及燃料电池产业手册CHINAI-IYDROGENANDFUELCELLINDUSTRYHANDBOOK图表12"可网佳能源与氢能技术"泣，立专项氢能项H类别•"'.跑7"•示毡，7"....""来源:中国氢能联盟研究院2.4地方政策截至2020年10月，我国有23个省、市、自治区，40个城市及地区已发布、或正在编制氢能发展战略或规划。按省份看，山东省、河北省、广东省政策颁布数量较多。按城市看，成都市、佛山市和上海市较多。国表13全国发布氢能政策t与规划Jl2<:域分布来源:中国氢能联盟研究院:产业篇;。:2:。---τ氢能及燃料~池芒:业:发展现才走-EIE;二303口................./•••••••••••••••••••••••••••中国氢能及燃料电池产业手册CHINAI-IYDROGENANDFUELCELLINDUSTRYHANDBOOK第三章产业篇氢能及燃料电池产业发展现状3.12019年氢流图2019年，中国氢气产量约为3，342万吨[1]。其中，氢气作为独立组分而存在(非合成气或者泪合气体中含氢)、达到工业氢气质量标准的产量约为1，250万吨。回去14中回氢i原结构与产能分布申国350030002500200013.78%1500100083.54%500氯·煤制..安然气制氢·工业副严7)<电篇帽氢来源:中国氢能联盟研究院1结合我国化工产业4，100万吨氢气产能，按照不同工艺70-80%的负荷计算，包含工业氢以及工艺流程中合成气和或者混合气体中含氢。总体来说，我国能源供应和能拥需求呈逆向分布，在资摞上"西富东贫、北多南少"，在需求上则恰恰相反。未来，一方面要积极开发大容量氢气储运技术;另一方面要积极开展就近化工副产氢气资掘和沿海可再生能源开发利用。国哀15中国主主气生产与j肖货来源·中国氢能联盟研究院3.2我国氢资源分布图在16我国氢资源分布i翩人口_1111111民..M皿H嗣六.市"'.....眩来源·中国氢能联盟研究院.U.ØI业唰勘""远~~B皿.1"......jlljlll…凰..严.....严凰帽商隐b吨J.'盼宋....严凰'佛回.小"'"副17/18•••••1080万盹.合成氨910万盹11甲醇480万盹.真官(09热)3是锺气..&111.••，庵M'电.氢..-.笛'民…...锢刷用"‘­._1l~素气.It.Å口糠失严盟..陶...市余.恕"........筒..不事'自••.事.."2i1l!ilUti&.人口"…·λλ口...肉.....余..霉的.....为...胃...主…'‘....，也••翩翩翩中国氢能及燃料电池产业手册CHINAI-IYDROGENANDFUELCELLINDUSTRYHANDBOOK3.3我国氢能及燃料产业规模与分布(1)燃料电池汽车与加氢站我国是全球最大的燃料电池商用车生产国，力H氢站数量全球排名第30截至2020年9月，我国累计生产燃料电池汽车7500辆，共计在32个城市开展了示范运行，累计运行里程超过1亿公里，单车最大运行里程超过14万公里，电堆、储氢瓶等关键部件国产化率快速提升。《中国氢能源及燃料电池产业白皮书>~节能与新能拥汽车技术路线图2.0版》等研究均提出，我国在2035年前累计推广燃料电池汽车超过100万辆，成为新能惊汽车的重要组成部分。{辆)7∞。6ω。5∞。4ω。3ω。2ω。1∞。1010。2015图在172015-2019{f我国燃料电池汽车产量·当王军销量·累计保有量655235301911il20172018629639•20162019来源:中国氢能联盟研究院19/20图表18我国加注站和燃料也i也汽车心范运行'情况截至日前，我国加氢站累计建设加氢站约80座。从加注压力看，我国加氢站目前仍以35MPa为主，占比高达90%以上。从建设类型看，固定式加氢站占比提升至559毛左右。从日加注能力看，大于500公斤的加氢站占比约689毛。蛐.曰....50c'...22富.，"...,...205if-".5四._:..目，u65豆"时.)100J:'刷，'-'•.鸣."E'g….5O8·'CE来源:中国氢能联盟研究院541',..24·3mwCE.~_Il1li.g，...2∞E肉.，曲"。d，组6C晤."••.酌'10mQ...,21p:mo.'圃.，r<.3ME恤...,国.。，u2曰'..1000a-'...5∞'蝇.28图在19我国己建成加氢站结构a.8撞璋的bDII!站羹剧·在营·实验站·徽主营·暂停运营b在曹bDlMι建设鬓型·固定式·揭装式中国氢能及燃料电池产业手册CHINAI-IYDROGENANDFUELCELLINDUSTRYHANDBOOK.35斤。MP.35MP·三100公斤.100-5∞公斤.500(含)-1000公斤主1000公斤c在蕾bDIl监也由主压力d.在蕾皿氢监-8bD注能力来源:中国氢能联盟研究院(2)其他领域应用氢燃料有轨电车示范项目已于2019年在佛山高明区上线运行。日照钢铁的年产50万吨直接还原铁的氢冶金示范项日预计2021年建成;"300客位燃料电池渡轮"项目即将实施。在固体氧化物燃料电池(SOFC)方面，国家能源、集团已实现国内首套20kW级固体氧化物燃料电池发电系统试车成功。3.4全球氢能及燃料产业现状全球每年制氢规模约11，500万吨，其中纯氢约7，000万吨。氢师、结构以天然气为主。21122国去20全球结源结构来源:中国氢能联盟研究院截至2019年底，全球累计建成加氢站432座ε其中以70MPa高压气态加氢站为主，占比超过70%。固定式加氢站占比超过80%。液氢加氢站主要分布在美国、德国和日本，据不完全统计，占比不到5%。国外制氢加氢一体站是重要的一种建站形式，占比约15%。回去212015-2019年全球加氢站数量全球1JD氢站蚁量(座)43245040035030025020015010050。••••••••••••••20152016201720182019·监测·亚制·北".其它·总量来源:中国氢能联盟研究院中国氢能及燃料电池产业手册CHINAI-IYDROGENANDFUELCELLINDUSTRYHANDBOOKE4tech.便携.固定式移动交通2019年，全球约有l.lGW的燃料电池出货量，累计装机3.4GW。从区域来看，亚洲装机规模最大，累计装机l.73GW，北美1.46GW紧随其后。从燃料电池用途来看，交通领域逐年增长，是燃料电池最主流应用领域，占比近70%，累计装机2.35GW。到表222015-2019年全球燃料电池出货kf12002019军燃料电池类型(兆瓦)E4tech.但照例区.酬.北美.欧洲800一1._L120152016201720182019f10006002019年燃料电池类型(兆瓦)12∞10∞8006002015201620口2018皿191来源E4TECH氢在其他领域应用方面，全球有37个示范项目正在研究天然气网络中的氢混合。欧洲、日本、美国和韩国开展了富氢燃气轮机示范。全球每年通过气基富氢冶金炼铁氢消费量在400万吨，德国、瑞典、日本、韩国等相继开展富氢/纯氢冶金研究和示范。:技经篇;!:2;;EEJI氢能及燃料电池芒业技il!等济瑾状:l-制氢技术经专性与警排放-二::14.2储运氢技术弩济'性二-0_-0_009al总体拥有成营[11∞Loo1••••••••••04口中国氢能及燃料电池产业手册CHINAI-IYDROGENANDFUELCELLINDUSTRYHANDBOOK第四章技术经济性篇4.1制氢技术经济性与碳排放目前，氢的制取产业主要有三种较为成熟的技术路线:一是以煤炭、天然气为代表的化石能源重整制氢;二是以焦炉煤气、氯碱尾气、丙皖脱氢为代表的工业副产气制氢，三是电解水制氢。罔表23~同制氢技术经济性与碳排放'ji"i1i'E，!""eer.，.;!:il，'a噩噩噩商业用电0.8元/干瓦时4833.75-43.41电解水制氧谷电0.3元/'fli时23可再盒能源奔电0.1元/干瓦时140.4-0.5燥'却氢550元/吨22-35化石能源制氢天然气制氢3元IrL方米2710-16工也副产氢10-16来源:中国氢能联盟研究院划去241~1司制结技术碳排放来源:中国氢能联盟研究，神华鄂尔多斯煤制氢全生命周期碳排放强度约为29.02kgCO，1kg矶，煤制氢+CCS全生命周期碳排放强度约为13.99kgCO，/kgI-l，o市电电解水制氢碳排放强度按照当前中国区域电力的平均碳强度计算。25/26电解水制氢技术被视为未来最有潜力的制氢技术。电解水制氢技术主要分为碱性水电解槽(ALK)、质子交换膜水电解槽(PEM)和固体氧化物水电解槽(SOEC)三类。当前通过电解水制氢技术的氢气全口径成本约50元/kg(电价按0.3元Ikwh)。其中制氢环节成本占比约449毛，储运环节约249毛，加注环节约329毛。咆篱肇事(%.UIV)工作'a;为(bar)工悻温E1'<:)寿命(h)工作宿固(%)固~I!fF担入{羹元IkW)来源，IEA637060创lO90创lO5回1400罔去25屯解水制统技术比较6'70'6636771806068741-303~060-8050-80，创lOO1创X陷。30∞。60创贺。11)()(刷100曲。llO创lO到X沁。，αlOO15创lOO10-110。-1604曲20011006'020085070018001500"。7477778184，。6'0-闹到1创lOO40曲。"剧。3创lOO60曲。lOOClOO'0-1回"阳8回5∞56回28回1民刻。中国氢能及燃料电池产业手册CHINAI-IYDROGENANDFUELCELLINDUSTRYHANDBOOK504540353025201510摄电价0.3元JkW'h图表26氧气全口径成本(电解水;IIIJ注)》诅.拥1U1I.压擅叽R徽心部件国严化..E设备组帽化.》盹羁降低压撞机酶羁，降低拥E盹醺冷酶羁.》罐罐罐高压撞机与回lU1I可血性》人圈'盹他自糊里回无人或少人...外'"早tt,,‘目'南圈内现，冒然求也是"陷$-lOMPa攫离运氢压力至50MPa如回息"矗迫降低可再量能潭匮电_，擅离制直擅事.>iR.隔低诅'跑拿504540353025201510来源:中国氢能联盟研究院，i)!lJ算边界为500kg/d的固定式35MPa加氢站、负荷率80"/0;20MPa妖管拖车200km运输距离。4.2储运氢技术经济性目前国际上主要氢气储运技术包括气态储运(长管拖车、管道)、i夜氢储运、氢载体储运和固态储运。气态储运氢环节涉及的核心技术装备主要有长管拖车用高压管束储氢瓶与管道。低温液态储运氢涉及的核心技术装备主要有氢液化装置与液氢储罐。有机液体储运氢涉及的核心技术装备主要有供热脱氢装置。在实际应用中，可根据运输距离和运输规模，选择最经济的储运氢技术。27/28国哀27不同储运氢技术对比20M?营拖车300kg句1%1-1.33%-4%城市内配送气态储运国际、跨城管道连续输送0.31%市与城市内配送液氢储运液氢懵罐车4000kg~10%12-2035%-60%国际、规模有机渡体化、距离储运懵罐车2000kg句5.7%15-2044%-60%固体储运货草2000kg-2.5%14-1842%-54%来源:中国氢能联盟研究院，统一按氢气低热值换算高压气态长管拖车储运氢压缩能耗低，但运输密度小，储运经济性对运输密度极为敏感。提高管束瓶的储氢压力与降低储氢瓶的质量关键阵本技术是重要的途径，全球呈现出从1型储氢瓶到4型储氢瓶的技术发展趋势。"质工作压力(MPa)应用情况罔表28储氢瓶细类另IJ1.--锚锢钢17.5-20钢制内胆纤维环向缠绕26.3-30加氢站等固定式储氢应用铝内胆纤维全缠绕30-70国内车载来源:车用压缩氢气铝内胆碳纤维全缠绕气瓶(GB/T35544-2017)等塑料内胆纤维全缠绕30-70国际车载中国氢能及燃料电池产业手册CHINAI-IYDROGENANDFUELCELLINDUSTRYHANDBOOK4.3总体拥有成本(TCO)总体拥有成本(TCO)包括制氢、分销(储运与加注)和终端使用设备的成本。这三个因素对各终端应用的总体拥有成本的影响程度各异(如图表29所示)。对于非交通运输应用，80%以上的总体拥有成本是制氢与分销成本。交通领域，重型卡车的制氢与分销成本占比远大于大型客车。.乌MI眶酶'I:J'~:1.世II由本主:1:.<.J:íæi媒介附Jt他ι;'i(j"-，，，罔去291~1司终端氢应用TCO成本锅炉2020~2030年降低成本以实现目标的举措成本降幅，百分比扩大程个IJt届链氢能源应用的成本分解2020年占总成本的百分比，r(lll卡4050%f业化'I_'.(，燃料IU拙和附<，(罐)，:1\1将4045%产业化~tl'燃料山地和俯址蛐扩I刷呻'JIl1111址站045%IIfl呼'IJJ-g回q，J<，(的成本阵{旺随行币;求扩I怦同利川率ilUfJ什IIi.缸'1严hHMMmwttrfMm1III-Ill-III-J%%34燃气轮机1胆世怔6晨d:(J.:jllfl!J't组描50/50(t(J比例讪古.来源HydrogenCouncil4.4氢能及燃料电池技术装备现状氢能产业链包括氢的制备、储运、加注、综合应用和公共服务等多个环节。其中，制备环节包括煤制氢、天然气制氢、工业副产气提纯制氢和电解水制氢等多种途径;氢气储存包括气态、液态、固态三种方式;氢气运输包括长管拖车、管道、输电、液氢罐车、船运、火车等途径;氢在交通领域的应用主要是质子交换膜燃料电池技术，涉及电堆、空压机、循环泵、质子交换膜、催化剂等多种零部件和关键材料;氢在发电领域应用技术有质子交换膜燃料电池和固体氧化物燃料电池，固体氧化物燃料电池涉及电池片、电堆等零部件;公共服务涉及氢安全与检测认证等装备。29/30图表30结能及燃料电池技术装备回产化情况E-E-盟主E…~P:{.tfillìR!我国已实现国产化串约95%.氢气阀门与仪表尚依赖进口.A'，，__...I;，'__<I:z_但国产化的核心电解槽部件中，隔膜和电极技术水平与国ALK电解7.1<制氢肇备i外有差距，导致电流密度与能放较国外有差距，但国内成ii本优势明显制氢i电解本制氢li1!!l产化事约80%，核心部件电解槽尚未完全实现国严化，尤真是质子交换膜主要依赖进口，虽然国内具备SPE电解，}<$I)氢装备!n童子交搜膜的生产能力，但膜树腊、膜溶液等原材料多为ì1t口.国内SPE电解事装备实现小规模商业化应用，但设备成本高昂----一一一一一一一一一一十一一-----------------------------r在储氧窑器基础材料方面，罐体材料实现了国产化，{盟i阔拖车用储氢瓶!高性能碳纤维材料被日本相美国垄断，在幅窑器生严工艺!方面，碳纤维缠绕设备与高压罐体加工设备仍需进口.黯ii体国严{悍约50%左右气态储运营造材料国产化，但是在营造掺氢方面处于小规模示范，!天然气窗道!i材料和应用灶具适应性等研究尚幸系统开展i纯氢蕾道:国内运营3个项目运营妖度100多公里·管道材料国产化储运氢但缺乏'"距离管道运行经验以及高性能恼氢材料开发氢气液化据!黯平膨胀机低温阀门等核心设备依赖进口!液氢储运「•!1!!1外液氢窑器能采用球形，国内的均为圆柱形，因液氢储罐!此蒸发率高于国外水平.液氢储罐制造技术与装备与国外有差距ι-----------牛--------.i;育胃机液悻储运1;供提锦脱氢装噩i/)1.------------~----------------------7--------------.句?核，川军击时牛如n01l\枪、调压阀、截止阀、流量计、氯气检测器、传感踏国内己有相关产晶，但致性和耐久性尚需nDII机持续验证，市场以避口部件为主，国内仅做系统集成与no注软件控制技术，设备mG>在居高不下nOIl站核心部件如压缩机机头、膜片尚依赖进口，国内主要...................通过采购PDC等国外企业机头在国内进行系统集成，l压缩机t,--.....-国产化事约30%左右，性能上尤真是可靠性方面较国外有较大差距I.___________________________________J液氢累!处于削研制阶段一一一---一-_一-一-一-一一一一-一--一一一一一一-一国产化事能Ei70%.电堆方面性能与国外相比仍有差距，i属于交换膜燃料电池腹电极栩栩材料倔强蛐.催化剂、翩)仍明i口居多.'5墨双极植国内投来7.1<平已达到国内与国外徊当，氢在发电燃料电池系统ii金属双银白明旺方面差距较大领域应用..."....,-......."'"'...~.........~---------------------------------t国内SOFC国产化率肌以上惶单电池、电堆等部件i固体氧化物燃料电池i性能与国外差距十分明显，从而导政SOFC在系统层面的系草回事.娘事、寿命等关键技术指标全面落后来源·中国氢能联盟研究院中国氢能及燃料电池产业手册CHINAI-IYDROGENANDFUELCELLINDUSTRYHANDBOOK专注能及'燃料电池关键技术指标AlK电解水'目J氢装备0.4A@1.8V$380-450/kW电流画座0.3A@1.84V1成本$200-300/kW国在é31帘j氢2A@1.8V1.5A@1.92V电流密度PEM电解水制氢装备$1800/kW$1500/kW戚本4-6%液化能稳3/4型1%1型氢气液化装1kW系统储氢密度储氢瓶里号t是筐拖享用储氢瓶0.309也0.50%日蒸发率>1000m320kWh/kgH2300m316-20kWh/kgH2窑草R脱氢能稳供然脱氢毒草置液氮储罐2.6kWh/kg预;舍能耗DD!氢饥刀口;氢站1.5kWh/kg能事事压缩机60%寿命90kW乘用草>5000h商用革20000h600W/kg(2015年水平)641W/L55%-60%80-100kW乘用军>5000h商用车10000h系统戴率额定功率质子交换11燃料电池600W/kg780W/L比功率250kW20kW最大功率团体氧化物燃料电池50-62%运行寿命>40000h来源·中国氢能联盟研究院51%-52%发电量童率中国氢能及燃料电池产业手册CHINAI-IYDROGENANDFUELCELLINDUSTRYHANDBOOK第五章公共服务篇氢能及燃料电池相关标准与检测体系5.1标准体系我国氢能技术标准体系的总1材匡架包含8个标准子体系，37个具体领域。截至2020年6月，我国已发布氢能技术相关国家标准(现行)95项，其中，氢能基础与管理方面的标准4项、氢质量方面的标准5项、氢安全方面的标准13项、氢工程建设方面的标准2项、氢制备与提纯方面的标准8项、氢储运力日注方面的标准11项、氢能应用方面的标准16项、氢相关检测方面的标准29项，氢脆方面的标准7项。氢应用及氢相关检测标准主要为氢燃料电池相关标准。全球关于供氢产业链方面的技术规范和标准制定较为完善，特别是美国、欧盟、日本等发达国家非常注重国际合作，国际标准化组织(ISO)、国际电工委员会(IEC)、美国机械工程师协会(ANSI)、氢能法规和标准协调委员会(HCSCC)、电气和电子工程师协会(IEEE)，国际自动机工程师协会(SAE)等组织做了大量工作。其中，国际标准化组织(ISO)设有氢能技术专委会。据中国氢能联盟研究院统计，全球氢能技术标准超过200项，标准涉及氢能制备、储存、输运、加氢站、安全、氢品质等方面。氧能技术标准体系图表32我国氢能技术标准体系-φ…晴雨lIii副祖国阳…•-....叠'匾酝-.圄·医重配画昏--..暨nm~[-rLL·团回每酣圄酣理!51居黯圈·El1li铺酣睡司肝回国··四西四司副11-.酣'晤'il~~矗罩ru_来源:全国氢能标准化技术委员会33/34正工l.l名附1.2图形符号方丽的标准一一→1.3产品和设备分类与命名方面的标准E21气时丽的标准2.2液态氢质址方丽的标准2.3氢衍生物质址方丽的标准ι叫骂2氢储运、1m注安全方面的标准3.3氢能应用安全方丽的标准3.4氢试验及操作安全方面的标准f才…4.2找木条件方丽的标准4.3试验方法方面的标准4.4安装调试方丽的标准4.5运行维护方面的标准一一→4.6工程验收方面的标准5.2水巾l氢方面的标准5.3可再生能i原制氢方丽的标准5.4核能源ff~J氨方面的标准5.5氢提纯方丽的标准5.6制氢设备及附件方面的标准f气时丽的肺6.2氢运输方面的标准6.3氢)JIJ注方丽的标准6.4氢储运、)m注设备及时.]'t方面的标准[气叫捆的脚7.2氢燃料电池应用方丽的标准7.3氢能应用效益应企方面的标准7.4氢能应111设备及附件方面的标准7.5氢能1t他应l.Ii方面的标准…J川…目的脚8.2氢检测设备方面的标准8.3氢应用检迦方面的标准A主iJ;fiff运、)JU注位跑方面的标准8.5氨安全检测方丽的标准8.6j且工程建设检测方面的标准中国氢能及燃料电池产业手册CHINAI-IYDROGENANDFUELCELLINDUSTRYHANDBOOK回去33国内氢能技术标准情况'也曾b蓦4曾专..~制自阳帽4弘嚼'e4队。守舍...q与F二~,'lJ.V‘y量E制量与提现来源·中国氢能联盟研究院罔去34同外标准↑15况IEC150日本欧盟法国德国英国来源:中国氢能联盟研究院35/365.2检测体系目前，国内具备燃料电池检测能力的检测机构为14家，除神力科技测试中心是企业实验室以外，其余13家均为独立第三方检测机构，提供的检测项日大多与燃料电池汽车相关，主要是为了满足车型上公告需求。日前国内已通过CNAS认可的具备燃料电池电堆与模块检测能力实验室仅有中汽研汽车检验中心(天津)有限公司、上海机动车检测认证技术研究中心有限公司、襄阳达安汽车检测中心有限公司。国内具备质子交换膜燃料电池汽车用氢气品质检测能力的检测机构约3家，中石化石油化工科学研究院、国家能源集团北京低碳清洁能源研究院、上海计量恻试技术研究院，其中石科院已取得CNAS认证，国家能源集团北京低碳院具备全部的14种杂质的检测能力，上海计量院具备除硫化物之外的其他13种杂质检测能力。此外，中国测试技术研究院正在佛山建设氢气品质检测实验室。对于上游氢供应链如电解水制氢装备、压力容器、加氢机、压缩机等装备方面尚缺乏相应的检测中心。国卢换膜燃中石化石油化工科学研究院国家能源集团北京低碳清洁能源、研究院上海计量测试技术研究院