2021年中国氢燃料动力电池行业发展概况、技术重点发展方向分析

　　一、氢气的需求量

　　氢在地球上主要以化合态的形式出现，是宇宙中分布最广泛的物质，它构成了宇宙质量的75%，是二次能源。氢能在21世纪有可能在世界能源舞台上成为一种举足轻重的能源，氢的制取、储存、运输、应用技术也将成为21世纪备受关注的焦点。氢具有燃烧热值高的特点，是汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。氢燃烧的产物是水，是世界上最干净的能源。氢能来源广泛、清洁无碳、灵活高效、应用场景丰富的二次能源，是推动传统化石能源清洁高效利用和支撑可再生能源大规模发展发展的理想互联媒介,是实现交通运输、工业和建筑等领域大规模深度脱碳的最佳选择其产业链较长，能够带动上下游产业共同发展，为经济增长提供强劲动力，被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源。

　　氢能的发展具有重要意义

　　资料来源：智研咨询整理

　　2019年全球氢气的需求量是71百万吨，预计在可持续发展情景下，2030年全球氢气的需求量88百万吨；2040年全球氢气的需求量137百万吨；2050年全球氢气的需求量287百万吨；2060年全球氢气的需求量415百万吨；2070年全球氢气的需求量519百万吨。

　　可持续发展情景下全球氢气的需求量

　　资料来源：国际能源署、智研咨询整理

　　二、中国氢能及燃料电池发展现状

　　1、研究历程及政策

　　氢能燃料电池技术是中国未来能源技术的战略性选择，也是新能源汽车科技创新的重要方向。科技部高度重视氢能及燃料电池技术研发。“十五”期间，启动实施“电动汽车”重大科技专项，确立了以纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车为“三纵”和电池、电机、电控为“三横”的“三纵三横”研发布局，燃料电池汽车技术作为“三纵”之一得到重点研发部署，并在“十一五”“十二五”“十三五”持续进行科技攻关，对燃料电池汽车用电堆、双极板、炭纸、催化剂、膜电极、空气压缩机、储氢瓶等关键技术均进行了研发部署。

　　中国氢能及燃料电池研究历程

　　资料来源：智研咨询整理

　　相关报告：智研咨询发布的《2022-2028年中国氢燃料电池行业市场运营格局及前景战略分析报告》

　　2021年以来,国家及相关部门为推进氢能及燃料电池的推广和应用，不断出台有关氢能和燃料电池相关的政策。与此同时，全国各地方政府也陆续发布政策支持氢能产业的发展。

　　2021年以来国家层面上有关氢能和燃料电池相关的政策（一）

　　资料来源：智研咨询整理

　　2021年以来国家层面上有关氢能和燃料电池相关的政策（二）

　　资料来源：智研咨询整理

　　2、产业链

　　氢燃料动力电池系统产业上游由电控系统、热管理系统、数据采集系统、膜电极组件、催化剂、质子交换膜、碳布/碳网等等；下游应用于交通运输领域，还包括便携式电池、发电、建筑储能以及工业、军事等领域。

　　氢燃料动力电池系统产业链

　　资料来源：智研咨询整理

　　3、装机量及企业分布

　　2020年，氢燃料装机量受疫情和补贴退坡影响而下降，中国氢燃料电池装机量下降至79.2MW，同比下降38.17%；2021年中国燃料电池系统累计装机量实现翻番，2021年1-12月中国燃料电池系统累计装机量173MW，同比去年增长119%，累计值同样创历年新高。

　　2018-2021年中国氢燃料电池装机量及增长

　　资料来源：智研咨询整理

　　2021年1-12月，中国氢燃料电池装机量排名前三的是亿华通、海卓动力、上海杰宁。亿华通累计装机量54.5MW，占32%，排名第一；海卓动力累计装机量26.1MW，占15%，排名第二；上海杰宁累计装机量16.2MW，占9%，排名第三。

　　2021年1-12月中国氢燃料电池装机量分布

　　资料来源：智研咨询整理

　　4、氢燃料动力电池系统专利申请分布

　　随着日益紧张的能源供给,氢燃料电池的发展越来越受到各国的关注。氢燃料动力电池系统又分为电堆系统和控制系统两部分。其中，电堆系统相关技术的专利申请量42231件，占氢燃料动力电池系统专利申请量的66%；控制系统相关技术的专利甲请重21825件；占氢燃料动力电池系统专利申请量34%。

　　2021年中国氢燃料动力电池系统专利申请分布

　　资料来源：智慧芽/科创板《2022年中国氢能行业技术发展洞察报告》、智研咨询整理

　　从中国氢燃料动力电池电堆系统细分专利申请分布来看，催化剂领域专利申请量占28.29%，可以看出，在催化剂技术分支存在大量的专利布局,因为催化剂的成本最高，对燃料电池性能的影响最大；双极板领域专利申请量占13.4%；密封等其他零部件领域专利申请量占13.38%；膜电极组件领域专利申请量占12.06%；制造工艺领域专利申请量占10.76%；质子交换膜领域专利申请量占9.2%；扩散层领域专利申请量占6.7%；电堆设计与制造领域专利申请量占6.22%。

　　中国氢燃料动力电池电堆系统专利申请分布

　　资料来源：智慧芽/科创板《2022年中国氢能行业技术发展洞察报告》、智研咨询整理

　　5、技术专利申请人排名

　　电解水制氢由于设备简单，工艺流程稳定且不产生任何污染，是当前制氢领域的热点技术，并且专利申请总量和增长速度均高于其他制氢技术。

　　从中国国内电解水制氢技术专利申请人排名来看，中国华能集团清洁能源技术研究有限公司电解水制氢技术专利申请总量117件，排名一位；中国科学院大连化学物理研究所电解水制氢技术专利申请总量74件，排名二位；华能集团技术创新中心有限公司电解水制氢技术专利申请总量72件，排名三位；四川华能氢能科技有限公司电解水制氢技术专利申请总量58件，排名四位；深圳氢爱天下健康科技控股有限公司、清华大学电解水制氢技术专利申请总量各48件，排名五位；四川华能嘉陵江水电有限责任公司、华能明台电力有限责任公司、四川华能涪江水电有限责任公司、四川华能太平驿水电有限责任公司电解水制氢技术专利申请总量各42件，排名第六位。

　　中国国内电解水制氢技术专利申请人排名

　　（注，专利数据截止2022年2月18日）

　　资料来源：智慧芽/科创板《2022年中国氢能行业技术发展洞察报告》、智研咨询整理

　　从中国国内化工原料制氢技术专利申请人排名来看，上海合既得动氢机器有限公司、中国石油化工股份有限公司化工原料制氢技术专利申请量各103件，位居首位；其次是中国科学院大连化学物理研究所，化工原料制氢技术专利申请总量88件；第三是浙江大学，化工原料制氢技术专利申请总量84件。

　　中国国内化工原料制氢技术专利申请人排名

　　（注，专利数据截止2022年2月18日）

　　资料来源：智慧芽/科创板《2022年中国氢能行业技术发展洞察报告》、智研咨询整理

　　高压气态和高压液态储运方式由于适用场景广,成本低，是现阶段国内应用最广泛的储运方式。专利申请总量和增长速度均高于其他储运方式。中国国内化工原料制氢技术专利申请人排名前三的分别是丰田自动车株式会社、浙江大学、本田技研工业株式会社，化工原料制氢技术专利申请总量分别为202件、98件、70件，上海华篷防爆科技有限公司、江苏国富氢能技术装备股份有限公司、张家港氢云新能源研究院有限公司、通用汽车环球科技运作有限责任公司、现代自动车株式会社、有研工程技术研究院有限公司、中科液态阳光〔苏州)氢能科技发展有限公司化工原料制氢技术专利申请总量依次挤进前十。

　　中国国内化工原料制氢技术专利申请人排名

　　（注，专利数据截止2022年2月18日）

　　资料来源：智慧芽/科创板《2022年中国氢能行业技术发展洞察报告》、智研咨询整理

　　在中国国内站外加氢技术专利申请人排名中，丰田自动车株式会社以站外加氢技术专利申请总量117件位居第一；上海氢枫能源技术有限公司以站外加氢技术专利申请总量77件位居第二；张家港氢云新能源研究院有限公司司以站外加氢技术专利申请总量64件位居第三。

　　中国国内站外加氢技术专利申请人排名

　　（注，专利数据截止2022年2月18日）

　　资料来源：智慧芽/科创板《2022年中国氢能行业技术发展洞察报告》、智研咨询整理

　　由于中游燃料电池动力系统所涉及的零部件众多，通常均有整车厂集中进行开发。从主要专利申请人的类别来看，国内在燃料电池动力技术领域的主要机构多为整车厂和能源科技公司。

　　中国国内氢燃料动力电池系统专利申请排名前10的申请人中，国外企业占据7席，分别为丰田自动车株式会社、中国科学院大连化学物理研究所、通用汽车环球科技运作有限责任公司、现代自动车株式会社、日产自动车株式会社、松下电器产业株式会社、丰田技研工业株式会社、新源动力股份有限公司、三星SDI株式会社，专利申请总理量分别为1559件、836件、569件、436件、427件、420件、349件，国内企业占据3席，分别为中国科学院大连化学物理研究所、新源动力股份有限公司、上海神力科技有限公司，专利申请总理量分别为922件、382件、380件。

　　中国国内氢燃料动力电池系统专利申请人排名

　　（注，专利数据截止2022年2月18日）

　　资料来源：智慧芽/科创板《2022年中国氢能行业技术发展洞察报告》、智研咨询整理

　　交通领域是氢能消费的重要突破口。氢燃料电池汽车是“终极的亲环境汽车”，市场正在逐渐成长，未来发展前景较为广阔。从氢能在交通运输领域的专利申请总量和增长速度来看均高于其他领域。从氢能在交通运输领域的专利申请人排名情况来看，丰田自动车株式会社、通用汽车环球科技运作有限责任公司、现代自动车株式会社依次排名前三，专利申请总量分别为759件、531件、354件。

　　中国国内氢能在交通运输领域的专利申请人排名

　　（注，专利数据截止2022年2月18日）

　　资料来源：智慧芽/科创板《2022年中国氢能行业技术发展洞察报告》、智研咨询整理

　　三、中国氢燃料电池技术重点发展方向及发展对策

　　氢燃料电池是以氢气为燃料，通过电化学反应将燃料中的化学能直接转变为电能的发电装置，具有能量转换效率高、零排放、无噪声等优点，相应技术进步可推动氢气制备、储藏、运输等技术体系的发展升级。在新一轮能源革命驱动下，世界各国高度重视氢燃料电池技术，以支撑实现低碳、清洁发展模式。

　　中国也积极跟进氢能相关发展战略，2001年确立了863计划中包括燃料电池在内的“三纵三横”战略；《能源技术革命创新行动计划（2016—2030）》《汽车产业中长期发展规划》（2017年）等国家政策文件均明确提出支持燃料电池汽车发展。2020年，科技部启动了国家重点研发计划“可再生能源与氢能技术”重点专项，将重点突破质子交换膜、气体扩散层碳纸、车用燃料电池催化剂批量制备技术、空压机耐久性、高可靠性电堆等共性关键技术。国家能源局将氢能及燃料电池技术列为“十四五”时期能源技术装备重点任务。

　　中国氢燃料电池技术研发进展及重点发展方向

　　资料来源：智研咨询整理

　　经过四个五年国家科技计划的组织实施，中国燃料电池从电堆、系统到关键部件技术研发均取得一系列关键突破，形成了涵盖制氢、储氢、氢安全及燃料电池及整车应用等技术的产学研用研发体系，培育了一批从事燃料电池及关键零部件研发生产的企业。

　　未来氢燃料电池系统技术将降低氢燃料成本有利于氢燃料电池技术的推广应用，而大规模的氢燃料电池技术利用将进一步降低相关系统的成本。为进一步降低氢能的生产和利用成本，无论是氢燃料电池还是电解水制氢，需要大力开展碳纤维纸/布、PEM、催化剂、GDL、BPs等关键材料或核心组件的制备技术研究与转化应用。在2021—2035年周期内持续设立氢燃料电池国家级专项课题，提供稳定的经费支持，鼓励氢能及氢燃料电池研究队伍倾力投入研究。

　　氢燃料电池系统技术发展对策

　　资料来源：智研咨询整理

　　以上数据及信息可参考智研咨询发布的《2022-2028年中国氢燃料电池行业市场经营管理及投资前景预测报告》。智研咨询是中国产业咨询领域的信息与情报综合提供商。公司以“用信息驱动产业发展”为品牌理念，用专业的视角洞见行业趋势，提高用户的行业认知，助力商业决策。主要业务包含产业研究报告、可行性研究报告、定制报告、商业计划书等。