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2025年9月18日-20日 | 北京·全國農(nóng)業(yè)展覽館(新館)

September 18-20 2025 | Beijing CIAE China

氫啟新時代--氫的應用場景(交通:公路和航運)

氫能交通是氫能最具潛力的賽道。交通是全球碳排放的重要來源,發(fā)展氫能是交通脫碳的必經(jīng)之路。

中國氫能聯(lián)盟估計,在2060年碳中和情景下,我國在交通領域的用氫需求達4051萬噸。雖然從氫氣用量來看,交通領域需求量低于工業(yè)領域,但汽車等交通工具產(chǎn)業(yè)鏈長,氫能交通可撬動龐大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模,發(fā)展?jié)摿ψ畲蟆?/p>

氫能在重載交通領域應用潛力優(yōu)良,現(xiàn)階段應用以氫能汽車(商用車)為主。交通行業(yè)要實現(xiàn)碳中和,需要鋰電和氫能各取所長、互補發(fā)展。

氫的質量能量密度高于鋰電池,在重卡、船舶、航空等高載重、續(xù)航要求高的場景應用潛力優(yōu)良。目前氫能在交通領域的推廣以燃料電池商用車為主,未來隨著相關技術的成熟,氫能也有望在船舶、航空運輸領域推廣?;茉辞鍧嵕G色替代是交通領域碳減排的路徑之一,綠色氫基能源作為交通燃料,可以應用于公路交通、鐵路交通、航空、航海等多種場景,是未來交通運輸行業(yè)實現(xiàn)低碳轉型的有效途徑。

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01公路交通

近年來,氫燃料電池汽車發(fā)展迅速,與純電動汽車和傳統(tǒng)燃油車相比,燃料電池汽車具有溫室氣體排放低、燃料加注時間短、續(xù)航里程高等優(yōu)點,較適用于中長距離或重載運輸。

當前燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)政策也優(yōu)先支持商用車發(fā)展,現(xiàn)階段國內(nèi)燃料車以客車和重卡等商用車為主,乘用車主要用來租賃,占比不及0.1%。

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01.燃料電池車發(fā)展現(xiàn)狀

燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)處于起步階段,燃料電池汽車企業(yè)數(shù)量較少,技術、成本和規(guī)模是進入的主要門檻,燃料電池汽車產(chǎn)銷規(guī)模較小。

在過去20多年,國際、國內(nèi)的車用燃料電池技術取得了長足進展,若選取電堆功率密度、發(fā)動機成本、效率、低溫啟動性能、可靠性、耐久性等產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀的關鍵指標,可得中外燃料電池車性能對比(如下圖所示)

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2020年由于受到疫情等因素影響,我國燃料電池汽車產(chǎn)銷量出現(xiàn)大幅下降,之后穩(wěn)步恢復。

2021年燃料電池汽車產(chǎn)量和銷量分別同比增加49%和35%;

2022年以來燃料電池汽車產(chǎn)銷量進一步增加,上半年燃料電池汽車產(chǎn)量1,804輛,已經(jīng)超過去年全年(如下圖所示)。

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當前燃料電池汽車的購置成本還較高,尚不具備完全商業(yè)化的能力。成本是限制燃料電池市場化的主要因素。燃料電池汽車的發(fā)展仍然依靠政府補貼和政策支持。2020年氫能公交車推廣數(shù)量較多,雖然車型規(guī)格、系統(tǒng)配套商及功率大小有差異,但多數(shù)訂單公交車均價在200-300萬元/輛,價格較高。

此外,燃料電池汽車對低溫性能要求較高、動力系統(tǒng)成本較高,加之基礎設施稀缺等限制,目前尚未實現(xiàn)大規(guī)模推廣,有待未來進一步改善。

02.燃料電池車發(fā)展前景

在實現(xiàn)“雙碳”目標的帶動下,零碳排放的燃料電池汽車有望保持高速增長?!稓淠墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年)》指出,到2025年氫燃料電池車輛保有量約5萬輛(如下圖所示)。

據(jù)此計算,2022-2025年保有量年均增長率將超過50%。

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燃料電池汽車成本未來有較大下降空間。燃料電池汽車主要包括燃料電池系統(tǒng)、車載儲氫系統(tǒng)、整車控制系統(tǒng)等。

其中,燃料電池系統(tǒng)是核心,成本有望隨著技術進步和規(guī)模擴大而下降。

根據(jù)國際能源署(IEA)研究,隨著規(guī)模化生產(chǎn)和工藝技術的進步,2030年燃料電池乘用車成本將與純電動汽車、燃油車等其他乘用車成本持平,其中燃料電池系統(tǒng)的成本將從2015年的30,200美元/輛降低到2030年的4,300美元/輛,單位成本則有望從2015年的380美元/千瓦時降低到2030年的54美元/千瓦時,降幅為86%,是推動燃料電池汽車成本下降的主要動力。

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燃料電池車適合重型和長途運輸,在行駛里程要求高、載重量大的市場中更具競爭力,未來發(fā)展方向為重型卡車、長途運輸乘用車等。

根據(jù)國際氫能協(xié)會分析,燃料電池汽車在續(xù)航里程大于650公里的交通運輸市場更具有成本優(yōu)勢。由于乘用車和城市短程公共汽車續(xù)航里程通常較短,純電動汽車則更有優(yōu)勢。

燃料汽車未來發(fā)展空間廣闊。相比純電動車型,燃料電池車克服了能源補充時間長、低溫環(huán)境適應性差的問題,提高了營運效率,與純電動車型應用場景形成互補。

中國氫能聯(lián)盟研究院預測,到2030年我國燃料電池車產(chǎn)量有望達到62萬輛/年。

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02航運交通

全球船舶行業(yè)每年的碳排放量為11.2億t以上,約占世界CO2排放總量的4.5%,而且仍處于繼續(xù)增加的趨勢。

船舶行業(yè)減碳是交通領域低碳化的重要方面,近年來,研究清潔、高效、可持續(xù)發(fā)展的新能源動力推進技術已經(jīng)成為綠色船舶的重要發(fā)展方向,而將零排放的氫燃料電池技術應用于船舶,則被普遍視為一種有效的解決方案。

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多年來,美國、英國、德國、韓國、日本等多國一直都將燃料電池作為一種船舶技術儲備在不斷地發(fā)展,但主要應用于軍事領域,如潛艇、軍艦等。

近年來,各國逐漸將氫燃料電池技術應用在民用船舶上。部分國家的相關項目(如表4所示)

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隨著航運業(yè)迅速發(fā)展,柴油機動力船舶引發(fā)的環(huán)境問題日益顯現(xiàn)。

2020年我國航運業(yè)的二氧化碳排放量占交通運輸領域排放量的12.6%。氫能作為清潔能源有望在航運領域減碳中發(fā)揮積極作用。

根據(jù)IEA發(fā)布的《中國能源體系碳中和路線圖》,航運業(yè)的碳減排主要取決于氫、氨等新型低碳技術和燃料的開發(fā)及商業(yè)化;

在承諾目標情景中,2060年基于燃料電池的氫能應用模式將滿足水路交通運輸領域約10%的能源需求。

【中國氫能船舶發(fā)展情況】

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氫及氫基燃料是航運領域碳減排方案之一。通過氫燃料電池技術可實現(xiàn)內(nèi)河和沿海船運電氣化,通過生物燃料或零碳氫氣合成氨等新型燃料可實現(xiàn)遠洋船運脫碳。我國部分企業(yè)和機構基于國產(chǎn)化氫能和燃料電池技術進步已經(jīng)啟動了氫動力船舶研制。

現(xiàn)階段,氫動力船舶通常用于湖泊、內(nèi)河、近海等場景,作為小型船舶的主動力或大型船舶的輔助動力。海上工程船、海上滾裝船、超級游艇等大型氫動力船舶研制是未來發(fā)展趨勢。

總體而言,氫動力船舶整體處于前期探索階段,高功率燃料電池技術尚未成熟,但隨著氫存儲優(yōu)勢顯現(xiàn),燃料電池船舶市場滲透率將逐步提升。

預計到2030年我國將構建氫動力船舶設計、制造、調試、測試、功能驗證、性能評估體系,建立配套的氫氣“制儲運”基礎設施,擴大內(nèi)河/湖泊等場景的氫動力船舶示范應用規(guī)模,完善水路交通相關基礎設施;

到2060年完成我國水路交通運輸裝備領域碳中和目標,在國際航線上開展氫動力船舶應用示范,提升我國氫動力船舶產(chǎn)業(yè)的國際競爭力(如下圖所示)。

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航運業(yè)的碳減排主要取決于氫、氨等新型低碳技術和燃料的開發(fā)及商業(yè)化,氫動力船舶基于燃料電池的氫能應用模式,兼顧能源高效利用、零排放、船舶舒適度提升,可以適應未來綠色船舶市場需求,并且具有廣闊應用前景。

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