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氫能是一種來(lái)源豐富、綠色低碳、應(yīng)用廣泛的二次能源，可以作為汽油、柴油等能源的替代，與鋰動(dòng)力電池形成互補(bǔ)。與汽油、柴油相比，氫的燃燒或電化學(xué)產(chǎn)物只有水，不存在碳排放和污染物；同時(shí)，氫具有更高的質(zhì)量能量密度。隨著碳中和、能源轉(zhuǎn)型逐漸成為全球共識(shí)，氫能產(chǎn)業(yè)正在成為世界各主要經(jīng)濟(jì)體競(jìng)相發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)。

01

全球能源發(fā)展形勢(shì)

隨著“碳達(dá)峰”“碳中和”目標(biāo)的提出和世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)向清潔、低碳和多元化轉(zhuǎn)型，清潔能源將主導(dǎo)世界能源需求增長(zhǎng)。根據(jù)BP世界能源展望，到2040年，全球天然氣和可再生能源需求占比將超過(guò)54%，可再生能源增長(zhǎng)將超400%。

圖1能源需求發(fā)展趨勢(shì)

來(lái)源：《BP世界能源展望》

我國(guó)是能源消費(fèi)大國(guó)，其中煤炭消費(fèi)量巨大，但隨著我國(guó)能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型升級(jí)步伐加快，陸上風(fēng)電、太陽(yáng)能光伏、水電等綠色能源將成為我國(guó)能源消費(fèi)的主要力量。煤炭發(fā)電占比將從2018年的66.40%下降到2050年的5.70%，太陽(yáng)能光伏發(fā)電和風(fēng)能發(fā)電，分別從2018年的2.50%、5.10%增長(zhǎng)到2050年的30.10%、30.50%。而氫能作為理想的清潔二次能源，成為推動(dòng)我國(guó)能源轉(zhuǎn)型的一種可行技術(shù)路線，逐漸成為我國(guó)能源領(lǐng)域的熱點(diǎn)話題，并被寄予厚望。

圖2我國(guó)化石燃料發(fā)電占比趨勢(shì)圖

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與煤炭、石油、天然氣等傳統(tǒng)能源和太陽(yáng)能等可再生能源相比，氫具有來(lái)源多樣、清潔低碳、靈活高效、應(yīng)用場(chǎng)景豐富等特點(diǎn)，可用于儲(chǔ)能、發(fā)電、各種交通工具用燃料、家用燃料等。

表1氫能與其他能源比較情況表

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因此，氫能被認(rèn)為是推動(dòng)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)展的理想互聯(lián)媒介，也是實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸、工業(yè)等領(lǐng)域大規(guī)模深度脫碳的最佳選擇。

02

氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況

從全球來(lái)看，早在20世紀(jì)70年代，日本和美國(guó)就開始探索氫能和燃料電池技術(shù)。近年來(lái)，受傳統(tǒng)化石能源價(jià)格波動(dòng)以及氣候壓力增大影響，各國(guó)加大了低碳和綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展的步伐，發(fā)展氫能成為世界各主要國(guó)家的共識(shí)。目前氫經(jīng)濟(jì)的全球布局已經(jīng)初步展開，全球直接支持氫能發(fā)展的國(guó)家約為50個(gè)，2019年，歐盟、韓國(guó)、日本、美國(guó)等紛紛制定、更新氫能發(fā)展路線，進(jìn)一步加快氫經(jīng)濟(jì)全球布局步伐。

圖3全球主要國(guó)家和地區(qū)氫能發(fā)展里程碑事件

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從國(guó)內(nèi)來(lái)看，我國(guó)已將碳達(dá)峰、碳中和納入生態(tài)文明建設(shè)整體布局，將氫能規(guī)劃為未來(lái)國(guó)家能源體系的重要組成部分、用能終端實(shí)現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來(lái)產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展方向。2022年3月，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局聯(lián)合出臺(tái)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021—2035年）》，不僅明確了氫是未來(lái)國(guó)家能源體系的組成部分，而且明確了氫能是發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)方向，是構(gòu)建綠色低碳產(chǎn)業(yè)體系、打造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的新增長(zhǎng)點(diǎn)。自《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021—2035年）》發(fā)布以來(lái)，各地方政府已累計(jì)發(fā)布70余項(xiàng)相關(guān)配套政策，構(gòu)建了涵蓋科技創(chuàng)新、應(yīng)用示范、基礎(chǔ)設(shè)施、產(chǎn)業(yè)布局等各環(huán)節(jié)的綜合氫能發(fā)展體系。截至2022年年底，我國(guó)規(guī)劃在建或已運(yùn)營(yíng)的氫能產(chǎn)業(yè)園約有60個(gè)，分布在中國(guó)超60%的省份中。

表2我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)園匯總

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03氫能產(chǎn)業(yè)鏈情況

圖4氫能產(chǎn)業(yè)鏈圖譜

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（一）氫能產(chǎn)業(yè)鏈上游

氫能產(chǎn)業(yè)鏈上游主要為制氫。主要有化石燃料制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫、電解水制氫、光解水制氫和生物質(zhì)制氫五種制氫方式。國(guó)外主要制氫方式為天然氣重整制氫，我國(guó)主要利用工業(yè)制氫，現(xiàn)有工業(yè)制氫產(chǎn)能約2500萬(wàn)T/A，其中煤制氫產(chǎn)能約1000萬(wàn)T/A，約占總量的40%，占比最大，成本最低，約為10-13元/公斤。其次是工業(yè)副產(chǎn)氫約800萬(wàn)T/A，制氫成本約為10-16元/公斤。而電解水制氫的成本約為30-40元/公斤。對(duì)比五種制氫方式優(yōu)缺點(diǎn)，隨著電解水制氫成本的持續(xù)下降，未來(lái)電解水制氫成為各國(guó)瞄準(zhǔn)的方向和攻關(guān)重點(diǎn)。

表3制氫方式優(yōu)缺點(diǎn)及成本

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（二）氫能產(chǎn)業(yè)鏈中游

氫能產(chǎn)業(yè)中游主要包括儲(chǔ)運(yùn)氫和加氫站建設(shè)。儲(chǔ)運(yùn)氫環(huán)節(jié)，主要有高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫、低溫液態(tài)儲(chǔ)氫、固體儲(chǔ)氫和有機(jī)液體儲(chǔ)氫等方式。日本、美國(guó)和歐洲國(guó)家儲(chǔ)運(yùn)氫產(chǎn)業(yè)化水平較高，氣氫儲(chǔ)運(yùn)達(dá)70MPa，并且可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離液氫儲(chǔ)運(yùn)；我國(guó)氣氫儲(chǔ)運(yùn)大部分停留在35MPa水平，液氫尚不能實(shí)現(xiàn)路上運(yùn)輸。此外，美國(guó)、歐洲已分別建成2600km、1500km的輸氫管道，中國(guó)僅100km。儲(chǔ)運(yùn)氫環(huán)節(jié)成為我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)亟待攻克的環(huán)節(jié)。

表4儲(chǔ)運(yùn)氫環(huán)節(jié)各儲(chǔ)存方法優(yōu)缺點(diǎn)及成本

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在加氫站建設(shè)方面。截止到2021年底，日本擁有全球最多的加氫站，達(dá)159座。美國(guó)的加氫站數(shù)量逐年提升，到2030年將超過(guò)韓國(guó)、日本、中國(guó)數(shù)量的總和。我國(guó)計(jì)劃到2030年建設(shè)1500座加氫站，加氫站數(shù)量正穩(wěn)步提升。未來(lái)，美國(guó)和亞洲將成為加氫站數(shù)量領(lǐng)先的國(guó)家和地區(qū)。

圖5全球主要國(guó)家加氫站建設(shè)情況氣泡圖

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（三）氫能產(chǎn)業(yè)鏈下游

氫能產(chǎn)業(yè)鏈下游包括燃料電池以及終端應(yīng)用，其中燃料電池是核心也是最具發(fā)展?jié)摿Φ沫h(huán)節(jié)。在燃料電池環(huán)節(jié)，日本、美國(guó)、韓國(guó)均已研發(fā)出氫燃料電池車輛并投放市場(chǎng)，我國(guó)氫燃料電池領(lǐng)域整體處于成長(zhǎng)上升階段，與發(fā)達(dá)國(guó)家技術(shù)水平有一定差距，特別是燃料電池電堆和核心零部件、關(guān)鍵材料等核心技術(shù)，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比相對(duì)落后，一些關(guān)鍵零部件和材料仍依賴進(jìn)口。

表5國(guó)內(nèi)外燃料電池系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

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在終端應(yīng)用環(huán)節(jié)，氫能應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，交通領(lǐng)域是氫能應(yīng)用的主要發(fā)力點(diǎn)。目前，我國(guó)燃料電池車產(chǎn)業(yè)處于導(dǎo)入期，國(guó)產(chǎn)燃料電池乘用車制造成本約在150萬(wàn)人民幣左右，而國(guó)外燃料電池乘用車售價(jià)已經(jīng)降至5.5-6萬(wàn)美元。按照市區(qū)工況百公里電耗15-18千瓦時(shí)和油耗6-10升汽油測(cè)算，燃料電池乘用車成本需控制在30元/公斤和45元/公斤方具有競(jìng)爭(zhēng)力。

除交通領(lǐng)域外，氫能還可應(yīng)用于家庭供電、氫能煉鋼等領(lǐng)域。日本和德國(guó)在家庭供電方面發(fā)展勢(shì)頭良好。日本、德國(guó)、瑞典等還在探索“氫能煉鋼”項(xiàng)目示范。我國(guó)在交通領(lǐng)域的應(yīng)用探索不斷向前，已經(jīng)基本掌握了燃料電池車的核心技術(shù)，具備進(jìn)行大規(guī)模示范運(yùn)行的條件。但其他應(yīng)用領(lǐng)域還與國(guó)際水平存在較大差距，在熱電聯(lián)供、天然氣與氫氣摻燒、加氣站摻氫供應(yīng)等領(lǐng)域有較大發(fā)展空間。

表6國(guó)內(nèi)外主要燃料電池乘用車比較

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作者|火石創(chuàng)造 何鑫

       原文標(biāo)題 : 氫能產(chǎn)業(yè)鏈圖譜及發(fā)展情況分析