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氫能是一種來源豐富、綠色低碳、應用廣泛的二次能源，可以作為汽油、柴油等能源的替代，與鋰動力電池形成互補。與汽油、柴油相比，氫的燃燒或電化學產(chǎn)物只有水，不存在碳排放和污染物；同時，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，氫能產(chǎn)業(yè)正在成為世界各主要經(jīng)濟體競相發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)。

01

全球能源發(fā)展形勢

隨著“碳達峰”“碳中和”目標的提出和世界能源消費結構向清潔、低碳和多元化轉(zhuǎn)型，清潔能源將主導世界能源需求增長。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54%，可再生能源增長將超400%。

圖1能源需求發(fā)展趨勢

來源：《BP世界能源展望》

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

圖2我國化石燃料發(fā)電占比趨勢圖

來源：火石創(chuàng)造根據(jù)公開資料整理

與煤炭、石油、天然氣等傳統(tǒng)能源和太陽能等可再生能源相比，氫具有來源多樣、清潔低碳、靈活高效、應用場景豐富等特點，可用于儲能、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，氫能被認為是推動傳統(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，也是實現(xiàn)交通運輸、工業(yè)等領域大規(guī)模深度脫碳的最佳選擇。

02

氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況

從全球來看，早在20世紀70年代，日本和美國就開始探索氫能和燃料電池技術。近年來，受傳統(tǒng)化石能源價格波動以及氣候壓力增大影響，各國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家的共識。目前氫經(jīng)濟的全球布局已經(jīng)初步展開，全球直接支持氫能發(fā)展的國家約為50個，2019年，歐盟、韓國、日本、美國等紛紛制定、更新氫能發(fā)展路線，進一步加快氫經(jīng)濟全球布局步伐。

圖3全球主要國家和地區(qū)氫能發(fā)展里程碑事件

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從國內(nèi)來看，我國已將碳達峰、碳中和納入生態(tài)文明建設整體布局，將氫能規(guī)劃為未來國家能源體系的重要組成部分、用能終端實現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展方向。2022年3月，國家發(fā)改委、國家能源局聯(lián)合出臺《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021—2035年）》，不僅明確了氫是未來國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)的重點方向，是構建綠色低碳產(chǎn)業(yè)體系、打造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的新增長點。自《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021—2035年）》發(fā)布以來，各地方政府已累計發(fā)布70余項相關配套政策，構建了涵蓋科技創(chuàng)新、應用示范、基礎設施、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，我國規(guī)劃在建或已運營的氫能產(chǎn)業(yè)園約有60個，分布在中國超60%的省份中。

表2我國氫能產(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。國外主要制氫方式為天然氣重整制氫，我國主要利用工業(yè)制氫，現(xiàn)有工業(yè)制氫產(chǎn)能約2500萬T/A，其中煤制氫產(chǎn)能約1000萬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。對比五種制氫方式優(yōu)缺點，隨著電解水制氫成本的持續(xù)下降，未來電解水制氫成為各國瞄準的方向和攻關重點。

表3制氫方式優(yōu)缺點及成本

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（二）氫能產(chǎn)業(yè)鏈中游

氫能產(chǎn)業(yè)中游主要包括儲運氫和加氫站建設。儲運氫環(huán)節(jié)，主要有高壓氣態(tài)儲氫、低溫液態(tài)儲氫、固體儲氫和有機液體儲氫等方式。日本、美國和歐洲國家儲運氫產(chǎn)業(yè)化水平較高，氣氫儲運達70MPa，并且可以實現(xiàn)長距離液氫儲運；我國氣氫儲運大部分停留在35MPa水平，液氫尚不能實現(xiàn)路上運輸。此外，美國、歐洲已分別建成2600km、1500km的輸氫管道，中國僅100km。儲運氫環(huán)節(jié)成為我國氫能產(chǎn)業(yè)亟待攻克的環(huán)節(jié)。

表4儲運氫環(huán)節(jié)各儲存方法優(yōu)缺點及成本

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在加氫站建設方面。截止到2021年底，日本擁有全球最多的加氫站，達159座。美國的加氫站數(shù)量逐年提升，到2030年將超過韓國、日本、中國數(shù)量的總和。我國計劃到2030年建設1500座加氫站，加氫站數(shù)量正穩(wěn)步提升。未來，美國和亞洲將成為加氫站數(shù)量領先的國家和地區(qū)。

圖5全球主要國家加氫站建設情況氣泡圖

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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、韓國均已研發(fā)出氫燃料電池車輛并投放市場，我國氫燃料電池領域整體處于成長上升階段，與發(fā)達國家技術水平有一定差距，特別是燃料電池電堆和核心零部件、關鍵材料等核心技術，與發(fā)達國家相比相對落后，一些關鍵零部件和材料仍依賴進口。

表5國內(nèi)外燃料電池系統(tǒng)技術指標對比

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在終端應用環(huán)節(jié)，氫能應用領域廣泛，交通領域是氫能應用的主要發(fā)力點。目前，我國燃料電池車產(chǎn)業(yè)處于導入期，國產(chǎn)燃料電池乘用車制造成本約在150萬人民幣左右，而國外燃料電池乘用車售價已經(jīng)降至5.5-6萬美元。按照市區(qū)工況百公里電耗15-18千瓦時和油耗6-10升汽油測算，燃料電池乘用車成本需控制在30元/公斤和45元/公斤方具有競爭力。

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

表6國內(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

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