火石创造:氢能产业成为世界主要经济体竞争发展新兴产业

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氢能是一种来源丰富、绿色、低碳、应用广泛的二次能源，可作为汽油、柴油等能源的替代品，与锂动力电池相互补充。与汽油和柴油相比，氢燃烧或电化学产品只有水，没有碳排放和污染物；氢具有更高的质量能量密度。随着碳中和和能源转型逐渐成为全球共识，氢能产业正成为世界主要经济体竞争发展的新兴产业。

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全球能源发展形势

随着“碳达峰”“碳中和”随着目标的提出和世界能源消费结构向清洁、低碳、多元化转型，清洁能源将引领世界能源需求的增长。根据BP世界能源的前景，到2040年，全球天然气和可再生能源需求将超过54%，可再生能源将超过400%。

图1能源需求发展趋势

来源:BP世界能源展望

中国是一个主要的能源消费国家，其中煤炭消费量巨大。然而，随着我国能源战略转型升级的加快，陆地风电、太阳能光伏、水电等绿色能源将成为我国能源消费的主要力量。煤炭发电的比例将从2018年的66.40%下降到2050年的5.70%，太阳能光伏发电和风能发电将分别从2018年的2.50%下降、5.10%增加到2050年30.10%、30.50%。氢能作为理想的二次清洁能源，已成为推动中国能源转型的可行技术路线，逐渐成为中国能源领域的热点话题，并寄予厚望。

图2中国化石燃料发电趋势图

来源:根据公开资料整理火石创造:

与煤炭、石油、天然气等传统能源和太阳能等可再生能源相比，氢具有来源多样、清洁低碳、灵活高效、应用场景丰富等特点，可用于储能、发电、各种运输燃料、家用燃料等。

表1氢能与其他能源比较

来源:根据公开资料整理火石创造:

因此，氢能被认为是促进传统化石能源清洁高效利用、支持可再生能源大规模发展的理想互联网媒介，也是实现交通、工业等领域大规模深度脱碳的最佳选择。

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氢能产业的发展

早在20世纪70年代，日本和美国就开始探索氢能和燃料电池技术。近年来，受传统化石能源价格波动和气候压力增加的影响，各国加快了低碳绿色转型发展步伐，氢能发展已成为世界主要国家的共识。目前，氢经济的全球布局已初步启动，约有50个国家直接支持氢能的发展。2019年，欧盟、韩国、日本和美国制定并更新了氢能的发展路线，进一步加快了氢经济的全球布局。

图3世界主要国家和地区氢能发展里程碑事件

来源:根据公开资料整理火石创造:

从中国的角度来看，中国已将碳达峰、碳中和纳入生态文明建设的总体布局，规划氢能作为未来国家能源体系的重要组成部分，实现绿色低碳转型的重要载体，战略性新兴产业和未来产业的重点发展方向。2022年3月，国家发改委、国家能源局联合发布了氢能产业发展中长期规划(2021)—2035年)，氢不仅是未来国家能源体系的一部分，也是发展战略性新兴产业的关键方向，是建设绿色低碳产业体系、建设产业转型升级的新增长点。自2021年氢能产业发展中长期规划以来—自2035年发布以来，地方政府发布了70多项相关配套政策，建立了涵盖科技创新、应用示范、基础设施、产业布局等环节的综合氢能发展体系。截至2022年底，中国约有60个氢能产业园计划在建或运营，分布在中国60%以上的省份。

表2中国氢能产业园汇总表2

来源:根据公开资料整理火石创造:

氢能产业链情况03

图4氢能产业链图谱

资料来源：根据公开资料绘制火石创作

(1)氢能产业链上游

氢能产业链上游主要是制氢。有五种制氢方法：化石燃料制氢、工业副产氢、电解水制氢、光解水制氢和生物质制氢。国外主要的制氢方法是天然气重组制氢。我国主要采用工业制氢，现有工业制氢产能约2500万T/A，煤制氢产能约1000万T//A，约占总量的40%，占最大比例，成本最低，约10-13元/公斤。二是工业副产氢约800万T/A，制氢成本约为10-16元/公斤。电解水制氢的成本约为30-40元/公斤。与五种制氢方法的优缺点相比，随着电解水制氢成本的不断下降，电解水制氢已成为各国未来的方向和重点。

表3制氢方法的优缺点及成本

来源:根据公开资料整理火石创造:

(二)氢能产业链中游

氢能产业中游主要包括储运氢和加氢站建设。储运氢主要包括高压气体储氢、低温液体储氢、固体储氢和有机液体储氢。日本、美国和欧洲国家储运氢产业化水平较高，气氢储运达到70MPa，可实现长途液氢储运；我国大部分气氢储运停留在35MPa水平，液氢无法在路上运输。此外，美国和欧洲已分别建成2600公里、输氢管道1500公里，中国只有100公里。储运氢已成为我国氢能产业亟待克服的环节。

表4储运氢环节各储存方法的优缺点及成本

来源:根据公开资料整理火石创造:

在加氢站建设方面。截至2021年底，日本拥有世界上最多的加氢站，达到159个。到2030年，美国的加氢站数量将逐年增加，将超过韩国、日本和中国的总数。到2030年，中国计划建设1500个加氢站，加氢站数量将稳步增加。未来，美国和亚洲将成为加氢站数量的领先国家和地区。

图5世界主要国家加氢站建设气泡图

来源:根据公开资料整理火石创造:

(3)氢能产业链下游

氢能产业链下游包括燃料电池和终端应用，其中燃料电池是核心和最具发展潜力的环节。在燃料电池环节，日本、美国、韩国开发了氢燃料电池车辆和市场，氢燃料电池领域处于增长阶段，发达国家技术水平存在一定差距，特别是燃料电池堆和核心部件、关键材料等核心技术，相对落后于发达国家，部分关键部件和材料仍依赖进口。

表5国内外燃料电池系统技术指标比较

来源:根据公开资料整理火石创造:

氢能应用广泛应用于终端应用，交通领域是氢能应用的主要动力点。目前，我国燃料电池汽车行业正处于进口期，国内燃料电池乘用车制造成本约150万元，而国外燃料电池乘用车价格已降至5.5-6万美元。燃料电池乘用车的成本应控制在30元/公斤和45元/公斤，根据市区100公里电耗15-18千瓦时和油耗6-10升汽油的计算，具有竞争力。

氢能除交通领域外，还可应用于家庭供电、氢能炼钢等领域。日本和德国在家庭供电方面发展势头良好。日本、德国、瑞典等仍在探索中“氢能炼钢”项目示范。我国在交通领域的应用探索不断前进，基本掌握了燃料电池车的核心技术，具备了大规模示范运行的条件。但其他应用领域与国际水平仍存在较大差距，热电联供、天然气与氢气掺烧、加气站掺氢供应等领域发展空间较大。

表6国内外主要燃料电池乘用车比较比较

来源:根据公开资料整理火石创造:

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作者|火石创作 何鑫