一、氫能：新能源未來(lái)重要的發(fā)展方向

1.1 氫能利用是實(shí)現(xiàn)碳中和的重要推動(dòng)力

氫能是一種來(lái)源豐富、綠色低碳、應(yīng)用廣泛的二次能源，正逐步成為全球能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的重 要載體之一。能幫助可再生能源大規(guī)模消納，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)大規(guī)模調(diào)峰和跨季節(jié)、跨地域儲(chǔ)能， 加速推進(jìn)工業(yè)、建筑、交通等領(lǐng)域的低碳化。綠氫在碳中和的進(jìn)程中可以在綠電無(wú)法發(fā)揮作 用的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)互補(bǔ)，如氫冶金、化工、重卡交通燃料、供熱等。面向未來(lái)，當(dāng)綠氫成為穩(wěn)定 足量的低價(jià)氫源時(shí)，綠氫在促進(jìn)工業(yè)脫碳方面有望更好地發(fā)揮氫能價(jià)值。 氣候問題推動(dòng)全球的碳中和進(jìn)程。

碳中和進(jìn)程是氫能利用的重要驅(qū)動(dòng)力。根據(jù)國(guó)際商報(bào)，氫燃燒的產(chǎn)物是水，不會(huì)產(chǎn)生諸如一 氧化碳、二氧化碳、碳?xì)浠衔镆约胺蹓m顆粒等危害環(huán)境的負(fù)外部性產(chǎn)品，故氫也算得上是 對(duì)環(huán)境相對(duì)友好的能源。對(duì)于人類的整個(gè)能源系統(tǒng)而言，氫的比例越高，成分結(jié)構(gòu)就越干凈， 氫能由此被稱為“21 世紀(jì)的終極能源”，是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)較為理想的解決方案。實(shí)現(xiàn)碳 中和目標(biāo)意味著風(fēng)電、太陽(yáng)能等可再生能源的大量使用以及電力對(duì)化石能源的替代，但氫能 也在其中起到不可忽視的作用。

1）儲(chǔ)能層面：風(fēng)電、光伏具有間歇性和波動(dòng)性的特點(diǎn)，因此大規(guī)模發(fā)展儲(chǔ)能意義較大，目 前主流的儲(chǔ)能技術(shù)中，抽水儲(chǔ)能受環(huán)境條件影響較大，電化學(xué)儲(chǔ)能周期較短且電池壽命有限， 若需要大規(guī)模、集中式、長(zhǎng)周期的儲(chǔ)能，氫能是較好的選擇。 2）成本層面：在許多領(lǐng)域的碳減排進(jìn)程中，氫能比電力在成本上更具有優(yōu)勢(shì)。根據(jù)能源雜 志，一輛在露天煤礦運(yùn)輸煤炭的燃油重卡，年油耗為 50,000 升，用純電動(dòng)重卡替代，每年 耗電約 150,000 千瓦時(shí)，充電和電池折舊費(fèi)用為約 21 萬(wàn)元；而用氫燃料電池替代，每年耗 氫約 7500 千克，使用灰氫的費(fèi)用約為 15 萬(wàn)元。且氫能重卡補(bǔ)充能源的時(shí)間遠(yuǎn)低于純電動(dòng) 重卡，此外充電電池組的重量占用大量的有效載重空間。 3）工藝層面：在一些工藝流程中，氫能難以被替代。2022 年中國(guó)鋼鐵行業(yè)碳排放量占全國(guó) 碳排放總量的 15%以上，為了降低鋼鐵行業(yè)碳排放而大力發(fā)展氫能直接還原煉鐵技術(shù)，不 再利用一氧化碳作為還原劑，從而將原工藝過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳全部轉(zhuǎn)化為水，大大降低 了碳排放。

我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展，政府不斷強(qiáng)化氫能產(chǎn)業(yè)政策支持力度。氫能已經(jīng)成為“十四五”期 間重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)，《“十四五”規(guī)劃綱要》將氫能及儲(chǔ)能設(shè)立為未來(lái)產(chǎn)業(yè)，將實(shí)施未來(lái)產(chǎn)業(yè)孵化 與加速計(jì)劃。2022 年 3 月，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃 （2021-2035 年）》。近年來(lái)，國(guó)家及各省市層面也陸續(xù)出臺(tái)了一系列氫能產(chǎn)業(yè)支持政策， 形成了較為完整的政策支持體系。氫能是未來(lái)國(guó)家能源體系的重要組成部分，是我國(guó)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，是我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的重要手段。

1.2 氫能具備多重性能優(yōu)勢(shì)

氫在地球上主要以化合態(tài)的形式出現(xiàn)，是宇宙中分布最廣泛的物質(zhì)，它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的 75%，還具有導(dǎo)熱良好、清潔無(wú)毒和單位質(zhì)量熱量高等優(yōu)點(diǎn)，相同質(zhì)量下所含熱量約是汽油 的 3 倍。氫能之所以在全球應(yīng)對(duì)氣候變化和碳減排中被寄予厚望，主要由于其所具備的多重 優(yōu)勢(shì)。

1）生態(tài)友好：與傳統(tǒng)的化石燃料不同，氫在轉(zhuǎn)化為電和熱時(shí)只產(chǎn)生水并且不排放溫室氣體 或細(xì)粉塵，與全球降低碳排放的目標(biāo)契合。

2）高效性：氫能是一種高效的能源類型，與柴油或汽油相比，每磅燃料都能傳遞大量能量。 氫的能量密度高，單位質(zhì)量熱值約是煤炭的 4 倍、汽油的 3.1 倍、天然氣的 2.6 倍。與通常 以 33%至 35%的效率發(fā)電的常規(guī)基于燃燒的發(fā)電廠相比，氫燃料電池能夠以高達(dá) 65%的效 率發(fā)電，這主要得益于燃料電池的轉(zhuǎn)換特性，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能，而沒有熱能和機(jī)械 能（發(fā)電機(jī)）的中間轉(zhuǎn)換。 

3）儲(chǔ)運(yùn)方式多樣：光伏、風(fēng)電等可再生能源近年來(lái)獲得快速發(fā)展，裝機(jī)量不斷提升，但其 也具有波動(dòng)性和間歇性等短板。氫儲(chǔ)能可以利用可再生能源發(fā)電制氫，再以氣態(tài)、液態(tài)存儲(chǔ) 于高壓罐中，或者以固態(tài)存儲(chǔ)于儲(chǔ)氫材料中，可以成為解決電網(wǎng)調(diào)峰和“棄風(fēng)“、”棄光“等 問題的重要手段。 

4）應(yīng)用場(chǎng)景廣泛：氫能既可以用作燃料電池發(fā)電，應(yīng)用于汽車、火車、船舶和航空等領(lǐng)域， 也可以單獨(dú)作為燃料氣體或化工原料進(jìn)入生產(chǎn)，同時(shí)還可以在天然氣管道中摻氫燃燒，應(yīng)用 于建筑供暖等。 當(dāng)前氫能的發(fā)展仍面臨一些挑戰(zhàn)，例如氫能源價(jià)格昂貴以及儲(chǔ)運(yùn)困難等，但從長(zhǎng)期來(lái)看，氫 能綜合能力或優(yōu)于其他可再生能源。從穩(wěn)定性、儲(chǔ)能性、可獲得性、應(yīng)用范圍等方面進(jìn)行對(duì) 比，氫能是可以長(zhǎng)周期使用、環(huán)保、適用范圍多元（供熱、供電、燃料等）、儲(chǔ)運(yùn)相對(duì)方便、 制取來(lái)源廣的優(yōu)質(zhì)能源。

二、氫能產(chǎn)業(yè)鏈，“制儲(chǔ)輸用”全鏈條解析 

2.1 制氫：三種氫氣制備工藝中，電解水制氫有望是最終選擇

氫氣的制取主要有化石能源重整、工業(yè)副產(chǎn)提純和電解水制氫三種工藝。相比前兩種方式， 電解水制氫的原料和生產(chǎn)過(guò)程都以清潔能源為主，是更具優(yōu)勢(shì)的制氫技術(shù)路線。根據(jù)《光明 日?qǐng)?bào)》，電解水制氫易與可再生能源結(jié)合，規(guī)模潛力更大，更加清潔可持續(xù)。

1、化石能源重整制氫：分為煤制氫和天然氣制氫。 1）煤制氫：根據(jù)《中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告（2022）》，中國(guó)煤制氫技術(shù)成熟，傳統(tǒng)煤化工 和焦炭行業(yè)已形成完整的制氫工藝體系和完整的產(chǎn)業(yè)鏈條。盡管煤制氫過(guò)程排放強(qiáng)度較高， 但原料煤炭來(lái)源穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)性顯著，目前已占全國(guó)氫氣產(chǎn)量 60%以上。由于基數(shù)較大，煤制 氫在今后一段時(shí)期內(nèi)或仍將是中國(guó)氫能供應(yīng)體系的重要組成部分，也是近中期低成本氫氣的 主要來(lái)源。 2）天然氣制氫：蒸汽重整制氫較為成熟，也是國(guó)外主流制氫方式。其中，天然氣原料占制 氫成本的比重較大，天然氣價(jià)格是決定制氫價(jià)格的重要因素?？紤]到中國(guó)“富煤、缺油、少 氣”的資源稟賦，僅有少數(shù)地區(qū)可以探索開展，不適用于主流的制氫方式。

2、工業(yè)副產(chǎn)提純制氫：根據(jù)《中國(guó)能源報(bào)》，我國(guó)工業(yè)副產(chǎn)氫在氫氣供應(yīng)方面有著得天獨(dú) 厚的優(yōu)勢(shì)，與可再生能源電解水產(chǎn)業(yè)資源豐富的西北地區(qū)相比，工業(yè)副產(chǎn)氫可覆蓋京津冀、 長(zhǎng)三角和廣東地區(qū)，與氫能應(yīng)用先發(fā)地區(qū)匹配。中國(guó)國(guó)際工程咨詢有限公司高級(jí)工程師張建 紅指出，隨著未來(lái)碳交易機(jī)制的進(jìn)一步成熟，煤制氫成本將因其產(chǎn)生的大量碳排放而有所上 升。而電解水制氫由于電力價(jià)格、設(shè)備技術(shù)等因素，成本仍然較高。因此，與煤制氫、天然 氣制氫、電解水制氫相比，工業(yè)副產(chǎn)氫的綜合成本優(yōu)勢(shì)更加明顯。 

3、電解水制氫：目前，電解水制氫技術(shù)主要有堿性水電解槽（AE）、質(zhì)子交換膜水電解槽 （PEM）和固體氧化物水電解槽（SOE）。其中，堿性電解槽技術(shù)最為成熟，生產(chǎn)成本較低； 質(zhì)子交換膜電解槽流程簡(jiǎn)單，能效較高，但因使用貴金屬電催化劑等材料，成本偏高；固體 氧化物水電解槽采用水蒸氣電解，高溫環(huán)境下工作，能效最高，尚處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段。

根據(jù)生產(chǎn)來(lái)源和碳排放量的不同，氫能可分為灰氫、藍(lán)氫和綠氫。1）灰氫：是通過(guò)化石燃 料（天然氣、煤等）轉(zhuǎn)化反應(yīng)制取的氫氣，由于生產(chǎn)成本低、技術(shù)成熟，也是目前最常見的 制氫方式。2）藍(lán)氫：是在灰氫的基礎(chǔ)上，將二氧化碳副產(chǎn)品捕獲、利用和封存（CCS）而 制取的氫氣，是灰氫過(guò)渡到綠氫的重要階段。3）綠氫：是利用可再生能源（如太陽(yáng)能或風(fēng) 能等）發(fā)電后，通過(guò)電解工序制取的氫氣，綠氫的制取技術(shù)路線主要為電解水，其碳排放可 以達(dá)到凈零。 未來(lái)可再生能源發(fā)電制氫的潛力較大。一方面，作為全周期零碳排放技術(shù)，隨著可再生能源 發(fā)電平價(jià)上網(wǎng)，電解水制氫成本有望持續(xù)下降；另一方面，當(dāng)波動(dòng)性可再生能源在電源結(jié)構(gòu)中占到較高比重時(shí)，長(zhǎng)周期儲(chǔ)能或?qū)⒊蔀檎{(diào)峰的主要手段，氫儲(chǔ)能是其中較好的選擇。國(guó)家 發(fā)改委與國(guó)家能源局先后發(fā)文，支持高效利用廉價(jià)且豐富的可再生能源制氫。四川、廣東等 地紛紛給予電價(jià)支持政策，四川電解水制氫最高電價(jià)限定為 0.3 元/千瓦時(shí)。在 1）電價(jià)受控 使得成本得到控制且 2）綠電普及使得電解水制氫沒有碳排放的情況下，我們認(rèn)為，電解水 制綠氫或成為最終的路線。

2.2 氫能儲(chǔ)運(yùn)：氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)三種模式

目前，氫氣的儲(chǔ)存主要有氣態(tài)儲(chǔ)氫、液態(tài)儲(chǔ)氫和固體儲(chǔ)氫三種方式。1）氣態(tài)儲(chǔ)氫：具有充 放氫氣速度快、容器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫是現(xiàn)階段主要的儲(chǔ)氫方式，已得到廣泛 應(yīng)用。2）液態(tài)儲(chǔ)氫：具有儲(chǔ)氫密度高的優(yōu)勢(shì)，可分為低溫液態(tài)儲(chǔ)氫和有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫，其中 低溫液態(tài)儲(chǔ)氫在航天等領(lǐng)域得到應(yīng)用，有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫尚處于示范階段。3）固態(tài)儲(chǔ)氫：是以 金屬氫化物、化學(xué)氫化物或納米材料等為儲(chǔ)氫載體，通過(guò)化學(xué)吸附和物理吸附方式實(shí)現(xiàn)氫的 存儲(chǔ)，目前處于示范階段。

高效儲(chǔ)運(yùn)減少中間成本。根據(jù)《中國(guó)能源報(bào)》，我國(guó)氫氣來(lái)源與煤炭工業(yè)緊密相連，主要集 中在北方內(nèi)陸地區(qū)，而東部沿海地區(qū)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展超前，氫能需求量較大。因此，我國(guó)氫能 產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在一定的供需錯(cuò)配問題，亟待突破儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)制約，減少氫能應(yīng)用中間成本，實(shí)現(xiàn) 大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。當(dāng)前我國(guó)仍以 20MPa 氫氣運(yùn)輸為主，30MPa 剛開始得到應(yīng)用，而國(guó)外 運(yùn)氫基本采用 50MPa Ⅳ型儲(chǔ)氫瓶，整體而言，我國(guó)儲(chǔ)運(yùn)氫技術(shù)與國(guó)外相比還存在一定差距。 在氫氣運(yùn)輸方面，根據(jù)儲(chǔ)氫狀態(tài)的差異分為氣態(tài)輸送、液態(tài)輸送和固態(tài)輸送，氣態(tài)和液態(tài)為 目前的主流方式。通常的輸氫形式包含長(zhǎng)管拖車、槽罐車、管道（純氫管道、天然氣管道混 輸），不同的儲(chǔ)運(yùn)方式具有不同特點(diǎn)及適應(yīng)性。船舶運(yùn)氫也有望成為未來(lái)氫氣運(yùn)輸?shù)闹饕?式之一，但目前離實(shí)現(xiàn)商用規(guī)?；杂幸欢ň嚯x，畢馬威預(yù)計(jì)其在 2025-2027 年間有望實(shí) 現(xiàn)商用化。

由于中國(guó)目前氫能產(chǎn)業(yè)處于發(fā)展初期，氫能市場(chǎng)規(guī)模較小，且氫能示范應(yīng)用主要圍繞工業(yè)副 產(chǎn)氫和可再生能源制氫地附近，因此多采用長(zhǎng)管拖車運(yùn)輸，這也是當(dāng)前較為成熟的運(yùn)輸方式。 氫能儲(chǔ)運(yùn)有望按照“低壓到高壓”、“氣態(tài)到多相態(tài)”的技術(shù)發(fā)展方向，逐步提升氫氣的儲(chǔ) 存和運(yùn)輸能力。1）《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021-2035 年）》指出，我國(guó)將穩(wěn)步構(gòu)建 氫能儲(chǔ)運(yùn)體系，以安全可控為前提，推動(dòng)氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)研發(fā)，提高高壓氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)效率，加快降 低儲(chǔ)運(yùn)成本，有效提升高壓氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)商業(yè)化水平，體現(xiàn)了“低壓到高壓”的前進(jìn)方向。2） 同時(shí)，為滿足氫能發(fā)展后期長(zhǎng)距離、大規(guī)模運(yùn)輸需求，我國(guó)將持續(xù)推動(dòng)低溫液氫儲(chǔ)運(yùn)產(chǎn)業(yè)化 應(yīng)用，探索有機(jī)液體、固態(tài)等儲(chǔ)運(yùn)方式應(yīng)用，整體發(fā)展將有望呈現(xiàn)“氣態(tài)到多相態(tài)”的發(fā)展 趨勢(shì)。

2.3 加氫站：氫能投入實(shí)際運(yùn)用的關(guān)鍵一環(huán)

我國(guó)已經(jīng)出臺(tái)政策支持加氫站建設(shè)，推動(dòng)氫能進(jìn)入實(shí)際運(yùn)用環(huán)節(jié)。加氫站是為燃料電池汽車 充裝氫氣燃料的專門場(chǎng)所，作為服務(wù)氫能交通商業(yè)化應(yīng)用的中樞環(huán)節(jié)，是氫能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的 重要基礎(chǔ)設(shè)施。2014 年國(guó)家首次發(fā)布針對(duì)加氫站的補(bǔ)貼政策。2019 年，推動(dòng)加氫設(shè)施建設(shè) 正式寫入政府工作報(bào)告。2020 年財(cái)政部出臺(tái)有關(guān)開展燃料電池汽車示范應(yīng)用的政策，將“運(yùn) 營(yíng)至少 2 座加氫站且單站日加氫能力不低于 500 公斤”作為示范城市群申報(bào)的基礎(chǔ)條件，畢 馬威預(yù)計(jì)未來(lái)加氫站至少會(huì)從 500 公斤/天的加注量起步，對(duì)后期氫能的產(chǎn)業(yè)化將起到帶動(dòng)作用。

中國(guó)加氫站數(shù)量逐年增加，2021 年位居世界首位，但關(guān)鍵設(shè)備尚未實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代。1）2021 年中國(guó)新建 100 座加氫站，累計(jì)建成數(shù)量達(dá) 218 座，位居世界首位。2022 上半年國(guó)家進(jìn)一 步統(tǒng)籌推進(jìn)加氫網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，全國(guó)已建成加氫站超 270 座。2）中國(guó)加氫站的技術(shù)尚未成熟， 關(guān)鍵設(shè)備依賴進(jìn)口。目前國(guó)內(nèi)缺乏成熟量產(chǎn)的加氫站設(shè)備廠商，設(shè)備費(fèi)用占比較高。當(dāng)前國(guó) 內(nèi)氫能應(yīng)用規(guī)模有限，但隨著未來(lái)需求的增加和加氫站的推廣，加氫環(huán)節(jié)的關(guān)鍵設(shè)備亟需國(guó) 產(chǎn)化。

2.4 氫能下游運(yùn)用：交通、工業(yè)、建筑三足鼎立

氫能有望為各行業(yè)實(shí)現(xiàn)脫碳提供重要路徑選擇，并在未來(lái)得到廣泛應(yīng)用。1）《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021-2035）》指出，“2035 年形成氫能產(chǎn)業(yè)體系，構(gòu)建涵蓋交通、儲(chǔ)能、 工業(yè)等領(lǐng)域的多元?dú)淠軕?yīng)用生態(tài)”。我們預(yù)計(jì)，交通、工業(yè)和建筑等領(lǐng)域或?qū)⒊蔀槲磥?lái)氫能 應(yīng)用的主戰(zhàn)場(chǎng)，氫能有望助力上述行業(yè)的脫碳?xì)v程。2）根據(jù)《光明日?qǐng)?bào)》，2050 年全球 10% 的建筑供熱和 8%的建筑供能將由氫氣提供，每年可減排 7 億噸二氧化碳。到 2060 年，我 國(guó)氫能需求預(yù)計(jì)達(dá) 1.3 億噸，其中工業(yè)需求占主導(dǎo)地位，占比約 60%，交通運(yùn)輸領(lǐng)域?qū)⒅鹉?擴(kuò)大規(guī)模達(dá)到 31%。

交通領(lǐng)域是目前氫能應(yīng)用相對(duì)比較成熟的領(lǐng)域，燃料電池汽車是氫能在交通運(yùn)輸領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn) 脫碳的重要途徑。根據(jù)世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織，自 2016 年以來(lái)，與交通運(yùn)輸有關(guān)的氫燃料電池 技術(shù)的創(chuàng)新蓬勃發(fā)展，中國(guó)、日本和德國(guó)是該技術(shù)專利申請(qǐng)的主要來(lái)源國(guó)。氫能在交通領(lǐng)域 的應(yīng)用包括汽車、航空和海運(yùn)等，其中氫燃料電池汽車是交通領(lǐng)域的主要應(yīng)用場(chǎng)景。同時(shí)， 氫燃料汽車的使用也有助于交通行業(yè)實(shí)現(xiàn)脫碳。

氫燃料電池汽車應(yīng)用規(guī)模擴(kuò)大，我國(guó)也出臺(tái)相關(guān)政策進(jìn)行支持。1）純電動(dòng)車由于其續(xù)航里程短、載重低和受低溫環(huán)境的影響等原因，在“大載重、長(zhǎng)續(xù)航、效率要求高”的重卡領(lǐng)域， 推廣應(yīng)用效果有限，而氫燃料電池由于具有高能量密度、加氫時(shí)間短、零污染等優(yōu)勢(shì)，可以 滿足重卡等應(yīng)用場(chǎng)景的需求。此外，根據(jù)北京冬奧組委公布的數(shù)據(jù)，2022 屆冬奧會(huì)示范運(yùn) 行超 1000 輛氫燃料電池汽車，是全球最大規(guī)模的一次燃料電池汽車示范應(yīng)用。2）《氫能 產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021-2035 年）》提出：立足本地氫能供應(yīng)能力、產(chǎn)業(yè)環(huán)境和市場(chǎng)空 間等基礎(chǔ)條件，結(jié)合道路運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展特點(diǎn)，重點(diǎn)推進(jìn)氫燃料電池中重型車輛應(yīng)用，有序拓 展氫燃料電池等新能源客、貨汽車市場(chǎng)應(yīng)用空間，逐步建立燃料電池電動(dòng)汽車與鋰電池純電 動(dòng)汽車的互補(bǔ)發(fā)展模式。積極探索燃料電池在船舶、航空器等領(lǐng)域的應(yīng)用，推動(dòng)大型氫能航 空器研發(fā)，不斷提升交通領(lǐng)域氫能應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模。

氫能有望在非道路交通領(lǐng)域推進(jìn)商業(yè)化應(yīng)用。1）中國(guó)正在氫燃料電池重型工程機(jī)械、軌道 交通、船舶、航空等領(lǐng)域積極探索，未來(lái)有望逐步完成實(shí)際運(yùn)營(yíng)驗(yàn)證及性能改進(jìn)，擴(kuò)展氫能 在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用。2）在航空業(yè)，氫能源為低碳化航空提供了可能，相比于化石能源， 燃料電池可減少 75%-90%的碳排放，在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中直接燃燒氫氣可減少 50%-75% 的碳排放，合成燃料可減少 30%-60%的碳排放。氫動(dòng)力飛機(jī)可能成為中短距離航空飛行的 減碳方案。

氫能將在工業(yè)領(lǐng)域的脫碳過(guò)程中起到重要作用。工業(yè)具有顯著的高能耗和高排放特征，是溫 室氣體的主要來(lái)源。根據(jù)《中國(guó)工業(yè)低碳發(fā)展的現(xiàn)狀與展望》，我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)部門碳排放量 占所有排放源排放量的比例從 1990 年的 71%上升至 2018 年的 83%。尤其是石油和金屬加 工業(yè)、建筑材料及非金屬礦物制品業(yè)、化工和機(jī)械設(shè)備制造業(yè)等重化工業(yè)產(chǎn)值的快速增長(zhǎng)， 工業(yè)碳排放量增長(zhǎng)迅速。通過(guò)解決原料和高品位熱能領(lǐng)域的碳排放問題，綠色氫能是實(shí)現(xiàn)工 業(yè)減排領(lǐng)域深度脫碳的重要解決方案之一，即大規(guī)模應(yīng)用氫氣直接還原鐵技術(shù)、可再生能源 制氫替代化石能源制氫、天然氣摻氫或純氫燃燒等方式。我們認(rèn)為，氫能冶金、綠氫化工和 天然氣摻氫是未來(lái)氫能在工業(yè)領(lǐng)域的三個(gè)主要應(yīng)用場(chǎng)景。 

1）氫能冶金：氫能直接還原鐵技術(shù)是用氫氣作為還原劑，在低于礦石軟化溫度下，在反應(yīng)裝置內(nèi)將鐵礦石還原成金屬鐵的方法。將氫氣代替煤炭作為高爐的還原劑，能夠減少鋼鐵生 產(chǎn)中的二氧化碳排放。根據(jù)《中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告（2022）》，通過(guò)中國(guó)鋼鐵行業(yè)政策規(guī) 劃、專家訪談及數(shù)據(jù)分析，預(yù)計(jì)到 2030 年氫治金產(chǎn)量可達(dá) 0.21-0.29 億噸，約占全國(guó)鋼鐵 總產(chǎn)量的 2.3%-3.1%。氫治金的氫氣需求約為 191-259 萬(wàn)噸。我國(guó)的鋼鐵企業(yè)從 2019 年開 始，也在積極探索氫能冶金相關(guān)技術(shù)。

2）綠氫化工：綠氫化工即“綠氫替代灰氫”，是實(shí)現(xiàn)石化、化工等行業(yè)深度脫碳的重要途 徑。根據(jù)《中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告（2022）》，在化工領(lǐng)域綠氫替代灰氫方面，國(guó)內(nèi)企業(yè)也 已開展了技術(shù)示范。如寶豐能源在寧東建立光伏制氫項(xiàng)目，以綠氫作為原料推動(dòng)煤化工生產(chǎn) 過(guò)程綠色轉(zhuǎn)型。寧東基地通過(guò)發(fā)展氫能，推動(dòng)煤炭清潔高效安全利用和能源轉(zhuǎn)型，確保煤化 工項(xiàng)目煤制氫替代比例達(dá)到 13%以上。 

3）天然氣摻氫：工業(yè)部門有大量高品位熱能需求（溫度在 400°C 以上），分布于鋼鐵、石 化、水泥等產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程之中。由于熱能的需求量大、溫度高，很難通過(guò)電氣化的方式來(lái)解 決，而天然氣摻氫有助于實(shí)現(xiàn)高品位熱能需求的深度脫碳。根據(jù)《中國(guó)能源報(bào)》，在現(xiàn)役天 然氣機(jī)組中增加氫燃料來(lái)源，不僅能夠有效節(jié)約天然氣用量，保證冬季供暖安全穩(wěn)定，還能 顯著降碳。根據(jù)國(guó)家電投的數(shù)據(jù)，荊門一臺(tái) 54 兆瓦的燃機(jī)，摻氫 30%后，每年可減少二氧 化碳排放 1.8 萬(wàn)噸以上。

氫能在建筑領(lǐng)域脫碳進(jìn)程中的應(yīng)用主要包括氫能熱電聯(lián)供和管道摻氫。1）氫能熱電聯(lián)供： 根據(jù)羊城晚報(bào)，中集安瑞科副總經(jīng)理兼中集氫能負(fù)責(zé)人楊葆英表示：分布式熱電聯(lián)供系統(tǒng)直 接針對(duì)終端用戶，相較于傳統(tǒng)的集中式生產(chǎn)、運(yùn)輸、終端消費(fèi)的用能模式，分布式能源供給 系統(tǒng)直接向用戶提供不同的能源品類，能夠最大程度地減少運(yùn)輸消耗，并有效利用發(fā)電過(guò)程 產(chǎn)生的余熱，從而提高能源利用效率。2）管道摻氫：和使用純氫相比，將氫氣混合到天然 氣管道中可以降低成本，平衡季節(jié)性用能需求。隨著氫能發(fā)展速度的加快，天然氣網(wǎng)絡(luò)摻氫 研究和示范項(xiàng)目也不斷增加。根據(jù)《中國(guó)能源報(bào)》，在天然氣摻氫管道建設(shè)方面，已有國(guó)家 電投“朝陽(yáng)可再生能源摻氫示范項(xiàng)目”、河北省首個(gè)“天然氣摻氫關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用示范項(xiàng)目”、寧夏“輸氫管道及燃?xì)夤芫W(wǎng)天然氣摻氫降碳示范化工程中試項(xiàng)目”等項(xiàng)目率先試水。

三、氫能的產(chǎn)業(yè)化之路 

3.1 政策支持氫能項(xiàng)目，風(fēng)光制氫一體化項(xiàng)目密集上馬

從頂層設(shè)計(jì)和具體措施兩方面，政策層面都對(duì)氫能項(xiàng)目的建設(shè)給予有力支持。1）頂層設(shè)計(jì)： 2022 年 3 月，國(guó)家發(fā)改委與國(guó)家能源局聯(lián)合發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃（2021-2035 年）》，明確了氫能產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略定位和綠色低碳的發(fā)展方向。2）具體措施：目前，已有多 個(gè)省市在本地的“十四五”規(guī)劃中加入氫能產(chǎn)業(yè)相關(guān)內(nèi)容，積極促進(jìn)氫能行業(yè)發(fā)展。同時(shí)， 多個(gè)省市制定并發(fā)布本地氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，響應(yīng)國(guó)家氫能發(fā)展戰(zhàn)略。

目前，各地都在密集上馬風(fēng)光制氫一體化項(xiàng)目。以內(nèi)蒙古自治區(qū)為例，2023 年 1 月 4 日， 內(nèi)蒙古自治區(qū)能源局發(fā)布《關(guān)于實(shí)施興安盟京能煤化工可再生能源綠氫替代示范項(xiàng)目等風(fēng)光 制氫一體化示范項(xiàng)目的通知》，計(jì)劃實(shí)施 15 個(gè)風(fēng)光制氫一體化示范項(xiàng)目（4 個(gè)離網(wǎng)型，11 個(gè)并網(wǎng)型），配套新能源規(guī)模 631.2 萬(wàn)千瓦（其中風(fēng)電 473.2 萬(wàn)千瓦，光伏 158 萬(wàn)千瓦）， 制氫能力 28.2 萬(wàn)噸/年，總投資 495.8 億元。

3.2 綠氫產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，成本仍是關(guān)鍵

當(dāng)前制約綠氫大規(guī)模使用的關(guān)鍵問題還是成本問題。氫能供應(yīng)鏈由氫制取、氫儲(chǔ)運(yùn)、氫加注 三個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成，則在評(píng)估氫供應(yīng)成本時(shí)需考量三個(gè)過(guò)程的成本因素。

1）氫制?。褐迫【G氫的主要手段是電解水制氫，根據(jù)《中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告（2022）》， 綠氫成本加速下降的主要因素包括可再生能源電價(jià)和電解槽設(shè)備兩方面。可再生能源電價(jià)是 綠氫成本的主要組成部分，占比達(dá)到 60-70%。未來(lái)十年中國(guó)風(fēng)電、光伏每年新增裝機(jī)規(guī)模 預(yù)計(jì)分別在 5000 萬(wàn)千瓦和 7000 萬(wàn)千瓦左右，有望帶動(dòng)可再生能源發(fā)電成本進(jìn)一步下降。 預(yù)計(jì)到 2030 年，光伏發(fā)電成本將下降至 0.15 元/kWh，陸上風(fēng)電成本下降至 0.2 元/kWh， 海上風(fēng)電成本有望低于 0.4 元/kwh。發(fā)電成本的不斷降低有望使得電解水制氫逐步具備市場(chǎng) 競(jìng)爭(zhēng)力。在保證一定利用率的情況下,按可再生能源發(fā)電成本 0.2 元/kwh,電解水制氫能量轉(zhuǎn) 換效率 60%計(jì)算電解水制氫成本已接近化石能源制氫(不考慮碳價(jià))。當(dāng)電價(jià)降至 0.15 元 /kWh 電解水制氫的經(jīng)濟(jì)性將開始優(yōu)于化石能源制氫。隨著可再生能源發(fā)電占比的提升電力 系統(tǒng)季節(jié)性調(diào)峰壓力不斷加大，接近零成本的棄風(fēng)棄光電量將有望成為未來(lái)電解水制氫的重 要電源。

2）氫儲(chǔ)運(yùn)：根據(jù)《中國(guó)能源報(bào)》，當(dāng)前我國(guó)仍以 20MPa 氫氣運(yùn)輸為主，30MPa 剛開始得 到應(yīng)用，而國(guó)外運(yùn)氫基本采用 50MPa Ⅳ型儲(chǔ)氫瓶，整體而言，我國(guó)儲(chǔ)運(yùn)氫技術(shù)與國(guó)外相比 還存在一定差距。除持續(xù)提升高壓氣氫裝備技術(shù)外，業(yè)內(nèi)對(duì)液氫儲(chǔ)運(yùn)規(guī)?；c應(yīng)用場(chǎng)景的展 望從未停止。《中國(guó)能源報(bào)》指出，相比于氣態(tài)儲(chǔ)氫，液氫最大優(yōu)勢(shì)是密度大，是 20MPa 氫氣的 5 倍、35MPa 氫氣的 3 倍、70MPa 氫氣的 1.8 倍。一輛運(yùn)輸液氫的車，其運(yùn)量可以 頂 10 輛 20MPa 高壓氫氣運(yùn)輸車，因此較為適合氫的大規(guī)模儲(chǔ)運(yùn)。

3）氫加注：根據(jù)氫啟未來(lái)網(wǎng)以及中國(guó)氫能聯(lián)盟的數(shù)據(jù)，中國(guó)建設(shè)一個(gè)日加氫能力 500 公斤、 加注壓力 35MPa 的加氫站，投資成本接近 1200 萬(wàn)元(不含土地成本)，大約是傳統(tǒng)加油站的 3 倍，加氫站的設(shè)備成本約占投資成本的 70%（不包括土地成本）。未來(lái)，隨著核心設(shè)備國(guó) 產(chǎn)化的提高和建設(shè)數(shù)量的增加，國(guó)內(nèi)加氫站的建設(shè)投資或?qū)⒋蠓陆?，氫啟未?lái)預(yù)計(jì)其最終 將接近傳統(tǒng)加油站的投資規(guī)模。

加氫站建設(shè)參與主體呈多樣化趨勢(shì)，建設(shè)運(yùn)營(yíng)成本或仍有下降空間。根據(jù)《中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā) 展報(bào)告（2022）》，氫能產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)的企業(yè)都有參與加氫站建設(shè)的案例，如上游的能源、化 工和氣體公司以及專業(yè)的加氫站建設(shè)運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備供應(yīng)商，中游的燃料電池電堆和系統(tǒng)企業(yè)， 下游的整車企業(yè)和車輛運(yùn)營(yíng)企業(yè)?，F(xiàn)階段，加氫站技術(shù)趨于成熟，關(guān)鍵設(shè)備基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。 當(dāng)前加氫站的建設(shè)成本較高，加注量 1000kg/d 的 35MPa 加氫站建設(shè)成本高達(dá) 1500 萬(wàn)元， 是加油站的數(shù)倍，其中氫氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)氫裝置、加注機(jī)、站控系統(tǒng)等占加氫站總投資約 60%。 補(bǔ)貼政策、技術(shù)進(jìn)步與規(guī)模效應(yīng)帶來(lái)的加氫站成本下降是提升加氫站數(shù)量的主要驅(qū)動(dòng)因素。 示范城市大多按照加氫站設(shè)備投資額或整體投資額的一定比例給予補(bǔ)貼，并按照加氫能力設(shè) 置補(bǔ)貼上限，最高補(bǔ)貼額 200-600 萬(wàn)元站不等，同時(shí)給予加氫站銷售補(bǔ)貼和稅收優(yōu)惠等扶 持政策。傳統(tǒng)石化企業(yè)普遍通過(guò)打造油氣電氫合建站來(lái)拓展加氫基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)。展望未來(lái)， 加氫站建設(shè)運(yùn)營(yíng)成本或仍有一定下降空間。到 2025 年，加氫站投資有望下降 30%左右，加 氫站利用率的提升也將攤薄設(shè)備投資及運(yùn)營(yíng)成本。

3.3 氫能產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加快，核心設(shè)備有望迎來(lái)放量

電解槽是利用可再生能源生產(chǎn)綠氫的關(guān)鍵設(shè)備。PEM 電解和堿性電解技術(shù)已商業(yè)化推廣， 未來(lái)具備較強(qiáng)的商業(yè)價(jià)值。堿性電解槽成本較低，經(jīng)濟(jì)性較好，市場(chǎng)份額較 PEM 電解槽高 一些。根據(jù)《中國(guó)能源報(bào)》，PEM 電解水制氫技術(shù)可以快速啟停，能匹配可再生能源發(fā)電 的波動(dòng)性，提高電力系統(tǒng)靈活性，正逐漸成為可再生能源發(fā)展和應(yīng)用的重要方向。 中國(guó)綠氫生產(chǎn)環(huán)節(jié)電解設(shè)備市場(chǎng)有望達(dá)到千億級(jí)別?！吨袊?guó) 2030 年“可再生氫 100”發(fā)展 路線》報(bào)告預(yù)計(jì)，2030 年，我國(guó)電解槽累計(jì)裝機(jī)量至少需達(dá) 100 吉瓦，氫氣需求量將超 4000 萬(wàn)噸，其中綠氫供給約為 770 萬(wàn)噸，占比約 20%?；谖磥?lái)的用氫總量，以及 PEM 電解水 制氫占比，山東賽克賽斯氫能源有限公司項(xiàng)目總監(jiān)黃方表示，到 2030 年，PEM 電解水制氫 市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)大概能達(dá)到 2500 億元。

國(guó)內(nèi)堿性水電解在水電解制氫行業(yè)中占主導(dǎo)地位。根據(jù)高工氫電，堿性電解槽在國(guó)內(nèi)有著 60 多年的發(fā)展歷史，具備技術(shù)相對(duì)成熟、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全穩(wěn)定、成本相對(duì)低廉等優(yōu)勢(shì)，是現(xiàn)階 段的主流應(yīng)用路線。隨著綠氫項(xiàng)目的快速增長(zhǎng)及規(guī)模化降本需求，堿性電解槽開啟了新一輪 向高產(chǎn)氫量、低能耗、快響應(yīng)的發(fā)展進(jìn)階。2022 年堿性電解槽 1000Nm³/h 的產(chǎn)品已經(jīng)趨于 成熟，2000Nm³/h 產(chǎn)品開始推出。堿性電解技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)是陰陽(yáng)電極板中不含有貴金屬， 因此電解槽的成本也相對(duì)較低。最核心的特點(diǎn)是要求電力穩(wěn)定可靠，不適合風(fēng)光等間歇性電 能。

相較于堿性電解槽，PEM 電解槽的設(shè)備成本更高。根據(jù)觀研報(bào)告網(wǎng)的測(cè)算，在堿性電解槽 制氫的成本結(jié)構(gòu)中，用電成本占到了總成本的 74.80%，設(shè)備折舊成本為 17.30%；而在 PEM 電解槽的成本結(jié)構(gòu)中，用電成本的比例為 50.60%，設(shè)備折舊成本占比高達(dá) 43.50%。因此 我們認(rèn)為，在 PEM 電解槽的成本未下降至適合規(guī)?；l(fā)展之前，堿性電解槽是目前比較合 適的選擇，具有廣闊發(fā)展空間。

頭部電解水制氫裝備制造企業(yè)的市場(chǎng)占有率較高，市場(chǎng)相對(duì)集中。綠氫生產(chǎn)是未來(lái)中國(guó)氫能 供應(yīng)與應(yīng)用體系發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是氫能領(lǐng)域投資的重點(diǎn)領(lǐng)域。隨著氫能產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的加 快，電解槽設(shè)備有望迎來(lái)放量。據(jù)《中國(guó)氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)年度藍(lán)皮書（2022）》顯示， 2022 年中國(guó)堿性電解水制氫設(shè)備的出貨量約 776MW，電解槽總出貨量在 800MW 左右， 在 2021 年基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)翻番，Top3 企業(yè)電解槽總市場(chǎng)占有率高達(dá) 80%。

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