2023年中國氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線及優(yōu)缺點分析 未來氫能行業(yè)發(fā)展前景趨勢分析

• 郭夢 2023年3月30日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 343 15
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在“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)的指引下，氫能作為公認(rèn)的低碳和零碳能源正脫穎而出。隨著國家“十四五”發(fā)展規(guī)劃的發(fā)布，氫能在我國未來能源體系的地位進(jìn)一步確定，已有30個省份、150多個城市在其“十四五”規(guī)劃中提及氫能發(fā)展，有50多個城市出臺了地方氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項

在“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)的指引下，氫能作為公認(rèn)的低碳和零碳能源正脫穎而出。隨著國家“十四五”發(fā)展規(guī)劃的發(fā)布，氫能在我國未來能源體系的地位進(jìn)一步確定，已有30個省份、150多個城市在其“十四五”規(guī)劃中提及氫能發(fā)展，有50多個城市出臺了地方氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項規(guī)劃。

未來氫能行業(yè)發(fā)展前景趨勢分析

我國2022年3月也發(fā)布了《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年)》，提出到2025年使可再生能源制氫量達(dá)到10至20萬噸/年，2030年形成較為完備的氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系、清潔能源制氫及供應(yīng)體系，2035年形成氫能多元應(yīng)用生態(tài)，可再生能源制氫在終端能源消費中的比重明顯提升等目標(biāo)。

發(fā)展綠氫是實現(xiàn)碳中和目標(biāo)的重要方式，目前氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)逐步趨于成熟，工業(yè)、交通、儲能行業(yè)推動綠氫需求快速增長，電解槽作為電解制氫的核心設(shè)備，需求亦有望快速增長。

據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)院研究報告《2023-2028年中國氫能行業(yè)深度分析及發(fā)展研究報告》分析

第三章 中國氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線及優(yōu)缺點分析?

第一節(jié) 中國氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線及優(yōu)缺點分析

我國對于氫能產(chǎn)業(yè)的相關(guān)扶持政策密集出臺，加速氫能產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。國內(nèi)現(xiàn)階段氫氣主要由化石能源制氫或副產(chǎn)氫獲得，為實現(xiàn)碳減排和化石能源替代的目標(biāo)，后續(xù)主要有兩種發(fā)展路徑，一是發(fā)展藍(lán)氫，二是發(fā)展綠氫，這些路徑各有各的優(yōu)缺點。

1.產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)較為成熟的主流制氫路徑

氫氣目前主要有三種主流制取路徑：以煤炭、天然氣為代表的化石能源重整制氫，以焦?fàn)t煤氣、氯堿尾氣、丙烷脫氫為代表的工業(yè)副產(chǎn)氣制氫，以及電解水制氫。

我國氫能的生產(chǎn)利用已較為廣泛，制成的氫氣主要應(yīng)用在工業(yè)原料或生產(chǎn)供熱中。此外還有其它制氫方式，包括生物質(zhì)制氫、太陽能光催化分解水制氫、核能制氫等，但仍然處于試驗和開發(fā)階段，尚未形成工業(yè)化應(yīng)用。

2.主流制氫路徑的優(yōu)缺點比較

國內(nèi)現(xiàn)階段氫氣主要由化石能源制氫或副產(chǎn)氫獲得，為實現(xiàn)碳減排和化石能源替代的目標(biāo)，后續(xù)主要有兩種發(fā)展路徑：一是發(fā)展藍(lán)氫，即在灰氫制作過程中結(jié)合CCUS降低碳排放，但化石能源制氫及工業(yè)副產(chǎn)氫最多只能降低80%碳排放，更多是向綠氫轉(zhuǎn)變中的過渡階段;二是發(fā)展綠氫，即待可再生能源占比提升電價成本下降后，全面推廣電解水制氫。

化石能源制氫以煤制氫和天然氣制氫兩種主要制氫方式為代表，是國內(nèi)最主流的制氫方式。煤制氫技術(shù)路線穩(wěn)定高效，制備工藝成熟，也是成本最低的制氫方式。經(jīng)測算，在原料煤價格在800元/t時，制氫成本約為12.64元/kg。

天然氣制氫為國外主流應(yīng)用，國內(nèi)天然氣制氫經(jīng)濟性低于海外。其中，蒸汽重整制氫較為成熟。經(jīng)測算，在天然氣價格為0.838元/m3時，天然氣制氫的成本約為12.83元/kg，天然氣原料成本占據(jù)總成本的70%以上。中國天然氣資源供給有限且含硫量高，預(yù)處理復(fù)雜，制氫經(jīng)濟性遠(yuǎn)低于國外。

工業(yè)副產(chǎn)氫為生產(chǎn)化工產(chǎn)品的同時所得氫氣，主要有焦?fàn)t煤氣、氯堿化工、輕烴利用、合成氨醇等工業(yè)副產(chǎn)氫。目前我國排空的工業(yè)副產(chǎn)氫產(chǎn)量約為450萬t。其中，PDH及乙烷裂解副產(chǎn)氫約為30萬t，氯堿副產(chǎn)氫約為33萬t，焦?fàn)t煤氣副產(chǎn)氫約為271萬t，合成氨醇等副產(chǎn)氫約為118萬t。國內(nèi)工業(yè)副產(chǎn)氫呈現(xiàn)向下游利用發(fā)展的趨勢，實現(xiàn)下游產(chǎn)品多元化。

電解水制氫成本主要包括設(shè)備成本、能源成本(電力)、原料費用(水)及其它運營費用等。能源成本即電力成本占比最大，一般為40%~80%。設(shè)備成本包括以下幾個方面：電解槽(電解電堆)是電解水制氫系統(tǒng)的核心部分，成本占比約40%~50%，包含電池、PTL、雙極板、端板和其它小部件，其中最核心的部分為膜電極組件。

系統(tǒng)輔機包括整流器、水凈化單元、氫氣處理(壓縮和存儲)和冷卻組件，成本占比約50%~60%。

據(jù)不完全統(tǒng)計，截至2021年上半年，中國累計建成146座加氫站(不含3座已拆除加氫站)，其中已投運加氫站136座，已建成待投運加氫站10座，在建加氫站71座，規(guī)劃建設(shè)加氫站117座。

從歷史數(shù)據(jù)來看，2016-2020年，我國建成加氫站數(shù)量迎來快速增長階段。2016-2019年建成的加氫站數(shù)量均呈現(xiàn)翻倍增長態(tài)勢，2020年我國新建成加氫站51座，2021年上半年建成加氫站20座。

通過山東、河北等地區(qū)的“氫進(jìn)萬家”及2022年北京冬奧會等項目的帶動，加氫站布局速度加快，同時，其它非氫燃料電池汽車城市群示范的省市亦開始布局加氫站基礎(chǔ)設(shè)施，氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展提速。

第二節(jié) 中國氫能產(chǎn)業(yè)安全風(fēng)險及優(yōu)缺點分析

1.我國發(fā)展氫能有明顯優(yōu)勢

制氫原料充足，氫氣來源豐富。我國氫氣來源廣泛，工業(yè)副產(chǎn)氫、可再生能源制氫和化石燃料制氫具有得天獨厚的優(yōu)勢。得益于氯堿、焦化等行業(yè)的成熟發(fā)展，我國可實現(xiàn)大規(guī)模、高純度、低成本的工業(yè)副產(chǎn)氫氣制取。同時，我國的光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電裝機規(guī)模均為全球第一，核電等新能源發(fā)電的裝機規(guī)模也位居前列，可以為氫氣制取提供充足的清潔電力保障。2021年末我國已實現(xiàn)氫氣產(chǎn)能約為4000萬噸/年，產(chǎn)量約為3300萬噸/年，可以為我國氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供堅實的氫氣原料基礎(chǔ)條件。

氫能企業(yè)帶動作用強，產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)雄厚。我國氫能全產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模以上企業(yè)超過300家，集中分布在長三角、粵港澳大灣區(qū)、京津冀等區(qū)域，現(xiàn)有業(yè)務(wù)覆蓋制氫、儲運、燃料電池材料、燃料電池汽車及配套基礎(chǔ)設(shè)施、系統(tǒng)集成等領(lǐng)域，能夠產(chǎn)生強大的帶動作用，促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)多元化發(fā)展。華能集團(tuán)和上海合既得分別為電解水制氫和化工原料制氫領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)，積累了豐富的技術(shù)經(jīng)驗;新源動力和上海神力分別深耕燃料電池和電堆領(lǐng)域，突破了眾多技術(shù)瓶頸;武漢格羅夫和億華通分別重點布局氫能乘用車和燃料電池發(fā)動機，為氫能的下游應(yīng)用奠定了良好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。

氫能相關(guān)院所眾多，科技創(chuàng)新能力較強。我國在氫能領(lǐng)域具有眾多科研實力雄厚的高校和研究機構(gòu)，清華大學(xué)、中國科學(xué)院大學(xué)、中國石油大學(xué)等高校在氫能人才培養(yǎng)、技術(shù)創(chuàng)新等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。另外，我國重視氫能相關(guān)研發(fā)型企業(yè)的創(chuàng)新引領(lǐng)作用，并積極引導(dǎo)科研院所、重點高校與企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新合作，在氫能綠色制取與規(guī)模轉(zhuǎn)存、氫能安全存儲與快速輸配、氫能便捷改質(zhì)與高效動力系統(tǒng)等領(lǐng)域都取得了突破性進(jìn)展。

政策扶持力度大，產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境較好。2020年以來，國家層面有關(guān)氫能和燃料電池相關(guān)的政策持續(xù)出臺，各地方政府也陸續(xù)發(fā)布政策支持氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，推進(jìn)氫能及燃料電池的推廣和應(yīng)用。山東、北京、廣東等地相繼發(fā)布?xì)淠墚a(chǎn)業(yè)支持政策，涉及燃料電池汽車推廣、加氫站建設(shè)、產(chǎn)業(yè)鏈打造等多個領(lǐng)域。以《山東省氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展工程行動方案》和《上海市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2022-2035年)》等為代表的省級氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃文件，為各省市氫能產(chǎn)業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展提供了思想和方向指導(dǎo)。除扶持政策之外，各地也陸續(xù)出臺氫能產(chǎn)業(yè)相關(guān)的補貼措施，扶持氫能項目和工業(yè)園區(qū)建設(shè)，并以此帶動氫能產(chǎn)業(yè)鏈中各級企業(yè)的發(fā)展。

2.氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)存問題

氫能產(chǎn)業(yè)鏈頂層設(shè)計不夠，產(chǎn)業(yè)鏈中的各環(huán)節(jié)、各地區(qū)發(fā)展不協(xié)調(diào)的問題突出。雖然國家發(fā)改委已出臺《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年)》作為氫能產(chǎn)業(yè)的指導(dǎo)性規(guī)劃文件，但是國家層面對企業(yè)的規(guī)劃統(tǒng)籌仍顯不足，產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)發(fā)展不同步，難以形成大范圍的集群協(xié)作效應(yīng)，補貼和引導(dǎo)政策不配套，產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)、各地區(qū)之間政策措施不統(tǒng)一。氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)中出現(xiàn)了三個“死循環(huán)”：產(chǎn)業(yè)鏈上中下游發(fā)展相互“等靠”的“死循環(huán)”、成本下降與推廣規(guī)模相互依賴的“死循環(huán)”、產(chǎn)業(yè)鏈斷層與一體化市場消費相悖的“死循環(huán)”。單靠市場自發(fā)調(diào)節(jié)手段難以解決上述復(fù)雜的綜合性問題，需要制定國家層面的跨部門、跨學(xué)科、跨行業(yè)協(xié)同的政策措施。

氫能產(chǎn)業(yè)管理組織混亂，安全保障體系、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系、檢測體系等配套內(nèi)容缺失。氫能產(chǎn)業(yè)鏈涉及領(lǐng)域眾多，需要多個部委之間相互配合，但目前我國尚無專門管理組織機構(gòu)負(fù)責(zé)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，因此在某些領(lǐng)域出現(xiàn)了對氫能產(chǎn)業(yè)鏈主體和環(huán)節(jié)的重復(fù)管理或管理缺位的現(xiàn)象。另外，目前的氫氣仍被劃歸危險品管理，配套體系和安全管理辦法難以適應(yīng)氫能的能源屬性，相關(guān)項目立項、審批、運營等方面都存在體制障礙。行業(yè)安全基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和檢測方面，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)相較于國際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)較為滯后，時效性不強，難以適應(yīng)我國發(fā)展速度較快的氫能產(chǎn)業(yè)和企業(yè)需要。

基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)薄弱，難以匹配高速發(fā)展的氫能產(chǎn)業(yè)。我國目前建成的加氫站數(shù)量約為日本的四分之一，也遠(yuǎn)落后于德國與美國。另外，國內(nèi)大部分加氫站屬于場內(nèi)測試站與橇裝站，這些加氫站固定儲氫量或氫氣壓縮系統(tǒng)能力較低，隨著加氫車輛規(guī)模的增加，將無法滿足加氫車輛進(jìn)場時間隨機化、單次加注時間短的商業(yè)需求。在基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)技術(shù)方面，我國雖已具有35MPa(兆帕)加氫站關(guān)鍵技術(shù)與裝備集成能力，但在關(guān)鍵指標(biāo)與國產(chǎn)化方面還與先發(fā)國家存在很大差距。完全國產(chǎn)化的45MPa壓縮機流量較小且在實際應(yīng)用中故障率較高，其關(guān)鍵部件仍需通過進(jìn)口后在國內(nèi)組裝;氫能基礎(chǔ)設(shè)施的高壓管路及閥門目前仍依賴進(jìn)口;加氫站的工藝控制系統(tǒng)未來還需通過實際運營進(jìn)一步驗證及優(yōu)化。

核心技術(shù)發(fā)展存在短板，氫能和燃料電池自主發(fā)展能力不足。我國在氫能產(chǎn)業(yè)鏈各領(lǐng)域開展了深入研究，但由于我國氫能起步晚、基礎(chǔ)較為薄弱，因此在液態(tài)儲氫、燃料電池系統(tǒng)等核心技術(shù)，以及高端材料、裝備制造等方面與國際先進(jìn)水平還存在差距，面臨“卡脖子”風(fēng)險。

氫能人才儲備不足，現(xiàn)有的人才培養(yǎng)機制難以適應(yīng)長遠(yuǎn)發(fā)展需要。根據(jù)教育部、人社部、工信部聯(lián)合印發(fā)的《制造業(yè)人才發(fā)展規(guī)劃指南》，2020年，節(jié)能與新能源汽車人才缺口已達(dá)到70萬人。我國氫能和燃料電池產(chǎn)業(yè)相關(guān)專業(yè)設(shè)置少、培養(yǎng)層次低，相關(guān)?？茖I(yè)招生剛剛起步。本科及以上層次的人才培養(yǎng)方案中，新能源、儲運、應(yīng)用化學(xué)等專業(yè)雖有相關(guān)課程設(shè)置，但未能形成氫能相關(guān)的系統(tǒng)性培養(yǎng)體系。另外，氫能和燃料電池相關(guān)企業(yè)校企合作尚處初步階段，教學(xué)實訓(xùn)基地匱乏，教學(xué)理論與實踐難以統(tǒng)一，學(xué)生實習(xí)渠道不足、職業(yè)選擇空間受限，人才上升通道受阻，不利于氫能產(chǎn)業(yè)的長效發(fā)展。

氫能應(yīng)用領(lǐng)域單一，多元化應(yīng)用能力不強。在當(dāng)前已發(fā)布?xì)淠墚a(chǎn)業(yè)政策的省市中，幾乎都將發(fā)展重點聚焦在氫燃料電池汽車及其產(chǎn)業(yè)鏈上，對于氫能在其他領(lǐng)域的應(yīng)用則很少提及。單一化的應(yīng)用場景，不僅制約了氫能發(fā)揮比較優(yōu)勢、確立市場地位，而且讓一些真正脫碳困難的領(lǐng)域進(jìn)展緩慢。雖然目前氫能在商用車的應(yīng)用取得了一系列突破，但是氫能在乘用車領(lǐng)域的替代優(yōu)勢并不明顯，當(dāng)前高昂的制氫、運輸成本和相對滯后的加氫站、運輸管網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，都使得氫能汽車在與純電動汽車的競爭中處于下風(fēng)。另外，“綠氫”在化工、冶金等行業(yè)綠色化、高端化發(fā)展中發(fā)揮的作用還不顯著，多元化應(yīng)用的前景尚不明朗。

3.氫能安全問題突出，安全標(biāo)準(zhǔn)有待完善和落實：

當(dāng)前，我國在氫能領(lǐng)域的安全問題仍然存在較大的風(fēng)險隱患，例如氫氣純度、壓力、氫的質(zhì)量流量等等。

目前對制氫安全以及儲運安全方面仍缺乏標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范可遵循，相關(guān)安全技術(shù)的研究不足。

由于氫能源具有較高危險性，氫能與燃料電池汽車均屬于特殊車輛，目前尚無國家層面的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。目前我國缺乏專門針對氫能源車的規(guī)范要求以及國家標(biāo)準(zhǔn)。

此外，氫能技術(shù)在運輸、存儲、使用等環(huán)節(jié)存在諸多安全隱患，例如高壓氫氣與空氣中的氧氣反應(yīng)產(chǎn)生大量氫氣等問題。

欲了解更多關(guān)于氫能行業(yè)的市場調(diào)研數(shù)據(jù)及未來行業(yè)投資前景，可以點擊查看中研普華產(chǎn)業(yè)院研究報告《2023-2028年中國氫能行業(yè)深度分析及發(fā)展研究報告》。

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  2023-2028年中國氫能行業(yè)深度分析及發(fā)展研究報告

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