浅谈我国氢能产业链现状与发展趋势

1 / 9 请务必阅读正文后的免责声明 远东研究·行业研究 2023 年 1 月 18 日 浅谈我国氢能产业链现状与发展趋势 作者：杨安澜，CFA、FRM，陈浩川 邮箱：research@fecr.com.cn 相关研究报告： 1.《双碳“1+N”政策体系再完善，积极应对气候变化 ——2022 年三季度中国绿色产业发展运行报告》，2022.11.03 2.《大规模开发、高水平消纳，可再生能源迎来明确发展路线 ——2022 年 6 月中国绿色产业发展运行报告》，2022.07.22 3.《中国氢能源行业发展概述》，2022.01.19 摘 要 氢能被国际社会誉为 21 世纪最具发展潜力的清洁能源，氢能科技创新和产业发展持续得到各国青睐。美国、日本等发达国家纷纷将氢能上升为国家战略。我国氢能产业仍处于发展初期，为引导氢能产业健康有序发展，2022 年 3 月 23 日，国家发改委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划（2021-2035 年）》，部署了推动氢能产业高质量发展的重要举措以及产业发展的各阶段目标。 氢能低碳环保，燃烧的产物只有水，是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体，助力我国实现“双碳”目标。另外，氢能在我国能源安全中也将扮演重要角色，可减少我国对于石油、天然气的进口依赖，将能源安全的主动权掌握在自己手中。同时，氢能也是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。 氢能产业链分别为上游制氢、中游储运以及下游用氢。上游制氢工艺目前大部分还是通过化石能源作为原料制取的“灰氢”，但随着清洁能源发电规模的提高以及技术的进步，通过电解水制取的“绿氢”将是未来主流的工艺方式。氢的储运根据使用场景的不同，形成以长管拖车为主，液氢槽罐车、管道运输为辅的多元化运输体系。下游最主要的应用领域是氢能源汽车以及与之配套的加氢站等基础设施，目前还处于快速发展阶段。 受顶层设计、政策利好驱动，氢能产业正稳步发展。预计未来 10年内将形成完整氢能产业体系，构建涵盖交通、储能、工业等领域的多元氢能应用生态。氢能最终将纳入我国终端能源体系，对能源绿色转型发展起到重要支撑作用。 2 / 9 请务必阅读正文后的免责声明 远东研究·行业研究 2023 年 1 月 18 日 氢能被国际社会誉为 21 世纪最具发展潜力的清洁能源，氢能科技创新和产业发展持续得到各国青睐。美国、日本等发达国家纷纷将氢能上升为国家战略，抢占产业发展先机和制高点。我国氢能产业仍处于发展初期，为引导氢能产业健康有序发展，2022 年 3 月 23 日，国家发改委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划（2021-2035 年）》（以下简称“《规划》”），部署了推动氢能产业高质量发展的重要举措以及产业发展的各阶段目标。 一、 氢能技术的特点与战略定位 氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，正逐步成为全球能源转型发展的重要载体之一。国际可再生能源机构预计，在实现 1.5o 目标情境下到 2050 年氢能产量达到 6.14 亿吨/年，在总能源消耗中的占比达到12%。 （一）低碳环保，促进实现“双碳目标” 氢气在氧气中的燃烧化学方程式为：2H2+O2=2H2O，与其他化石能源的燃烧不同，氢气燃烧不生成二氧化碳、二氧化硫等温室气体，燃烧产物只有水，是世界上最清洁的能源之一。 目前，我国每年的二氧化碳排放量在全球位列第一，2020 年为 98.93 亿吨，2021 年为 105.23 亿吨，2022 年的碳排量预计下降 0.9%，但也处于超过 100 亿吨的高排放水平，高于位列二、三、四位国家碳排放量的总和。“双碳”目标的提出，意味着我国进入了高质量绿色发展的新阶段，但我国的能源消费结构还较为依赖化石能源，原煤在能源消费结构中占比依然超过 50%，其他化石能源诸如石油、天然气也分别占有较大的比重，为实现“双碳”目标，如果没有核心技术的创新，这个目标将难以实现。在我国当今的工业体系、生产模式下，通过“拉闸限电”等模式来减排是不现实的。 氢能或将承担这一历史使命，氢能可以帮助人类脱碳、固碳，甚至实现负碳。对于终端用能来说，可以把氢作为主要能源，是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体，通过氢电互补体系实现工业用能领域二氧化碳排放量的减少。在交通等方面，以氢能代替柴油、汽油等能源，也可以实现减排甚至“零排”，对于促进实现“双碳”目标具有重要作用。 （二）热值高、存在范围广泛，安全性高，未来在我国能源安全中或扮演重要角色 氢气的热值为 143kj/g，约为甲烷（天然气主要成分）的 2.4 倍，汽油的 3 倍，酒精的 3.9 倍，焦炭的 4.5 倍，是除核能以外热值最高的燃料。并且氢元素存在广泛，作为元素周期表排名第一位的元素，是宇宙中最丰富的元素，总质量占所有元素综合的 75%之多，氢元素在自然界多大多以水的方式存在，取之不尽，用之不竭。 除此之外，氢气的安全性也相对较高。首先氢气本身无毒无味，也不具有放射性，吸入少量氢,对人体没有任何危害，甚至对人体有益。其次氢气相对也不易爆炸，氢气在开放的大气中，很容易快速逃逸，而不像汽油蒸汽挥发后滞留在空气中不易疏散，相对较为安全。 3 / 9 请务必阅读正文后的免责声明 远东研究·行业研究 2023 年 1 月 18 日 我国因受“富煤、贫油、少气”的资源禀赋限制，高度依赖石油、天然气的进口。目前全球贸易摩擦越演越烈、俄乌冲突持续升级，在地缘政治与能源供应风险骤增的背景下，能源安全的重要性被提到了一个新的高度，因此，必须抓紧推动能源转型，尽快实现技术突破，减少对外部能源以及传统能源的依赖，“先立后破”，将能源安全的主动权掌握在自己手中，才能够在动荡的国际形势下独善其身，确保国民经济平稳运行，未来，氢能或将是国家能源体系中的重要组成部分。 （三）科技含量高，是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向 理论上来说，液氢是氢能利用的最佳形态，它密度高，是标准状态下氢气密度的 850 倍，是 70MPa 高压氢气1.8 倍。并且液氢易于点火，燃烧稳定且效率高，液氢的临界压力低，它高于热容量，适合作为推力室中的再生冷却器，各种动力循环方案适用，有利于发动机方案的优化和可靠性设计。但液氢的形成要求-253℃的低温，这对制备、储存、运输等各个环节要求极其严苛。液氢的储存和运输一直是制约氢能源大规模应用的瓶颈。之前，国内液氢主要用于航天等尖端领域，很难进入民用领域，较难形成大规模商业化。 未来，氢能产业是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向，突破氢能核心技术和关键材料瓶颈，加速产业升级壮大，可实现产业链良性循环和创新发展。 二、我国氢能产业链现状 （一）氢能产业链概况 我国目前是世界上最大的制氢国，年制氢产量约 3300 万吨，其中，达到工业氢气质量标准的约 1200 万吨。另外，我国可再生能源装机量全球位列第一，在