2023中国氢能产业-氢制备环节深度研究报告

2023 Research Report on China Hydrogen Energy Industry-Production©2023.6 Sixsigma Research「云点道林 Sixsigma Research」为精品投资银行「云道资本」下属研究机构以专业的数据信息、敏锐的市场洞察和创造灼见的研究咨询服务赋能中国创业企业、产业可持续的清洁零碳能源，万亿市场蓄势待发氢能源被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，21世纪来，中国和美国、日本、加拿大、欧盟等都制定了氢能发展规划，并且取得了多方面的进展。当今世界开发新能源迫在眉睫，随着化石燃料消耗的日益增加，其储量日益减少，且环境污染、气候变暖等问题日益突出，迫切需要不依赖化石燃料的储量丰富的新型含能体能源，氢正是这样的理想的新型含能体能源能量密度高清洁零碳可跨季长时储能原料来源广泛可承接风光弃电……可持续的清洁零碳能源，万亿市场蓄势待发中国可再生能源消纳能力提升远远滞后于发电占比的提升。大规模的可再生能源发电是实现碳中和的关键一步，但风电、光伏发电间歇性、波动性强，电网消纳压力较大，且电能为二次能源、过程能源，难以直接存储，其储用过程存在较大损耗。清洁电力占比持续升高的同时，“弃风、弃光”等能源浪费问题，电网解列等电力安全问题，适宜规模风光发电区距东部用电集中区距离远、电网输电压力大损耗大问题更加突出。而氢能可直接生产、存储、应用，通过离网风光电电解制氢，可实现电能大规模、长周期、跨区域储存及更广范围应用中国能源体系面临着三大关键问题，而氢能源作为绿色零碳的二次能源，是解决我国能源问题、能源体系转型、实现碳中和碳达峰、构建能源领域双循环体系、保障国家能源安全的必经之路。在政府端持续政策红利释放、产业端需求驱动、技术迭代支撑下，氢能产业发展已迎来窗口期我国能源呈现“多煤少油少气”的局面，且石油、天然气在终端消费占比始终处于高位，自给率严重低下，中国能源领域外贸逆差2021年高达3611亿美元，与6762亿美元总体贸易顺差数量级相当，能源安全问题始终未得到根本解决，能源领域“双循环”也根本无法实现。绿氢与绿电耦合可有效提升能源体系运转效率，有望显著提升能源自给率，为构建国内循环为主的新格局、推动经济的持续高质量发展、保障国家能源体系安全注入新动力工业等广大下游应用场景脱碳极其困难，冶金、化工、建材等大中型场景对化石能源的需求极为刚性。IEA将能源划分为热能、电能、交通燃料三大层次，而现有能源体系中，只有石油可以同时满足电、热、燃料三大层次能源需求；但氢能源的出现，颠覆了这一格局，氢能是零碳、高效、无污染的“万能燃料”，既能像石油一样满足三大层次能源需求，且热值是同等重量汽油的3倍，在交通、冶金、化工等广泛领域拥有替代化石能源的潜力可持续的清洁零碳能源，万亿市场蓄势待发全球氢能源应用场景中国氢能源应用场景氢能源拥有丰富的应用场景，现阶段主要作为工业原料使用。2021年，全球氢气需求超过9400万吨。我国是全球最大氢气消费国，需求量约2800 万 吨 ， 占 全 球 的30%；全球来看，氢气主要用于化工(合成氨/合成甲醇)和炼油我国氢气应用领域同样以化工为主，56%的氢气 被 用 于 化 工 合 成 ，9%用于炼油，16%作为尾气直接燃烧，氢作为能源的应用程度不高交通建筑电力可持续的清洁零碳能源，万亿市场蓄势待发时间政策/文件名称内容2020年10月《节能与新能源汽车技术路线图2.0 版》2030-2035 年实现氢能及燃料电池汽车的大规模应用，保有量达 100 万辆2020年9月《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》“以奖代补”开展燃料电池汽车核心技术产业化攻关和示范应用奖励2020年4月《中华人民共和国能源法（征求意见稿）》首次从法律上将氢能列入能源范畴时间政策/文件名称内容2021年12月2022年能源工作七大重点任务“加快推进能源科技创新”，提出推动氢能技术装备攻关、产业创新等2021年12月《“十四五”工业绿色发展规划》指出加快氢能技术创新和基础设施建设，推动氢能多元利用2021年11月《加强产融合作推动工业绿色发展指导意见》 引导企业加大可再生能源使用、推动电能、氢能等替代化石燃料；加快加氢站等基础设施建设运营2021年11月《2030 年前碳达峰行动方案》从应用领域、化工原料、交通、人才建设等多个方面支持氢能发展2021年3月《“十四五”规划和2035 年远景目标纲要》在氢能与储能等前沿科技和产业变革领域，实施未来产业孵化与加速计划2021年2月《加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系》 提升可再生能源利用比例，因地制宜发展水能、地热能、氢能等时间政策/文件名称内容2023年1月《新型电力系统发展蓝皮书》氢燃料电池车、氢储能等应用环节推广；长期实现电能与氢能深度融合利用2022年3月2022年能源工作七大重点任务明确了氢能的战略定位并提出了一系列阶段性目标国家层面日益重视和认可氢能的战略重要性，加强对氢能的布局，明确了氢能源的战略定位；中央及地方陆续发布了系列支持氢能源发展的政策文件，推动中国氢能源产业发展开启新篇短期内多路径共存，电解水制氢将成为未来主流路径一、制氢路径对比二、未来发展趋势一、灰氢发展概况二、碳捕捉（一）碳捕捉三大技术路径定义及对比（二）DAC技术优势（三）DAC技术市场空间及应用场景（四）DAC经济性分析（五）DAC细分技术路径（六）DAC国内外进展（七）碳捕捉环节及DAC技术主要结论一、蓝氢路线对比二、蓝氢提纯环节一、清洁电力端【新材料-纳米硅】（一）纳米硅概念（二）纳米硅生产工艺与技术路径（三）纳米硅应用场景（四）纳米硅主要结论【先进国产替代-过滤提纯设备】二、电解槽端（一）电解槽技术概览（二）碱性电解水制氢（ALK）（三）质子交换膜技术（PEM）（四）高温固体氧化物电解水（SOEC）（五）阴离子交换膜电解水（AEM)短期内多路径共存，电解水制氢将成为未来主流路径一、核能制氢（一）核能制氢概念及定义（二）核能制氢技术路径及对比（三）核能制氢国内外进展（三）核能制氢主要结论二、光催化制氢（一）光催化制氢概念及技术原理（二）光催化制氢技术路径（三）光催化制氢国内外进展（四）光催化制氢主要结论三、生物质制氢（一）生物质制氢概念及技术原理（二）生物质制氢技术路径（三）生物质制氢国内外进展（四）生物质制氢主要结论四、超临界水制氢（一）超临界水制氢概念及技术原理（二）超临界水制氢技术路径（三）超临界水制氢国内外进展（四）超临界水制氢主要结论©2023.6 Sixsigma Researchwww.6sigmacapital.com制氢概述—短期内成本因素主导，长期由零碳引领制氢路径对比--短期内由经济性优势主导，零碳/负碳属性是长期决胜关键化石燃料制氢（灰氢）以煤或天然气为原料，技术成熟、成本最低，但碳排放量最高；随煤价波动与其他制氢方式规模化应用带来的成本下探，其成本优势不断减弱;加之化石燃料的不可再生性与减排压力，其扩张空间有限，以存量市场为主；存量产能需结合碳捕捉技术，以降低碳排放工业副产氢（蓝氢）在氯碱、轻烃利用等化工产品生产时同时获得副产氢，该技术制氢成本较低，经济效益显著，但氢只作为生产的副产品，氢