氢能作为一种绿色、高效的二次能源,被视为“21世纪终极能源”。近年来,政策、资本赋能各地氢能产业,在“双碳”战略的持续推动下,氢能在未来将大有可为。

到2025年,燃料电池车辆保有量达到5万辆,可再生能源制氢量达到10-20万吨/年,实现二氧化碳减排100-200万吨/年。

2020—2030年间,我国绿氢比例将从3%上升至15%。中日韩和欧洲将成为主要氢能进口国,而澳大利亚、中东,甚至包括俄罗斯和美国,最有潜力成为氢能出口大国。

新能源产业其实依赖于政策驱动,比如锂电、光伏最早都是由政策来推动整个行业的发展。2022年3月,国家发布《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,为我国氢能发展提供政策支持和顶层设计。

一、“双碳”背景下，氢能产业发展机遇和挑战并存

2021年8月9日，联合国秘书长安东尼奥·古特雷斯拉响“人类的红色警钟”——地球温度攀升，全球温度存在失控风险，未来几十年世界将进一步面临气候危机。对此，“双碳”目标不是别人让我们做，而是我们自己必须要做。这是实现人类社会可持续发展、推动经济结构转型升级、推进人与自然和谐共生、构建人类命运共同体的迫切需要，也是面向未来战略抉择、科技产业绿色革命、经济社会重大变革、生态文明的必由之路。

事实上，2022年6月，国家发改委、国家能源局等九部门联合印发的《“十四五”可再生能源发展规划》已作出引导。该规划明确了我国“十四五”可再生能源总量目标、可再生能源发电目标、可再生能源电力消纳目标及可再生能源非电利用目标，按照2025年非化石能源消费占比20%左右任务要求，需大力推动可再生能源发电开发利用，积极扩大可再生能源非电利用规模。

值得注意的是，深入推进清洁能源转型，实现人人享有的可持续能源目标，需要人人推进、人人努力，将化石能源转变为低碳能源、可再生能源。长远来看，可再生能源必将成为我国未来的主体能源。

氢的能量密度高，单位质量热值约是煤炭的4倍、汽油的3.1倍、天然气的2.6倍，可存储且无碳。氢能应用场景极为丰富，在工业、建筑、交通运输等高碳排放领域有着广阔前景，深度脱碳属性注定其不可或缺。但要想真正用好氢能，当前仍有五个问题有待深入思考——氢是什么、氢从哪里来、用什么样的氢、怎么样才能用好氢、如何打造氢能产业链。

在“双碳”背景下，氢能产业迎来快速发展的机遇。我国可再生能源装机位居全球第一，绿氢供给潜力巨大，绿电制绿氢已成为产业可持续健康发展的行业共识。但也不可否认，我国氢能产业发展仍面临关键材料及零部件被垄断、绿氢生产成本高、产地与市场需构建运输网络、新型产业未形成生态体系、市场相对单一等挑战。在产业发展过程中，我认为需做好以下工作：正确认识氢能的质量、计量、绿色、安全、成本、应用、设备、培训、法规以及氢能科普问题。此外，还要进一步思考氢能在能源革命、新型电力系统、新型交通系统、现代工业体系、现代农业体系以及现代民生体系等场景中的地位与作用。

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，在低碳清洁的氢能供给上具有巨大潜力。

目前，国内氢能产业呈现积极发展态势，已初步掌握氢能制备、储运、加氢、燃料电池和系统集成等主要技术和生产工艺，在部分区域实现燃料电池汽车小规模示范应用。全产业链规模以上工业企业超过 300 家，集中分布在长三角、粤港澳大湾区、京津冀等区域。

氢能产业链分别为上游制氢企业、中游储运商以及下游用氢企业，包括加氢站的建设运营商，氢能源汽车是目前我国氢能应用最主要的领域，或也是未来氢能产业最重要的应用发展方向。2022 年 11 月 16 日，第二届氢能国际(中国·南海)主题峰会在线上举行。在会上发布了 2022 全球氢能企业 TOP100 榜单，评分方式主要采用定性分析 和定量分析相结合的方法进行研究，最终评选出国外50家氢能、国内50家氢能企业进入“2022全球氢能企业TOP100” 榜单。

（二）上游：化石能源制氢方式为主

目前氢气的生产方式主要分为三种，分别为化石燃料制氢、工业副产制氢和电解水制氢。化石燃料制氢主要是 以煤炭为还原剂水蒸气为氧化剂，在高温下将碳转化为 CO 和 H2为主的合成气，然后经过煤气净化、CO 转化以及 H2提纯等主要生产环节，最终生成氢气。工业副产制氢是指在生产过程中，利用富含氢气的终端废弃物或副产物作为原材料，采用变压吸附法（PSA）回收提纯制取氢气。电解水制氢，顾名思义是通过对加入电解液的水通电，分解成为氢气和氧气。

根据生产工艺的不同，可以把氢气分为“灰氢”“蓝氢”“绿氢”，灰氢指的是以化石能源为原料，通过燃烧或重整等方式制取的氢气，灰氢制取成本相对较低，但在整个工艺流程中碳排放量较高，不利于“双碳”目标的实现。蓝氢是指在生产过程中使用了碳捕集、利用与封存（CCUS）等先进技术制成的氢气，该技术可捕获温室气体，能够减少生产过程中的碳排放量。绿氢则是通过清洁能源发电，电解水制成的氢气。电解水制氢的技术装备简单，工艺流程也较为稳定，在生产过程中几乎没有碳排放，但是缺点是成本较高，单位成本约为灰氢的 4-5 倍，这也是目前电解水制氢发展的最大瓶颈。

目前全球主流的制氢方式是甲烷水蒸气催化重整工艺（SMR），SMR 是指在一定的反应条件下, 使用催化剂促使甲烷的 C-H 键断裂，并重新组合生成新的化学键过程，具有工艺简单、成熟等优点，但我国因资源禀赋的特点，仍以煤制氢的方式为主，相较于 SMR 工艺排放的二氧化碳更多，而电解水低碳环保的制氢方式我国和全球其他国 家占比都不到 1%。

（三）储运：长管拖车为主，液氢槽罐车、管道运输为辅多种方式齐头并进

根据氢的存在形态不同，储存主要也分为三种方式，分别为气态储氢、液态储氢和固态储氢。气态储存是目前最为常见的储存方式，具有成本低、充放速度快、能耗低、可在常温操作等优点，但缺点也很明显，气态氢密度低， 会导致储存体积过大，增加运输难度，并且也存在储氢容器氢气泄漏和爆炸等安全隐患。液氢相比对气态氢气，具有能量密度大、体积小、加注便捷等优点，然而转化液氢的成本较高，对绝热的要求高，目前还主要用于航天和军事领域。固态氢理论上来说是最为理想，具有安全性好、密度更大、纯度高、运输便利等优点，但是目前还存于技术的研发阶段，并且使用起来对于工况的要求较为苛刻，未来随着科技与技术的进步，将会有更多商业化的应用。

运输方面，最佳的氢运输方式应根据运输距离、运输规模等多因素进行考量而后进行选择。例如运输场景为小规模、短距离时，高压气态长管拖车就是最为经济的运输方式，一旦运输距离上升，就会随着车辆的使用成本与维护成本的上升而变得不再经济。长距离、点对点、超大规模的氢气运输可使用管道运输，但运输管道前期投入成本 较高，且建设难度大，目前还没有实现规模化的发展和应用，当前，我国纯氢管道建设处于起步阶段，规模较小，总里程约 400 公里，主要分布在环渤海湾、长江三角洲等区域，已建项目以化工园区内应用为主。大规模、中长距离的运输可将氢气液化后运输液氢，液氢体积小、稳定性高，便于运输，并且可以进行海运。

（四）下游：氢能源汽车发展未来可期

目前我国氢能应用最主要的领域是氢能源汽车以及与之配套的加氢站等配套基础设施。相比于传统的燃油车，氢能源车可实现真正的零排放无污染，相比于电动汽车，氢能源车在补能时间上有巨大的优势，一次补充燃料仅需要几分钟，与燃油车所需时间持平。并且，氢能源汽车还具有能量转换效率高、续航里程长等优势。然而，因目前氢能源汽车成本较高，以及相关技术还不够成熟，且与之配套的基础设施建设不完善等原因，民众使用起来并不方便，导致购买意愿不强烈，氢能源汽车在我国还没有得到大范围的应用。截至 2021 年 12 月，我国累计推广氢燃料电池汽车 8941 辆，累计建成加氢站 205 座，其中，广东、山东、浙江、江苏等地区加氢站建设走在全国前列，已分别建成加氢站 45 座、22 座、19 座和 19 座。湖北、河南、河北等地也在加快推进加氢站建设。为了促进氢能源汽车的快速发展，多地在与之配套的基础设施方面都提出了要求和支持措施，以北京市为例， 2022 年北京市政府发布了《北京市氢燃料电池汽车车用加氢站发展规划（2021—2025 年）》，提出到 2025 年，建设加氢站 74 座，在制氢厂氢气制备规模充分、运氢车投运数量充足的前提下，日加氢总能力达到 148 吨以上，满 足 126 吨/日的车用氢能需求。

三、我国氢能产业未来展望

总体来看，我国氢能产业从制氢-储运-应用，已经初步形成较完整的产业链条。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。

制氢方面，为实现“双碳”目标，优化我国能源消费结构，《规划》中提出未来要构建清洁化、低碳化、低成本的多元制氢体系，重点发展可再生能源制氢，严格控制化石能源制氢。由此可见，通过可再生能源发电电解水制取的绿氢，一定是我国未来的主流制氢方式。绿氢的生产成本主要由用电成本与设备成本构成，因此大力发展清洁能 源发电方式，降低度电价格，以及优化电解槽技术，是我国实现规模化、工业化制氢的关键。目前，国家能源集团、国家电投、明阳智能等多家发电企业与新能源企业布局“风、光、储、氢”一体化项目，实现一体耦合、风光带氢、氢促风光、产融结合的深度协同。绿氢取代灰氢，将成为我国以及全球氢能产业的发展趋势。

储运方面，预计未来，我国氢的运输还是以高压气态长管拖车的方式为主，管道运输为辅的运输方式，同时积极研发固态、深冷高压、有机液体等储运方式，形成高密度、轻量化、低成本、多元化的氢能储运体系。

用氢方面，我国推广氢燃料汽车之路仍任重道远、前路艰辛，但氢燃料汽车远景美好未来可期是毋容置疑的。相信未来随着技术的进步，氢能源汽车面临的技术瓶颈将会得到解决，随着基础设施的完善，成本也会逐渐降低，氢能源汽车或有一天走进寻常百姓的生活。

相信氢能最终将纳入我国终端能源体系，与电力协同互补，共同成为我国终端能源体系的消费主体，对能源绿色转型发展起到重要支撑作用。

文章来源： ​DT新材料，雷达股经，中国能源报