氫能的現狀與發展

氫能的現狀與發展，氫能源作爲一種新型能源，具有來源多樣、清潔低碳、靈活高效的特點，能夠幫助可再生能源大規模消納，實現電網大規模調峯和跨季節、跨地域儲能，下面來看看氫能的現狀與發展。

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什麼是氫能

氫在地球上主要以化合態的形式出現，是宇宙中分佈最廣泛的物質，它構成了宇宙質量的75%，是二次能源。氫具有燃燒熱值高的特點，是汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。氫燃燒的產物是水，是世界上最乾淨的能源。資源豐富，可持續發展。

二次能源是聯繫一次能源和能源用戶的中間紐帶。二次能源又可分爲“過程性能源”和“含能體能源”。當今電能就是應用最廣的“過程性能源”；

柴油、汽油則是應用最廣的“含能體能源”。隨着化石燃料耗量的日益增加，其儲量日益減少，終有一天這些資源將要枯竭，這就迫切需要尋找一種不依賴化石燃料的、儲量豐富的.新的含能體能源，而氫能恰恰能夠滿足這些需求。

氫氣可廣泛從水、化石燃料等含氫物質中製取。依據製取方式和碳排放量的不同，目前行業內將製取的氫分爲灰氫、藍氫以及綠氫三種。

灰氫，是通過化石燃料燃燒產生的氫氣，在生產過程中會有二氧化碳等的排放。目前，市面上絕大多數氫氣是灰氫，約佔當今全球氫氣產量的95％。

藍氫，可以由煤或天然氣等化石燃料製得，在藍氫的製備過程中可以將二氧化碳副產品捕獲、利用和封存（CCUS），從而實現碳中和。

雖然天然氣也屬於化石燃料，在生產藍氫時也會產生溫室氣體，但由於使用了CCUS等先進技術，溫室氣體被捕獲，減輕了對地球環境的影響，實現了低排放生產。

綠氫是指利用可再生能源分解水得到的氫氣，其燃燒時只產生水，從源頭上實現了二氧化碳零排放，是純正的綠色新能源，在全球能源轉型中扮演着重要角色。

成本加鎖

氫燃料電池技術，一直被認爲是利用氫能，解決未來人類能源危機的終極方案。尤其是近年來，全球汽車工業飛速發展，燃油消耗數量激增，能源供應日趨緊張。而以氫燃料電池爲驅動的新能源汽車的出現，也爲全行業提供了一個新的探索方向。目前來看，成本高昂成爲了阻礙其發展的重要原因，而這也正是整個氫能產業發展的困境所在。

以氫燃料電池爲驅動的新能源汽車產業離不開制氫、儲氫、加氫站、氫燃料電池等環節。

在制氫環節，根據天風證券報告，以煤制氫的成本在9元/kg，工業副產氣制氫成本在10-16元/kg之間，如果用商電來進行電解水制氫需要48元/kg。但電解水制氫的成本也與地區電力資源豐富程度相關，如果在電力資源豐富地區進行棄電（指捨棄的電力）制氫，成本也可以去到14元/kg。

在儲氫環節，行業主流採用的是壓縮氣態儲氫技術，但體積儲氫密度低因此會佔據車輛較大的空間，同時對儲氫罐的耐壓要求較高，核心零件依賴進口；液氫存儲密度高但相關技術目前仍處於研發攻克階段；此外還有甲醇儲氫、吸附儲能等，但國內產業化極少。

在加氫環節，目前加氫站處於小規模試點狀態，且建設成本極高。一個加氫站建設成本可達1500萬，每年還要200萬的運營費用。

氫燃料電池環節也是如此。燃料電池系統和儲氫系統佔據整車成本65%，遠高於鋰電池在純電動汽車中40%的成本佔比。且燃料電池系統核心組成電堆的很大部分技術，包括催化劑、質子交換膜等還無法實現國產替代。即便有部分產品能夠國產化，產品可靠性與耐久性也還有提升空間。

由於各環節的成本疊加，導致氫燃料電池車的市場售價偏高，很難大規模推廣。中汽協數據顯示，2021年我國新能源汽車銷量累計352.1萬輛。其中純電動車賣出291.6萬輛，混動汽車賣出60.3萬輛，而氫燃料電池汽車僅賣出0.2萬輛。

而從2015年至2021年末，我國氫燃料電池汽車累計銷量僅爲8938輛；截至2021年底，我國在建和已建加氫站僅218座。即使放大到全球，據韓國市場研究機構SNE Research數據，2021年全球氫燃料電池汽車銷量僅1.7萬輛。

以小見大，成本過高正是整個氫能產業發展的核心障礙之一（據中泰證券數據，國內當前氫氣的應用成本在50元/千克左右，距離與燃油持平的35元/千克仍有較大距離）。

未來發展

綠氫作爲最理想能源，是未來氫能發展的主要方向。中國的綠氫產業發展目前尚處於起步階段，爲進一步促進綠氫的發展和應用，應在改善相關技術、標準制定和降低成本等方面發力。

在技術方面，清華大學核能與新能源技術研究院氫燃料電池實驗室主任王誠曾表示，應推進鹼性電解槽規模化制氫示範應用，進一步提升其實用性，研發SPE/SOEC等新型電解水制氫技術，攻關電解水制氫系統柔性耦合間歇、波動可再生能源的工程技術難題，並大力開發光催化分解制氫、熱化學法制氫、生物制氫、核能制氫等制氫新技術。

在標準的制定方面，國家發展改革委能源研究所副研究員劉堅曾表示，應加快現有涉氫標準規範修訂工作，從通用安全要求、臨氫材料、氫氣密封、防爆等方面細化和完善氫能標準設計，建立健全包含檢測、計量及售後服務保障在內的技術產品標準體系。

在降低成本方面，劉堅表示，應綜合考慮綠氫制、儲、運、加等環節實際經濟性水平，研究制定面向上游綠氫供應的稅收、電價優惠等過渡期扶持政策，降低終端用戶用氫成本

加快鋼鐵、化工等高耗能行業碳交易市場建設，將綠氫納入碳市場交易。制定液氫及管道運氫導入時間表，加快形成氫氣大規模、長距離、低成本運輸解決方案。

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1、能源行業處於整體轉型期

人類社會已經經歷了三次工業革命，三次能源的升級換代體現了“三大經濟”形態。瓦特發明蒸汽機，促使能源從木柴向煤炭的第一次重大轉換

表現爲“高碳經濟”；戴姆勒發明內燃機，完成從煤炭向油氣的第二次重大轉換，呈現出“低碳經濟”；現代科技進步與當今環保要求推動傳統化石能源向氫能等非化石新能源的第三次重大轉換，全球有望逐步邁向“零碳經濟”。

在此背景下，中國提出“雙碳”戰略，並出臺“1+N”政策體系，指導各行業開展低碳轉型。中國在當前和今後一段時間，以煤炭爲主體的能源格局不會變革，但是隨着新型電力系統的建立，能源產業低碳化、消費終端電氣化、產銷環節智能化的.趨勢逐漸成型。

但是重型交通、冶金、化工等部門難以通過風光等可再生資源進行低碳化發展，而氫能可以與天然氣、風光等資源形成互補，促進能源行業的整體轉型。

2、氫能政策處於頻發期

20 22年3月23日，國家發展改革委、國家能源局聯合印發《氫能產業發展中長期規劃（2021—2035年》），規劃提出：氫能是未來國家能源體系的重要組成部分

是用能終端實現綠色低碳轉型的重要載體、是戰略性新興產業和未來產業重點發展方向，奠定了氫能重要的戰略定位。之後全國多地發佈相關政策推動氫能產業發展。示範城市羣方面，各個城市羣分階段、分批次公佈了對應規劃和補貼細則以及省級推廣規劃。

202 2年也是非示範城市羣政策“井噴”的一年。山東省、山西省、陝西省、內蒙古自治區、川渝、湖北省等地主要的非示範城市羣都在20 22年出臺了中長期推廣規劃，非示範城市羣中，政策的完善程度有所不同

四川省攀枝花市、山東省、內蒙古自治區、湖北省等地的部分地級市還出臺了補貼政策。雖然不同區域自身財政經濟狀況不同，但不少區域依託自身資源稟賦，最大限度地依靠市場力量推動產業發展。

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（一）氫氣產能不斷提高

根據中國煤炭工業協會數據，2021年我國氫氣產能約4000萬噸/年，產量3300萬噸，產量同比增長32%，達到工業氫氣質量標準的約1200萬噸

我國已經成爲世界第一產氫大國。目前，我國主要以煤制氫、工業副產氫爲主，煤制氫技術成熟，制氫工藝體系和產業鏈條相對完整，各制氫技術佔比分別爲：煤制氫63.6%，天然氣制氫13.8%，工業副產製氫21.2%，電解水1% 。

（二）氫能儲運多點突破

高壓氣態儲運技術是目前我國最爲廣泛的氫能儲運方式，其技術相對成熟、基礎設施依賴度較小。管道輸氫可實現大規模、常態化、低成本的氫氣長途運輸

是未來氫氣儲運體系的重要組成部分。液氫存儲和固態儲氫基本無需壓力容器，運輸便捷，處於示範階段，是未來實現大規模氫能儲運的方向。預計到2025年，液態儲運和管道儲運的`方式得到進一步發展。

（三）加氫網絡逐步形成

據國家能源局數據，截至20 22年6月，全國已建成加氫站超270座，加氫站數量位居世界第一。從省市分佈看，廣東建成的加氫站最多，累計達到30座，山東11座排在第二位，上海10座，位居第三。

（四）氫能應用場景廣泛

氫氣作爲一種工業原料可廣泛應用於石油、化工、冶金等領域，預計到2060年，我國氫能需求預計達1.3億噸，其中工業需求佔比約60%，交通運輸領域達到31%。

交通領域：氫燃料電池汽車市場進入商業化初期。燃料電池汽車示範應用城市羣初步形成“3+2”格局。示範期內推廣燃料電池汽車總量超過37000輛。

氫燃料電池汽車產銷逐年上升，市場進入商業化初期。中國汽車工業協會的數據顯示，截至2021年底，我國氫燃料電池汽車年銷量1586輛，保有量8938輛。預計到2030、2060年，氫燃料電池車年銷量將分別達到29萬輛、200萬輛。

工業領域：氫能冶金、綠氫化工項目加速落地。氫能冶金——目前，氫能在鋼鐵領域的應用主要是在富氫高爐冶煉、氫基直接還原

富氫熔融還原以及富氫燒結等方向。綠氫化工——氫能主要應用在合成化學品、加氫煉化和合成燃料等方面，在這些領域實現綠氫對灰氫的替代可大幅降低化工行業碳排放。

建築領域：“氫進萬家”探索社區氫能應用新模式。氫能在建築領域的應用與傳統能源相類似，主要探索應用於空間供暖、製冷、烹飪和備用能源等。

應用方式主要包括燃料電池熱電聯產/熱電聯供和天然氣管道摻氫。鑑於氫能製取、儲存、運輸尚未實現規模化，氫能在建築領域暫無明顯優勢。