2023年中国氢能产业技术路线及优缺点分析 未来氢能行业发展前景趋势分析

在“碳达峰、碳中和”战略目标的指引下，氢能作为公认的低碳和零碳能源正脱颖而出。随着国家“十四五”发展规划的发布，氢能在我国未来能源体系的地位进一步确定，已有30个省份、150多个城市在其“十四五”规划中提及氢能发展，有50多个城市出台了地方氢能产业发展专项规划。

未来氢能行业发展前景趋势分析

我国2022年3月也发布了《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》，提出到2025年使可再生能源制氢量达到10至20万吨/年，2030年形成较为完备的氢能产业技术创新体系、清洁能源制氢及供应体系，2035年形成氢能多元应用生态，可再生能源制氢在终端能源消费中的比重明显提升等目标。

发展绿氢是实现碳中和目标的重要方式，目前氢能产业技术逐步趋于成熟，工业、交通、储能行业推动绿氢需求快速增长，电解槽作为电解制氢的核心设备，需求亦有望快速增长。

据中研普华产业院研究报告《2023-2028年中国氢能行业深度分析及发展研究报告》分析

第三章 中国氢能产业技术路线及优缺点分析 

第一节 中国氢能产业技术路线及优缺点分析

我国对于氢能产业的相关扶持政策密集出台，加速氢能产业化进程。国内现阶段氢气主要由化石能源制氢或副产氢获得，为实现碳减排和化石能源替代的目标，后续主要有两种发展路径，一是发展蓝氢，二是发展绿氢，这些路径各有各的优缺点。

1.产业基础较为成熟的主流制氢路径

氢气目前主要有三种主流制取路径：以煤炭、天然气为代表的化石能源重整制氢，以焦炉煤气、氯碱尾气、丙烷脱氢为代表的工业副产气制氢，以及电解水制氢。

我国氢能的生产利用已较为广泛，制成的氢气主要应用在工业原料或生产供热中。此外还有其它制氢方式，包括生物质制氢、太阳能光催化分解水制氢、核能制氢等，但仍然处于试验和开发阶段，尚未形成工业化应用。

2.主流制氢路径的优缺点比较

国内现阶段氢气主要由化石能源制氢或副产氢获得，为实现碳减排和化石能源替代的目标，后续主要有两种发展路径：一是发展蓝氢，即在灰氢制作过程中结合CCUS降低碳排放，但化石能源制氢及工业副产氢最多只能降低80%碳排放，更多是向绿氢转变中的过渡阶段;二是发展绿氢，即待可再生能源占比提升电价成本下降后，全面推广电解水制氢。

化石能源制氢以煤制氢和天然气制氢两种主要制氢方式为代表，是国内最主流的制氢方式。煤制氢技术路线稳定高效，制备工艺成熟，也是成本最低的制氢方式。经测算，在原料煤价格在800元/t时，制氢成本约为12.64元/kg。

天然气制氢为国外主流应用，国内天然气制氢经济性低于海外。其中，蒸汽重整制氢较为成熟。经测算，在天然气价格为0.838元/m3时，天然气制氢的成本约为12.83元/kg，天然气原料成本占据总成本的70%以上。中国天然气资源供给有限且含硫量高，预处理复杂，制氢经济性远低于国外。

工业副产氢为生产化工产品的同时所得氢气，主要有焦炉煤气、氯碱化工、轻烃利用、合成氨醇等工业副产氢。目前我国排空的工业副产氢产量约为450万t。其中，PDH及乙烷裂解副产氢约为30万t，氯碱副产氢约为33万t，焦炉煤气副产氢约为271万t，合成氨醇等副产氢约为118万t。国内工业副产氢呈现向下游利用发展的趋势，实现下游产品多元化。

电解水制氢成本主要包括设备成本、能源成本(电力)、原料费用(水)及其它运营费用等。能源成本即电力成本占比最大，一般为40%~80%。设备成本包括以下几个方面：电解槽(电解电堆)是电解水制氢系统的核心部分，成本占比约40%~50%，包含电池、PTL、双极板、端板和其它小部件，其中最核心的部分为膜电极组件。

系统辅机包括整流器、水净化单元、氢气处理(压缩和存储)和冷却组件，成本占比约50%~60%。

据不完全统计，截至2021年上半年，中国累计建成146座加氢站(不含3座已拆除加氢站)，其中已投运加氢站136座，已建成待投运加氢站10座，在建加氢站71座，规划建设加氢站117座。

从历史数据来看，2016-2020年，我国建成加氢站数量迎来快速增长阶段。2016-2019年建成的加氢站数量均呈现翻倍增长态势，2020年我国新建成加氢站51座，2021年上半年建成加氢站20座。

通过山东、河北等地区的“氢进万家”及2022年北京冬奥会等项目的带动，加氢站布局速度加快，同时，其它非氢燃料电池汽车城市群示范的省市亦开始布局加氢站基础设施，氢能产业发展提速。

第二节 中国氢能产业安全风险及优缺点分析

1.我国发展氢能有明显优势

制氢原料充足，氢气来源丰富。我国氢气来源广泛，工业副产氢、可再生能源制氢和化石燃料制氢具有得天独厚的优势。得益于氯碱、焦化等行业的成熟发展，我国可实现大规模、高纯度、低成本的工业副产氢气制取。同时，我国的光伏发电、风力发电装机规模均为全球第一，核电等新能源发电的装机规模也位居前列，可以为氢气制取提供充足的清洁电力保障。2021年末我国已实现氢气产能约为4000万吨/年，产量约为3300万吨/年，可以为我国氢能产业的发展提供坚实的氢气原料基础条件。

氢能企业带动作用强，产业基础雄厚。我国氢能全产业链规模以上企业超过300家，集中分布在长三角、粤港澳大湾区、京津冀等区域，现有业务覆盖制氢、储运、燃料电池材料、燃料电池汽车及配套基础设施、系统集成等领域，能够产生强大的带动作用，促进氢能产业多元化发展。华能集团和上海合既得分别为电解水制氢和化工原料制氢领域的领军企业，积累了丰富的技术经验;新源动力和上海神力分别深耕燃料电池和电堆领域，突破了众多技术瓶颈;武汉格罗夫和亿华通分别重点布局氢能乘用车和燃料电池发动机，为氢能的下游应用奠定了良好的产业基础。

氢能相关院所众多，科技创新能力较强。我国在氢能领域具有众多科研实力雄厚的高校和研究机构，清华大学、中国科学院大学、中国石油大学等高校在氢能人才培养、技术创新等领域发挥重要作用。另外，我国重视氢能相关研发型企业的创新引领作用，并积极引导科研院所、重点高校与企业的技术创新合作，在氢能绿色制取与规模转存、氢能安全存储与快速输配、氢能便捷改质与高效动力系统等领域都取得了突破性进展。

政策扶持力度大，产业发展环境较好。2020年以来，国家层面有关氢能和燃料电池相关的政策持续出台，各地方政府也陆续发布政策支持氢能产业的发展，推进氢能及燃料电池的推广和应用。山东、北京、广东等地相继发布氢能产业支持政策，涉及燃料电池汽车推广、加氢站建设、产业链打造等多个领域。以《山东省氢能产业发展工程行动方案》和《上海市氢能产业发展中长期规划(2022-2035年)》等为代表的省级氢能产业规划文件，为各省市氢能产业的长远发展提供了思想和方向指导。除扶持政策之外，各地也陆续出台氢能产业相关的补贴措施，扶持氢能项目和工业园区建设，并以此带动氢能产业链中各级企业的发展。

2.氢能产业发展现存问题

氢能产业链顶层设计不够，产业链中的各环节、各地区发展不协调的问题突出。虽然国家发改委已出台《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》作为氢能产业的指导性规划文件，但是国家层面对企业的规划统筹仍显不足，产业链上下游企业发展不同步，难以形成大范围的集群协作效应，补贴和引导政策不配套，产业链各环节、各地区之间政策措施不统一。氢能及燃料电池产业中出现了三个“死循环”：产业链上中下游发展相互“等靠”的“死循环”、成本下降与推广规模相互依赖的“死循环”、产业链断层与一体化市场消费相悖的“死循环”。单靠市场自发调节手段难以解决上述复杂的综合性问题，需要制定国家层面的跨部门、跨学科、跨行业协同的政策措施。

氢能产业管理组织混乱，安全保障体系、行业标准体系、检测体系等配套内容缺失。氢能产业链涉及领域众多，需要多个部委之间相互配合，但目前我国尚无专门管理组织机构负责统筹协调，因此在某些领域出现了对氢能产业链主体和环节的重复管理或管理缺位的现象。另外，目前的氢气仍被划归危险品管理，配套体系和安全管理办法难以适应氢能的能源属性，相关项目立项、审批、运营等方面都存在体制障碍。行业安全基础标准和检测方面，现行标准相较于国际先进标准较为滞后，时效性不强，难以适应我国发展速度较快的氢能产业和企业需要。

基础设施建设薄弱，难以匹配高速发展的氢能产业。我国目前建成的加氢站数量约为日本的四分之一，也远落后于德国与美国。另外，国内大部分加氢站属于场内测试站与橇装站，这些加氢站固定储氢量或氢气压缩系统能力较低，随着加氢车辆规模的增加，将无法满足加氢车辆进场时间随机化、单次加注时间短的商业需求。在基础设施相关技术方面，我国虽已具有35MPa(兆帕)加氢站关键技术与装备集成能力，但在关键指标与国产化方面还与先发国家存在很大差距。完全国产化的45MPa压缩机流量较小且在实际应用中故障率较高，其关键部件仍需通过进口后在国内组装;氢能基础设施的高压管路及阀门目前仍依赖进口;加氢站的工艺控制系统未来还需通过实际运营进一步验证及优化。

核心技术发展存在短板，氢能和燃料电池自主发展能力不足。我国在氢能产业链各领域开展了深入研究，但由于我国氢能起步晚、基础较为薄弱，因此在液态储氢、燃料电池系统等核心技术，以及高端材料、装备制造等方面与国际先进水平还存在差距，面临“卡脖子”风险。

氢能人才储备不足，现有的人才培养机制难以适应长远发展需要。根据教育部、人社部、工信部联合印发的《制造业人才发展规划指南》，2020年，节能与新能源汽车人才缺口已达到70万人。我国氢能和燃料电池产业相关专业设置少、培养层次低，相关专科专业招生刚刚起步。本科及以上层次的人才培养方案中，新能源、储运、应用化学等专业虽有相关课程设置，但未能形成氢能相关的系统性培养体系。另外，氢能和燃料电池相关企业校企合作尚处初步阶段，教学实训基地匮乏，教学理论与实践难以统一，学生实习渠道不足、职业选择空间受限，人才上升通道受阻，不利于氢能产业的长效发展。

氢能应用领域单一，多元化应用能力不强。在当前已发布氢能产业政策的省市中，几乎都将发展重点聚焦在氢燃料电池汽车及其产业链上，对于氢能在其他领域的应用则很少提及。单一化的应用场景，不仅制约了氢能发挥比较优势、确立市场地位，而且让一些真正脱碳困难的领域进展缓慢。虽然目前氢能在商用车的应用取得了一系列突破，但是氢能在乘用车领域的替代优势并不明显，当前高昂的制氢、运输成本和相对滞后的加氢站、运输管网等基础设施建设，都使得氢能汽车在与纯电动汽车的竞争中处于下风。另外，“绿氢”在化工、冶金等行业绿色化、高端化发展中发挥的作用还不显着，多元化应用的前景尚不明朗。

3.氢能安全问题突出，安全标准有待完善和落实：

当前，我国在氢能领域的安全问题仍然存在较大的风险隐患，例如氢气纯度、压力、氢的质量流量等等。

目前对制氢安全以及储运安全方面仍缺乏标准和规范可遵循，相关安全技术的研究不足。

由于氢能源具有较高危险性，氢能与燃料电池汽车均属于特殊车辆，目前尚无国家层面的统一标准。目前我国缺乏专门针对氢能源车的规范要求以及国家标准。

此外，氢能技术在运输、存储、使用等环节存在诸多安全隐患，例如高压氢气与空气中的氧气反应产生大量氢气等问题。

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