氫能源行業專題研究：氫能源產業鏈分析

　　

　　國家相關扶持政策密集出臺，加速氫能產業化進程

　　

　　國家層面的氫能產業扶持政策密集出臺，氫能地位不斷提升。多省發布氫能及燃料電池車產業規劃，加速氫能產業化進程。自2019年以來北京、山東、河北、浙 江等省市相繼出臺氫能及燃料電池車發展規劃或扶持政策，并從產業規模、企業數量、燃料電池汽 車、加氫站等方面明確階段目標。

　　

　　2.氫能滲透率有望提升，長期發展潛力廣闊

　　

　　氫能滲透率僅2.7%，至2050年需求有望達6000萬噸

　　

　　據中國氫能產業聯盟與石油和化學規劃院的統計，2019年我國氫氣產能約4100萬噸/年，產量約3342萬 噸，按照能源管理，換算熱值占終端能源總量份額僅2.7%。 至2050年，氫能在交通運輸、儲能、工業、 建筑等領域廣泛使用，氫氣年需求量將提升至6000萬噸，在我國終端能源體系中占比達10%，產業產值 達到12萬億；至2060年為實現碳中和目標，氫氣年需求量將增加至1.3億噸左右，在我國終端能源體系 中占比達到20%。 至2050年氫能年需求量達6000萬噸，可減排7 億噸二氧化碳。其中交通運輸、工業領域、建筑及其他領域用氫占比分別達41%、57%、2%。

　　

　　3.生產-儲運-加注-應用構成整個氫能產業鏈

　　

　　三種主流制氫路徑，產業基礎較為成熟

　　

　　氫氣目前主要由三種主流制取路徑：1）以煤炭、天然氣為代表的化石能源重整制氫；2）以焦爐煤 氣、氯堿尾氣、丙烷脫氫為代表的工業副產氣制氫；3）電解水制氫。我國氫能的生產利用已較為 廣泛，制成的氫氣主要應用在工業原料或生產供熱中。 此外還有其他制氫方式包括生物質制氫、太陽能光催化分解水制氫、核能制氫等，但仍然處于試驗 和開發階段，尚未形成工業化應用。

　　

　　2019年我國化石能源制氫占比78%，煤制氫占據主導地位

　　

　　我國主要以煤炭為原材料，煤氣化制氫占據主導地位。 據中國氫能聯盟及車百智庫數據，2019年中國氫氣產量約3342萬噸，其中煤制氫產量2124萬噸，占 比64%，工業副產氫708萬噸，占比21%，天然氣制氫460萬噸，占比14%，電解水制氫50萬噸，占 比1%左右；據Hydrogen From Renewable Power 2017數據顯示，全球制氫中48%來自天然氣重整制 氫，30%來自石油制氫；18%來自煤制氫，4%為電解水制氫。（報告來源：未來智庫）

　　

　　三種主流制氫路徑及優缺點比較

　　

　　國內現階段氫氣主要由化石能源制氫或副產氫獲得，為實現碳減排和化石能源替代的目標，后續主 要有兩種發展路徑：1）發展藍氫，即在灰氫制作過程中結合CCUS降低碳排放，但化石能源制氫及 工業副產氫最多只能降低80%碳排放，更多是向綠氫轉變中的過渡階段。2）發展綠氫，即待可再 生能源占比提升電價成本下降后，全面推廣電解水制氫。

　　

　　化石能源制氫：煤制氫技術成熟，性價比高

　　

　　化石能源制氫以煤制氫和天然氣制氫兩種主要制氫方式為代表，是國內最主流的制氫方式。煤制氫技術路 線穩定高效，制備工藝成熟，也是成本最低的制氫方式，經我們測算，在原料煤價格在800元/噸時，制氫成 本約為12.64元/kg。

　　

　　天然氣制氫為國外主流應用，國內天然氣制氫經濟性低于海外。天然氣制氫技術中，是國外主流的制氫方式，其中蒸汽重整制氫較為成熟，經我們測算，在天然氣價格為 0.838元/m3時，天然氣制氫的成本約為12.83/kg，其中天然氣原料成本占據總成本的70%以上。中國天然氣 資源供給有限且含硫量高，預處理復雜，制氫經濟性遠低于國外。

　　

　　工業副產氫：氫能發展空間潛力亟待挖掘

　　

　　工業副產氫為生產化工產品的同時所得氫氣，主要有焦爐煤氣、氯堿化工、輕烴利用、合成氨醇等工業副 產氫。目前我國排空的工業副產氫產量約為450萬噸。其中，PDH以及乙烷裂解副產氫約為30萬噸；氯堿副 產氫約為33萬噸；焦爐煤氣副產氫約為271萬噸；合成氨醇等副產氫約為118萬噸。國內工業副產氫呈現向 下游利用發展的趨勢，實現下游產品多元化。

　　

　　電解水制氫：成本分析——電價&設備折舊成本占比高

　　

　　電解水制氫成本主要包括：設備成本，能源成本（電力），原料費用（水）以及其他運營費用等。能源成 本即電力成本占比最大，一般為40%~80%。設備成本：1）電解槽（電解電堆）：是電解水制氫系統的核心部分，成本占比約40%~50%，包含電池、 PTL、雙極板、端板和其他小部件，其中最核心的部分為膜電極組件；2）系統輔機：包括整流器、水凈化 單元、氫氣處理（壓縮和存儲）和冷卻組件，成本占比約50%-60%。

　　

　　截至2021H1我國累計建成加氫站146座，投運比例超93%

　　

　　據香橙會研究院統計，截至2021年上半年中國累計建成146座加氫站（不含3座已拆除加氫站），其中已投 運加氫站136座，已建成待投運加氫站10座，在建加氫站71座，規劃建設加氫站117座。據日本次世代自動 車振興中心數據，截止2021H1日本共有147座加氫站投入運營，位居世界第一位。從歷史數據來看，2016-2020年我國建成加氫站數量迎來快速增長階段，2016-2019年每年建成的加氫站數 量均呈現翻倍增長態勢，2020年我國新建成加氫站51座，2021年上半年建成加氫站20座。

　　

　　廣東建成加氫站35座居首位，上海在建擬建加氫站突出

　　

　　截至2021年上半年，廣東省建成加氫站數量達35座，位居榜首；其次為山東、江蘇，加氫站數量分別為15 座、13座。同時貴州、海南等地實現了零突破，全國共有22個省市已布局加氫基礎設施的建設。 截至2021年上半年，上海市在建/擬建的加氫站數量達33座領先，其次為廣東、河北，在建/擬建加氫站數量 分別達27座、26座。 由此可得，山東、河北等地由于“氫進萬家”、北京冬奧會等示范項目的帶動，加氫站布局速度加快，同 時其他非氫燃料電池汽車城市群示范的省市亦開始布局加氫站基礎設施，氫能產業發展提速。

　　

　　應用：燃料電池是較為常見的終端應用，交通領域優先發展

　　

　　根據2021年1月8日召開的第三屆中國制氫與氫能源產業發展大會，2020年我國產氫量超過2500萬噸，基本 全部用于工業過程領域；根據中國氫能聯盟的預計，2060年氫氣需求量達1.3億噸，其中交通運輸領域用氫 4051萬噸（約總氫需求31%）。 燃料電池是氫能較為常見的終端應用，也是氫能高效利用的重要途徑。中國氫能聯盟指出，美國、日本、 韓國等國家為全球燃料電池倡導者和領跑者，截至2018年底，全球氫燃料電池的裝機量超過2090.5MW，初 步實現商業化應用。

　　

　　燃料電池類型眾多，示范應用主要集中在物流、客車等商用車領域。

　　

　　根據燃料、載流子、電解質化學成分物理形態等多種因素不同，燃料電池分為多種類型。質子交換 膜燃料電池是研究和應用熱點，主要用于燃料電池車，固體氧化物燃料電池也有相當前景，主要用 于分布式發電。 當前氫燃料電池的示范應用主要集中在物流、客車等商用車領域。根據新能源汽車國家監測與管理 平臺采集的數據，在產業補貼和國家政策的支持下，截至2019年底，國內已接入平臺的氫燃料電池 汽共計3712輛，其中物流車占比60.5%，客車（公共客車、公路客車、通勤客車）占比達39.4%。乘 用車僅用于租賃，占比僅為0.1%。

　　

　　中國汽車工程學會針對乘用車&商用車燃料電池系統提出技術和規模目標

　　中國汽車工程學會提出，對于乘用車燃料電池系統，2020-2025年技術性能持續提升，2030-2035年技術達到 規模化應用水平；對于商用車燃料電池系統，2025年性能持續提升、系統成本持續下降、可靠性大幅提升、 實現大規模推廣應用，2030-2035年全面達到產業化要求； 商用車用電池堆在耐久性、成本方面比乘用車要求更高，乘用車用電池堆在體積功率密度方面比商用車的目 標要求高。 根據我國《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》規劃，到2025年，新能源汽車銷量占總銷量的20%左右，氫燃 料電池汽車保有量達到10萬輛左右；2030 年，新能源汽車銷量占總銷量的40%左右；到 2035 年，新能源汽 車成為主流，占總銷量的 50%以上，氫燃料電池汽車保有量達到 100 萬輛左右。

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