一、氫能：新能源未來重要的發(fā)展方向
1.1 氫能利用是實現(xiàn)碳中和的重要推動力
氫能是一種來源豐富、綠色低碳、應(yīng)用廣泛的二次能源，正逐步成為全球能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的重 要載體之一。能幫助可再生能源大規(guī)模消納，實現(xiàn)電網(wǎng)大規(guī)模調(diào)峰和跨季節(jié)、跨地域儲能， 加速推進工業(yè)、建筑、交通等領(lǐng)域的低碳化。綠氫在碳中和的進程中可以在綠電無法發(fā)揮作 用的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)互補，如氫冶金、化工、重卡交通燃料、供熱等。面向未來，當(dāng)綠氫成為穩(wěn)定 足量的低價氫源時，綠氫在促進工業(yè)脫碳方面有望更好地發(fā)揮氫能價值。氣候問題推動全球的碳中和進程。
碳中和進程是氫能利用的重要驅(qū)動力。根據(jù)國際商報，氫燃燒的產(chǎn)物是水，不會產(chǎn)生諸如一 氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物以及粉塵顆粒等危害環(huán)境的負外部性產(chǎn)品，故氫也算得上是 對環(huán)境相對友好的能源。對于人類的整個能源系統(tǒng)而言，氫的比例越高，成分結(jié)構(gòu)就越干凈， 氫能由此被稱為“21 世紀(jì)的終極能源”，是實現(xiàn)碳中和目標(biāo)較為理想的解決方案。實現(xiàn)碳 中和目標(biāo)意味著風(fēng)電、太陽能等可再生能源的大量使用以及電力對化石能源的替代，但氫能 也在其中起到不可忽視的作用。
1）儲能層面：風(fēng)電、光伏具有間歇性和波動性的特點，因此大規(guī)模發(fā)展儲能意義較大，目 前主流的儲能技術(shù)中，抽水儲能受環(huán)境條件影響較大，電化學(xué)儲能周期較短且電池壽命有限，若需要大規(guī)模、集中式、長周期的儲能，氫能是較好的選擇。
2）成本層面：在許多領(lǐng)域的碳減排進程中，氫能比電力在成本上更具有優(yōu)勢。根據(jù)能源雜 志，一輛在露天煤礦運輸煤炭的燃油重卡，年油耗為 50,000 升，用純電動重卡替代，每年 耗電約 150,000 千瓦時，充電和電池折舊費用為約 21 萬元；而用氫燃料電池替代，每年耗 氫約 7500 千克，使用灰氫的費用約為 15 萬元。且氫能重卡補充能源的時間遠低于純電動 重卡，此外充電電池組的重量占用大量的有效載重空間。
3）工藝層面：在一些工藝流程中，氫能難以被替代。2022 年中國鋼鐵行業(yè)碳排放量占全國 碳排放總量的 15%以上，為了降低鋼鐵行業(yè)碳排放而大力發(fā)展氫能直接還原煉鐵技術(shù)，不 再利用一氧化碳作為還原劑，從而將原工藝過程中產(chǎn)生的二氧化碳全部轉(zhuǎn)化為水，大大降低 了碳排放。
我國氫能產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展，政府不斷強化氫能產(chǎn)業(yè)政策支持力度。氫能已經(jīng)成為“十四五”期 間重點產(chǎn)業(yè)，《“十四五”規(guī)劃綱要》將氫能及儲能設(shè)立為未來產(chǎn)業(yè)，將實施未來產(chǎn)業(yè)孵化 與加速計劃。2022 年 3 月，國家發(fā)改委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃 （2021-2035 年）》。近年來，國家及各省市層面也陸續(xù)出臺了一系列氫能產(chǎn)業(yè)支持政策， 形成了較為完整的政策支持體系。氫能是未來國家能源體系的重要組成部分，是我國戰(zhàn)略性 新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展方向，是我國實現(xiàn)碳中和目標(biāo)的重要手段。
1.2 氫能具備多重性能優(yōu)勢
氫在地球上主要以化合態(tài)的形式出現(xiàn)，是宇宙中分布最廣泛的物質(zhì)，它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的 75%，還具有導(dǎo)熱良好、清潔無毒和單位質(zhì)量熱量高等優(yōu)點，相同質(zhì)量下所含熱量約是汽油 的 3 倍。氫能之所以在全球應(yīng)對氣候變化和碳減排中被寄予厚望，主要由于其所具備的多重 優(yōu)勢。
1）生態(tài)友好：與傳統(tǒng)的化石燃料不同，氫在轉(zhuǎn)化為電和熱時只產(chǎn)生水并且不排放溫室氣體 或細粉塵，與全球降低碳排放的目標(biāo)契合。
2）高效性：氫能是一種高效的能源類型，與柴油或汽油相比，每磅燃料都能傳遞大量能量。氫的能量密度高，單位質(zhì)量熱值約是煤炭的 4 倍、汽油的 3.1 倍、天然氣的 2.6 倍。與通常 以 33%至 35%的效率發(fā)電的常規(guī)基于燃燒的發(fā)電廠相比，氫燃料電池能夠以高達 65%的效 率發(fā)電，這主要得益于燃料電池的轉(zhuǎn)換特性，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能，而沒有熱能和機械 能（發(fā)電機）的中間轉(zhuǎn)換。
3）儲運方式多樣：光伏、風(fēng)電等可再生能源近年來獲得快速發(fā)展，裝機量不斷提升，但其 也具有波動性和間歇性等短板。氫儲能可以利用可再生能源發(fā)電制氫，再以氣態(tài)、液態(tài)存儲 于高壓罐中，或者以固態(tài)存儲于儲氫材料中，可以成為解決電網(wǎng)調(diào)峰和“棄風(fēng)“、”棄光“等 問題的重要手段。
4）應(yīng)用場景廣泛：氫能既可以用作燃料電池發(fā)電，應(yīng)用于汽車、火車、船舶和航空等領(lǐng)域， 也可以單獨作為燃料氣體或化工原料進入生產(chǎn)，同時還可以在天然氣管道中摻氫燃燒，應(yīng)用 于建筑供暖等。當(dāng)前氫能的發(fā)展仍面臨一些挑戰(zhàn)，例如氫能源價格昂貴以及儲運困難等，但從長期來看，氫 能綜合能力或優(yōu)于其他可再生能源。從穩(wěn)定性、儲能性、可獲得性、應(yīng)用范圍等方面進行對 比，氫能是可以長周期使用、環(huán)保、適用范圍多元（供熱、供電、燃料等）、儲運相對方便、 制取來源廣的優(yōu)質(zhì)能源。
二、氫能產(chǎn)業(yè)鏈，“制儲輸用”全鏈條解析
2.1 制氫：三種氫氣制備工藝中，電解水制氫有望是最終選擇
氫氣的制取主要有化石能源重整、工業(yè)副產(chǎn)提純和電解水制氫三種工藝。相比前兩種方式， 電解水制氫的原料和生產(chǎn)過程都以清潔能源為主，是更具優(yōu)勢的制氫技術(shù)路線。根據(jù)《光明 日報》，電解水制氫易與可再生能源結(jié)合，規(guī)模潛力更大，更加清潔可持續(xù)。
1、化石能源重整制氫：分為煤制氫和天然氣制氫。
1）煤制氫：根據(jù)《中國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2022）》，中國煤制氫技術(shù)成熟，傳統(tǒng)煤化工 和焦炭行業(yè)已形成完整的制氫工藝體系和完整的產(chǎn)業(yè)鏈條。盡管煤制氫過程排放強度較高，但原料煤炭來源穩(wěn)定，經(jīng)濟性顯著，目前已占全國氫氣產(chǎn)量 60%以上。由于基數(shù)較大，煤制 氫在今后一段時期內(nèi)或仍將是中國氫能供應(yīng)體系的重要組成部分，也是近中期低成本氫氣的 主要來源。
2）天然氣制氫：蒸汽重整制氫較為成熟，也是國外主流制氫方式。其中，天然氣原料占制 氫成本的比重較大，天然氣價格是決定制氫價格的重要因素?？紤]到中國“富煤、缺油、少 氣”的資源稟賦，僅有少數(shù)地區(qū)可以探索開展，不適用于主流的制氫方式。
2、工業(yè)副產(chǎn)提純制氫
根據(jù)《中國能源報》，我國工業(yè)副產(chǎn)氫在氫氣供應(yīng)方面有著得天獨 厚的優(yōu)勢，與可再生能源電解水產(chǎn)業(yè)資源豐富的西北地區(qū)相比，工業(yè)副產(chǎn)氫可覆蓋京津冀、 長三角和廣東地區(qū)，與氫能應(yīng)用先發(fā)地區(qū)匹配。中國國際工程咨詢有限公司高級工程師張建 紅指出，隨著未來碳交易機制的進一步成熟，煤制氫成本將因其產(chǎn)生的大量碳排放而有所上 升。而電解水制氫由于電力價格、設(shè)備技術(shù)等因素，成本仍然較高。因此，與煤制氫、天然 氣制氫、電解水制氫相比，工業(yè)副產(chǎn)氫的綜合成本優(yōu)勢更加明顯。
3、電解水制氫
目前，電解水制氫技術(shù)主要有堿性水電解槽（AE）、質(zhì)子交換膜水電解槽（PEM）和固體氧化物水電解槽（SOE）。其中，堿性電解槽技術(shù)最為成熟，生產(chǎn)成本較低；質(zhì)子交換膜電解槽流程簡單，能效較高，但因使用貴金屬電催化劑等材料，成本偏高；固體 氧化物水電解槽采用水蒸氣電解，高溫環(huán)境下工作，能效最高，尚處于實驗室研發(fā)階段。
根據(jù)生產(chǎn)來源和碳排放量的不同，氫能可分為灰氫、藍氫和綠氫。1）灰氫：是通過化石燃 料（天然氣、煤等）轉(zhuǎn)化反應(yīng)制取的氫氣，由于生產(chǎn)成本低、技術(shù)成熟，也是目前最常見的 制氫方式。2）藍氫：是在灰氫的基礎(chǔ)上，將二氧化碳副產(chǎn)品捕獲、利用和封存（CCS）而 制取的氫氣，是灰氫過渡到綠氫的重要階段。3）綠氫：是利用可再生能源（如太陽能或風(fēng) 能等）發(fā)電后，通過電解工序制取的氫氣，綠氫的制取技術(shù)路線主要為電解水，其碳排放可 以達到凈零。未來可再生能源發(fā)電制氫的潛力較大。一方面，作為全周期零碳排放技術(shù)，隨著可再生能源 發(fā)電平價上網(wǎng)，電解水制氫成本有望持續(xù)下降；另一方面，當(dāng)波動性可再生能源在電源結(jié)構(gòu)中占到較高比重時，長周期儲能或?qū)⒊蔀檎{(diào)峰的主要手段，氫儲能是其中較好的選擇。國家 發(fā)改委與國家能源局先后發(fā)文，支持高效利用廉價且豐富的可再生能源制氫。四川、廣東等 地紛紛給予電價支持政策，四川電解水制氫最高電價限定為 0.3 元/千瓦時。在 1）電價受控 使得成本得到控制且 2）綠電普及使得電解水制氫沒有碳排放的情況下，我們認(rèn)為，電解水 制綠氫或成為最終的路線。
2.2 氫能儲運：氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)三種模式
目前，氫氣的儲存主要有氣態(tài)儲氫、液態(tài)儲氫和固體儲氫三種方式。
1）氣態(tài)儲氫：具有充 放氫氣速度快、容器結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，高壓氣態(tài)儲氫是現(xiàn)階段主要的儲氫方式，已得到廣泛 應(yīng)用。
2）液態(tài)儲氫：具有儲氫密度高的優(yōu)勢，可分為低溫液態(tài)儲氫和有機液態(tài)儲氫，其中 低溫液態(tài)儲氫在航天等領(lǐng)域得到應(yīng)用，有機液態(tài)儲氫尚處于示范階段。
3）固態(tài)儲氫：是以 金屬氫化物、化學(xué)氫化物或納米材料等為儲氫載體，通過化學(xué)吸附和物理吸附方式實現(xiàn)氫的 存儲，目前處于示范階段。
高效儲運減少中間成本。根據(jù)《中國能源報》，我國氫氣來源與煤炭工業(yè)緊密相連，主要集 中在北方內(nèi)陸地區(qū)，而東部沿海地區(qū)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展超前，氫能需求量較大。因此，我國氫能 產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在一定的供需錯配問題，亟待突破儲運技術(shù)制約，減少氫能應(yīng)用中間成本，實現(xiàn) 大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。當(dāng)前我國仍以 20MPa 氫氣運輸為主，30MPa 剛開始得到應(yīng)用，而國外 運氫基本采用 50MPa Ⅳ型儲氫瓶，整體而言，我國儲運氫技術(shù)與國外相比還存在一定差距。在氫氣運輸方面，根據(jù)儲氫狀態(tài)的差異分為氣態(tài)輸送、液態(tài)輸送和固態(tài)輸送，氣態(tài)和液態(tài)為 目前的主流方式。通常的輸氫形式包含長管拖車、槽罐車、管道（純氫管道、天然氣管道混 輸），不同的儲運方式具有不同特點及適應(yīng)性。船舶運氫也有望成為未來氫氣運輸?shù)闹饕?式之一，但目前離實現(xiàn)商用規(guī)模化仍有一定距離，畢馬威預(yù)計其在 2025-2027 年間有望實 現(xiàn)商用化。
由于中國目前氫能產(chǎn)業(yè)處于發(fā)展初期，氫能市場規(guī)模較小，且氫能示范應(yīng)用主要圍繞工業(yè)副 產(chǎn)氫和可再生能源制氫地附近，因此多采用長管拖車運輸，這也是當(dāng)前較為成熟的運輸方式。氫能儲運有望按照“低壓到高壓”、“氣態(tài)到多相態(tài)”的技術(shù)發(fā)展方向，逐步提升氫氣的儲 存和運輸能力。1）《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035 年）》指出，我國將穩(wěn)步構(gòu)建 氫能儲運體系，以安全可控為前提，推動氫儲運技術(shù)研發(fā)，提高高壓氣態(tài)儲運效率，加快降 低儲運成本，有效提升高壓氣態(tài)儲運商業(yè)化水平，體現(xiàn)了“低壓到高壓”的前進方向。2） 同時，為滿足氫能發(fā)展后期長距離、大規(guī)模運輸需求，我國將持續(xù)推動低溫液氫儲運產(chǎn)業(yè)化 應(yīng)用，探索有機液體、固態(tài)等儲運方式應(yīng)用，整體發(fā)展將有望呈現(xiàn)“氣態(tài)到多相態(tài)”的發(fā)展 趨勢。
2.3 加氫站：氫能投入實際運用的關(guān)鍵一環(huán)
我國已經(jīng)出臺政策支持加氫站建設(shè)，推動氫能進入實際運用環(huán)節(jié)。加氫站是為燃料電池汽車 充裝氫氣燃料的專門場所，作為服務(wù)氫能交通商業(yè)化應(yīng)用的中樞環(huán)節(jié)，是氫能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的 重要基礎(chǔ)設(shè)施。2014 年國家首次發(fā)布針對加氫站的補貼政策。2019 年，推動加氫設(shè)施建設(shè) 正式寫入政府工作報告。2020 年財政部出臺有關(guān)開展燃料電池汽車示范應(yīng)用的政策，將“運 營至少 2 座加氫站且單站日加氫能力不低于 500 公斤”作為示范城市群申報的基礎(chǔ)條件，畢 馬威預(yù)計未來加氫站至少會從 500 公斤/天的加注量起步，對后期氫能的產(chǎn)業(yè)化將起到帶動作用。
中國加氫站數(shù)量逐年增加，2021 年位居世界首位，但關(guān)鍵設(shè)備尚未實現(xiàn)國產(chǎn)替代。1）2021 年中國新建 100 座加氫站，累計建成數(shù)量達 218 座，位居世界首位。2022 上半年國家進一 步統(tǒng)籌推進加氫網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，全國已建成加氫站超 270 座。2）中國加氫站的技術(shù)尚未成熟， 關(guān)鍵設(shè)備依賴進口。目前國內(nèi)缺乏成熟量產(chǎn)的加氫站設(shè)備廠商，設(shè)備費用占比較高。當(dāng)前國 內(nèi)氫能應(yīng)用規(guī)模有限，但隨著未來需求的增加和加氫站的推廣，加氫環(huán)節(jié)的關(guān)鍵設(shè)備亟需國 產(chǎn)化。
2.4 氫能下游運用：交通、工業(yè)、建筑三足鼎立
氫能有望為各行業(yè)實現(xiàn)脫碳提供重要路徑選擇，并在未來得到廣泛應(yīng)用。
1）《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035）》指出，“2035 年形成氫能產(chǎn)業(yè)體系，構(gòu)建涵蓋交通、儲能、工業(yè)等領(lǐng)域的多元氫能應(yīng)用生態(tài)”。我們預(yù)計，交通、工業(yè)和建筑等領(lǐng)域或?qū)⒊蔀槲磥須淠?應(yīng)用的主戰(zhàn)場，氫能有望助力上述行業(yè)的脫碳歷程。
2）根據(jù)《光明日報》，2050 年全球 10% 的建筑供熱和 8%的建筑供能將由氫氣提供，每年可減排 7 億噸二氧化碳。到 2060 年，我 國氫能需求預(yù)計達 1.3 億噸，其中工業(yè)需求占主導(dǎo)地位，占比約 60%，交通運輸領(lǐng)域?qū)⒅鹉?擴大規(guī)模達到 31%。
交通領(lǐng)域是目前氫能應(yīng)用相對比較成熟的領(lǐng)域，燃料電池汽車是氫能在交通運輸領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn) 脫碳的重要途徑。根據(jù)世界知識產(chǎn)權(quán)組織，自 2016 年以來，與交通運輸有關(guān)的氫燃料電池 技術(shù)的創(chuàng)新蓬勃發(fā)展，中國、日本和德國是該技術(shù)專利申請的主要來源國。氫能在交通領(lǐng)域 的應(yīng)用包括汽車、航空和海運等，其中氫燃料電池汽車是交通領(lǐng)域的主要應(yīng)用場景。同時，氫燃料汽車的使用也有助于交通行業(yè)實現(xiàn)脫碳。
氫燃料電池汽車應(yīng)用規(guī)模擴大，我國也出臺相關(guān)政策進行支持。
1）純電動車由于其續(xù)航里程短、載重低和受低溫環(huán)境的影響等原因，在“大載重、長續(xù)航、效率要求高”的重卡領(lǐng)域， 推廣應(yīng)用效果有限，而氫燃料電池由于具有高能量密度、加氫時間短、零污染等優(yōu)勢，可以 滿足重卡等應(yīng)用場景的需求。此外，根據(jù)北京冬奧組委公布的數(shù)據(jù)，2022 屆冬奧會示范運 行超 1000 輛氫燃料電池汽車，是全球最大規(guī)模的一次燃料電池汽車示范應(yīng)用。
2）《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》提出：立足本地氫能供應(yīng)能力、產(chǎn)業(yè)環(huán)境和市場空 間等基礎(chǔ)條件，結(jié)合道路運輸行業(yè)發(fā)展特點，重點推進氫燃料電池中重型車輛應(yīng)用，有序拓 展氫燃料電池等新能源客、貨汽車市場應(yīng)用空間，逐步建立燃料電池電動汽車與鋰電池純電 動汽車的互補發(fā)展模式。積極探索燃料電池在船舶、航空器等領(lǐng)域的應(yīng)用，推動大型氫能航空器研發(fā)，不斷提升交通領(lǐng)域氫能應(yīng)用市場規(guī)模。
氫能有望在非道路交通領(lǐng)域推進商業(yè)化應(yīng)用。
1）中國正在氫燃料電池重型工程機械、軌道 交通、船舶、航空等領(lǐng)域積極探索，未來有望逐步完成實際運營驗證及性能改進，擴展氫能 在交通運輸領(lǐng)域的應(yīng)用。
2）在航空業(yè)，氫能源為低碳化航空提供了可能，相比于化石能源， 燃料電池可減少 75%-90%的碳排放，在燃氣渦輪發(fā)動機中直接燃燒氫氣可減少 50%-75% 的碳排放，合成燃料可減少 30%-60%的碳排放。氫動力飛機可能成為中短距離航空飛行的 減碳方案。
氫能將在工業(yè)領(lǐng)域的脫碳過程中起到重要作用。工業(yè)具有顯著的高能耗和高排放特征，是溫 室氣體的主要來源。根據(jù)《中國工業(yè)低碳發(fā)展的現(xiàn)狀與展望》，我國工業(yè)生產(chǎn)部門碳排放量 占所有排放源排放量的比例從 1990 年的 71%上升至 2018 年的 83%。尤其是石油和金屬加 工業(yè)、建筑材料及非金屬礦物制品業(yè)、化工和機械設(shè)備制造業(yè)等重化工業(yè)產(chǎn)值的快速增長， 工業(yè)碳排放量增長迅速。通過解決原料和高品位熱能領(lǐng)域的碳排放問題，綠色氫能是實現(xiàn)工 業(yè)減排領(lǐng)域深度脫碳的重要解決方案之一，即大規(guī)模應(yīng)用氫氣直接還原鐵技術(shù)、可再生能源 制氫替代化石能源制氫、天然氣摻氫或純氫燃燒等方式。我們認(rèn)為，氫能冶金、綠氫化工和 天然氣摻氫是未來氫能在工業(yè)領(lǐng)域的三個主要應(yīng)用場景。
1）氫能冶金
氫能直接還原鐵技術(shù)是用氫氣作為還原劑，在低于礦石軟化溫度下，在反應(yīng)裝置內(nèi)將鐵礦石還原成金屬鐵的方法。將氫氣代替煤炭作為高爐的還原劑，能夠減少鋼鐵生 產(chǎn)中的二氧化碳排放。根據(jù)《中國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2022）》，通過中國鋼鐵行業(yè)政策規(guī)劃、專家訪談及數(shù)據(jù)分析，預(yù)計到2030年氫治金產(chǎn)量可達 0.21-0.29 億噸，約占全國鋼鐵 總產(chǎn)量的 2.3%-3.1%。氫治金的氫氣需求約為 191-259 萬噸。我國的鋼鐵企業(yè)從 2019 年開 始，也在積極探索氫能冶金相關(guān)技術(shù)。
2）綠氫化工
綠氫化工即“綠氫替代灰氫”，是實現(xiàn)石化、化工等行業(yè)深度脫碳的重要途 徑。根據(jù)《中國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2022）》，在化工領(lǐng)域綠氫替代灰氫方面，國內(nèi)企業(yè)也 已開展了技術(shù)示范。如寶豐能源在寧東建立光伏制氫項目，以綠氫作為原料推動煤化工生產(chǎn) 過程綠色轉(zhuǎn)型。寧東基地通過發(fā)展氫能，推動煤炭清潔高效安全利用和能源轉(zhuǎn)型，確保煤化 工項目煤制氫替代比例達到 13%以上。
3）天然氣摻氫
工業(yè)部門有大量高品位熱能需求（溫度在 400°C 以上），分布于鋼鐵、石 化、水泥等產(chǎn)品生產(chǎn)過程之中。由于熱能的需求量大、溫度高，很難通過電氣化的方式來解 決，而天然氣摻氫有助于實現(xiàn)高品位熱能需求的深度脫碳。根據(jù)《中國能源報》，在現(xiàn)役天 然氣機組中增加氫燃料來源，不僅能夠有效節(jié)約天然氣用量，保證冬季供暖安全穩(wěn)定，還能 顯著降碳。根據(jù)國家電投的數(shù)據(jù)，荊門一臺 54 兆瓦的燃機，摻氫 30%后，每年可減少二氧 化碳排放 1.8 萬噸以上。
氫能在建筑領(lǐng)域脫碳進程中的應(yīng)用主要包括氫能熱電聯(lián)供和管道摻氫。
1）氫能熱電聯(lián)供：根據(jù)羊城晚報，中集安瑞科副總經(jīng)理兼中集氫能負責(zé)人楊葆英表示：分布式熱電聯(lián)供系統(tǒng)直 接針對終端用戶，相較于傳統(tǒng)的集中式生產(chǎn)、運輸、終端消費的用能模式，分布式能源供給 系統(tǒng)直接向用戶提供不同的能源品類，能夠最大程度地減少運輸消耗，并有效利用發(fā)電過程 產(chǎn)生的余熱，從而提高能源利用效率。
2）管道摻氫：和使用純氫相比，將氫氣混合到天然 氣管道中可以降低成本，平衡季節(jié)性用能需求。隨著氫能發(fā)展速度的加快，天然氣網(wǎng)絡(luò)摻氫 研究和示范項目也不斷增加。根據(jù)《中國能源報》，在天然氣摻氫管道建設(shè)方面，已有國家 電投“朝陽可再生能源摻氫示范項目”、河北省首個“天然氣摻氫關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用示范項目”、寧夏“輸氫管道及燃氣管網(wǎng)天然氣摻氫降碳示范化工程中試項目”等項目率先試水。
三、氫能的產(chǎn)業(yè)化之路
3.1 政策支持氫能項目，風(fēng)光制氫一體化項目密集上馬
從頂層設(shè)計和具體措施兩方面，政策層面都對氫能項目的建設(shè)給予有力支持。
1）頂層設(shè)計：2022 年 3 月，國家發(fā)改委與國家能源局聯(lián)合發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》，明確了氫能產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略定位和綠色低碳的發(fā)展方向。
2）具體措施：目前，已有多 個省市在本地的“十四五”規(guī)劃中加入氫能產(chǎn)業(yè)相關(guān)內(nèi)容，積極促進氫能行業(yè)發(fā)展。同時，多個省市制定并發(fā)布本地氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，響應(yīng)國家氫能發(fā)展戰(zhàn)略。
目前，各地都在密集上馬風(fēng)光制氫一體化項目。以內(nèi)蒙古自治區(qū)為例，2023 年 1 月 4 日， 內(nèi)蒙古自治區(qū)能源局發(fā)布《關(guān)于實施興安盟京能煤化工可再生能源綠氫替代示范項目等風(fēng)光 制氫一體化示范項目的通知》，計劃實施 15 個風(fēng)光制氫一體化示范項目（4 個離網(wǎng)型，11 個并網(wǎng)型），配套新能源規(guī)模 631.2 萬千瓦（其中風(fēng)電 473.2 萬千瓦，光伏 158 萬千瓦）， 制氫能力 28.2 萬噸/年，總投資 495.8 億元。
3.2 綠氫產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，成本仍是關(guān)鍵
當(dāng)前制約綠氫大規(guī)模使用的關(guān)鍵問題還是成本問題。氫能供應(yīng)鏈由氫制取、氫儲運、氫加注 三個環(huán)節(jié)構(gòu)成，則在評估氫供應(yīng)成本時需考量三個過程的成本因素。
1）氫制取
制取綠氫的主要手段是電解水制氫，根據(jù)《中國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2022）》， 綠氫成本加速下降的主要因素包括可再生能源電價和電解槽設(shè)備兩方面?？稍偕茉措妰r是綠氫成本的主要組成部分，占比達到 60-70%。未來十年中國風(fēng)電、光伏每年新增裝機規(guī)模 預(yù)計分別在 5000 萬千瓦和 7000 萬千瓦左右，有望帶動可再生能源發(fā)電成本進一步下降。預(yù)計到 2030 年，光伏發(fā)電成本將下降至 0.15 元/kWh，陸上風(fēng)電成本下降至 0.2 元/kWh， 海上風(fēng)電成本有望低于 0.4 元/kwh。
發(fā)電成本的不斷降低有望使得電解水制氫逐步具備市場 競爭力。在保證一定利用率的情況下,按可再生能源發(fā)電成本 0.2 元/kwh,電解水制氫能量轉(zhuǎn) 換效率 60%計算電解水制氫成本已接近化石能源制氫(不考慮碳價)。當(dāng)電價降至 0.15 元 /kWh 電解水制氫的經(jīng)濟性將開始優(yōu)于化石能源制氫。
隨著可再生能源發(fā)電占比的提升電力 系統(tǒng)季節(jié)性調(diào)峰壓力不斷加大，接近零成本的棄風(fēng)棄光電量將有望成為未來電解水制氫的重 要電源。
2）氫儲運
根據(jù)《中國能源報》，當(dāng)前我國仍以 20MPa 氫氣運輸為主，30MPa 剛開始得 到應(yīng)用，而國外運氫基本采用 50MPa Ⅳ型儲氫瓶，整體而言，我國儲運氫技術(shù)與國外相比 還存在一定差距。
除持續(xù)提升高壓氣氫裝備技術(shù)外，業(yè)內(nèi)對液氫儲運規(guī)?；c應(yīng)用場景的展 望從未停止?！吨袊茉磮蟆分赋?，相比于氣態(tài)儲氫，液氫最大優(yōu)勢是密度大，是 20MPa 氫氣的 5 倍、35MPa 氫氣的 3 倍、70MPa 氫氣的 1.8 倍。一輛運輸液氫的車，其運量可以 頂 10 輛 20MPa 高壓氫氣運輸車，因此較為適合氫的大規(guī)模儲運。
3）氫加注
根據(jù)氫啟未來網(wǎng)以及中國氫能聯(lián)盟的數(shù)據(jù)，中國建設(shè)一個日加氫能力 500 公斤、 加注壓力 35MPa 的加氫站，投資成本接近 1200 萬元(不含土地成本)，大約是傳統(tǒng)加油站的 3 倍，加氫站的設(shè)備成本約占投資成本的 70%（不包括土地成本）。未來，隨著核心設(shè)備國 產(chǎn)化的提高和建設(shè)數(shù)量的增加，國內(nèi)加氫站的建設(shè)投資或?qū)⒋蠓陆担瑲鋯⑽磥眍A(yù)計其最終 將接近傳統(tǒng)加油站的投資規(guī)模。
加氫站建設(shè)參與主體呈多樣化趨勢，建設(shè)運營成本或仍有下降空間。根據(jù)《中國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā) 展報告（2022）》，氫能產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)的企業(yè)都有參與加氫站建設(shè)的案例，如上游的能源、化 工和氣體公司以及專業(yè)的加氫站建設(shè)運營商和設(shè)備供應(yīng)商，中游的燃料電池電堆和系統(tǒng)企業(yè)， 下游的整車企業(yè)和車輛運營企業(yè)。現(xiàn)階段，加氫站技術(shù)趨于成熟，關(guān)鍵設(shè)備基本實現(xiàn)國產(chǎn)化。
當(dāng)前加氫站的建設(shè)成本較高，加注量 1000kg/d 的 35MPa 加氫站建設(shè)成本高達 1500 萬元， 是加油站的數(shù)倍，其中氫氣壓縮機、儲氫裝置、加注機、站控系統(tǒng)等占加氫站總投資約 60%。補貼政策、技術(shù)進步與規(guī)模效應(yīng)帶來的加氫站成本下降是提升加氫站數(shù)量的主要驅(qū)動因素。示范城市大多按照加氫站設(shè)備投資額或整體投資額的一定比例給予補貼，并按照加氫能力設(shè)置補貼上限，最高補貼額200-600 萬元站不等，同時給予加氫站銷售補貼和稅收優(yōu)惠等扶持政策。傳統(tǒng)石化企業(yè)普遍通過打造油氣電氫合建站來拓展加氫基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)。展望未來， 加氫站建設(shè)運營成本或仍有一定下降空間。到 2025 年，加氫站投資有望下降 30%左右，加 氫站利用率的提升也將攤薄設(shè)備投資及運營成本。
3.3 氫能產(chǎn)業(yè)化進程加快，核心設(shè)備有望迎來放量
電解槽是利用可再生能源生產(chǎn)綠氫的關(guān)鍵設(shè)備。PEM 電解和堿性電解技術(shù)已商業(yè)化推廣，未來具備較強的商業(yè)價值。堿性電解槽成本較低，經(jīng)濟性較好，市場份額較 PEM 電解槽高 一些。根據(jù)《中國能源報》，PEM 電解水制氫技術(shù)可以快速啟停，能匹配可再生能源發(fā)電 的波動性，提高電力系統(tǒng)靈活性，正逐漸成為可再生能源發(fā)展和應(yīng)用的重要方向。中國綠氫生產(chǎn)環(huán)節(jié)電解設(shè)備市場有望達到千億級別。
《中國 2030 年“可再生氫 100”發(fā)展 路線》報告預(yù)計，2030 年，我國電解槽累計裝機量至少需達 100 吉瓦，氫氣需求量將超 4000 萬噸，其中綠氫供給約為 770 萬噸，占比約 20%。基于未來的用氫總量，以及 PEM 電解水 制氫占比，山東賽克賽斯氫能源有限公司項目總監(jiān)黃方表示，到 2030 年，PEM 電解水制氫 市場規(guī)模預(yù)計大概能達到 2500 億元。
國內(nèi)堿性水電解在水電解制氫行業(yè)中占主導(dǎo)地位。根據(jù)高工氫電，堿性電解槽在國內(nèi)有著 60 多年的發(fā)展歷史，具備技術(shù)相對成熟、結(jié)構(gòu)簡單、安全穩(wěn)定、成本相對低廉等優(yōu)勢，是現(xiàn)階 段的主流應(yīng)用路線。隨著綠氫項目的快速增長及規(guī)?；当拘枨?，堿性電解槽開啟了新一輪 向高產(chǎn)氫量、低能耗、快響應(yīng)的發(fā)展進階。2022 年堿性電解槽 1000Nm³/h 的產(chǎn)品已經(jīng)趨于 成熟，2000Nm³/h 產(chǎn)品開始推出。堿性電解技術(shù)最大的優(yōu)勢是陰陽電極板中不含有貴金屬， 因此電解槽的成本也相對較低。最核心的特點是要求電力穩(wěn)定可靠，不適合風(fēng)光等間歇性電 能。
相較于堿性電解槽，PEM 電解槽的設(shè)備成本更高。根據(jù)觀研報告網(wǎng)的測算，在堿性電解槽 制氫的成本結(jié)構(gòu)中，用電成本占到了總成本的 74.80%，設(shè)備折舊成本為 17.30%；而在 PEM 電解槽的成本結(jié)構(gòu)中，用電成本的比例為 50.60%，設(shè)備折舊成本占比高達 43.50%。因此 我們認(rèn)為，在 PEM 電解槽的成本未下降至適合規(guī)?；l(fā)展之前，堿性電解槽是目前比較合 適的選擇，具有廣闊發(fā)展空間。
頭部電解水制氫裝備制造企業(yè)的市場占有率較高，市場相對集中。綠氫生產(chǎn)是未來中國氫能 供應(yīng)與應(yīng)用體系發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是氫能領(lǐng)域投資的重點領(lǐng)域。隨著氫能產(chǎn)業(yè)化進程的加 快，電解槽設(shè)備有望迎來放量。據(jù)《中國氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)年度藍皮書（2022）》顯示，2022年中國堿性電解水制氫設(shè)備的出貨量776MW，電解槽總出貨量在 800MW 左右， 在 2021 年基礎(chǔ)上實現(xiàn)翻番，Top3 企業(yè)電解槽總市場占有率高達 80%。
四、產(chǎn)業(yè)鏈重點公司分析
4.1 隆基綠能
公司自 2021 年開始積極布局氫能業(yè)務(wù)。
1）隆基氫能：2021 年 3 月 31 日通過全資子公司 隆基綠能創(chuàng)投與上海朱雀投資，合資成立西安隆基氫能科技有限公司，注冊資本金 3 億元。致力于成為全球領(lǐng)先的大型綠氫裝備與方案提供商，為全球綠色低碳轉(zhuǎn)型提供綠氫解決方案。
2）中國石化：2022 年 5 月，中國石化公布新疆庫車綠氫示范項目第一批制氫設(shè)備中標(biāo)結(jié) 果，西安隆基氫能科技有限公司中標(biāo)。庫車項目是我國首個萬噸級光伏綠氫示范項目，投產(chǎn) 后年產(chǎn)綠氫可達 2 萬噸，其中中石化新星新疆庫車綠氫示范項目電解水制氫成套裝置是重 中之重。
氫能業(yè)務(wù)團隊完成搭建，業(yè)務(wù)規(guī)劃定位基本清晰，2021 年實現(xiàn)首臺 1000Nm³/h 堿性水電 解槽成功下線。截至 2021 年末，公司已初步具備了訂單獲取能力和 500MW生產(chǎn)交付能力，市場拓展與品牌營銷工作正在穩(wěn)步推進。根據(jù)Bloomberg NEF 數(shù)據(jù)，隆基氫能產(chǎn)能在 2022 年全球 Top 20 電解槽生產(chǎn)商中位列榜首。
《中國氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)年度藍皮書（2022）》 顯示，隆基氫能 2022 年出貨躋身全國前三。隆基綠能認(rèn)為，綠氫行業(yè)空間大，行業(yè)將出現(xiàn) 快速增長，且隆基氫能相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)已處于行業(yè)領(lǐng)先水平。
隆基氫能科技有限公司總裁 汪偉曾介紹，公司的堿水制氫系統(tǒng)已達到世界領(lǐng)先水平。4 臺 1000 標(biāo)方/小時電解槽對應(yīng) 1 臺氣液分離裝備，系統(tǒng)制氫能力達到 4000 標(biāo)方/小時，單臺純化能力達到 8000 標(biāo)方/小時， 系統(tǒng)電耗方面，無論實證數(shù)據(jù)還是設(shè)計水平均實現(xiàn)了領(lǐng)先。
4.2 華光環(huán)能
氫能產(chǎn)業(yè)是公司十四五發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。2021 年，公司與大連理工大學(xué)合作成立零碳 工程技術(shù)研究中心，合作內(nèi)容包括制氫技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。公司作為無錫市氫能聯(lián)盟理事 長單位，與政府相關(guān)部門溝通，積極布局無錫氫能產(chǎn)業(yè)。
目前，公司已經(jīng)形成了年產(chǎn) 1GW 電解水制氫設(shè)備制造能力。公司成功研發(fā)并下線 1500 Nm3 /h 堿性電解槽。
公司采用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的雙極板和電極 催化劑，利用自主開發(fā)的智能、參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)，成功研發(fā)產(chǎn)氫量 1500 Nm3 /h 的堿性電解 槽，并于 2023 年 3 月下線。公司目前已具備 500Nm3 /h 以下、500—1000Nm3 /h，1000— 2000Nm3 /h 等多個系列堿性電解水制氫系統(tǒng)制造技術(shù)。
公司 1500 Nm3/h 堿性電解槽具有較為優(yōu)異的性能。電解槽采用壓力容器標(biāo)準(zhǔn)實施設(shè)計，輕 量精巧，縮短了制造周期，節(jié)約用戶成本。通過三維建模和應(yīng)力分析測試，實現(xiàn)產(chǎn)氫壓力 3.2MPa，填補國內(nèi)千方級高壓電解槽空白；公司預(yù)計其單位能耗≤4.2KWh/Nm3H2，達到國 標(biāo)一級能效標(biāo)準(zhǔn)；整套制氫系統(tǒng)具備 10%—200%的負荷調(diào)節(jié)能力，電流密度最高可達6000A/m2。適用于儲能、動力、冶煉、化工、交通、玻璃、食品、醫(yī)藥、電子等多個場景。
公司在氫能領(lǐng)域投入大量資金布局，后續(xù)將積極開拓電解槽市場。
1）公司自布局氫能領(lǐng)域、 展開研發(fā)堿性電解水制氫設(shè)備至1500Nm3 /h堿性電解槽成功下線的資金投入總額在2000-3000 萬左右。
2）目前公司下線的產(chǎn)品有 30Nm3 /h 和 1500Nm3 /h 的堿性電解槽，但均未形 成訂單，均未進入商業(yè)化應(yīng)用。本次 1500Nm3 /h 堿性電解槽成功下線后，公司將積極開拓 市場。
4.3 華電重工
公司自 2020 年開始布局氫能業(yè)務(wù)。
1）2020 年，公司起草了《華電集團氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑》；
2）參與“可再生能源制氫、大規(guī)模儲氫及氫能綜合利用技術(shù)研究”的開發(fā)；
3）編制包頭市氫 能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃；
4）聯(lián)合開發(fā)具有國內(nèi)領(lǐng)先水平的堿性制氫并聯(lián)電解槽和大型 PEM 電解槽， 并依托項目進行首臺套示范；
5）跟蹤和推動火電深度調(diào)峰靈活性改造氫儲能項目；
6）開展 氫能產(chǎn)業(yè)鏈（儲氫、燃料電池、加氫站）重點企業(yè)和科研院所的調(diào)研，分別與中科院、清華 大學(xué)、718 所等進行技術(shù)交流。
公司氫能業(yè)務(wù)推進順利。公司已完成大容量堿性電解水制氫裝置和部分氫能核心材料的開 發(fā)，并持續(xù)加大在新型高效電解制氫技術(shù)（包括高效質(zhì)子交換膜電解水制氫膜電極、質(zhì)子交 換膜電解水裝置等）、 氫燃料電池供能技術(shù)等方面的研發(fā)力度。2022 年 3 月，中國華電氫 能技術(shù)研究中心在公司舉辦揭牌儀式。2022 年 7 月，1200Nm3 /h 堿性電解水制氫裝置與氣 體擴散層產(chǎn)品已成功下線，公司后續(xù)將依托氫能產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)痉俄椖客七M相關(guān)電解水制氫裝置的應(yīng)用。
公司通過產(chǎn)業(yè)投資推進氫能業(yè)務(wù)發(fā)展，并在氫能業(yè)務(wù)獲得大額訂單。
1）產(chǎn)業(yè)投資：2022 年 5 月，公司以現(xiàn)金 2.5 億元通過受讓股權(quán)及增資擴股相結(jié)合方式持有深圳市通用氫能科技有 限公司 51%股權(quán)。深圳市通用氫能科技有限公司是深圳市高新技術(shù)企業(yè)，主要從事質(zhì)子交 換膜燃料電池關(guān)鍵材料的開發(fā)與生產(chǎn)，擁有氫能燃料電池核心材料產(chǎn)品氣體擴散層、質(zhì)子交 換膜及催化劑的生產(chǎn)配方、生產(chǎn)工藝、核心技術(shù)。
2）大額訂單：2022 年 11 月，公司與內(nèi) 蒙古華電氫能科技有限公司簽署了新能源制氫工程示范項目合同，標(biāo)的為內(nèi)蒙古華電包頭市 達茂旗 20 萬千瓦新能源制氫工程示范項目 PC 總承包合同制氫站部分，合同金額 3.45 億 元。
4.4 升輝科技
公司自 2021 年開始積極布局氫能業(yè)務(wù)。
1）升輝新能源：2021 年 8 月，公司以自有資金在 廣東佛山投資設(shè)立控股子公司升輝新能源，擬重點聚焦氫能產(chǎn)業(yè)，從氫能儲能等核心產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)進行投資與布局。
2）國鴻氫能：2021 年 8 月，升輝新能源與國鴻氫能簽署投資協(xié)議，擬 以自有資金向國鴻氫能投資人民幣1億元，借助國鴻氫能在氫燃料電池的技術(shù)與經(jīng)驗優(yōu)勢， 以及應(yīng)用領(lǐng)域積累的市場資源，在氫燃料電池下游的交通運輸、氫能儲能等環(huán)節(jié)進行產(chǎn)業(yè)合作。
3）飛馳汽車：2021 年 10 月，升輝新能源擬使用自有資金向佛山市飛馳汽車科技有限 公司投資人民幣 1 億元。本次增資是公司在氫能產(chǎn)業(yè)鏈下游的投資與拓展，有利于公司氫能 產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃與布局，將進一步推動公司在氫能應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展。
4）美錦能源：2021 年 10 月，公司與美錦能源簽署《戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》，雙方將在氫氣的制儲運加、可再生氫能供 應(yīng)鏈、氫動力核心裝備、氫能關(guān)鍵零部件制造、氫能源車輛運營推廣、碳資產(chǎn)運營管理等開 展深度合作。
公司充分借助佛山市在氫能領(lǐng)域的政策先發(fā)優(yōu)勢與產(chǎn)業(yè)集聚優(yōu)勢，在氫能產(chǎn)業(yè)的核心環(huán)節(jié) 進行投資與布局。目前初步形成“3+3”的業(yè)務(wù)模式，即通過股權(quán)投資 3 家氫能產(chǎn)業(yè)鏈頭部企 業(yè)，自主經(jīng)營 3 大氫能業(yè)務(wù)板塊。
1）戰(zhàn)略投資：公司子公司升輝新能源已對氫燃料電池電 堆生產(chǎn)制造商廣東國鴻氫能科技股份有限公司、氫能源汽車整車制造企業(yè)佛山市飛馳汽車科 技有限公司、膜電極企業(yè)鴻基創(chuàng)能（廣州）有限公司進行了參股投資，形成從燃料電池核心 零部件到氫燃料電池系統(tǒng)，再到氫能源整車的產(chǎn)業(yè)鏈布局。
2）自主運營：公司已建立氫能 汽車運營平臺打造氫能汽車的規(guī)模化應(yīng)用場景、引進國內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)團隊開展大規(guī)模堿性電解 水制氫業(yè)務(wù)、建立氫能核心電氣零部件生產(chǎn)線。
公司聯(lián)營企業(yè)盛氫制氫開發(fā)的 1000 標(biāo)方制氫設(shè)備于 2023 年 1 月下線。該設(shè)備采用堿性電 解水的制氫技術(shù)路線，能夠?qū)崿F(xiàn)單槽制氫產(chǎn)量 1000 標(biāo)方/小時的水平，氫氣純度達 99.9995%， 工作壓力在 1.6Mpa。新產(chǎn)品配套系統(tǒng)具備寬頻調(diào)諧能力和快速啟動能力，有利于實現(xiàn)風(fēng)光 可再生能源離網(wǎng)綠電制氫模式。制氫成套設(shè)備中配電柜、控制柜、整流器和變壓器等電氣設(shè) 備由公司子公司佛山市安能極科技有限公司生產(chǎn)制造。
