氫能研究|行業(yè)概述——實現(xiàn)“雙碳目標”的戰(zhàn)略支撐
氫能作為全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型與實現(xiàn)我國“雙碳”目標的戰(zhàn)略支撐,正加速從戰(zhàn)略藍圖邁向產(chǎn)業(yè)化實踐。本文聚焦氫能產(chǎn)業(yè)變革浪潮,將通過介紹氫能底層發(fā)展邏輯、對比國內(nèi)外發(fā)展政策與進展現(xiàn)狀、擘畫氫能“制?儲?運-加?用”全產(chǎn)業(yè)鏈條,展示氫能產(chǎn)業(yè)目前所面臨的挑戰(zhàn)與機遇,勾勒氫能產(chǎn)業(yè)研究框架,為把握氫能產(chǎn)業(yè)從示范探索邁向規(guī)模擴張的轉(zhuǎn)型拐點提供戰(zhàn)略視角。
01
氫能的戰(zhàn)略定位
1.1氫能定義
氫能是指以氫或其同位素(如氘、氚)為能量載體,通過物理或化學反應(yīng)(如燃燒、電化學反應(yīng)等)釋放能量的清潔二次能源與高效儲能載體。氫能憑借其零碳排放、來源廣泛、高能量密度(單位質(zhì)量熱值為汽油的3倍)、儲運靈活及廣泛的應(yīng)用場景成為實現(xiàn)“雙碳目標”的戰(zhàn)略支撐。
1.2底層發(fā)展邏輯
應(yīng)對環(huán)境與氣候挑戰(zhàn):隨著全球?qū)夂蜃兓瘑栴}的關(guān)注度不斷提高,傳統(tǒng)化石能源的高碳排放問題日益突出,發(fā)展可再生能源是能源低碳轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。而氫儲能因其在大規(guī)模、長周期、跨區(qū)域的突出優(yōu)勢,能夠有效化解可再生能源大規(guī)模消納的困境、支撐高比例可再生能源的發(fā)展進程、穩(wěn)固保障電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運行,在諸多領(lǐng)域為大規(guī)模且全方位的深度脫碳提供了有力支撐,未來將成為靈活調(diào)節(jié)資源和消納可再生能源的必要組成。
保障能源安全與穩(wěn)定供應(yīng):對于一些能源匱乏的國家和地區(qū),發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)可以增強其能源自給能力,降低對能源的進口依賴,提高能源供應(yīng)的穩(wěn)定性和安全性。例如,日本、韓國等國家通過發(fā)展氫能技術(shù),致力于實現(xiàn)能源的多元化供應(yīng),以保障本國能源安全。
培育新的經(jīng)濟增長點:氫能產(chǎn)業(yè)涉及多個環(huán)節(jié),包括制氫、儲氫、運氫、加氫以及用氫領(lǐng)域,產(chǎn)業(yè)鏈較長,能夠帶動上下游眾多產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展,創(chuàng)造大量的就業(yè)機會和經(jīng)濟增長動力,成為推動全球經(jīng)濟復(fù)蘇和可持續(xù)發(fā)展的重要力量。

02
全球發(fā)展環(huán)境
2.1各國氫能國家戰(zhàn)略
在全球范圍內(nèi),大力推進新能源發(fā)展、加速能源低碳轉(zhuǎn)型已然成為廣泛共識,全球主要經(jīng)濟體均已發(fā)布了頂層氫能戰(zhàn)略規(guī)劃,明確了各國氫能發(fā)展目標。國際能源署IEA發(fā)布的《Global Hydrogen Review 2022》中提到,僅2021年9月至2022年7月,就有包括中國在內(nèi)的9個國家頒布了國家氫能戰(zhàn)略。此前發(fā)布了國家氫能戰(zhàn)略的有16個國家和歐盟,另外還有超過20個國家的氫能戰(zhàn)略正在制訂中。

2.2全球氫能發(fā)展現(xiàn)狀
伴隨世界各國減排承諾方案的推進,2030年全球綠氫需求量有望突破1.2億噸。但2024年全球氫能項目投資呈現(xiàn)出明顯的地域差異。在歐美地區(qū),由于受到俄烏戰(zhàn)爭、能源危機等因素的影響,氫能投資熱情顯著下降,挪威NEL公司訂單量下降了52%,殼牌、BP等能源巨頭也紛紛推遲或取消了多個氫能項目。相比之下,亞洲市場的日本和韓國雖積極布局氫能產(chǎn)業(yè),但由于氫氣供應(yīng)不足的問題,發(fā)展步伐有所放緩。

03
產(chǎn)業(yè)鏈
氫能產(chǎn)業(yè)鏈涵蓋制氫、儲運、加氫及應(yīng)用四大環(huán)節(jié),貫穿從氫氣生產(chǎn)到終端使用的全過程。制氫是基礎(chǔ),儲運和加氫是關(guān)鍵支撐,應(yīng)用是最終目的,各環(huán)節(jié)需要緊密相連、協(xié)同發(fā)展。

資料來源:新研智創(chuàng)
制氫是氫能產(chǎn)業(yè)鏈的起始環(huán)節(jié),主要將原料通過不同技術(shù)路徑轉(zhuǎn)化為氫氣。常見的制氫技術(shù)路徑有化石能源重整制氫、工業(yè)副產(chǎn)品制氫、可再生能源電解水制氫(綠氫)及其他清潔能源制氫。中國是世界上最大的制氫國,化石能源重整制氫是主力,但可再生能源制氫項目正加速推進。
儲運環(huán)節(jié)解決氫氣從生產(chǎn)地到應(yīng)用地的儲存和運輸問題。主要儲運方式包括高壓氣態(tài)儲運、低溫液態(tài)儲運、有機液體儲運、固態(tài)金屬儲運及管道運輸。盡管目前以20兆帕高壓長管拖車運輸為主,但不同儲運方式需要與應(yīng)用場景適配,暫無單一主導技術(shù),中國在多種技術(shù)路線上均有探索和實踐。
加注環(huán)節(jié)通過加氫站為氫燃料電池汽車等應(yīng)用設(shè)備提供加氫服務(wù)。加氫站類型主要有固定式加氫站、移動式加氫站及撬裝式加氫站,關(guān)鍵設(shè)備包括高壓儲氫瓶、減壓閥、氫氣壓縮機、加氫機等。全國已建成加氫站超350座,約占全球40%,位居世界第一。35兆帕智能快速加氫機和70兆帕一體式移動加氫站技術(shù)獲得突破。
應(yīng)用環(huán)節(jié)是氫能產(chǎn)業(yè)鏈的終端,將氫氣轉(zhuǎn)化為電能或熱能,為各領(lǐng)域提供動力和能源支持。主要應(yīng)用包括燃料電池系統(tǒng),用于交通、儲能、工業(yè)等領(lǐng)域;以及氫氣直接燃燒,用于工業(yè)加熱、發(fā)電或摻入天然氣管道等。以交通領(lǐng)域為突破口,氫燃料電池汽車保有量超萬輛,是全球最大的氫燃料電池商用車生產(chǎn)和應(yīng)用市場。此外,氫基化工、氫冶金、發(fā)電與熱電聯(lián)產(chǎn)、建筑等領(lǐng)域也不斷取得突破。
中國已基本構(gòu)建較為完整的氫能產(chǎn)業(yè)鏈,但各環(huán)節(jié)仍需進一步協(xié)同發(fā)展,如儲運和加氫設(shè)施需與制氫規(guī)模、應(yīng)用場景更好匹配。

04
中國發(fā)展現(xiàn)狀和競爭優(yōu)勢
4.1發(fā)展現(xiàn)狀
中國是世界上最大的制氫國,年制氫產(chǎn)量約3300萬噸。近年來,中國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,基本涵蓋了氫氣“制?儲?運-加?用”全鏈條。在氫燃料電池汽車領(lǐng)域,中國已初步掌握了氫燃料電池核心部件的關(guān)鍵技術(shù),建立了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的車用氫燃料電池技術(shù)體系,并在不同區(qū)域逐步形成了規(guī)?;a(chǎn)業(yè)集群。此外,中國還制定了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年),明確了氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標和重點任務(wù)。在2025年兩會期間,也有十余位人大代表遞交發(fā)展氫能的相關(guān)提案,涵蓋了氫能發(fā)展的各個方面。
我國氫能行業(yè)處在商業(yè)化培育初期,在未來很長一段時間內(nèi),成本高將是制約企業(yè)布局氫能產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵因素。2020年我國推出的燃料電池汽車“以獎代補”政策顯著推動了產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化進程,盡管各省燃料電池汽車發(fā)展目標完成率還不高。

資料來源:中國政府網(wǎng)、各部委網(wǎng)站、國信證券經(jīng)濟研究所、新研智創(chuàng)
中國氫能市場顯示出強勁的發(fā)展勢頭,在產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化、電解槽技術(shù)進步以及儲運基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等方面處于領(lǐng)先地位。但是產(chǎn)業(yè)鏈上各環(huán)節(jié)亟待完善,不管是技術(shù)、產(chǎn)品,還是商業(yè)模式都還在探索當中,行業(yè)配套的政府引導、協(xié)調(diào)和監(jiān)管以及人才儲備還不能匹配行業(yè)發(fā)展的要求,現(xiàn)有的技術(shù)和成本要實現(xiàn)從示范應(yīng)用到規(guī)模化發(fā)展,還面臨著一系列挑戰(zhàn)。
4.2競爭優(yōu)勢
資源稟賦優(yōu)勢:中國擁有豐富的可再生能源資源,如太陽能、風能、水能等,為綠氫提供了充足的能源基礎(chǔ),有助于降低制氫成本,實現(xiàn)綠氫的大規(guī)模生產(chǎn)。
市場需求潛力巨大:中國是全球最大的汽車市場,新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,氫燃料電池汽車的市場需求潛力巨大。此外,在儲能、分布式發(fā)電、工業(yè)、建筑等領(lǐng)域,隨著對清潔能源的需求增加,氫能的應(yīng)用市場也將不斷拓展。
完整的產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ):中國在氫能產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)都具備一定的基礎(chǔ)和優(yōu)勢,從上游的制氫、儲氫、運氫,到中游的氫燃料電池、氫內(nèi)燃機、氫燃氣輪機等的研發(fā)制造,再到下游的應(yīng)用,形成了較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈條,具備較強的產(chǎn)業(yè)配套能力和協(xié)同發(fā)展優(yōu)勢。
政策支持力度大:中國政府高度重視氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展,出臺了一系列政策支持措施,包括財政補貼、稅收優(yōu)惠、技術(shù)研發(fā)支持等,為氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了有力的政策保障。
產(chǎn)業(yè)集群效應(yīng)初顯:中國已初步形成了以京津冀、長三角、珠三角為主的氫能產(chǎn)業(yè)布局,西南成都、中部武漢和山東氫能產(chǎn)業(yè)并跑的格局。這些地區(qū)在技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)配套、市場應(yīng)用等方面具備良好的基礎(chǔ)和優(yōu)勢,通過產(chǎn)業(yè)集群的發(fā)展模式,能夠進一步提升產(chǎn)業(yè)的競爭力和創(chuàng)新能力。

結(jié)語
氫能作為清潔二次能源與高效儲能載體,在能源領(lǐng)域的重要性日益凸顯,在實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型、保障能源安全、培育新的經(jīng)濟增長點等方面具有重要意義。但氫能的“制?儲?運-加?用”各環(huán)節(jié)還待完善,需要逐步實現(xiàn)商業(yè)化落地、構(gòu)建起成熟的產(chǎn)業(yè)格局,才能夠邁入穩(wěn)定向上的發(fā)展階段。
在“雙碳目標”的指引下,中國出臺了系列相關(guān)政策,顯示出強勁的發(fā)展勢頭,在國產(chǎn)化、電解槽技術(shù)以及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等方面處于全球領(lǐng)先地位。但中國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍存在產(chǎn)業(yè)鏈不閉環(huán)等問題,需構(gòu)建國家級氫能產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)機制,統(tǒng)籌規(guī)劃氫能生產(chǎn)、儲運、應(yīng)用等各環(huán)節(jié),避免地方保護主義和重復(fù)建設(shè)現(xiàn)象的出現(xiàn),促進產(chǎn)業(yè)鏈上下游的協(xié)同發(fā)展,進一步鞏固和提升中國在全球氫能領(lǐng)域的領(lǐng)導地位。
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