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氢能研究|行业概述——实现“双碳目标”的战略支撑

文章出处:湘潭方正电气 人气: 发表时间:2025-03-21 04:44:11

     氢能作为全球能源结构转型与实现我国“双碳”目标的战略支撑,正加速从战略蓝图迈向产业化实践。本文聚焦氢能产业变革浪潮,将通过介绍氢能底层发展逻辑、对比国内外发展政策与进展现状、擘画氢能“制‒储‒运-加‒用”全产业链条,展示氢能产业目前所面临的挑战与机遇,勾勒氢能产业研究框架,为把握氢能产业从示范探索迈向规模扩张的转型拐点提供战略视角。

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氢能的战略定位

1.1氢能定义

    氢能是指以氢或其同位素(如氘、氚)为能量载体,通过物理或化学反应(如燃烧、电化学反应等)释放能量的清洁二次能源与高效储能载体。氢能凭借其零碳排放、来源广泛、高能量密度(单位质量热值为汽油的3倍)、储运灵活及广泛的应用场景成为实现“双碳目标”的战略支撑。

1.2底层发展逻辑

    应对环境与气候挑战:随着全球对气候变化问题的关注度不断提高,传统化石能源的高碳排放问题日益突出,发展可再生能源是能源低碳转型的关键。而氢储能因其在大规模、长周期、跨区域的突出优势,能够有效化解可再生能源大规模消纳的困境、支撑高比例可再生能源的发展进程、稳固保障电力系统的平稳运行,在诸多领域为大规模且全方位的深度脱碳提供了有力支撑,未来将成为灵活调节资源和消纳可再生能源的必要组成。

    保障能源安全与稳定供应:对于一些能源匮乏的国家和地区,发展氢能产业可以增强其能源自给能力,降低对能源的进口依赖,提高能源供应的稳定性和安全性。例如,日本、韩国等国家通过发展氢能技术,致力于实现能源的多元化供应,以保障本国能源安全。

    培育新的经济增长点:氢能产业涉及多个环节,包括制氢、储氢、运氢、加氢以及用氢领域,产业链较长,能够带动上下游众多产业的协同发展,创造大量的就业机会和经济增长动力,成为推动全球经济复苏和可持续发展的重要力量。


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全球发展环境

2.1各国氢能国家战略

    在全球范围内,大力推进新能源发展、加速能源低碳转型已然成为广泛共识,全球主要经济体均已发布了顶层氢能战略规划,明确了各国氢能发展目标。国际能源署IEA发布的《Global Hydrogen Review 2022》中提到,仅2021年9月至2022年7月,就有包括中国在内的9个国家颁布了国家氢能战略。此前发布了国家氢能战略的有16个国家和欧盟,另外还有超过20个国家的氢能战略正在制订中。

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2.2全球氢能发展现状

    伴随世界各国减排承诺方案的推进,2030年全球绿氢需求量有望突破1.2亿吨。但2024年全球氢能项目投资呈现出明显的地域差异。在欧美地区,由于受到俄乌战争、能源危机等因素的影响,氢能投资热情显著下降,挪威NEL公司订单量下降了52%,壳牌、BP等能源巨头也纷纷推迟或取消了多个氢能项目。相比之下,亚洲市场的日本和韩国虽积极布局氢能产业,但由于氢气供应不足的问题,发展步伐有所放缓。


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产业链

    氢能产业链涵盖制氢、储运、加氢及应用四大环节,贯穿从氢气生产到终端使用的全过程。制氢是基础,储运和加氢是关键支撑,应用是最终目的,各环节需要紧密相连、协同发展。

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资料来源:新研智创

制氢是氢能产业链的起始环节,主要将原料通过不同技术路径转化为氢气。常见的制氢技术路径有化石能源重整制氢、工业副产品制氢、可再生能源电解水制氢(绿氢)及其他清洁能源制氢。中国是世界上最大的制氢国,化石能源重整制氢是主力,但可再生能源制氢项目正加速推进。

储运环节解决氢气从生产地到应用地的储存和运输问题。主要储运方式包括高压气态储运、低温液态储运、有机液体储运、固态金属储运及管道运输。尽管目前以20兆帕高压长管拖车运输为主,但不同储运方式需要与应用场景适配,暂无单一主导技术,中国在多种技术路线上均有探索和实践。

加注环节通过加氢站为氢燃料电池汽车等应用设备提供加氢服务。加氢站类型主要有固定式加氢站、移动式加氢站及撬装式加氢站,关键设备包括高压储氢瓶、减压阀、氢气压缩机、加氢机等。全国已建成加氢站超350座,约占全球40%,位居世界第一。35兆帕智能快速加氢机和70兆帕一体式移动加氢站技术获得突破。

应用环节是氢能产业链的终端,将氢气转化为电能或热能,为各领域提供动力和能源支持。主要应用包括燃料电池系统,用于交通、储能、工业等领域;以及氢气直接燃烧,用于工业加热、发电或掺入天然气管道等。以交通领域为突破口,氢燃料电池汽车保有量超万辆,是全球最大的氢燃料电池商用车生产和应用市场。此外,氢基化工、氢冶金、发电与热电联产、建筑等领域也不断取得突破。

中国已基本构建较为完整的氢能产业链,但各环节仍需进一步协同发展,如储运和加氢设施需与制氢规模、应用场景更好匹配。


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中国发展现状和竞争优势

4.1发展现状

    中国是世界上最大的制氢国,年制氢产量约3300万吨。近年来,中国氢能产业发展迅速,基本涵盖了氢气“制‒储‒运-加‒用”全链条。在氢燃料电池汽车领域,中国已初步掌握了氢燃料电池核心部件的关键技术,建立了具有自主知识产权的车用氢燃料电池技术体系,并在不同区域逐步形成了规模化产业集群。此外,中国还制定了氢能产业发展中长期规划(2021-2035年),明确了氢能产业的发展目标和重点任务。在2025年两会期间,也有十余位人大代表递交发展氢能的相关提案,涵盖了氢能发展的各个方面。

我国氢能行业处在商业化培育初期,在未来很长一段时间内,成本高将是制约企业布局氢能产业的关键因素。2020年我国推出的燃料电池汽车“以奖代补”政策显著推动了产业链国产化进程,尽管各省燃料电池汽车发展目标完成率还不高。

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资料来源:中国政府网、各部委网站、国信证券经济研究所、新研智创

中国氢能市场显示出强劲的发展势头,在产业链国产化、电解槽技术进步以及储运基础设施建设等方面处于领先地位。但是产业链上各环节亟待完善,不管是技术、产品,还是商业模式都还在探索当中,行业配套的政府引导、协调和监管以及人才储备还不能匹配行业发展的要求,现有的技术和成本要实现从示范应用到规模化发展,还面临着一系列挑战。

4.2竞争优势

资源禀赋优势:中国拥有丰富的可再生能源资源,如太阳能、风能、水能等,为绿氢提供了充足的能源基础,有助于降低制氢成本,实现绿氢的大规模生产。

市场需求潜力巨大:中国是全球最大的汽车市场,新能源汽车产业发展迅速,氢燃料电池汽车的市场需求潜力巨大。此外,在储能、分布式发电、工业、建筑等领域,随着对清洁能源的需求增加,氢能的应用市场也将不断拓展。

完整的产业链基础:中国在氢能产业链的各个环节都具备一定的基础和优势,从上游的制氢、储氢、运氢,到中游的氢燃料电池、氢内燃机、氢燃气轮机等的研发制造,再到下游的应用,形成了较为完整的产业链条,具备较强的产业配套能力和协同发展优势。

政策支持力度大:中国政府高度重视氢能产业发展,出台了一系列政策支持措施,包括财政补贴、税收优惠、技术研发支持等,为氢能产业的发展提供了有力的政策保障。

产业集群效应初显:中国已初步形成了以京津冀、长三角、珠三角为主的氢能产业布局,西南成都、中部武汉和山东氢能产业并跑的格局。这些地区在技术研发、产业配套、市场应用等方面具备良好的基础和优势,通过产业集群的发展模式,能够进一步提升产业的竞争力和创新能力。


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结语

氢能作为清洁二次能源与高效储能载体,在能源领域的重要性日益凸显,在实现能源转型、保障能源安全、培育新的经济增长点等方面具有重要意义。但氢能的“制‒储‒运-加‒用”各环节还待完善,需要逐步实现商业化落地、构建起成熟的产业格局,才能够迈入稳定向上的发展阶段。

在“双碳目标”的指引下,中国出台了系列相关政策,显示出强劲的发展势头,在国产化、电解槽技术以及基础设施建设等方面处于全球领先地位。但中国氢能产业发展仍存在产业链不闭环等问题,需构建国家级氢能产业协调机制,统筹规划氢能生产、储运、应用等各环节,避免地方保护主义和重复建设现象的出现,促进产业链上下游的协同发展,进一步巩固和提升中国在全球氢能领域的领导地位。


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