氢能源发展现状与趋势

新能源、轻能源、氢能源 —氢能专题报告

一、政策梳理

氢能扶持政策密集出台。我国早期氢能政策较少，多为鼓励支持、技术创新等。2019 年两会期间，氢能被首次写进《政府工作报告》，全国各地掀起了氢能发展热潮。随后， 燃料电池汽车示范应用政策的发布、新能源汽车产业发展规划(2021-2035)的发布以及“双 碳”目标的设定，均为氢能产业及氢燃料电池汽车的发展注入动力。

北京市带头打造氢能试点示范城市。截至目前，全国已有 20 余省或直辖市发布了氢 能产业链相关政策，其中北京市充分利用研发实力突出、产业基础完备、氢能供给多元、 应用场景丰富等优势，在全国氢能产业发展中发挥带头示范作用。早在 2008 年奥运会期间， 北京投放了 20 余辆燃料电池汽车，并建设了一座日加氢 20kg 的加氢站。经过十余年的产 业培育和发展，北京市力争成为有国际影响力的氢燃料电池汽车科技创新中心、关键零部 件制造中心和高端应用示范推广中心。

两阶段目标:2023 年前，培育 3-5 家具有国际影响力的氢燃料电池 汽车产业链龙头企业，推广氢燃料电池汽车 3000 辆、建成加氢站 37 座;2025 年前，培育 5-10 家具有国际影响力的氢燃料电池汽车 产业链龙头企业，实现氢燃料电池汽车累计推广量突破 1 万辆，氢 燃料电池汽车全产业链累计产值突破 240 亿元。

对 2020 年 10 月的两阶段目标进行了细化:2023 年前，培育 5-8 家 具有国际影响力的氢能产业链龙头企业。实现关键技术突破，全面 降低终端应用成本超过 30%;2025 年前，培育 10-15 家具有国际影 响力的氢能产业链龙头企业，京津冀区域累计实现氢能产业链产业 规模 1000 亿元以上，减少碳排放 200 万吨。实现关键材料及部件 自主可控，经济性能指标达到国际领先水平。

国际氢能产业进入快速发展期。美国、欧洲、俄罗斯、日本等主要工业化国家和地区 均已将氢能纳入国家能源战略规划，氢能产业的商业化步伐不断加快。根据国际氢能委员 会最近发布的报告，自今年 2 月以来，全球范围内已经宣布了 131 个大型氢能开发项目， 全球项目总数达到 359 个。预计到 2030 年，全球氢能领域的投资将激增至 5000 亿美元。 国际氢能委员会预测，到 2050 年，全球氢能产业将创造 3000 万个工作岗位，减少 60 亿吨 二氧化碳排放，创造 2.5 万亿美元的市场规模，并在全球能源消费占比达到 18%。该报告 特别指出，中国未来有望领跑全球氢能产业发展。预计到 2050 年，氢能在中国能源领域的 占比有望达到 10%。

二、氢能产业链各环节现状分析及前景展望

(一)制氢

根据世界能源理事会的定义，“灰氢”是通过化石能源、工业副产等伴有大量二氧化碳 (CO2)排放制得的氢;“蓝氢”是在灰氢的基础上，将 CO2 副产品捕获、利用和封存(CCUS)， 实现低碳制氢;“绿氢”是通过可再生能源(如风电、水电、太阳能)等方法制氢，生产过 程基本不会产生温室气体。

目前国际主要使用天然气制氢，我国则以煤制氢为主。目前，全球制氢技术的主流选 择是化石能源制氢，主要是由于化石能源制氢的成本较低，其中天然气重整制氢由于清洁 性好、效率高、成本相对较低，占到全球 48%。我国能源结构为“富煤少气”，煤制氢成本 要低于天然气制氢，因而国内煤制氢占比最大(64%)，其次为工业副产(21%)。根据 中国氢能联盟与石油和化学规划院的统计，2019 年我国氢气产能约 4100 万吨/年、产量约 3342 万吨/年。

整体而言，据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书 2020》估算，2030 年我国氢气的年 需求量将从 3342 万吨增加至 3715 万吨，2060 年则增加至 1.3 亿吨左右。“蓝氢”则成为 “灰氢”过渡到“绿氢”的重要阶段。灰氢中工业副产制氢，具有生产成本较低、技术成 熟、效率高等优点，预计未来我国 PDH 扩产将超过 3000 万吨/年，即使按 3000 万吨/年测 算，预计将带来 90 万吨/年以上的副产氢潜在增量，增长潜力可观。

虽然蓝氢在灰氢的基础上结合 CCS 技术，成本有所提升，但是依然低于绿氢成本， 因此看好蓝氢未来的增长空间。绿氢其经济性受电价的影响较大。如果按照平均工业电价 0.6 元计算，产氢成本约 40-50 元/kg，明显偏高。据估算，当电价低于 0.3 元时，电解水 制氢成本与其他工艺路线相当。从增长空间来看，受益于可再生能源成本下降以及碳排放 约束，2020-2030 年间绿氢比例将从 3%上升 15%。2050 年我国氢气需求量将接近 6000 万吨，长期来看，绿氢占比有望大幅提升。我们看好灰氢中的工业副产制氢、蓝氢、以及 绿氢的未来发展前景。

1、灰氢: 目前我国以煤制氢为主，未来工业副产氢规模有 望提升

灰氢主要来源有化石能源制氢、工业副产制氢，具有生产成本较低、技术成熟、效率 高等优点，但其制备过程中的碳排量较高，不利于实现“双碳”目标。其中，化石能源制氢 主要包括煤、天然气、甲醇制氢;工业副产氢主要包括焦炉煤气、氯碱尾气、PDH、乙烷 裂解等为主的工业副产气制氢。

1)灰氢来源主力军:化石能源制氢

我国煤制氢产量最大，成本最低。煤制氢是通过将煤炭与气化剂混合后在高温高压条 件下进行反应生成混合气体，通过后续工艺提纯除杂后，获得高纯氢气。2019 年我国煤制 氢产量达到 2124 万吨/年，占我国氢气总产量的 64%。煤制氢是工业大规模制氢的首选， 是我国目前成本最低的制氢方式，该技术路线成熟高效、可稳定制备，但其设备结构复杂、 运转周期相对较低、投资高、配套装置多，且碳排放量较高。

(三)燃料电池汽车

2050 年，氢能源将承担全球 18%的能源需求，有望创造超过 2.5 万亿美元的市场，燃 亮电池汽车将占据全球车辆的 20-25%。虽然当前整体基数较小，但近年来氢能源汽车都保 持了较高的销量和保有量增速，2016 年和 2019 年年复合增长率分别为 63%和 114%。截止 2020 年底，我国氢能源汽车保有量为 7,352 辆。

燃料电池具有效率高、污染小、噪声低、充能快等优势。2020 年全球燃料电池出货量 1318.7MW，市场规模 42 亿美元。燃料电池降本空间大，据测算，我们认为 2020-2030 年 每年系统成本下降 14%左右。长期来看，燃料电池汽车仍将是燃料电池市场的增长主力。 根据预测，2020-2025 年全球燃料电池市场年复合增长 16.64%，2025 年将达到 90.5 亿美 元。可以看出燃料电池和氢能源汽车未来市场发展空间大，看好燃料电池和氢能源汽车发 展前景。

1、燃料电池汽车: 氢能源汽车 1)氢能源是理想的汽车动力来源，我国氢能源车尚处于起步阶

段根据国际氢能委员会预计，2050 年，氢能源将承担全球 18%的能源需求，有望创造超 过 2.5 万亿美元的市场，燃亮电池汽车将占据全球车辆的 20-25%。

氢能源热值高，约为石油的三倍以上，是理想的化石燃料替代品。氢能源燃烧使用后 不产生任何有害或温室气体，对我国实现“碳达峰”、“碳中和”等目标具有重要意义。 氢能源汽车及配套的加氢站是氢能源产业链的主要下游。

相比于传统汽车，氢能源汽车使用氢燃料电池作为动力来源，具有能量转换效率高和 完全无污染的优点。相比于锂电池电动车，氢能源汽车除了不受温度影响、续航里程更长 以外，还具有能迅速补充燃料(3~5 分钟)的优点。然而，不同于锂电池电动车可以利用 现有电网建造充电站，氢能源汽车使用的加氢站目前完全依赖长管拖车运输，效率较低且 成本较高。加氢站成本高昂、数量稀少加上汽车自身成本较高等一系列原因制约了氢能源 汽车的发展，目前氢能源汽车尚未得到大范围应用。

2)氢能源下游应用-汽车整车

(1)在日趋严苛的环保需求下，政策加大产业扶持力度。

在减少碳排放的全球趋势下，我国及美欧日等发达国家和地区都将发展新能源作为战 略目标，氢能源汽车在其中都占据重要地位。

氢能源汽车是我国新能源汽车发展的主要技术路径之一。氢能源汽车在《国家创新驱 动发展战略纲要》《中国制造 2025》《汽车产业中长期发展规划》 等重要战略纲要中， 均被列为要大力发展的产业。

2016 年发改委与能源局编制的《能源技术革命创新行动计划(2016-2030 年)》和《能 源生产和消费革命战略(2016-2030)》将发展氢能源燃料电池和氢能源汽车作为重点任务。 《“十四五”规划》和《新时代的中国能源发展》白皮书都提出将面向重大共性关键技术， 部署开展新能源汽车、可再生能源与氢能技术等方面的研究，同时还将加速发展氢能产业 链技术装备，促进氢能燃料电池技术链、氢燃料电池汽车产业链发展。

根据中商产业研究院撰写的《中国氢能产业发展报告 2020》，预计中国氢能源汽车保 有量到 2025 年达 10 万辆，CAGR 高达 115%，市场规模 800 亿元。客车、物流用车等商用车 仍将占据主要地位，保有量占比在 80%以上。2030 年后，随着燃料电池技术的成熟和成本 的下降，重卡和乘用车规模也将迅速扩大。规划在 2030 年氢能源燃料电池汽车保有量达 80~100 万辆。

(2)汽车巨头陆续入局

在全球范围内，燃料电池乘用车市场仍然属于早期阶段，由于目前制造成本原因，单 车售价较高，加氢成本过高等因素导致氢能源汽车销量很难突破 1 万辆大关。

以丰田 Mirai、现代 Nexo 为代表的燃料电池乘用车车型销量逐年上升，2019 年 Nexo 全球销量首次超过丰田 Mirai。与丰田重视国际市场的策略不同，现代深耕本土市场，在 2019 年 Nexo 销量突破 1 万辆。丰田发布了二代 Mirai 车型，相比第一代车型平台提升， 基于 GA-L 后驱平台打造，储氢量增加 1L，续航提升 30%达到 650 公里，销量目标 3 万辆+/ 年。丰田在国内策略是通过其电堆系统与国内主机厂合作打开市场，已于 2019 年与福田、 一汽、金龙、广汽等合作小批量产车型。