绿氢产业发展蓝皮书（2023）

前言 绿氢是通过光伏发电、风电及太阳能等可再生能源电解水制氢或生物质等其他环保方式制氢，与基于碳基原料生产的灰、蓝氢相比，绿氢在制氢端实现了低碳甚至零碳排放。根据国际能源署的数据，2021年全球氢气基本来自化石能源制氢，绿氢占比仅为 0.4‰。我国是世界上最大的氢能生产和消费国，目前生产的氢气绝大多数为灰、蓝氢，绿氢仅占中国氢气总产量的不到1%。 政策方面，自2020年9月“双碳目标”提出以来，我国国家层面氢能相关政策导向由燃料电池向能源绿色低碳转型倾斜，绿氢成为我国能源绿色低碳转型的重要载体。由于目前氢气被广泛应用于航空航天、制药、能源化工、钢铁冶金、电子电力、光伏组件、食品等领域，且在燃料电池交通、发电、储能等领域潜力巨大，使用绿氢将对实现碳中和目标起到极大的推进作用，绿氢成为未来构筑低碳社会的重要环节。 市场方面，近年来我国氢电解槽产能和装机量增长迅速，已布局绿氢项目数量飞速增加，国内绿氢的下游应用主要集中在化工等传统领域，合成氨和合成甲醇领域的绿氢需求最高。随着氢能产业的发展和政策的支持，未来我国绿氢产能和需求有望进一步提高。 制氢技术方面，国家对研发方向的指引也在不断细化，重点关注多种电解水技术的研发，并逐渐由电解水制氢技术拓展至电解水制氢技术的下游应用研究。在电解水制氢技术的研发上，项目范围从碱性电解水制氢技术逐渐向质子交换膜电解水制氢技术、高温固体氧化物电解水制氢技术、海水制氢技术等多种不同技术转移。在电解水制氢技术的应用端，项目重点针对电解水制氢技术和可再生能源的互补，并将探索电解水制氢技术在化工领域的示范。 产业链方面，国内已有近两百企业布局或规划电解水制氢业务，多集中于碱性和质子交换膜电解水制氢技术，包括在电解水制氢行业深耕多年的传统企业、近几年入局的新能源企业和装备制造企业、以及科研院校背景的氢能初创企业。 势银（TrendBank）作为国内最早从事氢能与燃料电池产业研究的咨询机构，深耕氢能产业多年，结合已有研究及产业最新动态编写本蓝皮书，重点介绍绿氢制备技术、市场及产业链情况，为业内企业、政府、投资机构等服务，让业界更多的了解和关注中国绿氢产业。 目录 第一章中国绿氢产业发展概述篇6 1.1中国绿氢产业发展背景6 1.2国内绿氢产业发展现状8 1.3国外绿氢产业现状10 1.3.1美国10 1.3.2欧洲12 1.3.3日韩15 第二章中国绿氢产业政策篇17 2.1国家规划政策17 2.2地方规划政策21 2.3其他支持政策23 第三章中国绿氢产业技术篇27 3.1不同电解水制氢技术发展现状27 3.1.1碱性电电解水制氢技术29 3.1.2质子交换膜电解水制氢技术36 3.1.3高温固体氧化物电解水制氢技术45 3.1.4固体聚合物阴离子交换膜电解水制氢技术48 3.2其他绿氢技术发展现状50 第四章中国绿氢产业市场篇52 4.1国内绿氢产业市场现状52 4.2国内绿氢产业市场规模54 第五章中国电解水制氢产业供应链篇55 5.1碱性电解槽企业分析55 5.1.1布局方面55 5.1.2产品方面56 5.1.3产品性能方面58 5.1.4产能布局59 5.1.5产品应用方面60 5.2碱性电解槽部分企业60 5.3碱性电解槽部材部分企业63 5.4质子交换膜电解槽企业分析65 5.4.1质子交换膜电解水制氢技术企业布局情况65 5.4.2质子交换膜制氢设备产能情况67 5.4.3质子交换膜制氢装置应用68 5.5质子交换膜电解槽部材部分企业69 5.5.1质子交换膜生产企业71 5.5.2催化剂生产企业73 5.5.3气体扩散层生产企业74 5.5.4双极板75 5.6高温固体氧化物电解水技术部分企业76 5.6.1国外SOEC企业76 5.6.2国内SOEC科研院所及企业介绍77 5.7固体聚合物阴离子交换膜电解设备部分企业79 5.7.1国外AEM企业79 5.7.2国内AEM企业80 第六章中国绿氢产业应用篇82 6.1化工合成83 6.2钢铁冶炼85 6.3储能和发电87 第一章中国绿氢产业发展概述篇 1.1中国绿氢产业发展背景 自2020年9月“双碳目标”提出以来，我国国家层面氢能相关政策导向由燃料电池向能源绿色低碳转型倾斜，绿氢成为我国能源绿色低碳转型的重要载体。 我国是世界上最大的氢能生产和消费国，2022年各类氢气年产量约4000万吨，同比增长32%。 5000 4575 4500 4004 4000 3500 3342 3000 2500 2500 2200 2000 1850 1915 2100 1500 1000 500 0 20162017201820192020202120222023E 产量：万吨 图12016-2023年中国氢气产量统计 数据来源：中国煤炭工业协会 绿氢是通过光伏发电、风电及太阳能等可再生能源电解水制氢或生物质等其他环保方式制氢，与基于碳基原料生产的灰氢、蓝氢相比，绿氢在制氢端实现了低碳甚至零碳排放。 表1不同制氢方式比较 制氢方式 原料 优点 缺点 化石能源 煤 技术成熟，成本低，来源广泛，国内大规模稳定制氢方式 污染严重、灰氢 天然气重整 产量大，技术成熟，国外主流制氢方式 能耗和温室气体排放 大 工业副产氢 焦炉煤气、化 肥、氯碱等 成本低，近期理想氢源 纯度低、提纯难 电解水 电、水 绿氢，工艺简单、无碳排放，最具发展潜力 耗电量大、未规模化应用、成本高 其他方式 热化学、生物质、光催化等 原料丰富 技术不成熟，初期研究阶段 由于目前氢气被广泛应用于航空航天、制药、能源化工、钢铁冶金、电子电力、光伏组件、食品等领域，且在燃料电池交通、发电、储能等领域潜力巨大，使用绿氢将对实现碳中和目标起到极大的推进作用，绿氢成为未来构筑低碳社会的重要环节。 根据国际能源署的数据，2021年全球氢气产量达到9400万吨，基本来自化石能源制氢，绿氢占比仅为0.4‰。目前我国生产的氢气绝大多数为灰氢，其中，煤制氢和天然气制氢占比约80%，焦炉煤气、氯碱、丙烷脱氢等工业副氢占比约19%，绿氢仅占中国氢气总产量的不到1%。 2019-2022年，我国氢电解槽装机量增长迅速。势银（TrendBank）预计，2025年我国绿色可再生氢气的需求量将达到约130万吨以上，2023-2025年的电解水制氢设备累计出货量预计达到17GW以上。随着氢能产业的发展和政策的支持，我国绿氢产能和需求有 望进一步提高。 1.2国内绿氢产业发展现状 2023年，我国绿氢发展火热程度持续高涨。 截至目前全国范围内已布局绿氢项目超200个，目前多数绿氢项目仍处于前期规划状态，距离投产仍需要很长时间。已建成的项目中，实际运行的项目少之又少，因为当前大量绿氢项目面临的“运行即亏损”的问题依然需要产业共同去解决。尽管绿氢项目现阶段在经济性、稳定性、寿命等各方面存在很多问题，但项目的火热程度在2023年并未减 少，据势银（TrendBank）统计，2023年1-3月确定已开标或开建的大规模绿氢项目新增1066MW电解槽需求，对应1000Nm3/h碱性电解槽的需求量超过200套。 表22023年1-3月确定已开标或开建的大规模绿氢项目 1月6日 国能宁东可再生氢碳减排示范区一期项目 国华投资宁夏分公司 5000Nm3/h (25MW) ALK 1月16日 涞源县300MW光伏制氢项目 涞源氢阳新能源 开发有限公司 2x600Nm3/h (6MW) ALK 1月28日 海水制氢产业—体化示范项目 大连洁净能源集团有限公司 60MW 2月11日 平凉海螺崆峒区峡门 100兆瓦风力发电及制氢项目 平凉海螺水泥有限责任公司 ALK 2月16日 鄂托克前旗上海庙经济 长江勘测规划设 9000Nm3/h ALK 开发区深能北方光伏制 氢项目 计研究有限责任公司 (45MW) 2月16日 鄂尔多斯市风光融合绿氢示范项目 中石化新星内蒙古绿氢新能源有限公司 390MW ALK 2月18日 七台河勃利县200MW风电制氢项目 七台河润沐新能源有限公司 1500Nm3/h(7. 5MW) ALK 2月23日 大安风光制绿氢合成氨一体化示范项目 吉林电力股份有 限公司 39×1000Nm3/h (195MW) ALK 2月24日 华能彭州水电解制氢科技创新示范项目 华能集团 2×1300Nm3/h （13MW） ALK 3月14日 中能建松原氢能产业园（绿色氢氨一体化）项目 中能建氢能源有限公司 65×1000Nm3/h(325MW) ALK 数据来源：公开资料，势银（TrendBank）整理 据势银（TrendBank）调研分析，绿氢火热程度持续高涨的具体原因有三方面，其一是由中石化、中能建、国家电网、国电投、国家能源、三峡能源等央企国企在推动国内绿氢项目的发展；其二是众多地方政府政策将绿氢项目和风光项目指标进行绑定，鼓励企业在风光项目落地的同时配套绿氢项目；第三是对绿氢项目直接支持的政策力度也不断加大。 1.3国外绿氢产业现状 1.3.1美国 美国的绿氢项目布局较为稳健，政策导向更倾向于提高绿氢经济性。2022年8月，《通胀削减法案》（IRA）为绿氢提供了开创性税收减免和可直接用于付款的条款，绿氢的经济性大幅提升。 2020年美国推出《氢能发展规划》，提出了氢能关键技术指标，旨在从技术层面降低氢能成本。根据势银（TrendBank）对近年来美国氢能重点政策的梳理，美国不急于推动绿氢大规模应用，而将氢能的制、储、运、用过程中的成本和性能列为主要目标，以期通过技术优势实现氢能的经济性和国际竞争力。 成本方面，美国出台了一系列优惠政策刺激绿氢的发展。2021年6月，美国能源部 宣布拨款5250万美元资助31个项目，以推进下一代清洁氢技术并支持其氢能全球计划， 预计在10年内将清洁氢成本降至1美元/kg。2021年11月签署的《两党基础设施法》 （BIL），计划投资80亿美元用于大型区域性清洁氢能中心建设，投资10亿美元用于清洁氢电解计划和5亿美元用于清洁氢制造和回收计划。2022年8月《通胀削减法案》（IRA）中，对碳封存和清洁氢生产商进行税收抵免，使用CCS制备蓝氢和电解水制备绿氢的成本进一步降低。 2020年，美国碱性电解水制氢的平均LCOH为4.6美元/kg，PEM为4.5美元/kg，SOEC为6.3美元/kg。电解水制氢最便宜的州（3.5-3.7美元/kg）是工业电价最低的州，如俄克拉荷马州、路易斯安那州、德克萨斯州和华盛顿州；电解水制氢价格最高的州（~8-14美元/kg）是夏威夷、阿拉斯加、罗德岛州、马萨诸塞州和加利福尼亚州。 图2美国五州ALK、PEM、SOEC电解水制氢成本 数据来源：《AnalysisofHydrogenProductionCostsacrosstheUnitedStatesandoverthenext30years》 根据IRA法案，对于2033年以前开始建设的制氢项目，项目运营的前10年将获得5 倍的税收抵免额度，即0.6-3美元/kg氢气，绿氢可享受3美元/kg补贴，且10年后将继续受益0.12-0.6美元/kg的标准税收抵免额度。抵免将通过直接补贴的形式发放，且税收抵免额度可以转让，这使得无税收的公司亦可获得直接收益。考虑补贴后，目前在工业电价低的州，绿氢可以达到与灰氢、蓝氢平价，则绿氢在化工、钢铁、储能等领域的应用将大大增加。据美国《国家清洁氢能战略和路线图（草案）》，2050年，清洁氢能将贡献约10%的碳减排量，到2030年清洁氢的产能将达到1000万吨/年以上，对应电解制氢能力约 121GW；到2040年增加到2000万公吨/年；到2050年增加到5000万吨/年。 美国绿氢项目目前多处于规划中，按计划将在2024年至2026年逐步投产。据美国能源部，截至2022年5月，美国建成和在建的PEM电解水制氢产能合计621MW，相对2021年的170MW增长265%。 图3