2023中国氢能产业研究报告

氢能具备多重性能优势，在应对气候变化和碳减排中将发挥重要作用 氢能是一种来源广泛、清洁无碳、灵活高效、应用场景丰富的二次能源，具有燃烧热值高、清洁无污染、利用形式多样等特点，是推动传统化石能源清洁高效利用和支撑可再生能源大规模发展的理想能源，氢能正逐渐成为全球能源转型发展的重要载体之一。一方面，氢能可以与太阳能、风能等可再生能源高效耦合，实现清洁能源跨空间、跨周期储存；一方面，可以促进交通、冶金、化工等传统行业实现深度脱碳。 生态友好 •与传统化石燃料不同，氢再转化为电和热时只产生水，并且不排放温室气体或细粉尘，与全球降低碳排放的目标契合。氢能在地球上主要以化合态形式出现，是宇宙中分布最广泛的物质。 高效性 •氢能是一种高效的能源类型，氢的能量密度高，单位质量热值约是煤炭的4倍、汽油的3.1倍、天然气的2.6倍；氢燃料电池能够以高达65%的效率发电，燃料电池将化学能转换为电能，而没有热能和机械能的中间转换。 储运方式多样 •光伏风电等可再生能源近年来获得快速发展。氢储能可以利用可再生能源发电制氢，再以气态、液态存储于高压罐中，或以固态存储于储氢材料中，可以成为解决电网调峰和“弃风”“弃光”等问题的重要手段。 应用场景广泛 •氢能既可以用作燃料电池发电，应用于汽车、火车、轮船和航空等领域，也可以单独作为燃料气体或化工原料进入生产，同时还可以在天然气管道中掺氢燃烧，应用于建筑供暖等。 氢能是构建现代能源体系的重要方向。在优化能源结构方面，氢作为二次能源，可以从化石能源中获取、电解水获取等；在提高能源安全方面，氢能的应用可以减少石油天然气的消费量，降低能源对外依存度，同时提升大气质量；在促进能源革命方面，氢能是能源互联媒介，可再生能源电解制氢、氢储能、耦合电网和气网，实现能源网络的协同；在应对气候变化方面，氢气有望成为可再生能源规模化高效利用的有效载体，助力各行业实现深度脱碳。 CONTENTS Part01氢能产业发展背景 Part02氢能产业发展概况 Part03氢能产业链分析 Part04氢能投融资分析 Part05发展趋势及建议 核心技术 交通工具 工业发展 主要国家 纵观三次能源，人类对能源的利用史既是一部技术革命史，也是一步工业体系变革史。回顾前两次能源革命，都是先发明了动力装置与交通工具，带动能源资源的开发利用，从而引发工业革命。当前，能源发展逐步由化石能源主导的高碳能源系统向清洁能源主导的低碳甚至零碳能源系统方向转变，将逐步由增量清洁替代转向存量清洁替代。 能源载体 发展特点 中国在第三次能源革命浪潮中面临着巨大机遇。目前中国在能源装备制造、电动汽车、储能、能源输送等方面均处于国际领先水平，代表新能源势力的中国与掌握传统能源命脉的美国之间的竞合关系也将长期存在。 第一次能源革命 第二次能源革命 第三次能源革命 煤炭替代薪柴，释放工业化生产动能 油气与电力，开拓新生产方式和连结模式 可再生能源+氢能，共创人类可持续未来 从薪柴到煤炭 从煤炭到油气（石油、天然气） 从油气到新能源（可再生能源+氢能） 蒸汽机 内燃机 动力电池 蒸汽机车（火车） 汽车 电动汽车 钢铁行业大发展 电气化和汽车工业为代表 以可再生能源为基础的绿色化和以数字网络为基础的智能化 英国作为第一大国登上历史舞台 美国超越英国 中美竞合，中国正在走近世界舞台中央 2020年9月，习近平主席在第七十届联合国大会发表讲话：力争于2030年前达到峰值，争取2060年前实现碳中和目标。“双碳”目标加速中国能源结构转型，整体布局氢能，既是能源绿色低碳转型的重要抓手，也为碳达峰、碳中和目标实现了有力支撑。在能源供给端，氢能将成为未来清洁能源体系中重要的二次能源；在能源消费端，氢能是用能终端实现绿色低碳转型发展的重要载体。 氢电协同，可再生能源制氢，燃料电池发电 氢冶金，氢还原铁 氢燃料替代 氢炼化，氢合成氨、甲醇等 氢还原氧化铝 氢燃料电池热电联供，氢储能 氢燃料电池汽车 一次能源消费结构 重点行业碳达峰碳中和时间表和路线图 氢能助力各行业深度脱碳 •根据魏一鸣教授团队构建的模型预测，“双碳”目标下的全行业能源结构需加快转型，非化石能源在一次能源结构中的比重应显著提高，2025年达到21%，2030年超过25%，到2060年超过80%。 发电装机绿色转型持续推进，新增可再生能源装机历史性超越煤电装机。根据中电联统计数据，截至2022年底，全国全口径发电装机容量256733万千瓦（火电133320万千瓦，增速2.8%；水电41406万千瓦，增速5.9%；太阳能发电39268万千瓦，增速28.1%；风电36564万千瓦，增速11.2%；核电5553万千瓦，增速4.3%）；2022年全国新增发电装机容量20298万千瓦（火电4568万千瓦，下降7.5%；水电2371万千瓦，增长1.0%；太阳能发电8821万千瓦，增长61.7%；风电3861万千瓦，下降19.0%；核电228万千瓦，下降32.9%）。2023年上半年，太阳能发电装机容量7842万千瓦，占新增发电装机总容量的比重达到55.6%。 截至2022年底全国发电装机容量结构 （单位：万千瓦） 2% 2022年全国新增发电装机容量结构 （单位：万千瓦） 1% 风电、光伏等新能源装机量快速增长，其发电的波动性、间歇性，会对电网的稳定性造成影响，新能源发电的安全性和稳定性，需要储能来调节。 氢储能属于大规模、长时储能，具有调节周期长、 16% 14% 存量 16% 52% 20% 增量 44% 23% 12% 储能容量大等优势，在可再生能源发电消纳、电网调峰等场景可发挥重要作用。相对于锂电池用于短时储能，氢在长周期、跨季度的能量存储方面，有着明显优势。 在风光资源丰富的地区，推进可再生能源制氢，可以解决部分可再生能源就地消纳问题，同时降低新能源电站的运营成本，减少弃风、弃光、难 消纳等问题。新能源大量装机，造价成本降低， 火电水电太阳能风电核电 火电水电太阳能风电核电 对于发展电解水制氢提供了条件。 全球多个国家制定了氢能发展战略，以日本、美国和欧洲为代表的发达国家和地区十分重视氢能产业技术创新与发展。近年来，在欧盟、日本、韩国、中国等主要经济体的积极推动下，氢能逐渐成为国际议程的新焦点，并获得快速发展。打造低碳清洁氢气供应系统逐步成为全球共识。 国家 时间 政策 主要内容 日本 2017年12月 《基本氢能战略》，2019年进行修订，2023年5月再次进行修订 《基本氢能战略》要求汽车、大客车等领域扩大氢能应用，提出2030年实现氢能发电。2023年5月进行修订，将2040年氢气供应量目标定为每年约1200万吨，今后由政府及民间资本公积投入15万亿日元。 2021年10月 《第六次能源基本计划》 计划到2030年和2050年，清洁氢/氨发电占总电力供应的1%和10%。将氢能作为应对气候变化和2050碳中和目标的主要动力源，规划至2030年氢与氨的需求量均将达到300万吨/年。 韩国 2019年1月 《氢能经济活性化路线图》 涵盖了氢能生产、运输、存储、使用全产业链，重点在氢燃料电池汽车的推广、燃料电池在家庭和商业建筑中的使用。计划到2040年，韩国通过发展氢能经济，每年可减排2373万吨二氧化碳，提供42万个就业岗位，创造43万亿韩元的经济附加值。 德国 2020年 《国家氢能战略》，2023年7月发布2023版 确立绿氢战略地位，努力成为绿氢技术全球领导者。2023年前重点打造国内市场基础，在清洁氢制备、氢能交通、工业原料、基础设施建设等领域采取多项行动；2024-2030年，积极拓展欧洲和国际市场。2023年7月26日，德国发布2023版《国家氢能战略》，大幅提升2030年本土氢能需求量与电解槽产能规划，2028年前建设超过1800公里的氢气输送网络。 美国 2002年 《美国向氢经济过渡的2030年及远景展望》《国家氢能发展路线图》 明确氢能是未来能源领域重要发展方向。但随着页岩气革命兴起，氢能发展战略被搁置。 2023年6月 《美国国家清洁氢能战略路线图》 加速美国清洁氢的生产、处理、交付、存储和应用，到2030年美国氢能经济或可增加10万个新的直接或间接就业机会。到2035年实现无碳电网、到2035年实现净零排放经济。预计到2030年每年生产1000万吨清洁氢，到2040年每年生产2000万吨清洁氢，到2050年每年生产5000万吨清洁氢。 澳大利亚 2019年 《国家氢能战略》 到2030年成为全球氢能产业的主要参与者，2050年绿氢产能达到3000万吨/年。 新加坡 2022年10月 《新加坡国家氢能战略》 低碳氢将成为主要脱碳路径，以支持新加坡到2050年加速向净零排放的过渡，加强能源安全和弹性。 中国 2022年3月 《氢能产业发展中长期发展规划(2021—2035年)》 到2025年，形成完善的氢能产业发展制度政策环境，初步建立较为完整的供应链和产业体系。燃料电池车辆保有量约5万辆，部署建设一批加氢站，可再生能源制氢量达到10-20万吨/年，实现二氧化碳减排100-200万吨/年。 从全球各国发展氢能的驱动力来看，主要包括降低碳排放、保障能源安全和实现经济增长三个方面。脱碳成为当前全球氢能发展的第一驱动力，另外氢能在助推经济增长方面将发挥重要作用，对于部分国家而言，发展氢能有利于保障国家能源安全。 全球氢能发展驱动力 驱动力 深度脱碳 经济增长 能源安全 代表国家 德国、法国、英国、荷兰（欧洲各国将氢能视为深度脱碳实现清洁能源的重要载体） 韩国、澳大利亚、俄罗斯 （韩国将氢能打造为继显示器、半导体之后的优势产业；澳大利亚、俄罗斯、沙特等传统能源输出国，期望通过氢能出口实现经济增长） 日本（日本发展氢能主要是实现能源多元化供应，保障能源安全） 模式特点 结合可再生能源制氢进行多场景示范应用，以能源结构清洁化转型、产业脱碳为核心目的 拥有先进核心技术或氢源优势，通过技术出口或者氢资源出口，以打造新经济增长极为目标，打造氢能产业集群 开展国际间氢资源供应链与贸易，国内进行发电等综合示范应用，替代石油、煤炭等化石资源 发展概括 应对气候变化为主快速推进项目示范 培育经济增长点 保障能源安全与技术优势 资料来源：万燕鸣等，《全球主要国家氢能发展战略分析》，2022年10月 2023年4月18日，欧洲议会修正碳边境调整机制（CBAM）相关规则，4月25日走完立法程序。2023年10月1日开始试运行，2026年1月1日开始全面实施。欧盟将成为全球首个以碳关税形式应对全球气候变化的地区。 根据CBAM协议，对钢铁、铝、水泥、化肥、电力、氢气的直接排放征税，对水泥、化肥、电力的间接排放征税，灰氢和蓝氢也将收取关税，绿氢成为该框架下的最佳选择。 CBAM立法进程及征税范围变化 过渡期 全面实施 公布时间 征税范围 2021年7月，欧盟委员会初提案 钢铁、铝、电力、水泥、化肥 2022年5月，欧洲议ENVI委员会会第二版提案 钢铁、铝、电力、水泥、化肥+有机化学品、塑料、氢、氨 2022年6月，欧洲议会投票通过提案 钢铁、铝、电力、水泥、化肥+有机化学品、塑料、氢、氨 2023年2月，欧洲议会ENVI委员会通过并公布协商文本 钢铁、铝、电力、水泥、化肥和氢、某些前体和间接排放以及一些下游产品 2023年4月18日，欧洲议会修正碳边境调整机制（CBAM）相关规则，4月25日走完立法程序 对钢铁、铝、水泥、化肥、电力、氢气的直接排放征税。对水泥、化肥、电力的间接排放征税。 2023-2025年底 •欧盟决定从2023年10月1日起将实施欧盟碳边境调节机制（CBAM）以应对气候变化。 •2023年10月，需报告产品碳排放信息但无需缴费 •2023年开始获得100%免费配额 修改内容： 缩小行业覆盖范围：取消有机化学品、塑料、氨，保留氢，新增螺钉