中国氢能发展现状和前景

发布时间：2023-04-24 09:57|栏目：绿色发展 |浏览次数：

1、国内氢能政策

国内氢能政策梳理

直接涉及氢能政策：1）21年以来，发布国家级10个、省级83个、市县级252个；2）涉及发展规划占比45%、财政支持占比 20%、项目支持占比17%、管理办法占比16%、氢能安全和标准占比2%。

“十四五”规划中氢能目标

1、氢能制、储、运、加环节：1）到2025年，中国可再生能源制氢量达到10-20万吨/年；2）气态运输用氢气瓶突破50MPa；3）实现二氧化碳减排100-200万吨。2、氢能转换及燃料电池环节：1）开展高性能、长寿命质子交换膜燃料电池技术研究；2）突破固体氧化物燃料电池关键技术；3）完善熔融碳酸盐燃料电池电堆堆叠、功率放大等关键技术；4）掌握百千瓦级熔融碳酸盐燃料电池集成设计技术。3、氢能应用环节：1）到2025年，国内燃料电池汽车保有量50000辆。

多省份出台政策，制定2025年氢能发展目标：1）甘肃省：2025年可再生能源制氢产量达到20万吨；2）内蒙古：2025年可再生能源制氢产量达到50万吨；3）四川成都：2025年可再生能源制氢产量达到1万吨；4）宁夏：2030年可再生能源制氢产量达到30万吨。

中国氢能联盟预测目标

氢能发展空间—中国氢能联盟预测。前面所述是国家层面对2025年产业规划，但据中国氢能联盟统计，各省市出台的“十四五”规划涉及氢能的目标总和，远超国家层面的规划目标：1）产值目标：2025年1万亿、2035年1.9万亿；2）燃料汽车：2025年11.5万辆、2035年42.5万辆；3）加氢站：2025年1168座、2035年2309座。

2、国内可再生氢项目

国内制氢来源分布

国内制氢来源包括三大类：化石能源制氢、电解水制氢、工业副产氢；1）化石能源制氢占比最大，包括煤制氢、天然气制氢、石油制氢；2）工业副产氢占比其次，包括焦炭和兰炭副产氢、氯碱和其他副产氢、轻烃裂解副产氢；3）电解水制氢占比最小，包括电网、风电、光伏、水电、核电电解水。

国内可再生制氢项目分布

截至2023年3月15日，国内规划可再生氢项目合计429.4万吨/年；已运行项目5.6万吨/年；建成尚未运营2.5万吨/年；在建项目19.7万吨/年；规划待建401.6万吨/年；地区分布：产能规划前五的省份是内蒙古、吉林、上海、河北、宁夏。

国内已运营项目分类

截至2023年2月，国内已运营的可再生氢项目中， 1）按照制氢来源分类：光伏13个，占比48%；风电5个，占比18%；水电1个，占比4%；多种来源8个，占比30%；2）按照应用方向分类：交通16个，占比37%；科研12个，占比28%；发电6个，占比14%；合成甲醇2个，占比9%；储能1个，占比2%；其他5个，占比12%。

国内可再生氢产能建设快速推进

据中国氢能联盟研究院统计，2022年国内新增可再生制氢项目产能3.3万吨/年，同比增长65%；截至2022年底在建项目 17.7万吨，均有望在2年内投产运营；据高工锂电统计，2022年国内电解水制氢设备出货量722MW，同比提升106%。

3、国内氢能应用领域

国内氢能在化工领域应用

国内氢能在工业领域主要用于化工：1）按照各省用氢企业主要产品划分，氢能在化工领域主要用来合成氨、合成甲醇、石油精炼、合成其他化工品；2）按照用氢企业产能看：国内合成氨58745万吨，占比80%；合成甲醇6183万吨，占比9%；石油精炼4642万吨，占比6%；合成其他化工品3791万吨，占比5%。

国内燃料电池汽车

国内燃料电池汽车：1）截至23年2月，国内公告车型993辆，客车和专用车几乎各占一半；2）截至2022年底，国内累计销售燃料电池汽车1.03万辆，距离“十四五”目标还差4万辆；3）燃料电池系统配套数量前五的厂家：北京亿华通、上海重塑、亿华通动力、上海捷氢、潍柴动力。

国内加氢站

国内加氢站：1）截至22年底，国内在运加氢站245座；2）截至22年底，国内在运加氢站每日供给能力17.7万公斤；3）国内加氢站数量前五省份：广东、河北、山东、江苏、河南；4）排名前十EPC企业大多是中石化分公司。

4、国内氢气成本

国内制氢成本分布

国内氢气成本分布：1）我们把制氢成本分为：可再生氢成本（绿氢）、清洁氢成本（绿氢和蓝氢）、综合氢成本（绿氢、蓝氢、灰氢）；2）目前，各个地区的可再生制氢成本均高于工业副产制氢，更高于化石能源制氢；3）趋势上看，可再生制氢成本呈现下降趋势；工业副产和传统能源制氢受能源价格上涨影响，成本上升。

可再生制氢成本下降趋势

国内可再生氢气成本分布：1）从可再生氢气成本分布看，西北＜东北＜华北＜西南＜华东＜华中＜华南；2）近5年来，所有区域的可再生氢成本持续下降，并仍有很大降本空间。长期看可再生电力制氢成本下降展望：据中国氢能联盟研究院预测，到2030年，国内电解水制氢装机有望扩大至100GW以上，碱性电解槽投资成本将从2020年的2000元/KW，降低至2030年的1500元/KW。同时，得益于可再生电力成本的降低，可再生电力制氢成本有望下降至13元 /公斤，在成本上充分具备与化石能源制氢竞争的能力。

不同电解水制氢成本拆分

不同电解水制氢方式的成本拆分：1）根据能源转型委员会测算数据，应用电网电力制氢时，燃料成本占比约80%，固定投资占比15%，运营费用占比5%；2）可再生能源制氢时，燃料成本占比60-70%，固定投资占比30%，剩余为运营费用；3）天然气制氢（CCUS，碳捕获），燃料成本占比55%（现在更高），固定投资占比30%，剩余为运营费用。

氢气存储与运输

常见的氢气储存、运输方式为气态储氢、液态储氢、固态合金储氢三种方式，重点是安全、低成本提高质量储氢率。1）根据中国氢能联盟研究院统计，目前我国主要采用20MPa气态高压储氢与集束管车运输的方式；2）当用氢规模扩大、运输距离增长后，提高气氢运输压力或采用液氢槽车、输氢管道等运输方案才可以满足高效经济的要求；3）氢的储运体系建设，可以借鉴天然气储运体系，结合实际的应用场景，选择合适的储运方式。

5、氢能产业链

氢能产业链

氢能产业链上下游依次为：制氢、储运、加氢、能量转换（燃料电池）、用氢；我国已经掌握氢能制备、储运、加氢、燃料电池和系统集成等主要技术和生产工艺；在制、储、输、加、用等全产业链规模以上工业企业超过300家，集中分布在长三角、粤港澳大湾区、京津冀等区域。

绿氢是未来重点发展方向

氢的颜色用于代表制造氢的来源和工艺，目前分为9种颜色：绿色、蓝色、灰色、棕色或黑色、绿松石色、紫色、粉色、红色、白色；绿氢是利用可再生电力，通过水电解工艺生产的氢气，在生产过程中没有二氧化碳的排放，是未来重点发展方向。

电解槽电解水制氢的核心设备

如前所述，在绿氢制备过程中，燃料成本占比60-70%，固定投资占比30%，剩余为运营费用；电解槽是电解水制氢系统的核心部分：电解水制氢系统由电解槽及辅助系统组成，其中电解槽是电解反应发生的主要场所，辅助系统则包括电力转换、水循环、气体分离、气体提纯等模块；从成本构成来看，电解槽在制氢系统总成本中的占比约为 40%-50%。

电解槽分类——碱性是国内主流

生产绿氢的核心是高效电解水制氢技术。按照工作原理和电解质不同，电解水制氢技术分为4 类：1）碱性电解水（ALK）；2）质子交换膜电解水（PEM）；3）高温固体氧化物电解水（SOEC）；4）固体聚合物阴离子交换膜电解水（AEM）。目前国内超过95%的电解水都应用碱性电解水技术。

碱性电解水工作原理

碱性电解水制氢的电解质为30%质量浓度KOH溶液或者26%质量浓度的NaOH溶液。反应过程：在直流电下，水分子在阴极得到电子生成氢气和氢氧根离子，氢氧根离子在电场和氢氧侧浓度差的作用下穿过隔膜到达阳极，并且失去电子生成氧气和水。碱性电解槽主体由端压板、密封垫、极板、电极、隔膜等零部件组成。

碱性电解槽企业梳理

据Trend Bank统计，国内已经有超过百家企业布局或规划碱性电解槽，包括深耕二三十年的传统企业，和近几年入局的新能源企业和装备制造企业。2021年下半年至2022年底，国内共有11家企业发布了碱性电解槽新品，其中单槽最大产氢量达到1400Nm³/h。碱性电解槽的大型化迭代升级正在快速发展。据Trend Bank统计，2022年国内碱性电解槽已规划产能超过11GW；据高工锂电统计，2022年国内电解水制氢设备出货量达到722MW（含出口，不含研发样机），同比增长106%。考克利尔竞立以出货量230MW继续排名第一，派瑞氢能（中船重工718所）位居第二，隆基氢能首次跻身第三。从市场集中度来看，出货量TOP3厂商市占率合计达到73%，同比2021年下降约10个百分点。

6、重点企业分析

昇辉科技

昇辉新能源是昇辉科技（300423.SZ）的控股子公司，专门布局氢能产业，构建了“3+3”的氢能战略：1）一方面战略投资飞驰科技、国鸿氢能、鸿基创能这3家产业链头部企业，携手合作伙伴搭建氢能生态圈和产业联盟 2）另一方面通过自主运营，搭建氢车运营平台、制氢装备、氢能电气零部件3大板块，构筑强大的竞争优势。作为昇辉新能源制氢板块的实施主体，广东盛氢制氢设备有限公司自22年5月注册以来，仅用3个多月的时间推出了首台套100标方碱性电解水制氢设备产品，达到国际一级制氢能效标准。到22年第四季度，盛氢产品产氢能力实现从100标方到1000标方的跨越，满足市场对大标方产品的需求。

华电重工

中国华电于2020年7月成立中国华电氢能技术研究中心，在碱性和PEM制氢设备均有布局：1）碱性制氢：2022年7月，中国华电首套1200Nm³/h碱性电解槽产品下线，电流密度提高约30%，整体重量减少近10%，直流能耗指标小于4.6千瓦时每标方氢气；在1.6MPa运行压力下，该电解槽的额定产氢量达到1200Nm³/h；2）PEM制氢：2022年，华电重工投资并控股通用氢能，通用氢能拥有氢能燃料电池核心材料产品气体扩散层、质子交换膜及催化剂的生产配方、生产工艺、核心技术。2022年4月，华电集团四川分公司与东方锅炉、东方氢能联手，推动国内首套100kW氢燃料电池冷热电三联供系统示范应用；7月，华电集团发电运营有限公司与山西美锦能源签订合作协议，双方将积极发展风光氢等新能源产业，推动氢能产业链延长、价值链提升、供应链融通。

华光环能

公司在选择氢能业务方向时考虑公司自身装备制造的优势，选择在上游制氢环节切入，主攻碱性水电解槽制氢技术、装备及系统集成。在与现有业务协同方面：1）制作制氢设备所需的原材料、吊装设备及场地可充分利用公司装备制造的已有资源，且公司研发人员经验丰富、制造人员技术娴熟，能快速熟悉新领域并与大连理工研发人员高效配合；2）公司投资新设华光碳中和技术发展有限公司，将通过开展碳减排技术梳理、外部合作及技术引进并孵化输出等，带动公司装备制造和工程板块的产业输出，未来公司将积极探索现有业务与氢能等新能源的协同发力的可能性。2022年11月，华光环能表示，公司实现了碱性水电解槽制氢技术、装备及系统集成的成功落地，历时70天完成了30m/h 制氢设备及系统的研发和生产，设备已发往成都进行中试试验。

来源：氢能日参

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