科普 | 氫能（néng）產業解析與發展趨勢

作為實現碳達峰、碳（tàn）中和目標重要（yào）綠色能源發展的（de）方（fāng）向之一，國內氫能發展熱（rè）度日益高漲。統計信息顯示，目前（qián）全國已有20多（duō）個省份40多個地級市發布氫能（néng）規劃，其規劃產業規模超過萬億元；眾多央企和上市公司也競相布局氫能發展。與此同時，作為新興產業，氫（qīng）能麵臨製儲運（yùn）加等環節核心技術欠缺（quē）和成本較（jiào）高、標準體係不成熟、產業鏈和（hé）配套設施不完善等問題，需要（yào）從完（wán）善政（zhèng）策、明確標（biāo）準、突（tū）破關鍵核心技術與重要設備材料自主創新研發、引導資本投入等方（fāng）麵不斷發力解決。

一、我國氫能產業概況

1.政策驅動（dòng）效應凸顯，重（chóng）點區域示範疊加央企入場加速推動氫能產業

“十三（sān）五”時期是氫能產業起步加速（sù）期，國家（jiā）層麵相繼出（chū）台了多項戰略（luè）規劃與政策，包（bāo）括《國家創新（xīn）驅動發展戰略綱要》《“十三五”國家科技創新規劃》《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》《能源技術革命創新（xīn）行動計（jì）劃（2016-2030年（nián））》等，明確（què）了氫能產業的發展目標、路徑與保障舉措。2020年，《中華人（rén）民共和國能源法（fǎ）（征求意見稿（gǎo））》《關於（yú）開展燃料電（diàn）池汽車示範應用的通知（zhī）》《新能源汽（qì）車產業發展規劃（2021-2035年）》，以及《新時代（dài）的中國能（néng）源發展》白皮書等相繼發布（bù），產業政策（cè）導向更精準、更強調發揮市（shì）場（chǎng）作用。此外，隨著國家燃料電池（chí）汽車示範城市群項目啟動，加之各省都在“十四五（wǔ）”規（guī）劃和2035年遠景目（mù）標綱要中明（míng）確氫能發展（zhǎn）建設，由此氫能產業發展將全麵提速。

2017年以來（lái），我國氫（qīng）能已逐步建立起（qǐ）製儲運加（jiā）用等（děng）重點環節較完整的產業鏈，初步具備了（le）規模化發（fā）展的基礎。京津冀、長三角、珠三角（jiǎo）、成渝、山東（dōng）及環武（wǔ）漢等地區先發優勢明顯，示（shì）範帶動作用和對優（yōu）勢企業的吸引力不斷（duàn）增強，集（jí）聚效（xiào）應初步顯（xiǎn）現（xiàn）。我國能源（yuán）中央企業紛紛布局氫能業務（wù），依托（tuō）自身技術（shù）基礎和資源優（yōu）勢，積極（jí）創新發展模式，推動與地方政府及相關企業在（zài）氫能領域開（kāi）展（zhǎn）戰略合作，迅速（sù）成為我國（guó）氫（qīng）能產業加快發展的重（chóng）要力量。《中國氫能源及燃料電池產業白皮書2020》顯示，我國氫氣年（nián）產能約4100萬噸（dūn），產（chǎn）量約3342萬噸，是世界第一產氫國。

2.技術自主創新取得突破，進口替代成（chéng）效顯（xiǎn）著

氫氣製儲（chǔ）運加環節：製氫方麵，我國大（dà）型煤製氫、51吃瓜网製（zhì）氫技術（shù）及裝備世界領先；堿性電解槽技術並跑國際先進水（shuǐ）平；質子交換膜電解槽(PEM)技術進步較大，但仍跟（gēn）跑（pǎo）國際先進（jìn）水平；固體氧化物電解池(SOEC)技術處於實驗驗證階段。車載儲氫容器方麵，我國三型瓶技術成熟並實現全國產（chǎn）化，四型瓶初步具備量產水平。儲運方麵，我國仍以20MPa壓縮氫氣運輸為主，液氫、固（gù）態儲氫、50MPa壓縮氣（qì）體運輸技術及裝備取得顯著進步，但（dàn）與國際一流水平差距明顯；98MPa固定儲氫容器（qì）和45MPa（含以上）固（gù）定儲氫瓶組性能指標基本達到國際（jì）先（xiān）進水平。加氫站技術及裝備方麵，45MPa隔膜式（shì）和液驅式氫（qīng）氣壓縮機已具備（bèi）產業化能力；90MPa氫氣壓縮機核心技術取得突（tū）破；加（jiā）氫機整機開發（fā）實現國產化，但閥門、流量計（jì）等關鍵部件仍依（yī）賴進口。

燃料電池（chí）及零部件環節：關（guān）鍵材料方麵，近幾年（nián）技術有所突破，但整體水（shuǐ）平對比世界先進仍（réng）有較大差距，產品對外（wài）依賴度較大。質子交換膜和氣體擴散層（碳紙）技術水平顯著（zhe）提升，但產（chǎn）業化仍有待突破；催化劑已實現量產，但仍跟跑國（guó）際先進水平（píng）。核心零部件方麵，膜電極、空壓機、雙（shuāng）極板等國（guó）產化進展迅（xùn）速，正在快速縮（suō）小與國際（jì）先（xiān）進水平的差距，2020年成本同比降幅達（dá）30%以上；電堆（duī）與係統集成技術水平與國際並跑，並向高功率、高集成、低成本方向發（fā）展。氫氣循環（huán）泵總體處（chù）於跟跑狀態，但（dàn）國內企業積極推動技術攻關，已取得一定進展。固體氧化物燃料（liào）電池(SOFC)方麵，我國擁有全（quán）球最（zuì）大的陶瓷電解質膜片供應商，5kW級SOFC電堆及係統已開發成功。

3.終端應用場景趨於豐富，推廣已具規模

交通運輸領域：城（chéng）市公交（jiāo）和物流車仍是目前最主（zhǔ）要的燃料電池終端產品，續航能力在300-500公裏；國內已有企業陸續推出燃料電池乘用車、重卡、應急電源車等（děng）。燃料電（diàn）池（chí）船舶方麵，我國已推出擁有自主知識產權（quán）的船用燃料電池係統。我國逐漸探索出一條以商用（yòng）車為（wéi）主的中國特色燃料電池汽車推廣路徑。2016-2019年，我國燃（rán）料電池（chí）汽車產銷量穩步（bù）上升；2020年受疫情影響產銷量同（tóng）比有所下降，前11個月產銷量分別為935輛和948輛。截至目前，我國燃料電池汽車保有量約7200輛，以（yǐ）中型貨車和大中型客車為主，累計運營裏（lǐ）程接近1億（yì）公裏；上海、深圳和佛山投放（fàng）車輛均超過千（qiān）輛。

冷熱電聯（lián）產領域：2021年上半年以來，國內對氫能在熱電聯產（chǎn）領域的探索，已經開始向示範應用階段邁進，東方電氣、高成綠能、鏵德氫能等多家公（gōng）司都已（yǐ）成功交付了燃料電池熱電聯產示範項目。由東方電氣集團（tuán）有限公司旗下（xià）全（quán）資子公司東方電（diàn）氣（成都）氫燃料電池科技有（yǒu）限公司自主研（yán）製的100kW級商用氫燃（rán）料電池（chí）冷熱電聯產係統，發電效率大於52%，熱（rè）電聯產（chǎn）總效率超過90%，支持離網並網、孤島（dǎo）運行和黑啟（qǐ）動，同時對外提供65℃熱水。

相比於此，國內更多公司均在進（jìn）行小功率（lǜ）的熱電聯產嚐試。由浙江高成綠能科技有限公司（“高成綠能”）自主研發生產的20kW燃料電池（chí）熱電聯（lián）產係統成（chéng）功交付到嘉興紅船基（jī）地“零碳”智慧園區。該係統是一種基於燃料電池開發的新型（xíng）零排（pái）放熱電聯供電站係統，包含電解水製氫模塊、儲氫模（mó）塊、燃料電池發電模塊、餘熱回收（shōu）模塊、直流配（pèi）電模塊和控製模塊，可大規模應用於（yú）儲能（néng）側，用作循環發電（diàn）電源和調峰電源，並為用戶提供熱水或暖氣。

我國氫能產業未來發展目標

二、氫（qīng）能（néng）產業鏈解析

氫能在全球能源轉型、實現碳中和過程中，承擔（dān）著不可替代的重要角色。從目前全球能源發展狀況看，未來化石能源、新能源及（jí）氫電二次（cì）能源互聯互動的格局，將成為一種長期狀態。以氫能為基礎發展的產業鏈，涵蓋以下幾方麵。

上遊產業：氫氣的（de）生（shēng）產與（yǔ）供（gòng）應，涉及氫氣製取（包括化石燃料製取、工業副產、可再（zài）生能源電解水等）、氫氣儲運（包括儲氫瓶、管道運氫、液氫槽（cáo）車等）、加氫站建造與（yǔ）運營。

中遊產業：燃料電池及核（hé）心零部件（jiàn），涉及燃料電（diàn）池核心零部件（jiàn）（包括雙極板、膜電極（jí）、質子交換膜、氣體擴散層、催化（huà）劑等）、電堆、係統的研發、生產與銷售。

下遊產業：燃（rán）料電池及氫（qīng）氣的應用，主要（yào）涉及燃料電池新能源（yuán）汽車、不間斷電源(UPS)、工業（yè）及建築領域用氫等，以及貫穿其（qí）中的材料、設備及服務等內容。氫能產業鏈中，製氫技術、基礎設施如加氫站建設、燃料電池研（yán）發與製造（zào），是氫（qīng）能產業發展的基礎與核心。

三、氫能產業特（tè）征

從全（quán）球格局看，技術儲備方麵，日本專利第一，是產業技術的掌握者。我國雖然（rán）基礎（chǔ）研（yán）究領跑，但是應用技術不足，產業鏈的核心掌控能力不強。全球主要國家的（de）氫能戰略側重點各有不同（tóng），日韓重應用（yòng），歐洲推基建，我國以能源轉型、戰略性新興產業為核心，側重科技創新和（hé）下遊應用（yòng）的推動（dòng）。

從國（guó）內發展（zhǎn）階段看，政策方向已由燃料電池車（chē）購置補貼、下遊市場，向基礎設施、關鍵零部件、運營服務等供給（gěi）端（duān）傾斜，如氫能汽車的十城千輛示範行動，強調技術攻（gōng）關（guān）區域合（hé）作和示範應用；發展基礎方麵（miàn），作為世界最大產（chǎn）氫國、商（shāng）用車最大應用地，裝備和儲氫材料的製造基礎雄厚，已經成立了產業（yè）創新聯盟，具備產業化加速基礎（chǔ）；區域（yù）布局方麵，環渤海創新發力，重點做（zuò）綠（lǜ）氫製備及關鍵零（líng）部（bù）件及技（jì）術研發，長三（sān）角領跑（pǎo）燃料電池車的研發和示範，珠（zhū）三角加氫網絡建設最成熟、氫能和燃料電池示範顯著，川渝（yú）地（dì）區是可再生（shēng）能源（yuán）及電池電（diàn）堆研發的重要地（dì）區，中部地區重點突破電池重要零部件及客車的大規模示範。

從市場前景看，供給方麵，氫能在（zài）全球未來的能源供給體係中約占（zhàn）18%，在我國未來終端能源體係中占比達10%，氫能供給結構將從以（yǐ）化石能（néng）源的非低（dī）碳氫逐步過渡到以可再生能源為主的清潔氫；需求方麵，我國規劃到2025年，燃料電池汽（qì）車保有量達到10萬輛（liàng）；到2035年，燃料電池車將達到130萬輛，下遊相關產品的市場（chǎng）也將打開。到2050年，氫氣需求量將接近6000萬噸，氫能（néng）在我國（guó）終端（duān）能源（yuán）體係中占比超過10%；到2060年（nián），我國氫氣的年需求量將增（zēng）至1.3億噸左右，在終端能（néng）源消費中占比約20%。

氫能產業鏈（liàn）圖譜

四、氫能產業競爭格局

近幾年，全球氣（qì）候異常，促使（shǐ）實現碳中（zhōng）和成（chéng）為全世界最緊迫的任務之一。歐盟、日本和（hé）韓國及其他110多個國家和地（dì）區，已承諾到2050年實現碳中和。我國承諾到2060年（nián）實現碳（tàn）中和。

先進國家地區相（xiàng）繼更新氫能戰略。2020年7月，“歐盟氫戰略”出台，計劃未來10年內向氫能產業（yè）投入5750億歐元。2020年（nián）12月，美國能源（yuán）部發布《氫能項目（mù）計劃》，將協同所有能（néng）源部門致力於氫能全產業鏈的技術研發，並加大示範和部署力度，以期實現產（chǎn）業規模化，到2050年，美國本土氫能需求將增（zēng）至4100萬噸/年（nián），占未來能源（yuán）消費總量的14%。2021年10月（yuè），韓國政府公布了旨在發展氫（qīng）能產業（yè）的“氫能領先國家（jiā）願景”，爭取到2030年構建產能達（dá）100萬噸的清潔氫能生產體係，並將清潔氫能（néng）比重升至（zhì）50%，主導全球氫能源市場；2050年達（dá）到500萬噸，並將氫氣自給率升至50%。

主要國家在（zài）氫能產業技術儲備（bèi）上各有不同。在產業鏈上遊（yóu）製氫環節，日本和美國專利申請（qǐng）趨勢較接近，2000年後專利數量開始（shǐ）上升，2005年日本專利數量（liàng）達到最高點，之後緩慢下降，近5年下降明顯，美國在2010年（nián）專利數量開始下降;我國製氫技術（shù）專利申請較晚，2005年以後才逐漸有所增長（zhǎng），2010年後突飛猛進（jìn），2016年後（hòu）專利數量超過美（měi）日韓德4個國家之和;相比之下，德國和韓國製氫專利（lì）數量變化一（yī）直比（bǐ）較平穩，且數量偏少。在儲運氫技術方麵（miàn），上（shàng）述（shù）5個（gè）國家（jiā）1980年（nián）以來的趨勢與製氫大致相同，日本在（zài）儲運氫技術上投入研發較早（zǎo）。在下遊的主要應用質子交換膜燃料電池方麵，日（rì）本自20世紀70年代開始申請專利，2000年後迅速增長（zhǎng），2004年達（dá）到最高點1480項，此後開始緩慢下降，其他（tā）4個國家在質子交換膜（mó）技術（shù）領（lǐng）域專利數量變化不大，我國近5年雖有所增長，但年度最大（dà）申請數量未超（chāo）過500項。

五、我國氫能產業進入壁壘

1.核心技術、關鍵零部件受限，依賴（lài）進口

目前我國氫能產業（yè）發展麵臨嚴重製約，一是日美韓等先發國家（jiā）的專利壁壘。二是核心技術方麵，典型的（de）是電堆，相關製造成本較高，產品成熟度不夠，規模化（huà）生產弱（ruò）；部分關鍵（jiàn）零部件及核心（xīn）設備仍然依賴進口，比如碳紙、膜（mó）電（diàn）極、質（zhì）子（zǐ）交換膜、儲氫罐等，國（guó）產能力較弱；

2.產業配套能力不足，主要環節成本偏高

一是氫（qīng）能在政府層（céng）麵的管理體製機製中尚不（bú）明確。我（wǒ）國加氫站等基（jī）礎建設仍然（rán）麵臨體（tǐ）製（zhì）機製掣肘，“十三五（wǔ）”時期運動式（shì）發展，使得加氫站在數量上快速躍居世界第二，但相對實際（jì）需求如成（chéng）本、加氫能力等方麵仍有較大差距。

二是主要環節成本明顯偏高。首先在製氫環節，目前以化石燃料為主，電解水製（zhì）氫成本依然處在高位，我國終（zhōng）端氫（qīng）加注成本普遍在50-80元/千克，相比燃油（yóu）成本明顯偏高；其次（cì）是儲運環節，液體運輸、管道長輸是氫能能夠商業（yè）化推廣的（de）前提條件，受技術與材料問題製約，目前較廣泛應用的氣態儲氫集中在35MPa和70MPa兩種壓等級（jí），能量密度不高，無法滿足未來“井噴（pēn）”式需求；在中遊（yóu）燃料電池係統、上遊的零部件及材料等環節中，電（diàn）堆係（xì）統是價值量（liàng）最大的環節，還有催化劑、隔膜、碳紙、空壓機、氫氣循環泵等，目前我國還處於國產化發展的早期（qī），一些關鍵材料和（hé）核心技術未來仍依賴進口，中遊的電（diàn）池係（xì）統組裝和下遊的（de）應用已有規模化應用示（shì）範。

我國氫能政策發展脈絡

六、我國（guó）氫能產（chǎn）業發展方向

在我國，圍繞氫（qīng）能產業上下遊重點環節，以及全產業鏈的核心技術突破與關鍵零部件的國產化替代，是未來產業布局的重要方向。

一是綠（lǜ）氫成（chéng）為未來製（zhì）氫重（chóng）點。在技術進步、政策指引和行業企業（yè）社會責任意識的多重作用下，綠氫製備（bèi）的固定和非固定成本均有望下降，使綠氫能趕超（chāo）灰氫的經（jīng）濟優勢（shì）。預計到2030年，我國綠氫市（shì）場規模將增長近30倍，綠氫的占比也將從2019年（nián）的1%提高到2030年的10%。綠氫的增長主要來自於交（jiāo）通領域，源於氫燃料電池車的（de）大麵積推廣使用，其次是工業領域和能源領域。

二是降成（chéng）本、強性能、擴（kuò）應用，成為產業與技術目標。通過加強（qiáng）基礎技術、應用研發（fā），示範項目驗證，製定相關戰略規範標準，降低全產業鏈成本、消除（chú）行業發展壁壘、聚合多種氫能供應、挖掘氫能新應用、開發（fā）氫能綜合應用係統，是產業與技術（shù）未來主要方向。

三是“需求+資本”推拉成為產業技術加速發展的（de）引擎。政府積極引導、包含大（dà）型央企在（zài）內的各類社會（huì）資本進入（rù）儲運加氫、燃料電池等高技術含量、資本密集的環節，將推動（dòng）各項關鍵尖端技術的（de）噴（pēn）湧。

七、對我國氫能發展的幾（jǐ）點建議（yì）

筆者認為，對政府而言，一是需厘清氫能管理體（tǐ）製機製，改變“九（jiǔ）龍治水”“多點（diǎn）掣（chè）肘”的局麵，從法治、戰略、頂層設計層麵祛除產業鏈製約因（yīn）素，形成政府引導、資本與全社會合力推進的有力格局；二是（shì）從科技創新與市場規範方麵，集中支持技術創新與成果轉化，適時出台相關（guān）技術標準規範與監管體係，避免資源浪費和無序擴張；三是聚焦市場無法解決的重點環節，發揮體製機製優勢和國（guó）資引導（dǎo）撬動作用，突破“卡脖子（zǐ）”環節，與市（shì）場相輔相（xiàng）成，共同搶占全球氫能產業發展（zhǎn）主導地（dì）位與尖端技術製（zhì）高點。

對（duì）企（qǐ）業而言，一是持續（xù）增加研發試驗經費投入，深耕核（hé）心技術、堅持自主（zhǔ）創新，一方麵通過資本（běn）運作並購海內外產業鏈相關企業，補全增強產業鏈，提升話語權（quán）與品牌力；另一方麵，建立特色（sè）保障體係，招引（yǐn）國內外一流學（xué）科高（gāo）端（duān）人才，構築（zhù）強大人才梯隊，集中突破關鍵技術，如上（shàng）遊的光伏、風能發電和輸配（pèi）電設備與解決方案，致力於清（qīng）潔電力生（shēng）產，中遊的高效質子交換膜（mó）電（diàn）解水技術及碳捕獲配（pèi）套技術，下遊的（de）電製燃料（liào）與化石燃料混合使用（yòng）的過渡解決（jué）方案等。二是（shì）加強與高校、科研院所合作，通過資金、空間、設備、人才等的（de）互動耦合，構建（jiàn）創新生態。三（sān）是注重開放合作，積極開展行業示範（fàn）應用交流學習，用心培育上下遊供應鏈，做好國產替代備份。

對投資機構（gòu）而言（yán），一是（shì）深入研究氫能（néng）產業鏈、創新鏈（liàn）發展（zhǎn）動態，多方探索，增強一手商業情報快速獲取能力（lì），爭取掌握先機；二是（shì）識別響應國內實際需求，聚焦關鍵核心技術領域，挖（wā）掘創新（xīn）創業團隊；三是圍繞（rào）產業鏈薄弱環節，通（tōng）過資本運作（zuò）助力國內產業鏈補全增強，投資自主創新與（yǔ）國產替代，獲得市場規模溢價。

由於政策的驅動與（yǔ）引導，我國氫（qīng）能已逐步建立起製儲運加用等重點環節較完整的產業鏈（liàn），初步（bù）具備了規模（mó）化發展的基礎，但同時氫能產業仍（réng）麵臨著（zhe）核心技術（shù）、關鍵零部件依（yī）賴（lài）進口，產業（yè）配套能力不足等問題。因（yīn）此，需厘清氫能管理體（tǐ）製機製，改變“九龍治水”“多點掣肘”局（jú）麵，從戰略、頂層設計與法治層麵強化產業鏈補（bǔ）鏈、強鏈，持續增加研發經費（fèi）投（tóu）入，深耕核心技術、堅持自主創新，同時通過資本運作助力國內產業發展壯大。