行业洞察丨中国氢能产业高质量发展方兴未艾未来产业链各环节市场大有可为

  早在21世纪之前，氢能就已经引起了全球的关注，但由于技术困难和成本限制，氢能长期处在试验阶段。进入21世纪，随技术的进步，全球氢能技术取得了多项突破。更重要的是，全球各国政府已经意识到可再次生产的能源的重要性，并逐渐重视氢能。随着中国发布《氢能产业高质量发展中长期规划（2021-2035年）》，在“碳达峰、碳中和”目标的指引下，继太阳能、风能后，氢能作为公认的低碳和零碳能源正在脱颖而出。

  从氢能产业链来看，氢能产业上游包括制氢，而氢气制备主要通过三种方式完成：1）电解水；2）工业副产氢；3）化石燃料。在这三种生产方式中，化石燃料是中国最常见的制氢方式。氢能产业价值链的中游是氢气的运输和储存，主要以三种形式进行，其中气态运输和储存是主流方式，技术成熟。下游应用最重要的包含加氢站、电池，最终是氢能汽车。

  根据不同的生产技术，制氢途经可分为三类：灰氢（化石燃料产生的氢）、蓝氢（作为工业副产品产生的氢）和绿氢（电解水等产生的氢）。目前，全球生产的氢气大部分为灰氢，即使用煤、天然气、石油等化石燃料生产的氢气。绿色氢产量仅占全球氢产量的约4%。电解水制氢有望成为制氢的主要方法，因为1）所需要的材料容易获得；2）生产的基本工艺可靠；3）成品纯度高。

  而工业副产氢制备可进一步分为以下几种生产方法：1）焦炉煤气（COG）副产品；2）氯碱副产品；3）PDH副产；4）乙烷副产等。目前，焦炉煤气 (COG) 是最大有可能大规模生产氢气的原料来源之一，因为中国是世界上最大的焦炭生产国。从工业副产品氢气的不同生产方式来看，焦炉煤气仍然是最低的，每公斤6-12元，而其他方式每公斤超过10元。

  加氢站是氢能发展基础设施网络的重要组成部分。加氢站由压缩系统、储存系统、加注系统组成；每个系统对于车站的功能都是不可或缺的。加氢站的工作流程是氢气被压缩到站内不同的能承受压力的容器中，当氢气车来站加氢时，系统会先从压力最低的容器中加氢。当低压容器和高压容器之间的压差达到某些特定的程度时，高压容器开始发挥作用。

  氢燃料电池通过非燃烧电化学反应将化学能转化为电能，是为氢燃料电池汽车提供动力的核心装置，对氢燃料电池汽车性能的可靠性有重要影响。氢燃料电池系统的发电原理是发动机集成系统通过水电解的逆反应分别向阳极和阴极提供氢气和氧气，氢气通过阳极向外扩散与电解液反应后，向阴极释放电子，将氢气和氧气的化学能直接转化为电能。

  氢燃料电池汽车（HFCVs）是指使用氢燃料电池系统作为单一动力源或氢燃料电池系统和可充电储能系统作为混合动力源的车辆。在汽车领域，氢气通过与燃料电池结合形成动力总成来替代传统的内燃机。

  氢燃料电池汽车在使用的过程中只需补充氢气，整个行驶过程无污染，符合环保要求。在国家能源战略方面，氢燃料电池汽车降低了混合动力和传统汽车对环境的影响，同时解决了纯电动汽车的里程焦虑和充电时间长的问题。

  目前来看，氢燃料电池汽车很可能成为商用车领域清洁能源发展的主要方向。在国家财政刺激的支持下，主流商用车厂商纷纷发力研发，抢占氢燃料电池汽车市场。过去几年，中国氢燃料电池汽车保有量总体较为稳定，2021年氢燃料电池汽车上路量为约1万辆。

  目前，中国氢燃料电池汽车绝大部分用于商业用途。卡车、公交车等商用氢能汽车主要使用在于公园、港口等特定场景。2022年起，随着氢燃料电池汽车销量逐步提升，预计2025年氢燃料电池汽车保有量将超过10万辆，2026年达到约20万辆。随市场对氢能的拥抱，氢燃料电池汽车将具有更广泛的汽车应用场景。

  在国际层面，碳排放的持续增加造成全球气候异常、海平面上升等不利影响，目前碳排放治理已成为重要的国际议题，世界各国陆续接受“碳达峰”与“碳中和”理念。

  上个世纪，伴随着工业化在全球范围内的迅速发展，全球各主要经济体二氧化碳排放量明显提升。受二氧化碳浓度升高等因素影响，全球气候异常、海平面上升等问题日渐显著，任其发展将给全球人民的生产生活带来不可挽回的损失。碳排放治理已逐渐超越环保范畴，成为重要的国际政治经济问题之一。在经历了长期艰难的协商之后，全球碳排放治理议题于2015年12月在巴黎气候变化大会上以《巴黎协定》的形式取得了阶段性进展。

  在“碳达峰”、“碳中和”目标驱动下，减少交通运输碳排放，布局新能源交通方式成为各国未来发展的重要任务，在政府助推下中国氢能产业链上下游板块将快速发展。

  为实现《巴黎协定》2℃的控温目标，全球必须共同努力达到“碳中和”。欧洲国家由“碳达峰”过渡至“碳中和”的过渡时间普遍长达50-60年，而中国仅有30年的时间完成这一任务，所以中国在能源经济转型、减少二氧化碳和其他温室气体排放的力度和压力方面要远高于欧洲主要国家。

  过去十年，在全球温室气体排放量中，交通运输（海运、陆运、空运）贡献占比约15%，其中陆地运输是交运温室气体排放的主要动力，占比为10%左右，且仍呈增长态势。汽车工业是全球温室气体排放量最大的领域之一，因此，在全球政府努力实现碳中和的背景下，解决汽车排放是实现节能减排的重要切入点。

  目前，能源体系中化石能源占比接近80%左右，在全球零碳经济的设想下，氢气及其衍生品在未来全球能源结构中占比将超过10%，是增长最快、潜力最大的清洁能源种类之一。预计2050年氢气及其衍生品将成为全世界能源结构重要组成部分，占比将超过10%。

  从全球能源结构方面来看，目前化石能源占比接近80%，是现阶段主要碳排放来源。为达成2050年全球零碳经济的愿景，未来全球终端能源消费结构将发生巨大变化。其中直接电力和氢气及其衍生品将是未来全球能源结构中最重要的两个组成部分，2050年预计氢气在全球能源结构占比将超过10%，具有巨大的发展潜力。

  相较传统化石能源，氢气具备单位体积内的包含的能量大、资源无限、清洁和安全性高等优势；未来以氢能为代表的清洁能源将逐渐替代传统化石能源，具有巨大的发展潜力。

  近年来，中国政府一直积极推动氢能源的发展，并出台了多项利好政策来支持这一行业的发展。这些政策包括资金补贴、税收优惠、研发支持等，旨在鼓励企业加大在氢能源领域的投入，提高技术创新和产业高质量发展水平。此外，中国政府还加大了对氢能源相关企业的扶持力度，例如出台了多项税收优惠政策，提供融资、土地等资源支持，同时也加强了氢能源标准和法律和法规的制定和实施。

  各项政策的出台将为中国氢能源行业提供更广阔的发展空间，同时也将为推动全球可持续发展作出积极贡献。

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