一文读懂氢能产业

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1、一文读懂氢能产业2022年9月摘要能源是国民经济的命脉。随着工业化和城镇化进程的不断提升，我国已成为全球能源消费大国。与此同时，我国能源对外依存度高、结构有待优化、碳排放量大等问题也不断显现，可持续发展、能源转型、能源安全等成为我国重点发展领域。氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，正逐步成为全球能源转型发展的重要载体之一。2022年3月，国家发展改革委、国家能源局联合印发氢能产业发展中长期规划(2021-2035年),以实现“双碳”目标为总体方向，明确了氢能是未来国家能源体系的重要组成部分，是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体，也是战略性新兴产业和未来产业的重点发展方向。氢能作为

2、高效低碳的能源载体，绿色清洁的工业原料，在交通、工业、建筑、电力等多领域拥有丰富的落地场景，未来有望获得快速发展。本报告从氢能的特点和主要类型入手，对氢能产业链、各国发展策略、我国氢能产业政策、氢能产业投融资等进行了详细的梳理，并对氢能未来发展趋势进行了展望。主要发现包括：ddHI2IYDROGEt市场规模从全球角度来看，当前氢能产量约7,000万吨左右，且主要为化石能源制氢。随着全球低碳转型进程的加快，氧能特别是清洁氢能将得到迅速发展。根据国际主要能源机构的预测，到2050年，氢能产量将达到5-8亿吨区间，且基本为以蓝氢和绿氢为代表的清洁氢能。从占比角度来看，氢能有望从目前仅约0.1%全球能

3、源占比上升到2050年12%以上的占比。自2020年“双碳”目标提出后，我国氢能产业热度攀升，发展进入快车道。2021年中国年制氢产量约3,300万吨，同比增长32%,成为目前世界上最大的制氢国。中国氢能产业联盟预计到2030年碳达峰期间，我国氢气的年需求量将达到约4,000万吨，在终端能源消费中占比约为5%,其中可再生氢供给可达约770万吨。到2060年碳中和的情境下，氢气的年需求量有望增至1.3亿吨左右，在终端能源消费中的占比约为20%,其中70%为可再生能源制氧。氢能产业链氢能产业链主要包括上游制氢，中游氢储运、加氢站，以及下游多元化的应用场景。目前来看，其主要应用场景分布于交通业、工业

4、、发电以及建筑领域。带IJ氢：电解水制氧是最有发展潜力的绿色氢能生产方式，特别是利用可再生能源进行电解水制氢是目前众多氢气来源方案中碳排放最低的工艺，与全球低碳减排的能源发展趋势最为吻合。目前电解水制氢主要有3种技术路线：碱性电解(AWE)、质子交换膜(PEM)电解和固体氧化物(SOEC)电解。其中碱性电解水制氧技术相对最为成熟、成本最低，更具经济性，已被大规模应用。PEM电解水制氧技术已实现小规模应用，且适应可再生能源发电的波动性，效率较高，发展前景好。固体氧化物电解水制氢目前以技术研究为主，尚未实现商业化。f诸能和运输：高压气态储氢、低温液态储氢已进入商业应用阶段，而有机液态储氢、固体材料

5、储氢尚处于技术研发阶段。其中，气态储氢是目前发展相对成熟、应用较广泛的储氢技术，但该方式仍然在储氢密度和安全性能方面存在瓶颈。长管拖车为主的气态运输，是当前较为成熟的运输方式。力口氢站：从规模来看，2021年中国新建100座加氢站，累计建成数量达218座，位居世界首位。2022上半年国家进一步统筹推进加氢网络建设，全国已建成加氢站超270座。从区域分布来看，当前我国加氢站可实现除西藏、青海、甘肃外的省份全覆盖，同时又具有一定的区域集中性特征，俗引前4的若伶优力为广东告h4订款告如寸的T若一/应用场景：目前工业和交通为主要应用领域，建筑、发电等领域仍然处于探索阶段。据预测，到2060年工业领域和

6、交通领域氧气使用量分别占比60%和31%,发电领域和建筑领域占比分别为5%和4%。交通领域:燃料电池汽车是交通领域主要应用场景，未来有望实现高速增长。2020年由于受到疫情等因素影响,我国燃料电池汽车产销量出现下降，但2021年燃料电池汽车产量和销量分别同比增加35%和49%；今年以来燃料电池汽车产销量进一步增加，上半年燃料电池汽车产量1,804辆，已经超过去年全年。我国氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）显示，计划到2025年我国燃料电池车辆保有量达到5万辆。据此计算，未来几年我国燃料电池汽车保有量的年均熠长率将超过50%。燃料电池汽车主要包括燃料电池系统、车载储氢系统、整车控制系

7、统等。其中，燃料电池系统是核心，成本有望随着技术进步和规模扩大而下降。燃料电池汽车适合重型和长途运输，在行驶里程要求高、载重量大的市场中更具竞争力。工业领域:氢不仅作为工业燃料，也可以作为工业原料帮助工业减碳发展。在氢冶金、合成燃料、工业燃料等的带动下，2060年工业部门氢需求量将达到7,794万吨，接近交通领域的两倍。例如，在钢铁领域，2020年国内钢铁行业碳排放总量约18亿吨，占全国碳排放总量的15%左右。按照2030年减碳30%目标，需减排5.4亿吨，面临巨大挑战。氢冶金是钢铁行业实现“双碳”目标的革命性技术，绿氢有望逐渐成为化工生产常规原料。就化工行业而言，氨气是合成氨、合成甲醇、石油

8、精炼和煤化工行业中的重要原料。目前，工业用氢主要依赖化石能源制取。随着可再生能源发电价格持续下降，到2030年国内部分地区有望实现绿氢平价，绿氢将进入工业领域，逐渐成为化工生产常规原料。发电领域：氢能发电主要有两种方式。一种是将氢能用于燃气轮机，带动电机产生电流输出，即“氢能发电机”。氢能发电及可以被整合到电网电力输送线路中，以此实现电能的合理化应用，减少资源浪费。另一种是利用电解水的逆反应，氢气与氧气（或空气）发生电化学反应生成水并释放出电能，即“燃料电池技术”。燃料电池可应用于固定或移动式电站、备用峰值电站、备用电源、热电联供系统等发电设备。目前两种氢能发电均存在成本较高的问题。燃料电池发

9、电成本大约2.5-3元/度，而其他技术发电成本基本低于1元/度。降低成本是氢能在发电领域发展的关键。建筑领域：氢能供热供暖在建筑中不占优势，初期在建筑中主要采用混合氢气。氧气在建筑中的应用相对有限,与天然气供热等比较，氧气供热在效率、成本、安全和基础设施的可得性等方面均有短板。早期氢气在建筑中的使用将主要是混合形式，在2030年代后期，纯氢在建筑中的使用有望超过混合氢气。国际氢能发展和合作世界能源结构正面临深刻调整，氢能已成为各国未来能源战略的重要组成部分，近年来全球各主要经济体纷纷出台氢能战略规划。日本日本氢能战略的出发点是维护本国能源安全，目标是构建全球“氢能社会”，正寻求在全球 范围内打

10、造日本主导的氢能产业链。欧盟欧盟氢能战略的出发点是实现脱碳，目标是大 规模快速部署绿氢。尤其是俄乌冲突爆发以来, 欧盟愈发重视摆脱对俄罗斯的能源依赖，加速 推进绿氢发展。美国氢能是美国能源多元化发展战略的重要方向之-O当前美国正积极储备氢能全产业链技术， 助力实现其在气候领域做出的减排承诺。澳大利亚立足本国资源优势打造新型经济增长点，希望 成为亚洲氢能出口大国。澳大利亚正大力发展 氢枢纽，推动行业尽快实现规模经济。智利借助绿氢实现经济增长驱动力转变，从铜矿等不可再生资源驱动，转向风能、光能等可再生 能源驱动，目标成为全球绿氢出口领导者。中国氢能是中国未来国家能源体系的重要组成部分,中央和地方各

11、级政府不断出台支持政策，氢能 有望获得加速发展，在未来几年初步建立起较 为完整的供应链和产业体系。氢能行业融资今年上半年，氢能行业股权融资延续去年以来的火热，共发生融资事件21笔，融资金额15.9亿元，融资数量和金额分别比去年同期增加50%和137%。O由于氢能行业处于起步阶段，氢能企业目前的融资主要集中在早期轮次，其中A轮无论是数量还是金额都位居前列，2022年上半年氢能领域A轮投资7笔，投资金额合计6.5亿元。O从地区分布来看，上海、浙江、四川、北京等地氢能企业融资领先其他地区。其中上海、江苏是国内燃料电池车研发与示范最早的地区，四川是国内可再生能源制氧和燃料电池的核心部件电堆研发的重要地

12、区，北京是较早开展燃料电池电堆和关键零部件研发的地区。O上半年氢能企业融资主要集中在产业链中游，燃料电池的研发是投资热点，燃料电池的电堆、系统等高精尖技术备受资本青睐，共14笔。产业链上游制氢、储氢和加氢环节的投资共5笔，比去年增加4笔，氢能行业融资从扎堆燃料电池向上游产业延伸，投资者更加注重布局氢能全产业链。O随着氢能产业的发展，企业间的国际投资与合作也不断加强。在利用外资方面，我国氢能企业不断加强与技术领先的外资企业合作，设立合资公司深化氢能领域布局。在对外直接投资方面，我国企业主要关注通过收购国外先进的氢能技术企业进入氢能产业。趋势及展望在政策支持、企业积极参与和受到资本青睐等多重有利因

13、素的影响下，预计氢能产业的发展将呈现出星火燎原之势。展望未来，产业发展的主要趋势包括：O氢能有望在交通运输领域率先实现商业化。预计“十四五”期间，中国氢能应用的需求增量主要来自于交通运输领域，氢燃料电池汽车的大规模推广是关键驱动力，长期来看工业领域仍是氢能应用的第一大领域，需求会在更有利的政策环境和技术环境下进一步释放。O绿色制氧、氢燃料电池关键材料、加氢站设备国产化将成为氢能行业热门赛道。随着下游应用需求不断释放，目前已有超过三分之一的央企在制定包括制氧、储氢、加氢、用氢等全产业链的布局。大型央企入局产生了强有力的带动作用，预计资本市场对氢能关注度将持续升温，投资者重点关注绿色制氢、氢燃料电

14、池关键材料、加氢站设备国产化等赛道，推动我国氢能科技迭代创新。O氢能区域产业布局快速形成。氢能产业布局与区域资源禀赋高度相关，且短期内氢能长距离、大规模储运的成本瓶颈依然存在。预计在产业发展初期阶段，各地将优先打造区域内产业生态，随着产业进一步成熟，区域之间通过输氧管道等基础设施，由近及远连接形成全国性网络。目录01氢能简介1.什么是氢能080902氢能市场规模1.全球市场规模122.氢能分类1403氢能产业链梳理1 .制氧：化石燃料制氧目前仍是主流，电解水制氢是未来最有发展潜力的绿色氢能生产方式2 .储能和运输：高压气态储氢、低温液态储氢已进入商业应用阶段3 .加氢站:中国加氢站数量居全球首

15、位，具有区域集中性特点4 .应用场景：工业和交通为主要应用领域，建筑、发电等领域仍然 处于探索阶段1921232504国际氢能发展和合作1.海外氢能战略382.中国市场规模434805氢能行业融资1.氢能行业股权融资持续升温502 .中国氢能战略3 .国际合作4 .燃料电池仍为氢能行业热门赛道，但向上游延伸515 .氢能领域国际投资与合作不断加强5306趋势及展望UU1.氢能在交通运输领域即将迎来大规模商业化566 .绿色制氢、氢燃料电池关键材料、加氢站设备国产化将成为57氢能行业热门赛道587 .氢能区域产业布局快速形成氢能简介全球气候变化、环境污染、资源紧缺等问题日益凸显，加强对环境、社会

16、、治理的关注已成为全球共识。氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，正逐步成为全球能源转型发展的重要载体之一 国家能源局网站，氢能产业发展中长期规划（2021-2035年），2022-3-23, 2上海交通大学能源研究所，氢能，O什么是氢能氢能是氢的化学能，即氢元素在物理与化学变化过程中所释放的能量。氢气和氧气可以通过燃烧产生热能，也可以通过燃料电池转化成电能。由于氢气必须从水、化石燃料等含氧物质中制得，而不像煤、石油和天然气等可以直接从地下开采，因此是二次能源。氢在地球上主要以化合态的形式出现，是宇宙中分布最广泛的物质，它构成了宇宙质量的75%2,还具有导热良好、清洁无毒和单位质量

17、热量高等优点，相同质量下所含热量约是汽油的3倍。氢能之所以在全球应对气候变化和碳减排中被寄予厚望，主要由于其所具备的以下几大特性：生态友好与传统的化石燃料不同，氢在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。高效性氢燃料电池的发电效率可以达到50%以上。这得益于燃料电池的转换特性将化学能直接转换为电能，而没有热能和机械能（发电机）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，装机量不断提升，但其也具有波动性和间歇性等短板。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，或者以固态存储于储氢材料中，可以成为解决电网调峰和“弃风

18、/弃光”等问题的重要手段。应用场景广泛OOOO氢能既可以用作燃料电池发电，应用于汽车、火车、船舶和航空等领域，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。氢能分类目前根据制取方式和碳排放量的不同将氢能按颜色主要分为灰氢、蓝氢和绿氢三种。灰氢蓝氢绿氢通过化石燃料（天然气、煤等）转化反应制取氢气。由于生产成本低、技术成熟，也是目前最常见的制氢方式。由于会在制氢过程中释放一定二氧化碳，不能完全实现无碳绿色生产，故而被称为灰氢；在灰氢的基础上应用碳捕捉、碳封存等技术将碳保留下来，而非排入大气。蓝氢作为过渡性技术手段，可以加快绿氢社会的发展；通过光电、风

19、电等可再生能源电解水制氢，在制氧过程中将基本不会产生温室气体，因此被称为“零碳氢气”。绿氢是氢能利用最理想的形态，但目前受制于技术门槛和较高的成本，实现大规模应用还有待时日。根据主要国际能源组织的预测，到2050年全球的绿氢产量将远远高于蓝氢（图1）O以国际能源署为例，2050年全球绿氢产量将达3.23亿吨，较蓝氢产量高58%o而彭博新能源财经则预测2050年全球氢能产量将达到8亿吨，且全为绿氢主要国际能源机构对2050年全球制氢量的预测,亿吨2050氢能市场规模2016年巴黎协定正式签署，提出本世纪后半叶实现全球净零排放，同时提出控制全球温升较工业化前不超过2,并努力将其控制在1.5C以下的

20、目标（下文简称1.5C目标）o为了实现2。C的温升目标，全球碳排放必须在2070年左右实现碳中和;如果实现1.5C的目标，全球需要在2050年左右实现碳中和。至目前已有超过130个国家和地区提出了实现“零碳”或“碳中和”的气候目标，其中包括欧盟、英国、日本、韩国在内的17个国家和地区已有针对性立法3。零碳愿景成为全球范围内氢能发展的首要驱动力，大力发展绿氢是实现碳中和路径的重要抓手。HYDROGeHYDROGENH2(tZero;全球市场规模在全球低碳转型的进程中，清洁氢能将发挥重要作用。根据高盛今年二月公布的报告S目前全球氢能市场的总规模约为1.,250美元，到203晔将在此基础上翻一番，到

21、2050年达到万亿美元市场规模。随着可再生能源制氧技术的突破和成本的降低，氧能在全球能源市场中的占比也将进一步提升。国际能源机构针对205眸氢能在全球能源总需求中的占比进行了预测(图2),其中最乐观的为氢能委员会和彭博新能源财经，预测到205眸氢能在总能源中的占比将达22%,其余几家机构的预测值在12%18%间不等。不管基于哪个预测，与氢能目前在全球能源中约0.1%的占比相比，都将实现质的飞跃。国际能源机构对2050年氢能在全球能源总需求中占比的预测205022%22%数据来源：StatiSta,毕马威分析注：彭博新能源财经(BNEF)预测基于绿色乐观情境(greenscenario),能源转

22、型委员会(ETC)预测基于仅实现供应端脱碳情境(SUPPIy-SidedeearbOniZatiOnOn1.ySCenariO),国际能源署(IEA)预测基于净零排放情境(netzeroscenario),国际可再生能源机构(IRENA)预测基于达成1.5C目标情境。4Go1.dmanSachsResearch,thedeanhydrogenrevo1.ution,Feb2022以国际可再生能源机构12%的占比预测为例，清洁氢能产量将从目前几乎可以忽略不记的基础提升到2050年的6.14亿吨，在氢能的几大行业重点应用领域，包括交通业、工业和建筑中清洁氢能的总消耗量也将在目前基础上得以大大提升。

23、目前清洁氢能在交通业能源中的占比约为0.1%,预计到2030年将上升到0.7%,至J205弹将达到12%的占比俵1)o表11国际可再生能源机构对实现1.5C目标情境下的全球氢能预测核心指标5202020302050清洁氢能产量(亿吨/年)-01.546.14清洁氢能在总能源消耗中的占比(%)0.13.012清洁氢能在交通业总能源消耗中的占比(%)0.10.712氨、甲醇、合成燃料在交通业总能源消耗中的占比(%)01638清洁氢能在建筑中的总消耗量(艾焦耳/年)-023.2氢能及其衍生物的总投资(H乙美元/年)133176氢能及其衍生物对能源行业碳减排的贡献率(%)10资料来源：Statista

24、,国际可再生能源机构，毕马威分析此外，国际氢能贸易的发展潜力也不容忽视。国际可再生能源机构预计6,到2050年，全啜勺25%的氢能可以跨境交易，主要依靠现有天然气管道的改造及氨船进行运输。氢能的进出口将形成新的贸易网络，该机构预计到2050年，通过管道输送氢气的主要出口国将包括智利、北非和西班牙，它们合计将占管道贸易市场的近四分之三北非和西班牙拥有太阳能资源和靠近欧洲西北部的优势，欧洲该地区对氢的需求量很大，但可再生资源贫乏，也有现成的天然气管道可以利用。日本、韩国等地区将成为氢能的主要进口国。5清洁氢豌主要包括蓝氢和绿氢6IRENA,WoridEnergyTransitionOut1.k20

25、22,Mar2022中国市场规模自2020年“双跋目标提出后，我国氢能产业热度攀升，发展进入快车道。2021年中国年制氧产量约3,300万吨7（图3）,同比增长32%,成为目前世界上最大的制氢国。中国氢能产业联盟预计到203阵碳达峰期间，我国氢气的年需求量将达到约4,000万吨，在终端能源消费中占匕哟为5%,其中可再生氢供给可达约770万吨8。到1206眸碳中和的情境下，氧气的年需求量将增至1.3亿吨左右，在终端能源消费中的占比约为20%,其中70%为可再生能源制氢九数据来源：中国煤炭工业协会，毕马威分析7新浪财经，2021年我国氢气产量居全球之首，2022-4-11,8落基山研究所联合中国氢

26、能联盟，开启绿色氨碗时代之匙：中国2030年“可再生氢100”发展路线图，2022-69中国氢能联盟，中国氢能源及燃料电池产业白皮书2020,20214从产量结构来看（图4）,2020年我国氢气总产量达到2,500万吨，主要来源于化石能源制氢（煤制氢、天然气制氢）；其中，煤制氢占我国氢能产量的62%,天然气制氧占比19%,而电解水制氧受制于技术和高成本，占比仅1%。从全球2020年的制氧结构来看（图5）,化石能源也是最主要的制氧方式，其中天然气占比59%,煤占比19%。化石能源制氢过程中碳排放巨大，在“双碳”目标进程中将逐渐被淘汰，而工业副产氢既可减少碳排，又可以提高资源利用率与经济效益，可以

27、作为氢能发展初期的过渡性氢源加大发展力度。数据来源：中国煤炭工业协会，毕马威分析0.7%2020年全球制氢结构-石油0.6%化石燃料使用碳捕集与封存数据来源：IEA,毕马威分析、/氢能产业链梳理氢能产业链主要包括上游制氢，中游氢储运、加氢站，以及下游多元化的应用场景,例如交通、工业、发电以及建筑等领域（图6）o。电解水制氢。工业副产制氢O化石燃料制氢。新兴制氢技术氢储运。高压储运。固态储运。液态储运。有机液态储运氢加注加氢站交通领域。公路。铁路。航空。航运工业领域O钢铁。化工发电领域O氢能发电。燃料电池。氢储能建筑领域。采暖。供热制氢：化石燃料制氢目前仍是主流，电解水制氢是未来最有发展潜力的绿

28、色氢能生产方式目前主要的制氢方式包括化石燃料制氢、H业副产制氢和电解水制氧等三类(表2)o化石燃料制氢化石燃料制氢是传统的制氢方法，也是目前国际及我国的主流制氢方式。该方式由于离不开对化石燃料的依赖，仍会排出二氧化碳等温室气体，因此所制氧气不属于清洁氢能范畴。化石能源制氧主要包括煤制氢、天然气制氧、石油制氢、甲醇制氢等，其中煤和天然气制氢是化石能源制氢的主要方式O煤制氧煤炭目前仍是我国的主要能源之一，也是我国制氧的主要原料。虽然煤焦化副产的焦炉气也可用于制氢，但煤气化制氢目前在国内氢气生产中占据主导地位O煤气化制氢技术的工艺过程一般包括煤气化、煤气净化、CO变换以及氢气提纯等主要生产环节。煤制

29、氢经过多年的发展，技术成熟，被广泛应用于煤化工、石化、钢铁等领域。特别是化工和化肥行业一直在使用这项技术生产氨。但煤制氧工艺的二氧化碳排放量约是天然气制氢的4倍，需结合碳捕集与封存(CCS)技术才能实现减排。据IEA数据，在煤制氢生产中加入CCS预计将使资本支出和燃料成本分别增加5%和130% IEA, The future of hydrogen: Seizing today s opportunities, Jun 2019o中国煤炭资源相对丰富、成本较低，配备CcS的煤制氧工艺可以是向清洁制氧中的一个合理过渡。天然气制氢天然气制氧是目前全球氧气的主要来源，在北美和中东等地区被广泛使用。与

30、煤制氧装置相比，用天然气制氧产量高，抖瞅的温室气体少，是化石原料制氧路线中较为理想的制氢方式。工业上由天然气制氢的技术主要有蒸汽转化法、部分氧化法以及天然气催化裂解制氢。然而，我国国内目前天然气约40%依赖进口。国内主流的工业制氢方式仍然是煤制氢，天然气制氢之路仍然需要契机。降本和技术突破也是天然气制氢的两大关卡。磔？工业副产制氢工业副产制氢是指将富含氢气的工业尾气作为原料，主要采用变压吸附法（PSA法），回收提纯制氧目前主要尾气来源有氯碱工业副产气、焦炉煤气、轻烧裂解副产气。与其他制氢方式相比，H业副产品制氢的最大优势在于几乎无需额外的资本投入和化石原料投入,所获氧气在成本和减排方面有显著优

31、势。由于其丰富的潜在供应量，被广泛认为是燃料电池发展现阶段可行的供鼬有夬方案。倍电解水制氢电解水制氢是在直流电下将水分子分解为氢气和氧气，分别在阴、阳极析出，所产生的氢气纯度高（99%）。该技术是目前最有发展潜力的绿色氢能生产方式，特别是利用可再生能源进行电解水制氢是目前众多氢气来源方案中碳排放最低的工艺，与全球低碳减排的能源发展趋势最为一致。目前电解水制氧主要有3W技术路线：碱性电解（AWE）,质子交换膜（PEM）觥率和固体氧化物（SOEC）电解O其中碱性电解水制氧技术相对最为成熟、成本最低，更具经济性，已被大规模应用。PEM电解水制氢技术已实现小规模应用，且适应可再能源发电的波动性,效率较

32、高，发展前景好。固体氧化物电解水制氢目前以技术研究为主，尚未实现商业化。PEM电解装置的双极板需使用镀金或镀粕的钛材料，电堆核心也要使用稀有金属。考虑到阳极侧容易氧化，为增强耐用性，还要使用钵这种地球上最稀有的金属，目前全球的年产能仅砸左右。阴极侧也需要使用稀有金属箱。稀有金属占PEM电解系统整体成本的近10%,其高成本和供应链的局限性成为了目前推广PEM电解技术的主要瓶颈。为避免关键材料供应短缺和降低成本，PEM电解技术的发展也将努力减少稀有材料的使用，并用价格低廉的常见材料来替代稀有金属。表2I制氢方法比较制氧方法反应原理优点缺点化石燃料制氢煤制氧煤焦化和煤气化我国煤储丰富、产量丰富、成本

33、较低、技术成熟温室气体排放天然气制氢蒸汽转化法为主，部分氧化法及催化裂解成本较低、产量丰富温室气体排放工业副产制氢焦炉气制氢采用变压吸附法直接分离提纯氢气工业副产、成本低空气污染、建设地点受原料供应限制氯碱制氢氯酸钠尾气：脱氧脱氯、PSA分离纯化-PVC尾气：变压吸附净化、变压吸附PSA提氢产品纯度高、原料丰富建设地点受原料供应限制电解水制氧碱性电解直流电分解水技术较成熟、成本较低产气需要脱碱，需稳定电源质子交换膜电解操作灵活、装备尺寸小、输出压力大、适用于可再生发电的波动性需使用稀有金属笆、钵等，成本高且供应链局限大固体氧化物电解转化效率高实验室阶段生物质能、光解水等制氧法太阳光催化水分释放

34、氢气、微生物催化水分解制氢环保技术不成熟、氧气纯度低数据来源：公开资料整理，毕马威分析储能和运输：高压气态储氢、低温液态储氢已进入商业应用阶段在氢能产业发展过程中，量的存储运输是连接氢气生产端与需求端的关键桥梁，因此高效、低成本的氧气储运技术是实现大规模用氢的必要保障O根据氧气的储存状态可将储运方式分为气态储运、低温液态储运、有机液态储运和固态储运等。目前，高压气态储氢、低温液态储氢已进入商业应用阶段，而有机液态储氢、固体材料储氢尚处于技术研发阶段。不同储氢方式各有优劣(表3),其中气态储氢具有成本低、能耗低、操作环境简单等特点，是目前发展相对成熟、应用较广泛的储氢技术，但该方式仍然在储氢密度

35、和安全性能方面存在瓶颈。低温液态储氢是先将氢气液化，然后储存在低温绝热容器中，目前主要应用在航空领域O有机液态储氢由于其存储介质与汽油、柴油相近，可利用已有基础设施从而降低应用成本，备受业界青睐。相较于气态储氢和液态储氢，固态储氢在储氢密度和安全性能方面的优势更为突出，随着技术研发的深入，也是未来实现氢能高效、安全利用的重要方向近年来，固态储氢引发行业的持续关注，吸引多家企业入局，其中，轻量化的小型固态储氢展现出较好的发展势头，以固态储氢为能源供应的电动自行车在深圳市、常州市等多地开展场景试验】2,13。表3I储氢技术比较I储存方式核心技术优点缺点技术成熟度气态储存高压压缩 成本较低 常温操作

36、 储氢能耗低 充放氢速度快 储氢密度小 储存容器体积大 存在氢气泄漏和容器爆破风险技术成熟，当前应用最广泛低黯态低温绝热储存能量密度大-体积密度大加注时间短成本较高制冷能耗大绝热要求高技术成熟，主要在航空等领域得到应用有机液态有机储氢储存介质 储氢密度大 稳定性高 安全性好 运输便利 储氢介质可多次循环适用 成本较高 脱氢温度高 能耗大 氢气纯度不高，有几率产生杂质气体已无主要技术障碍BB太的在物理或化学吸附储氢 安全性好 储氢密度大 氢纯度高，可提纯氢气 运输便利 可快速充、放氢成本高储放氢存在约束，热交换较困难，放氢需在较高温度下进行尚在技术提升阶段，已在分布式发电、风电制氢、规模储氢中得

37、到示范应用资料来源：世界能源蓝皮书M,清华大学核能与新能源技术研究院15,毕马威分析U科技日报，固态储氢是未来高密度储存和氢能安全利用的发展方向，2021-05-27,httpsraina20210527A02UZB0012腾讯网，110克氢量可跑12必里，氢靛电动自行车在深圳投放试脸，2022-06-01,https:/new.qq.eom/rain/a/20220601A084G000腾讯网，首个“氢能自行车嬲”投运，首批IOoO辆量能共享单车发车，2021-1224,https:/new.qq.eom/rain/a/20211224A0A48400M清华大学核能与新能源技术研究院，氢气储

38、运技术的发展现状与展望，2021-111嗤晓勇，世界能源蓝皮书：世界能源发展报告(2021),社会科学文献出版社，2021.9在氢气运输方面，根据储氢状态的差异分为气态输送、液态输送和固态输送，气态和液态为目前的主流方式。通常的输氢形式包含长管拖车、槽罐车、管道（纯氢管道、天然气管道混输），不同的储运方式具有不同特点及适应性（表4）。船舶运氢也有望成为未来氢气运输的主要方式之一，但目前离实现商用规模化仍有一定距离，预计在20252027年间有望实现商用化吨由于中国目前氢能产业处于发展初期，氢能市场规模较小，且氢能示范应用主要围绕工业副产氢和可再生能源制氢地附近，因此多采用长管拖车运输，这也是当

39、前较为成熟的运输表4I氢储运工具及适用场景储运方式运输工具经济距离（km）适用场景气态储运长管拖车200城市内配送管道500国际、跨城市与城市内配送液态储运液氧槽罐车200国际、规模化、长距离液氢运输船200国际、规模化、长距离固态储运货车150实验研究阶段数据来源：2022年中国氢能行业技术发展洞察报告17,公开资料，毕马威分析从整体发展趋势来看，根据中国氢能联盟报告预测，氢能储运将按照“低压到高压”“气态到多相态”的技术发展方向，逐步提升氢气的储存和运输能力吨氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）指出，我国将稳步构建氢能储运体系，以安全可控为前提，推动氢储运技术研发，提高高压气态储

40、运效率，加快降低储运成本，有效提升高压气态储运商业化水平，体现了“低压到高压”的前进方向。同时，为满足氢能发展后期长距离、大规模运输需求，我国将持续推动低温液氢储运产业化应用，探索有机液体、固态等储运方式应用，整体发展将呈现“气态到多相态”的发展趋势久1僦运在线，KSoE预计氨气运输粉将在20252027年间飒商用化，2022-1-18,httphtm1.2022-01-18A2A9FF33FB1.F9DA7.shtm1.*财联社，新能源日报等，2022年中国氢能行业技术发展糠报告，2022-318中国氢掂联盟，中国氢熊源及燃料电池产业白皮书（2019版），2019-619国家能源局网站，氢能

41、产业发展中长蹴划（2021-2035年），2022-3-23,http:/ZfXX加氢站：中国加氢站数量居全球首位，具有区域集中性特点加氢站是为燃料电池汽车充装氢气燃料的专门场所，作为服务氢能交通商业化应用的中枢环节，是氢能源产业发展的重要基础设施。我国高度重视加氢站的建设，并积极发布相关政策规划助推加氢站的建设与布局（表5）o2014年国家首次发布针对加氢站的补贴政策O2019年，推动加氢设施建设正式写入政府工作报告。2020年财政部出台有关开展燃料电池汽车示范应用的政策，将“运营至少2座加氢站且单站日加氢能力不低于500公斤”作为示范城市群申报的基础条件，预计未来加氢站至少会从500公斤/

42、天的加注量起步，这对于后期氢能的产业化将起到良好的带动作用。表5I加氢设施相关政策梳理政策规划发布单位发布时间补贴政策“十四五”全国城市基础设施建设规划住房和城乡建设部、国家发展改革委2022年7月开展新能源汽车充换电基础设施信息服务，完善充换电、加气、加氢基础设施信息互联互通网络。国务院关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见关于开展燃料电池汽车示范应用的通知国务院财政部、工业和信息化部、科技部等2021年2月2020年9月加强新能源汽车充换电、加氢等配套基础设施建设。燃料电池汽车示范城市群申报需满足已推广不低于100辆燃料电池汽车，已建成并投入运营至少2座加氢站且单站日加氢能力不

43、低于500公斤等条件产业结构调整指导目录（2019年本）发改委2019年11月氢能和燃料电池将在新能源、有色金属、汽车、船舶、轻工等产业中得到支持发展。2019年政府工作报告国务院2019年3月推动充电、加氢等设施建设。关于新能源汽车充电设施建设奖励的通知财政部、科技部、发改委等2014年11月2013年至2015年符合国家技术标准且日加氢能力不少于200公斤的新建燃料电池加氢站每个奖励400万元，有效期到2015年末。数据来源：公开资料整理，毕马威分析从规模来看，目前中国加氢站的数量正逐年增加（图7）,2021年中国新建100座加氢站,累计建成数量达218座，位居世界首位名2022上半年国家

44、进一步统筹推进加氢网络建设,全国已建成加氢站超270座2】。20车百智库、百人会氢能中心，中国氢能产业发颗告2022,2022-621中国共产党新闻网，全国建成加氢站超270座，2022-8-14,http:/CPGPeoP中国已建成加氢站数量，座根据氢气的储存状态，加氧站可分为高压氢气加氢站和液氢加氢站。总体而言，中国加氢站的技术尚未成熟，关键设备依赖进口。高压氢气加氢站主要由压缩系统、储氢系统和加注系统组成，由于国内缺乏成熟量产的加氢站设备厂商，当前设备费用占比较高。目前我国常建的高压氢气加氢站的造价约为1,500万元，据专家推测，未来加氢站仍有30%-40%的降本空间”当前国内氢能应用规

45、模有限，但随着未来需求的增加和加氢站的推广，加氢环节的关键设备亟需国产化。国家或将进一步出台支持政策，力口快加氢站核心设备自主研发进程，实现关键设备国产化，提高氢能商业化的经济性。由于液氢密度较高，在相同的加氢量下，液氢加氢站的单位投资低于高压气量加氢站，具有一定的成本优势。从数量来看，2020年全球液氢加氢站约占加氢站总量的33%。相较之下，中国在液氢加氢站的建设上起步较晚，2021年底全国首座液氢油电综合功能服务站正式启用24。从技术维度来看，液氢装备制造核心技术基本被德国、法国垄断25,中国在液氢站方面的技术研发与攻关还有待加强。在确保安全的前提下，站内制氧、储氢和加氢一体化的加氢站等新

46、模式也正在积极探索中,氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）中鼓励充分利用站内制氧生产成本低的优势，推动氢能分布式生产和就近利用线此外，中石化等企业也在探索充分利用固定资产,依法依规利用现有加油加气站的场地设施改扩建加氢站27。22势银、中鼎恒盛，2022中国加氢站产业发展蓝皮书，2022-8 澎湃新闻，是什么推高了加复站成本？，202咛10月29日，https:/www.thepapercn/newsDetail_forward_976884824嘉兴市发展改革委，我国首个液氢油的合供够艮务站将在平湖投入使用，2021-1210, 中国能源报，液氢加氢站“卡”在哪，2020-10-1

47、2, 26SI家能源局网站，氢能产业发展中长娥!划（2021-2035年），2022-3-23, ”科尔尼，中国氢能产业发展白皮书，2020-3应用场景：工业和交通为主要应用领域，建筑、发电等领域仍然处于探索阶段氢能产业发展中长期规划（2021-2035）指出，“2035年形成氢能产业体系，构建涵盖交通、储能、工业等领域的多元氢能应用生态”。氢能源将为各行业实现脱碳提供重要路径。目前氢能的成本较高，使用范围较窄，氢能应用处于起步阶段。氢能源主要应用在工业领域和交通领域中，在建筑、发电和发热等领域仍然处于探索阶段。根据中国氢能联盟预测，到2060年工业领域和交通领域氧气使用量分别占比60%和31

48、%,电力领域和建筑领域占比分别为5%和4%（图8）2%2060年中国氢气需求结构预测（）数据来源：中国氢能联盟，毕马威分析*交通领域交通领域是目前氢能应用相对比较成熟的领域。从专利申请看，2021年交通领域的氢能技术应用专利申请15,639件，占氢能下游技术应用的71%2%氢能源在交通领域的应用包括汽车、航空和海运等，其中氢燃料电池汽车是交通领域的主要应用场景。28中国氢能联盟，中国氢能源及燃料电池产业白皮书，2019-629财联社，新能源日报等，2022年中国氢能行业技术发展洞察报告，20223公路燃料电池车发展现状燃料电池汽车产业处于起步阶段。电池汽车企业数量较少，技术、成本和规模是进入的

49、主要门槛，燃料电池汽车产销规模较小。2020年由于受到疫情等因素影响，燃料电池汽车产销量出现大幅下降，之后稳步恢复。2021年燃料电池汽车产量和销量分别同比增加35%和49%；今年以来产销量进一步增加，上半年产量1,804辆，已经超过去年全年（图9）O与纯电动汽车和传统燃油车相比，燃料电池汽车具有温室气体排放低、燃料加注时间短、续航里程高等优点，较适用于中长距离或重载运输，当前燃料电池汽车产业政策也优先支持商用车发展。现阶段国内氢燃斗电池车以客车和重卡等商用为主，乘用车主要用来租赁，占比不及0.1%o20182022年上半年我国燃料电池汽车产量和销量，辆销量产量数据来源：Wind,毕马威分析当

50、前燃料电池汽车的购置成本还较高，尚不具备完全商业化的能力。成本是限制燃料电池市场化的主要因素。燃料电池汽车的发展仍然依靠政府补贴和政策支持。202眸氢能公交车推广数量较多，虽然车型规格、系统配套商及功率大小有差异，但多数订单公交车均价在200-300万元/辆叱价格较高。此外，燃料电池汽车对低温性能要求较高，动力系统成本较高，加之基础设施稀缺等限制，目前尚未实现大规模推广，有待未来进一步改善。30腾讯网，从2020年8笔氢能公交订单看行业生态，2020-12-18,https:/new.qq.eom/rain/a/20201216A0EVBJ00燃料电池汽车发展前景在实现“双碳”目标的带动下，零

51、碳排放的燃料电池汽车有望保持高速增长。氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）指出，到2025年氢燃料电池车辆保有量约5万辆（图10）o据此计算，2022-2025年保有量年均增长率将超过50%。20202025年我国燃料电池车辆保有量，万辆5.006-5-4-3.2532.11.0.720-891370-I11112025年2020年2021年2022年2023年2024年数据来源：香橙会研究院，氢能产业发展中长期规划（2021-2035年），毕马威分析*2022-2025年为预测值燃料电池汽车成本未来有较大下降空间。燃料电池汽车主要包括燃料电池系统、车载储氢系统、整车控制系统等。其中

52、，燃料电池系统是核心，成本有望随着技术进步和规模扩大而下降。根据国际能源署（IEA）研究，随着规模化生产和工艺技术的进步，2030年燃料电池乘用车成本将与纯电动汽车、燃油车等其他乘用车成本持平，其中燃料电池系统的成本将从2015年的30,200美元/辆降低到2030年的4,300美元/辆，单位成本则有望从2015年的380美元/千瓦时降低到2030年的54美元/千瓦时，降幅为86%,是推动燃料电池汽车成本下降的主要动力汽燃料电池车适合重型和长途运输，在行驶里程要求高、载重量大的市场中更具竞争力，未来发展方向为重型卡车、长途运输乘用车等。根据国际氢能协会分析，燃料电池汽车在续航里程大于650公里

53、的交通运输市场更具有成本优势。由于乘用车和城市短程公共汽车续航里程通常较短，纯电动汽车则更有优势。燃料电池汽车未来发展空间广阔。相比纯电动车型，燃料电池车克服了能源补充时间长、低温环境适应性差的问题，提高了营运效率，与纯电动车型应用场景形成互补。中国氢能联盟研究院预测，到2030年我国燃料电池车产量有望达到62万辆/年32。31国际能源署（IEA）,中国能源体系碳中和路线图，2021.932落基山研究所、中国氢罪联盟研究院，开启绿色氢能新时代之逃：2030年“可再生氢】00”发展巡线图，2022-6铁路清洁能源成为许多国家未来能源体系的重要组成部分，氢能作为清洁能源受到铁路领域的广泛关注。氢能

54、在铁路交通领域的应用主要是与燃料电池结合构成动力系统，替代传统的内燃机。目前氢动力火车处于研发和试验阶段，德国、美国、日本和中国等国走在前沿。德国在2022年开始运营世界上第一条由氢动力客运火车组成的环保铁路线，续航里程可达1,000公里，最高时速达到140公里O中国在2021年试运行国内首台氢燃料电池混合动力机车，满载氢气可单机连续运行24.5时，平直道最大可牵引载重超过5,00函；于2022年建成国内首个重载铁路加氢科研示范站，将为铁路作业机车供应氢能O氢动力火车的优点在于不需要对现有铁路轨道进行改建，通过泵为火车填充氢气，并且噪音小、零碳排放。但是现阶段发展氢动力火车也存在一些挑战O-方

55、面，氢燃料电池电堆成本高于传统内燃机，组成氢动力系统后（含储氢和散热系统等）成本将进一步增加，搭载氢能源系统的车辆成本较高。另一方面，由于技术不成熟、需求少等因素，目前加氢站等氢能源基础设施的建设尚不完善。由于世界主要国家重视以氢能为代表的清洁能源的发展，氢动力火车作为减碳的有效途径,未来发展空间广阔。以欧洲国家为例，法国承诺到203碎、德国提出到2038年、英国计划到2040年把以化石能源（柴油）驱动的国家铁路网络替换成包括氢能源在内的清洁育蹒驱动的铁路网络力。33ChrisPa1.mecHydrogen-PoweredTrainsStarttoRoII,Engineering,Issue1

56、1,2022航空随着能源加速向低碳化、无碳化演变，航空业也面临能源体系变革带来的新拟俄。氢能源为低碳化航空提供了可能，氢能可以减少航空业对原油的依赖，减少温室及有害气体的排放。相比于化石能源，燃料电池可减少75%90%的碳排放，在燃气涡轮发动机中直接燃烧氧气可减少50%-75%的碳排放，合成燃料可减少3O%6O%0碳排放血氢动力飞机可能成为中短距离航空飞行的减碳方案，但在长距离航空领域，仍须依赖航空燃油。预计2060年氧气能提供5%左右航空领域能源需求乱氢能为航空业提供了可能的减碳方案，美国、英国、欧盟等发达国家和地区纷纷出台涉及氢能航空发展的顶层战略规划（图11）。各国家（地区）氢能航空发展

57、策略比较国家（地区）发展规划路线图氢能航空.距2020-2028年发展基础性技术，促使通勤飞机通过认证20282035年集中扩大核心氢组件等应用规模。应用于中程飞机20352050年为中远程开发概念机和原型机国家氢能战略氢能发展规划20222024年实现小规模电解制氧20252027年试点采用碳捕获的氢能项目，开展航空试验20282030年大规模采用CUUS技术的制氢及大规模电解制氧，同时在航空方面实现应用研究燃料电池和燃气轮车等氢能转化技术计划5年内投资1亿美元，支持由美国国家实验室主导的氢能和燃料电池的关键技术研究，将促进航空氢能动力的发展数据来源：根据美国、英国和欧盟氢能发展战略整理，毕

58、马威分析从发达国家发布的规划可以看出，氢能航空的发展是一个漫长的过程O从现在到203阵主要是发展基础性技术，开展航空试验；至11205阵完成远程客机验证机和大规模的氢燃料加注基础设施建设，在航空领域实现更大规模应用。“欧盟，氢动力航空：至U205咛氢技术经济和气候影哨，2020（06）35刘玮等，“双碳”目标下我国低碳清洁氢能进展与展望，储能科学与技术，2022（02）航运随着航运业迅速发展，柴油机动力船舶引发的环境问题日益显现O202阵我国航运业的二氧化碳排放量占交通运输领域排放量的12.6%。氢育日乍为清洁育蹒有望在肪运领域减碳中发挥积极作用。根据EA布的中国能源体系碳中和路线图，航运业的

59、碳减排主要取决于氢、氨等新型低碳技术和燃料的开发及商业化；在承诺目标情景中，2060年基于燃料电池的氢能应用模式将满足水路交通运输领域约10%的能源需求。氢及氢基燃料是航运领域碳减排方案之一。通过氢燃料电池技术可实现内河和沿海船运电气化，通过生物燃料或零碳氢气合成氨等新型燃料可实现远洋船运脱碳。我国部分企业和机构基于国产化氢能和燃料电池技术进步已经启动了氢动力船舶研制。现阶段，氢动力船舶通常用于湖泊、内河、近海等场景，作为小型船舶的主动力或大型船舶的辅助动力。海上工程船、海上滚装船、超级游艇等大型氢动力船舶研制是未来发展趋势。总体而言，氢动力船舶整体处于前期探索阶段，高功率燃料电池技术尚未成熟，但随着氢存储优势显现，燃料电池船舶市场渗透率将逐步提升。预计到2030年我国将构建氢动力船舶设计、缶搪、调试、测试、功能验证、性能评估体系，建立配套的氧气“制储运”基础设施，扩大内河/湖泊等场景的氢动力船舶示范应用规模，完善水路交通相关基础设施；到2060年完成我国水路交通运输装备领域碳中和目标，在国际航线上开展氢动力船舶应用示范，提升我