氫能是一種清潔、高效、安全、可持續(xù)的二次能源，可通過多種途徑獲取。且符合我國碳減排大戰(zhàn)略，同時有利于解決我國能源安全問題。同時氫能的應(yīng)用可以廣泛滲透到傳統(tǒng)能源的各個方面，包括交通運(yùn)輸、工業(yè)燃料、發(fā)電等，主要技術(shù)是直接燃燒和燃料電池技術(shù)。現(xiàn)在超過三分之一的中央企業(yè)已經(jīng)在布局包括制氫、儲氫、加氫、用氫等全產(chǎn)業(yè)鏈的布局。
根據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測，在2060年碳中和目標(biāo)下，到2030年，我國氫氣的年需求量將達(dá)到3715萬噸，在終端能源消費(fèi)中占比約為5%。到2060年，我國氫氣的年需求量將增至1.3億噸左右，在終端能源消費(fèi)中的占比約為20%。其中，工業(yè)領(lǐng)域用氫占比仍然最大，占總需求量的60%。
到2050年，氫能在交通運(yùn)輸、儲能、工業(yè)、建筑等領(lǐng)域廣泛使用，氫能產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值擴(kuò)大，產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將超過10萬億元，全國將進(jìn)入氫能社會。
01氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景
氫能產(chǎn)業(yè)鏈主要由上游制氫—中游儲運(yùn)—下游應(yīng)用組成。
02氫能產(chǎn)業(yè)鏈
1 上游制氫
氫能源按生產(chǎn)來源劃分，可以分為“灰氫”、“藍(lán)氫”和“綠氫”三類。
目前，我國氫氣主要來自灰氫。未來與大規(guī)模光伏發(fā)電或風(fēng)力發(fā)電配套的電解水制綠氫將成為發(fā)展趨勢。
制氫成本與原料價格關(guān)系最大。雖然綠氫是未來的主流，但目前電解水制氫成本最高，制氫1公斤耗電約35——55度左右，所以水解制氫成本取決于電價高低。
三種制氫方式優(yōu)缺點(diǎn)及成本
我國風(fēng)光已經(jīng)進(jìn)入平價上網(wǎng)階段，在清潔能源基地配備制氫產(chǎn)業(yè)，不僅有效減少棄風(fēng)棄光率，還可以降低新能源制氫的電價成本，一舉多得。
2 中游儲運(yùn)
氫氣儲存方面，在未來有大規(guī)模氫氣存儲需求的可能性下，利用鹽?/巖洞進(jìn)行氫氣儲存（配合管網(wǎng)運(yùn)輸）是大規(guī)模氫氣儲存的最佳方式（低成本、高可行性），但是該類儲存方式受到天然地理?xiàng)l件的直接制約，對于天然鹽礦床資源缺乏區(qū)域并不具備可行性；目前在氫氣用量相對較小且運(yùn)輸半徑有限的情況下，采用高壓氣態(tài)儲存在經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性上最優(yōu)，而隨著技術(shù)的進(jìn)步和運(yùn)輸半徑的提升，液氫儲運(yùn)將具備一定的競爭力。
氫能運(yùn)輸方面，目前主要運(yùn)輸手段有三種，即高壓氣氫、低溫液氫、管道輸氫，其中高壓氣氫運(yùn)輸是現(xiàn)下主流的運(yùn)輸方式。
氫能運(yùn)輸成本與儲運(yùn)距離和儲運(yùn)量有密切關(guān)系。短距離低用量（城市內(nèi)）適合高壓氣態(tài)儲運(yùn)，但是需要高壓容器的投資建設(shè)；中距離低用量（城際間）適合液氫儲運(yùn)，但是仍需要技術(shù)進(jìn)步推動降本；長距離高用量（洲際間）適合管網(wǎng)運(yùn)輸，但是需要高額的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資。
加氫站作為氫能產(chǎn)業(yè)上游制、中游儲與下游應(yīng)用市場的樞紐，加氫站的數(shù)量和布局直接影響著氫能的儲運(yùn)成本。
目前我國建設(shè)一個日均加氫量500kg的35MPa固定式加氫站的建設(shè)成本約1200萬元（對應(yīng)單位投資2.4萬元/kg·d）。國內(nèi)現(xiàn)階段主要為外供氫高壓氫氣加氫站，其最為重要、成本占比最高的是三大系統(tǒng)——壓縮、儲氫及加氫系統(tǒng)。
佛山市全國加氫站最多的城市，在加氫站的建設(shè)上也走在前列。為解決氫能短缺和運(yùn)輸問題，佛山探索建設(shè)了全國首個綜合能源制氫加氫加氣一體化站。
佛燃能源南莊制氫加氫加氣一體化站于2020年12月28日開工，是集天然氣制氫、光伏發(fā)電耦合電解水制氫、加氫、加氣等功能于一體的綜合能源供應(yīng)站，屬于站內(nèi)制氫-加氫母站，日制氫加氫能力達(dá)到1000公斤，可滿足100輛氫能公交的使用需求。
由于一體化站無需長管拖車運(yùn)輸、無裝卸車環(huán)節(jié)，因而無運(yùn)輸成本、無運(yùn)輸裝卸安全風(fēng)險，對于降低終端用氫成本和減少城市道路運(yùn)輸安全風(fēng)險有積極作用。這一模式也為全國加氫站建設(shè)提供了參考價值。
3 下游應(yīng)用
氫能的下游應(yīng)用市場主要有工業(yè)、交通、儲能三大場景。其中交通將是氫能消費(fèi)的重要突破口。氫燃料汽車發(fā)展方面，目前是以政策引導(dǎo)的區(qū)域市場模式，由“短期示范——公交、物流領(lǐng)域示范運(yùn)行——城市群示范”，逐步邁入商業(yè)化推廣階段。
預(yù)計(jì)，2050年氫能在中國終端能源體系中占比至少達(dá)到 10%，氫氣需求量接近6000萬噸，其中交通運(yùn)輸領(lǐng)域用氫2458萬噸，約占該領(lǐng)域用能比例19%，燃料電池車產(chǎn)量達(dá)到520萬輛/年。
氫燃料電池車具有能量密度高、安全、舒適等優(yōu)點(diǎn)。燃料電池的能量密度高，可達(dá)0.5-1.0kWh/kg，特別適合重載車。電堆與氫罐是分開的，提高了發(fā)動機(jī)的安全性，電堆不易產(chǎn)生爆炸。氫燃料電池車在續(xù)駛里程、加氫時間、駕駛舒適性均可與燃油車接近。目前，氫燃料電池車必須解決購置和使用成本較高的問題，經(jīng)濟(jì)性是能否大規(guī)模發(fā)展的關(guān)鍵。
目前燃料電池發(fā)動機(jī)貴，導(dǎo)致一輛車售價是燃油車的三倍左右，鋰電池車的1.5-2.0倍。
加氫站的建設(shè)費(fèi)用高達(dá)1200-1500萬元。
在加氫站的加氫費(fèi)用每公斤高達(dá)60-80元，只有降到40元以下才具備與燃油車競爭的基礎(chǔ)。
因此，要實(shí)現(xiàn)無補(bǔ)貼的燃料電池車商業(yè)化，必須大幅度降低燃料電池發(fā)動機(jī)的成本和氫氣的成本，同時降低加氫站的建設(shè)費(fèi)用。
4 氫能產(chǎn)業(yè)全景圖譜
中央企業(yè)是氫能產(chǎn)業(yè)鏈的主要參與者。此外，在上游制氫環(huán)節(jié)，參與者還有陽光電源、隆基股份等光伏龍頭企業(yè)，探索光伏制氫項(xiàng)目。
03氫能產(chǎn)業(yè)全景圖譜如下：
由于氫能生產(chǎn)主要分布在西北和華北地區(qū)，而氫能的下游應(yīng)用市場主要在華東、南方等發(fā)達(dá)城市，這導(dǎo)致了產(chǎn)銷矛盾突出，消費(fèi)端用氫成本上漲，氫儲運(yùn)問題成為現(xiàn)階段制約產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的重要因素。
隨著佛山制氫加氫一體化站、中石化光氫油綜合能源站等探索，氫能產(chǎn)業(yè)向綜合能源站發(fā)展，就近消納的發(fā)展模式，或許可以破解當(dāng)前困境，實(shí)現(xiàn)降本提效。
