氢能产业将达万亿规模 亟须破解四大难题

为促进氢能产业规范有序高质量发展，日前，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）》（以下简称《规划》）提出，到2025年，中国氢能产业基本掌握核心技术和制造工艺，燃料电池车辆保有量约5万辆，部署建设一批加氢站，可再生能源制氢量达到10万～20万吨/年，实现二氧化碳减排100万～200万吨/年。

世界主要国家氢能发展到什么程度了？发展氢能普遍面临哪些问题？

现状

中国已经是世界上最大的制氢国，年制氢量约3300万吨，其中，达到工业氢气质量标准的约1200万吨。但其中占大头的仍是“灰氢”。由于自然界中几乎没有单质氢气，依据制氢过程中是否存在碳排放，氢气分为灰氢、蓝氢以及绿氢三类，大体对应煤制氢、天然气制氢以及可再生能源制氢。

根据中国氢能源及燃料电池产业白皮书（2020）中的数据，目前中国氢气产能中化石原料（煤制氢、天然气重整等）制氢占70％，工业副产氢占比近30％，而电解水制氢占比不到1％。

现阶段中国氢气来源以煤制氢为主、工业副产氢及燃料重整为辅，决定了目前中国氢能产业仍处于发展初期。根据《规划》中提出的发展目标，到2025年初步建立以工业副产氢和可再生能源制氢就近利用为主的氢能供应体系。

据有关资料显示，截至2021年上半年，中国累计建成141座加氢站。从加氢站建设参与主体来看，中国加氢站建设前期以行业标杆企业为主。随着近年氢能行业发展逐渐加快，加氢站建设参与主体呈现多样化发展态势，氢能产业各环节的企业都有参与加氢站建设的案例，包括上游的能源、化工和气体公司以及专业的加氢站建设运营商和设备供应商，中游的燃料电池电堆和系统企业，下游的整车企业和车辆运营企业。

“中国氢能产业仍然处于发展初期，面临产业创新能力不强、技术装备水平不高、支撑产业发展的基础性制度滞后等诸多挑战，需加强顶层设计，引导产业健康有序发展。”国家发展改革委高技术司副司长王翔表示。

中国作为世界第一大产氢国，氢能产业正在迅速发展。2019年两会期间氢能及燃料电池首次被写入政府工作报告中，2021年氢能被正式写入“十四五”规划中，中央政府及地方各级政府推广氢能的政策密集出台，补贴力度进一步加大。截至2021年底，全国范围内省及直辖市级的氢能产业规划超过10个，地级市及区县级的氢能专项规划超过30个。

美国、日本等发达国家也一直在发布政策促进氢能源发展。近两年全球各国纷纷把氢能源列入国家顶层设计，制定中长期发展计划，鼓励企业发展，降低氢能源产业链各环节成本。

1970年，氢能及燃料电池被美国作为能源发展战略。围绕“氢经济”概念，美国政府先后出台了相应政策，如《1970年氢研究、开发及示范法案》。

20世纪末，标志着氢能产业从设想阶段转入行动阶段的政策《1990年氢气研究、开发及示范法案》《氢能前景法案》。

2002 年《国家氢能发展路线图》等相继出台。

2004年《氢立场计划》的发布，确认了研发示范、市场转化、基础建设和市场扩张、完成向氢能社会转化等四个阶段为该国氢能产业发展的必经阶段。

2014年《全面能源战略》确定了交通转型中氢能的引领作用。

近10年，美国政府给予氢能和燃料电池产业超过16亿美元资金支持，积极制定相关财政支持标准和减免法规支持氢能基础设施建立和氢燃料发展。截至2020年，美国计划建成加氢站75座，2025年达到200座。美国最新的生物质气化制氢和聚合物电解质膜电解水制氢成本已降为天然气重整制氢的 40%～50%左右。

日本“终极环保车”的研究在氢能源研究领域成功引领了行业发展，占据了不可替代的位置。其氢能和燃料电池技术拥有专利数世界第一，这都要归功于日本氢能研究起步早、发展快，早早地在燃料电池和燃料电池车领域取得了很好的成绩。

此后，日本进一步把氢能列为与电力和热能并列的核心二次能源，力争构建为“氢能源社会”，“成为全球第一个实现氢能社会的国家”。日本政府为此规划了实现氢能社会战略的技术路线。

截至2020年11月，日本累计建成146座加氢站，数量位居全球第一，计划2025年320座，2030年达到900 座。燃料电池车计划保有量2025年20万辆，2030年80万辆，2040年实现燃料电池车的普及。

难点

中国氢能产业的起步相对较晚，但发展速度较快，目前已经基本形成较为完整的工业体系，不足主要是核心的部件材料和技术还没有突破，批量化能力还未形成，应用时间比较短，技术迭代升级不够。

从当前中国能源结构和应用范围来看，整个氢能产业仍然以示范应用为主，各个环节并不完善，距离大规模市场商业推广还有很长一段距离，目前主要难点有四个：

一是用氢难度较大、成本较高。中国各地区氢能产业发展多处于示范阶段，基础数量严重不足和区域分布不均衡。加氢站数量是衡量产业发展的重要参考指标，目前国内运营和在建的数量较少，而且主要分布在长三角、珠三角和京津冀，配套设备也还处于示范阶段。

另一方面，对于氢燃料电池的应用多数处于商用车的领域，还有较大提升空间，区域均衡发展的难题还需跨越。氢气的价格成本居高不下，氢能产业处于商业化前期，尚难通过规模化生产降低制氢成本。

同时，加氢站建设成本也较高，投入回报率低，目前暂不具备经济效益，推行难度较大。在燃料电池环节，产业化尚处于早期，经济性短板突出，主要是氢能及燃料电池部分关键零部件、核心原材料环节上国产化缺失，进口依赖度高，导致价格居高不下。在应用环节，氢燃料电池车辆主要还是依靠政府补贴，应用端购置成本、运营成本和处置成本也亟待降低。

二是制氢技术薄弱、碳排放量较大。近年来，中国煤制氢占比高达62%，而全球水平氢气供给中仅有18%为煤制氢。在以煤炭作为制氢主要原料的情况下，碳排放水平相比直接使用煤炭所差无几，无法达到低碳的要求，还需加大研发和应用绿氢制造技术的比例。

三是氢气储运成本面临上涨可能。目前国内普遍采用20MPa气态高压储氢和长管拖车运输方式，成本约为20元/公斤，占氢气终端消费价格的一半。但气态运输储氢密度低，压缩能耗高，仅适用于日需求量在300千克以下、运输距离较短的加氢站。随着今后国内用氢规模的扩大、运输距离的拉长，50MPa气态高压储氢或液氢运输才能满足高效经济的要求。目前国外采用低温液态储氢的比例高达70%。但在国内现有技术下，液化过程总成本高昂，且前期设备固定投资较大，恐将进一步抬升未来氢气的价格。

四是目前氢能的应用场景比较单一。中国氢气主要应用于化工和钢铁等领域，具体分布在石化、化工、焦化等行业，主要作为化工原料用于生产甲醇、合成氨以及各类化工产品如化肥等。其中，仅有少量的高纯度氢气作为工业原料，如高纯度电子氢气等，而应用于燃料电池的能源用氢不足0.1%。可以看出，目前氢气消费仍然集中于传统高能耗领域，并未能发挥其减碳效果。

未来

业内人士认为，《规划》的出台意味着中国氢能源产业结构迈入了新的快速发展机遇期。

在北京冬奥会中，氢能发挥了“科技名片”的作用，向全世界展示了中国在氢能领域的发展成果。北京冬奥会的奥运火炬燃料全部采用氢能。此外，北京冬奥会示范运营了1000多辆氢燃料电池车和30多个加氢站。冬奥会和冬残奥会期间，延庆赛区和张家口赛区有700余辆氢燃料大巴车投入使用，场馆之间提供接驳服务的车辆全部采用氢燃料电池客车，包含大巴车、中巴车等多个车型，为赛事提供交通保障服务。

按照中国氢能联盟预计，在2020年－2025年，中国的氢能产业产值将有望达到万亿元，到2026-2035年，产值有望达到5万亿元。

光大证券的研究报告显示，氢能产业链所涉及的环节和应用场景众多，发展空间广阔，未来有望成为万亿级市场。在“碳达峰、碳中和”目标的推动下，中国氢能产业发展正步入快车道，多个省市发布氢能产业规划，加快布局氢能源产业。目前，国内加氢站也进入快速建设阶段，随着中国氢能源汽车保有量的快速增长以及加氢设施需求的提升，加氢站有望在2050年达到千亿级市场规模，发展空间巨大。

上述业内人士表示，《规划》是国家战略级别的顶层设计，不仅可以明确产业中长期的发展目标和发展步骤，还可以避免地区盲目建设和重复建设，起到引导和监督地区发展的重要作用。