氢能工业解析与发展趋势
作为完成碳达峰、碳中和方针重要绿色动力展开的方向之一，国内氢能展开热度日益高涨。计算信息闪现，现在全国已有20多个省份40多个地级市发布氢能规划，其规划工业规划超越万亿元；很多央企和上市公司也竞相布局氢能展开。与此一起，作为新兴工业，氢能面对制储运加等环节中心技能短缺和本钱较高、标准系统不老练、工业链和配套设备不完善等问题，需要从完善方针、清晰标准、打破要害中心技能与重要设备资料自主立异研制、引导本钱投入等方面不断发力处理。
一、我国氢能工业概略
1.方针驱动效应凸显，要点区域演示叠加央企进场加快推动氢能工业
“十三五”时期是氢能工业起步加快期，国家层面相继出台了多项战略规划与方针，包括《国家立异驱动展开战略大纲》《“十三五”国家科技立异规划》《“十三五”国家战略性新兴工业展开规划》《动力技能革命立异举动方案（2016-2030年）》等，清晰了氢能工业的展开方针、途径与保证举动。2020年，《中华人民共和国动力法（征求意见稿）》《关于展开燃料电池轿车演示运用的告诉》《新动力轿车工业展开规划（2021-2035年）》，以及《新时代的我国动力展开》白皮书等相继发布，工业方针导向更精准、更着重发挥商场效果。此外，跟着国家燃料电池轿车演示城市群项目发动，加之各省都在“十四五”规划和2035年前景方针大纲中清晰氢能展开制作，由此氢能工业展开将全面提速。
2017年以来，我国氢能已逐渐树立起制储运加用等要点环节较完好的工业链，开端具有了规划化展开的根底。京津冀、长三角、珠三角、成渝、山东及环武汉等区域先发优势显着，演示带动效果和对优势企业的吸引力不断增强，集聚效应开端闪现。我国动力中心企业纷繁布局氢能事务，依托本身技能根底和资源优势，活跃立异展开形式，推动与地方政府及相关企业在氢能范畴展开战略协作，敏捷成为我国氢能工业加快展开的重要力气。《我国氢动力及燃料电池工业白皮书2020》闪现，我国氢气年产能约4100万吨，产值约3342万吨，是国际榜首产氢国。
2.技能自主立异取得打破，进口代替成效显着
氢气制储运加环节：制氢方面，我国大型煤制氢、天然气制氢技能及配备国际抢先；碱性电解槽技能并跑国际先进水平；质子交流膜电解槽(PEM)技能前进较大，但仍跟跑国际先进水平；固体氧化物电解池(SOEC)技能处于实验验证阶段。车载储氢容器方面，我国三型瓶技能老练并完成全国产化，四型瓶开端具有量产水平。储运方面，我国仍以20MPa紧缩氢气运送为主，液氢、固态储氢、50MPa紧缩气体运送技能及配备取得显着前进，但与国际一流水平距离显着；98MPa固定储氢容器和45MPa（含以上）固定储氢瓶组功能指标根本到达国际先进水平。加氢站技能及配备方面，45MPa隔阂式和液驱式氢气紧缩机已具有工业化才能；90MPa氢气紧缩机中心技能取得打破；加氢机整机开发完成国产化，但阀门、流量计等要害部件仍依靠进口。
燃料电池及零部件环节：要害资料方面，近几年技能有所打破，但全体水平比照国际先进仍有较大距离，产品对外依靠度较大。质子交流膜和气体分散层（碳纸）技能水平显着提高，但工业化仍有待打破；催化剂已完成量产，但仍跟跑国际先进水平。中心零部件方面，膜电极、空压机、双极板等国产化开展敏捷，正在快速缩小与国际先进水平的距离，2020年本钱同比降幅达30%以上；电堆与系统集成技能水平与国际并跑，并向高功率、高集成、低本钱方向展开。氢气循环泵整体处于跟跑情况，但国内企业活跃推动技能攻关，已取得必定开展。固体氧化物燃料电池(SOFC)方面，我国具有全球最大的陶瓷电解质膜片供货商，5kW级SOFC电堆及系统已开发成功。
3.终端运用场景趋于丰厚，推行已具规划
交通运送范畴：城市公交和物流车仍是现在最首要的燃料电池终端产品，续航才能在300-500公里；国内已有企业连续推出燃料电池乘用车、重卡、应急电源车等。燃料电池船只方面，我国已推出具有自主知识产权的船用燃料电池系统。我国逐渐探究出一条以商用车为主的我国特征燃料电池轿车推行途径。2016-2019年，我国燃料电池轿车产销量稳步上升；2020年受疫情影响产销量同比有所下降，前11个月产销量分别为935辆和948辆。到现在，我国燃料电池轿车保有量约7200辆，以中型卡车和大中型客车为主，累计运营路程挨近1亿公里；上海、深圳和佛山投进车辆均超越千辆。
冷热电联产范畴：2021年上半年以来，国内对氢能在热电联产范畴的探究，现已开端向演示运用阶段跨进，东方电气、高成绿能、铧德氢能等多家公司都已成功交付了燃料电池热电联产演示项目。由东方电气集团有限公司旗下全资子公司东方电气（成都）氢燃料电池科技有限公司自主研制的100kW级商用氢燃料电池冷热电联产系统，发电功率大于52%，热电联产总功率超越90%，支撑离网并网、孤岛运转和黑发动，一起对外供给65℃热水。
比较于此，国内更多公司均在进行小功率的热电联产测验。由浙江高成绿能科技有限公司（“高成绿能”）自主研制出产的20kW燃料电池热电联产系统成功交付到嘉兴红船基地“零碳”才智园区。该系统是一种根据燃料电池开发的新式零排放热电联供电站系统，包括电解水制氢模块、储氢模块、燃料电池发电模块、余热收回模块、直流配电模块和操控模块，可大规划运用于储能侧，用作循环发电电源和调峰电源，并为用户供给热水或暖气。
我国氢能工业未来展开方针
二、氢能工业链解析
氢能在全球动力转型、完成碳中和过程中，承担着不行代替的重要人物。从现在全球动力展开情况看，未来化石动力、新动力及氢电二次动力互联互动的格式，将成为一种长时间情况。以氢能为根底展开的工业链，包括以下几方面。
上游工业：氢气的出产与供给，触及氢气制取（包括化石燃料制取、工业副产、可再生动力电解水等）、氢气储运（包括储氢瓶、管道运氢、液氢槽车等）、加氢站制作与运营。
中游工业：燃料电池及中心零部件，触及燃料电池中心零部件（包括双极板、膜电极、质子交流膜、气体分散层、催化剂等）、电堆、系统的研制、出产与出售。
下流工业：燃料电池及氢气的运用，首要触及燃料电池新动力轿车、不间断电源(UPS)、工业及修建范畴用氢等，以及贯穿其间的资料、设备及服务等内容。氢能工业链中，制氢技能、根底设备如加氢站制作、燃料电池研制与制作，是氢能工业展开的根底与中心。
三、氢能工业特征
从全球格式看，技能储备方面，日本专利榜首，是工业技能的把握者。我国尽管根底研究领跑，可是运用技能缺乏，工业链的中心掌控才能不强。全球首要国家的氢能战略侧要点各有不同，日韩重运用，欧洲推基建，我国以动力转型、战略性新兴工业为中心，偏重科技立异和下流运用的推动。
从国内展开阶段看，方针方向已由燃料电池车置办补助、下流商场，向根底设备、要害零部件、运营服务等供给端歪斜，如氢能轿车的十城千辆演示举动，着重技能攻关区域协作和演示运用；展开根底方面，作为国际最大产氢国、商用车最大运用地，配备和储氢资料的制作根底雄厚，现已成立了工业立异联盟，具有工业化加快根底；区域布局方面，环渤海立异发力，要点做绿氢制备及要害零部件及技能研制，长三角领跑燃料电池车的研制和演示，珠三角加氢网络制作最老练、氢能和燃料电池演示显着，川渝区域是可再生动力及电池电堆研制的重要区域，中部区域要点打破电池重要零部件及客车的大规划演示。
从商场前景看，供给方面，氢能在全球未来的动力供给系统中约占18%，在我国未来终端动力系统中占比达10%，氢能供给结构将从以化石动力的非低碳氢逐渐过渡到以可再生动力为主的清洁氢；需求方面，我国规划到2025年，燃料电池轿车保有量到达10万辆；到2035年，燃料电池车将到达130万辆，下流相关产品的商场也将翻开。到2050年，氢气需求量将挨近6000万吨，氢能在我国终端动力系统中占比超越10%；到2060年，我国氢气的年需求量将增至1.3亿吨左右，在终端动力消费中占比约20%。
氢能工业链图谱
四、氢能工业竞赛格式
近几年，全球气候异常，促进完成碳中和成为全国际最急迫的使命之一。欧盟、日本和韩国及其他110多个国家和区域，已许诺到2050年完成碳中和。我国许诺到2060年完成碳中和。
先进国家区域相继更新氢能战略。2020年7月，“欧盟氢战略”出台，方案未来10年内向氢能工业投入5750亿欧元。2020年12月，美国动力部发布《氢能项目方案》，将协同一切动力部分致力于氢能全工业链的技能研制，并加大演示和布置力度，以期完成工业规划化，到2050年，美国本乡氢能需求将增至4100万吨/年，占未来动力消费总量的14%。2021年10月，韩国政府发布了旨在展开氢能工业的“氢能抢先国家愿景”，争夺到2030年构建产能达100万吨的清洁氢能出产系统，并将清洁氢能比重升至50%，主导全球氢动力商场；2050年到达500万吨，并将氢气自给率升至50%。
首要国家在氢能工业技能储备上各有不同。在工业链上游制氢环节，日本和美国专利请求趋势较挨近，2000年后专利数量开端上升，2005年日本专利数量到达最高点，之后缓慢下降，近5年下降显着，美国在2010年专利数量开端下降;我国制氢技能专利请求较晚，2005年今后才逐渐有所添加，2010年后日新月异，2016年后专利数量超越美日韩德4个国家之和;比较之下，德国和韩国制氢专利数量改动一向比较平稳，且数量偏少。在储运氢技能方面，上述5个国家1980年以来的趋势与制氢大致相同，日本在储运氢技能上投入研制较早。在下流的首要运用质子交流膜燃料电池方面，日本自20世纪70年代开端请求专利，2000年后敏捷添加，2004年到达最高点1480项，尔后开端缓慢下降，其他4个国家在质子交流膜技能范畴专利数量改动不大，我国近5年虽有所添加，但年度最大请求数量未超越500项。
五、我国氢能工业进入壁垒
1.中心技能、要害零部件受限，依靠进口
现在我国氢能工业展开面对严峻限制，一是日美韩等先发国家的专利壁垒。二是中心技能方面，典型的是电堆，相关制作本钱较高，产品老练度不行，规划化出产弱；部分要害零部件及中心设备仍然依靠进口，比方碳纸、膜电极、质子交流膜、储氢罐等，国产才能较弱；
2.工业配套才能缺乏，首要环节本钱偏高
一是氢能在政府层面的管理系统机制中尚不清晰。我国加氢站等根底制作仍然面对系统机制掣肘，“十三五”时期运动式展开，使得加氢站在数量上快速跃居国际第二，但相对实践需求如本钱、加氢才能等方面仍有较大距离。
二是首要环节本钱显着偏高。首先在制氢环节，现在以化石燃料为主，电解水制氢本钱仍然处在高位，我国终端氢加注本钱遍及在50-80元/千克，比较燃油本钱显着偏高；其次是储运环节，液体运送、管道长输是氢能可以商业化推行的前提条件，受技能与资料问题限制，现在较广泛运用的气态储氢会集在35MPa和70MPa两种压等级，能量密度不高，无法满意未来“井喷”式需求；在中游燃料电池系统、上游的零部件及资料等环节中，电堆系统是价值量最大的环节，还有催化剂、隔阂、碳纸、空压机、氢气循环泵等，现在我国还处于国产化展开的前期，一些要害资料和中心技能未来仍依靠进口，中游的电池系统拼装和下流的运用已有规划化运用演示。
我国氢能方针展开头绪
六、我国氢能工业展开方向
在我国，环绕氢能工业上下流要点环节，以及全工业链的中心技能打破与要害零部件的国产化代替，是未来工业布局的重要方向。
一是绿氢成为未来制氢要点。在技能前进、方针指引和职业企业社会责任意识的多重效果下，绿氢制备的固定和非固定本钱均有望下降，使绿氢能赶超灰氢的经济优势。估计到2030年，我国绿氢商场规划将添加近30倍，绿氢的占比也将从2019年的1%提高到2030年的10%。绿氢的添加首要来自于交通范畴，源于氢燃料电池车的大面积推行运用，其次是工业范畴和动力范畴。
二是降本钱、强功能、扩运用，成为工业与技能方针。经过加强根底技能、运用研制，演示项目验证，拟定相关战略标准标准，下降全工业链本钱、消除职业展开壁垒、聚合多种氢能供给、发掘氢能新运用、开发氢能归纳运用系统，是工业与技能未来首要方向。
三是“需求+本钱”推拉成为工业技能加快展开的引擎。政府活跃引导、包括大型央企在内的各类社会本钱进入储运加氢、燃料电池等高技能含量、本钱密布的环节，将推动各项要害尖端技能的喷涌。
七、对我国氢能展开的几点主张
笔者以为，对政府而言，一是需厘清氢能管理系统机制，改动“九龙治水”“多点掣肘”的局势，从法治、战略、顶层规划层面祛除工业链限制要素，构成政府引导、本钱与全社会合力推动的有力格式；二是从科技立异与商场标准方面，会集支撑技能立异与效果转化，当令出台相关技能标准标准与监管系统，防止资源糟蹋和无序扩张；三是聚集商场无法处理的要点环节，发挥系统机制优势和国资引导撬动效果，打破“卡脖子”环节，与商场相得益彰，一起抢占全球氢能工业展开主导地位与尖端技能制高点。
对企业而言，一是继续添加研制实验经费投入，深耕中心技能、坚持自主立异，一方面经过本钱运作并购海内外工业链相关企业，补全增强工业链，提高话语权与品牌力；另一方面，树立特征保证系统，吸引国内外一流学科高端人才，构筑强壮人才队伍，会集打破要害技能，如上游的光伏、风能发电和输配电设备与处理方案，致力于清洁电力出产，中游的高效质子交流膜电解水技能及碳捕获配套技能，下流的电制燃料与化石燃料混合运用的过渡处理方案等。二是加强与高校、科研院所协作，经过资金、空间、设备、人才等的互动耦合，构树立异生态。三是重视敞开协作，活跃展开职业演示运用交流学习，用心培养上下流供给链，做好国产代替备份。
对出资组织而言，一是深入研究氢能工业链、立异链展开动态，多方探究，增强一手商业情报快速获取才能，争夺把握先机；二是辨认呼应国内实践需求，聚集要害中心技能范畴，发掘立异创业团队；三是环绕工业链薄弱环节，经过本钱运作助力国内工业链补全增强，出资自主立异与国产代替，取得商场规划溢价。
因为方针的驱动与引导，我国氢能已逐渐树立起制储运加用等要点环节较完好的工业链，开端具有了规划化展开的根底，但一起氢能工业仍面对着中心技能、要害零部件依靠进口，工业配套才能缺乏等问题。因而，需厘清氢能管理系统机制，改动“九龙治水”“多点掣肘”局势，从战略、顶层规划与法治层面强化工业链补链、强链，继续添加研制经费投入，深耕中心技能、坚持自主立异，一起经过本钱运作助力国内工业展开壮大。
