2060年我國氫氣年需求將達1.3億噸！1/3央企入局！產業(yè)熱度居高不下！
發(fā)布時間：2022-03-14 09:19:32
近日，東莞證券針對我國氫能產業(yè)發(fā)展現狀和未來走勢做出判斷和預測，研究報告指出：“2020年我國氫氣需求量約3342萬噸，至2030年我國氫氣的年需求量將提高到3715萬噸，在終端能源消費中占比約5%，至2060年，我國氫氣的年需求量將增至約1.3億噸，在終端能源消費中占比約20%。”
氫能因其低碳環(huán)保的屬性得到世界各國的認可，在各國想盡辦法降低碳排放的過程中，發(fā)展氫能成為首選。
政策催動行業(yè)加速發(fā)展
氫能產業(yè)的紅火程度很重要一點是政策推動的結果。氫能匯（微信公眾號：h2-2005）了解到，無論是國際還是國內，頻頻出臺的氫能規(guī)劃、政策，推動了整個行業(yè)的發(fā)展。
2016年10月，中國標準化研究院資源與環(huán)境分院和中國電器工業(yè)協會發(fā)布的《中國 氫能產業(yè)基礎設施發(fā)展藍皮書（2016）》首次提出了我國氫能產業(yè)的發(fā)展路線圖。對我 國中長期加氫站和燃料電池車輛發(fā)展目標進行了規(guī)劃。主要包括：到2020年，加氫站數 量達到100座；燃料電池車輛達到10,000輛；氫能軌道交通車輛達到50列；到2030年，加氫站數量達到1,000座，燃料電池車輛保有量達到200萬輛；到2050年，加氫站網絡構建完成，燃料電池車輛保有量達到1,000萬輛。
2019年兩會期間，氫能被首次寫入《政府工作報告》，2016-2022年期間，工信部、 國務院、發(fā)改委等多部門陸續(xù)發(fā)布支持、規(guī)范氫能產業(yè)的發(fā)展政策，國家的“十四五” 規(guī)劃中提到，要加速氫能產業(yè)發(fā)展，氫能產業(yè)在“十四五”期間將提速發(fā)展。
在地方政策方面，據不完全統計，全國有北京市、上海市、廣州市、浙江省、江蘇 省、貴州省和四川省等多個省市地區(qū)發(fā)布了相對完整和豐富的氫能相關政策或規(guī)劃。在加氫站、氫燃料電池車數量、氫能科技創(chuàng)新等領域都有相應布局。
市場競爭格局分散
國內氫能產業(yè)發(fā)展迅猛，央企帶頭發(fā)展氫能。根據國資委在國新辦在2021年7月舉行的新聞發(fā)布會上的數據顯示：已有超過三分之一的中央企業(yè)在布局包括制氫、儲氫、加氫、用氫等全產業(yè)鏈，均取得了一批技術研發(fā)和示范應用的成果。
如中國石化和中國石油重點布局氫能儲運零售終端建設和運營領域，國家能源集團和中船重工重點布局氫能產業(yè)鏈及氫能裝備，國家電投、東方電氣和中船重工將重心放在氫燃料電池及其核心部件，東風集團、一汽集團、中國中車和寶武集團則聚焦 終端應用燃料電池汽車、列車、氫冶金。
盡管如此，氫能整個市場競爭格局依然相對分散。從市場集中度看，中國石化和國家能源集團兩大公司氫氣產量幾乎占了市場份額的3成，而剩余7成分散到各個企業(yè)中。
制氫技術誰是王者
從制氫角度看，無論是煤制氫還是綠電制氫亦或是核能制氫，都是制氫的一種方式。但從成本上看，當前化石燃料制氫技術最為成熟，制氫效率最高，但是在各類制氫技術中，化石燃料制氫的二氧化碳排放量也更多。
相比之下，用風電、光伏等可再生能源制氫可以大幅 降低二氧化碳的排放量，也有利于解決棄風、棄光問題。由于目前電解水的能量損耗率較高，可再生能源制氫的效率約30%。另外，核能制氫的碳排放量也較低，同時核能制氫的效率能夠達到約 55%。
單從電解水制氫來看，是未來氫能產業(yè)發(fā)展的一個重要方向，而電解水制氫也有不同的技術路線，堿性電解水(ALK)、質子交換膜(PEM) 電解水和固體氧化物電解水(SOEC)3 種類型中，質子交換膜(PEM) 電解水應用更廣，未來前景更有優(yōu)勢。
目前 PEM電解水制氫系統設備成本高出ALK電解系統設備成本的6-7倍。2020年數據顯示，電解水制氫，ALK平準化成本約23-28元/kg，采用PEM電解水制氫技術成本約為ALK的1.4倍。
盡管成本存在差異，但自從中國石化去年在燕山石化建設的首套質子交換膜（PEM）制氫示范站啟動，意味著中國石化首次打通了PEM 電解水制氫設備從關鍵材料、核心部件到系統集成的整套流程。中國石化PEM 制氫示范站采用大面積均一膜電極，此設計方案可直接發(fā)展為單槽兆瓦級規(guī)模，為質子交換膜電解水制氫技術 進行大型化試驗提供設計依據。
另外一點值得重視的是核能制氫，這或許成為大規(guī)模制氫的一個重要選項。核電運行穩(wěn)定、可靠、換料周期長，可作為基荷電源大規(guī)模替代傳統化石能源，可與其他清潔能源一起構建清潔低碳、安全高效的能源體系。氫能是未來最有希望得到大規(guī)模利用的清潔能源之一，核能具備高效、低耗、環(huán)保、清潔的特點，核能制氫將二者結合，進行氫的大規(guī)模生產， 有望成為未來氫氣大規(guī)模供應的途徑。
儲氫瓶加速國產化
儲氫領域，當前仍以儲氫瓶為主。高壓氣態(tài)儲氫充放氣速度快，但安全隱患系數較高。低溫液態(tài)儲氫技術存在難度系數大、液化成本高、能耗大和絕熱材料成本高等弊端。
目前已商業(yè)化應用的高壓儲氫氣瓶主要是 I 型瓶、II 型瓶、III 型瓶和 IV 型瓶。I 型瓶由金屬鋼組成；II 型瓶采用金屬材質為主，外層纏繞玻璃纖維復合材料；III 型瓶、IV 型瓶外部采用碳纖維纏繞，III 型瓶內膽為金屬，IV 型內膽為塑料。
國內目前應用較多的是35MPa 儲氫Ⅲ型瓶，碳纖維復合材料是核心組成部分，但是由于國內的碳纖維以進口為主，2020 年中國碳纖維的進口量占需求量的6成左右，碳纖維復合材料成本約占35MPa 儲氫Ⅲ型瓶生產成本的 62.5%。
Ⅳ型瓶可能更好滿足車載儲氫系統趨向安全、高儲氫密度、 輕量化、低成本、成壽命等方面的發(fā)展要求，未來隨著Ⅳ型瓶原材料的進一步國產化， 性價比將得到突顯，并加速應用于新能源汽車領域。
質子交換膜電池技術是主流
從氫燃料電池車發(fā)展的情況看，目前世界各國的氫燃料電池車的市場保有量都存在不足的情況。之所以燃料電池車推廣速度不夠快，很重要的一個原因在于其價格高昂。
從成本角度看，燃料電池構成了燃料電池汽車成本的大部分， 燃料電池動力系統是燃料電池汽車成本高昂的主要原因，一輛燃料電池汽車總成本約三分之二來自于燃料電池系統，其中質子交換膜燃料電池技術主導的燃料電池系統構成了燃料電池汽車產業(yè)鏈的價值核心部分。
燃料電池生產技術共分為5種。其中，質子交換膜燃料技術是繼堿性、磷酸性以及熔融碳酸鹽以及固體氧化物燃料電池之后，迅速發(fā)展起來的溫度最低，比能最高、啟動最快、壽命最長，應用最為廣泛的第五代燃料電池，也是現階段國際燃料電池汽車廠商普遍采用的燃料電池技術。
膜電極是燃料電池系統的組成成分之一，氫氣通過氫能源車的燃料電池系統轉換為電能，膜電極是氫氣轉換為電能的反應場所，膜電極技術門檻高，具有極高的成長性、產品附加值和競爭壁壘，膜電極則是燃料電池系統的核心的零部件。
氫能因其低碳環(huán)保的屬性得到世界各國的認可，在各國想盡辦法降低碳排放的過程中，發(fā)展氫能成為首選。
政策催動行業(yè)加速發(fā)展
氫能產業(yè)的紅火程度很重要一點是政策推動的結果。氫能匯（微信公眾號：h2-2005）了解到，無論是國際還是國內，頻頻出臺的氫能規(guī)劃、政策，推動了整個行業(yè)的發(fā)展。
2016年10月，中國標準化研究院資源與環(huán)境分院和中國電器工業(yè)協會發(fā)布的《中國 氫能產業(yè)基礎設施發(fā)展藍皮書（2016）》首次提出了我國氫能產業(yè)的發(fā)展路線圖。對我 國中長期加氫站和燃料電池車輛發(fā)展目標進行了規(guī)劃。主要包括：到2020年，加氫站數 量達到100座；燃料電池車輛達到10,000輛；氫能軌道交通車輛達到50列；到2030年，加氫站數量達到1,000座，燃料電池車輛保有量達到200萬輛；到2050年，加氫站網絡構建完成，燃料電池車輛保有量達到1,000萬輛。
2019年兩會期間，氫能被首次寫入《政府工作報告》，2016-2022年期間，工信部、 國務院、發(fā)改委等多部門陸續(xù)發(fā)布支持、規(guī)范氫能產業(yè)的發(fā)展政策，國家的“十四五” 規(guī)劃中提到，要加速氫能產業(yè)發(fā)展，氫能產業(yè)在“十四五”期間將提速發(fā)展。
在地方政策方面，據不完全統計，全國有北京市、上海市、廣州市、浙江省、江蘇 省、貴州省和四川省等多個省市地區(qū)發(fā)布了相對完整和豐富的氫能相關政策或規(guī)劃。在加氫站、氫燃料電池車數量、氫能科技創(chuàng)新等領域都有相應布局。
市場競爭格局分散
國內氫能產業(yè)發(fā)展迅猛，央企帶頭發(fā)展氫能。根據國資委在國新辦在2021年7月舉行的新聞發(fā)布會上的數據顯示：已有超過三分之一的中央企業(yè)在布局包括制氫、儲氫、加氫、用氫等全產業(yè)鏈，均取得了一批技術研發(fā)和示范應用的成果。
如中國石化和中國石油重點布局氫能儲運零售終端建設和運營領域，國家能源集團和中船重工重點布局氫能產業(yè)鏈及氫能裝備，國家電投、東方電氣和中船重工將重心放在氫燃料電池及其核心部件，東風集團、一汽集團、中國中車和寶武集團則聚焦 終端應用燃料電池汽車、列車、氫冶金。
盡管如此，氫能整個市場競爭格局依然相對分散。從市場集中度看，中國石化和國家能源集團兩大公司氫氣產量幾乎占了市場份額的3成，而剩余7成分散到各個企業(yè)中。
制氫技術誰是王者
從制氫角度看，無論是煤制氫還是綠電制氫亦或是核能制氫，都是制氫的一種方式。但從成本上看，當前化石燃料制氫技術最為成熟，制氫效率最高，但是在各類制氫技術中，化石燃料制氫的二氧化碳排放量也更多。
相比之下，用風電、光伏等可再生能源制氫可以大幅 降低二氧化碳的排放量，也有利于解決棄風、棄光問題。由于目前電解水的能量損耗率較高，可再生能源制氫的效率約30%。另外，核能制氫的碳排放量也較低，同時核能制氫的效率能夠達到約 55%。
單從電解水制氫來看，是未來氫能產業(yè)發(fā)展的一個重要方向，而電解水制氫也有不同的技術路線，堿性電解水(ALK)、質子交換膜(PEM) 電解水和固體氧化物電解水(SOEC)3 種類型中，質子交換膜(PEM) 電解水應用更廣，未來前景更有優(yōu)勢。
目前 PEM電解水制氫系統設備成本高出ALK電解系統設備成本的6-7倍。2020年數據顯示，電解水制氫，ALK平準化成本約23-28元/kg，采用PEM電解水制氫技術成本約為ALK的1.4倍。
盡管成本存在差異，但自從中國石化去年在燕山石化建設的首套質子交換膜（PEM）制氫示范站啟動，意味著中國石化首次打通了PEM 電解水制氫設備從關鍵材料、核心部件到系統集成的整套流程。中國石化PEM 制氫示范站采用大面積均一膜電極，此設計方案可直接發(fā)展為單槽兆瓦級規(guī)模，為質子交換膜電解水制氫技術 進行大型化試驗提供設計依據。
另外一點值得重視的是核能制氫，這或許成為大規(guī)模制氫的一個重要選項。核電運行穩(wěn)定、可靠、換料周期長，可作為基荷電源大規(guī)模替代傳統化石能源，可與其他清潔能源一起構建清潔低碳、安全高效的能源體系。氫能是未來最有希望得到大規(guī)模利用的清潔能源之一，核能具備高效、低耗、環(huán)保、清潔的特點，核能制氫將二者結合，進行氫的大規(guī)模生產， 有望成為未來氫氣大規(guī)模供應的途徑。
儲氫瓶加速國產化
儲氫領域，當前仍以儲氫瓶為主。高壓氣態(tài)儲氫充放氣速度快，但安全隱患系數較高。低溫液態(tài)儲氫技術存在難度系數大、液化成本高、能耗大和絕熱材料成本高等弊端。
目前已商業(yè)化應用的高壓儲氫氣瓶主要是 I 型瓶、II 型瓶、III 型瓶和 IV 型瓶。I 型瓶由金屬鋼組成；II 型瓶采用金屬材質為主，外層纏繞玻璃纖維復合材料；III 型瓶、IV 型瓶外部采用碳纖維纏繞，III 型瓶內膽為金屬，IV 型內膽為塑料。
國內目前應用較多的是35MPa 儲氫Ⅲ型瓶，碳纖維復合材料是核心組成部分，但是由于國內的碳纖維以進口為主，2020 年中國碳纖維的進口量占需求量的6成左右，碳纖維復合材料成本約占35MPa 儲氫Ⅲ型瓶生產成本的 62.5%。
Ⅳ型瓶可能更好滿足車載儲氫系統趨向安全、高儲氫密度、 輕量化、低成本、成壽命等方面的發(fā)展要求，未來隨著Ⅳ型瓶原材料的進一步國產化， 性價比將得到突顯，并加速應用于新能源汽車領域。
質子交換膜電池技術是主流
從氫燃料電池車發(fā)展的情況看，目前世界各國的氫燃料電池車的市場保有量都存在不足的情況。之所以燃料電池車推廣速度不夠快，很重要的一個原因在于其價格高昂。
從成本角度看，燃料電池構成了燃料電池汽車成本的大部分， 燃料電池動力系統是燃料電池汽車成本高昂的主要原因，一輛燃料電池汽車總成本約三分之二來自于燃料電池系統，其中質子交換膜燃料電池技術主導的燃料電池系統構成了燃料電池汽車產業(yè)鏈的價值核心部分。
燃料電池生產技術共分為5種。其中，質子交換膜燃料技術是繼堿性、磷酸性以及熔融碳酸鹽以及固體氧化物燃料電池之后，迅速發(fā)展起來的溫度最低，比能最高、啟動最快、壽命最長，應用最為廣泛的第五代燃料電池，也是現階段國際燃料電池汽車廠商普遍采用的燃料電池技術。
膜電極是燃料電池系統的組成成分之一，氫氣通過氫能源車的燃料電池系統轉換為電能，膜電極是氫氣轉換為電能的反應場所，膜電極技術門檻高，具有極高的成長性、產品附加值和競爭壁壘，膜電極則是燃料電池系統的核心的零部件。
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