氫能產業周期開啟, 交通領域增速可期

2023-07-14 09:48

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氫能“綠色低碳+能源安全”的戰略選擇

我國是世界能源生產大國和消費大國，能源碳排放占全國碳排放總量的80%左右。傳統燃料所產生的碳排放系數高（每種能源在燃燒或使用過程中單位能源所產生的碳排放數量），排碳嚴重。

資料來源：觀研天下數據中心整理

在2100年大氣升溫控制在1.5℃目標下的2030年和2050年全球溫室氣體年排放量需要分別控制在約275億噸和70億噸CO2當量以內。單就CO2來說，預計排放量將于2025年達峰，其峰值約為420億噸/年，即在歷史發展模式下基本不可實現1.5℃的控溫目標。要實現全球1.5℃控溫目標，2030年和2050年的全球CO2年凈排放量需要分別控制在203億噸和-5億噸CO2以內，并且至2100年應達到每年從大氣中凈固定102億噸CO2狀態。

資料來源：觀研天下數據中心整理

氫能，綠色低碳、來源豐富，應用廣泛，對構建清潔低碳、安全高效的能源體系，具有重要意義，已成為全球加快低碳、綠色轉型，培育經濟新增長點的戰略選擇。

氫能相關特點

特點性質	特點	具體情況
優點	來源廣泛	氫可以以水為原料制取，儲量豐富，且理論上可循環制取。
	清潔零碳	燃燒或電化學反應終產物只有水，不產生污染物和碳排放。
	能量密度高	熱值142M/kg，是汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。
	燃燒性能好	點燃快，與空氣混合時有廣泛的可燃范圍，燃燒速度快。
	高效性	氫燃料電池將化學能直接轉換為電能，發電效率可以達到50%以上。
	承接棄風棄光	風電、光伏電解水制氫可解決棄風棄光的消納問題。
缺點	生產難度大	主要以化合態的形式出現，分離的難度較大。
	擴散系數大	氫氣擴散系數約6.11·105m2ls，高于天然氣、汽油蒸汽等。
	成本高	密度僅為空氣的四分之一，極易揮發，儲存、運輸難度大且成本高。
	安全風險大	氫氣化學性質活潑，燃點較低，爆炸極限寬，體積濃度在4%-75%時遇到明火或劇烈震動時容易發生爆炸。

資料來源：觀研天下數據中心整理

根據觀研報告網發布的《中國氫能行業發展趨勢分析與投資前景研究報告（2023-2030年）》顯示，2019年，氫能首次被寫入《政府工作報告》，此后氫能逐步受到重視，相關支持政策加速出臺，國家專門出臺《氫能產業發展中長期規劃（2021—2035年）》，并且氫能作為前沿科技和新興產業被寫進國家“十四五”規劃。國家正全面推動氫能發展，重點圍繞可再生能源制氫、電氫耦合、燃料電池等領域，推動“制儲輸用”全鏈條發展。

中國近期主要氫能政策

發布時間	發布機構	政策名稱	內客提要
2022.10	國家能源局	《能源碳達峰碳中和標準化提升行動計劃》	開展氫制備、氫儲存、氫輸運、氫加注、氫能多元化應用等技術標準研制,支撐氫能"制儲輸用"全產業鏈發展。重點圍繞可再生能源制氫、電氫耦合、燃料電池及系統等領域，增加標準有效供給。
2022.6	國家發展改革委、國家能源局等9部門	《“十四五"可再生能源發展規劃》	推動可再生能源制氫和多能互補開發，開展規?；稍偕茉粗茪涫痉?，推進有關重點領域綠氫替代。
2022.3	國家發展改革委、國家能源局	《氫能產業發展中長期規劃(2021—2035年)》	明確了氫能的戰咯定位、各階段氫能產業的發展目標以及未來氫能發展的重點任務。2025年，燃料電池車輛保有量約5萬輛，都署建設一批加氫站?？稍偕茉粗茪淞窟_到10-20萬噸/年，實現二氧化碳減排100-200萬噸/年。2030年，形成較為完備的氫能產業技術創新體系、清潔能源制氫及供應體系，可再生能源制氫廣泛應用。2035年，形成氫能產業體系，構建涵蓋交通、儲能、工業等領域的多元氫能應用生態?？稍偕茉粗茪湓诮K端能源消費中的比重明顯提升。
2021.11	國家能源局、科學技術部	《“十四五"能源領域科技創新規劃》	攻克高效氫氣制備、儲運、加注和燃料電池關鍵技術，推動氫能與可再生能源融合發展。
2021.10	國務院	《2030年前碳達峰行動方案》	加快氫能技術研發和示范應用,探索在工業、交通運輸、建筑等領域規?；瘧?。
2021.9	中共中央、國務院	《中共中央國務院關于完整準礦全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》	統籌推進氫能"制儲輸用"全鏈條發展,推動加氫站建設，推進可再生能源制氫等低碳前沿技術攻關，加強氫能生產、儲存、應用關鍵技術研發、示范和規?；瘧?。
2020.6	國家能源局	《2020年能源工作指導意見》	穩妥有序推進能源關鍵技術裝備攻關，推動儲能、氫能技術進步與產業發展;制定實施氫能產業發展規劃，組織開展關鍵技術裝備攻關，積極推動應用示范
2019.3	國務院	《政府工作報告》	氫能首次被寫入《政府工作報告》。推動加氫等設施建設。

資料來源：觀研天下數據中心整理

氫能產業鏈初具規模，下游應用前景廣闊

氫能產業鏈涵蓋制氫、儲運、加氫和用氫等多個環節，各環節均有不同的技術路徑和發展方向。從2021年氫能產業投資數量來看，制氫環節是氫能產業中的主導環節，占據29%的投資項目比例，制氫與新能源項目和化工等工業項目形成聯動，吸引了中石化、東方電氣、華潤電力等央企和光伏巨頭投資；氫燃料電池環節雖然投資金額不及制氫環節，但其數量密集、空間廣闊，吸引了眾多央企巨頭和燃料電池系統相關企業的參與；制氫環節和加氫站建設的快速發展也帶動了氫能裝備需求的增長，促使國內氫能裝備企業投資擴產。

資料來源：觀研天下數據中心整理

預計到2060年，中國氫氣的年需求量將增至1.3億噸左右，在終端能源消費中的占比約為20%。其中工業和交通領域將分別消耗58%和33%的氫氣，電力和建筑領域消耗5%和4%的氫氣。目前氫能應用主要集中于工業和交通領域，未來有望助力建筑、發電和供熱等多領域深度脫碳。據中國氫能聯盟預測，多領域、多場景的推廣應用將為氫能產業鏈的規?；?、商業化發展提供持續動力。

資料來源：觀研天下數據中心整理

“十四五”期間，中國氫能應用的需求增量主要來自于交通運輸領域，氫燃料電池汽車的推廣是關鍵驅動力。燃料電池汽車是一種以車載燃料電池裝置產生電力作為動力的汽車，目前處于產業發展初期。燃料電池車能量轉換效率可達60%，是燃油或壓縮天然氣車效率的2~3倍。相較于純電動汽車和傳統燃油車，燃料電池汽車具有溫室氣體排放低、續航里程長、加注時間短、續航里程高等優勢，發展潛力巨大。

國內外氫能產業技術經濟性分析

項目	電動車		氫燃料電池車		燃油車
	乘用車	貨車	乘用車	貨車	乘用車	貨車
100km整車電耗/氫耗	15kW·h	120kW-h	lkg	5kg	約8L	22L
100km用能成本/CNY	24	192	40	200	約60	165
燃料加注時間	30min	>2h	<5min	<15min	<5min	<15min
受環境溫度的影響程度	較大		較小		較小
使用壽命	充電2000次		5000-8000h		8~10a
顯性/隱形環境成本	一般		較低		較高
技術進步/成本下降潛力	一般		較高		較低
設施使用便利性	較高		一般		較高