国外氢能产业发展态势
全球:政府支持不断强化,产业升级面临困难。发展氢能是实现全球能源结构向清洁化、低碳
化转型的关键路径之一,在碳中和愿景下,全球主要经济体陆续将氢能发展上升至战略高度。iea
最新发布的《全球氢能评论2023》显示,目前共有41个国家和地区制定了氢能发展战略,另有40
余国家和地区正筹备制定氢能发展政策,各主要经济体正逐步完善氢能开发与利用的全产业布局。
2022年全球氢气需求达到历史高位,总用量达到9500万吨,同比增长近3%。截至2022年底全球
氢能领域的直接投资额达到2500亿美元,预计到2030年该投资总额将升至5000亿美元。全球氢气
供需、市场热情虽不断走高,但氢气利用场景仍然集中在工业和炼油等传统应用领域,重工业、运
输和发电等新领域应用占比不到0.1%,而蓝氢、绿氢等低碳氢产量提升十分缓慢,在2022年仅占
氢气总产量的0.7%。目前全球正面临通胀压力,使氢产业相关的设备和财务成本不断增加,制约了
资本高度密集的低碳氢项目的融资能力,尤其对于绿氢产业,总成本预计增加近1/3,多个项目已
将其初始成本估算上调了50%。为保障氢产业升级发展,各国政府纷纷加大专项资金和支持政策保
障力度,并在国际间、政府与企业间发起了一系列合作举措,但政府支持与多方务实合作存在漫长
的时间滞后,氢产业升级存在较大不确定性。
欧洲:自产与进口双发力,低碳与安全双并重。目前,欧洲主要采用化石能源制氢,约55%来
自天然气制氢、30%来自烃类或石油制氢,但针对绿氢发展的政策支持力度正不断加码。欧洲将氢
能作为能源转型的必要元素,供给侧注重可再生能源与氢能协同互补,消费侧注重绿氢综合利用。
2020年7月发布的《气候中性的欧盟氢能战略》为欧盟未来30年氢能发展指明了方向,将持续推动
氢能在工业、交通、发电等全领域应用。2022年3月发布的《欧洲廉价、安全、可持续能源联合行
动方案》计划建立欧洲氢能银行,保障到2030年为欧洲稳定供应2000万吨绿氢。2022年5月发布
的repowereu方案计划到2027年前投资270亿欧元用于氢能基础设施,到2030年欧盟绿氢产量
达到1000万吨,绿氢进口量达到1000万吨。此外,欧盟要求自2021年起,欧盟生产的所有新燃
气轮机都必须能够燃烧氢气-天然气混合物。
美国:重点聚焦制氢降本,政策倾斜绿氢发展。美国是世界第二大氢气生产及消费国,以天然
气制氢为主,下游消费领域以炼化为主,占比57%,合成氨同合成甲醇合计占比38%。氢气的价格在
105元/千克左右,较欧盟、日韩高30%以上。2020年《氢能项目计划》明确了到2030年氢能技术
和经济指标,并强调将绿氢作为氢气生产中的重要部分。2022年8月通过的《通胀削减法案》提供
了大量税收抵免,将促使美国的绿氢成为全球性价比最高的氢能。2022年9月发布的《国家清洁氢
能战略与路线图》计划到2030、2040和2050年美国氢需求将分别提高至1000、2000和5000万吨/年,
到2035年前将制氢成本降至1美元/千克,到2050年全面实现工业与交通超低碳和零碳制氢用氢。
日韩:借助先发技术优势,推动氢能多领域应用。日、韩两国的氢能发展在亚洲乃至世界均列
前茅,基本发展策略均是扩大在车用和家用领域的应用,意欲借氢能多元化能源结构。日本早在2003年
《第一次能源基本计划》就提出“氢能社会构想”,2017年《氢能源基本战略》将构想提升至国家
战略高度。日本提出的“2050碳中和绿色增长战略”将氢能作为14个重点布局之一,计划于2030年
实现国内氢产量达到300万吨/年、2050年达到2000万吨/年。目前,日本氢能和燃料电池技术拥有
的专利数全球领先,已实现燃料电池车和家用热电联供系统的大规模商业化推广。韩国政府将“氢
经济”列为三大创新增长战略之一,并于2019年发布《氢能经济发展路线图》,计划在2030年进
入氢能社会。韩国氢能路线图不只关注汽车领域,还计划在发电、家用和建筑领域普及氢燃料电池
装置。在建设加氢站方面,韩国政府考虑为建设加氢站提供补贴,并通过放宽管制积极吸引民间资
本参与。
中东:依托丰厚资源禀赋,谋划氢能出口大国地位。中东拥有全球最好的光照条件和天然气储
量,低廉的一次能源价格和沙漠土地价格极大地增强了绿氢、蓝氢的出口竞争力。近年来,中东国
家逐步加大氢能产业政策支持力度,意图减少对石油经济的依赖,创造一个更加多样化和可持续的
经济体。如沙特“2030愿景”提出到2030年实现400万吨氢气年产量和出口量的目标;阿联酋已
经制定国家氢能战略,计划在2031年前生产140万吨绿色氢气,到2050年增加至1500万吨。中东
凭借自身成本优势和优越地理位置,有望将蓝氢、绿氢出口至欧洲、东北亚等地区,成为全球最主
要的氢能供应地区之一。
中国氢能产业发展态势
(一)中国氢能产业发展现状
我国氢能产业的上游制氢产氢、中游储氢运氢和下游加氢用氢等全产业链各环节正快速发展:
在制氢产氢环节,我国氢气产量位居世界第一,2022年产量达3781万吨。我国制氢来源包括
三大类:化石能源制氢、电解水制氢、工业副产氢。氢气供给结构中以化石能源制氢为主,约近80%
来源于煤制氢或焦炉煤气副产氢,绿氢占比不足1%。据中国氢能联盟研究院统计,2022年新增可
再生能源制氢项目产能3.3万吨/年,同比增长65%。当前,我国各省份已开始加速发展可再生能源
制氢,产能规划排在前五的省份是内蒙古、吉林、上海、河北、宁夏。西北地区风光资源丰富,正
积极开展规模化风光制氢项目,有望率先建设成为集中式绿氢生产基地。
在储氢运氢环节,我国高压气态储氢技术较为成熟,所以主要采用此种方式进行短距离储运。
而在长距离运输情景下,使用高压液氢运输以及管道运输气态氢等方式更具优势,但我国液氢储运
技术尚未成熟,而管道输氢也因前期投入成本高、建设难度大,目前尚处于起步阶段。由于氢能跨
区域流动尚未兴起,当前我国氢气以按需制取、就地消纳的形式进行生产和消费,各地的氢气生产
消费自成体系基本不发生跨区域的流动运输。2023年4月,中国石化“西氢东送”输氢管道示范工程
启动,这是国内最长氢气输送管线,标志着我国氢气长距离输送进入新阶段。
在加氢用氢环节,我国加氢站建设目前尚在示范应用和商业模式探索阶段,起步落后于西方发达
国家但增速较快。截至2022年底,我国加氢站拥有量为138座,低于日本的165座、韩国的149座位。
目前我国加氢站成本较高,经济性不强,终端氢气成本中将近三分之一为氢气储运成本。2022年中国
海油牵头研制的国内首套自主研发橇装天然气制氢装置投用,促进实现加氢站内制氢,降低加氢成本,
利于提高制氢加氢一体站建设比例。目前我国氢气主要作为化工基础原料应用于工业领域,如合成氨、
合成甲醇、石油炼化等。未来随着氢的能源价值和绿色低碳价值进一步挖掘,其应用领域将拓展至交通、
建筑及发电领域。
(二)中国氢能产业政策特点
顶层设计指明方向,重点发展不失稳慎。2021年4月,国家能源局印发《2021年能源工作指导
意见》,提出以需求为导向,探索开展氢储能及其他创新储能技术的研究和示范应用。氢能作为储能
载体,将成为未来可再生能源发展的有力保证。《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》
(简称“《氢能规划》”)是我国对于氢能产业顶层设计层面的最新文件,首次明确了氢的能源属性
和战略地位。从生产端看,氢能是未来我国能源体系的重要组成部分;从消费端看,氢能是用能终端
实现绿色低碳转型的重要载体;从产业端看,氢能产业是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。
《氢能规划》将氢能产业发展划分为3个阶段:到2025年为探索期,要求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;
到2030年为发展期,应创新、有序、低碳发展氢能,形成较为完备的氢能产业技术创新体系、清洁
能源制氢及供应体系,有力支撑碳达峰目标实现;到2035年为形成期,形成氢能产业体系,形成氢
能多元应用生态,可再生能源制氢在终端能源消费中的比例明显提升。
地方政府纷纷响应,目标高远争相布局。地方政府对氢能产业发展相当重视,多地积极响应国
家氢能发展规划,并及时发布了本地氢能规划,除港澳台及西藏外的30个省级行政区均把氢能写入
“十四五”发展规划。全国31个省市自治区有19个将氢能写入2023年政府工作报告,提及氢能发
展的省份数量逐年增加,宁夏、安徽、湖南、广西首次提及氢能,标志着在国家氢能发展顶层规划
指引下,我国氢能产业逐步进入实施期。值得注意的是,各省市设计氢能方面的目标更为高远,已
远超国家层面的规划目标。例如,甘肃省提出2025年可再生能源制氢量达到20万吨;内蒙古提出
2025年可再生能源制氢量达到50万吨;宁夏提出2030年可再生能源制氢量达到30万吨。据中国
氢能联盟统计,到2025年,我国可再生能源制氢量的各省份目标总和将超100万吨/年,而国家规划
目标仅10万~20万吨/年。
中国氢能产业发展展望及相关建议
氢能对我国能源转型和双碳目标实现具有重要意义,将成为冶金、化工、重载交通等领域减碳
的重要手段,并在船运、航空、重工业、储能等领域不断拓展多元化应用场景。在未来新型能源系
统中将扮演交通领域和新型高效燃料电池发电的重要能源、支撑可再生能源大规模发展的储能载体、
难以电气化的工业深度脱碳的抓手、二氧化碳大规模化学利用合成氢基燃料依托资源、传统能源向
新型能源过渡的枢纽等角色。
未来,我国氢气需求将持续增加,据中国氢能联盟发布的《中国氢能源及燃料电池产业白皮书
2020》预测,在2030年碳达峰情景下,我国氢气的年需求量将达到3715万吨,在终端能源消费中
占比约为5%。在2060年碳中和情景下,我国氢气的年需求量将增至1.3亿吨,在终端能源消费中占
比约为20%。
然而,总体来看,我国氢能发展仍处于初期,相较于发达国家尚存在诸多问题,对此提出以下
建议:一是完善氢能产业政策体系建设,推动氢能产业各环节具体规划及相关政策落地,注重区域
间协调,开展全国范围内氢能发展布局与建设时序研究,明确各省份发展氢能产业定位与任务,避
免一拥而上、盲目布局;二是加强氢能产业相关标准体系建设,加快氢能领域安全生产标准制定与
技术标准的研制,保障全链条安全监管,同时增加国际标准化参与力度,开展国际先进标准的采标
工作;三是增强创新能力,提高关键零部件与核心装备国产化水平,突破产业技术瓶颈,大力支持
企业、科研机构开展关键核心技术攻关,培养高素质、专业化氢能专业人才,形成多层次、高水平
的氢能人才队伍,推动提高关键基础材料、核心零部件等方面技术制造能力,逐步达到国际先进水
平;四是加大氢能基础设施建设,统筹建设制氢站、输氢管道、储氢设备等配套设施,打通氢能产
业链上中下游,促进氢能大规模推广应用,以基础设施建设为支撑逐步构建低成本、规模化的氢能
产业链体系。