关键词： 氢能
中商情报网讯：氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，发展氢能对于减少二氧化碳等温室气体排放、实现碳达峰、碳中和目标具有重要意义。我国具有良好的制氢基础，是世界上最大的制氢国，年制氢产量约3300万吨，已初步掌握氢能制备、储运、加氢、燃料电池和系统集成等主要技术和生产工艺，发展优势显著。
一、产业链
氢能很难从自然界中直接大量获取，需要依靠不同的技术路径和生产工艺进行制备，目前主要制氢路径包括化石能源重整制氢、工业副产气制氢、电解水制氢三种。制氢产业链上游包括煤、石油、天然气、焦炉煤气、氯碱副产气等原料，中游为氢气制取过程，下游为储氢及运氢。
资料来源：中商产业研究院整理
二、上游分析
1.制氢结构占比
我国已成为全球最大的制氢国，现有工业制氢产能为2500万吨/年，主要来源于化石能源制氢（煤制氢、天然气制氢）；其中，煤制氢占我国氢能产量的62%，天然气制氢占比19%，而电解水制氢受制于技术和高成本，占比仅1%。
数据来源：中国煤炭工业协会、中商产业研究院整理
2.制氢材料
（1）煤炭
煤炭为煤制氢的主要原材料，约占其生产成本的40%。我国煤炭资源储量丰富，山西、河南、内蒙古、四川、新疆、云南、甘肃等地为煤炭主产区。根据国家统计局数据显示，2022年我国规模以上工业原煤产量达45.0亿吨，同比增长9.0%。此外，煤炭价格为天然气价格的30.0％，原材料供应充足以及价格稳定为煤制氢行业发展奠定基础。
数据来源：中商产业研究院数据库
（2）天然气
我国天然气制氢始于20世纪70年代，主要为合成氨提供氢气。随着催化剂品质的提高、工艺流程的改进、控制水平的提高、设备形式和结构的优化，天然气制氢工艺的可靠性和安全性都得到了保证。全国天然气产量快速增长，2022年产量达2177.90亿立方米，同比增长6.4%。
数据来源：中商产业研究院数据库
（3）焦炉煤气
焦炉煤气是指用几种烟煤配制成炼焦用煤，在炼焦炉中经过高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所产生的一种可燃性气体，是炼焦工业的副产品。炼焦过程中，释放的焦炉煤气中富含55%左右的氢气，焦炉煤气制氢是目前可实现的大规模低成本高效率获得工业氢气的重要途径。中国是全球最大的焦炭生产国，2022年焦炭产量达47343.6万吨，同比1.3%。
数据来源：中商产业研究院数据库
（4）烧碱
在氯碱化工中，以食盐水为原料，采用离子膜或石棉隔膜电解槽生产烧碱和氯气，氢气是这个过程中的副产品。每生产1吨烧碱，将产生约280Nm3的副产氢气。中国是烧碱生产大国，随着烧碱的下游需求不断增长以及氯碱工业的快速发展，我国烧碱产量也随之增加。2022年中国烧碱产量达3980.50万吨，同比增长1.4%。
数据来源：中商产业研究院数据库
3.制氢设备
根据高工产研氢电研究所调研统计，2022年国内电解水制氢设备出货量达到722MW，同比大幅增长106%。其中，考克利尔竞立以出货量230MW继续排名第一，传统电解水制氢设备头部企业派瑞氢能（中船重工718所）紧随其后位居第二，光伏巨头子公司隆基氢能首次跻身第三。2022年中国电解水制氢设备厂商出货量排名如下：
资料来源：GGII、中商产业研究院整理
三、中游分析
1.氢气产量
2020年“双碳”目标提出后，我国氢能产业发展进入快车道。2021年，中国氢气产量达3300万吨，同比增长32%，成为目前世界上最大的制氢国。未来，随着可再生能源制氢技术的突破和成本的降低，氢能占比将进一步提升，预计2023年我国氢气产量将达4332万吨。
数据来源：中国煤炭工业协会、中商产业研究院整理
2.氢气供给结构预测
目前，国内氢能产业尚处于市场导入阶段，除部分气体公司外，市场化供氢渠道有限。我国氢气供给主要有化石能源制氢、工业副产氢、可再生能源电解制氢等方式，2020年所占份额分别为67%、30%和3%，预计未来可再生能源电解制氢将成为工业制氢的主要方式，预计2050年份额达到70%。
数据来源：中国氢能联盟、中商产业研究院整理
3.氢气需求量
根据中国氢能联盟预测，在碳中和目标下，到2030年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%。到2060年，我国氢气的年需求量将增至1.3亿吨左右，在终端能源消费中的占比约为20%。其中，工业领域用氢占比仍然最大，占总需求量的60%。
数据来源：中国氢能联盟、中商产业研究院整理
4.电解水制氢
（1）成本情况
可再生能源电解水制氢（即绿氢）的原料和生产过程都以清洁能源为主，使用过程可以实现完全的零排放，电解水制氢将成为全球最重要的制氢技术路线。目前，电解水制氢技术成熟度较低、产业尚未完全规模化，成本远高于其他几种氢能生产方式，还处在初级阶段。但随着可再生能源电价的持续降低和电解槽技术的提升，预计未来电解水制氢成本将有所下降。
资料来源：彭博社、中商产业研究院整理
（2）成本占比
电解水制氢的成本主要取决于电费。以目前主流的碱性电解水为例，制氢效率约5度/立方米，电费成本约占85.3%，因此其经济性受电价的影响大。如果按照平均工业电价0.6元计算，成本约40-50元/kg，明显偏高。据估算，当电价低于0.3元时，电解水制氢成本与其他工艺路线相当。
数据来源：中国氢能联盟、中商产业研究院整理
5.制氢项目情况
近年来，国内制氢项目投资大幅增加，根据高工产研氢电研究不完全统计，2022年1-11月国内共投资制氢项目73个，为2021年全年的3倍；氢气产能达161万吨/年，较去年翻倍。其中电解水制氢项目的数量占比接近60%，大部分采用碱性电解槽的制氢法。
资料来源：GGII、中商产业研究院整理
6.制氢企业名单
根据工信部发布的专精特新“小巨人”名单，全国氢能领域上榜企业共73家，其中制氢领域上榜企业约13家。
资料来源：中商产业研究院整理
7.企业热力分布图
资料来源：中商产业研究院整理
四、下游分析
1.储氢罐
氢气的储存主要有气态储氢、液态储氢和固体储氢三种方式，高压气态储氢是目前最常用、最成熟的储氢技术，其储存方式是将工业氢气压缩到耐高压容器中，钢瓶是最常用的高压气态储氢容器。
目前已商业化应用的高压储氢气瓶主要是I型瓶、II型瓶、III型瓶和IV型瓶。IV型瓶可能更好满足车载储氢系统趋向安全、高储氢密度、轻量化、低成本、成寿命等方面的发展要求，未来随IV型瓶原材料的进一步国产化，性价比将得到凸显，并加速应用于新能源汽车领域。
数据来源：北京市氢燃料电池发动机工程技术研究中心、中商产业研究院整理
2.储氢材料
近年来，金属储氢材料在民用方面的研究将主要立足于氢燃料电池的工程化应用，主要应用方向在清洁燃料汽车、助动车具等，且今后将开展氢能发电方面的探索研究，为全球性石化燃料危机提供替代能源。2020年我国储氢材料市场规模为7.62亿元，预计2023年市场规模将增至9.01亿元。
数据来源：中商产业研究院整理
