氫是宇宙中分布最廣泛的元素，構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的 75%。氣態(tài)形式的氫氣可從水、化石燃料等含氫物質(zhì)中制取，并通過物理與化學(xué)變化過程存儲(chǔ)或釋放能量，是重要的工業(yè)原料和能源載體，可用于儲(chǔ)能、交通、石化、冶金等領(lǐng)域。
氫能是高效環(huán)保的二次能源，能量密度與相對(duì)安全性高于其他燃料。其能量密度高，是汽油的 3 倍有余；其使用裝置的使用效率高，燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率是傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的 2 倍；其反應(yīng)產(chǎn)物是水，排放產(chǎn)物絕對(duì)干凈，沒有污染物以及溫室氣體排放；安全性相對(duì)可控，引爆條件比汽油更為嚴(yán)苛；其物質(zhì)儲(chǔ)備豐富，未來氫能的制取存在更多可能性。

化石能源在地球儲(chǔ)備有限，根據(jù)中國(guó)生態(tài)環(huán)境部報(bào)告數(shù)據(jù)，2020年我國(guó)煤炭、石油、天然氣在能源消費(fèi)中分別占比56.8%、18.9%、8.4%。特別地，我國(guó)是油氣進(jìn)口大國(guó)，石油與天然氣對(duì)外依存度達(dá) 73%、43%，因此需在上述化石能源之外，尋找新的能源保障。同時(shí)，當(dāng)某種能源受到限制時(shí)，氫能可以快速作為補(bǔ)充，因此打造可再生能源多元化的供應(yīng)體系勢(shì)在必行。在全球碳中和的框架下，氫能的環(huán)保性以及可再生性，使其具有舉足輕重的作用。

氫能源作為新興產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展速度很大程度上取決于政府的支持力度。 2019年 氫能源首次被寫入《政府工作報(bào)告》，氫燃料電池的發(fā)展進(jìn)入新的階段；2020 年 9 月，財(cái)政部、發(fā)改委等五部門聯(lián)合印發(fā)燃料電池示范應(yīng)用通知，對(duì)燃料電池汽車的購(gòu)置補(bǔ)貼政策，調(diào)整為燃料電池汽車示范應(yīng)用支持政策，即所謂的“以獎(jiǎng)代補(bǔ)”。
11月17日，行內(nèi)專家透露：經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的規(guī)劃研討之后，國(guó)家氫能頂層設(shè)計(jì)有望加快對(duì)外發(fā)布。這是一份涉及氫能產(chǎn)業(yè)的中長(zhǎng)期規(guī)劃，將對(duì)未來氫能產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展起到引領(lǐng)作用。

今年多省發(fā)布“十四五”氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至目前，全國(guó)已有 20 余省或直轄市發(fā)布了氫能產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)政策，并從產(chǎn)業(yè)規(guī)模、企業(yè)數(shù)量、燃料電池汽車、加氫站等方面明確階段目標(biāo)。據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟預(yù)測(cè)，2025 年中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將達(dá)到1 萬億元。

接下去介紹一下氫能源的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，并且將每一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈也簡(jiǎn)單的介紹一下。

首先是制氫：目前，全球制氫技術(shù)的主流選擇是化石能源制氫，主要是由于化石能源制氫的成本較低，其中天然氣重整制氫由于清潔性好、效率高、成本相對(duì)較低，占到全球 48%。我國(guó)能源結(jié)構(gòu)為“富煤少氣”，煤制氫成本要低于天然氣制氫，因而國(guó)內(nèi)煤制氫占比最大（64%），其次為工業(yè)副產(chǎn)（21%）。

因?yàn)樯鲜鰩追N方式中，都會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)物二氧化碳，因此用這種方式制成的氫被稱為灰氫。在這個(gè)基礎(chǔ)上再加上CCUS技術(shù)，將二氧化碳等溫室氣體給捕捉收集并加以利用，就可以制成藍(lán)氫。
“綠氫”全稱可再生能源電解水制氫。電解水制氫的原理是在充滿電解液的電解槽中通入直流電，水分子在電極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，分解成氫氣和氧氣。其中電費(fèi)成本占據(jù)了目前電解水制氫85.3%的成本；據(jù)估算，當(dāng)電價(jià)低于 0.3 元時(shí)，電解水制氫成本與其他工藝路線相當(dāng)。長(zhǎng)期來看，綠氫占比有望大幅提升。根據(jù)《中國(guó)氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書》的預(yù)測(cè)，受益于可再生能源成本下降以及碳排放約束，2020-2030年間綠氫比例將從 1%上升 15%。2050 年我國(guó)氫氣需求量將接近 6000 萬噸，在終端能源體系中占比 10%，其中綠氫比例進(jìn)一步增長(zhǎng)到 70%。

目前全國(guó)大部分地區(qū)的光伏度電成本在 0.3-0.4 元，午間光伏的“谷電”成本還要更低，青海等優(yōu)質(zhì)資源地區(qū)已降至 0.2 元。總體而言，光伏制氫是最具潛力的電解水制氫方式，目前已經(jīng)初具經(jīng)濟(jì)性。
光伏、石化等跨界龍頭企業(yè)紛紛布局。隆基股份、陽光電源、中國(guó)石化、寶豐能源等跨界龍頭企業(yè)已開始紛紛布局光伏制氫賽道，從技術(shù)研發(fā)、工程建設(shè)、商業(yè)模式等多方面展開探索。

講完制氫之后，接下來再講一下儲(chǔ)氫和運(yùn)氫。儲(chǔ)氫有三種方式，氣態(tài)，固態(tài)和液態(tài)。

高壓氣態(tài)是目前國(guó)內(nèi)儲(chǔ)運(yùn)最主要的方式。其儲(chǔ)存方式是采用高壓將氫氣壓縮到一個(gè)耐高壓的容器里。目前所使用的容器是鋼瓶，它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壓縮氫氣制備能耗低、充裝和排放速度快。但是存在泄露爆炸隱患，安全性能較差?，F(xiàn)階段中國(guó)普遍采用 20Mpa 氣態(tài)高壓儲(chǔ)氫與管束管車運(yùn)輸氫氣，未來更大規(guī)模發(fā)展需依靠管道運(yùn)輸。
更大規(guī)模的運(yùn)輸?shù)姆绞绞枪艿肋\(yùn)輸。因?yàn)闅錃馊菀自诮佑|普通鋼材時(shí)發(fā)生“氫脆”的現(xiàn)象，所以管道必須使用蒙乃爾合金等特殊材料，導(dǎo)致管道運(yùn)輸?shù)那捌谕顿Y成本大，高達(dá)500 萬/km。但是運(yùn)輸氫氣量也巨大,適合有固定站點(diǎn)大量使用氫氣的情況。截至 2017 年底，我國(guó)氫氣管道總里程約 400 公里，主要分布在環(huán)渤海灣、長(zhǎng)三角等地。
液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)的儲(chǔ)氫密度高，能運(yùn)送大量氫氣，適用長(zhǎng)距離運(yùn)輸氫氣。但液態(tài)氫的密度是氣體氫的 845 倍。液態(tài)氫的體積能量密度比壓縮狀態(tài)下的氫氣高出數(shù)倍，如果氫氣能以液態(tài)形式存在，那它替換傳統(tǒng)能源將水到渠成，儲(chǔ)運(yùn)簡(jiǎn)單安全體積占比小。但事實(shí)上，要把氣態(tài)的氫變成液態(tài)的并不容易，液化 1kg 的氫氣需要耗電 4-10 kWh，液氫的存儲(chǔ)也需要耐超低溫和保持超低溫的特殊容器，儲(chǔ)存容器需要抗凍、抗壓以及必須嚴(yán)格絕熱。

我國(guó)油氣公司在 LNG 和 LPG 領(lǐng)域有豐富的經(jīng)驗(yàn)和運(yùn)輸車輛儲(chǔ)備，若成本下降得以實(shí)現(xiàn)，未來有望在液態(tài)氫氣運(yùn)輸上具備競(jìng)爭(zhēng)力。目前海外超過 1/3 的加氫站使用液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)的方式。

接下去就是將氫運(yùn)送到加氫站。加氫站是氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，其作用類似加油站給汽油/柴油車加油，加氫站是給氫動(dòng)力車提供氫氣的燃?xì)庹?。?2014 年以來，全球加氫站的數(shù)量不斷增長(zhǎng)，到 2020 年底達(dá)到了 553 站。加氫站的主要技術(shù)路線有站內(nèi)制氫技術(shù)和外供氫技術(shù)。
截至 2020 年底，我國(guó)國(guó)內(nèi)累計(jì)建成加氫站 118 座，建成并運(yùn)營(yíng)加氫站 101 座，待運(yùn)營(yíng) 17 座，建設(shè)中和規(guī)劃建設(shè)的加氫站約 170 座。中國(guó)石化主管人員在其主辦的交通能源轉(zhuǎn)型產(chǎn)業(yè)研討會(huì)上表示規(guī)劃到 2025 年，建設(shè) 1000 座加氫站或油氫合建站、5000 座充換電站、7000 座分布式光伏發(fā)電站點(diǎn)。

基于目前單獨(dú)的加氫站建設(shè)成本較高，氫氣需求量相對(duì)較少，獨(dú)立運(yùn)營(yíng)加氫站面臨虧損的局面，綜合性的油氫混合站是未來加氫站發(fā)展的方向之一。對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)園而言，短期內(nèi)的氫能源市場(chǎng)需求仍處于低位，單站建設(shè)的加氫站運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)效益有限。油氫合建站是相對(duì)更可行的方式，同時(shí)聯(lián)合建設(shè)比單獨(dú)建設(shè)加氫站在土地審批環(huán)節(jié)也更容易。以佛山為例，2019年 7 月 1 日，國(guó)內(nèi)首座油氫合建站——中國(guó)石化佛山樟坑油氫合建站正式建成，日供氫能力為 500kg。該油氫合建站采取加油、加氫、充電分區(qū)管理方式，是全國(guó)首座集油、氫、電能源供給及現(xiàn)代化綜合服務(wù)于一體的新型網(wǎng)點(diǎn)。對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)而言，油氫合建站有望成為現(xiàn)階段最具有經(jīng)濟(jì)性的氫能商業(yè)模式。

氫能下游應(yīng)用空間廣闊，交運(yùn)、儲(chǔ)能、工業(yè)、建筑齊發(fā)力。據(jù)能源轉(zhuǎn)型委員會(huì)預(yù)測(cè)，全球氫能需求有望從 2019 年 1.15 億噸上升至 2050 年 10 億噸，其中氫燃料電池車應(yīng)用可達(dá) 6000 萬噸，儲(chǔ)能應(yīng)用可達(dá) 2.7 億噸，遠(yuǎn)超車用氫能，工業(yè)領(lǐng)域氫能需求超過 3 億噸。

氫能作為清潔能源解決建筑用能仍處起步階段。國(guó)外正積極探索建筑應(yīng)用的技術(shù)解決方式。目前，以日本、韓國(guó)、歐洲為代表正在應(yīng)用戶用燃料電池裝置，日本應(yīng)用居多，為建筑發(fā)電的同時(shí)，產(chǎn)生余熱用于供暖、洗浴熱水。我國(guó)目前技術(shù)路徑尚不清晰，建筑與人口密度大，管道系統(tǒng)復(fù)雜，用能特點(diǎn)與國(guó)外有較大差異。

氫能助力工業(yè)部門深度脫碳，碳中和背景下，工業(yè)部門將是氫能發(fā)展的催化劑。氫氣在現(xiàn)代工業(yè)中主要應(yīng)用于石油領(lǐng)域的煉油和化學(xué)工業(yè)的主要原料。全球每年在工業(yè)領(lǐng)域消耗的氫氣量超過了 500 億 Nm3。目前，為了改善石油和天然氣等化石燃料品質(zhì)，必須對(duì)其進(jìn)行精煉，如烴的增氫、煤的氣化、重油的精煉等，這些過程中都需要消耗大量的氫氣。在化工業(yè)中，制備甲醇和合成氨均需要?dú)錃庾鲈?，尤其是合成氨的用氫量最大。未來工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用將主要在氫能煉鋼、綠氫化工和天然氣摻氫三大場(chǎng)景，由此助力工業(yè)部門深度脫碳。

可再生能源發(fā)電量占比提升，電網(wǎng)在輸配、波動(dòng)性調(diào)控等方面的難度增大。碳排放趨嚴(yán)+全球平價(jià)到來，光伏風(fēng)電、水電等可再生能源發(fā)電占比快速提升，2020年光伏風(fēng)電發(fā)電量達(dá)7270億千瓦時(shí)，發(fā)電占比9.5%，但可再生能源發(fā)電具有不穩(wěn)定性、間歇性的問題，提高了電網(wǎng)在輸配容量、電頻波動(dòng)控制等方面的要求，需要依賴儲(chǔ)能形成可控制、可調(diào)度的電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)模式。

截至2020年底全球儲(chǔ)能裝機(jī)量191.1GW，同增3.5%；中國(guó)儲(chǔ)能裝機(jī)量35.6GW，同增9.9%。2020年國(guó)內(nèi)電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)重回快增長(zhǎng)，新增首次突破1GW。2019年由于國(guó)家發(fā)改委明確電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能不能計(jì)入輸配電價(jià)成本等因素影響，儲(chǔ)能發(fā)展遭遇急剎車，2020年因儲(chǔ)能成本下降+政策支持+電網(wǎng)側(cè)投資加大，儲(chǔ)能重回高速增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)新增電化學(xué)儲(chǔ)能1.2GW/2.3GWh，同比+168%，累計(jì)裝機(jī)2.6GW/4.7GWh，同比+95%，占光伏累計(jì)裝機(jī)的1.0%，發(fā)展空間龐大。

因成本低、壽命長(zhǎng)、技術(shù)成熟，物理機(jī)械儲(chǔ)能，尤其是抽水蓄能應(yīng)用廣泛，但受地理環(huán)境制約、投資高、建設(shè)周期長(zhǎng)等影響發(fā)展?jié)u緩；電磁儲(chǔ)能和光熱儲(chǔ)能綜合效率高，但尚處于技術(shù)開發(fā)階段，電化學(xué)儲(chǔ)能性價(jià)比高，已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)化階段，隨成本的逐漸降低，電化學(xué)儲(chǔ)能-鋰離子電池是目前新建儲(chǔ)能主要的應(yīng)用類型。

“新能源+氫儲(chǔ)能”是未來能源發(fā)展大方向。氫氣發(fā)電建設(shè)成本僅580美元/kW，遠(yuǎn)低于光伏、風(fēng)能、天然氣、石油等眾多方式，能量密度是其他化石燃料的3倍多。氫能能量密度高，運(yùn)行維護(hù)成本低，可同時(shí)適用于極短或極長(zhǎng)時(shí)間供電的能量?jī)?chǔ)備，是少有的能夠儲(chǔ)存上百GWh以上的儲(chǔ)能形式，被認(rèn)為是極具潛力的新型大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)。但2021年氫儲(chǔ)的往返效率較低，儲(chǔ)能周期中約60％的初始電能會(huì)損失，而鋰電池?fù)p耗約為15%，當(dāng)放電時(shí)間在50小時(shí)內(nèi)，鋰電池和抽水蓄能的成本更低，隨著放電時(shí)間的延長(zhǎng)，氫儲(chǔ)的將變得更具吸引力。

氫燃料電池車先行，氫燃料電池船舶、氫燃料電池飛機(jī)蓄勢(shì)待發(fā)。在交通運(yùn)輸領(lǐng)域，氫能不僅應(yīng)用于燃料電池車，目前正向其他交通運(yùn)輸領(lǐng)域擴(kuò)展，例如氫燃料電池船舶，氫燃料電池飛機(jī)。至 2050 年氫燃料電池船舶與氫燃料電池飛機(jī)的氫氣需求將會(huì)遠(yuǎn)超氫燃料電池車對(duì)于氫氣的需求。

2050 年，氫能源將承擔(dān)全球 18%的能源需求，有望創(chuàng)造超過 2.5 萬億美元的市場(chǎng)，燃料電池汽車將占據(jù)全球車輛的 20-25%。雖然當(dāng)前整體基數(shù)較小，但近年來氫能源汽車都保持了較高的銷量和保有量增速，2016 年和 2019 年年復(fù)合增長(zhǎng)率分別為 63%和 114%。
氫能源熱值高，約為石油的三倍以上，是理想的化石燃料替代品。氫能源燃燒使用后不產(chǎn)生任何有害或溫室氣體，對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”、“碳中和”等目標(biāo)具有重要意義。

我國(guó)燃料電池汽車銷量于 2016 年開始快速起步，根據(jù)中汽協(xié)數(shù)據(jù)，2015年至 2021 年 1-9 月，我國(guó)新能源汽車銷量分別達(dá) 33.1 萬輛、50.7 萬輛、77.7 萬輛、125.6萬輛、120.6 萬輛、136.7 萬輛和 215.7 萬輛，而氫燃料電池汽車銷量分別為 10 輛、629輛、1272 輛、1527 輛、2737 輛、1182 輛和 906 輛，累計(jì)8263輛氫燃料電池車。從 2015 年發(fā)展至今，燃料電池汽車仍然處于產(chǎn)業(yè)化的初級(jí)階段，氫燃料電池汽車在新能源汽車中的滲透率仍然很低，其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程明顯滯后于純電動(dòng)汽車。各省密集出臺(tái)氫能規(guī)劃，按規(guī)劃到 2025 年氫能車進(jìn)入 10 萬輛級(jí)別規(guī)模。

目前我國(guó)交通運(yùn)輸領(lǐng)域主要運(yùn)用鋰電池、燃料電池等新能源產(chǎn)品代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)以緩解碳排放帶來的環(huán)保壓力，相較于鋰電池與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)，燃料電池的主要技術(shù)特點(diǎn)、優(yōu)劣勢(shì)如圖所示：

相比于傳統(tǒng)汽車，氫能源汽車使用氫燃料電池作為動(dòng)力來源，具有能量轉(zhuǎn)換效率高和完全無污染的優(yōu)點(diǎn)。相比于鋰電池電動(dòng)車，氫能源汽車除了不受溫度影響、續(xù)航里程更長(zhǎng)以外，還具有能迅速補(bǔ)充燃料的優(yōu)點(diǎn)。
2020 年 10 月，工信部及汽車工程學(xué)會(huì)發(fā)布了《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》，路線圖中明確了燃料電池汽車的推廣應(yīng)用路徑，提出燃料電池汽車以客車和城市物流車為切入領(lǐng)域，重點(diǎn)在可再生能源制氫和工業(yè)副產(chǎn)氫豐富的區(qū)域推廣中大型客車、物流車，逐步推廣至載重量大、長(zhǎng)距離的中重卡、牽引車、港口拖車及乘用車等，實(shí)現(xiàn)氫燃料電池車更大范圍的應(yīng)用。

因此未來氫燃料電池車與動(dòng)力電池車將會(huì)變成互補(bǔ)的關(guān)系，兩者不會(huì)形成強(qiáng)烈的市場(chǎng)份額競(jìng)爭(zhēng)。
“以獎(jiǎng)代補(bǔ)”新政鼓勵(lì)車型朝大功率與重載方向發(fā)展。在 2020 年 9 月發(fā)布的“以獎(jiǎng)代補(bǔ)”新政中，大功率、高載重的重卡同樣成為補(bǔ)貼最多的車型，以 2021 年積分標(biāo)準(zhǔn)測(cè)算，其中功率≥110kw，載重 31 噸以上的重卡最多可享受國(guó)補(bǔ) 50.4 萬元，假設(shè)地補(bǔ)按照 1:1 比例實(shí)施，則該型號(hào)重卡最多可享受補(bǔ)貼 100 萬元，而當(dāng)前配備 110kw功率的燃料電池重卡售價(jià)仍普遍在 130~150 萬元左右，對(duì)比同規(guī)格的柴油重卡銷售價(jià)格，實(shí)施完補(bǔ)貼后的氫燃料重卡將在初次購(gòu)買成本上獲得優(yōu)勢(shì)。

北京市公布《北京市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)施方案(2021-2025年)》，北京將依托2022年冬奧會(huì)及冬殘奧會(huì)，建設(shè)氫燃料電池汽車示范工程。應(yīng)用燃料電池汽車，在延慶等山地賽區(qū)承擔(dān)觀眾或工作人員的運(yùn)送服務(wù)，延慶賽區(qū)賽時(shí)燃料電池車的客運(yùn)服務(wù)應(yīng)用規(guī)模212輛，將主要用于客運(yùn)服務(wù)。河北張家口明確氫能公交需求 2000 輛。
正在進(jìn)行的第十九屆廣州國(guó)際車展上，廣汽、上汽、長(zhǎng)城等主流車企紛紛宣布將大力發(fā)展氫燃料電池汽車并亮相真車，海馬等地方車企則正在加速氫能配套設(shè)施建設(shè)。

雖然我國(guó)燃料電池汽車銷量在近幾年獲得明顯增加，已進(jìn)入商業(yè)化的初期階段，但由于總體產(chǎn)量規(guī)模仍然較小，燃料電池系統(tǒng)成本仍然較高，因此現(xiàn)階段整車成本仍然高于動(dòng)力電池汽車和燃油車，成為制約燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的因素之一。未來隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，燃料電池系統(tǒng)成本將快速下降。隨著國(guó)產(chǎn)替代化進(jìn)程，技術(shù)研發(fā)進(jìn)步和規(guī)?；a(chǎn)，預(yù)計(jì)從 2020-2030 年每年燃料電池系統(tǒng)成本下降 14%左右。因此長(zhǎng)期來看，未來燃料電池汽車成本有望達(dá)到和動(dòng)力電池汽車、燃油汽車的成本相當(dāng)。

最后是各個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)中上市與非上市的公司總結(jié)