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氫能是一種來(lái)源豐富、綠色低碳、應(yīng)用廣泛的二次能源，是未來(lái)能源體系的重要組成部分。目前，氫能正逐步成為全球能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要載體之一。
01 應(yīng)用規(guī)模
在化工領(lǐng)域的應(yīng)用：合成氨、合成甲醇以及其它化工品，按照用氫企業(yè)產(chǎn)能看：國(guó)內(nèi)合成氧58745萬(wàn)噸，占比80%；合成甲醇6183萬(wàn)噸，占比9%；石油精煉4642萬(wàn)噸，占比6%；合成其他化工品3791萬(wàn)噸，占比5%。
工業(yè)領(lǐng)域目前仍以灰氫使用為主，存量項(xiàng)目進(jìn)行綠氫置換成為發(fā)展趨勢(shì)。我國(guó)的氫源結(jié)構(gòu)目前仍是以煤為主，來(lái)自煤制氫的氫氣占比約62%、天然氣制氫占19%，電解水制氫僅占1%，工業(yè)副產(chǎn)占18%。
工業(yè)用氫目前仍是氫能源產(chǎn)業(yè)鏈下游主要的應(yīng)用方向，從長(zhǎng)期來(lái)看，這一產(chǎn)業(yè)需求的占比仍將擴(kuò)大。
氫能儲(chǔ)運(yùn)也是氫能源的重要應(yīng)用領(lǐng)域。
氫能源可以通過(guò)氫氣存儲(chǔ)技術(shù)實(shí)現(xiàn)能源存儲(chǔ)，將多余的可再生能源轉(zhuǎn)化為氫氣進(jìn)行儲(chǔ)存。常見(jiàn)的氫氣存儲(chǔ)方式有三種：氣態(tài)儲(chǔ)氫、液態(tài)儲(chǔ)氫、固態(tài)合金儲(chǔ)氫三種方式。目前我國(guó)氫氣運(yùn)輸主要采用的是短距離管道輸送和管車(chē)運(yùn)輸?shù)姆绞健?/span>
長(zhǎng)管拖車(chē)目前只適用于運(yùn)輸距離較近（半徑300公里）、輸送量較低的運(yùn)輸場(chǎng)景，隨著運(yùn)輸距離從50公里提升到500公里，長(zhǎng)管拖車(chē)成本由4.3元/kg提升至17.9元/kg。
當(dāng)用氫規(guī)模擴(kuò)大、運(yùn)輸距離增長(zhǎng)后提高氣態(tài)運(yùn)輸壓力或采用輸氫管道等運(yùn)輸方案才可以滿足高效經(jīng)濟(jì)的要求。我國(guó)氫氣輸送管網(wǎng)建設(shè)相對(duì)緩慢，現(xiàn)有氫氣輸送管道總里程僅約400km。
氫燃料電池是氫能高效利用的有效途徑之一，燃料電池技術(shù)的發(fā)展也使得氫能可以廣泛應(yīng)用于道路運(yùn)輸、海事行業(yè)、鐵路航空等各種交通領(lǐng)域。未來(lái)氫能在交通領(lǐng)域的發(fā)展將會(huì)占據(jù)主要地位。
2022年新能源重卡中燃料電池占比9.8%。2022年我國(guó)商用車(chē)保有量為3328.6萬(wàn)輛，其中重卡保有量約800萬(wàn)輛。據(jù)中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示，2022年我國(guó)重卡累計(jì)銷(xiāo)售量為67.19萬(wàn)輛，同比下降51.8%；氫燃料重卡銷(xiāo)售量為2382輛，同比上漲215%，但滲透率僅為0.35%。截至2022年底，國(guó)內(nèi)累計(jì)銷(xiāo)售燃料電池汽車(chē)1.03萬(wàn)輛，距離“十四五”目標(biāo)還差4萬(wàn)輛。
作為氫燃料電池在交通領(lǐng)域應(yīng)用的保障，加氫站規(guī)模不斷增長(zhǎng)。2022年我國(guó)加氫站市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到2825億元，其中集成設(shè)備(壓縮機(jī)、氧氣儲(chǔ)存容器、加氧系統(tǒng))占據(jù)加氧站建設(shè)的主要成本規(guī)模達(dá)15.3億元。
隨著氫燃料汽車(chē)滲透率的不斷提升，投入運(yùn)營(yíng)加氯站的數(shù)量也將實(shí)現(xiàn)高速增長(zhǎng)，國(guó)家規(guī)劃提出2025年我國(guó)加氫站達(dá)到1000座，預(yù)計(jì)到2026年我國(guó)加氫站市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到151.2億元，集成設(shè)備規(guī)模71.1億元。
截至2022年底，國(guó)內(nèi)在運(yùn)加氫站245座；在運(yùn)加氫站每日供給能力17.7萬(wàn)公斤；國(guó)內(nèi)加氫站數(shù)量前五省份：廣東、河北、山東、江蘇、河南。
以昇輝科技、華電重工兩家企業(yè)為例，
看氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況：
華電重工
華電重工自2020年籌劃發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)，定位于可再生能源制氫、儲(chǔ)氫、用氫等技術(shù)開(kāi)發(fā)、裝備制造、工程總包及項(xiàng)目投資、運(yùn)營(yíng)為一體的能源服務(wù)商。
華電重工表示，公司承擔(dān)的華電集團(tuán)“十大重點(diǎn)科技項(xiàng)目”制氫課題相關(guān)成果已經(jīng)結(jié)題，1500Nm3/h堿性電解槽已完成初步設(shè)計(jì)，成功實(shí)施瀘定水電解制氫項(xiàng)目，達(dá)茂旗20萬(wàn)千瓦新能源制氫項(xiàng)目穩(wěn)步推進(jìn)，順利完成11臺(tái)堿性電解槽的生產(chǎn)制作。
華電重工所屬子公司重工機(jī)械也在助推氫能智能制造產(chǎn)線落地，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)多能互補(bǔ)。另外，華電重工同時(shí)對(duì)多個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行跟蹤，業(yè)務(wù)涉及市政交通、化工、冶金、分布式供能等多個(gè)用氫場(chǎng)景。
此外，華電重工還與國(guó)內(nèi)外知名科研院所建立交流與合作，全面推進(jìn)科技研發(fā)和項(xiàng)目攻關(guān)；根據(jù)氫能業(yè)務(wù)的推廣與氫能下游應(yīng)用市場(chǎng)開(kāi)發(fā)情況，開(kāi)展包括摻氫燃機(jī)應(yīng)用技術(shù)、分布式供能技術(shù)等方面的集成技術(shù)研究。
昇輝科技
自2020年起進(jìn)行戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，將“智能+雙碳”作為戰(zhàn)略方向，成立子公司昇輝新能源作為氫能業(yè)務(wù)的運(yùn)營(yíng)主體。目前，昇輝科技已涉足大規(guī)模電解水制氫設(shè)備、氫能源汽車(chē)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)、氫能相關(guān)電氣設(shè)備及關(guān)鍵零部件等業(yè)務(wù)的自主運(yùn)營(yíng)，同時(shí)參股多家氫能行業(yè)知名企業(yè)。
未來(lái)市場(chǎng)走向何方？
公開(kāi)數(shù)據(jù)顯示，到2050年中國(guó)氫氣需求量接近6000萬(wàn)噸，在終端能源體系中占比至少達(dá)到10%，隨著政策的支持，氫能產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展階段。
就消費(fèi)情況看，目前的氫能大部分用于工業(yè)領(lǐng)域，在冶金、合成燃料、工業(yè)燃料等的帶動(dòng)下，2060年工業(yè)部門(mén)氫需求量將到7,794萬(wàn)噸，接近交通領(lǐng)域的兩倍新建工業(yè)項(xiàng)目配綠氫、存量項(xiàng)目進(jìn)行綠氫置換逐漸成為發(fā)展趨勢(shì)?；谛枨髠?cè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)鏈的完善，從灰氫逐步過(guò)渡到綠氫是較好的方式，優(yōu)先使用副產(chǎn)氫，實(shí)現(xiàn)資源綜合利用。
現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)主要采用高壓氣態(tài)氫儲(chǔ)運(yùn)方式，儲(chǔ)存困難且儲(chǔ)存能力較低，國(guó)內(nèi)氫儲(chǔ)運(yùn)的能效、安全問(wèn)題有待完善解決，這些都是制約綠氫進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域的瓶頸。
中國(guó)工程院院士王基銘表示，為有效應(yīng)對(duì)氣候變化和保護(hù)生態(tài)環(huán)境，綠色低碳發(fā)展已經(jīng)成為國(guó)際社會(huì)的普遍共識(shí)。綠色低碳經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，氫能、生物基液體燃料、新能源汽車(chē)迅速發(fā)展，石油的需求明顯放緩，已臨近需求峰值，原油的需求峰值預(yù)計(jì)在2030年至2035年出現(xiàn)。作為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要舉措，電力綠色化是必然的發(fā)展趨勢(shì)。
“要大力布局風(fēng)光電項(xiàng)目，有條件地區(qū)要充分利用水電、核電，最大限度地實(shí)現(xiàn)電力的綠色化。就氫來(lái)講，現(xiàn)在主要還是灰氫，我們要的應(yīng)該主要是綠氫?！崩顮N院士提出，“綠色氫能將是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)切實(shí)可行的路徑之一?！?/span>
中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院院長(zhǎng)李燦表示，如果將光伏、風(fēng)電、水電變成燃料（如綠色氫能），“這其中最關(guān)鍵的就是制氫過(guò)程，即電解水制氫，相當(dāng)于儲(chǔ)電?！?噸氫可產(chǎn)生3.3萬(wàn)度電，也就是說(shuō)產(chǎn)生1噸氫相當(dāng)于儲(chǔ)存了3.3萬(wàn)度電?！?/span>
國(guó)家能源局、科學(xué)技術(shù)部《“十四五”能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃》明確提出“推動(dòng)氫能與可再生能源融合發(fā)展”，與其他新型儲(chǔ)能技術(shù)相比，氫能與電能同屬二次能源，更容易耦合電能、熱能、燃料等多種能源并與電能一起建立互聯(lián)互通的現(xiàn)代能源網(wǎng)絡(luò)。
目前氫燃料電池汽車(chē)主要以客車(chē)和重型卡車(chē)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)域推廣應(yīng)用。相對(duì)于發(fā)展趨于成熟的純電動(dòng)汽車(chē)，氫燃料電池汽車(chē)適合固定路線、高載重的場(chǎng)景。
隨著航運(yùn)業(yè)的發(fā)展，柴油動(dòng)力船舶的二氧化碳排放量居高不下，引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題日漸增多，氫能作為清潔能源有望在航運(yùn)領(lǐng)域減碳中發(fā)揮積極作用。通過(guò)氫燃料電池技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)河和沿海船運(yùn)的電氣化，我國(guó)部分企業(yè)基于國(guó)產(chǎn)化氫能和燃料電池技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始啟動(dòng)氫動(dòng)力船舶研制。
氫能源也為低碳化航空提供了可能，氫能可以減少航空業(yè)對(duì)原油的依賴(lài)，減少溫室及有害氣體的排放。氫動(dòng)力飛機(jī)可能成為中短距離航空飛行的減碳方案，但在長(zhǎng)距離航空領(lǐng)域，仍需依賴(lài)航空燃油。
在儲(chǔ)能領(lǐng)域，氫能源被視為與電能互補(bǔ)的優(yōu)質(zhì)二次能源，通過(guò)“可再生能源發(fā)電——多余電量電解水制氫——?dú)錃舛喾N介質(zhì)形態(tài)儲(chǔ)運(yùn)——?dú)淠馨l(fā)電”完整的能源轉(zhuǎn)換鏈條，氫作為能量?jī)?chǔ)存的載體，是實(shí)現(xiàn)可再生能源大規(guī)模存儲(chǔ)運(yùn)輸?shù)淖罴逊桨??？稍偕茉窗l(fā)電存在波動(dòng)性，需要依靠?jī)?chǔ)能來(lái)解決。
氫氣儲(chǔ)能在技術(shù)方面仍有需要解決的問(wèn)題，陳學(xué)東院士指出：“盡管我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)目前已經(jīng)取得了一些進(jìn)展，但在氫能儲(chǔ)運(yùn)裝備方面還存在諸多不足：例如50MPa以上超大容積固定式儲(chǔ)氫容器、90MPa級(jí)氫氣壓縮機(jī)設(shè)計(jì)制造還有短板；抗氫氣高速?zèng)_擊高壓加氫站閥門(mén)、耐深冷溫度液氫閥門(mén)、高集成度瓶口組合閥等特殊閥門(mén)零部件還存在“卡脖子”問(wèn)題；70MPa車(chē)載Ⅳ型儲(chǔ)氫氣瓶、50MPa大容量管束集裝箱設(shè)計(jì)制造技術(shù)還未完全掌握；等等。”他建議國(guó)內(nèi)院所、高校、企業(yè)要堅(jiān)持問(wèn)題導(dǎo)向、協(xié)同攻關(guān)，推動(dòng)創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈融合發(fā)展，實(shí)現(xiàn)氫能產(chǎn)業(yè)鏈的重要設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)安全可控，支撐我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。
隨著技術(shù)的發(fā)展，氫氣儲(chǔ)能的成本逐漸下降，越來(lái)越多的項(xiàng)目開(kāi)始投資和使用氫氣儲(chǔ)能技術(shù)。此外，氫氣作為一種可再生能源儲(chǔ)備，可以在能源供應(yīng)不穩(wěn)定的情況下提供一種可靠的能源替代方案。在“雙碳”背景下，可再生能源發(fā)電將大規(guī)模發(fā)展，它們的波動(dòng)性和間歇性使得氫能具有了獨(dú)特的意義和價(jià)值。
