制氫產(chǎn)業(yè)作為全球能源轉(zhuǎn)型的核心領(lǐng)域,正經(jīng)歷從傳統(tǒng)化石燃料制氫向可再生能源制氫的深刻變革。氫能源因其零碳排放特性,被視為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵路徑。根據(jù)國際能源署(IEA)的定義,氫能源分為灰氫(化石燃料重整制氫)、藍(lán)氫(捕集碳排放的天然氣制氫)和綠氫(可再生能源電解水制氫)。其中,綠氫憑借其環(huán)境友好性,成為全球氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)方向。中國自2016年起將氫能納入國家科技創(chuàng)新規(guī)劃,并通過《能源技術(shù)革命路線圖》明確其戰(zhàn)略地位,推動氫能與多能互補(bǔ)系統(tǒng)的融合。
一、制氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析
技術(shù)路線多元化
據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)院研究報告《2024-2029年制氫產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢分析報告》分析,當(dāng)前,中國制氫技術(shù)呈現(xiàn)“化石原料制氫+可再生能源制氫”的雙軌并行格局。
化石原料制氫:煤制氫、天然氣制氫和工業(yè)副產(chǎn)氣回收仍是主流,但面臨資源約束和環(huán)境污染問題。例如,煤制氫成本較低且技術(shù)成熟,但需解決高能耗與碳排放問題;天然氣制氫雖成本適中,但依賴地域資源分布。
可再生能源制氫:電解水制氫技術(shù)逐步成熟,堿性電解(ALK)、質(zhì)子交換膜電解(PEM)和固體氧化物電解(SOEC)等技術(shù)各具優(yōu)勢。ALK技術(shù)成熟但響應(yīng)速度慢,PEM電解制氫純度高但催化劑成本高,SOEC技術(shù)雖能耗低但尚未商業(yè)化。此外,直接電解海水制氫技術(shù)通過結(jié)合海上風(fēng)電場,有望降低離岸場景下的制氫成本,成為沿海地區(qū)清潔能源開發(fā)的重要方向。
政策與產(chǎn)業(yè)布局
中國自2019年起將氫能納入政府工作報告,并通過《綠色產(chǎn)業(yè)指導(dǎo)目錄》鼓勵氫能發(fā)展。地方層面,浙江、山西等地出臺補(bǔ)貼政策,推動產(chǎn)業(yè)集群化發(fā)展。截至2024年,中國已形成七個氫能產(chǎn)業(yè)集群,并制定“三階段”發(fā)展目標(biāo):2025年構(gòu)建完整供應(yīng)鏈,2035年實(shí)現(xiàn)可再生能源制氫規(guī)模化應(yīng)用,2060年氫能源占終端消費(fèi)20%。
基礎(chǔ)設(shè)施與應(yīng)用拓展
氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)加速推進(jìn),橇裝天然氣制氫技術(shù)在加氫站中實(shí)現(xiàn)突破。例如,佛山明城綜合能源站采用國產(chǎn)橇裝設(shè)備,解決了用氫難和成本高的問題,為加氫站小型化提供了示范。此外,風(fēng)電與海水淡化耦合制氫技術(shù)在沿海地區(qū)推廣,通過非并網(wǎng)風(fēng)電場實(shí)現(xiàn)能源與淡水的協(xié)同利用,預(yù)計(jì)2025年后形成四大產(chǎn)業(yè)集群。
國際競爭態(tài)勢
全球氫能產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)“技術(shù)驅(qū)動+政策引導(dǎo)”的競爭模式。歐盟計(jì)劃到2030年生產(chǎn)1000萬噸綠氫,美國將氫能列為能源部重點(diǎn)研發(fā)方向,而中國則通過“雙碳”目標(biāo)推動氫能規(guī)?;瘧?yīng)用。國際巨頭如殼牌、道達(dá)爾等加速布局綠氫產(chǎn)業(yè)鏈,而中國石油、中國石化等企業(yè)則通過技術(shù)攻關(guān)(如高效催化劑、電解槽系統(tǒng)優(yōu)化)提升競爭力。
國內(nèi)企業(yè)競爭
中國氫能企業(yè)競爭格局呈現(xiàn)“頭部引領(lǐng)+中小企業(yè)差異化”的特點(diǎn)。頭部企業(yè)如中國石化、中國石油通過全產(chǎn)業(yè)鏈布局,覆蓋制氫、儲運(yùn)及應(yīng)用環(huán)節(jié);中小企業(yè)則聚焦細(xì)分領(lǐng)域,如質(zhì)子交換膜電解槽研發(fā)、生物質(zhì)制氫技術(shù)優(yōu)化等。例如,中國石油在固體氧化物電解制氫和太陽能光解水制氫領(lǐng)域取得創(chuàng)新成果,推動技術(shù)突破。
技術(shù)路線競爭
不同技術(shù)路線的競爭焦點(diǎn)在于成本控制與效率提升。
電解水制氫:堿性電解因成本低占據(jù)主流,但需解決腐蝕問題;PEM電解因高純度氫氣需求廣泛,但催化劑成本制約其普及;SOEC技術(shù)雖潛力巨大,但商業(yè)化進(jìn)程緩慢。
生物質(zhì)制氫:熱化學(xué)法(如氣化)和生物法(如光發(fā)酵)技術(shù)尚不成熟,但因其可利用農(nóng)業(yè)廢棄物資源,被視為未來補(bǔ)充方向。
技術(shù)迭代與成本下降
隨著可再生能源發(fā)電成本持續(xù)下降,電解水制氫經(jīng)濟(jì)性將顯著提升。預(yù)計(jì)到2030年,中國可再生能源制氫將實(shí)現(xiàn)平價,推動綠氫規(guī)?;瘧?yīng)用。同時,質(zhì)子交換膜電解槽技術(shù)通過材料創(chuàng)新(如新型催化劑)有望降低能耗,而固體氧化物電解技術(shù)的商業(yè)化將進(jìn)一步提升制氫效率。
多能互補(bǔ)與系統(tǒng)集成
氫能與風(fēng)電、光伏、儲能等技術(shù)的深度融合將成為趨勢。例如,風(fēng)電-海水淡化-制氫一體化模式通過離岸風(fēng)電場實(shí)現(xiàn)能源與水資源的協(xié)同開發(fā),降低制氫成本。此外,氫燃料電池與電網(wǎng)的協(xié)同調(diào)度技術(shù)將提升電力系統(tǒng)的靈活性,緩解可再生能源波動性問題。
應(yīng)用場景拓展
氫能應(yīng)用將從交通領(lǐng)域向工業(yè)、建筑、儲能等領(lǐng)域延伸。例如,氫冶金、氫化工等高耗能行業(yè)將逐步替代傳統(tǒng)化石燃料;氫儲能技術(shù)通過與電網(wǎng)結(jié)合,可實(shí)現(xiàn)長時儲能需求;氫燃料電池在商用車和航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用也將加速商業(yè)化。
政策與標(biāo)準(zhǔn)體系完善
中國需進(jìn)一步完善氫能頂層設(shè)計(jì),明確氫能定位與標(biāo)準(zhǔn)體系。例如,建立氫能生產(chǎn)、儲存、運(yùn)輸?shù)慕y(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),推動跨區(qū)域氫能交易平臺建設(shè)。同時,通過稅收優(yōu)惠、補(bǔ)貼政策等激勵措施,降低氫能產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)成本。
欲了解制氫產(chǎn)業(yè)深度分析,請點(diǎn)擊查看中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2024-2029年制氫產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢分析報告》。