未来能源革命颠覆者：氢

2022 年以来国家层面加快出台相关鼓励氢能产业链发展的顶层设计，明确了氢能是未来国家能源体系重要组成部分，用能终端实现绿色低碳的重要载体。国家积极推动在制、储、运、加、燃料电池电堆关键零部件领域的开发以及终端应用。

2022 年 3 月，国家发展改革委相继发布重要文件，《“十四五”现代能源体系规划》和《氢能产业发展中长期规划（2021-2035 年）》，分别明确提出到2025 年要显著提高安全高效氢能技术的创新能力，同时提出量化目标：

1）初步建立以工业副产氢和可再生能源制氢就近利用为主的氢能供应体系

2）燃料电池车辆保有量约5 万辆，部署建设一批加氢站；

3）可再生能源制氢量达到 10-20 万吨/年，成为新增氢能消费的重要组成部分，实现二氧化碳减排 100-200 万吨/年。

与此同时，各个地方政府也积极出台产业规划文件、示范应用推广任务以及相关补贴政策，将实质性推动氢能行业的发展。

在《2050氢能展望报告》100页 里有讲到：氢是宇宙中最富含的元素，但我们只能在化石燃料、气体和水等化合物中制取。释放这些氢分子需要大量的能源—通过对天然气进行蒸汽甲烷重整加以CCS以“蓝氢”形式制取，或者通过电解从水和可再生电力中以“绿氢”形式制取。

到2050年，超过70%的氢将以绿氢方式制取。由于制造绿氢过程中会有能量损失，理想情况下，应首先利用可再生能源在电力结构中替代煤炭，并在一定程度上替代天然气。在实践中，会有一些重叠，因为氢是可变可再生能源的一种重要储存形式。但不可否认，风能和太阳能光伏是绿色氢能的先决条件；我们的雄心越大，这些资源的用途就越大。

到2050年，氢可能占能源结构的11%。全球能源需求的5%意味着超过2亿吨氢转化为能源载体，这仍然是一个巨大的数字。其中五分之一是氨，另外五分之一包括e-燃料，如e-甲醇和清洁航空燃料，其余为纯氢。

100多年来，氢作为化学原料在化肥生产和炼油厂中大量使用。然而，目前氢作为能源载体的使用是微不足道的。这是因为制氢本身要先脱碳（目前成本很高），才能在推动能源系统的脱碳中发挥重要作用。

尽管做出投资决定并处于建设阶段的项目数量不多，但这一巨大的成本障碍并没有阻止能源行业对氢的兴趣。随着创新渠道的进一步发展，现有技术供应商进行了众多的可行性研究，初创企业正在开发更高效和更大规模的概念。

2021年，全球投资120亿美元用于作为能源载体的氢。到2030年，每年对氢及其衍生物的投资将达到1290亿美元，到2050年将达到4400亿美元，届时氢作为能源载体将迅速增长，并将持续到本世纪下半叶。

“双碳”承诺下，能源清洁化成为大势所趋，氢能源产业链以其清洁化的优势,正处于从导入期过渡到发展期的上升阶段当中，迸发出巨大的潜力，未来有望在诸多清洁能源的技术路线中脱颖而出。

目前氢能源正处于爆发前夜，各环节技术正处于不断突破和迭代的窗口期，商业化进程加速，应用落地情况振奋人心。有望成为继光伏、风电和锂电池汽车产业链后，5至10年内清洁能源中最具希望的领域之一。

相比之下，至少在发达市场，可再生能源项目受到了极大的关注，并且这些项目有充足的可用资金――可再生能源的瓶颈反而是批准和可投资的项目。然而，对于采用价值链不太成熟的技术的项目来说，融资并不容易。对于氢，虽然兴趣和投资预期都在增加，但资金并不像流入可再生能源那样容易流入氢项目。

资金只会流入可融资的项目。能源公司和投资者需要确保氢项目在风险和回报之间取得平衡。这需要长期的稳定性、确定性和视野，可以通过商业模式和长期协议、监管环境、政府支持、合作伙伴关系和技术创新来提升。

早期投资是一个挑战，需要初期支持和行业参与，对于投资制氢的公司来说，一直存在的担心是未来需求的来源、级别，以及至关重要的是何时有需求。从融资的角度来看，氢的机遇目前是长期的、低回报的，而且看似高风险的。如果没有政府在创造确定性和通过补贴提供更直接的大力支持，投资人不太可能接受这种风险。

长远来说，氢作为世界上占比达到75%左右的元素，未来氢能可广泛用于能源企业、交通运输、工业用户、商业建筑等领域，是实现我国能源清洁化的关键一环。

氢能源既可以通过燃料电池技术应用于汽车、轨道交通、船舶等领域，降低长距离高负荷交通对石油和天然气的依赖；还可以利用燃气轮机技术、燃料电池技术以及氢储能技术，应用于分布式和集中式发电，为家庭住宅、商业建筑等供暖供电。

氢储能具备更长的储能时长以及极高的储存容量，有望成为长时间、跨区域储能的有效解决方案。在储能时长上，氢储能基本没有刚性的储存容量限制，可根据需要满足数天、数月乃至更长时间的储能需求，平滑可再生能源季节性的波动。在跨区域流动上，氢能的转移更为灵活，其运输不受输配电网络限制，可实现能量跨区域、长距离、不定向移动。

在双碳背景下，未来交通、建筑、以及大部分工业部门都需要依靠氢能实现深度脱碳，否则碳中和的目标难以实现，基于氢能下游应用场景的大幅扩充，制氢领域将会快速发展。而可再生能源电解水制氢在整个过程中的无碳化，确定了其在双碳背景下未来的主导地位。

总体来看，我国氢能的供应中心和消费中心呈逆向分布，在资源上呈现“西富东贫，北多南少”的格局，而在需求上恰恰相反，这就决定了氢储运环节在氢能产业链中的重要性。

目前 ，随着各地方政府相继出台燃料电池汽车示范应用推广任务，氢车数量逐年增加，加氢站建设的需求爆发，预计未来 2-3 年加氢站的数量将会大幅增加。

中国加氢站数量占亚洲加氢站数量近一半，未来 5 年仍将高增。据香橙会统计，截至2021 年底，全球一共有 680 座加氢站，其中亚洲加氢站数量为 363 座，占全球 53.4%。

截至 2022 年 3 月，中国加氢站投入运营数量为 180 座，同时已建成但还未投入运营的18 座，并且有 86 座正在建设中，剩下有 149 座在规划中。目前，我国加氢站数量占亚洲的 49.6%，未来 5 年内占比有望超过 50%。

根据 新能源加速，中汽协发布汽车工业产销数据 显是，9月13日，中汽协发布8月汽车工业产销情况简述。1-8月，中国汽车产销分别完成1696.7万辆和1686万辆，同比分别增长4.8%和1.7%，实现二季度以来首次产销双增长，截至8月末，新能源汽车产销分别累计完成397万辆和386万辆。

9月，中国汽车产销分别完成267.2万辆和261万辆，其中，新能源汽车产销分别完成75.5万辆和70.8万辆。尤其是氢能重卡销量在2021年达到了779辆，同比增长42倍，占新能源重卡市场的份额从2020年的0.7%上升到7.46%。当前氢能源商用车正加快从示范运营到商业化落地，从产品导入期到行业成长期的转变。随着氢能源商用车的批量投用，产业链公司有望迎来新机遇。

未来汽车进入智能化时代对电池能量密度和充放电能力的要求进一步提升，动力电池除了为汽车提供前进的动力外，还需要为智能化的感知系统(环境感知与定位)、决策系统(智能规划与决策)以及执行系统(控制执行)等三大核心模块提供运行的能量支撑。因此除了期待动力电池能量密度、充电技术的进一步突破外，氢燃料电池技术也是解决汽车智能化时代电池问题的一大方案。

目前燃料电池汽车的发展正处于产业的导入阶段，在更大型、渗透率更低的商用车市场进行发力将是燃料电池汽车产业短期内迅速发展、打开消费市场的关键。在国家发改委联合能源局联合发布的《氢能产业发展中长期规划（2021-2035 年）》中明确指出：要重点推进氢燃料电池在中重型车辆方面的应用，有序拓展氢燃料电池在新能源客、货汽车市场应用空间，逐步建立燃料电池电动汽车与锂电池纯电动汽车的互补发展模式。

由于燃料电池的峰值输出能力很差，只有额定规律而没有峰值功率。因此在启动或爬坡时，燃料电池就无法通过进行电机功率的调节来满足汽车的制动要求。在此基础上，燃料电池汽车除开储氢瓶和燃料电池电堆系统外，还需要再配备一套动力电池系统来满足汽车驱动对峰值功率的要求。燃料电池汽车的结构相较锂电池汽车更加复杂，增加的电池储存空间需求在较大型的商用车中得到释放，从理论上更具备替代的可行性。

当前，全球各国面临资源枯竭，环境污染，但传统燃料使用量仍居高不下的严重问题。在这种背景下，各国纷纷寻找传统化石燃料的替代方案。氢能作为新型清洁能源，其使用过程无污染，热值高达 140MJ/kg，远高于煤炭与石油，还克服了传统清洁能源存在的随机性大、波动性强等严重缺点成为解决能源与环境问题的不二选择。另外，氢能可以储存废弃能源、能够推动化石燃料向绿色清洁能源转换，可以说氢能是未来能源革命的颠覆性方向。

目前，氢燃料电池系统中，膜电极、质子交换膜、双极板与催化剂等重要组件均取得了较大技术进步。质子交换膜燃料电池是目前燃料电池发展主流，金属双极板是双极板领域研究热点，降低催化剂中的铂用量是催化剂领域面临的主要问题。国内厂商在膜电极制备产能上取得较大进展，技术上已部分达到先进水平；在质子交换膜方面，虽未突破技术壁垒，但已取得较大进步，在双极板方面已具备较大产能。在燃料电池辅助组件方面，我国生产商已具备一定产能，未来随着燃料电池相关技术不断突破，我国燃料电池市场潜能巨大。

随着俄乌的战争的拖延，以及欧洲和亚洲的天然气价格达到创纪录的高位，氢气的吸引力也越来越大。目前，各国均将目光转向清洁能源领域。但传统的可再生能源如水能、风能以及光能等均存在随机性大、波动性强等缺点，这导致了弃水、弃风，弃光现象。而氢能具有清洁无污染、可以储存可再生能源、能够推动化石燃料向绿色清洁能源转换等诸多优点，具有无与伦比的优越性，这是各个主要国家均开始对氢能大幅投入的主要核心所在。

现在的氢能就像5-10年前的锂电池和光伏，虽然还未大规模商用，但从底层逻辑上符合人类能源演化的大方向，是人类最清洁的能源解决方案，从技术进步和商用进展上，正处在爆发前夜。

能源安全、能源清洁化是重大国家战略。氢能源是21世纪最清洁能源，元素资源丰富、储能时间长、能量密度大。未来氢能源行业的发展，要从上游制氢、中游储运氢、下游应用氢等各环节持续突破。

当氢储能可以大规模、长周期的进行存储，可以弥补其他储能形式的短板，将会对大量的弃风、弃光和弃电等进行储能变革，成为继抽水蓄能、锂电池储能后的又一主流储能方式。从现在到未来，氢能源产业正走在发展的快车道上。放眼长远，氢储能与燃料电池形成商业闭环，将成为第三次能源革命中又一具有革命性力量的技术路线。

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参考资料：

1、氢燃料电池-“氢”风杨柳万千条，百亿市场尽舜尧

2、迎接绿氢时代

3、氢能研究报告：万亿产业链起飞，下一个造富风口

4、新能源加速，中汽协发布汽车工业产销数据

5、《2050氢能展望报告》100页

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