市場思考 | 發展氫能產業的調研與思考
來源：中國核科技信息與經濟研究院 2021-01-13
在應對全球變暖和能源轉型背景下，氫能因為資源豐富、清潔低碳、靈活高效、應用廣泛等獨特優勢，被國際上多國列入國家能源戰略部署。在我國氫能產業作為能源領域的新興產業，國家和各級地方政府已在諸多方面給予支持，旨在推動以氫燃料電池汽車為主要應用方向的氫能產業，實現燃料汽車關鍵設備和核心技術的自主化。本文通過分析氫能產業鏈各環節的主要特點，結合對國內外氫能產業發展現狀與發展趨勢的調研，研究提出企業發展氫能產業的機遇、挑戰及相關措施建議。
我國是全球最大的氫生產國，豐富的資源為發展氫能產業奠定了物質基礎。氫能作為一種高能量密度、清潔高效能源，在解決能源危機、全球變暖及環境污染等方面可發揮重要作用。我國已將氫能產業作為戰略性新興產業，從鼓勵創新與投資、獎勵與優惠等多方面頒布了多個支持政策，各級地方政府與企業積極開展產業布局和項目建設。
一、氫能產業的特點
氫能產業是涵蓋氫氣制備、儲存、運輸、加注、燃料電池到終端應用的龐大產業鏈（見圖1），產業鏈整體具有技術含量高、投入大、產出慢、市場化程度高、競爭激烈、政策依賴性強等特點。其不同環節具有各自特點。
圖1 氫能產業鏈結構示意圖
01 制氫環節
氫作為二次能源，每年氫氣產量約2500 萬噸，占全球總產量40% 以上，年產值超過1200 億元。總體上，國際上制氫的方式有很多種（見圖2），我國超過95% 的氫氣生產主要依靠化石資源，化石資源制氫工藝成熟，原料價格相對低廉，其中煤制氫是當前最為經濟的制氫途經，但會排放大量的溫室氣體，對環境造成污染，而電解水制氫僅占比2%~4%。
圖2 主要制氫方式示意圖
02 儲運環節
氫作為能源，用在燃料電池上，由于制氫與用氫不在同一地點，必然需要儲存和運輸兩個服務性環節。運氫方式主要有氣氫拖車運輸、氣氫管道運輸和液氫罐車運輸。其中，氣氫拖車運輸技術成熟，是國內最普遍的運氫方式，但運輸效率低，適用于小規模、200 公里內的短途運輸， 40 噸重的長管拖車大約只能運輸400 千克氫氣。隨著用氫量的逐漸增加，迫切需要解決氫氣的長期、大規模、低成本儲運難題。
03 加氫站環節
加氫站建造是高科技含量、高成本和高附加值環節。隨著氫燃料電池汽車的廣泛應用，未來加氫站具有分布廣、需求量大的特點，總體上，我國在運加氫站數量較少，基礎設施建設和氫氣儲運成本高，導致加氫站的加氫費用高，用戶選擇加氫的意愿不強。利用已有的加油站，建造油氫合建站是提高加氫普及度和經濟性的一種現實選擇。
04 氫燃料電池環節
氫燃料電池是整個產業鏈的核心技術和制高點，諸多國內外企業紛紛開展技術攻關和產業化發展，競爭激烈，未來需求量大，需要與氫燃料電池汽車等動力裝置配套發展。燃料電堆是燃料電池的核心部件，降低燃料電堆成本的關鍵在于核心組件膜電極的技術突破，膜電極中的催化劑大量使用稀缺的鉑金屬為原材料，價格昂貴。因此，降低鉑金屬用量或尋找鉑金屬替代品將成為降低氫燃料電池成本的主要方向。
05 終端應用
氫燃料電池汽車是氫能產業的重要應用領域，相比傳統燃油汽車，具有無污染的優勢；相比電動汽車，具有高續航、加注時間短的優勢， 這些優勢決定了氫燃料電池汽車可成為能源交通領域的發展趨勢。但是目前由于成本不具備競爭力，發展初期嚴重依賴政策支持。隨著技術進步以及規模效應帶來的成本下降，將推動氫燃料電池汽車產業快速發展。
氫能除了作為移動能源外，還可以用于固定能源，作為建筑、社區等的供能載體和備用能源；還可以用于氫冶金、汽油精煉工藝、玻璃磨光、黃金焊接等多個領域，擴大低碳氫的工業應用范圍。
二、國外氫能產業發展現狀與趨勢
日本、韓國、美國、德國和法國等國都從國家層面制定了氫能產業發展戰略規劃與線路，如日本的《氫能基本戰略》、美國的《氫能經濟路線圖》、歐盟的《歐洲綠色協議》中的“綠氫戰略”、韓國的《氫經濟發展線路圖》等，持續支持氫燃料電池的研發、推進氫燃料電池試點示范以及多領域應用，已在產業鏈構建、氫燃料電池汽車研發方面取得優勢。特別是日本，經過四十多年的努力，豐田旗下的氫燃料電池汽車銷量已過萬臺， 其產能擬在兩年內擴大10 倍。
根據國際氫能聯合會發布的《氫能源未來發展趨勢調研報告》預測，至2050 年，氫燃料電池汽車將占全球機動車的20 ～ 25%，創造2.5 萬億美元的市值，承擔全球約18% 的能源需求。
三、我國氫能產業發展現狀與趨勢分析
（一）國家持續出臺支持氫能產業發展的政策
自2011 年以來，政府有關部門從戰略定位、產業結構、科技創新、財政金融等多個方面相繼發布了一系列支持政策，引導鼓勵氫能產業發展。2019 年氫能首次被寫入《政府工作報告》，明確提出“推進加氫等設施建設”；在我國2020 年國民經濟和社發展計劃的主要任務中，首次提出要制定國家氫能產業發展戰略規劃。2020 年4 月10 日，在《中華人民共和國能源法（征求意見稿）》中，首次將“氫能”納入能源范疇，此前氫能一直被定性為“危險品”。2020 年4 月23 日，財政部、工業和信息化部、科技部、發展改革委聯合發布了《關于完善新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》（財建〔2020〕86 號），指出：“將當前對燃料電池汽車的購置補貼，調整為選擇有基礎、有積極性、有特色的城市或區域，重點圍繞關鍵零部件的技術攻關和產業化應用開展示范，中央財政將采取‘以獎代補’方式對示范城市給予獎勵。爭取通過4 年左右時間，建立氫能和燃料電池汽車產業鏈，自主掌握關鍵核心技術， 形成布局合理、協同發展的良好局面。”可以說， 氫能產業作為國家戰略性新興產業，正迎來政策性利好的發展機遇。
（二）地方出臺了多元化跟進政策并示范實施
2017 年以來，我國氫能產業發展如火如荼， 上海、浙江省和江蘇省等長三角地區、廣東省的珠三角地區以及京津冀、海南、山東等30 余個省、市出臺了支持氫能產業發展的地方性政策百余項，結合產業鏈特點和各自的優勢，提出了各自的發展重點，初步形成了長三角、珠三角、京津冀、山東半島及中部地區等氫能產業集群和示范應用。截至2019 年底，在建和已建加氫站130 多座，其中52 座已投運；在商業示范區運行的燃料電池商用汽車近4400 輛，規模居國際前列。
（三）央企積極布局開發氫能產業
神華、國電投、東方電氣、中國石油、中國石化、中車、中船重工等企業集團都結合自身優勢，選擇性進入氫能產業。通過總結，可以得出：一是大部分企業選擇發展氫燃料電池；二是化石資源豐富的企業選擇制氫與建造加氫站，打造產業鏈前段一體化體系，其中中國石油、中國石化等加油站分布廣泛的企業，積極建造油氫合建站；三是設備制造企業，選擇開發氫燃料電池汽車并配套開發燃料電池，打造后段一體化平臺。除明確發展策略外，還從建立產學研用體制、股權激勵機制以及設立產業發展基金等多方面配套保障措施。
（四）氫能產業資本市場活躍
目前，氫能產業處于起步階段，距離大規模產業化仍然有較長的路程，但基于對產業未來高速增長的預期，上市公司紛紛投資氫能產業。2018 年，我國氫能社會投資總額達到2000 億元；2019 年氫能相關投資與收并購共48 例，單個項目最大投資額為100 億元級別，以直接投資或間接控股方式參與氫能產業的A 股上市公司超過70 家，關聯企業多達上百家。氫能概念股票紛紛大幅上揚，在不到8 個月時間內，多家公司股票累計漲幅達到約50%~300%。
圖3 2019年我國氫能產業投資分布圖
按照投資領域可大致分為七類（儲運及加氫站、電池、核心材料、產業園、零部件、全產業鏈及基金），具體分布占比見圖3 所示。從中可以看出，現階段資本更傾向布局儲運及加氫站、燃料電池領域；核心材料、關鍵部件的技術門檻高，參與者相對較少。
（五）面臨的主要問題
01 氫能產業缺乏統籌規劃
我國雖然明確了氫能作為新能源的一種，氫能產業屬于戰略性新興產業，但還沒有制定支持氫能產業發展的規劃。在高強度補貼政策的支持下，30 多個省市積極布局發展氫能產業，由于缺少氫能產業鏈上下游環節的統籌布局、缺少攻克關鍵材料和核心技術的統籌安排，導致一定程度上存在著無序競爭和資源浪費等現象。
02 氫能及氫燃料電池產業化存在技術短板和差距
燃料電池系統作為氫燃料電池汽車的核心部件，而其中又以燃料電堆為重要組成部分，燃料電堆成本約占整車成本的30%。我國燃料電堆雖具備一定的技術儲備，氣體擴散層、質子交換膜、密封件等國內無量產，催化劑、膜電極、雙極板等許多零部件實現了國產化，但在系統性能和總成本上較國外仍存在較大差距。總體上，我國氫能及燃料電池產業化在零部件、整個高端集成、電池壽命、成本、批量制備能力等方面，存在明顯的技術短板和差距。
03 氫燃料電池汽車成本高
一是氫氣在制備、儲運等過程中需要很多技術處理，導致加氫成本上升; 二是在使用環節， 相比其他汽車，氫燃料電池汽車更為精密，因此維護成本高; 三是配套設施方面，氫燃料電池汽車需要配套眾多加氫站，加氫站需要配置大型壓縮機等設備，成本比加油站和充電站高，過高的費用不利于提升市場需求。
04 產業鏈相關標準及測評體系待完善
氫能產業的標準和技術規范不健全，不能規范整個氫能產業的發展，制氫、儲運及加注等標準缺失，同時氫燃料電池從部件到系統的標準不完善及測試評價體系不健全，很大程度上制約了氫燃料電池產品的商業應用和推廣。
（六）氫能產業發展趨勢
從中長期看（2025 年以后），由于氫能獨特的優勢、能源轉型的大趨勢以及掌握核心技術、替代進口的戰略需求，氫能產業具有非常大的發展空間。中國氫能聯盟2019 年發布的《中國氫能源及燃料電池產業白皮書》預計，到2030 年，我國氫氣需求量將達到3500 萬噸，在終端能源消費中占比5%，燃料電池商用車銷量將達到36 萬輛；到2050 年，氫能將在我國終端能源消費中占比至少達到10%，氫氣需求量接近6000 萬噸，可減排CO2 約7 億噸，其中交通運輸領域用氫約2500 萬噸，約占該領域用能的20%。氫能產業具有極為廣闊的發展前景，有望成為一個年產值數以萬億計量的大產業。“十四五”期間， 氫能產業能否得到快速發展，主要取決于政策支持力度和產業鏈成本下降速度。
四、企業發展氫能產業的機遇與挑戰
（一）機遇分析
一是未來相當長時間內，發展氫能產業的最大機遇就是國家的大力支持。可以預計，未來相當長的時間，特別是氫燃料電池汽車核心技術自主發展成熟前，氫能產業都將處于政策性利好的發展階段。
二是國內30 多個省市出臺了扶持氫能產業的政策，主要以支持新能源汽車政策和環保政策的形式發布，這些都為氫能產業的發展提供了機遇。
三是氫能產業的資本市場活躍，可以通過資本運作快速進入，是培育新經濟增長點的重要途徑。
（二）挑戰分析
目前，發展氫能產業面臨的主要挑戰是經濟效益問題，即控制成本、提高產品和服務的競爭力， 通過開發氫燃料電池汽車，打破我國汽車市場長期被外國品牌壟斷的局面，并快速形成經濟增長點。
五、企業積極布局氫能產業的措施建議
從外部需求上，發展氫能產業符合未來能源和交通領域的發展方向、符合國家能源和科技創新戰略。現階段，發展氫能產業，機遇大于挑戰。
（一）堅持戰略導向，“十四五”期間以戰略性投資為主
目前氫能產業整體處于發展初期階段。“十四五”期間，在國家多種利好政策的支持下， 企業發展氫能產業應以戰略性投資為主，特別是“十四五”前期，圍繞氫能產業鏈，加強科研投入和產業培育。橫向統籌布局，形成合力；縱向從頂層設計到項目實施全方位推動。實現以點帶面進入氫能產業，為后續產業化發展、形成經濟增長點奠定基礎。
（二）通過資本運作，可快速進入氫能產業
充分利用氫能產業市場化程度高和資本市場活躍的特點，以參股或并購方式進入制氫、加氫站、氫燃料電池、燃料汽車等高技術含量、高附加值環節，走產業化快速發展的道路。
（三）堅持擇優進入，打造產業鏈前段一體化體系
加氫站必須有一個穩定、低價的氫源供氫， 才能保證收益率。對于化石、電力等制氫資源豐富的企業，應統籌考慮開展制氫和加氫站一體化建設，至于儲運環節，可利用社會資源，也可自主配套。
（四）發揮資源優勢，堅持協同創新
綜合企業在京津冀、長三角、珠三角等區域的資源優勢以及企業與大學、科研院所的合作， 聯合開展制氫、氫冶金以及加氫站建設。此外， 堅持自主與對外合作相結合，特別是與燃料汽車企業的合作，開發氫燃料電池，掌握氫能產業鏈核心技術，適時開展示范工程建設。
（五）建立產業孵化平臺和產業基金并推動股權改革
氫能產業投資大、周期長，短期內難以盈利, 建立氫能產業孵化平臺，成立氫能產業基金，滿足產業發展對資金的需求，減小企業的風險；開展混合所有制股權改革，調動科研人員的創新熱情。
