中国企业家俱乐部发布时间：2023-05-09 14:21:51
虽然氢能作为一种高效、环保的能源，具有长期的发展潜力，但现阶段仍存在制氢成本高、储氢技术不够成熟等问题。
作者 | 东子
去年北京冬奥会，投入使用了816辆氢燃料电池汽车成为官方客运的主力。氢能这种新型清洁能源，受到更加广泛的关注。
上个月，2023中国国际清洁能源博览会暨中国国际氢能及燃料电池产业展览会举行，百余家相关企业共同亮相，展出氢能全产业链各类产品。
氢能，在碳中和主题下反复被提及，也是接下来数十年里构建新型电力系统的重要组成部分。那么，氢能未来会走向何方?发展过程中有哪些痛点?市场上又有哪些潜力型玩家?
优质能源，万亿规模市场
数据显示，截至2022年底，全球锂电市场规模已超过500亿美元。再加上带动的新能源电车市场，合计规模已经超过了万亿人民币。
作为另一种优质的含能体能源(包含能量的物质)，氢能源也呈现出许多类似的优势：来源广泛、续航能力强、加注方便。这些优势一再表明，氢能即将成为下一个“锂电”。
2022年3月，国家发改委、能源局出台了《氢能产业发展中长期规划(2021-2035)》，指出氢能是我国未来能源体系的重要组成部分、是用能终端首先绿色低碳转型的重要载体、是战略新兴产业和未来产业重点发展方向。
规划还提到，至2025年，我国燃料电池车保有量有望达到5万辆，可再生能源制氢量达到10-20万吨/年;到2030年，形成完备的氢能产业技术创新体系、清洁能源制氢及供应体系;到2035年实现涵盖交通、储能、工业等领域的多元氢能应用生态。
在国家政策的积极号召下，各地也在积极规划布局氢能产业。仅去年一年，就有十余个省出台了氢能产业发展规划。这些规划的实施初步形成了五个示范区，分别为京津冀、河北、河南、上海和广东，为氢能技术的推广和应用奠定了坚实基础，同时也为推动地方经济的转型升级提供了新的契机。
从产业链角度看，氢能市场可以分为上游制氢、中游储氢运氢和下游加氢用氢三个环节，每个环节细分又能带来一系列庞大的产业体系。
平安证券研究所的统计预测，未来可预见氢能市场的上游制氢、中游储氢运氢和下游加氢用氢三个环节分别有着10000亿元、200亿元以上和万亿级的市场规模，氢能市场将会成为一个巨大的蓝海市场，未来有着巨大的发展潜力。
图片来源：平安证券研究所
随着氢能技术的不断发展和政策的强力支持，氢能产业的万亿市场将会逐渐兑现。上下游各环节的巨大市场潜力也将吸引更多企业涉足氢能产业，推动整个行业的快速发展。
产业存在“致命”痛点，商业化进程仍存阻力
尽管氢能有着诸多成为主流能源的理由，但至今仍未能大规模推广，产业上和技术上也存在一些“致命”痛点，阻碍了氢能产业商业化进程。
围绕产业链，最先需要解决的问题就是起点的制氢问题。目前工业制氢主流方法包括化石能源制氢、工业副产氢和电解水制氢，前两者由于在生产中不可避免会产生二氧化碳排放，一般被划分为“灰氢”。电解水制氢则是通过水的电解得到氢气和氧气，没有碳排放，故被称为“绿氢”。
根据有关统计，2021年全球氢气生产结构中通过天然气和煤制的灰氢达到81%，是当前氢能消费结构中的主体，而电解水仅占0.04%。
当下，制约电解水发展最大问题是“电贵”。中信证券对于电解水成本的拆解测算，以常见的碱性电解水制氢法为例，目前总成本为23.8元/Kg，其中电费为16.8元/Kg，占比超过70%;根据预测，2030年的电费下降一半达到8.4元/Kg，相应总成本也下降到12.6元/Kg，成本大幅下降。
图片来源：中信证券研究部
十四五规划指出，第二批风光大基地预计总装机约4.55亿千瓦，其中十四五期间完成装机约2亿千瓦。随着风光能源运用并网，有望为电价“减负”，电解水制绿氢的成本将会不断向灰氢接近靠拢。
其次，我国的制氢基地和用氢站分布不均，氢的运输也是目前亟待解决的难题之一。参照其他的气体能源，氢能源最理想的运输方式也是管道储运。
由于氢气分子量较小，分子间间隔较大，因此压缩乃至液化都是十分困难的。目前我国现行的储运方式也以高压气氢运输为主，液氢运输作为试点进行推广。这种运输模式下，最显著的特征就是“高成本、近距离”，远无法达到经济性推广的要求。
图片来源：《Making the Hydrogen Economy Possible》、光大证券研究所
根据未来能源布局发展规划，长距离的“西氢东输”是大趋势所在。就在近日，我国首条“西氢东送”跨省区长距离纯氢运送管道项目启动，总长约400多公里，运输成本为每公斤几元，相较于目前的长管拖车下降了近80%-90%，有望为运输痛点带来解药。
图片来源：央视《经济信息联播》
在用氢端，制约氢燃料电池车推广的核心问题在于电堆成本。电堆作为燃料电池系统的“心脏”，成本约占总体的60%左右。再对燃料电池电堆进行拆分，其中催化剂和质子交换膜是目前技术与成本较难推进的两个部分，分别占比36%和16%。
工业上目前主流的催化剂是Pt(铂)、Pd(钯)等贵金属，价格昂贵，难以大规模推广。非贵金属、纳米材料等新型催化剂的性能也已经在实验室中得到验证，但距离工业化仍有一定距离要走。
而质子交换膜，则面临着类似光刻机的困境。根据不完全统计，2021年国内燃料电池质子交换膜的市场份额中戈尔(W. L. Gore & Associates)占了85%，国外厂商累计市占率超过88%。
高度的进口依赖，让质子交换膜有着被“卡脖子”的风险。因此，质子交换膜的国产替代也是氢燃料电池普及的必然条件。
氢能产业布局刻不容缓
面对氢能产业痛点，多家企业已经积极开展技术布局，相应给出了一些解决方案。
在绿氢的制备方面，即将冲击IPO的国富氢能给出了一个值得借鉴的思路。根据国富氢能官网展示的方案，制氢可以与水、风、光等可再生能源结合，将多余的电能高效的转为氢能。其还与欧洲技术团队合作，研发并生产用于单户和多户住宅的智能太阳能分布式制氢储能解决方案，融合了太阳能、氢能、热能、锂电储能和燃料电池等多能互补的一体化系统。在高效的能源利用转化方案下，高额电费成本带来的制氢困境有望得以缓解。
图片来源：国富氢能官网
在储氢方面，长城汽车旗下子公司未势能源聚焦于拓展气氢、液氢两大应用，围绕长距离、重载运输和大容量车载储氢开展了一系列研发突破。月初，未势能源发布了最新的“木星”车载液氢储氢系统，单瓶储氢质量高达80kg，续航里程超过1000km，已经配套长城汽车“新长征1号液氢重卡”进入到路试阶段。面对乘用车，未势亦推出了第二代70MPa-57L Ⅳ型储氢瓶，超出主流的35MPa储氢瓶一倍，处于行业领先地位。
在氢能产业链整体解决方案方面，亿华通在去年12月与新疆伊犁打造“光伏制氢源网荷储一体化项目”。项目立足于新疆伊宁，共建光伏电站、电解水制氢、加氢站、氢储能、氢燃料电池整车应用等项目，预计电解水制氢工厂产能达到每年2万吨绿氢，计划建成加氢站20座，可满足3000余辆氢燃料电池重卡的日常运营需求。
随着产业布局深化，多种能源共生发展将成为大势所在，风光储氢一体化和高压储用氢将成为行业发展主流，产业痛点有望得到缓解，产业潜力有望在近些年得到兑现。
结语
虽然氢能作为一种高效、环保的能源，具有长期的发展潜力，但现阶段仍存在制氢成本高、储氢技术不够成熟等问题。
在全球能源结构转型和清洁能源需求逐渐增长的背景下，随着技术变革、政策支持和产业布局，相信氢能将成为未来的重要能源形式，展现更广阔的发展前景和市场机遇。
来源:中国企业家俱乐部 作者 | 东子
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