氢能产业发展提速 交通及电力领域具备潜力
氢能产业发展提速 交通及电力领域具备潜力
氢能作为一种来源丰富、绿色低碳、灵活高效的二次能源，正逐步成为全球能源转型发展的重要载体之一。与传统化石能源相比，氢气具有能量密度高、资源无限、无碳排放等优势，是传统化石能源的理想替代。本文将从氢能的基本特性、制备方法、应用现状及未来发展前景等方面进行详细探讨。
氢能的基本特性及其与化石能源的比较
氢能是一种来源丰富、绿色低碳、灵活高效、应用广泛的二次能源，正逐步成为全球能源转型发展的重要载体之一。与传统化石能源相比，氢气具有能量密度高，资源无限，无碳排放，可大批量运输和长期存储，以及更高的安全性等优势，是传统化石能源的理想替代。
数据来源：观研天下数据中心整理
氢是宇宙中分布最为广泛的物质。电解水制氢以水作为原料，水在地球上的储量达到2×1018t，氢气释放能量时又会生成水，制氢资源取之不尽，然而传统化石能源正在面临资源枯竭的问题。与传统的化石燃料不同，氢在转化为电和热时只产生水并且不排放温室气体或细粉尘，与碳中和目标契合。
氢气与化石燃料的理化性质比较
特性 | 氢气 | 石油（气） | 煤（气） | 天然气 |
|---|---|---|---|---|
热值（KJ/kg） | 142000 | 50179 | 17981 | 38931 |
燃点（℃） | 574 | 426 | 650 | 538 |
爆炸临界体积分数 | 18%-59% | 1.5%-9.5% | 12.5%-74.2% | 5%-15.4% |
气态密度（kg/m3） | 0.089 | 2.35 | 1.2504 | 0.7174 |
扩散性 | 高 | 较低 | 一般 | 较高 |
毒性 | 无毒 | 一般 | 高 | 较低 |
燃烧产物 | H20 | CO\CO2 | CO2\CO | CO\C\CO2\H20 |
储量（t） | >1.8×1017 | 1426 | 10696 | 2446 |
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氢能的主要制备方法及其优缺点
根据观研报告网发布的《中国氢能行业发展现状分析与投资前景研究报告（2025-2032年）》显示，目前主流的制氢工艺是煤炭和天然气重整制氢，生产成本较低，工艺成熟，但是生产过程中会产生大量碳排放，未来化石能源制氢将逐渐被可再生能源制氢取代，形成风光发电—电解水制氢的零碳产业链。
国家《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》中提出，到2025年，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；到2030年，形成较为完备的清洁能源制氢及供应体系，可再生能源制氢广泛应用，有力支撑碳达峰目标实现。双碳政策叠加国家清洁能源制氢规划，电解水制氢份额预计将快速增长。
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化石能源制氢成本低，工艺成熟，目前应用最为广泛，但是化石能源属于不可再生能源，储量有限，在制氢过程中存在碳排放问题，并且需要提纯及去除杂质，未来在双碳政策背景下份额将会逐渐缩减。电解水制氢的原料是水和电，均为可再生能源，制氢过程不会产生碳排放。因为尚未实现规模化应用，技术路线不成熟，所以目前成本较高。未来随着电解水制氢规模不断扩大，制氢成本将会逐渐降低，直至与化石能源制氢平价。
主要制氢路线及其优缺点对比
制氢方式 | 原料 | 技术 | 成本 | 碳排放 | 优点 |
|---|---|---|---|---|---|
化石能源制氢 | 煤 | 成熟 | 低 | 高 | 技术成熟 |
天然气 | 成熟 | 低 | 较高 | 技术成熟 | |
电解水制绿氢 | 电、水 | 不成熟 | 高 | 低 | 工艺过程简单，制氢过程不存在碳排放 |
化学过程副产氢 | 焦炉煤气、化肥工业、氯碱、轻烃利用等 | 成熟 | 低 | 较低 | 成本低 |
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中国各地政府对氢能产业的支持政策
全国多地政府出台氢能相关产业支持政策，抢先布局氢能产业，促进能源结构转型。截至2024年2月底，除黑龙江、云南、西藏及港澳台外，全国其他28个省、自治区和直辖市均出台了省级氢能产业发展规划。多地将交通应用作为氢能行业突破口，支持氢燃料电池汽车推广与加氢站建设。根据各地区提出的目标，到2025年，我国将建设加氢站超1000座，燃料电池汽车应用规模超过11万辆，氢能总产值近万亿元。
地方政府氢能发展规划目标
地区 | 政策名称 | 发布时间 | 燃料电池车推广规划 | 加氢站建设规划 | 氢能产业规模 |
|---|---|---|---|---|---|
江苏 | 江苏省氢燃料电池汽车产业发展行动规划 | 2019.8 | 2025年10000辆2030年20000辆 | 2025年50座2030年100座 | 2021年500亿元 |
重庆 | 重庆市氢燃料电池汽车产业发展指导意见 | 2020.3 | 2022年800辆2025年1500辆 | 2022年10座2025年15座 | / |
山东 | 山东省氢能产业中长期发展规划(2020-2030年） | 2020.7 | 2022年3000辆2025年10000辆2030年50000辆 | 2022年30座2025年100座2030年200座 | 2022年200亿元2025年1000亿元 |
河南 | 河南省氢燃料电池产业发展行动方案 | 2020.8 | 2023年3000辆2025年5000柄 | 2023年50座2025年80座 | 2025年1000亿元 |
四川 | 四川省氢能产业发展规划(2021—2025年） | 2020.9 | 2025年6000辆 | 2025年60座 | / |
河北 | 河北省氢能产业发展“十四五”规划 | 2021.7 | 2022年1000辆2025年10000辆 | 2022年25座2025年100座 | 2022年150亿元2025年500亿元 |
北京 | 北京市氢能产业发展实施方案（2021-2025年） | 2021.8 | 2023年3000辆2025年10000辆 | 2023年37座2025年新增37座 | 2023年京津冀合计500亿元2025年合计1000亿元 |
吉林 | “氢动吉林”中长期发展规划(2021-2035年） | 2022.1 | 2030年2035年 | 70座400座 | 2025年100亿元2030年300亿元2035年1000亿元 |
内蒙 | 内蒙古自治区“十四五”氢能发展规划 | 2022.2 | 2025年5000辆 | 2025年60座 | 2025年1000亿元 |
浙江 | 浙江省能源发展“十四五”规划 | 2022.5 | 2025年5000辆 | 2025年50座 | / |
上海 | 上海市氢能产业发展中长期规划(2022-2035年） | 2022.6 | 2025年10000辆 | 2025年70座 | 2025年1000亿元 |
山西 | 山西省氢能产业发展中长期规划(2022-2035年） | 2022.8 | 2025年10000辆2030年50000辆 | / | / |
宁夏 | 宁夏回族自治区氢能产业发展规划 | 2022.11 | 2025年500辆（重卡） | 2025年10座 | / |
湖南 | 湖南省氢能产业发展规划 | 2022.11 | 2025年500辆 | 2025年10座 | / |
安徽 | 安徽省氢能产业发展中长期规划 | 2022.11 | 2025年产能5000辆2030年产能20000辆 | 2025年30座2030年120座 | 2025年500亿元2030年1200亿元 |
福建 | 福建省氢能产业发展行动计划(2022—2025年） | 2022.12 | 2025年4000辆 | 2025年40座 | 2025年500亿元 |
青海 | 青海省氢能产业发展中长期规划(2022-2035年）(2022-2035年） | 2023.12023.1 | 2025年250辆2030年1000辆 | 2025年3-4座2030年15座 | 2035年500亿元 |
江西 | 江西省氢能产业发展中长期规划（2023-2035年） | 2023.2 | 2025年500辆 | 2025年10座 | 2025年300亿元 |
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氢能在不同领域的应用现状和潜力
我国制氢产能主要集中在西北、华东和华北地区，以煤制氢技术为主。根据中国氢能联盟研究院统计，2023年我国氢气产量约为3533万吨，以化石能源制氢为主：其中煤制氢产量达到1985万吨，占比56%；其次为天然气制氢，占比21%。从地区上看，西北、华东、华北位居国内氢气产量的前三名，合计占比达到74%，主要是由于西北、华北地区矿产资源丰富，而华东地区化工园区聚集，均在制氢方面存在优势。
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全球氢气需求约为10,500万吨，其中工业、炼化占据较大比例，分别约为6500万吨、4000万吨。2022年中国氢气消费量在化工及炼化领域达到2,851万吨，其中合成甲醇、合成氨的氢气消费量占细分领域前两位，分别为988万吨和973万吨，占比28.0%和27.5%；交通领域占比小于0.1%。
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氢能产业的未来发展前景
根据国际氢能委员会《氢能实现净零排放》，预计在2050年之前，通过更大规模的普及，氢能源将大约占总能源消耗量的22%，可使当年的CO2排放量较现在减少约70亿吨，相当于维持当前全球变暖趋势所对应CO2排放量的20%。根据中国氢能联盟及相关机构数据，到2050年，若要实现净零排放，全球对氢气的需求量将达到6.63亿吨，其中中国约为1.95亿吨，占比近30%。从增速看，2020-2050年间每10年中国氢气产量平均复合增速为4.8%、10.6%、5.9%。
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根据国际氢能委员会2021年发布的《氢能实现净零排放》（Hydrogen-for-Net-Zero），至2050年，交通出行领域将消费氢气达2.85亿吨，占预计当年国际氢气总产量的43.18%。由于氢气能量质量密度大，能大幅提高运输设备的载货能力，因此重卡为氢气重要消费场景，消耗氢气达1.1亿吨。
数据来源：观研天下数据中心整理(zppeng)