中商情报网讯：在能源短缺和环境恶化两大困境的威胁下，可持续清洁能源的开发日益迫切。目前可替代的新能源包括可再生电力、生物质和氢能等，氢能的优点是，储量大、污染小、效率高、可持续发展等。因此，氢能被认为是最理想的新能源，也是最有希望成为能源的终极解决方案。

  制氢产业链中上游为原料，最重要的包含煤炭、天然气、工业副产等；中游为制氢技术方法，目前我国制氢的主要方法有煤制氢、天然气制氢、工业副产制氢及电解水制氢等；下游为氢气的储存，高压气态储氢技术、低温液态储氢技术，固态储氢技术及有机物液体储氢技术是国内常见的四种储氢技术。

  从各制氢路径的特点来看，传统制氢工业中以煤、天然气等化石能源为原料，但从长远看无法作为大规模集中化的氢能供应来源。电解水制氢纯度等级高，杂质气体少，易与可再次生产的能源结合，被认为是未来最有发展的潜在能力的绿色氢能供应方式。

  数据显示，目前我国制氢原料中，煤炭使用最为广泛，占比达到64%，其次是工业副产占比达21%，天然气占比达14%，电解水使用最少，占比仅为1%。

  从供应潜力看，中国当前煤化工行业发展较为成熟，煤制氢产量大且产能分布广，并可以基于当前的煤气化炉装置生产氢气，并利用变压吸附（PSA）技术将其提纯到燃料电池用氢要求。

  近年来，我国原煤产量持续增加，2016年原煤产量33.64亿吨，2020年我国原煤产量38.44亿吨，同比增长0.9%。2021年1-8月我国原煤产量达25.97亿吨，同比增长4.4%。

  煤制氢需要大型的气化设备，煤制氢一次装置投资价格较高，单位投资成本在1~1.7万元/（Nm3/h）之间。只有规模化生产才能减少相关成本，在大规模制氢条件下，其投资与经营成本能够得到有效摊销，在煤价200~1000元/吨时，制氢成本约6.77~12.14元/kg。因此，煤制氢不适合分布式制氢，适合于中央工厂集中制氢。

  蒸汽重整制氢（SMR）在天然气制氢技术中发展较为成熟、应用比较广泛。其生产的全部过程需要将原料气的硫含量降至1ppm以下，以防止重整催化剂的中毒，因此制得氢气的杂质浓度相比来说较低。中国天然气资源供给有限且含硫量较高，预处理工艺复杂，导致国内天然气制氢的经济性远低于国外。

  目前，国内天然气生产增速放缓。多个方面数据显示，2021年8月中国天然气产量为158.7亿立方米，同比增长11.3%。2021年1-8月天然气产量为1360.5亿立方米，同比增长10.8%。

  根据天然气价格的变化，天然气制氢成本可从7.5元/kg增加到24.3元/kg，其中天然气原料成本的占比到70~90%。

  对比目前已经商业化的碱性电解与PEM电解两条技术路线的制氢成本，电解槽成本在制氢系统设备成本中的占比分别为50%、60%，假设年均全负荷运行小时7500h、使用电价0.3元/kWh，则碱性与PEM电解水的制氢成本分别为约21.6元/kg、31.7元/kg，其中电费成本是制氢成本构成的主要部分，占比分别为86%和53%。

  从供应潜力看，2019年中国全年弃风电量169亿千瓦时、弃光电量46亿千瓦时、弃水电量约300亿千瓦时，三者合计总弃电总量达到515亿千瓦时5，理论上可制氢92万吨。

  人工制氢的方法最重要的包含化石燃料制氢、电解水制氢、光解水制氢以及微生物制氢等，其中化石燃料制氢原料最重要的包含煤、石油、天然气等。目前化石燃料制氢方法较为成熟，并且具备产量高、成本较低的优点，但制氢过程都有温室气体排放；电解水是一种制取纯氢的最简单的方法，但是其消耗的电能太高导致不够经济，因而其发展受到很大限制；光解水被视为最理想的制氢途径，但目前技术尚不成熟。

  目前，全球制氢技术的主流选择是化石能源制氢，主要是由于化石能源制氢的成本较低，其中天然气重整制氢由于清洁性好、效率高、成本相比来说较低，占到全球48%。我国能源结构为“富煤少气”，煤制氢成本要低于天然气制氢，因而国内煤制氢占比最大达62%，其次为天然气制氢占比达19%。

  中国为全球第一产氢大国，氢气产量由2016年1850万吨增至2020年2500万吨，近年来能源问题是全球性大问题，预计2021年我国氢气产量可达2689万吨。

  根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》的预测，受益于可再次生产的能源成本下降以及碳排放约束，2020-2030年间绿氢（可再次生产的能源电解制氢）比例将从3%上升至15%。其中，光伏制氢是最具潜力的电解水制氢方式，目前已经初具经济性。

  根据Hemado数据统计，2020年全球电解水成本在4.2美元/千克，其中运行成本0.2美元/千克，前期电解装置系统投资所需成本1.8美元/千克，电力成本2.2美元/千克。

  同时根据Hemado数据预测，未来电解水制备成本将不断下行。受益于近年可再次生产的能源技术成熟和规模化发展，可再生电力成本预计在未来十年会显著下降；而伴随产能增加、技术进步，电解装置的转化效率和满载小时数将持续提升，这也促使单位氢气生产对应的电解装置成本将持续下降。

  目前，我国加氢站一般都会采用高压气态储氢。低温液态氢主要作为航天火箭推进器燃料，其储罐和拖车已在我国航天等领域应用，随技术的不断成熟，液态储氢有望成为工业氢气的主要储存形式；

  高压气态储氢是目前最常用、最成熟的储氢技术，其储存方式是将工业氢气压缩到耐高压容器中，钢瓶是最常用的高压气态储氢容器，具有结构相对比较简单、压缩氢气制备能耗低、充装和排放速度快等优点，但也存在着安全性能较差和体积比容量低等不足，目前我国加氢站一般都会采用高压气态储氢；

  固态储氢方式是极具发展的潜在能力的一种储氢方式，能有效克服高压气态和低温液态两种储氢方式的不足，具有单位体积内的包含的能量大、操作容易、运输方便、成本低、安全程度高等优点，适合对体积要求较严格的场合，如氢能燃料电池汽车。

  加氢站是氢燃料电池产业化、商业化的重要基础设施。截至2020年11月21日我国累计建成88座加氢站，较去年年底新增27座。其中已投入运营的有80座，另有50座正在建设当中，还有99座正在规划中。

  同时中商产业研究院还提供产业大数据、产业情报、产业研究报告、产业规划、园区规划、十四五规划、产业招商引资等服务。