行业深度 | 氢能产业链及各环节痛点分析
中国作为全球最大的氢气生产国和消费国，在氢能领域拥有庞大的市场基础，但当前氢能的生产和消费结构仍高度依赖化石燃料制取的灰氢，绿氢的占比亟待提升。
氢气储运技术主要以高压气态为主，这一现状限制了储运效率与成本效益的进一步优化。在下游应用领域，加氢站网络的建设、燃料电池汽车的普及以及工业领域的氢能应用探索均处于起步阶段，展现出广阔的市场潜力与待解的技术难题。
全面审视并有效应对氢能产业链各环节的难点卡点，对于推动氢能产业的可持续发展具有重要意义。氢能作为引领全球能源转型与实现碳中和目标的关键力量，其产业链条的构建与发展面临着诸多挑战与机遇。
01.上游制氢痛点-清洁氢
当前，清洁氢来源以工业副产氢为主。副产氢总量有限，大部分在生产过程中都有较好利用，怎么进行高附加值替代和含氢废气挖掘扩大清洁氢供给，降低供给价格是清洁氢的最大需求。
目前我国氢源供应在经济性上来看，清洁氢具有绝对优势，但清洁氢受制于工业副产特性和运输限制，具有一定的区域性。
清洁氢最低零售价已经低于等效汽柴油零售价格，降至25元/kg（折合私家车22.25元/100km，49t重卡260元/100km）。已经让氢能商用车在区域范围具备较强的能源价格优势和供给优势
02.上游制氢痛点-可再生氢
目前可再生氢来源以电解水制氢为主。虽然电解槽售价从2020年约2000元/kW，2023年已经降至1500元/kW，但在工业领域，还需要电解槽降至800元/kW以下，且电解的电价降至0.15元/度以下时，可再生氢才具有明显优势，可再生氢的降本过程，还需要一段较长时间。
同时，可再生电力的波动特性，对电解水制氢的柔性生产也提出了新要求，比如几十套电解槽规模的制氢厂，在电源供应低负荷运行时，气体供应品质的稳定性和负荷调节响应速度，都是目前行业内需要不断完善优化的。
可再生氢是碳中和背景下未来的主流氢源，通过不断技术迭代降低成本，才可能让可再生氢逐步替代高碳排工艺的氢。
03.中游储运痛点
氢的高效低成本储运是氢能发展重要环节，也是我国目前氢能发展的瓶颈之一，氢气运输成本在氢气终端价格中比例过高，制约了氢能终端应用的快速普及。
在储氢方面，可以分为高压气态储氢、低温液态储氢、固态储氢、有机液态储氢等形式。
在运输方面，可以分为气态管道运输、气态罐车运输、液态低温运输、液态化合物运输、固态运输等方式。由于氢气沸点只有20K，因此液态氢气虽然具有较高运输效率，能量密度，但是成本和安全性局限了液态氢气的民用领域发展。
目前主流的氢气储运为气态高压储运，但是其运输效率较低，运输门槛较高，造成了氢气运输成本下降困难。
氢气以气态管道运输是经济性最强的，是未来大规模氢气调度的终极方向，当下纯氢管道的新建投资较大，但天然气管网建设相对健全，中短期应用天然气掺氢管道进行氢气运输是最有效的输氢方式，从远期看，当氢能产业非常成熟，产氢用氢量大且稳定集中时，纯氢管道将成为主流输氢方式。
04.下游应用痛点-工业领域
氢能作为一项深度脱碳技术，未来将成为那些无法电气化、难以减排，或对电池有较高限制、电气化成本收益不高的场景中最佳的工业脱碳解决方案。
在化工领域，氢气是常用的还原剂，被用于多种化工生产中，是最基础的大宗工业气体。用可再生氢逐步替代原有化工中的高碳氢是必然趋势，同时将使得该型化工生产中的副产氢碳排放强度变得更低甚至“零碳”。
绿氢进入化工脱碳有两个途径，一个是进入原有化工厂进行部分替代，一个是新建绿色甲醇厂或者绿色合成氨厂。前者随着替代比例，化工品成本可控；后者依赖于出口、绿色溢价和税收政策支持才能提高其市场竞争力。
在钢铁生产中，采用氢气作为替代焦炭的还原剂，不仅可以使钢铁变得低碳，也会减少钢铁配套行业的环境污染。
同时，生产过程产生的二氧化碳结合CCS或者CCU技术，将钢铁与化工联合生产可进一步扩大绿色工业发展。氢能进入钢铁过程会慢于化工品，钢铁原料成本更敏感，依赖高端钢铁绿色转型带动。
05.下游应用痛点-电力储能
随着能源行业供给清洁化、消费电气化、利用高效化趋势深入，储能的需求也越来越大，氢储能的发展将加速电力系统结构变化，促进新型电力系统的建成。
副产或电解水制氢-储氢-氢发电可以构建成微电网系统，并同时进行热电氢的多能源联供，有效解决偏远地区和海岛地区清洁用能，便捷用能，安全用能问题。
氢能作为能源枢纽之一，其在源侧（“风光氢储一体化”“风光水火储氢一体化”）、荷侧（“制氢加氢一体站”“制氢加氢加油充电一体站”）建设需要漫长过程和经济性考验。
06.下游氢能应用痛点-交通
氢能在交通运输领域，氢气可以显著减少卡车、公共汽车、飞机和船舶排放的温室气体，以改善空气质量。
根据IEA 和中国氢能联盟的数据分析，到 2060 年，交通运输业对于氢能需求量的增长贡献最大。氢燃料电池车能量密度高，加注燃料便捷、续航里程较高，未来市场前景广阔，有望与纯电动汽车形成互补并存的格局。
业内认为，氢燃料电池汽车技术是部分商用车型的终极技术选择，例如牵引车这类需要单日行驶超过 500 公里的长途商用车。
截止2023年上半年，全球总共建设加氢站1089座，中国累计建成351座，为全球最大加氢站保有量国家。目前燃料电池价格也从1万元降至2000元/kW，到2030年将进一步降低至300元~1000元/kW，呈现对纯电车电池成本的绝对优势。虽然到2023年，我国燃料电池车保有量才12,682辆，相对于其他新能源车保有量来说很少，但是氢燃料电池商用车的成本优势逐渐体现，在部分区域已经实现对柴油车和天然气车的经济替代。
氢能在交通领域的应用，是未来我国减碳的重要贡献力量，到2060年预计会有累计143亿吨的碳减排量。大力发展氢能路面交通意义重大，同时路面交通也是所有氢能在实现和推进过程中，最容易实现和商业化的。氢能交通要大力发展，一方面是氢燃料发电系统成本的持续降低，二是能源供给价格降低和供给便利。据电车行业研究院的研究，氢燃料电池客车、物流车、重卡等车型将在 2030 年前取得与纯电动车型相当的全生命周期经济性。
