2020年中国氢能源产业发展现状和前景预测分析研究报告
氢能源是一种优质的燃料，是化石燃料以外的一种可持续发展的清洁能源。一直以来，我国政府对氢能产业投入了大量的科研经费支持。氢能汽车，顾名思义，是以氢作为能源的汽车，将氢反应所产生的化学能转换为机械能以推动车辆。近年来，随着新能源汽车产业发展日趋成熟，作为实现途径之一的燃料电池技术越来越被重视，由此也会将带动氢能产业链的整体发展。从全球范围来看，世界主要发达国家从资源、环保等角度出发，都十分看重氢能的发展，目前氢能和燃料电池已在一些细分领域初步实现了商业化，预计五年后氢能将迎来产业爆发。
氢能源市场发展现状
全球氢能产业处于快速发展前期，预计随着技术研发和产业资本的持续投入，未来10~20年全球氢能产业将迎来快速发展的重大机遇期。
我国已经是世界上最大的氢能生产国和消费国。全球投入运营的煤气化厂达130座，其中80%位于我国。国家能源集团拥有煤气化炉80座，年产氢气总量达800万吨，约占全球氢气总产量的12%。2017年以来，我国氢能及燃料电池汽车产业快速发展，截至2019年年底，在建和已建的加氢站有130多座，其中61座已经建成，投入运营的加氢站有52座。目前，我国已形成京津冀、长三角、珠三角、华中、西北、西南、东北7个氢能产业集群，相关的产业配套和商业化应用体系也在逐渐探索和完善，在示范运营区域运行的各类汽车近4000辆，燃料电池商用车产销和商业示范应用的规模位居国际前列。
20世纪70年代以来，受石油价格冲击，各国开始关注氢能研发与应用。21世纪初以来，受全球气候变化和环境问题影响，节能减排和能源清洁化步伐加快，氢能在能源转型中的潜力再次获得人们关注。氢能是理想的清洁二次能源，用可再生能源制氢，用储氢材料储氢，用氢燃料电池发电，将构成“净零排放”可持续利用的氢能系统，成为可再生能源之外实现“深度脱碳”的重要路径。
氢能发展潜力越来越被国际认可，欧美日韩等地区和国家积极制定支持氢能投资政策。截至目前，占世界GDP70%的18个国家制定了氢能发展战略，全球直接支持氢能源部署的政策总计约50项。美国自2010年以来，每年对氢能和燃料电池的资助达1亿~2.8亿美元。欧洲燃料电池和氢能联合组织于2019年2月发布《欧洲氢能路线图：欧洲能源转型的可持续发展路径》研究报告，提出了欧盟面向2030年、2050年的氢能发展路线图;欧盟委员会于2020年3月10日宣布成立“清洁氢能联盟”;日本将“氢能社会”纳入国家发展战略，2014年以来先后制定《第四次能源基本计划》《氢能基本战略》《第五次能源基本计划》《氢能与燃料电池路线图》，计划到2025年，燃料电池汽车数量达到20万辆，到2030年达到80万辆，燃料补给网络包括900个加氢站，是目前的9倍左右。
欧美日韩等地区和国家在积极推动氢能发展的同时，相互之间的合作意愿强烈，在2019年G20(大阪)峰会召开期间，美日欧三方签署《关于未来氢能和燃料电池技术合作的联合声明》，致力于未来氢能及燃料电池技术全面合作，引导能源体系向氢能过渡。近日，加拿大正在制定国家氢能战略，以加速推进能源产业清洁转型;而德国则联合法国、荷兰、奥地利、比利时与卢森堡等国，呼吁欧盟尽快就氢能源技术进行立法并增加资金支持。
虽然氢能在能源转型中的潜力再受关注，但全球制氢的最主要原料是化石能源。目前，全球氢气年产量约为7000万吨，其中76%以天然气为原料，剩余部分(23%)几乎都以煤炭为原料，电解法制氢仅占1%。每年氢气生产共消耗天然气约2050亿立方米(占全球天然气总消耗量6%)，煤炭1.07亿吨(占全球煤炭总消耗量的2%)。尽管化石能源制氢技术相对成熟，但存在碳排放问题，加装碳捕捉与封存装置(CCS)是缓解碳排放的一个措施。随着近年来可再生能源发电成本快速下降，直接利用可再生电力电解水制氢成为关注焦点。
当前，越来越多的国家和机构投入到大型可再生能源制氢的研究与项目开发中。近日，由欧洲氢能组织、沙漠计划、非洲氢能伙伴计划、乌克兰氢能委员会等机构联合发布的《绿色制氢：欧洲2×4000万千瓦倡议》提出，在北非和欧洲地区分别建设4000万千瓦清洁光伏/风电电解制氢设备和互联互通管道设施，并预计到2025年制氢成本可降至1.62~2.16美元/千克。全球正在推进中的可再生能源制氢项目规模迅速扩大，从2019年10月份的320万千瓦提高到2020年3月底的820万千瓦，近期新增在建项目的单个容量都在10万千瓦及以上，主要分布在澳大利亚、法国、德国、葡萄牙、英国、美国、荷兰、巴拉圭。
尽管我国氢能产业发展已经具备一定基础，但是要破解我国能源发展难题，发挥氢能在我国能源转型中的巨大潜力，还有不少现实问题和挑战亟待解决。
氢能源行业发展前景
能源是人类生存、生活与发展寸步难离的能量载体。没有能源我们人类社会将至少倒退百年。现如今大部分化学能源的储量日益减少，由能源消费引起的环境污染问题也愈发严重，而人类对能源的需求却在与日俱增。这两者的矛盾愈演愈烈，催化了新能源变革的加速发展。
目前人类年均能源消费总量超过127亿吨石油当量，以传统的石化能源石油、煤炭和天然气为主，占据了总能源消费量的80%以上。而石化能源的储量是有限的，据BP统计，按照目前的采储比，煤炭、石油和天然气的可使用年限分别仅剩113年、55年和53年。也就是说，如果不开发新的能源，一百多年以后，人类将面临能源耗竭的绝境。
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。传统能源中80%以上都被用作能量载体为交通运输、工业和发电提供能量，如果将这部分消耗的石化能源用可持续清洁能源替代，能源和环境问题都将迎刃而解。目前可替代的新能源包括可再生电力、生物质和氢能等，我们认为氢能是最理想的新能源，最有希望成为能源的终极解决方案。
作为一种来源广泛、清洁低碳、应用场景丰富的二次能源，氢能有利于推动传统化石能源清洁高效利用和支撑可再生能源大规模发展。近年来，氢能及氢燃料电池产业逐步成为全球能源技术革命和未来能源绿色转型发展的重要方向。目前全球范围内，氢能源分布式应用主要是通过燃料电池。氢能源利用可以通过热机(通过利用内能做功的机械)也可以通过燃料电池，通过热机利用氢气的原理是:燃料在燃烧室内燃烧，气体膨胀推动传动装臵，实现机械驱动。另一种利用方式就是通过燃料电池的形式，氢气不直接燃烧，先分解成原子，再分解成质子和电子，电子通过外电路产生电流做功。
我国政府长期以来对新能源汽车技术研发给予了高度重视和大力支持，自21世纪初即开始规划氢能与燃料电池汽车产业发展，将燃料电池汽车纳入国家战略性新兴产业规划，并不断推进相关技术的研发与产业化。近年来，我国政府又相继发布了《国家创新驱动发展战略纲要》、《“十三五”国家科技创新规划》、《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》、《汽车产业中长期发展规划》等一系列政策措施，引导并鼓励发展氢能及燃料电池产业。
氢能源汽车发展趋势
氢能源汽车，相较于电动车型，最大的优势就是补充燃料速度快。据了解，山西首批氢能源公交车只需10分钟就可加满氢气，给公交车提供320公里的续航，满足其使用需求，燃料加注效率方面与传统的燃油车或者天然气公交车相差不大。当前，与电动汽车相比，我国内的氢能源汽车产业，发展的还不够完善。但凭借着燃料加注效率、能源排放清洁性方面来看，氢燃料动力汽车在未来有望成为汽车的主流动力模式，而这也给我们国内的氢燃料汽车研发与从业人员，提出了更高的要求。
近期，丰田汽车宣布联合亿华通、中国一汽、东风汽车、北汽、广汽五家企业，成立“联合燃料电池系统研发(北京)有限公司”，面向商用车燃料电池系统开展研发工作。物流密集的港口地区适合建立“柴改氢”示范区。港口交通发达，可利用集中效应布局膜电极等产业链，从而达到示范经济效益。港口地区有大型钢铁企业及联产焦化企业，副产氢来源有保障，可实现氢源供应的经济效益。与柴油重卡和电动重卡相比，氢燃料电池重卡具备零排放、重载、远距离续驶的优势。预计到2050年，我国将有超过50%的重型卡车以氢燃料电池作为动力。
燃料电池汽车合理性取决于氢能，氢能的合理性取决于可再生能源转型中大规模能量储存与多元化利用需求。10%的弃电可以满足2025年燃料电池车用氢需求，50%的弃电可以满足2035年燃料电池汽车用氢需求。当前市场突破口是弃风、弃光和副产氢富余地区，应尽量在当地就近推广应用，在低成本高安全的储氢瓶能够覆盖的里程范围内，大力发展适合采用燃料电池深度混合的动力车型。
