「碳中和」時代來臨，可再生能源制氫是長期發展方向
隨著氫能應用場景的不斷豐富以及國家政策扶持力度的持續加大，氫能行業市場化程度不斷提高。《中華人民共和國招標投標法》《建設工程勘察設計管理條例》等法律法規和行業規範性文件的制定，有力推動了行業內市場競爭的公開化、公正化和規範化運行。整個氫能行業持續健康發展，市場參與者數量及類型不斷增多，形成了健康的行業競爭格局。氫能產業鏈上游制氫行業集中度較高，從參與主體來看，制氫諮詢設計和裝備供貨行業可分為大型國有氫能投資企業和民營企業，國有企業依靠其資源優勢，處於行業主體地位，民營企業受能源結構改革、市場化程度提高等有利因素影響，競爭力也在逐步加強。
1、氫能行業情況
氫能作為一種清潔、高效、安全、可持續的二次能源，可通過一次能源、二次能源及工業領域等多種途徑獲取，氫能將成為第三次能源變革的重要媒介。氫能具有眾多優秀的特點：
（1）來源多樣。作為二次能源，氫不僅可以通過煤炭、石油、天然氣等化石能源重整、生物質熱裂解或微生物發酵等途徑製取，還可以來自焦化、氯鹼、鋼鐵、冶金等工業副產氣，也可以利用電解水製取，特別是與可再生能源發電結合，不僅實現全生命周期綠色清潔，更拓展了可再生能源的利用方式。
（2）清潔低碳。不論氫燃燒還是通過燃料電池的電化學反應，產物只有水，沒有傳統能源利用所產生的污染物及碳排放。此外，生成的水還可繼續制氫，反覆循環使用，真正實現低碳甚至零碳排放，有效緩解溫室效應和環境污染。
（3）靈活高效。氫熱值高（140.4MJ/kg），是同質量標準煤、石油等化石能源熱值的 3-4 倍，通過燃料電池可實現綜合轉化效率 90%以上。氫能可以成為連接不同能源形式（氣、電、熱等）的橋樑，並與電力系統互補協同，是跨能源網絡協同優化的理想互聯媒介。
在全球碳中和的框架下，氫能的環保性以及可再生性，使其具有舉足輕重的作用。氫能可以用於石油精鍊、氨生產的原料、金屬精鍊以及交通運輸等方方面面。而且，氫氣有潛力成為整合不同基礎設施的能源載體，以提高經濟效率、可靠性、靈活性，而且其中許多用途將有助於減少電力和交通部門的碳排放。氫還可以為電力部門提供大規模的長期能量存儲，目前的分布式能源中已形成「風光發電-多餘電量電解水制氫-氫氣儲存-利用燃料電池發電」較為完整的能源轉換鏈條，氫作為能量儲存的載體形式，有效減少了偏遠地區棄風棄光的現象。此外，氫能存儲系統可以提供輔助電網服務，如應急、負荷跟蹤和調節儲備，這些服務可以提供額外的能量來源，從而降低電解制氫的成本。根據國際氫能委員會預測，到 2050 年，氫能將創造 3,000 萬個工作崗位，減少 60 億噸二氧化碳排放，創造2.5 萬億美元產值，在全球能源中所占比重有望達到 18%。
2、全球氫能市場發展概況
根據世界能源理事會的定義，「灰氫」是通過化石能源、工業副產等伴有大量二氧化碳（CO2）排放製得的氫；「藍氫」是在灰氫的基礎上，將 CO2 副產品捕獲、利用和封存（CCUS），實現低碳制氫；「綠氫」是通過可再生能源（如風電、水電、太陽能）等方法制氫，生產過程基本不會產生溫室氣體。
目前，全球制氫技術的主流選擇是化石能源制氫，主要是由於化石能源制氫的成本較低，其中天然氣重整制氫由於清潔性好、效率高、成本相對較低，占到全球 48%，其次為醇制氫 30%，電解水受制於成本因素使用較少，占比僅為 4%。採用電解水制氫是當前制氫環節的研究熱點，技術也較為成熟，其他新型制氫法尚未應用於大規模製氫。
根據國際能源署（IEA）的統計，1975 年至 2020 年，全球氫氣需求由不到20 百萬噸增長至近 90 百萬噸，年復合增速近 2.82%，但其中大部分均用於工業領域，例如作為化工原料或工業氣體應用於合成氨、石油煉化等行業。隨著近年來全球主要經濟體陸續提出長期碳中和目標，IEA 預計氫氣的能源屬性將逐漸顯現，應用領域將逐步拓展至電力、交通、建築等場景。至 2050 年，交通行業氫氣需求量最大，達到 66.5 百萬噸；其次是工業，氫氣需求量為 62.9 百萬噸。
3、行業產業鏈情況及圖譜
氫能產業鏈包含了上游制氫、中游儲運氫及加氫站和下游用氫等眾多環節。其中上游制氫環節根據路線不同可分為化石能源制氫、化工原料制氫、工業副產氫、電解水制氫等；中游儲運氫根據氫能儲運狀態的不同可分為氣態、液態、固態儲運；下游主要用氫主要包括工業領域、交通領域和儲能領域，其中工業用氫主要用作化工、冶金等產業原材料以及能源使用；儲能領域，利用富餘的可再生能源電解水制氫儲能，再將氫能輸送到能源消費中心多元化利用，可有效解決風、光等可再生能源不穩定及長距離輸送問題；交通領域則包含了燃料電池製造以及燃料電池車整車製造，氫燃料電池的應用是目前氫能產業發展的主要方向。
4、行業技術水平
氫能行業是多學科交叉、知識密集、資金密集型高技術產業，將傳統工業與新能源、電子信息技術等高新技術相結合，對企業的研發創新能力和生產技術水平要求較高。
我國氫能行業起步相對較晚，早期創新研發能力不足，行業整體技術水平與歐美已開發國家存在一定差距。但隨著我國氫能領域的配套設施建設不斷完善、專項政策扶持的推動、資金投入的持續加大、科研水平的快速發展，我國氫能行業整體技術水平將不斷提升。
5、氫能行業發展的機遇
（1）國家政策持續支持氫能行業發展
碳中和大背景下，氫能行業成為國家產業政策重點鼓勵支持發展的行業。「十四五」期間，國家相關部門陸續頒布了《西部地區鼓勵類產業目錄（2020 年本）》《關於加快建立健全綠色低碳循環發展經濟體系的指導意見》《關於對「十四五」國家重點研發計劃「氫能技術」等18個重點專項2021年度項目申報指南徵求意見的通知》《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和 2035年遠景目標綱要》《2021 年能源工作指導意見》《關於啟動燃料電池汽車示範應用工作的通知》《2030 年前碳達峰行動方案》《關於完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》等一系列引導和支持氫能相關產業投資建設和氫能需求側產業發展的政策文件，為氫能行業的發展提供了良好的政策環境。
（2）能源結構轉型為行業發展帶來新的機遇
長期以來，全球的能源供應主要是由三大化石能源石油、煤和天然氣提供。根據英國石油公司 BP 統計的數據來看，2020 年石油、煤和天然氣在全球能源供應體系中的占比分別為 31.20%、27.20%和 24.70%，三者合計占比為 83.10%。化石能源在地球的儲備是有限的。從能源安全的角度考慮，一旦石油、煤和天然氣等化石能源枯竭，人類的能源供應將成為一個重大問題。同時，使用化石能源造成的環境惡化與資源緊缺問題正制約著全球範圍內的可持續發展，能源體系的全面變革勢在必行，可再生能源的進一步開發利用以及現有能源開發的清潔低碳能源將是能源發展的基本趨勢。隨著世界各國對可再生能源發展的重視程度越來越高，太陽能、風能、氫能及生物質能等可再生能源在近年來得到了迅速發展。而在各類可再生能源中，氫能是一種來源廣泛、清潔無碳、靈活高效、應用場景豐富的二次能源，是推動傳統化石能源清潔高效利用和支撐可再生能源大規模發展的理想互聯媒介。因此，氫能行業從起步至今一直受到世界各國的關注，隨著能源體系改革的不斷推進，氫能行業將會以更快的速度向前發展。
（3）新興市場、新應用領域需求帶動行業發展
新興市場、新應用領域需求帶動了氫能產業的整體進步。氫能行業的發展方向、市場空間與其下游產業需求緊密相關。目前燃料電池產業、工業以及建築業等行業氫能應用場景較為豐富、氫能需求旺盛，帶動了我國氫能產業的快速發展。未來，隨著新技術和產業的發展成熟，氫能向下游應用領域的擴展，我國氫能行業活力將進一步釋放、市場空間將進一步拓展。
6、氫能行業發展的主要趨勢
（1）「碳中和」時代來臨，可再生能源制氫是長期發展方向
展望未來的制氫路徑，可再生能源發電電解水制氫是實現「綠氫」的最好途徑。目前，通過可再生能源發電製取「綠氫」主要面臨成本高的問題。一方面，當前階段以風電光伏為代表的可再生能源發電成本還較高；另一方面，電解槽的能耗和初始投資成本較高，規模還較小。未來，通過可再生能源發電成本下降，電解槽能耗和投資成本下降以及碳稅等政策的引導，不斷提高「綠氫」經濟性。
隨著可再生能源發電規模的擴大，光伏、風電發電成本將不斷下降。依據《中國 2050 年光伏發展展望》的預測，在光伏電站投資下降、技術進步帶動系統效率提升和光衰降低等驅動下，光伏發電成本也快速下降。到 2025 年，光伏當年新增裝機發電成本預計將低於 0.3 元/Kwh，在所有發電技術新增裝機中成本處於較低水平。同時光伏發電成本仍將保持快速下降，而水電等傳統電力則面臨成本上升的壓力，風電的成本下降速度則要慢於光伏發電，光伏發電的成本優勢在後期將愈加明顯。到 2035 年和 2050 年新增光伏發電成本相比當前預計分別約下降50%和 70%，達到約 0.2 元/Kwh 和 0.13 元/Kwh。
（2）產業基礎設置配套逐步完善，加氫站建設迎來快速發展
加氫基礎設施是未來中國新基建的重點內容。隨著氫燃料電池汽車應用規模的擴大，加氫站的市場需求也逐步提升。目前加氫站建設成本仍然較高，預計近期在經濟基礎較好、具備氫燃料電池汽車推廣規模的地區發展會較為迅速。
（3）安全管理制度逐步完善，提升氫能應用安全性
安全是氫能發展必須守住的底線。氫氣易揮發、易燃、易爆及氫脆等特性，使得氫氣在使用過程中存在一定的安全隱患，氫氣的危化品屬性不應隨著可能作為能源管理而被選擇性忽視，反而更應該引起重視。應在制氫、儲氫、運氫、用氫等各個環節時刻關注其安全問題。
在頂層設計上，2020 年 4 月《中華人民共和國能源法（徵求意見稿）》第十一章附則中的第一百一十五條（術語的法律解釋）中寫道：本法中下列用語的含義：能源，是指產生熱能、機械能、電能、核能和化學能等能量的資源，主要包括煤炭、石油、天然氣（含頁岩氣、煤層氣、生物天然氣等）、核能、氫能、風能、太陽能、水能、生物質能、地熱能、海洋能、電力和熱力以及其他直接或者通過加工、轉換而取得有用能的各種資源。這是國內首次從法律上確認氫能的能源屬性範疇。過去，氫作為工業原料的主要應用使氫被列入危險化學品的管理範疇。目前，氫作為清潔能源的使用，氫能安全管理逐步延伸到交通、能源、工業、建築等領域，制定涵蓋氫生產、充裝、儲存、銷售，氫設施及相關產品製造使用等全過程的管理體系將成為未來發展趨勢。
7、氫能行業發展的阻礙因素
（1）氫能產業鏈成本較高
縱觀氫能全產業鏈，成本仍有待降低。一是部分關鍵材料、核心零部件和氫能設備依賴進口，技術自主化率低，同時推廣應用規模化程度低，導致成本降低緩慢。二是電價優惠力度小、儲運效率低等原因，導致氫氣到站價格居高不下，同時建站成本仍然偏高，使得氫氣零售價格高昂。
（2）核心技術水平較為落後
我國氫能產業部分核心關鍵技術與世界先進水平仍有較大差距，對外依存度較大。催化劑和質子交換膜仍未實現規模化生產，核心技術指標相對落後，氣體擴散層（碳紙）基本全部依賴進口。空壓機、氫氣循環泵、金屬雙極板等核心零部件處於跟跑水平。液氫、管道等高效低成本儲運技術，液驅和離子氫氣壓縮機、加氫槍等處於跟跑階段。燃料電池乘用車開發水平落後於豐田、現代等國際一流企業。
更多行業資料請參考普華有策諮詢《2023-2029年氫能行業市場調查及投資戰略諮詢報告》，同時普華有策諮詢還提供產業研究報告、產業鏈諮詢、項目可行性報告、十四五規劃、BP商業計劃書、產業圖譜、產業規劃、藍白皮書、IPO募投可研、IPO工作底稿諮詢等服務。