市場(chǎng)思考 | 發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的調(diào)研與思考
來源：中國(guó)核科技信息與經(jīng)濟(jì)研究院 2021-01-13
在應(yīng)對(duì)全球變暖和能源轉(zhuǎn)型背景下，氫能因?yàn)橘Y源豐富、清潔低碳、靈活高效、應(yīng)用廣泛等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，被國(guó)際上多國(guó)列入國(guó)家能源戰(zhàn)略部署。在我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)作為能源領(lǐng)域的新興產(chǎn)業(yè)，國(guó)家和各級(jí)地方政府已在諸多方面給予支持，旨在推動(dòng)以氫燃料電池汽車為主要應(yīng)用方向的氫能產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)燃料汽車關(guān)鍵設(shè)備和核心技術(shù)的自主化。本文通過分析氫能產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的主要特點(diǎn)，結(jié)合對(duì)國(guó)內(nèi)外氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)的調(diào)研，研究提出企業(yè)發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的機(jī)遇、挑戰(zhàn)及相關(guān)措施建議。
我國(guó)是全球最大的氫生產(chǎn)國(guó)，豐富的資源為發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。氫能作為一種高能量密度、清潔高效能源，在解決能源危機(jī)、全球變暖及環(huán)境污染等方面可發(fā)揮重要作用。我國(guó)已將氫能產(chǎn)業(yè)作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，從鼓勵(lì)創(chuàng)新與投資、獎(jiǎng)勵(lì)與優(yōu)惠等多方面頒布了多個(gè)支持政策，各級(jí)地方政府與企業(yè)積極開展產(chǎn)業(yè)布局和項(xiàng)目建設(shè)。
一、氫能產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)
氫能產(chǎn)業(yè)是涵蓋氫氣制備、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、加注、燃料電池到終端應(yīng)用的龐大產(chǎn)業(yè)鏈（見圖1），產(chǎn)業(yè)鏈整體具有技術(shù)含量高、投入大、產(chǎn)出慢、市場(chǎng)化程度高、競(jìng)爭(zhēng)激烈、政策依賴性強(qiáng)等特點(diǎn)。其不同環(huán)節(jié)具有各自特點(diǎn)。
圖1 氫能產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)示意圖
01 制氫環(huán)節(jié)
氫作為二次能源，每年氫氣產(chǎn)量約2500 萬噸，占全球總產(chǎn)量40% 以上，年產(chǎn)值超過1200 億元。總體上，國(guó)際上制氫的方式有很多種（見圖2），我國(guó)超過95% 的氫氣生產(chǎn)主要依靠化石資源，化石資源制氫工藝成熟，原料價(jià)格相對(duì)低廉，其中煤制氫是當(dāng)前最為經(jīng)濟(jì)的制氫途經(jīng)，但會(huì)排放大量的溫室氣體，對(duì)環(huán)境造成污染，而電解水制氫僅占比2%~4%。
圖2 主要制氫方式示意圖
02 儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)
氫作為能源，用在燃料電池上，由于制氫與用氫不在同一地點(diǎn)，必然需要儲(chǔ)存和運(yùn)輸兩個(gè)服務(wù)性環(huán)節(jié)。運(yùn)氫方式主要有氣氫拖車運(yùn)輸、氣氫管道運(yùn)輸和液氫罐車運(yùn)輸。其中，氣氫拖車運(yùn)輸技術(shù)成熟，是國(guó)內(nèi)最普遍的運(yùn)氫方式，但運(yùn)輸效率低，適用于小規(guī)模、200 公里內(nèi)的短途運(yùn)輸， 40 噸重的長(zhǎng)管拖車大約只能運(yùn)輸400 千克氫氣。隨著用氫量的逐漸增加，迫切需要解決氫氣的長(zhǎng)期、大規(guī)模、低成本儲(chǔ)運(yùn)難題。
03 加氫站環(huán)節(jié)
加氫站建造是高科技含量、高成本和高附加值環(huán)節(jié)。隨著氫燃料電池汽車的廣泛應(yīng)用，未來加氫站具有分布廣、需求量大的特點(diǎn)，總體上，我國(guó)在運(yùn)加氫站數(shù)量較少，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和氫氣儲(chǔ)運(yùn)成本高，導(dǎo)致加氫站的加氫費(fèi)用高，用戶選擇加氫的意愿不強(qiáng)。利用已有的加油站，建造油氫合建站是提高加氫普及度和經(jīng)濟(jì)性的一種現(xiàn)實(shí)選擇。
04 氫燃料電池環(huán)節(jié)
氫燃料電池是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的核心技術(shù)和制高點(diǎn)，諸多國(guó)內(nèi)外企業(yè)紛紛開展技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，競(jìng)爭(zhēng)激烈，未來需求量大，需要與氫燃料電池汽車等動(dòng)力裝置配套發(fā)展。燃料電堆是燃料電池的核心部件，降低燃料電堆成本的關(guān)鍵在于核心組件膜電極的技術(shù)突破，膜電極中的催化劑大量使用稀缺的鉑金屬為原材料，價(jià)格昂貴。因此，降低鉑金屬用量或?qū)ふ毅K金屬替代品將成為降低氫燃料電池成本的主要方向。
05 終端應(yīng)用
氫燃料電池汽車是氫能產(chǎn)業(yè)的重要應(yīng)用領(lǐng)域，相比傳統(tǒng)燃油汽車，具有無污染的優(yōu)勢(shì)；相比電動(dòng)汽車，具有高續(xù)航、加注時(shí)間短的優(yōu)勢(shì)， 這些優(yōu)勢(shì)決定了氫燃料電池汽車可成為能源交通領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。但是目前由于成本不具備競(jìng)爭(zhēng)力，發(fā)展初期嚴(yán)重依賴政策支持。隨著技術(shù)進(jìn)步以及規(guī)模效應(yīng)帶來的成本下降，將推動(dòng)氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。
氫能除了作為移動(dòng)能源外，還可以用于固定能源，作為建筑、社區(qū)等的供能載體和備用能源；還可以用于氫冶金、汽油精煉工藝、玻璃磨光、黃金焊接等多個(gè)領(lǐng)域，擴(kuò)大低碳?xì)涞墓I(yè)應(yīng)用范圍。
二、國(guó)外氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)
日本、韓國(guó)、美國(guó)、德國(guó)和法國(guó)等國(guó)都從國(guó)家層面制定了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃與線路，如日本的《氫能基本戰(zhàn)略》、美國(guó)的《氫能經(jīng)濟(jì)路線圖》、歐盟的《歐洲綠色協(xié)議》中的“綠氫戰(zhàn)略”、韓國(guó)的《氫經(jīng)濟(jì)發(fā)展線路圖》等，持續(xù)支持氫燃料電池的研發(fā)、推進(jìn)氫燃料電池試點(diǎn)示范以及多領(lǐng)域應(yīng)用，已在產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建、氫燃料電池汽車研發(fā)方面取得優(yōu)勢(shì)。特別是日本，經(jīng)過四十多年的努力，豐田旗下的氫燃料電池汽車銷量已過萬臺(tái)， 其產(chǎn)能擬在兩年內(nèi)擴(kuò)大10 倍。
根據(jù)國(guó)際氫能聯(lián)合會(huì)發(fā)布的《氫能源未來發(fā)展趨勢(shì)調(diào)研報(bào)告》預(yù)測(cè)，至2050 年，氫燃料電池汽車將占全球機(jī)動(dòng)車的20 ～ 25%，創(chuàng)造2.5 萬億美元的市值，承擔(dān)全球約18% 的能源需求。
三、我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)分析
（一）國(guó)家持續(xù)出臺(tái)支持氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策
自2011 年以來，政府有關(guān)部門從戰(zhàn)略定位、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、科技創(chuàng)新、財(cái)政金融等多個(gè)方面相繼發(fā)布了一系列支持政策，引導(dǎo)鼓勵(lì)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2019 年氫能首次被寫入《政府工作報(bào)告》，明確提出“推進(jìn)加氫等設(shè)施建設(shè)”；在我國(guó)2020 年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社發(fā)展計(jì)劃的主要任務(wù)中，首次提出要制定國(guó)家氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃。2020 年4 月10 日，在《中華人民共和國(guó)能源法（征求意見稿）》中，首次將“氫能”納入能源范疇，此前氫能一直被定性為“危險(xiǎn)品”。2020 年4 月23 日，財(cái)政部、工業(yè)和信息化部、科技部、發(fā)展改革委聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于完善新能源汽車推廣應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)貼政策的通知》（財(cái)建〔2020〕86 號(hào)），指出：“將當(dāng)前對(duì)燃料電池汽車的購(gòu)置補(bǔ)貼，調(diào)整為選擇有基礎(chǔ)、有積極性、有特色的城市或區(qū)域，重點(diǎn)圍繞關(guān)鍵零部件的技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用開展示范，中央財(cái)政將采取‘以獎(jiǎng)代補(bǔ)’方式對(duì)示范城市給予獎(jiǎng)勵(lì)。爭(zhēng)取通過4 年左右時(shí)間，建立氫能和燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈，自主掌握關(guān)鍵核心技術(shù)， 形成布局合理、協(xié)同發(fā)展的良好局面。”可以說， 氫能產(chǎn)業(yè)作為國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，正迎來政策性利好的發(fā)展機(jī)遇。
（二）地方出臺(tái)了多元化跟進(jìn)政策并示范實(shí)施
2017 年以來，我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展如火如荼， 上海、浙江省和江蘇省等長(zhǎng)三角地區(qū)、廣東省的珠三角地區(qū)以及京津冀、海南、山東等30 余個(gè)省、市出臺(tái)了支持氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的地方性政策百余項(xiàng)，結(jié)合產(chǎn)業(yè)鏈特點(diǎn)和各自的優(yōu)勢(shì)，提出了各自的發(fā)展重點(diǎn)，初步形成了長(zhǎng)三角、珠三角、京津冀、山東半島及中部地區(qū)等氫能產(chǎn)業(yè)集群和示范應(yīng)用。截至2019 年底，在建和已建加氫站130 多座，其中52 座已投運(yùn)；在商業(yè)示范區(qū)運(yùn)行的燃料電池商用汽車近4400 輛，規(guī)模居國(guó)際前列。
（三）央企積極布局開發(fā)氫能產(chǎn)業(yè)
神華、國(guó)電投、東方電氣、中國(guó)石油、中國(guó)石化、中車、中船重工等企業(yè)集團(tuán)都結(jié)合自身優(yōu)勢(shì)，選擇性進(jìn)入氫能產(chǎn)業(yè)。通過總結(jié)，可以得出：一是大部分企業(yè)選擇發(fā)展氫燃料電池；二是化石資源豐富的企業(yè)選擇制氫與建造加氫站，打造產(chǎn)業(yè)鏈前段一體化體系，其中中國(guó)石油、中國(guó)石化等加油站分布廣泛的企業(yè)，積極建造油氫合建站；三是設(shè)備制造企業(yè)，選擇開發(fā)氫燃料電池汽車并配套開發(fā)燃料電池，打造后段一體化平臺(tái)。除明確發(fā)展策略外，還從建立產(chǎn)學(xué)研用體制、股權(quán)激勵(lì)機(jī)制以及設(shè)立產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金等多方面配套保障措施。
（四）氫能產(chǎn)業(yè)資本市場(chǎng)活躍
目前，氫能產(chǎn)業(yè)處于起步階段，距離大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化仍然有較長(zhǎng)的路程，但基于對(duì)產(chǎn)業(yè)未來高速增長(zhǎng)的預(yù)期，上市公司紛紛投資氫能產(chǎn)業(yè)。2018 年，我國(guó)氫能社會(huì)投資總額達(dá)到2000 億元；2019 年氫能相關(guān)投資與收并購(gòu)共48 例，單個(gè)項(xiàng)目最大投資額為100 億元級(jí)別，以直接投資或間接控股方式參與氫能產(chǎn)業(yè)的A 股上市公司超過70 家，關(guān)聯(lián)企業(yè)多達(dá)上百家。氫能概念股票紛紛大幅上揚(yáng)，在不到8 個(gè)月時(shí)間內(nèi)，多家公司股票累計(jì)漲幅達(dá)到約50%~300%。
圖3 2019年我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)投資分布圖
按照投資領(lǐng)域可大致分為七類（儲(chǔ)運(yùn)及加氫站、電池、核心材料、產(chǎn)業(yè)園、零部件、全產(chǎn)業(yè)鏈及基金），具體分布占比見圖3 所示。從中可以看出，現(xiàn)階段資本更傾向布局儲(chǔ)運(yùn)及加氫站、燃料電池領(lǐng)域；核心材料、關(guān)鍵部件的技術(shù)門檻高，參與者相對(duì)較少。
（五）面臨的主要問題
01 氫能產(chǎn)業(yè)缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃
我國(guó)雖然明確了氫能作為新能源的一種，氫能產(chǎn)業(yè)屬于戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，但還沒有制定支持氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)劃。在高強(qiáng)度補(bǔ)貼政策的支持下，30 多個(gè)省市積極布局發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)，由于缺少氫能產(chǎn)業(yè)鏈上下游環(huán)節(jié)的統(tǒng)籌布局、缺少攻克關(guān)鍵材料和核心技術(shù)的統(tǒng)籌安排，導(dǎo)致一定程度上存在著無序競(jìng)爭(zhēng)和資源浪費(fèi)等現(xiàn)象。
02 氫能及氫燃料電池產(chǎn)業(yè)化存在技術(shù)短板和差距
燃料電池系統(tǒng)作為氫燃料電池汽車的核心部件，而其中又以燃料電堆為重要組成部分，燃料電堆成本約占整車成本的30%。我國(guó)燃料電堆雖具備一定的技術(shù)儲(chǔ)備，氣體擴(kuò)散層、質(zhì)子交換膜、密封件等國(guó)內(nèi)無量產(chǎn)，催化劑、膜電極、雙極板等許多零部件實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，但在系統(tǒng)性能和總成本上較國(guó)外仍存在較大差距。總體上，我國(guó)氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)化在零部件、整個(gè)高端集成、電池壽命、成本、批量制備能力等方面，存在明顯的技術(shù)短板和差距。
03 氫燃料電池汽車成本高
一是氫氣在制備、儲(chǔ)運(yùn)等過程中需要很多技術(shù)處理，導(dǎo)致加氫成本上升; 二是在使用環(huán)節(jié)， 相比其他汽車，氫燃料電池汽車更為精密，因此維護(hù)成本高; 三是配套設(shè)施方面，氫燃料電池汽車需要配套眾多加氫站，加氫站需要配置大型壓縮機(jī)等設(shè)備，成本比加油站和充電站高，過高的費(fèi)用不利于提升市場(chǎng)需求。
04 產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及測(cè)評(píng)體系待完善
氫能產(chǎn)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范不健全，不能規(guī)范整個(gè)氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，制氫、儲(chǔ)運(yùn)及加注等標(biāo)準(zhǔn)缺失，同時(shí)氫燃料電池從部件到系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)不完善及測(cè)試評(píng)價(jià)體系不健全，很大程度上制約了氫燃料電池產(chǎn)品的商業(yè)應(yīng)用和推廣。
（六）氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)
從中長(zhǎng)期看（2025 年以后），由于氫能獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)、能源轉(zhuǎn)型的大趨勢(shì)以及掌握核心技術(shù)、替代進(jìn)口的戰(zhàn)略需求，氫能產(chǎn)業(yè)具有非常大的發(fā)展空間。中國(guó)氫能聯(lián)盟2019 年發(fā)布的《中國(guó)氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書》預(yù)計(jì)，到2030 年，我國(guó)氫氣需求量將達(dá)到3500 萬噸，在終端能源消費(fèi)中占比5%，燃料電池商用車銷量將達(dá)到36 萬輛；到2050 年，氫能將在我國(guó)終端能源消費(fèi)中占比至少達(dá)到10%，氫氣需求量接近6000 萬噸，可減排CO2 約7 億噸，其中交通運(yùn)輸領(lǐng)域用氫約2500 萬噸，約占該領(lǐng)域用能的20%。氫能產(chǎn)業(yè)具有極為廣闊的發(fā)展前景，有望成為一個(gè)年產(chǎn)值數(shù)以萬億計(jì)量的大產(chǎn)業(yè)。“十四五”期間， 氫能產(chǎn)業(yè)能否得到快速發(fā)展，主要取決于政策支持力度和產(chǎn)業(yè)鏈成本下降速度。
四、企業(yè)發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)
（一）機(jī)遇分析
一是未來相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的最大機(jī)遇就是國(guó)家的大力支持。可以預(yù)計(jì)，未來相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，特別是氫燃料電池汽車核心技術(shù)自主發(fā)展成熟前，氫能產(chǎn)業(yè)都將處于政策性利好的發(fā)展階段。
二是國(guó)內(nèi)30 多個(gè)省市出臺(tái)了扶持氫能產(chǎn)業(yè)的政策，主要以支持新能源汽車政策和環(huán)保政策的形式發(fā)布，這些都為氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了機(jī)遇。
三是氫能產(chǎn)業(yè)的資本市場(chǎng)活躍，可以通過資本運(yùn)作快速進(jìn)入，是培育新經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)的重要途徑。
（二）挑戰(zhàn)分析
目前，發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)面臨的主要挑戰(zhàn)是經(jīng)濟(jì)效益問題，即控制成本、提高產(chǎn)品和服務(wù)的競(jìng)爭(zhēng)力， 通過開發(fā)氫燃料電池汽車，打破我國(guó)汽車市場(chǎng)長(zhǎng)期被外國(guó)品牌壟斷的局面，并快速形成經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。
五、企業(yè)積極布局氫能產(chǎn)業(yè)的措施建議
從外部需求上，發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)符合未來能源和交通領(lǐng)域的發(fā)展方向、符合國(guó)家能源和科技創(chuàng)新戰(zhàn)略。現(xiàn)階段，發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)，機(jī)遇大于挑戰(zhàn)。
（一）堅(jiān)持戰(zhàn)略導(dǎo)向，“十四五”期間以戰(zhàn)略性投資為主
目前氫能產(chǎn)業(yè)整體處于發(fā)展初期階段。“十四五”期間，在國(guó)家多種利好政策的支持下， 企業(yè)發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)應(yīng)以戰(zhàn)略性投資為主，特別是“十四五”前期，圍繞氫能產(chǎn)業(yè)鏈，加強(qiáng)科研投入和產(chǎn)業(yè)培育。橫向統(tǒng)籌布局，形成合力；縱向從頂層設(shè)計(jì)到項(xiàng)目實(shí)施全方位推動(dòng)。實(shí)現(xiàn)以點(diǎn)帶面進(jìn)入氫能產(chǎn)業(yè)，為后續(xù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展、形成經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)奠定基礎(chǔ)。
（二）通過資本運(yùn)作，可快速進(jìn)入氫能產(chǎn)業(yè)
充分利用氫能產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)化程度高和資本市場(chǎng)活躍的特點(diǎn)，以參股或并購(gòu)方式進(jìn)入制氫、加氫站、氫燃料電池、燃料汽車等高技術(shù)含量、高附加值環(huán)節(jié)，走產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展的道路。
（三）堅(jiān)持擇優(yōu)進(jìn)入，打造產(chǎn)業(yè)鏈前段一體化體系
加氫站必須有一個(gè)穩(wěn)定、低價(jià)的氫源供氫， 才能保證收益率。對(duì)于化石、電力等制氫資源豐富的企業(yè)，應(yīng)統(tǒng)籌考慮開展制氫和加氫站一體化建設(shè)，至于儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)，可利用社會(huì)資源，也可自主配套。
（四）發(fā)揮資源優(yōu)勢(shì)，堅(jiān)持協(xié)同創(chuàng)新
綜合企業(yè)在京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角等區(qū)域的資源優(yōu)勢(shì)以及企業(yè)與大學(xué)、科研院所的合作， 聯(lián)合開展制氫、氫冶金以及加氫站建設(shè)。此外， 堅(jiān)持自主與對(duì)外合作相結(jié)合，特別是與燃料汽車企業(yè)的合作，開發(fā)氫燃料電池，掌握氫能產(chǎn)業(yè)鏈核心技術(shù)，適時(shí)開展示范工程建設(shè)。
（五）建立產(chǎn)業(yè)孵化平臺(tái)和產(chǎn)業(yè)基金并推動(dòng)股權(quán)改革
氫能產(chǎn)業(yè)投資大、周期長(zhǎng)，短期內(nèi)難以盈利, 建立氫能產(chǎn)業(yè)孵化平臺(tái)，成立氫能產(chǎn)業(yè)基金，滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)資金的需求，減小企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)；開展混合所有制股權(quán)改革，調(diào)動(dòng)科研人員的創(chuàng)新熱情。
