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一文读懂氢能产业|氢能产业链梳理0 0 2022 毕马威华振会计师事务所（特殊普通合伙）中国合伙制会计师事务所、毕马威企业咨询（中国）有限公司 中国有限责任公司、毕马威会计师事务所澳门合伙制事务所及毕马威会计师事务所 香港合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。2022年9月 2022 毕马威华振会计师事务所（特殊普通合伙）中国合伙制会计师事务所、毕马威企业咨询（中国）有限公司 中国有限责任公司、毕马威会计师事务所澳门合伙制事务所及毕马威会计师事务所 香港合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。摘要能源是国民经济的命脉。随着工业化和城镇化进程的不断提升，我国已成为全球能源消费大国。与此同时，我国能源对外依存度高、结构有待优化、碳排放量大等问题也不断显现，可持续发展、能源转型、能源安全等成为我国重点发展领域。氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，正逐步成为全球能源转型发展的重要载体之一。2022年3月，国家发展改革委、国家能源局联合印发氢能产业发展中长期规划（2021-2035年），以实现“双碳”目标为总体方向，明确了氢能是未来国家能源体系的重要组成部分，是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体，也是战略性新兴产业和未来产业的重点发展方向。氢能作为高效低碳的能源载体，绿色清洁的工业原料，在交通、工业、建筑、电力等多领域拥有丰富的落地场景，未来有望获得快速发展。本报告从氢能的特点和主要类型入手，对氢能产业链、各国发展策略、我国氢能产业政策、氢能产业投融资等进行了详细的梳理，并对氢能未来发展趋势进行了展望。主要发现包括：市场规模从全球角度来看，当前氢能产量约7,000万吨左右，且主要为化石能源制氢。随着全球低碳转型进程的加快，氢能特别是清洁氢能将得到迅速发展。根据国际主要能源机构的预测，到2050年，氢能产量将达到5-8亿吨区间，且基本为以蓝氢和绿氢为代表的清洁氢能。从占比角度来看，氢能有望从目前仅约0.1%全球能源占比上升到2050年12%以上的占比。自2020年“双碳”目标提出后，我国氢能产业热度攀升，发展进入快车道。2021年中国年制氢产量约3,300万吨，同比增长32%，成为目前世界上最大的制氢国。中国氢能产业联盟预计到2030年碳达峰期间，我国氢气的年需求量将达到约4,000万吨，在终端能源消费中占比约为5%,其中可再生氢供给可达约770万吨。到2060年碳中和的情境下，氢气的年需求量有望增至1.3亿吨左右，在终端能源消费中的占比约为20%，其中70%为可再生能源制氢。氢能产业链氢能产业链主要包括上游制氢，中游氢储运、加氢站，以及下游多元化的应用场景。目前来看，其主要应用场景分布于交通业、工业、发电以及建筑领域。制氢：电解水制氢是最有发展潜力的绿色氢能生产方式，特别是利用可再生能源进行电解水制氢是目前众多氢气来源方案中碳排放最低的工艺，与全球低碳减排的能源发展趋势最为吻合。目前电解水制氢主要有3种技术路线：碱性电解（AWE）、质子交换膜（PEM）电解和固体氧化物（SOEC）电解。其中碱性电解水制氢技术相对最为成熟、成本最低，更具经济性，已被大规模应用。PEM电解水制氢技术已实现小规模应用，且适应可再生能源发电的波动性，效率较高，发展前景好。固体氧化物电解水制氢目前以技术研究为主，尚未实现商业化。2022 毕马威华振会计师事务所（特殊普通合伙）中国合伙制会计师事务所、毕马威企业咨询（中国）有限公司 中国有限责任公司、毕马威会计师事务所澳门合伙制事务所及毕马威会计师事务所 香港合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。储能和运输：高压气态储氢、低温液态储氢已进入商业应用阶段，而有机液态储氢、固体材料储氢尚处于技术研发阶段。其中，气态储氢是目前发展相对成熟、应用较广泛的储氢技术，但该方式仍然在储氢密度和安全性能方面存在瓶颈。长管拖车为主的气态运输，是当前较为成熟的运输方式。加氢站：从规模来看，2021年中国新建100座加氢站，累计建成数量达218座，位居世界首位。2022上半年国家进一步统筹推进加氢网络建设，全国已建成加氢站超270座。从区域分布来看，当前我国加氢站可实现除西藏、青海、甘肃外的省份全覆盖，同时又具有一定的区域集中性特征，位列前4的省份依次为广东省、山东省、江苏省和浙江省。应用场景：目前工业和交通为主要应用领域，建筑、发电等领域仍然处于探索阶段。据预测，到2060年工业领域和交通领域氢气使用量分别占比60%和31%，发电领域和建筑领域占比分别为5%和4%。交通领域：燃料电池汽车是交通领域主要应用场景，未来有望实现高速增长。2020年由于受到疫情等因素影响，我国燃料电池汽车产销量出现下降，但2021年燃料电池汽车产量和销量分别同比增加35%和49%；今年以来燃料电池汽车产销量进一步增加，上半年燃料电池汽车产量1,804辆，已经超过去年全年。我国氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）显示，计划到2025年我国燃料电池车辆保有量达到5万辆。据此计算，未来几年我国燃料电池汽车保有量的年均增长率将超过50%。燃料电池汽车主要包括燃料电池系统、车载储氢系统、整车控制系统等。其中，燃料电池系统是核心，成本有望随着技术进步和规模扩大而下降。燃料电池汽车适合重型和长途运输，在行驶里程要求高、载重量大的市场中更具竞争力。工业领域：氢不仅作为工业燃料，也可以作为工业原料帮助工业减碳发展。在氢冶金、合成燃料、工业燃料等的带动下，2060年工业部门氢需求量将达到7,794万吨，接近交通领域的两倍。例如，在钢铁领域，2020年国内钢铁行业碳排放总量约18亿吨，占全国碳排放总量的15%左右。按照2030年减碳30%目标，需减排5.4亿吨，面临巨大挑战。氢冶金是钢铁行业实现“双碳”目标的革命性技术，绿氢有望逐渐成为化工生产常规原料。就化工行业而言，氢气是合成氨、合成甲醇、石油精炼和煤化工行业中的重要原料。目前，工业用氢主要依赖化石能源制取。随着可再生能源发电价格持续下降，到2030年国内部分地区有望实现绿氢平价，绿氢将进入工业领域，逐渐成为化工生产常规原料。2022 毕马威华振会计师事务所（特殊普通合伙）中国合伙制会计师事务所、毕马威企业咨询（中国）有限公司 中国有限责任公司、毕马威会计师事务所澳门合伙制事务所及毕马威会计师事务所 香港合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。发电领域：氢能发电主要有两种方式。一种是将氢能用于燃气轮机，带动电机产生电流输出，即“氢能发电机”。氢能发电及可以被整合到电网电力输送线路中，以此实现电能的合理化应用，减少资源浪费。另一种是利用电解水的逆反应，氢气与氧气（或空气）发生电化学反应生成水并释放出电能，即“燃料电池技术”。燃料电池可应用于固定或移动式电站、备用峰值电站、备用电源、热电联供系统等发电设备。目前两种氢能发电均存在成本较高的问题。燃料电池发电成本大约2.5-3元/度，而其他技术发电成本基本低于1元/度。降低成本是氢能在发电领域发展的关键。建筑领域：氢能供热供暖在建筑中不占优势，初期在建筑中主要采用混合氢气。氢气在建筑中的应用相对有限，与天然气供热等比较，氢气供热在效率、成本、安全和基础设施的可得性等方面均有短板。早期氢气在建筑中的使用将主要是混合形式，在2030年代后期，纯氢在建筑中的使用有望超过混合氢气。国际氢能发展和合作世界能源结构正面临深刻调整，氢能已成为各国未来能源战略的重要组成部分，近年来全球各主要经济体纷纷出台氢能战略规划。日本氢能战略的出发点是维护本国能源安全，目标是构建全球“氢能社会”，正寻求在全球范围内打造日本主导的氢能产业链。日本氢能是美国能源多元化发展战略的重要方向之一。当前美国正积极储备氢能全产业链技术，助力实现其在气候领域做出的减排承诺。美国欧盟氢能战略的出发点是实现脱碳，目标是大规模快速部署绿氢。尤其是俄乌冲突爆发以来，欧盟愈发重视摆脱对俄罗斯的能源依赖，加速推进绿氢发展。欧盟立足本国资源优势打造新型经济增长点，希望成为亚洲氢能出口大国。澳大利亚正大力发展氢枢纽，推动行业尽快实现规模经济。澳大利亚借助绿氢实现经济增长驱动力转变，从铜矿等不可再生资源驱动，转向风能、光能等可再生能源驱动，目标成为全球绿氢出口领导者。智利氢能是中国未来国家能源体系的重要组成部分，中央和地方各级政府不断出台支持政策，氢能有望获得加速发展，在未来几年初步建立起较为完整的供应链和产业体系。中国 2022 毕马威华振会计师事务所（特殊普通合伙）中国合伙制会计师事务所、毕马威企业咨询（中国）有限公司 中国有限责任公司、毕马威会计师事务所澳门合伙制事务所及毕马威会计师事务所 香港合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。氢能行业融资今年上半年，氢能行业股权融资延续去年以来的火热，共发生融资事件21笔，融资金额15.9亿元，融资数量和金额分别比去年同期增加50%和137%。由于氢能行业处于起步阶段，氢能企业目前的融资主要集中在早期轮次，其中A轮无论是数量还是金额都位居前列，2022年上半年氢能领域A轮投资7笔，投资金额合计6.5亿元。从地区分布来看，上海、浙江、四川、北京等地氢能企业融资领先其他地区。其中上海、江苏是国内燃料电池车研发与示范最早的地区，四川是国内可再生能源制氢和燃料电池的核心部件电堆研发的重要地区，北京是较早开展燃料电池电堆和关键零部件研发的地区。上半年氢能企业融资主要集中在产业链中游，燃料电池的研发是投资热点，燃料电池的电堆、系统等高精尖技术备受资本青睐，共14笔。产业链上游制氢、储氢和加氢环节的投资共5笔，比去年增加4笔，氢能行业融资从扎堆燃料电池向上游产业延伸，投资者更加注重布局氢能全产业链。随着氢能产业的发展，企业间的国际投资与合作也不断加强。在利用外资方面，我国氢能企业不断加强与技术领先的外资企业合作，设立合资公司深化氢能领域布局。在对外直接投资方面，我国企业主要关注通过收购国外先进的氢能技术企业进入氢能产业。趋势及展望在政策支持、企业积极参与和受到资本青睐等多重有利因素的影响下，预计氢能产业的发展将呈现出星火燎原之势。展望未来，产业发展的主要趋势包括：氢能有望在交通运输领域率先实现商业化。预计“十四五”期间，中国氢能应用的需求增量主要来自于交通运输领域，氢燃料电池汽车的大规模推广是关键驱动力，长期来看工业领域仍是氢能应用的第一大领域，需求会在更有利的政策环境和技术环境下进一步释放。绿色制氢、氢燃料电池关键材料、加氢站设备国产化将成为氢能行业热门赛道。随着下游应用需求不断释放，目前已有超过三分之一的央企在制定包括制氢、储氢、加氢、用氢等全产业链的布局。大型央企入局产生了强有力的带动作用，预计资本市场对氢能关注度将持续升温，投资者重点关注绿色制氢、氢燃料电池关键材料、加氢站设备国产化等赛道，推动我国氢能科技迭代创新。氢能区域产业布局快速形成。氢能产业布局与区域资源禀赋高度相关，且短期内氢能长距离、大规模储运的成本瓶颈依然存在。预计在产业发展初期阶段，各地将优先打造区域内产业生态，随着产业进一步成熟，区域之间通过输氢管道等基础设施，由近及远连接形成全国性网络。1.什么是氢能2.氢能分类氢能简介011.全球市场规模2.中国市场规模氢能市场规模021.制氢：化石燃料制氢目前仍是主流，电解水制氢是未来最有发展潜力的绿色氢能生产方式2.储能和运输：高压气态储氢、低温液态储氢已进入商业应用阶段3.加氢站:中国加氢站数量居全球首位，具有区域集中性特点4.应用场景:工业和交通为主要应用领域，建筑、发电等领域仍然处于探索阶段氢能产业链梳理031.海外氢能战略2.中国氢能战略3.国际合作国际氢能发展和合作041.氢能行业股权融资持续升温2.燃料电池仍为氢能行业热门赛道，但向上游延伸3.氢能领域国际投资与合作不断加强氢能行业融资051.氢能在交通运输领域即将迎来大规模商业化2.绿色制氢、氢燃料电池关键材料、加氢站设备国产化将成为氢能行业热门赛道3.氢能区域产业布局快速形成趋势及展望060809121419212325384348505153565758目录 2022 毕马威华振会计师事务所（特殊普通合伙）中国合伙制会计师事务所、毕马威企业咨询（中国）有限公司 中国有限责任公司、毕马威会计师事务所澳门合伙制事务所及毕马威会计师事务所 香港合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。2022 毕马威华振会计师事务所（特殊普通合伙）中国合伙制会计师事务所、毕马威企业咨询（中国）有限公司 中国有限责任公司、毕马威会计师事务所澳门合伙制事务所及毕马威会计师事务所 香港合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。一文读懂氢能产业|氢能产业链梳理7 7 2022 毕马威华振会计师事务所（特殊普通合伙）中国合伙制会计师事务所、毕马威企业咨询（中国）有限公司 中国有限责任公司、毕马威会计师事务所澳门合伙制事务所及毕马威会计师事务所 香港合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。全球气候变化、环境污染、资源紧缺等问题日益凸显，加强对环境、社会、治理的关注已成为全球共识。氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，正逐步成为全球能源转型发展的重要载体之一1。1国家能源局网站，氢能产业发展中长期规划（2021-2035年），2022-3-23，http:/ 2022 毕马威华振会计师事务所（特殊普通合伙）中国合伙制会计师事务所、毕马威企业咨询（中国）有限公司 中国有限责任公司、毕马威会计师事务所澳门合伙制事务所及毕马威会计师事务所 香港合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。一文读懂氢能产业|氢能简介8 8 2022 毕马威华振会计师事务所（特殊普通合伙）中国合伙制会计师事务所、毕马威企业咨询（中国）有限公司 中国有限责任公司、毕马威会计师事务所澳门合伙制事务所及毕马威会计师事务所 香港合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。什么是氢能氢能是氢的化学能,即氢元素在物理与化学变化过程中所释放的能量。氢气和氧气可以通过燃烧产生热能，也可以通过燃料电池转化成电能。由于氢气必须从水、化石燃料等含氢物质中制得，而不像煤、石油和天然气等可以直接从地下开采，因此是二次能源。氢在地球上主要以化合态的形式出现，是宇宙中分布最广泛的物质，它构成了宇宙质量的75%2，还具有导热良好、清洁无毒和单位质量热量高等优点，相同质量下所含热量约是汽油的3倍。与传统的化石燃料不同，氢在转化为电和热时只产生水并且不排放温室气体或细粉尘，与全球降低碳排放的目标契合。生态友好氢能之所以在全球应对气候变化和碳减排中被寄予厚望，主要由于其所具备的以下几大特性：2上海交通大学能源研究所，氢能，https:/ 9 2022 毕马威华振会计师事务所（特殊普通合伙）中国合伙制会计师事务所、毕马威企业咨询（中国）有限公司 中国有限责任公司、毕马威会计师事务所澳门合伙制事务所及毕马威会计师事务所 香港合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。氢能分类目前根据制取方式和碳排放量的不同将氢能按颜色主要分为灰氢、蓝氢和绿氢三种。灰氢通过化石燃料（天然气、煤等）转化反应制取氢气。由于生产成本低、技术成熟，也是目前最常见的制氢方式。由于会在制氢过程中释放一定二氧化碳，不能完全实现无碳绿色生产，故而被称为灰氢；蓝氢绿氢在灰氢的基础上应用碳捕捉、碳封存等技术将碳保留下来，而非排入大气。蓝氢作为过渡性技术手段，可以加快绿氢社会的发展；通过光电、风电等可再生能源电解水制氢，在制氢过程中将基本不会产生温室气体，因此被称为“零碳氢气”。绿氢是氢能利用最理想的形态，但目前受制于技术门槛和较高的成本，实现大规模应用还有待时日。2022 毕马威华振会计师事务所（特殊普通合伙）中国合伙制会计师事务所、毕马威企业咨询（中国）有限公司 中国有限责任公司、毕马威会计师事务所澳门合伙制事务所及毕马威会计师事务所 香港合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。一文读懂氢能产业|氢能简介1010 2022 毕马威华振会计师事务所（特殊普通合伙）中国合伙制会计师事务所、毕马威企业咨询（中国）有限公司 中国有限责任公司、毕马威会计师事务所澳门合伙制事务所及毕马威会计师事务所 香港合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。根据主要国际能源组织的预测，到2050年全球的绿氢产量将远远高于蓝氢（图1）。以国际能源署为例，2050年全球绿氢产量将达3.23亿吨，较蓝氢产量高58%。而彭博新能源财经则预测2050年全球氢能产量将达到8亿吨，且全为绿氢。0.77.984.572.023.232.044.042.072021全球氢产量彭博新能源财经氢能委员会国际能源署国际可再生能源机构绿氢蓝氢2050数据来源：Statista,毕马威分析主要国际能源机构对2050年全球制氢量的预测，亿吨图1 2022 毕马威华振会计师事务所（特殊普通合伙）中国合伙制会计师事务所、毕马威企业咨询（中国）有限公司 中国有限责任公司、毕马威会计师事务所澳门合伙制事务所及毕马威会计师事务所 香港合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。一文读懂氢能产业|氢能产业链梳理1111 2022 毕马威华振会计师事务所（特殊普通合伙）中国合伙制会计师事务所、毕马威企业咨询（中国）有限公司 中国有限责任公司、毕马威会计师事务所澳门合伙制事务所及毕马威会计师事务所 香港合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。2016年巴黎协定正式签署，提出本世纪后半叶实现全球净零排放,同时提出控制全球温升较工业化前不超过2，并努力将其控制在1.5以下的目标（下文简称1.5C目标）。为了实现2的温升目标，全球碳排放必须在2070年左右实现碳中和；如果实现1.5的目标，全球需要在2050年左右实现碳中和。至目前已有超过130个国家和地区提出了实现“零碳”或“碳中和”的气候目标，其中包括欧盟、英国、日本、韩国在内的17个国家和地区已有针对性立法3。零碳愿景成为全球范围内氢能发展的首要驱动力，大力发展绿氢是实现碳中和路径的重要抓手。氢能市场规模023Energy&Climate Intelligence Unit,Net Zero scorecards,https:/ 2022 毕马威华振会计师事务所（特殊普通合伙）中国合伙制会计师事务所、毕马威企业咨询（中国）有限公司 中国有限责任公司、毕马威会计师事务所澳门合伙制事务所及毕马威会计师事务所 香港合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。一文读懂氢能产业|氢能市场规模1212 2022 毕马威华振会计师事务所（特殊普通合伙）中国合伙制会计师事务所、毕马威企业咨询（中国）有限公司 中国有限责任公司、毕马威会计师事务所澳门合伙制事务所及毕马威会计师事务所 香港合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。全球市场规模在全球低碳转型的进程中，清洁氢能将发挥重要作用。根据高盛今年二月公布的报告4，目前全球氢能市场的总规模约为1,250亿美元，到2030年将在此基础上翻一番，到2050年达到万亿美元市场规模。随着可再生能源制氢技术的突破和成本的降低，氢能在全球能源市场中的占比也将进一步提升。国际能源机构针对2050年氢能在全球能源总需求中的占比进行了预测（图2），其中最乐观的为氢能委员会和彭博新能源财经，预测到2050年氢能在总能源中的占比将达22%，其余几家机构的预测值在12%-18%间不等。不管基于哪个预测，与氢能目前在全球能源中约0.1%的占比相比，都将实现质的飞跃。2020年氢能占比彭博新能源财经氢能委员会国际能源署国际可再生能源机构能源转型委员会0.1%22%22%18%13%12%2050数据来源：Statista,毕马威分析注：彭博新能源财经（BNEF）预测基于绿色乐观情境（green scenario）,能源转型委员会（ETC）预测基于仅实现供应端脱碳情境（supply-side decarbonization only scenario），国际能源署（IEA）预测基于净零排放情境（net zero scenario）,国际可再生能源机构（IRENA）预测基于达成1.5C目标情境。国际能源机构对2050年氢能在全球能源总需求中占比的预测图24Goldman Sachs Research,the clean hydrogen revolution,Feb 2022 一文读懂氢能产业|氢能市场规模1313 2022 毕马威华振会计师事务所（特殊普通合伙）中国合伙制会计师事务所、毕马威企业咨询（中国）有限公司 中国有限责任公司、毕马威会计师事务所澳门合伙制事务所及毕马威会计师事务所 香港合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。以国际可再生能源机构12%的占比预测为例，清洁氢能产量将从目前几乎可以忽略不记的基础提升到2050年的6.14亿吨，在氢能的几大行业重点应用领域，包括交通业、工业和建筑中清洁氢能的总消耗量也将在目前基础上得以大大提升。目前清洁氢能在交通业能源中的占比约为0.1%，预计到2030年将上升到0.7%，到2050年将达到12%的占比（表1）。核心指标5202020302050清洁氢能产量（亿吨/年）01.546.14清洁氢能在总能源消耗中的占比(%)0.13.012清洁氢能在交通业总能源消耗中的占比(%)0.10.712氨、甲醇、合成燃料在交通业总能源消耗中的占比(%)01638清洁氢能在建筑中的总消耗量（艾焦耳/年）023.2氢能及其衍生物的总投资（十亿美元/年）133176氢能及其衍生物对能源行业碳减排的贡献率(%)10此外，国际氢能贸易的发展潜力也不容忽视。国际可再生能源机构预计6，到2050年，全球约25%的氢能可以跨境交易，主要依靠现有天然气管道的改造及氨船进行运输。氢能的进出口将形成新的贸易网络，该机构预计到 2050 年，通过管道输送氢气的主要出口国将包括智利、北非和西班牙，它们合计将占管道贸易市场的近四分之三。北非和西班牙拥有太阳能资源和靠近欧洲西北部的优势，欧洲该地区对氢的需求量很大，但可再生资源贫乏，也有现成的天然气管道可以利用。日本、韩国等地区将成为氢能的主要进口国。5清洁氢能主要包括蓝氢和绿氢6 IRENA，World Energy Transition Outlook 2022，Mar 2022表1|国际可再生能源机构对实现1.5C目标情境下的全球氢能预测资料来源：Statista，国际可再生能源机构，毕马威分析一文读懂氢能产业|氢能市场规模1414 2022 毕马威华振会计师事务所（特殊普通合伙）中国合伙制会计师事务所、毕马威企业咨询（中国）有限公司 中国有限责任公司、毕马威会计师事务所澳门合伙制事务所及毕马威会计师事务所 香港合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。中国市场规模自2020年“双碳”目标提出后，我国氢能产业热度攀升，发展进入快车道。2021年中国年制氢产量约3,300万吨7（图3），同比增长32%，成为目前世界上最大的制氢国。中国氢能产业联盟预计到2030年碳达峰期间，我国氢气的年需求量将达到约4,000万吨，在终端能源消费中占比约为5%,其中可再生氢供给可达约770万吨8。到2060年碳中和的情境下，氢气的年需求量将增至1.3 亿吨左右，在终端能源消费中的占比约为20%，其中70%为可再生能源制氢9。7新浪财经，2021年我国氢气产量居全球之首，2022-4-11，https:/ 8 落基山研究所联合中国氢能联盟，开启绿色氢能新时代之匙：中国2030年“可再生氢100”发展路线图，2022-69中国氢能联盟，中国氢能源及燃料电池产业白皮书2020，2021-41.61.71.81.81.91.92.12.22.5数据来源：中国煤炭工业协会，毕马威分析中国历年氢能产量，万吨图31,6001,6851,7641,8001,8501,9152,1002,2002,5003,30005001,0001,5002,0002,5003,0003,5002012201320142015201620172018201920202021一文读懂氢能产业|氢能产业链梳理1515 2022 毕马威华振会计师事务所（特殊普通合伙）中国合伙制会计师事务所、毕马威企业咨询（中国）有限公司 中国有限责任公司、毕马威会计师事务所澳门合伙制事务所及毕马威会计师事务所 香港合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。从产量结构来看（图4），2020年我国氢气总产量达到2,500万吨，主要来源于化石能源制氢（煤制氢、天然气制氢）；其中，煤制氢占我国氢能产量的62%，天然气制氢占比19%，而电解水制氢受制于技术和高成本，占比仅1%。从全球2020年的制氢结构来看（图5），化石能源也是最主要的制氢方式，其中天然气占比59%，煤占比19%。化石能源制氢过程中碳排放巨大，在“双碳”目标进程中将逐渐被淘汰，而工业副产氢既可减少碳排，又可以提高资源利用率与经济效益，可以作为氢能发展初期的过渡性氢源加大发展力度。数据来源：中国煤炭工业协会，毕马威分析数据来源：IEA,毕马威分析天然气制氢19%工业副产氢18%电解水制氢1%煤制氢62%天然气制氢未作碳捕集与封存59%工业副产氢21%19%化石燃料使用碳捕集与封存煤制氢石油0.6%0.7%2020年中国制氢结构图42020年全球制氢结构图5一文读懂氢能产业|氢能市场规模1515 2022 毕马威华振会计师事务所（特殊普通合伙）中国合伙制会计师事务所、毕马威企业咨询（中国）有限公司 中国有限责任公司、毕马威会计师事务所澳门合伙制事务所及毕马威会计师事务所 香港合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。一文读懂氢能产业|氢能产业链梳理1616 2022 毕马威华振会计师事务所（特殊普通合伙）中国合伙制会计师事务所、毕马威企业咨询（中国）有限公司 中国有限责任公司、毕马威会计师事务所澳门合伙制事务所及毕马威会计师事务所 香港合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。一文读懂氢能产业|氢能市场规模1616 2022 毕马威华振会计师事务所（特殊普通合伙）中国合伙制会计师事务所、毕马威企业咨询（中国）有限公司 中国有限责任公司、毕马威会计师事务所澳门合伙制事务所及毕马威会计师事务所 香港合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。一文读懂氢能产业|氢能产业链梳理1717 2022 毕马威华振会计师事务所（特殊普通合伙）中国合伙制会计师事务所、毕马威企业咨询（中国）有限公司 中国有限责任公司、毕马威会计师事务所澳门合伙制事务所及毕马威会计师事务所 香港合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。氢能产业链主要包括上游制氢，中游氢储运、加氢站，以及下游多元化的应用场景,例如交通、工业、发电以及建筑等领域（图6）。氢能产业链梳理03 2022 毕马威华振会计师事务所（特殊普通合伙）中国合伙制会计师事务所、毕马威企业咨询（中国）有限公司 中国有限责任公司、毕马威会计师事务所澳门合伙制事务所及毕马威会计师事务所 香港合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。一文读懂氢能产业|氢能产业链梳理1818 2022 毕马威华振会计师事务所（特殊普通合伙）中国合伙制会计师事务所、毕马威企业咨询（中国）有限公司 中国有限责任公司、毕马威会计师事务所澳门合伙制事务所及毕马威会计师事务所 香港合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。数据来源：毕马威分析上游制氢电解水制氢化石燃料制氢中游储能、运输和分销氢储运固态储运有机液态储运高压储运液态储运氢加注加氢站下游应用场景氢能产业链示意图6交通领域航空公路铁路航运氢储能氢能发电燃料电池发电领域工业领域化工钢铁建筑领域供热采暖工业副产制氢新兴制氢技术一文读懂氢能产业|氢能产业链梳理1919 2022 毕马威华振会计师事务所（特殊普通合伙）中国合伙制会计师事务所、毕马威企业咨询（中国）有限公司 中国有限责任公司、毕马威会计师事务所澳门合伙制事务所及毕马威会计师事务所 香港合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。制氢：化石燃料制氢目前仍是主流，电解水制氢是未来最有发展潜力的绿色氢能生产方式目前主要的制氢方式包括化石燃料制氢、工业副产制氢和电解水制氢等三类（表2）。1化石燃料制氢化石燃料制氢是传统的制氢方法，也是目前国际及我国的主流制氢方式。该方式由于离不开对化石燃料的依赖，仍会排出二氧化碳等温室气体，因此所制氢气不属于清洁氢能范畴。化石能源制氢主要包括煤制氢、天然气制氢、石油制氢、甲醇制氢等，其中煤和天然气制氢是化石能源制氢的主要方式。煤制氢天然气制氢天然气制氢是目前全球氢气的主要来源，在北美和中东等地区被广泛使用。与煤制氢装置相比，用天然气制氢产量高，排放的温室气体少，是化石原料制氢路线中较为理想的制氢方式。工业上由天然气制氢的技术主要有蒸汽转化法、部分氧化法以及天然气催化裂解制氢。然而，我国国内目前天然气约40%依赖进口。国内主流的工业制氢方式仍然是煤制氢，天然气制氢之路仍然需要契机。降本和技术突破也是天然气制氢的两大关卡。10IEA,The future of hydrogen:Seizing todays opportunities,Jun 2019 煤炭目前仍是我国的主要能源之一，也是我国制氢的主要原料。虽然煤焦化副产的焦炉气也可用于制氢，但煤气化制氢目前在国内氢气生产中占据主导地位。煤气化制氢技术的工艺过程一般包括煤气化、煤气净化、CO变换以及氢气提纯等主要生产环节。煤制氢经过多年的发展，技术成熟，被广泛应用于煤化工、石化、钢铁等领域。特别是化工和化肥行业一直在使用这项技术生产氨。但煤制氢工艺的二氧化碳排放量约是天然气制氢的4倍，需结合碳捕集与封存(CCS)技术才能实现减排。据IEA数据，在煤制氢生产中加入CCS预计将使资本支出和燃料成本分别增加5%和130%10。中国煤炭资源相对丰富、成本较低，配备CCS的煤制氢工艺可以是向清洁制氢中的一个合理过渡。一文读懂氢能产业|氢能产业链梳理2020 2022 毕马威华振会计师事务所（特殊普通合伙）中国合伙制会计师事务所、毕马威企业咨询（中国）有限公司 中国有限责任公司、毕马威会计师事务所澳门合伙制事务所及毕马威会计师事务所 香港合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。2工业副产制氢工业副产制氢是指将富含氢气的工业尾气作为原料，主要采用变压吸附法（PSA法），回收提纯制氢。目前主要尾气来源有氯碱工业副产气、焦炉煤气、轻烃裂解副产气。与其他制氢方式相比，工业副产品制氢的最大优势在于几乎无需额外的资本投入和化石原料投入，所获氢气在成本和减排方面有显著优势。由于其丰富的潜在供应量，被广泛认为是燃料电池发展现阶段可行的供氢解决方案。3电解水制氢电解水制氢是在直流电下将水分子分解为氢气和氧气，分别在阴、阳极析出，所产生的氢气纯度高（99%）。该技术是目前最有发展潜力的绿色氢能生产方式，特别是利用可再生能源进行电解水制氢是目前众多氢气来源方案中碳排放最低的工艺，与全球低碳减排的能源发展趋势最为一致。目前电解水制氢主要有3种技术路线：碱性电解（AWE）、质子交换膜（PEM）电解和固体氧化物（SOEC）电解。其中碱性电解水制氢技术相对最为成熟、成本最低，更具经济性，已被大规模应用。PEM电解水制氢技术已实现小规模应用，且适应可再能源发电的波动性，效率较高，发展前景好。固体氧化物电解水制氢目前以技术研究为主，尚未实现商业化。PEM电解装置的双极板需使用镀金或镀铂的钛材料，电堆核心也要使用稀有金属。考虑到阳极侧容易氧化，为增强耐用性，还要使用铱这种地球上最稀有的金属，目前全球的年产能仅7吨左右。阴极侧也需要使用稀有金属铂。稀有金属占PEM电解系统整体成本的近10%，其高成本和供应链的局限性成为了目前推广PEM电解技术的主要瓶颈。为避免关键材料供应短缺和降低成本，PEM电解技术的发展也将努力减少稀有材料的使用，并用价格低廉的常见材料来替代稀有金属。表2|制氢方法比较制氢方法反应原理优点缺点化石燃料制氢煤制氢煤焦化和煤气化我国煤储丰富、产量丰富、成本较低、技术成熟温室气体排放天然气制氢蒸汽转化法为主，部分氧化法及催化裂解成本较低、产量丰富温室气体排放工业副产制氢焦炉气制氢采用变压吸附法直接分离提纯氢气工业副产、成本低空气污染、建设地点受原料供应限制氯碱制氢氯酸钠尾气：脱氧脱氯、PSA分离纯化PVC尾气：变压吸附净化、变压吸附PSA提氢产品纯度高、原料丰富建设地点受原料供应限制电解水制氢碱性电解直流电分解水技术较成熟、成本较低产气需要脱碱，需稳定电源质子交换膜电解操作灵活、装备尺寸小、输出压力大、适用于可再生发电的波动性需使用稀有金属铂、铱等，成本高且供应链局限大固体氧化物电解转化效率高实验室阶段生物质能、光解水等制氢法太阳光催化水分释放氢气、微生物催化水分解制氢环保技术不成熟、氢气纯度低数据来源：公开资料整理，毕马威分析一文读懂氢能产业|氢能产业链梳理2121 2022 毕马威华振会计师事务所（特殊普通合伙）中国合伙制会计师事务所、毕马威企业咨询（中国）有限公司 中国有限责任公司、毕马威会计师事务所澳门合伙制事务所及毕马威会计师事务所 香港合伙制事务所，均是与英国私营担保有限公司毕马威国际有限公司相关联的独立成员所全球性组织中的成员。版权所有，不得转载。在氢能产业发展过程中，氢的存储运输是连接氢气生产端与需求端的关键桥梁，因此高效、低成本的氢气储运技术是实现大规模用氢的必要保障。根据氢气的储存状态可将储运方式分为气态储运、低温液态储运、有机液态储运和固态储运等。目前，高压气态储氢、低温液态储氢已进入商业应用阶段，而有机液态储氢、固体材料储氢尚处于技术研发阶段。不同储氢方式各有优劣（表3），其中气态储氢具有成本低、能耗低、操作环境简单等特点，是目前发展相对成熟、应用较广泛的储氢技术，但该方式仍然在储氢