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2021年中国氢气产业现状分析
一、氢气产业概述
氢气不仅是重要的工业原料和还原剂，也是燃料电池的必要燃料。预计随着燃料电池的推广和普及，燃料电池汽车进入成熟市场，氢的消耗量也会以惊人的速度增加。
1、制取方式
目前工业制氢的方法主要有以下四种：一是采用化石燃料制取氢气；二是从化工副产物中提取氢气；三是采用采用来自生物的甲醇甲烷制取氢气，四是利用太阳能、风能等自然能量进行水的电解。从大规模制氢的可行性来看，焦炉气制氢利用炼焦的副产物，天然气制氢利用化石燃料，虽然按照方法论其二者均适用于大规模制氢，但是受限于原料供应；甲醇裂解制氢具有投资低、建成快、无污染等特点，并且甲醇作为原料可以更为灵活，但甲醇裂解制氢法难以进行大规模的制氢。从经济性角度看，焦炉气制氢和天然气制氢成本更低，因为原料价格更低。非民用天然气价格目前正在逐步市场化。
2、储存方式
目前主要储氢技术包括物理储氢、化学储氢及吸附储氢三大类别。其中物理储氢技术的高压气态储氢技术为目前发展最为成熟、应用最广泛的技术。液态储氢为未来重要发展方向，但目前技术主要应用于航天领域，国内民用受政策限制。高压储氢主要利用气瓶作为储存容器，对于储气瓶，全球呈现出从I型储氢瓶到IV型储氢瓶的技术发展趋势。目前车用高压储氢瓶的国际主流技术通过以铝合金/塑料作为内胆，外层则用碳纤维进行包覆（即III型、IV型瓶），提升氢瓶的结构强度并尽可能减轻整体质量。
二、氢气政策背景
氢燃料电池汽车国补政策全面落地，“3+2”的全国燃料电池汽车示范格局正式形成，氢燃料电池汽车大规模商业运营开始。2021年9月，我国首批三个燃料电池汽车示范城市群落地，分别由北京市、上海市和广东省佛山市牵头，2021年12月，河南、河北两大城市群相继获批，全国5个燃料电池汽车示范应用城市群共涵盖47座城市，跨地域开展氢燃料电池汽车推广，“国家+地方”两级配套补贴力度大。
三、氢气产业链整体简析
1、燃料电池产业链
氢气是燃料电池的最主要原料之一，也是理想的清洁能源。氢气产业链丰富，上游制氢环节有电解水制氢、化石燃料制氢等；中游为储氢环节，主要包括液氨储氢、高压储氢等；下游主要应用于电力、供热以及燃料等行业。目前氢气主要需求来源燃料电池，作为燃料电池最为关键的上游原材料，目前氢气整体需求随着氢能政策推动大幅度增长。
2、上游端
当前国内外氢气主要是在石化化工行业得到较为广泛的生产和利用，氢气作为中间原料，用于生产多种化工产品。数据显示，2020年，全球利用天然气(甲烷)生产纯氢的产量占比达到43.8%，仅13.4%的氢气是通过煤炭生产的。
燃料电池成本是限制燃料电池汽车行业发展速度的主要因素，当前燃料电池汽车产业链各个环节成本构成如下：Ø氢气制备：1）当前氢气制备成本在20-30元/kg水平。2）氢气运输成本平均在2元+/kg（200公里以内）。Ø氢气加注：1）当前1个加氢站建设成本为1000-1500万/个（500kg/d水平）。2）国内氢气销售价格为70元左右/kg。
3、下游端
加氢站作为给燃料电池汽车提供氢气的基础设施，随着燃料电池汽车保有量的不断增加以及中石化、中石油等能源央企的入局持续加速，国内加氢站数量明显增加。根据数据显示，2020年中国加氢站数量上升至118座，其中，已投入运营101座，待运营17座。截止2021年底，我国加氢站已建成218座。整体来看。我国加氢站数量增长增速较快，带动高压储氢需求持续上升。
随着“双碳政策推进”，我国氢能源车产量销量增长迅速。2016-2019年产量CAGR达到65%。2020受疫情影响略有滑坡，2021年销量达1586辆，同比2020年增长35%左右，近五年整体呈产销量上升趋势。从2022年前两个月氢能源汽车产销量而言，根据中汽协分别达到了355辆和370辆，行业或将迎来爆发期。就氢能源汽车格局而言，目前行业整体市场集中较高，上汽大通、宇通客车等五家企业占比销量超7成。
四、氢气发展现状分析
1、氢气产量
氢气属于可持续发展的清洁能源，整体需求持续增长，根据数据，我国氢气产量自2014年开始逐年增长，截至2020年到2050万吨，其中62%的氢气来源于煤质氢，要想氢能源行业整体发展，受限于氢气产量整体有限，加之氢气运输和储存成本太高，氢能源应用整体仍处于初步发展阶段。
2、市场价格
氢能发电目前成本较高，根据数据，近日氢气价格有所下降，至每立方米2.55元左右，氢气每千克约11.2立方米，经燃料电池可以产生约15度电，则在不考虑补贴状况下度电成本仍高达1.9元，整体成本仍较高，尚不具备经济性。
3、进出口
就氢气进出口情况而言，我国作为全球最大的氢生产国，氢气出口量远远大于进口量。根据海关总署数据显示，截止2020年底，中国氢气出口数量8560千克，较2019年增长3197千克；氢气进口数量318千克，较2019年增长271千克。
4、技术发展
氢能源作为技术密集型行业，有着极高的技术要求。早期，国内氢能源相关技术专利的研发较为缓慢，专利年申请量不足百件。自2015年开始，国内氢能源专利申请数量迅速攀升。到2020年，我国氢能源技术专利申请数量为269件。
五、氢气竞争格局
就我国氢能源整体竞争格局而言，中国石化和国家能源集团是国内氢气产量最大的两家企业，2020年，国家能源集团年生产400万吨的氢气，占总体产量的16%；中国石化氢气年生产量达350万吨，占全国氢气产量的14%。国家能源集团和中国石化两家企业的市场份额占据三成，其他氢气生产企业数量多，氢气生产规模相对较小，市场竞争格局较为分散。随着其他大型央企进入氢能源行业，未来氢能源行业的市场集中度有望提升。
六、氢能整体发展趋势
1、央企布局
2021年7月份，根据国资委在国新办新闻发布会的表示，已有超过三分之一的中央企业在布局包括制氢、储氢、加氢、用氢等全产业链，均取得了一批技术研发和示范应用的成果。如中国石化和中国石油重点布局氢能储运零售终端建设和运营领域，国家能源集团和中船重工重点布局氢能产业链及氢能装备，国家电投、东方电气和中船重工将重心放在氢燃料电池及其核心部件，东风集团、一汽集团、中国中车和宝武集团则聚焦终端应用燃料电池汽车、列车、氢冶金。
2、PEM技术发展广阔
根据电解质系统的差别，可将电解水制氢分为碱性电解水(ALK)、质子交换膜(PEM)电解水和固体氧化物电解水(SOEC)3种。PEM电解水制氢系统设备成本高出ALK电解系统设备成本的6-7倍。2020年，可再生能源（陆上风电、光伏和水电）电解水制氢，ALK平准化成本约23-28元/kg，采用PEM电解水制氢技术成本约为ALK的1.4倍。