2021年中國制氫產(chǎn)業(yè)鏈上中下游市場分析（附產(chǎn)業(yè)鏈全景圖）

2021-10-16 來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院

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中商情報網(wǎng)訊：在能源短缺和環(huán)境惡化兩大困境的威脅下，可持續(xù)清潔能源的開發(fā)日益迫切。目前可替代的新能源包括可再生電力、生物質(zhì)和氫能等，氫能的優(yōu)勢在于，儲量大、污染小、效率高、可持續(xù)發(fā)展等。因此，氫能被認為是最理想的新能源，也是最有希望成為能源的終極解決方案。

一、產(chǎn)業(yè)鏈

制氫產(chǎn)業(yè)鏈中上游為原料，主要包括煤炭、天然氣、工業(yè)副產(chǎn)等；中游為制氫技術(shù)方法，目前我國制氫的主要方法有煤制氫、天然氣制氫、工業(yè)副產(chǎn)制氫及電解水制氫等；下游為氫氣的儲存，高壓氣態(tài)儲氫技術(shù)、低溫液態(tài)儲氫技術(shù)，固態(tài)儲氫技術(shù)及有機物液體儲氫技術(shù)是國內(nèi)常見的四種儲氫技術(shù)。

資料來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院

二、上游分析

1.原材料占比

從各制氫路徑的特點來看，傳統(tǒng)制氫工業(yè)中以煤、天然氣等化石能源為原料，但從長遠看無法作為大規(guī)模集中化的氫能供應來源。電解水制氫純度等級高，雜質(zhì)氣體少，易與可再生能源結(jié)合，被認為是未來最有發(fā)展?jié)摿Φ木G色氫能供應方式。

數(shù)據(jù)顯示，目前我國制氫原料中，煤炭使用最為廣泛，占比達到64%，其次是工業(yè)副產(chǎn)占比達21%，天然氣占比達14%，電解水使用最少，占比僅為1%。

數(shù)據(jù)來源：中國氫能聯(lián)盟、中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

2.煤炭

從供應潛力看，中國當前煤化工行業(yè)發(fā)展較為成熟，煤制氫產(chǎn)量大且產(chǎn)能分布廣，并可以基于當前的煤氣化爐裝置生產(chǎn)氫氣，并利用變壓吸附（PSA）技術(shù)將其提純到燃料電池用氫要求。

近年來，我國原煤產(chǎn)量持續(xù)增加，2016年原煤產(chǎn)量33.64億噸，2020年我國原煤產(chǎn)量38.44億噸，同比增長0.9%。2021年1-8月我國原煤產(chǎn)量達25.97億噸，同比增長4.4%。

數(shù)據(jù)來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)庫

煤制氫需要大型的氣化設備，煤制氫一次裝置投資價格較高，單位投資成本在1~1.7萬元/（Nm3/h）之間。只有規(guī)模化生產(chǎn)才能降低成本，在大規(guī)模制氫條件下，其投資與運營成本能夠得到有效攤銷，在煤價200~1000元/噸時，制氫成本約6.77~12.14元/kg。因此，煤制氫不適合分布式制氫，適合于中央工廠集中制氫。

中國煤制氫成本隨煤炭價格變化趨勢圖

數(shù)據(jù)來源：未勢能源

3.天然氣

蒸汽重整制氫（SMR）在天然氣制氫技術(shù)中發(fā)展較為成熟、應用較為廣泛。其生產(chǎn)過程需要將原料氣的硫含量降至1ppm以下，以防止重整催化劑的中毒，因此制得氫氣的雜質(zhì)濃度相對較低。中國天然氣資源供給有限且含硫量較高，預處理工藝復雜，導致國內(nèi)天然氣制氫的經(jīng)濟性遠低于國外。

目前，國內(nèi)天然氣生產(chǎn)增速放緩。數(shù)據(jù)顯示，2021年8月中國天然氣產(chǎn)量為158.7億立方米，同比增長11.3%。2021年1-8月天然氣產(chǎn)量為1360.5億立方米，同比增長10.8%。

數(shù)據(jù)來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)庫

根據(jù)天然氣價格的變化，天然氣制氫成本可從7.5元/kg增加到24.3元/kg，其中天然氣原料成本的占比到70~90%。

中國天然氣制氫成本變化趨勢圖

數(shù)據(jù)來源：未勢能源

4.電解水

目前國內(nèi)堿性電解水制氫成本在各電解水制氫技術(shù)路線中最具經(jīng)濟性。

對比目前已經(jīng)商業(yè)化的堿性電解與PEM電解兩條技術(shù)路線的制氫成本，電解槽成本在制氫系統(tǒng)設備成本中的占比分別為50%、60%，假設年均全負荷運行小時7500h、使用電價0.3元/kWh，則堿性與PEM電解水的制氫成本分別為約21.6元/kg、31.7元/kg，其中電費成本是制氫成本構(gòu)成的主要部分，占比分別為86%和53%。

從供應潛力看，2019年中國全年棄風電量169億千瓦時、棄光電量46億千瓦時、棄水電量約300億千瓦時，三者合計總棄電總量達到515億千瓦時5，理論上可制氫92萬噸。

數(shù)據(jù)來源：國家能源局、中國氫能發(fā)展報告2020

三、中游分析

1.制氫技術(shù)對比

人工制氫的方法主要包括化石燃料制氫、電解水制氫、光解水制氫以及微生物制氫等，其中化石燃料制氫原料主要包括煤、石油、天然氣等。目前化石燃料制氫方法較為成熟，并且具備產(chǎn)量高、成本較低的優(yōu)點，但制氫過程都有溫室氣體排放；電解水是一種制取純氫的最簡單的方法，但是其消耗的電能太高導致不夠經(jīng)濟，因而其發(fā)展受到很大限制；光解水被視為最理想的制氫途徑，但目前技術(shù)尚不成熟。

資料來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

目前，全球制氫技術(shù)的主流選擇是化石能源制氫，主要是由于化石能源制氫的成本較低，其中天然氣重整制氫由于清潔性好、效率高、成本相對較低，占到全球48%。我國能源結(jié)構(gòu)為“富煤少氣”，煤制氫成本要低于天然氣制氫，因而國內(nèi)煤制氫占比最大達62%，其次為天然氣制氫占比達19%。

數(shù)據(jù)來源：中國煤炭工業(yè)協(xié)會、中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

2.氫氣產(chǎn)量

中國為全球第一產(chǎn)氫大國，氫氣產(chǎn)量由2016年1850萬噸增至2020年2500萬噸，近年來能源問題是全球性大問題，預計2021年我國氫氣產(chǎn)量可達2689萬噸。

數(shù)據(jù)來源：中國煤炭工業(yè)協(xié)會、中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

3.綠氫

根據(jù)《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書》的預測，受益于可再生能源成本下降以及碳排放約束，2020-2030年間綠氫（可再生能源電解制氫）比例將從3%上升至15%。其中，光伏制氫是最具潛力的電解水制氫方式，目前已經(jīng)初具經(jīng)濟性。

根據(jù)Hemado數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2020年全球電解水成本在4.2美元/千克，其中運行成本0.2美元/千克，前期電解裝置系統(tǒng)投資成本1.8美元/千克，電力成本2.2美元/千克。

同時根據(jù)Hemado數(shù)據(jù)預測，未來電解水制備成本將不斷下行。受益于近年可再生能源技術(shù)成熟和規(guī)?；l(fā)展，可再生電力成本預計在未來十年會顯著下降；而伴隨產(chǎn)能增加、技術(shù)進步，電解裝置的轉(zhuǎn)化效率和滿載小時數(shù)將持續(xù)提升，這也促使單位氫氣生產(chǎn)對應的電解裝置成本將持續(xù)下降。

數(shù)據(jù)來源：Hemado、中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

4.重點企業(yè)分析

資料來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

5.上市企業(yè)分析

資料來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

四、下游分析

1.儲氫方式對比

目前，我國加氫站一般采用高壓氣態(tài)儲氫。低溫液態(tài)氫主要作為航天火箭推進器燃料，其儲罐和拖車已在我國航天等領域應用，隨著技術(shù)的不斷成熟，液態(tài)儲氫有望成為工業(yè)氫氣的主要儲存形式；

高壓氣態(tài)儲氫是目前最常用、最成熟的儲氫技術(shù)，其儲存方式是將工業(yè)氫氣壓縮到耐高壓容器中，鋼瓶是最常用的高壓氣態(tài)儲氫容器，具有結(jié)構(gòu)簡單、壓縮氫氣制備能耗低、充裝和排放速度快等優(yōu)點，但也存在著安全性能較差和體積比容量低等不足，目前我國加氫站一般采用高壓氣態(tài)儲氫；

固態(tài)儲氫方式是極具發(fā)展?jié)摿Φ囊环N儲氫方式，能有效克服高壓氣態(tài)和低溫液態(tài)兩種儲氫方式的不足，具有能量密度大、操作容易、運輸方便、成本低、安全程度高等優(yōu)點，適合對體積要求較嚴格的場合，如氫能燃料電池汽車。