中国氢能产业发展报告2024 -推动绿氢制储输用一体化发展.docx
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1、一、中国氢能产业链发展概览1(一)国内已基本形成完整的氢能产业链3(二)氢能产业高质量发展趋势向好5(三)产业升级仍面临多励B战6二、氢能产业政策体系更加完善9(一)中长期规划实现氢能产业战略引领11(二)五大示范城市群引领氢燃料电池汽车政策布局12(三)长时储能专项政策为氢储能发展创造空间16(四)氢能助力工W破获更多政策支持19三、上游制氢:电解水制氢规模快速攀升23(一)主要电解水制氢技术路线快速迭代25(二)电价制现状28()电解水制氢降本路线亟需明确31专题:风光制氢规模化推广的问题及建议35(一)风光制氢项目规模化发展情况35(二)风光制氢项目规模化推广面临的问题40(三)风光制氢
2、项目规模化推广路径和政策建议42四、中游储运:氢能基础设施建设仍需加码45(一)多项氢储运技术取得关键突破47(二)加氢站及输氢管道等基础设施建设仍需加快54五、下游应用:多应用场景加速实现用氢经济性59(一)交通形成先导示范场景61(二)绿氢耦合化工经济性渐显66(三)氢冶大型示范项目启动76(四)分布式发电开启示范应用78专题:绿氢及其衍生品经济性分析和全球贸易趋势82(一)绿氢及其衍生品正进入发展快通道82(二)降本及消纳场景是绿氢及其衍生品规模化发展的关键84(三)绿氢及其衍生品增量主要来自化工、炼钢、航运航空等应用场景86(四)绿氢及其衍生品发展趋势88六、氢能产业高质量发展前景展望
3、91(一)氢能示范应用政策支持需进一步深化93(二)绿氢成本有望持续降低93(三)燃料电池汽车有望持续增长94(四)氢能应用场景呈现多面开花”94专题:大湾区氢能产业规模化发展调查96(一)地方政策驱动氢能产业技术创新96(二)龙头企业带动关键零部件国产化进程提速100(三)氢能热电的共形府效示范107(四)大湾区氢能产业规模化发展面临的挑战Hl(五)大湾区氢能产业规模化发展的建议113参考文献115图1氢育护业t三S4图2电解水制氢三大技术路线原理25图3碱性电解槽癖332图42023年各省绿氢制取成本估算(单位:元kgH2)34图5全国可再生能源制氢建成项目产能排名35图6全国可再生能源制
4、氢应用方向分布图38图735MPa随构成49图8镁吸放氢过程相变及活化能变化53图9中国加氢站累成数量(单位:座)56图10加氢站运营成本折算到氢气销售量的价格(单位:元kg)57图11化工行业氢觞IJ用的两大模式67图12氢能耦合煤制烯煌工艺流程框图69图13合成群产产业链示意73图14中国绿氨产业市场规模74图15甲醇T业谢意75图16液态阳光转化原理图75图17电解水制氢联动能源基地与用能负荷协同发展79图18我国电解槽出货量、招标需求情况83图19当前我国电解槽类型占比83图20不同电价下合成氨总成本(元/吨)85图21不同电价下合成氨生产成本(元/吨)85图22仙湖实验室俯瞰图97图
5、23仙湖实验室七大支撑平台与八大研发中心98图24仙湖实验室五项核心技术成果99图25鸿基创能膜电极生产核心工艺IOl图26济平新能源燃料电池催化剂102图27济平新能源PEM电解水制氢催化剂103图28中科富海超低温科技园104图29中科富海主要产品及性能g标105图30中科富海低温装备五大核/彼术106图31中科富海国内首台5吨/天氢液化装置107图32丹青苑氢能进万家智慧能源示范社区居民楼108图33丹青苑氢能进万家智慧能源示范社区商业楼108图34日本爱信SOFC家用热电联供系统设备图示及性能指!示109图35日本松下PEM家用热电联供设备图示及性闿旨标109图36韩国斗山商用燃料电池
6、冷热电三联供系统图示及性能指标UO图37中科润谷氢进万家智慧能源管控平台Ul表目录表1“十四五”时期氢能产业创新应用示范工程11表2五大示范城市群产业目标13表3全国燃料电池汽车累计接入情况(单位:辆)14表42023年燃料电池汽车政策支持体系14表52023年氢能与长时储能相关支持政策18表62023年氢能与M相关支持政策21表7电解水制氢的三大基数路线特征对比25表8国内电解槽装机需求估算29表92023年第一季度国内电解槽招标情况30表10部分省市风光制氢项目布局情况36表11部分地区绿氢合成甲醇项目38表12部分地区绿氢合成绿氨项目39表13部分地区新能源配储政策41表14不同1g7C
7、的对比47表15常见有机液态储氢介质列表52表162023年国内部分加氢站氢气销售价格区间57表17氢能耦合煤制烯煌系统性能表69中国氢能产业链发展概览氢能作为新型能源体系的重要一环,对减少温室气体排放,尽早实现碳达峰、碳中和目标具有重要意义。当前,以新能源为轴心的国际能源竞争不断深化,抢抓国际市场机遇,推进燃料电池、电解槽等各项关键技术全面成熟,加快推动氢能在交通、工业、储能等领域的重点应用,是推动氢能产业高质量发展的关犍所在。本报告通过深入研究与详细调研,对2023年氢能产业的政策演进、技术突破、市场应用进行全面总结,以期为市场提供全面参考。2023年我国已初步掌握了氢能制备、储运、加氢、
8、燃料电池和系统集成等主要技术和生产工艺,积累了丰富的经验和产业基础,九成以上的关键零部件实现了国产化替代,氢能产业保持高速发展,绿氢全产业链加快突破。同时也应看到,我国氢能产业仍处于发展初期,与国际领先水平相比,在部分领域仍存在产业创新能力不强、技术装备水平不高等问题,产业发展路径尚需进一步探索。(一)国内已基本形成完整的氢能产业链目前我国已基本构建了较为完整的制氢、储运、加注和应用的氢能产业链,详见图1所示。在制氢环节,目前我国已成为世界上最大的制氢国。2022年氢气年产量超3500万吨,已规划建设超300个可再生能源制氢项目,72个在建、建成的项目总产能超20万吨/年,在氢能供给上具有巨大
9、潜力。此外,电解水制氢成本稳中有降,在内蒙古鄂尔多斯等地,随着光伏、风电度电成本的下降,电解水制氢的经济性大幅提升。在储运环节,目前我国氢气的储运主要以20MPa高压长管拖车高压气态运输方式为主,同时开展纯氢管道输氢和天然气管道掺氢的运输方式。氢液化规模突破10吨/天,民用液氢实现大幅跨越。在加注环节,全国已建成加氢站数量超过350M约占全球总数的40%,位居世界第一,35Mpa智能快速加氢机和70Mpa三c移动加氢站技术获得突破。在应用领域,交通作为氢能应用的先导性场景快速发展,工业、储能等领域不断取得突破,部分国产化装备竞争力提升明显。交通方面,氢燃料电池汽车保有量超万辆,已成为全球最大的
10、氢燃料电池商用车生产和应用市场。工业方面,氢基化工规模化试点落地,氢冶金技术示范项目开启。能源方面,发电与热电联产完成重点技术试点示范。建筑方面,全国首个氢能进万家智慧能源示范社区项目在佛山落地。1.煤制氧化石燃_却气琳:_使用固碳技术料制氢一一石油制氧伏科击少破捧故蓝氢中游J甲弊制氧工ik副产制氢电解水制氮储能运输能业条氢产龌加氢站M应用下游应用交通领域电力领域建筑领域篇妒气制氧AttlUSl-质子交怏制氧长Im5WiS1.低温液态M存-浓&健运TJMn液阖a存液策”车液统船船J圈毒储运惠压氢气加氢站液氢加氢站一站内制依.sat和加更T化的Iml站知铁行业:的台金I-合成器一合成甲MJfwj
11、-一石油SI域一媒化工粕气轮机蒯1发电机+飙博就用电波谷制依,波发电1.SBIWfe一供81供热.与天偌气混合图1氢能产业链结构(二)氢能产业高质量发展趋势向好协同创新的氢能产业生态初步形成。2023年,氢能产业链生态持续向好。一是氢能市场投资热度不断提高,据不完全统计,2023年38家氢能企业进行了47轮融资,如羚牛氢能、唐锋能源、上海碳际、科润新材料、中科氢易等。二是产业布局全面覆盖氢能关键技术、核心部件、先进工艺、基础材料,推动氢能市场化规模化发展。三是多地出台支持政策,加快培育一批拥有氢能源产业关键技术、核心装备和创新能力的企业,并且开始布局关键材料和核心部件以及制氢、储运、加氢站、燃
12、料电池汽车、燃料电池发电系统等重点项目。三大氢能产业集群引领产业高质量发展。产业集群的形成对于氢能产业高质量发展具有重要意义。一是依托区域产业特色优势,聚焦制氢、储运、加氢、氢燃料电池及配件、终端应用等诸多环节,形成了覆盖技术研发、装备制造等全产业链体系。二是推动氢燃料电池汽车示范应用,逐渐从以燃料电池为主的交通领域向能源、工业、建筑等多领域拓展。三是依托“氢进万家和冬奥会等重大工程项目,推动了氢能多场景应用和推广。2023年,京津冀、长三角和粤港澳大湾区汇集全产业链规模以上工业企业超过300家,苏州、佛山、武汉、成都等地汇集多家氢能企业及研发机构,形成了领先的氢能产业集群。电解水制氢、氢燃料
13、电池在关螃术、装备制造方面取得重要突破。2023年国内在电解槽、燃料电池的核心技术攻关以及各项核心零部件方面实现了大范围的国产化替代,关键性能指标向国际先进水平看齐,成本大幅降低,成功打破了国外企业垄断格局。一方面,我国电解水制氢技术路线已经逐步成熟,其中,碱性电解水技术设备基本实现国产化,已能够实现大规模制氢应用,国内已实现兆瓦级制氢应用。质子交换膜电解水制氢技术取得快速突破,催化剂和膜电极成本显著降低。另一方面,目前我国已初步掌握催化剂、质子交换膜、碳纸、膜电极组件、双极板等关键材料的制备技术和工艺,全面掌握氢燃料电池电堆设计与制造技术,基本建立了具有自主知识产权的燃料电池汽车动力系统技术
14、平台。绿氢规模化发展全面提速。2023年,多地出台政策文件鼓励风光氢储一体化发展,国内多个兆瓦级绿氢示范项目投产投运,电解槽装机量高速增长。示范项目的规模化应用为尽快降低绿氢制取成本提供了更多可能,据测算,碱性电解槽、PEM电解槽价格有望大幅下降,叠加可再生电力价格的降低,到2030年,国内各地绿氢制取成本有望全面低于35元kg,内蒙古等可再生资源丰富的地区有望可降至17.64元kg,推动绿氢全面开启商业化、大规模应用。(三)产业升级仍面临多重挑战尽管氢能全产业链已取得诸多突破,产业发展仍受到部分关键问题掣肘,主要分为以下几方面。第一,用氢价格仍处高位,实现绿氢就地消纳仍需努力。从产业分布来看
15、,国内氢的产、用空间分布存在天然错配,可再生能源集中在西北、东北等地区,而用氢场景大多集中在东南部地区供需之间的错配造成了部分地区氢源紧张,氢价高企。考虑到氢的长距离储运效率低、能耗损失大,因地制宜扩大氢供给,在西北地区推动氢电耦合、氢化工等一体化项目落地,实现绿氢的大规模制取和就地消纳仍需各方努力。第二,大规模储运技术有待突破,储运成本急需降低。当前,大规模储运技术还处于起步阶段,氢主要以气态、通过长管拖车为主,而长管拖车仍以20Mpa的I、11型瓶为主,单车运输氢气量260-460千克,储运成本高、效率较低。其他国家多采用45Mpa纤维全缠绕高压氢瓶长管拖车,单车运氢可提至700千克;当前
16、全球50Mpa长管拖车也已实现技术突破,单次运氢量最大可达100o-1500kg。从储氢密度、轻量化等角度出发,轻质印、IV型瓶高压储运的优势更为明显法国、日本、韩国等国家已实现IV型瓶量产,我国在此方面仍需更多技术突破。此外,VI型瓶中碳纤维复合材料成本占比较高,当前罐体材料已基本实现国产化,但高性能碳纤维材料、碳纤维缠绕工艺设备和高压瓶口阀仍依赖进口。除气态储运外,氢液化技术以及装备制造仍需突破,当前我国已实现10吨/天的液化规模,但距离美国100吨/天的氢液化工厂还有诸多攻坚工作要做。液氢储运密度高、纯度高,氢液化规模的提升有望显著降低液氢成本,为氢的大规模储运创造有利条件。第三,基础设
17、施仍需升级,输氢管道布局急需顶层设计。当前,从实际运营情况来看,国内仍面临加氢站等基础设施不足,加氢排队时间太长的问题,仍需要加大投入,在用氢难的地区建设制氢加氢一体站。输氢管道方面,管道作为输氢的重要基础设施,目前国内输氢管道总长度仅为几百公里,管道建设主要依赖中石化等国有企业,缺乏顶层设计和区域规划。第四,专项政策仍需出台,氢能多场景应用仍需专项政策激励。近年来,各地方积极出台氢能产业支持政策,政策体系不断完善。但截至目前,氢在多地仍参考危化品管理为制氢加氢一体站建设、氢运输和应用都造成了一定的困难。行政审批方面,氢能项目的建设往往需要跨部门协同,各地主管单位不尽相同,如何更好协调不同部门
18、之间的责权利关系,简化审批流程,仍对氢能项目的审批具有重要影响。此外,当前多地开展风光储氢一体化项目,由于上述项目往往需要匹配一定的网电,而电价是影响绿氢边际成本的最主要因素,因此出台专项支持政策,给予上述项目一定的电价优惠,也是绿氢产业大规模发展的重要议题。氢能产业政策体系更加完善早在2006年,国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)已将氢能及燃料电池技术列入先进能源技术之中。2014年,国务院发布能源发展战略行动计划(2014-2020年),正式将氢能与燃料电池作为能源种支创新战略方向和重点之一。“十四五以来我国氢能产业快速发展,相关政策体系随之建立健全。(一)中长期规划
19、实现氢能产业战略弓I领2022年3月,国家发改委、能源局联合发布氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)(以下简称中长期规划),提出氢能产业发展的基本原则、阶段目标以及重要举措等,为我国氢能产业的高质量发展提供了明确的方向及目标,成为指导氢能产业高质量发展的纲领性文件。中长期规划勾勒出氢能中长期蓝图,体现出政策对未来氢能产业的发展定位,也明确了政策鼓励的应用场景和领域。中长期规划主要有三大核心要点,包括氢能定位、未来发展目标以及应用方向。产业定位方面,氢能被正式确定为能源,且是能源体系的重要组成部分,氢能产业链的相关环节也被纳入国家战略新兴产业的范畴。发展目标方面,到2025年,氢燃料电
20、池汽车保有量达到5万辆,可再生能源制氢规模在10-20万吨。下游应用方面,中长期规划提出了包括交通、储能、分布式能源以及工领域的减碳四大领域,打造创新应用示范工程,详见表1所示。表1十四五时期氢能产业创新应用示范工程领域内容在矿区、港口、工业园区等运营强度大、行驶线路固定区域,探索开展氢燃料电池货车运输示范应用及70MPa储氢瓶车辆应用验证.在有条件的地方,可在城市公交车、物流配送车、环卫车等公共服务领域,试点应用燃料电交通池商用车.结合重点区域生态环保需求和电力基础设施条件,探索氢燃料电池在船舶、航空器等领域的示范应用。重点在可再生能源资源富集、氢气需求量大的地区,开展集中式可再生能源制氢示
21、范工程,探索氢储能与波动性可再生能源发电协同运行的商业化运营模式。储能鼓励在燃料电池汽车示范线路等氢气需求量集中区域,布局基于分布式可再生能源或电网低谷负荷的储能/加氢一体站,充分利用站内制氢运输成本低的优势,推动氢能分布式生产和就近利用.结合增量配电改革和综合能源服务试点,开展氢电融合的微电网示范,推动燃料电池热电gefa联供应用实践.友电鼓励结合新建和改造通讯基站工程,开展氢燃料电池通信基站备用电源示范应用,并逐步在金融、医院、学校、商业、工矿企业等领域引入氢燃料电池应用。TU结合国内冶金和化工行业市场环境和产业基础,探索氢能冶金示范应用,探索开展可再生工业能源制氢在合成氨、甲醇、炼化、煤
22、制油气等行业替代化石能源的示范.资料来源:氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)在交通领域中,中长期规划提到燃料电池车在商用车型上的优势,也提出其是对锂电车的互补;储能领域中,氢储能的优势主要在长周期、大规模场景中;分布式能源的应用可以看作是储能领域的拓展,主要是利用氢能在不同能源间灵活转换的特性;氢在工业领域中的减碳作用主要是替代传统的化石能源作为燃料化工JM料。2023年,在顶层设计的指引下,氢能产业从中央到地方向着更全面、更完善的方向迈进。国家层面,8月8日,国家标准委、国家发改委等6部门联合发布氢能产业标准体系建设指南(2023版)(以下简称“标准指南),成为国家层面首个氢能全
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