引 言
· 氢能概念与分类
丨氢能的概念
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%，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。
特性一：零排放。氢燃烧唯一副产物为水，不会产生任何碳排放或其他温室气体排放。随着电解水制氢和可再生能源的发展，绿氢的占比将逐步增加，氢能在未来能够成为一种完全脱碳的清洁能源。
特性二：高热值。氢的热值比各类化石燃料都高，能够达到汽油的三倍多、褐煤的九倍多。
特性三：多样储运。氢储能可以利用可再生能源发电制氢，再以气态、液态存储于高压罐中，或者以固态存储于储氢材料中。
特性四：灵活变电。氢和电通过相互转化，可以形成一个“电-氢”耦合的能量系统。
特性五：易获取。氢气可以通过电解水的方式快速制取。
特性六：多应用场景。氢能作为燃料电池发电，应用于汽车、火车、船舶和航空等领域，也可以作为燃料气体或化工原料。
氢能分类
——“蓝氢”是将天然气通过蒸汽甲烷重整或自热蒸汽重整制成的氢气；
——“绿氢”是通过使用再生能源（例如太阳能、风能、核能等）制造的氢气。
· 氢能的发展趋势
丨国际氢能发展趋势
截至2023年3月，全球已宣布超过600余个绿氢项目，总电解槽容量约为465GW。欧洲是全球绿氢投资的领跑者，已宣布的项目数量超过400个，总装机量近150GW。北美、南美和大洋洲紧随其后，这三大市场每个市场宣布的绿氢装机规模均超过70GW，且项目趋于大型化，平均单个项目规超过1GW。中东加速绿色能源投资，已宣布的氢能投资达到26个，装机规模达45GW。相比之下，亚太地区则需加快建设步伐，尽管已宣布43个项目，总装机量仅为30GW，而且单个项目平均装机容量较小。
全球公布的600余个绿氢项目
当前全球氢能产量约7000万吨，且主要为化石能源制氢。随着全球低碳转型进程的加快，氢能特别是绿氢将得到迅速发展。据主要国际能源机构的预测，到2050年全球的绿氢产量将远远高于蓝氢。以国际能源署IEA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。
· 产业链及应用场景
氢能产业链大致可以划分为上游制氢、中游氢储运、下游氢应用三个环节。目前，我国氢能产业链已趋于完善，已初步掌握氢能制备、储运、加氢、燃料电池和系统集成等主要技术和生产工艺，在部分区域实现燃料电池汽车小规模示范应用。
图源：华夏幸福产业研究院
具体到产业链细分环节看：
——上游-氢制备：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，上游除氢气制取外，还涉及氢气制备和提纯等相关设备；
——中游-氢储运：根据氢的状态不同，可以分为高压气态储氢、低温液态储氢、固态储氢、有机液态储氢等形式。氢的高密度储运是氢能发展的一个重要环节，同时也是发展瓶颈。高压气态储运技术已商业化，是最为广泛的氢能储运方式。长管拖车运输灵活性高，适用于短距离、小体量输氢；液氢存储和固态储氢无需压力容器，运输便捷，是未来实现大规模氢能储运的方向；
——下游-氢应用：氢气作为一种工业原料可广泛应用于石油、化工、冶金、电子、医疗等领域，此外，氢气还可通过氢燃料电池或氢内燃机转化为电能和热能，可覆盖社会生产生活的方方面面。
据相关报告，目前，超三分之一的央企在制氢、储氢、加氢、用氢等全产业链布局，取得了一批技术研发和示范应用成果。
国家电网浙江台州大陈岛氢能综合利用示范工程
应用前景展望
氢能的主要终端应用场景
图源：BCG，参考文献6
氢工业：氢在工业中主要以还原剂和原料的角色出现。在石油炼化和钢铁工业中充当还原剂，在氨和甲醇的制备中充当原料。
氢储能：氢能是可再生电力为主导的电网系统中最理想的长期储能方式，也是灵活发电的清洁能源。尽管在技术和成本等方面仍存在一定挑战，但氢能的能源化应用场景正在迅速发展，并带动产业的大规模增长。 氢交通：尽管目前需求量有限，但以氢为动力的交通对能源结构的转型至关重要，因为这标志着氢的应用从工业原料扩展到动力能源。在交通运输领域的终端应用之上，当前的氢应用示范也将拉动整条氢产业链的规模化蓬勃发展。一旦燃料电池交通应用场景的经济成本具备市场竞争力，燃料电池汽车将成为短中期内氢能需求的增长引擎。
华夏幸福产业研究院持续研究新能源领域细分行业和重点赛道，双碳政策、低碳零碳园区、风电、光伏、氢能等相关研究成果和讲座培训也将持续展开，敬请关注。
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