德国氢能战略：在能源转型中引领世界

文/熊华文 符冠云，国家发改委能源研究所，环境保护

当前，世界各国都在加快推进氢能产业发展，初步形成了四种典型模式，即以德国为代表的“深度减碳重要工具”模式，以日本为代表的“新兴产业制高点”模式，以美国为代表的“中长期战略技术储备”模式和以澳大利亚为代表的“资源出口创汇新增长点”模式。我国在推动氢能产业高质量发展的过程中，应充分参考借鉴国际经验，进一步明确“初心”与“使命”、目标与路径，以推进能源革命为出发点，构建“大氢能”应用场景，统筹推进氢能产业技术与市场、供应与需求的协调发展。

氢能作为二次能源， 具有来源广泛、适应大范围储能、用途广泛、能量密度大等多种优势。随着氢能产业的兴起， 全球迎来“氢能 社会 ” 发展热潮，欧盟、日本、美国、澳大利亚、韩国等经济体和国家均出台相关政策，将发展氢能产业提升到国家（地区）战略高度，一批重大项目陆续启动，全球氢能产业市场格局进一步扩大。对我国而言，加快发展氢能产业，也有现实而迫切的意义。具体来看， 发展氢能产业是优化能源结构、推动能源转型、保障国家能源安全的战略选择，是促进节能减排、应对全球气候变化、实现绿色发展的重要途径，是超前布局先导产业、带动传统产业转型升级、培育经济发展新动能、推动经济高质量发展的关键举措。

2019年是我国氢能发展的创新之年，“理想照进现实”特点明显— 战略共识基本成形， 探索 的步伐正在加快， 先进理念、技术、模式层出不穷。超过30个地方政府发布了氢能产业发展规划/ 实施方案/ 行动计划，相关的“氢能产业园”“氢能小镇”“氢谷”项目涉及总投资额多达数千亿元，氢燃料电池 汽车 规划推广数量超过10万辆，加氢站建设规划超过500座。我国在加快发展氢能产业的过程中，需要广泛参考借鉴国际经验。我们认为，对于国际经验的研究不应只停留在政策、措施和行动的简单总结及归纳层面，而应该深入分析各国发展氢能背后的初衷、动机、利益格局等内容。在充分了解各国资源禀赋、产业基础、现实需要等各方面因素的基础上，找到发展的方向、目标、路径、模式与政策措施之间的逻辑关系。换言之，不止要看“做了什么”，更要研究“为什么做”“做了有什么好处”等深层次问题。

从不同国家发展氢能产业的出发点、侧重点、着力点等方面看， 全球各国实践大致可总结为四大类型，本文称之为四种典型模式，即把氢能作为深度脱碳的重要工具的德国模式（法国、英国、荷兰等国做法类似）；把氢能作为新兴产业制高点的日本模式（韩国做法类似）；把氢能作为中长期战略技术储备的美国模式（ 加拿大做法类似） 以及把氢能作为资源出口创汇新增长点的澳大利亚模式（ 新西兰、俄罗斯等国做法类似）。

德国模式：推动深度脱碳，促进能源转型

德国能源转型近年来暴露出越来越多的问题。首先，随着可再生能源装机容量和发电量的稳步提升，维护电力系统稳定性成为其头等挑战。2019年德国部分地区出现了电力供应中断事故，暴露出其储能和调度能力不足的短板。其次，为提升电力系统供应能力，德国增加了天然气发电，但由此需要从俄罗斯等国家进口更多天然气，导致能源对外依存度提升。最后， 能源转型使带来能源价格走高，能源转型面临越来越多的争议。与能源转型陷入困境一脉相承的问题是碳减排进展不如预期。德国政府已经提出了2030年比1990年减排55%的中期目标和2050年实现碳中和的长期目标，然而自2015年以来碳排放量不降反升，2018年在暖冬的帮助下才实现了“转跌”。传统减排路径边际效益递减，急需开辟新途径，挖掘更多减碳潜力。

发展氢能可助力大规模消纳可再生能源，并实现“难以减排领域”的深度脱碳。电解水制氢技术发展迅速，规模提高、响应能力增强、成本下降，使其有望成为大规模消纳可再生能源的重要手段。在区域电力冗余时，通过电解水制氢将多余电力转化为氢气并储存起来，从而减少“弃风能”“弃光能”“弃水能”等现象，降低可再生能源波动性对于电力系统的冲击。与此同时，氢能具有高能量密度（质量密度）、电化学活性和还原剂属性， 能够在各种应用领域扮演“万金油”角色，对“难以减排领域”的化石能源进行规模化替代，实现深度脱碳目标。

围绕深度脱碳和促进能源转型，德国创新提出了电力多元化转换（Power-to-X）理念，致力于 探索 氢能的综合应用。具体而言，在氢气生产端，利用可再生电力能源电解水制取低碳氢燃料，从而构建规模化绿色氢气供应体系。在氢气应用端，将绿色氢气用于天然气掺氢、分布式燃料电池发电或供热、氢能炼钢、化工、氢燃料电池 汽车 等多个领域。现阶段，德国政府与荷兰等国正在开展深度合作，重点推广天然气管道掺氢，构建氢气天然气混合燃气（HCNG） 供应网络。其中，依托西门子等公司在燃气轮机方面的技术优势， 已开展了若干天然气掺氢发电、供热等示范项目。截至2019年年底，德国已有在建和运行的“P to G”（可再生能源制氢 天然气管道掺氢）示范项目50个，总装机容量超过55MW。此外，蒂森克虏伯集团已开展氢能炼钢示范项目，预计到2022年进入大规模应用阶段。

日本模式：保障能源安全，巩固产业基础

日本能源安全形势严峻，急需优化能源进口格局和渠道。日本的能源结构高度倚重石油和天然气，二者占能源消费比重高达2/3，因为国内能源资源比较匮乏，95%以上的石油和天然气都需要进口。能源地缘政治局势日趋复杂，断供风险犹如“达摩克利斯之剑”，再加上国际能源市场价格的大起大落，都会给日本能源安全甚至经济安全带来冲击。2011年福岛核事故之后，日本核电发展遇到越来越多的阻力，如果实现本土“弃核”，意味着能源对外依赖程度还要提升。因此，日本迫切需要在当前能源消费格局中开辟新的“阵地”，寻找能源安全的缓冲区和减压阀，摆脱其对于石油和天然气的依赖。

发展氢能可提升能源安全水平、分化能源供应中断及价格波动风险。日本未来消费的氢能虽然仍需要从海外进口， 但主要来自澳大利亚、新西兰、东南亚等国家和地区， 与中东、北非等传统油气来源地区形成了空间分离，进而分化了地缘政治风险。同时，石油和天然气在价格上有较高的关联度，两者仍然属于“一个篮子里的鸡蛋”。而氢能来源广泛，价格与油气的关联度不高，增加氢能进口和消费，能够在一定程度上分化油气价格同向波动对本国经济的影响。此外，氢能还能够提升本国的能源安全水平。日本是地震、海啸、台风等自然灾害多发的地区，能源供应中断情况经常发生。氢燃料电池 汽车 、家用氢燃料电池热电联产组件等设备在充满氢气或其他燃料的情况下，可维持一个家庭1 2天的正常能源供应。氢能终端设备的普及，还可以为日本减灾工作作出贡献。

日本氢能基本战略聚焦于车用和家用领域的应用，是产业和技术发展的必然延伸。日本在技术、材料、设备等方面拥有非常明显的优势， 尤其是已基本打通氢燃料电池产业链。经过多年耕耘，日本已在氢能领域打造出一批“隐形冠军”，如东丽公司的碳纤维、川崎重工的液氢储运技术和装备等。据统计，日本在氢能和燃料电池领域拥有的优先权专利占全球的50%以上，并在多个关键技术方面处于绝对领先地位。专利技术既是日本的“保护网”，也是其他国家的“天花板”。推广氢燃料电池 汽车 和家用燃料电池设备，一方面，可将过往的投入在市场上变现、获取现金流，另一方面，还能及时获取信息反馈，完善技术和设备，由此形成了“技术促产业、产业促市场、市场促技术”的良性循环和正向反馈。

美国模式：储备战略技术，缓推实际应用

美国氢能发展经历“ 两起两落”，但将氢能视为重要战略技术储备的工作思路一直没有改变。早在20世纪70年代，美国政府就将氢能视为实现能源独立的重要技术路线，密集开展了若干行动和项目， 但热度随着石油危机影响的消退而降温。2000年前后氢能迎来了第二个发展浪潮。2002年美国能源部（DOE）发布了《国家氢能路线图》，构建了氢能中长期愿景，启动了一批大型科研和示范项目，但后因页岩气革命和金融危机的冲击，路线图被搁置，不过联邦政府对氢能相关的研发支持延续至今。

在过去的10年中，美国能源部每年为氢能和燃料电池提供的支持资金从约1亿美元到2.8亿美元不等，根据2019年年底参议院、众议院通过的财政拨款法案，2020年支持资金为1.5 亿美元。总体来看，在近50年的时间里，尽管有起伏，但联邦政府将氢能视为重要战略技术储备的工作思路一直没有改变，持续鼓励 科技 研发使得美国能够保持在全球氢能技术的第一梯队。

页岩气革命是美国氢能发展战略被搁置的最主要原因。凭借具有经济、清洁、低碳优势的页岩气，美国已逐步实现能源独立和转型，而页岩气和氢能在应用端存在较多重合，对氢能形成了巨大的挤出效应。加州燃料电池合作伙伴组织（CaFCP）的数据显示，美国的氢燃料电池 汽车 市场已陷入停滞状态，在2019年甚至出现了12%的下滑，发展势头已被日韩、中国赶超。

澳大利亚模式：拓宽出口渠道，推动氢气贸易

澳大利亚一直是全球最主要的资源出口国，同时资源出口也是其最重要的经济增长引擎。根据澳大利亚联邦矿产资源部发布的数据，2019年资源出口直接贡献了该国GDP增长的1/3 以上。但传统的“三大件”（煤炭、液化天然气、铁矿石）出口已现颓势。在煤炭方面，长期以来澳大利亚在全球煤炭贸易中占比超过1/3， 主要目标市场集中在东北亚地区，然而近几年中、日、韩相继开展减煤控煤行动，煤炭出口前景暗淡。在铁矿石方面，中国买走了60%以上的澳大利亚出口铁矿石，而中国钢铁产量进入峰值平台、电炉钢比重提升，这都将拉低其对铁矿石的需求；在液化天然气（LNG）方面，尽管市场需求增长潜力仍然可观，但由于国际油价暴跌，LNG出口创汇能力也被大幅削弱。据世界天然气网站分析， 未来五年内澳大利亚LNG出口收入将持续收缩。

出于经济可持续发展考虑，澳大利亚政府急需找准新兴市场需求，拓宽出口渠道。2019年11月，澳大利亚政府发布了《国家氢能战略》，确定了15大发展目标、57项联合行动，力争到2030年成为全球氢能产业的主要参与者。打造全球氢气供应基地是澳大利亚发展氢能的重要战略目标。澳大利亚正积极推动与日、韩等国的氢气贸易，签订氢气供应协议，同时与相关企业开展联合技术创新，完善氢能供应链，扩大供应能力、降低成本。

如澳大利亚政府与氢能供应链技术研究协会（HySTRA，由川崎、岩谷、电力开发有限公司和壳牌石油日本分公司组成）合作组成联合技术研究组，开展褐煤制氢、氢气长距离输送、液氢储运等一系列试点项目。2019年年底川崎重工首艘液氢运输船下水，补齐了澳大利亚和日本氢气供应链最后一块拼图。这种“贸易 技术创新”一体化模式调动了各参与方的积极性，澳方可实现本国氢气资源的规模化开发，川崎等企业能够获得成本更低的氢气，技术研发团队获得了宝贵的试验田。

值得一提的是， 澳大利亚提出的低碳氢能，既包括可再生能源电解水制氢，也包括化石能源（尤其是煤炭） 制氢（ 碳捕捉） 与储运技术。虽然化石能源制氢备受争议，但正是在煤炭出口增长乏力背景下的现实选择。

对我国的启示：明确氢能“协同互补”定位，构建多元化应用场景

每个国家发展氢能产业都有其“初心”和“使命”。德国模式将氢能视为手段，即发展氢能是为了破解能源转型和深度脱碳过程中出现的诸多问题；日本模式将氢能视为目的， 即发展氢能是关乎国家能源安全和新兴产业竞争力的战略选择，是迎合技术在市场变现中的强烈诉求；美国模式将氢能视为备选，即氢能只是众多能源解决方案中的一种，氢能发展与否，取决于其技术进步、成本下降等因素；澳大利亚模式将氢能视为产品，即乘着全球刮起的“氢风”，积极扩展出口产品结构，获取更多收益。

从上述对全球氢能发展四种典型模式的分析中可以看到，各国发展氢能产业均有其出发点和立足点，均考虑了各自的资源禀赋、产业基础、现实需要等多方面因素，大多遵循了战略上积极、战术上稳健，坚守发展初衷、不盲从、不冒进的推进策略。当前，我国有关部门正在研究制定国家层面的氢能产业发展战略规划，首先应该明确的是我国发展氢能产业的“初心”与“使命”、目标与路径等问题。参考借鉴国际经验，结合我国实际国情，本文提出我国氢能产业战略定位及发展导向等方面的三点建议。

一是明确产业定位，发挥氢能在现代能源系统中的载体和媒介作用。 国家《能源统计报表制度》已将氢气纳入能源统计，明确了氢能的能源属性，氢能即将成为能源系统的新成员，其发展必须服从和服务于能源革命的总体要求。需要认清的是，我国拥有多个与氢能存在替代关系的能源解决方案，因此氢能并非我国的必选项，而是备选项和优选项。因此，应从我国能源系统的核心问题出发，找准切入点，选择融入能源系统的合适路径。应利用氢能的特点和优势，发挥其在可再生能源消纳、增强能源系统灵活性与智能性等方面的作用，更好地与既有的各种能源品种互动，最终促进能源革命战略的深入实施。

二是提升认识视角，逐步构建绿色低碳的多元化应用场景。 2018年以来出现的各地区扎堆造车情况，既源于对氢燃料电池 汽车 发展前景认知过于乐观，又源于对氢能认识的局限。事实上，我国的氢能技术储备不足、产业根基不牢固，地区间差异非常明显，绝大多数地区都不具备将技术装备推向市场变现的能力和条件。而在深入推进生态文明建设和积极应对气候变化的格局之下，我国已经提出2030年前碳达峰和2060年碳中和的目标愿景，“难以减排领域”的深度脱碳将成为未来我国需要面对的重大问题。因此，应统筹经济效益、节能减碳和产业发展等因素，利用氢能具有的“高效清洁的二次能源、灵活智慧的能源载体、绿色低碳的工业原料”三重特点，逐步构建在交通、储能、工业、建筑等领域的多元化应用场景。

三是加强统筹协调，推动技术与市场、供应与需求“齐步走”。 氢能和燃料电池集尖端材料、先进工艺、精密制造于一身，兼具高附加值和高门槛属性。须清醒地看到，我国氢能产业与发达国家差距明显，远未达到大规模商业化的临界点，对价值创造功能不可预期过高。再加上目前产业利润集中在国外企业的事实，我国更应保持战略定力，坚持以“安全至上、技术自主、协调推进”为原则，不盲目追求市场扩张，避免强行通过补贴手段刺激下游需求，进而把大量补贴资金输送至国外公司。各地在谋划氢能产业发展过程中，应遵循“需求导向”原则，“自下而上”布局生产、储运及相关基础设施建设，推动氢能供应链各环节协同发展，避免某环节“单兵突进”。

文/于广欣 纪钦洪 刘强 肖钢 熊亮，中海油研究总院，现代化工

氢是宇宙中最丰富的元素。氢能作为二次能源是最佳碳中和能源载体，可用于发电、发热、交通燃料，具有零污染、热值高、可存储、储量足、应用广等优点。氢的储能属性使其具备跨时间和空间灵活应用的潜力，能与可再生能源有效衔接，助力可再生能源消纳与更大规模发展。正是基于氢的优点与潜能，在应对气候变化、全球能源转型的大背景下，国际上普遍认为氢能将成为未来能源系统的关键节点，在全球能源转型及提高能源系统灵活性方面发挥关键作用。而近些年全球资本、技术、舆论等因素正共同催生本轮氢能热潮。

1 氢能产业发展现状

本轮氢能热潮起于欧美日发达国家，并逐步扩展至全球。欧盟、美国、日本已将氢能纳入国家能源发展战略，并出台产业发展规划和支持政策。美国重视氢能产业链关键技术培育，应用方面固定式燃料电池发电、氢燃料电池叉车和 汽车 有绝对优势。欧盟实现净零排放，氢能是其重要抓手，德国制定《国家氢能战略》支持可再生能源制氢、氢基合成燃料、燃料电池产业与技术发展。日本、韩国发布详细的发展路线图，政策导向明确，在燃料电池车、家用燃料电池、加氢站网络和氢技术开发处于领先。国际氢能理事会发布的《Hydrogen Scaling Up》报告预测，2050年氢能约占全球能源需求的18%，工业、交通、建筑供暖供电是氢能应用重点领域。

国内将氢能定位战略能源技术，政策利好逐步释放。2019年氢能首次被写入政府工作报告，2020年《中华人民共和国能源法（征求意见稿）》第一次将氢能列为能源范畴，同年氢能纳入年度国民经济和 社会 发展计划，并启动燃料电池 汽车 示范推广及国家氢能产业发展战略规划编制。国家层面从立法、顶层设计、示范应用等层面给予氢能产业持续的政策支持，统筹规划、引导、规范氢能产业 健康 持续发展。在持续稳定的政策环境下， 社会 资本、产业链上下游相关企业、地方政府等多因素叠加催化下，近几年国内以加氢站为代表的氢能基础设施（表1），制-储-运-用产业链关键技术与装备得到发展，初步形成珠三角、长三角、京津冀等氢能产业热点区域，目前产业整体处于技术研究与示范应用阶段。根据公开资料整理，目前国内氢燃料 汽车 超过6000辆，在运营加氢站46座。《中国氢能源及燃料电池产业白皮书（2019）》预测，2035年氢能占国内终端能源总量5.9%，加氢站数量1500座，燃料电池车保有量130万辆。

面对全球应对气候变化政策倒逼，Shell、Total、BP等欧洲石油公司相继提出2050年“净零碳排放”目标，押注绿色低碳能源成为普遍选择，其中布局绿色氢工厂、加氢站等氢能业务是重点方向。至今，壳牌氢能业务已在美国、日本、德国投资超过24座加氢站，并与道达尔等企业合作在德国加速推进H2 Mobility项目（预期加氢站建设规模超过400座）。国内石化企业在发展氢能方面，具有氢源和销售网络的优势，中国石化等已开展制氢、加氢站及储运设施网络的规划和建设，2018年中国石化加入国际氢能委员会，2019年与法液空开展氢能合作，采用“油氢电一体化”新模式，在现有加油站基础上配建加氢站，目前已在广东、上海、浙江建成油氢合建站4座。

2 产业链技术与成本瓶颈分析

全球氢能及氢燃料电池车示范应用进展显著，但氢能产业涉及制、储、运、用多个环节，产业链长，技术复杂，现实中氢能大规模推广应用仍面临氢燃料电池制造成本高、加氢站设施薄弱、终端用氢成本高等瓶颈。

2.1 技术因素导致制造氢燃料电池成本较高

氢燃料电池系统由电堆、供气系统、控制系统等部件共同构成。电堆是将化学能转化为电能的核心部件，电堆成本占氢燃料电池系统总成本60%左右（见图1）。造成电堆成本居高的主要因素包括：膜电极、电堆加工制造过程及使用环境要求。而电堆技术的瓶颈也导致氢燃料电池系统成本较高。

膜电极是电堆的核心部件，由催化剂、质子交换膜、碳纸组成，其成本约占氢燃料电池系统的36%。目前商用催化剂为铂/碳，其成本约占氢燃料电池系统成本的23%，是成本的主要来源。质子交换膜、碳纸材料成本也较高，国内主要依靠进口，在性能和批量化上与国外还存在差距。膜电极已经发展到第三代有序化膜电极技术，趋势是降低大电流密度下的传质阻力，进一步提高燃料电池性能，降低催化剂用量，使膜电极的材料成本大幅降低。

均一性是制约电堆性能的重要因素，也是影响制造成本的关键。电堆通常由数百节单电池串联而成，均一性与材料的均一性、部件制造过程的均一性有关；特别是流体分配的均一性，不仅与材料、部件、结构有关，还与电堆组装过程、操作过程密切相关。由于操作过程生成水累积引起的不均一、电堆边缘效应引起的不均一等，电堆中一节或少数几节单电池的不均一会导致局部单节电压过低，限制了电流的加载幅度。设计、制造、组装、操作控制等环节产生的不均一性直接影响电堆的比功率，进而影响电堆成本。

2.2 氢燃料电池车成本较高限制了商业化销售规模

车用燃料电池系统成本高是造成氢燃料电池车售价高的主要根源。由电堆、氢瓶和空压机等主要部件组成的燃料电池系统是氢燃料电池车的核心，约占氢燃料电池车成本的50%。其中除电堆成本高外，供氢系统、空气供给系统成本也较高，技术上与国外还存在较大差距。

氢燃料电池车尚未规模化生产，市场销量有限。目前，全球最大的氢燃料电池车企业——丰田公司现有生产能力仅3000辆/年，2020年也只能达到3万辆/年，本田、现代、日产、上汽等车企虽相继推出商业化车型，但市场销量依然有限（见表2）。氢燃料电池发动机企业亿华通与宇通客车、福田 汽车 、中通客车等车企合作，建设了国内首条自动化氢燃料电池发动机生产线，年产能也仅1万台。生产规模小导致整车成本较高，如丰田公司官网上2020款Mirai售价为58 550美元，是混合动力2020款PRIUS售价（24325美元）的2.5倍，远高于消费者预期。

2.3 加注车辆少及设备国产化仍是早期加氢站发展的主要限制因素

加氢站的建设与运营仍面临发展初期的困难。新建加氢站及将现有加油站改造为加油加氢站难度较大。新建加氢站建设标准主要采用《GB 50516—2010加氢站技术规范》，其对氢气储运安全和建站选址条件的要求较高，特别是加氢站的氢气工艺设施与站外建筑物、构筑物的防火距离。加油加氢合建站设计要符合《GB 50156 汽车 加油加气站设计与施工规范》，依托现有加油站设施进行改造困难较大，特别是大城市、人口密集地区问题更加突出。

加氢站的网络布局与氢燃料电池车的市场规模依然是产业初期互相掣肘的因素。纯电动车推广和充电桩建设也曾经面临过同样问题，加注车辆较少，限制了加氢站的良性滚动发展。目前国内建设和在运营加氢站分别是66座和46座，分布在19个省市，其中广东、上海、江苏、山东是加氢站主要集中地区（见表3）。目前国内加氢站数量与规划2020年建设100座、2030年建成1000座还有较大差距。国内最早示范运营的上海安亭、北京永丰加氢站始终处于加氢车辆少的尴尬局面。德国H2 Mobility项目已建成的加氢站也存在车少的状况，但仍在推进2023年建设400座加氢站网络的目标，试图解决产业初期的问题。

加氢站设备国产化还面临瓶颈，氢气压缩机、加注机等关键设备目前仍以进口为主。根据公开资料整理，加注量1000kg/d的35MPa加氢站建设成本高达1500万元，高出加油站数倍。其中储氢装置、压缩机、加注机、站控系统等占加氢站总投资约60%，其中氢压缩机占比最高，约为30%。

2.4 终端用氢成本高，制储运关键技术亟待突破

目前，氢作为燃料的价格仍远高于化石燃料。氢燃料电池车的用氢成本包括从制、储、运到加注的全过程成本。与传统燃油车相比，氢燃料电池车百公里消耗的燃料费用要高于燃油车。根据国内示范项目的运行经验初步估算，氢燃料电池车的燃料费用约为燃油车的1.8倍左右。氢燃料终端售价虽高于化石燃料，但国内外仍通过车企、政府补贴方式来弥补氢燃料价格的劣势，推动氢燃料电池车产业发展。

化石能源制氢技术成熟、规模大、成本低（见表4）。国内现有工业制氢产能为2500万t/a，氢气来源构成主要是煤制氢、天然气制氢、石油制氢、工业副产氢以及电解水制氢，占比分别是40%、12%、12%、32%和4%。在氢能及氢燃料电池车产业发展初期，化石能源制氢以及工业副产氢是低成本氢燃料的主要来源，有利于推动产业发展。但化石能源制氢CO2排放量大，利用可再生能源制取低成本氢气是业界一直瞄准的方向和攻关重点，最终目标是氢气价格与化石燃料价格持平。

绿色、低成本制氢技术是氢能产业发展的关键。质子交换膜（PEM）水电解制氢技术在总体效率、工作电流密度、氢气纯度、产气压力以及动态响应速度等方面优于碱性水电解制氢技术（详见表5），能适应可再生能源发电的波动性，是氢能产业链发展的重点技术之一，但目前面临采用铂催化剂、电耗高而导致的制氢成本较高问题。突破铂催化剂、电堆等关键技术，进一步提高电流密度、系统能效、降低投资是PEM制氢技术的重点开发方向。

目前国内氢储运标准、规范不完善，导致氢燃料只能以气态方式运输，限制了加氢站的技术选择。液氢储运在国内仅用于航天军工领域，商用加氢站未有液氢供应的标准和规范。国家层面正通过立法将氢能作为能源进行管理，并制定商用液氢制、储、运、用相关标准，2019年已完成三项液氢国家标准征求意见稿，将填补国内民用领域液氢标准空白，由此可能带来氢能全产业链技术突破，从而降低终端用氢成本。

液态氢密度高达70.6g/L（-253 ），相同有效装载容积下液氢储运能力远高于高压储氢。尽管氢液化的能耗比氢压缩的能耗高1倍以上，但在运输环节液氢的运输成本只有高压氢的1/5~1/8。国外仍采用高压氢气管束车作为主要运氢方式，气态氢限制了储运能力，详见表6。

3 思考与建议

氢能及燃料电池产业已进入早期示范应用阶段，大规模商业化推广仍需解决产业链关键环节的技术与成本瓶颈。具体来讲，加快氢能及燃料电池产业商业化步伐需要政策、规划、标准规范、技术等因素协同发力。

持续稳定的产业支持环境，配套相应的产业补贴，对早期氢能产业发展至关重要哦。国家应尽快启动氢能及燃料电池产业顶层设计，编写国家产业发展战略规划，制定产业发展实施方案，统筹规划氢能产业重点发展区域，明确产业链制、储、运、用环节的发展路径。技术方面，加强绿色低碳制氢、高效低成本燃料电池、氢压缩机、加氢机等产业链关键技术、核心零部件重点攻关，加快设备国产化，完善产业链标准规范。具体实施建议国家主导设立氢能 科技 重大项目，联合企业、高校科研院所，集中力量突破核心技术、材料、装备及关键零部件，打造自主技术、材料、设备生态链，进一步降低成本，推动产业 健康 快速发展。

展望未来绿色氢气制取、储运、加注与燃料电池技术突破以及氢能基础设施完善与普及，将激发氢能及燃料电池产业应用场景多元化与规模化应用，推动氢能在全球能源转型中担当更加重要的角色。

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研究机构伍德麦肯锡电力与可再生能源指出，2019年，海上风电将得到继续发展，并辐射到更多国家。未来十年，全球风电装机量将达到6.8亿千瓦，其中40%为海上风电。

截至2018年年底，欧洲的海上风电装机量达到1600万千瓦。2018到2027年，欧洲预计将有4700万千瓦海上风电设施投产，该地区仍将是全球风电产业增长的焦点。另外，由于欧洲在海上风电领域的成功经验，更多的新兴市场将被吸引加入这一阵营。

2019年，还将出现海上风电输送到市场的新渠道。利用海上风电产生的可再生能源制造绿色氢能用于运输、取暖和工业用途，存在着巨大的长期潜力。

海上风电的另一种利用方式是作为碳密集型工业的脱碳手段，尤其是海上油气业。海上油气平台产生大量的二氧化碳，主要来自于为平台供电的燃气排放。许多项目计划已经提上日程，将使用海上风电供应清洁电力。

零补贴招标项目增加

2019年将出现更多的零补贴海上风电招标项目，实际上，荷兰在年初将为HollandseKust(Zuid)3和4项目进行招标。比利时北海国务卿也希望看到零补贴投标，并在该国新的海洋空间规划中扩大了分配给海上风电的区域。

但是，不是每个招标项目都将是零补贴，这仍取决于采用的拍卖模式和风电场的具体位置以及现场条件。此外，对于这些零补贴并存在商业风险的项目将如何运作，仍存在着质疑。诚然，政府能够协助零补贴的海上风电项目运转，其中一个例子是荷兰政府正在考虑的碳价格下限。制定适用于整个欧洲的碳价格下限有助于减少二氧化碳排放和电价的波动，便于可再生能源项目的融资，从而加速其发展。

零补贴市场增长所固有的一个危险是，对于新开展海上风电项目的国家来说，即使在没有成熟供应链的情况下，他们也可能认为自己有能力获得同样的竞争优势，但他们错了。欧洲花了十年时间才将成本压缩到可以适应零补贴和低补贴的情况。在成熟市场中，成本将进一步下降，但新市场仍有很长的路要走。

日本市场终将启动

日本政府已经通过一份法案，制定海上风电开发的国家框架，至此，日本的海上风电业终于开始启动。在这一法案下，政府将为海上风电项目划定海域，供开发商竞标，竞标成功者将拥有长达30年的使用权限。

这对日本的未来能源战略是至关重要的一步，释放了日本政府致力于海上风电长期投资的信号。因为海上风电不仅是可持续的能源来源，还可减少日本对昂贵的进口LNG的依赖，提高能源安全。

新法案将在2019年年初生效，这意味着对批准的海上风电开发地区的竞争将最终启动。在该法案通过不久后，东京电力株式会社确认将于2019年1月1日启动其第一个商业风电场的相关工作。

风电制氢受到重视

使用可再生能源对水进行电解制氢，可以无限期地储存或广泛地应用于从运输、取暖再到工业处理和化工等一系列潜在用途中。这一方案已经众所周知。

对于德国这样可再生能源电力入网存在问题的国家来说，制氢提供了将可再生能源发电与消耗脱钩的方式。它还能解决一系列其它问题，例如可再生能源的间断性和削减问题。

2018年下半年，一个由壳牌、西门子和传输系统运营商TenneT组成的全明星组合在德国市场提出了一种新的海上风电与氢能的混合招标模式。在德国以外，类似的项目计划也相继出现。

国际能源署执行董事FatihBirol在9月份于德国汉堡举行的风能峰会上指出，风能正在引领能源转型，并且将在2030年成为欧洲最主要的电力来源。到2040年风电发电量将增长2倍，但是面对欧洲正在老化的电网基础设施，风电存在入网的难题。正如Birol博士所指出：“这并不是小事一桩。”

问题在于：风能的清洁性及其成本效益的提高毋庸置疑，但是摆脱其增长束缚，需要一些突破性思维。业界和政府需要积极改善电网基础设施。

我们需要一个系统化的方式和电网的潜在替代方案，包括天然气网络。Birol博士指出，风能尤其是海上风能的成本下降打开了风电利用新途径的“大门”，其中就包括制氢。许多规划中的“电转气”（power-to-gas）项目也在考虑利用海上风电。

海岛供电带来机遇

海上风电的新应用方式在不断增加。其中之一就是为海上油气设施供电，以减少排放，这也是海上风电非常重要的作用之一。2019年还将出现另一种颇具吸引力的方案，即使用海上风电场为岛屿供电。

除去那些有幸拥有丰富的地热资源的岛屿，对于大多数其它岛屿来说，任何资源都要依赖于进口。这就使得可再生能源成了许多岛屿明显的选择。即使在可再生能源比常规能源更昂贵的时候，也比其它进口能源更具竞争优势，更何况现在海上风电急速下降的成本赋予了其更强的竞争力。

2019年年底，美国众议院通过了一项法案，帮助关岛和波多黎各这样的美国海外领地建造海上风电场进行电力供应。美国海外领地的居民经常处于被遗忘的角落，但是HR6665法案《领地海上风能法案》将使他们能够利用海上资源，增强能源安全，并带来就业和经济增长。

使用可再生能源为岛屿供电并减少高昂的进口费用并不仅仅在美国发生着，仅欧盟就有超过2200个有人居住的岛屿，大部分仍依赖于昂贵的进口化石燃料。欧盟已经意识到了这一点，并推出了“欧盟岛屿清洁能源”计划，作为“全欧洲人共享清洁能源”一揽子政策的一部分，旨在为岛屿实现可持续、低成本的自给发电能力提供长期框架。海上风电作为一个可能方案正在研究中。

英国仍将是海上风电领导者

2019年及其后数年，英国仍将是海上风电市场的领导者，其第4轮海上风电招标计划工作正在推进中。

英国政府有望颁布一份《产业协议》。英国海上风电业希望政府在2018年底颁布一项等待已久的产业协议，然而英国的政治局势却拖延了这一进程。英国能源与清洁增长国务大臣ClairePerry在2018年11月20日宣布，确认将颁布一份迫在眉睫的协议。

11月，英国皇冠地产（TheCrownEstate）发布了下一轮海上风电场开发方案，包括推出的新海床使用权的地点，并且表示新增装机量可能将达到700万千瓦，而非600万千瓦。10月份，皇冠地产确认完成了一项海上风电扩建申请的初始评估，并表示8个计划中的项目已经达到了申请标准，可能将于2019年获得租赁权，新增总产能或将达到340万千瓦。

英国海上风电的快速增长固然是民心所向，但也开始出现问题，尤其是考虑到其所需的成千上万的从业者。最新发布的调查指出，到2032年，英国海上风电业将需要雇佣36000名人员，是当前从业者人数的三倍。来源:OffshoreIntel® 作者:David Foxwell

氢能分为“灰氢”、“蓝氢”和“绿氢”

氢能是一种二次能源，主要制备方式包括煤制氢、天然气制氢、甲醇制氢、工业副产制氢、炼厂气制氢、焦炉煤气制氢等。氢能根据生产的来源，可以分为“灰氢”、“蓝氢”和“绿氢”。灰氢来源于化石燃料，成本低，但是碳排放量大。蓝氢也是来源于化石燃料，但使用了碳捕捉、利用与储存(CCUS)等先进技术，碳排放量较小。绿氢是利用可再生能源(太阳能、风能等)制备的氢气，制备过程没有碳排放，但是成本较高。

中国氢气产量达到3342万吨

根据中国煤炭工业协会数据，在2017-2021年中国氢气产量逐渐增长，2021年氢气产量约3342万吨，较2020年增长33.68%。

2030年以后中国氢能需求量将激增

根据中国氢能联盟的预测，2020年以后中国氢能需求将持续增加，尤其是2030年以后，为达成“碳中和、碳达峰”的目标，氢能需求量将大增。到2060年，中国氢能年需求将超过1.3亿吨。

加氢站数量超270座

燃料电池车是氢能的主要应用领域之一，而加氢站是给氢能源汽车提供氢气的重要基础设施。随着中国新能源汽车产业规模增长，加氢站需求提升，中国加氢站数量也逐年增长。截止2022年6月，中国加氢站数量超过270座，较2018年加氢站数量增长超10倍。

行业政策解解读

中国氢能行业处于发展初期，达到行业成熟期仍有较长的路要走。国家发改委和国家能源局2022年3月发布《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》，提出到2025年可再生能源制氢量达到10-20万吨/年，到2035年形成较为完善的创新体系，到2035年，形成多元应用生态。

综上所述，氢能根据生产的来源，可以分为“灰氢”、“蓝氢”和“绿氢”。2021年底，中国氢能产量超过3300万吨。从需求端看，未来中国氢能需求量将持续增长，到2060年预期年需求超1.3亿吨。从下游应用看，中国加氢站数量超过270座。根据《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》等规划，未来中国氢能产业将逐渐完善。

—— 更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国氢能源行业发展前景预测与投资战略规划分析报告》

对于一般的投资者，就不用考虑这个问题！

一个氢产业链至少涉及到以下几个环节：燃料电池系统、电堆、触电极、质子交换膜、催化剂、空压机、储氢瓶、燃料电池车、加氢站……

一般投资者哪有那么大资金量全面覆盖。如果采用“每个公司都买一点”的方式，即使买到牛股，也因为资金分散，实际收益并不高，还不如买个行业指数基金。

所以，最好集中使用。优先考虑：

电池、电堆——氢能源核心部件；

交换膜、催化剂——公司规模不大，技术上一点革新，就是行业大变化；

加氢站——不用多分析了吧！

因氢能具有安全、高效、可再生、清洁、低碳等特点，世界终将走向以氢能源为主的时代。

对于我国而言，发展氢能，一方面可以丰富绿色低碳能源体系，助力解决风、光、核等新能源的消纳难题；另一方面，可以作为煤炭清洁化利用的极佳途径，推动化石能源清洁转化和替代，这对于我国这个煤炭大国来说尤具现实意义。

“氢气应用较为广泛，在石化领域，它是用量最大的化工原料之一，可用于合成氨、合成甲醇、石油炼制等；在交通领域，随着我国油品质量升级步伐不断加快，多数炼厂采用全加氢方式制油；新能源 汽车 蓄势待发，对氢燃料的需求稳步提升。”

“另外，氢能在农业、 健康 医疗等领域的应用也越来越广泛、深入。”中国国际经济交流中心信息部副部长景春梅表示，随着时代的进步，氢气的应用场景将越来越多，对氢气的需求越来越大，用氢缺口也逐渐加大。

实现大规模制氢需求迫切，那么，哪种制氢路径堪当大任？通常而言，工业化制氢路线主要包括水电解制氢、煤炭气化制氢、天然气制氢、生物质气化制氢、可再生能源制氢等。

从我国能源禀赋及能源利用现状等因素出发，煤炭气化制氢、可再生能源制氢前景广阔。其中，又以煤炭气化制氢最受青睐。

氢能源是全世界都在努力争取研究开发的迄今最为高效，环保及持久的新能源，相比电动车优势很明显，电动车虽然节省了石油资源，但是废旧电池对环境的破坏很大，但是氢能源是真正的零污染，李克强总理去年专门去日本丰田公司考察，显示出国家最高层对此新能源的高度重视，并于今年写入了政府工作报告，坚持看好该产业的未来，产业资本已经大规模进去这个行业，预计五到十年实现量产

先上答案： 氢能目前在交通领域应用较多，尤其是氢燃料电池 汽车 ，除了 汽车 ，氢能在多种交通方式都有应用，在作为交通动力来源之外，氢能作为一种重要的二次能源形式，在储能、应急电源、分布式供能等领域也有很多应用 。

先看交通领域 ，氢燃料电池 汽车 其实是一个很宽泛的概念，氢燃料电池 汽车 除了 乘用车 ，还包括 公交车/大巴、物流车、叉车、重型卡车 等多种车型。国外目前乘用车应用较多，约30000辆，而我国选择了公交车/大巴以及物流车等车型作为前期的推广车辆，一是因为其行驶路线和范围较为固定，有利于加氢站的建设规划，二是因为与乘用车相比车型空间较大，技术难度有所降低，有利于我国的技术起步，截至2019年底，我国氢燃料电池车辆约6000辆，加氢站60座， 今年加氢站已超100座 。

氢能叉车 是氢能在交通领域的一个亮点，目前国外的应用已超过25000辆，氢能叉车比锂电池叉车的优势在于燃料加注时间段、燃料电池比锂电池占用空间小、重量轻、续航时间长，与叉车工况匹配度很好，具有显著优势。

说完了氢能在车辆领域的应用，下面介绍一下氢能在其他交通领域的应用，如 氢燃料电池列车、氢能船舶、氢能飞机 等。

氢燃料电池列车 最早在2002年由美国公司研制开发，为质子交换膜燃料电池驱动，净功率达17KW，随后日本德国西班牙等国家均推出了原型车辆，促进了产业发展。2016 年，法国阿尔斯通基于柴油列车Coradia Lint 54 研发成功氢能列车CoradiaiLint，2018 年在德国正式投入商业运营，这也是世界上第一次正式投入商业运营的氢能列车。我佛山市高明区有轨电车示范线是国内首条采用氢能源燃料电池的线路，目前已实现示范运行。

氢能船舶 在世界上已有多个应用。“Alsterwasser”内河游船2009年完成建造，总长25.5m、总宽5.36m、吃水1.33m、最大速度8kn，载客量超过100人，配备2 50kWPEMFC燃料电池和120Ah胶体铅酸电池。欧盟资助的Methapu项目以瓦锡兰（Wärtsilä）制造的250kWSOFC燃料电池作为船舶辅助动力和推进动力，项目应用的滚装船于2003年建造。2017年7月，由双体豪华赛艇“FormuleTag”改建的完全依靠可再生能源驱动的氢燃料电池船“EnergyObserver”投入航行，该船总长30.5m、总宽12.8m、总重28t，由太阳能光伏、风能和燃料电池构成混合动力系统，采用推进/发电一体化电机推进。

氢能飞机 是氢能在交通领域的另一项重要应用。氢能飞机可有效解决目前航空燃油的污染问题和碳排放问题。目前有两种技术路线，一是氢作为燃料直接燃烧，与目前的飞机系统类似，改动工作小；另一种技术路线类似燃料电池 汽车 ，先通过氢燃料电池系统发电，在用电驱动飞机发动机做功推动飞行。今年10月，一架经过改装的 Piper M 级六座飞机从位于英国克兰菲尔德的公司研发机构起飞，并完成了全图案的环形飞行并成功降落。ZeroAvia 称该飞机是目前世界上最大的氢动力飞机。

以上是氢能在交通领域的主要应用，可以看出不仅局限于 汽车 领域，氢能在多个领域中都发挥着重要作用。

另一方面， 氢是一种能量密度很高的二次能源，具有储能的功能 ，比常规的化学储能的储存时间周期长，可跨日、跨周甚至跨月、跨季度进行能量储存， 实现能量的生产端和消费端相匹配 。利用氢能的能源特性，氢能在 储能、应急电源、分布式供能等领域 也发挥着重要作用。

就在前几天，美国能源部(DOE)发布了储能大挑战路线图Energy Storage Grand Challenge Roadmap，这是美国发布的首个关于储能的综合性战略。 氢储能作为一种重要的储能技术被提及 ，主要形式为电氢双向转化储能和盐穴存储两种，其中电氢双向转化储能为主要利用方式。

在应急电源和分布式供能领域 ，氢能也已有多项应用。近日，全球第一个兆瓦级大型燃气发电系统在德国汉堡的热电联产厂开始现场测试，该技术最吸引人的是，可以将现有机组转换为使用100%氢气运行，为30栋住宅楼、一个 体育 中心、一个日托中心和公园休闲综合体供暖，产生的电能可供电动 汽车 充电及当地电网。英国能源监管机构Ofgem日前宣布，将为苏格兰地区一个可再生能源制氢供热项目提供2412万美元的资金支持。这是该项目继获得苏格兰政府支持后，再度获得英国监管方的“首肯”。

综上所述，氢能不仅应用于 汽车 领域，在交通其他领域也发挥着重要作用，同时氢的能源特性，也是其在储能、分布式供能等领域取得了许多应用。在未来低碳排放、碳中和的趋势下，氢能将发挥更多的作用。

产业链，我觉得自己也只是纸上谈兵。但我可以说一下观点以及看法：氢能源的战略制高点国家已经提出。包括总理在会议上也多次提及。可见已经上升到国家层面。在当下环境改善乏力，作为清洁能源的氢会逐步走上 历史 的舞台。氢作为燃烧能源当然是动力系统。所以第一布局应该在 汽车 方向：发动机，以及附属产业。如果你想要打通产业，那么要围绕这个点，像上游，以及下游延伸。以及未来的发电厂，热力公司。

当然当下最好的选择，就是和氢能源的科研团队展开合作，核心价值才是最重要的。

化石燃料有限的储量使人类正面临着前所未有的能源危机。同时其燃烧产物被排放到大气中加速了温室效应。氢气具有含量丰富、燃烧热值高、能量密度大、热效率高、清洁无污染以及输送成本低以及用途广泛等优点川，被认为最有可能成为化石燃料的替代能源。 氢气是一种理想的能源,具有转化率高、可再生和无污染等优点。与传统制氢方法相比,生物制氢技术的能耗低,对环境无害,其中的厌氧发酵生物制氢已经越来越受到人们的重视。主要介绍了厌氧发酵生物制氢技术的方法和机理,分析了生物制氢的可行性,结合国内外研究现状提出了未来的发展方向。 全球石油储量不断减少。最新研究表明：按目前全球消费趋势，球上可采集石油资源最多能使用到21世纪末。石化、燃煤能源使用，还带来严重大气环境污染，人们日益感觉到开发绿色可再生能源急迫性，研究和开发新能源被提到紧迫议事日程。2000年7—8月美国《未来学家》杂志刊登了美国乔治·华盛顿大学专家对21世纪前10年内十大科技发展趋势预测，其中第二条是燃料电池汽车问世，福特和丰田公司实验性燃料电池汽车将2004年上市。第九条是替代能源挑战石油能源，风能、太阳能、热、生物能和水力发电将占到全部能源需求30%。这两条实际上都是新型能源开发利用。我国“十五”国家重点开发技术项目中也将新型能源开发利用放极为重要位置。目前，人们对风能、太阳能开发已经有了相当研究，并已到了进行加以直接使用阶段，生物能研究也取了重要进展，如何将所获能量储存起来，如何将能量转化为交通工具可利用清洁高效能源，是一亟待解决重要课题。 内容摘要

2生物制氮技术研究进展

2.1传统制氢工艺方法

传统制氢工艺方法有：电解水；烃类水蒸汽重整制氢方法及重油(或渣油)部分氧化重整制氢方法。电解水方法制氢是目前应用较广且比较成熟方法之一。水为原料制氢工程是氢与氧燃烧生成水逆过程，提供一定形式一定能量，则可使水分解成氢气和氧气。提供电能使水分解制氢气效率一般75%-85%。其中工艺过程简单，无污染，但消耗电量大，其应用受到一定限制。目前电解水工艺、设备均不断改进，但电解水制氢能耗仍然很高。烃类水蒸汽重整制氢反应是强吸热反应，反应时需外部供热。热效率较低，反应温度较高，反应过程中水大量过量，能耗较高，造成资源浪费。重油氧化制氢重整方法，反应温度较高，制氢纯度低，利于能源综合利用。

2.2新型生物制氢工艺发展

氢气用途日益广泛，其需求量也迅速增加。传统制氢方法均需消耗大量不可再生能源，不适应社会发展需求。生物制氢技术作为一种符合可持续发展战略课题，已世界上引起了广泛重视。如德国、以色列、日本、葡萄牙、俄罗斯、瑞典、英国、美国都投入了大量人力物力对该项技术进行研究开发。近几年，美国每年生物制氢技术研究费用平均为几百万美元，而日本这研究领域每年投资则是美国5倍左右，，日本和美国等一些国家为此还成立了专门机构，并建立了生物制氢发展规划，以期对生物制氢技术基础和应用研究，使21世纪中叶使该技术实现商业化生产。日本，由能源部主持氢行动计划，确立最终目标是建立一个世界范围能源网络，以实现对可再生能源--氢有效生产，运输和利用。该计划从1993年到2020年横跨了28年。

生物制氢课题最先由Lewis于1966年提出，20世纪70年代能源危机引起了人们对生物制氢广泛关注，并开始进行研究。生物质资源丰富，是重要可再生能源。生物质可气化和微生物催化脱氢方法制氢。生理代谢过程中产生分子氢，可分为两个主要类群：

l、包括藻类和光合细菌内光合生物；Rhodbacter8604，R.monas2613，R.capsulatusZ1，R.sphaeroides等光合生物研究已经开展并取了一定成果。

2、诸如兼性厌氧和专性厌氧发酵产氢细菌。目前以葡萄糖，污水，纤维素为底物并不断改进操作条件和工艺流程研究较多。中国此方面研究也取了一些进展，任南形琪等1990年就开始开展生物制氢技术研究，并于1994年提出了以厌氧活性污泥为氢气原料有机废水发酵法制氢技术，利用碳水化合物为原料发酵法生物制氢技术。该技术突破了生物制氢技术必须采用纯菌种和固定技术局限，开创了利用非固定化菌种生产氢气新途径，并首次实现了中试规模连续流长期生产持续产氢。此基础上，他们又先后发现了产氢能力很高乙醇发酵类型发明了连续流生物制氢技术反应器，初步建立了生物产氢发酵理论，提出了最佳工程控制对策。该项技术和理论成果中试研究中到了充分验证：中试产氢能力达5.7m3H2/m3.d，制氢规模可达500-1000m3/m3，且生产成本明显低于目前广泛采用水电解法制氢成本。

生物制氢过程可以分为5类：

(1)利用藻类青蓝菌生物光解水法；

(2)有机化合物光合细菌(PSB)光分解法；

(3)有机化合物发酵制氢；

(4)光合细菌和发酵细菌耦合法制氢；

(5)酶催化法制氢。

目前发酵细菌产氢速率较高，对条件要求较低，具有直接应用前景。但PSB光合产氢速率比藻类快，能量利用率比发酵细菌高，且能将产氢与光能利用、有机物去除有机耦合一起，相关研究也最多，也是最具有潜应用前景方法之一。生物制氢全过程中，氢气纯化与储存也是一个很关键问题。生物法制氢气含量通常为60%-90%(体积分数)，气体中可能混有CO2、O2和水蒸气等。可以采用传统化工方法来，如50%(质量分数)KOH溶液、苯三酚碱溶液和干燥器或冷却器。氢气几种储存方法(压缩、液化、金属氢化物和吸附)中，纳米材料吸附储氢是目前被认为最有前景。

2.3目前研究中存问题纵观生物技术研究各阶段，比较而言，对藻类及光合细菌研究要远多于对发酵产氢细菌研究。传统观点认为，微生物体内产氢系统(主氢化酶)很不稳定，进行细胞固定化才可能实现持续产氢。，迄今为止，生物制氢研究中大多采用纯菌种固定化技术。

，该技术中也有不可忽视不足。首先，细菌包埋技术是一种很复杂工艺，且要求有与之相适应菌种生产及菌体固定化材料加工工艺，这使制氢成本大幅度增加；第二，细胞固定化形成颗粒内部传质阻力较大，使细胞代谢产物颗粒内部积累而对生物产生反馈抑制和阻遏作用，使生物产氢能力降低；第三，包埋剂或其它基质使用，势必会占据大量有效空间，使生物反应器生物持有量受到限制，限制了产氢率和总产量提高。现有研究大多为实验室内进行小型试验，采用批式培养方法居多，利用连续流培养产氢报道较少。试验数据亦为短期试验结果，连续稳定运行期超过40天研究实例少见报道。即便是瞬时产氢率较高，长期连续运行能否获较高产氢量尚待探讨。，生物技术欲达到工业化生产水平尚需多年努力。

3、展望氢是高效、洁净、可再生二次能源，其用途越来越广泛，氢能应用将势不可当进人社会生活各个领域。氢能应用日益广泛，氢需求量日益增加，开发新制氢工艺势必行，从氢能应用长远规划来看开发生物制氢技术是历史发展必然趋势。

开发中国生物制氢技术需要做到以下政策和软件支持：

(1)励大宣传。人是生物能源生产主体和消费主体，有必要舆论宣传加强人们对生物能源认识；

(2)加大政府投资和扶持。新生物能源初始商业化阶段要进行减免税等优惠政策；

(3)借鉴国外经验。充分调动方和工业界积极性八

(4)加强高校对生物能源教育及研究。人们对生物能源认识不断加深，政府扶持力度加大和研究深人，生物制氢绿色能源生产技术将会展现出它更大开发潜力和应用价值。

本文出自：广州灵龙电子技术有限公司,制氢、氢燃料电池(www.liongon.com)

在上篇《终极能源来了！氢能的政策风口吹完了吗？》中，我们主要梳理了主要国家的氢能政策和战略重点发展方向。比如，德国等欧盟国家侧重于发展绿氢，沙特等中东国家同时发展蓝氢和绿氢，美国强调氢燃料电池的应用，重点发展氢燃料重卡。接下来我们先来了解一下基本的氢能的分类和氢能产业链。

根据生产过程中碳排放量的强度，可将氢气分为化石能源直接制取的“灰氢”、化石能源+二氧化碳捕集与封存制取的“蓝氢”和通过可再生能源、核能电解水制取而成的“绿氢”。

根据中国煤炭工业协会公开数据显示，2020年中国氢气产量超过2500万吨，其中煤制氢所产氢气占62%、天然气制氢占19%，工业副产气制氢占18%，电解水制氢占1%左右。从全球来看，目前使用最多的制氢方法是天然气制氢，占比达到48%，其次为石油制氢，占比30%，煤制氢占18%，电解水制氢占比4%，同样占比很低。

不管是我国3060碳达峰、碳中和的目标，还是欧盟等国促进绿氢发展的战略，绿氢的发展才是长期发展的战略方向。预计到2060年，我们国家以可再生能源制取的绿氢将达到80%。但是，绿氢生产成本的下降需要一个过程，不仅需要光伏、风电等可再生能源的成本进一步下降，也需要制氢的电解槽的成本大幅下降。因此，由灰氢到绿氢的转换过程不可能快速、直接的迭代。而蓝氢作为灰氢向绿氢的过渡阶段，其发展主要取决于碳捕捉和碳封存技术的发展和成本的下降。但是，现在有一些科学家发现蓝氢在降低二氧化碳排放方面，并没有比灰氢好多少，排放量大约只低于灰氢9%-12%。世界主要氢能发展国家对于蓝氢的态度差异较大，鉴于我们国家目前的氢能来源占比和发展阶段，蓝氢应该会作为一个重点。

氢能产业链包含从上游制氢、中游的储氢、运氢到下游的用氢等环节。制氢环节中，电解水制氢获得的是绿氢，化石燃料制氢和工业副产氢如果加入了碳捕捉和封存（CCS）装置，则是蓝氢，如果未经此环节，则产出的是灰氢。

除了煤制氢和天然气制氢，工业副产氢是我国第三大氢气来源，也是我国本身的产业基础具备条件，适合发展的制氢方式。工业副产氢包含焦炉煤气副产氢、氯碱工业副产氢、合成氨副产氢和丙烷脱氢副产氢。

比如氢能概念股的龙头 美锦能源 就是以焦炉煤气制氢为基础，然后在产业链上打造加氢站和氢燃料电池的全线产业链。

滨化股份具有1.6万吨氯碱工业副产氢的产能，同时还在建设PDH项目，将会有2.3万吨丙烷脱氢副产氢。此外，金能 科技 、万华化学和金发 科技 等都有一定的工业副产氢作为副产品。

从碳中和的长期要求来看，要达到零排放，电解水制氢是未来发展的主要方向。目前，在可再生能源电解水制氢路线上布局的主要有隆基股份、阳光电源和宝丰能源。

和其他能源和燃料相比，氢气的储运难度较大、成本占比明显偏大，这也是制约氢气成本难以大幅下降的主要因素。在上中下游各环节，上游制氢和下游用氢相对来说都比较成熟，而中游储运是制约氢能大规模发展的重要原因。

氢气的储运方式分为气态、液态和固态三种。从技术成熟度来看，高压气态储氢最为常用。与之对应的运输方式，包括长管拖车和管道两种。高压储氢的安全性高，技术相对简单，但由于氢气能量密度小，其储氢量非常低，长管拖车更适用于用氢量不大、近距离运输的时候。管道储运在长距离运输中会形成成本优势，但管道建设成本大，初始投资高。

为解决能量密度小的问题，全球都在研发低温液态储氢，其具有储氢密度高等特点，储存方式和储存石油类似，运输液氢可减少车辆运输频次、提高加氢站单站供应能量，适用于用氢量大、远距离运输的情况。但液态储运氢也有短板，比如氢气液化成本高，长时间存放会出现氢气逃逸现象。在我国，低温液态储运氢主要运用于军事和航天领域，民用领域由于受到法规限制，目前无法应用。

固态储氢是以金属氢化物、化学氢化物或纳米材料等作为储氢载体， 通过化学吸附和物理吸附的方式实现氢的存储。固态储氢密度更高，但是成本也更高，技术更复杂，目前还比较难商业化。

根据中国氢能联盟发布的《中国氢能源及燃料电池产业白皮书（2019年版）》（下称《白皮书》），长管拖车、固体储运成本可观，经济距离却不超过150公里；液态储运经济距离大于200公里，成本在所有方式中最高；管道运输成本最低，经济距离超过500公里。

气态储氢方式中储氢瓶是重要的一环，国内公司 中材 科技 率先研发完成国内最大容积320L氢气瓶，并已投入市场。除了320L瓶，其他氢气瓶产品规格种类齐全，从1.5L到385L全覆盖。此外，目前中材 科技 的70MPa Ⅳ型瓶产线正在建设，年产能1万只，预计2021年底完成，2022年上半年取得证书，主要针对海外市场销售。

氢气液化方面，国内发展比较滞后，根据氢气液化的概念股中泰股份上周在投资者提问时的回答：目前公司已具备氢液化核心设备板翅式换热器的设计及制造技术，整套氢液化工艺流程仍在积极研发中。另一深冷概念股深冷股份早几日也公开提示公司还没有氢能方面的营收。

加氢站是氢产业链的重要一环，然而，由于氢燃料电池 汽车 还没有实现大规模商用，而且加氢站的投资巨大，目前建设成本和运营成本远远高于传统加油站、加气站。在产业发展初期，建独立加氢站不具有经济性，从投资者的角度，可以回避这种重资产、高投资并将长期亏损的产业链环节。

燃料电池系统是个复杂的系统，其中以电堆系统最为重要。除了电池电堆以外，还有供氢系统、供气系统、水热管理系统。从价值量来看，电堆系统占比最大，达45-50%，其次是空压机，占比25%左右。而在电堆中又以催化剂、双极板和质子交换膜的价值量占比大，这些核心材料和技术仍然与欧美存在一定差距。

催化剂在整个燃料电池系统成本中占到大约18%，而且这个核心材料仍然依靠进口，目前还没有一家企业能做到催化剂的国产化。 贵研铂业 属于前瞻性布局燃料电池铂极催化剂的企业，而且被列入工信部第二批专精特新“小巨人”企业。但即便是作为铂极催化剂的领头企业，贵研铂业近日在投资者互动平台表示：截至目前，公司氢燃料电池铂极催化剂尚在实验室阶段，目前没有商品化产品。

和催化剂的情况类似，在双极板、质子交换膜等领域，国内的材料与技术目前与国际先进水平还存在一定差距，国产化的进程刚刚开始，从技术突破和降低成本的角度还有很长的路要走。

电池电堆和燃料电池整体系统方面，亿华通、潍柴动力、新源动力和美锦能源持股的国鸿氢能占据市场主导地位。此前我们专门写过燃料电池系统，此处不多说。

欢迎回顾亿华通的个股报告：【被外资买爆的氢燃料电池企业！同样有雷？】

欢迎回顾潍柴动力的个股报告：【勇敢外卷，中国高端制造之光】