我国氢能产业发展驶入“快车道”，氢产业发展未来将会是什么趋势

相关技术及市场仍不成熟

氢燃料电池燃料能量密度最大，高于锂离子电动车及燃油车，能效比上占据优势。考虑全生命周期后，能源效率约为29%，高于锂离子电动车的28%及燃油车的14%。在续航方面，氢燃料电池汽车传统燃油车相似，续航里程约在600公里左右，优于锂离子电动车此外氢燃料电池汽车还具有无噪音，充能时间短，耐低温，事故严重性小等优点。

然而目前，氢燃料电池汽车在中国市场刚刚起步，技术和市场仍不成熟，处于幼稚期，未来发空间巨大且氢燃料电池汽车应用领域不具有普适性，这也是未来氢燃料电池汽车技术需要革新和研究之处。

产量受到疫情影响严重

根据高工产业研究院(GGII)的数据显示，2016-2020年中国氢燃料电池汽车产量逐年上升，受到疫情影响，2020年产量下滑至1199辆。这表明中国氢燃料电池汽车市场正在成长，产量的增加一定程度上代表了市场需求增加。未来，氢燃料电池汽车的发展前景较好。

市场进入商业化初期

2016-2020年，中国氢燃料电池汽车保有量逐年上升，受到疫情影响，2020年销量有所下滑。截止2020年底，我国氢燃料电池汽车年销量1177辆，保有量7352辆，标志着我国氢燃料电池汽车正在逐渐被市场认可接纳，氢燃料汽车进入商业化初期。

商用车是研发方推广重点

与海外专注于氢燃料电池乘用车的量产不同的是，我国将研发和推广重点放在商用车上。2020年，我国燃料电池汽车销量中，全为商用车。其中，客车销量占比达98%，货车销量占比为2%。截至2020年底，我国氢燃料电池车累计行程超过1亿公里，以氢燃料电池物流车和客车为主。

政策指引保驾护航

中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图(2.0版)》是为我国氢能发展道路提出了更为明确的要求与指引。随着国家“碳中和”、“碳达峰”任务的推进，氢能这一绿色能源受到国家的重视和大力推动。未来目标中就风光能电解水制氢，加氢站等基础设施建设，氢燃料电池汽车等进行了详细规划。

—— 更多数据请参考前瞻产业研究院《中国氢燃料电池行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》

近日，受氢能产业规划相关政策持续落地的影响，二级市场氢能源相关概念板块投资热情瞬间被点燃，相关概念股股价纷纷上演“一字板”或“20cm”涨停。其中，以深冷股份（300540.SZ）、亿华通（688339.SH）、致远新能（300985.SZ）等在内燃料电池相关个股涨幅最甚。

在氢能相关板块投资热度不减的当下，财华社希望通过策略氢燃料电池专题，带来读者及投资者走进氢能，了解全球氢能产业当下躁动的原因。此外，针对二级市场投资者关心的燃料电池产业链受益国产企业进行浅析。

全球“氢风正起”，氢能占比有望提升

氢能是一种来源广泛、清洁无碳、灵活高效、应用场景广泛的二次能源，亦是一种支撑可再生能源大规模发展的理想互联介质。

从产业角度来看，氢能产业链条是非常长的，覆盖能源、化工、设备、交通等多个行业。近期二级市场投资热度也主要围绕在上游氢制取、储运、加氢站；中游燃料电池堆、燃料电池系统及相关配件；以及下游氢燃料电池 汽车 、工业及能源、和建筑领域等相关题材股进行躁动。

话说回来，氢能即是可再生能源，应用场景如此之广，为何全球发展了几十上百年，都无法大规模商业化呢？

实际上，相较于中国，氢能很早就被日本、漂亮国、韩国等国家纳为能源战略重要组成部分，政策评估、商业前景预测、技术研发等战略规划在二十世纪90年代就有了。

例如，94%能源供应来自海外市场日本。为了减轻对外部能源依赖，一直想打造一个“氢能 社会 ”，曾在2017年就公布了《基本氢能战略》，该战略目标就是实现氢燃料与其他燃料的成本平价，进而实现对传统能源的替代。

但是，由于氢能供应与应用不仅涉及煤化工、炼油、焦化等传统工业，还涉及到氢燃料电池 汽车 、固态式燃料电池储能等新兴产业，需要攻克的供应及应用技术领域难题太多。另外，与天然气、石油、煤等传统能源相比，从制取到应用付出成本太贵，导致过去全球主流的能源还是依靠传统煤、石油及天然气。

例如，从简单的制取氢气环节来看。与煤炭、石油和天然气等直接开采的能源不同，氢能是一种二次能源，也就说需要通过一定的技术工艺或方法将其从其它能源中提炼或制取出来。

目前，提炼或制取方法，如常见的煤制氢、天然气重整制氢等化石能源制氢法，还有焦炉煤气、氯碱尾气等工业副产品提纯制氢法；还有初中学习过的电解水制氢法（因成本太高，目前采用该方法制氢占比较小）。不管上述何种制取法，按照过去的技术成本比其他传统能源高上不少。

最为重要一点是， 氢能带来经济效益与传统能源相比相差甚远，应用场景的广度及深度两者不在同个量级上，所以氢能在这几十年的全球能源供应体系结构中，占比非常的小。

现如今，随着氢能方面的技术不断迭代升级，制取、储氢、燃料电池等各个产业技术迎来了全面的升级，成本方面较过去有了较大降幅。

在此背景之下，恰逢全球能源结构不断发生变化，氢能被视为可再生能源消纳、能源储存和运输、能源转型和碳中和目标的重要途径。

在减少碳排放、能源安全、促进经济增长等因素驱动，全球“氢”风正起，氢能产业发展成为全球共同碳中和目标。

近年来，全球多个国家和地区已经颁布了氢能发展路线图。

欧盟先后发布“欧盟氢能战略”和“欧盟能源系统整合策略”两大新能源战略，希望在2050年实现碳中和的目标；

荷兰计划到2025年，建50个加氢站、投放1.5万辆氢燃料电池 汽车 和3000辆的重型 汽车 ；到2030年投放30万辆的氢燃料电池 汽车 。

法国更猛，直接喊出要将氢燃料用于大飞机上，计划在2035年实现这一目标；

较早推进氢能发展路线的日本，也加大了在氢能产业的布局。此外，漂亮国、韩国等国家加大投资力度，以支持氢能产业的发展。

近年来，我国政府不断加快推出氢能产业政策，从基础研究、产业引导、示范运营以及整车补贴等方面对燃料电池及氢能产业进行全面支持。

例如，近日，交通运输部印发的《综合运输服务“十四五”发展规划》明确指出加快充换电、加氢等基础设施规划布局和建设。

此外，地方性利好政策也层出不穷。例如，近日，浙江省印发了《关于浙江省加快培育氢燃料电池 汽车 产业发展实施方案的通知》（下称“方案”）。

方案明确，到2025年，产业生态基本形成，产业链上具有一批竞争力强的优势龙头企业。重点区域产业化应用取得明显成果，在公交、港口、城际物流等领域推广应用氢燃料电池 汽车 接近5000辆，规划建设加氢站接近50座。

此外，年内包括山东、江苏、河北、北京、上海等50多个地级市均陆续出台氢能产业规划。

根据国际氢能委员会预测，到2050年，氢能将创造3000万个工作岗位，减少60亿吨二氧化碳排放，创造2.5万亿美元产值，在全球能源中所占比重有望达到18%。

氢风正起，燃料电池蓄势待发

实际上，与纯电动 汽车 一样，氢燃料电池 汽车 也是我国新能源 汽车 的一个发展方向。

相较于纯电动 汽车 ，氢燃料电池 汽车 几乎可以弥补目前纯电动新能源车续航里程短、能量补给时长等短板。但是，纵然氢燃料电池 汽车 优势大于纯电动 汽车 ，但氢燃料电池 汽车 的产业化进程却滞后于纯电动 汽车 不少。

根据已披露的数据统计，2017年、2018年和2019年，我国氢燃料电池 汽车 销量分别为1,272辆、1,527辆和2,737辆，而新能源 汽车 销量分别达到77.7万辆、125.6万辆和120.6万辆。

导致两者相差甚远的原因，除了上文提及氢能关键技术尚不成熟，其储存、运输难度较大，导致的成本较高外，氢能的基础设施建设尚不完善，加氢站存在建设成本高、氢气成本高、补贴支持政策滞后以及审批管理机制不健全等情况，亦是导致我国加氢站建设推广进度较慢，整体产业链商业化前景不佳。

但是，目前这些困扰着氢燃料电池商业化的问题，有望借助当前全球氢风正起的大浪潮兴起，以及我国对氢能产业大力扶持（如“以奖代补”政策的实施），有望迎来全新的发展机遇。

根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》，至2025年我国氢燃料电池车保有量达到5万辆，按1：1配套测算，未来仅是氢燃料电池 汽车 领域就有超百万台的潜在增长空间，氢燃料电池市场发展潜力巨大。

中金公司测算，到2030和2060年，氢燃料电池车（商用车及乘用车）年销量将分别达到29万辆和200万辆，燃料电池车保有量达到134万辆和1,546万辆，对应总氢气需求将达到129万吨和3,031万吨。

氢燃料电池发展尚处初期，国产企业厚积薄发可期

目前，我国氢能源电池发展还处于初期阶段，国内整体竞争格局尚不明朗，部分细分领域还与国际有较大差距。这意味着未来随着氢燃料电池全产业链发展全面推进，国内可能会孕育优质的细分领域龙头企业。

具体而言，氢燃料电池 汽车 产业链上游主要为膜电极、双极板、各类管阀件与传感器、车载高压储氢瓶等发动机零部件生产制造行业，产业链中游主要为燃料电池发动机系统及电堆集成行业，产业链下游为燃料电池整车制造和营运行业。

氢燃料电池产业链

从竞争格局来看，上游的催化剂、质子交换膜及气体扩散层方面绝大多数供应商都是国际企业。其中，催化剂这一领域，目前国内燃料电池催化剂主要使用日本田中贵金属和英国庄信万丰的催化剂，约占市场约80%份额；而在质子交换膜领域，虽然国内主要供应商是漂亮国的戈尔，但国产企业也在悄然崛起，如东岳集团和科润新材料；气体扩散层方面，基本被日本东丽、加拿大巴拉德、德国的SGL三家国际大厂垄断，国内上海华谊、通用氢能等企业还处于谋求商业化阶段。

氢燃料电池中游的领域，国产替代优势最为明显，未来出现龙头的可能性也是比较大的。

中游的空压机领域，国产化率接近100%，国内市场空压机供应商主要有雪人股份、德然动力、东德实业、金士顿 科技 等企业。此外，在氢气循环泵领域，国产企业也不少，如苏州瑞驱、浙江宏升、东德实业。

中游的储氢系统领域，近年来国内车载储氢瓶企业成长非常之快，像国富氢能、中集安瑞科、中材 科技 、科泰克、天海工业、亚普股份、京城股份等企业，成长速度非常之快，技术水平部分企业已经达到国际水平。

此外，整体氢燃料电池系统集成商方面，国产企业也不少，如上市企业潍柴动力、亿华通、雄滔股份，非上市企业有上燃动力，还有近日上汽集团拟分拆上市的捷氢 科技 。

氢燃料电池下游领域，受成本因素影响，目前氢燃料电池主要应用长距离客运、货运（重卡、大巴、公交）、物流叉车、轮船等交通工具。国内整车制造厂商就有大家所熟知的上汽、宇通、一汽等传统车企；终端的营运商方面，如厦门金龙、上海氢车熟路等企业。

尾语：

短时间内，氢燃料电池迎来前所未有的发展机遇已经是不争的事实。但是，要将氢燃料电池 汽车 与当前火热的纯电动 汽车 放在同一水平线上相提并论，还为 时尚 早。

从规模化角度来看，目前纯电动 汽车 购买成本基本可以与传统燃油车抗衡了，而且目前纯电动 汽车 产销量正处于放量阶段，未来规模化带来的成本优势可能会进一步放大。因此，若不考虑补贴，在成本方面，氢燃料电池 汽车 当前还不具备与纯电动 汽车 竞争的机会。

向前看，全面推进氢能产业发展已经成为全球各国的共识，氢能产业化进程有望进入加速发展阶段。因此，随着氢能产业技术的进步、加氢站等基础设施的完善以及各环节成本的降低，氢能的发展前景值得期待。

本文源自财华网

新能源 汽车 ，最近我想大家并不陌生。这个称呼无论是在 汽车 领域还是股市都是热门话题，受很多厂家和投资者追捧。

新能源 汽车 说得直白一些就是不是采用常规燃料（汽油和柴油）作为动力来源的 汽车 ，一般可以分为四大类： 混合动力 汽车 （HEV）、纯电动 汽车 （BEV）、燃料电池电动 汽车 （FCEV）和其它新能源 汽车 。

在这四大类新能源 汽车 里面，近几年比较流行的就是混合动力 汽车 和纯电动 汽车 ，这些家用车都已经在路面上随处可见了。但是燃料电池 汽车 目前国内并没有量产的家用车，只是一些商用车在使用，而我们口中的燃料电池 汽车 也就是常说的氢能源 汽车 。

今天的这篇文章我们就来讲讲燃料电池和氢能源 汽车 ，为何这种新能源 汽车 现实中还没有普及。

一、什么是燃料电池

燃料电池就是通过化学反应，将燃料或氧化剂中的化学能转化为电能的装置。我们所说的燃料电池一般就是指氢燃料电池。

氢气作为燃料电池其实 历史 已经很久了，在200年前，其实就有了，但是因为安全性和能量密度较低，氢气作为内燃机燃料并没有表现出优越性。 但是，在如今的燃料电池技术中，氢气并不直接燃烧，而是和氧气反应转化为电能。

燃料电池主要由三部分组成：电极、电解液和外部电路。 氢气首先进入燃料电池的正极，然后氢气与覆盖在正极上面的催化剂反应，释放电子形成带正电荷的氢离子，氢离子穿过电解液到达负极。然而，电子不能通过电解液，电子只能流入电路，形成电流，产生电能。在负极催化剂使氢离子与空气中的氧结合成水，水是燃料电池中唯一产生的副产品 ，这就是所谓的清洁能源。

燃料电池根据电解液的不同可以分为以下 五种类型 ：

这五种类型里， 汽车 领域应用较多的就是 质子交换膜燃料电池 ， 它的电解液是质子交换膜，运行温度是50-100摄氏度，电极采用的催化剂是铂金 。

了解了燃料电池以及它的工作原理以后，我们还需要搞清楚这个氢气究竟是如何产生的，制氢的方法有哪些？

二、常见的氢气制造方法

今天，氢可以通过多种能源和技术来生产。如今， 全球每年的纯氢产量约7000万吨，其中仅有 少于1万吨的氢气用于燃料电池 汽车 ，可想而知，这部分未来有很大的发展空间巨大。

从上表中我们可以看到， 当今全球氢生产原料以化石燃料为主，占全球氢产量的96%。48%的氢产自天然气，30%的氢产自烃类/原油产品，18%的氢产自煤炭，仅有 4%的氢产自电解水 。

中国是世界上最大的制氢国，2017年的制氢量有1900万吨，62%左右的制氢主要来自煤炭和焦炉生产，因为中国传统上非常依赖煤炭生产能源。然而，随着中国在全国范围内全面转向绿色、可再生能源，这种情况正在改变。在中长期规划中，可再生资源作为氢气制取的来源将发挥越来越重要的作用。根据中国氢联盟的数据，到2050年，大约70%的氢将由可再生能源生产。

1、煤炭生产氢气

煤炭产生氢气的方法在国内比较常用，它是通过“煤气化”的方式，由煤与高温蒸汽和氧气在加压的气化炉中反应生成合成气，并转化为气体成分。

这种氢气的制造方式操作成本低，原材料比较便宜。缺点就是在产生的过程中会伴有二氧化碳的产生，富含杂质，需要净化。

2、天然气生产氢气

天然气产生氢气的方法是目前最成熟、最普遍的方式，美国95%的氢气都是通过天然气进行生产的。

这种方法叫做天然气蒸汽重整，通过天然气与高温蒸汽反应生成合成气，即氢气和一氧化碳的混合物。一氧化碳与水发生反应产生更多的氢。

这种氢气的制造方式操作成本低，原材料比较便宜。缺点就是在产生的过程中会伴有二氧化碳和一氧化碳的产生。

3、电解水产生氢气

我们初中化学的时候都学过电解水可以产生氢气和氧气，但这个运行的前提就是要有足够的电，这个电究竟从哪里来？

这个电可以利用电网内的电力、风能/太阳能发电、光解和生物电解，其中风能和太阳能发电是未来将广泛采用的制氢方式。

根据生产方式和排放物的不同，产生的氢气命名也不同，我们一起来看看：

天然气、煤炭和新能源这是最常见的三种制氢方法， 天然气制氢产生的氢气叫灰氢和蓝氢，煤炭制氢产生的氢气叫棕氢和蓝氢。由于天然气和煤炭在制氢的过程中会产生二氧化碳，二氧化碳被捕捉掉的氢气称之为蓝氢。新能源通过电解水的方式产生的氢气，这里的排放物仅有水，这种氢气是最干净、最环保的，被称之为绿氢。 通过氢气的四种称呼和制氢方法，未来的制氢手段多会应用于电解水来获取。

三、氢气的运输和储存

燃料电池 汽车 目前还未普及很大一个难题就是氢气的运输和储存问题。燃料电池内的氢气是通过加氢站进行加注的，而加氢站的氢气是需要从制氢地运输到加氢站。

氢气运输的方式和成本与氢气的生产地点密切相关，可分为 集中式式生产、半集中式生产和分散式生产 。

集中式生产是指在大型的中央氢气生产厂生产，然后运输到最终加氢站，而分散式生产是指在加氢设施附近进行生产。半集中式生产是指在距离使用点很近（40-161公里）的中型制氢设备（5,000-50,000公斤/天）进行生产。这些设施不仅可以提供一定程度的规模经济，而且可以最大限度地降低氢运输成本和基础设施。

由于氢气在中国仍属于危险化学品类别，目前中国还没有分散式制氢。

氢气的运输可以以氢气的物理状态来决定，气态氢、液态氢和固态氢三种，不同的国家采用不同状态的氢进行运输。

1、压缩的气态氢一般是通过卡车或长管拖车或者管道输送

2、液态氢通常由卡车或其他运输方式运输，如铁路或驳船。液体氢在长途运输中经常使用，因为它比气态氢运输方式更具经济性

3、固态氢主要是在特定的容器中输送，但目前各地区仍处于不同的发展阶段，需要更多的技术改进才能形成大规模采用。

目前，通过长管拖车运输液态或气态氢和通过管道运输气态氢是三种主要的运输氢气的方法。在美国和日本氢气一般是以液态的方式运输，在中国氢气一般是以气态的方式运输。

四、燃料电池 汽车

我们先来看看燃料电池 汽车 和其它 汽车 的主要区别，其实主要在于动力系统。其它的零件基本都比较相似，没有什么不同的。

燃料电动车和纯电动车都是由电动机来进行驱动，传统 汽车 是由内燃机来进行驱动。燃料电池车和纯电动 汽车 的主要区别在于电的来源。与燃料电池车不同的是纯电动 汽车 的全部能量来自其电池组，电池组在充电站进行外部充电。

燃料电池车由四大基本模块组成：动力系统、底盘、 汽车 电子和车身 。动力系统是通过燃料电池系统和电动机为 汽车 提供动力。这种能量来源于氢气，氢气被存储在氢气罐中。燃料电池堆将这些能量转化成电能，并由电池作为辅助一同驱动电动机。

上图就是燃料电池车的运行原理。

在国内燃料电池车主要是商用车和卡车，乘用车基本还未上市。国内的燃料电池车制造厂商主要有福田欧辉客车、宇通客车、青年 汽车 、中通客车、上汽大通、飞驰客车、东风客车、中国重汽等。

上面讲解的都是氢燃料电池车的理论部分，接下来我们来看看实际的燃料电池车跟传统的车辆有何不同？

我们先来看看广汽氢燃料电池 汽车 动力系统平台，在上图上我们可以看到车辆的前部（传统车辆发动机和变速箱的位置）布置有驱动电机和燃料电池系统，驱动电机主要是用来驱动车辆行驶，燃料电池系统是将氢气转化为电能的装置。在车辆的中部布置这动力电池系统，这块动力电池可不小，甚至可以赶上纯电动 汽车 的动力电池大小，它可以直接驱动电机或者和动力电池堆一起驱动电机。车辆的后部布置了两个储氢罐，用来储存氢气的。

通过这种布局，你可以看到车辆的后部空间基本被储氢罐所占据，后备箱的空间会非常有限，这个有点像跑气的出租车，它把加气罐放在后备箱内部。

这个系统动力图可能会更形象一些，储氢系统会给燃料电池堆提供氢气，燃料电池堆产生电能，电能通过升压系统为动力电池进行充电，最后由动力电池驱动电机让车辆行驶。氢燃料电池车最终的排放物仅有水，这是典型的清洁能源。

这就是广汽氢能源 汽车 的前部，下部是驱动电机，驱动电机的上部是燃料电池堆，外部还有一些附件，比如空气滤清器、去离子罐、高压水泵、节温器、空压机、水分分离器、供氢系统等。

驱动电机和燃料电池堆采用上下布局，前部这套装置的高度可不低，这要比传统发动机的高度高一些，未来氢能源 汽车 会不会比普通的 汽车 的底盘都要高一些呢？这套系统似乎更适合SUV车辆。

中部和后部我们一起来看看，中部就跟纯电动车布置的动力电池位置一致，后部可以看到有两个黑色的储氢罐，两个储氢罐的布置采用一高一低的布置，低的储氢罐是因为靠近后排座椅位置，高的储氢罐是在后部底盘悬架和支架的上面，高出的一部分必然会导致后备箱的空间变小。

我们接下来再来看看上汽的氢能源 汽车 ：

上汽的氢能源布局跟广汽的完全不同，上汽的氢能源 汽车 前部是燃料电池系统，系统额定功率83.5KW，电堆峰值功率130KW。中部是储氢系统，有三个储氢罐，储氢量可达6.4KG。后部是三合一电驱系统，峰值功率150KW。

上汽的氢能源 汽车 布局跟广汽有很大的区别，它采用燃料电池和驱动电机分开布置，这样可以更好地给后部提供储存空间，中部的氢气罐布置是必会比动力电池的高度要高很多，车内的乘坐空间是否会受到影响，这一点要看它是把整个底盘高度提升还是牺牲室内空间，实车出来我们便会知道。从上图中你可以看到，它的动力电池没有布置在中间位置，可能跟燃料电池布置在头部，但尺寸肯定不如广汽的动力电池，两家的设计侧重性并不相同。

这是上汽氢能源 汽车 的前部电池的位置，它的固定是采用前后固定的方式，它的前部是一个大块的面板，如果前部一旦发生碰撞，那前部损伤的的几率会非常严重，这要看它前部如何进行加固，或者整体位置是否靠后一些，预留出一定的变形空间。

我想看完今天的文章，你应该对氢能能源 汽车 有了一定的了解，目前国内的氢能源家用车有成品，但均未量产。配套的设施也都还未齐全，国内目前的加氢站并不多，在你的城市可否配有加氢站，想要氢能源 汽车 量产化，那必然要解决氢气的运输/储存和加氢的问题。

1、无污染。燃料电池对环境无污染。它是通过电化学反应，而不是采用燃烧（汽、柴油）或储能（蓄电池）方式－－最典型的传统后备电源方案。燃烧会释放象COx、NOx、SOx气体和粉尘等污染物。如上所述，燃料电池只会产生水和热。如果氢是通过可再生能源产生的（光伏电池板、风能发电等），整个循环就是彻底的不产生有害物质排放的过程。

2、无噪声。燃料电池运行安静，噪声大约只有55dB，相当于人们正常交谈的水平。这使得燃料电池适合于室内安装，或是在室外对噪声有限制的地方。

3、电池高效率。燃料电池的发电效率可以达到50%以上，这是由燃料电池的转换性质决定的，直接将化学能转换为电能，不需要经过热能和机械能（发电机）的中间变换。

缺点：

1.氢气的来源问题。氢气不像氮气和氧气是空气中的最主要组成因素，想得到氢气可以通过电解水，但这可是个不太经济的方法，能量损失极大！你想，先从电解水开始，耗费电能，产生氢气，氢气再发电过程中还会有能量损失；电解水的电现在也是以煤电为主发出来的吧，烧煤发电也会有能量损失。

2.金属铂的稀缺。在氢燃料电池发电的过程中会用到金属铂作为催化剂。这种金属就是咱结婚买戒指那个比24K金更贵的那个铂，它少啊，它贵啊，那么大规模生产氢燃料电池，这个铂就是瓶颈，完全没有规模化后成本减少的效应，反而需求越多越贵，这可怎么办好？

3.氢气的安全性。有人说带着氢气瓶就像带个氢弹，到底这个氢气瓶会不会爆炸啊？氢气是最轻的气体，它的扩散性极强，氢的扩散系数比空气大3.8倍，比汽油大7.5倍，由此可以证明氢比汽油安全是有根据的。所以少量的氢气泄漏，可以在空气中很快被稀释成安全的混合气。氢气的比重小，易向上逃逸，这使得事故时氢气的影响范围要小得多。

在未来以分布式为主、零排放为特征的能源构架中，氢能源系统会与电力系统并存互补，共同满足交通运输、家庭生活、工业生产的能源需求。

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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我们所处的地球环境正在日益恶化，环保问题备受关注。汽车作为全球碳排放的一大因素，为了节能减排，全球各国都将发展新能源汽车列为重点项目。

提到新能源汽车，大部分人的第一印象就是纯电车，靠电驱动、没有了汽油燃烧时产生的大量排放物给人感觉会更加环保。然而事实果真如此吗？首先从产品层面来看，电车补能效率低、续航不稳定、电池受温度影响大、配套基础设施不完善等因素让不少消费者仍处在观望状态；其次我国电动汽车的电力大部分依赖于火力发电，电动车是否“真环保”仍有待商榷；最后从长远角度来看，报废汽车后续的电池处理问题也不容忽视。

那么是否有一种新能源，能够解决纯电汽车的这些短板？答案是有的，那就是氢能源汽车。

氢气是一种二次能源，也是公认的清洁能源。因其具有热值高、终端利用无污染、便于大规模储存等优点，被国际能源署誉为“未来能源架构的核心”，随着氢能产业各环节技术的日渐成熟，氢能利用也越来越广泛。在《中国制造2025》《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》《“一三五”国家战略性新兴产业发展规划》等多个国家规划中，明确提出将“氢能与燃料电池”作为战略重点。

而在氢燃料电池车领域，除了大家较为熟悉的丰田，现代汽车也早已深耕多年。早在 1998 年，现代汽车便启动燃料电池开发部门，2013年基于ix35打造的第1代氢燃料电车成为全球首款量产车型，随后的几年氢燃料电池大巴、氢燃料电池重卡先后问世，今年氢燃料电池车 Nexo 中国版也会在年内正式上市，形成“乘商并兼”的全产品矩阵。

与此同时，现代汽车集团全球首个海外氢燃料电池生产销售基地——“HTWO 广州”将于 2022 年底正式竣工并投产，作为中国首家大型氢燃料电池系统生产专用工厂，率先布局的现代汽车有望在氢能源车发展上取得先机。未来，现代汽车计划将燃料电池系统拓展部署至移动出行以及其他各种领域，实现 2040 构建氢能社会的美好愿景。

作为首款符合中国法规的氢燃料电池乘用车，目前Nexo中国版已经正式登录工信部《免征车辆购置税的新能源汽车车型目录》（第五十七批），其在续航里程及补能方面给我留下了深刻的印象。在充满氢的情况下，CLTC-P工况下续航里程可达550公里，加满氢仅需5分钟，完全解决了新能源汽车补能时间过长和续航焦虑等问题。在为中国消费者带来真正的“零碳排放”环保出行新体验进程中又迈出了重要的一步。

但不可否认的是，对于现阶段的国内市场而言，氢燃料电池车的发展仍面临不少的挑战。首先是公众认知问题。氢气的化学性质活泼，长期以来，我国一直将氢气作为危化品进行管理，应用领域局限在化学品，由此导致公众认知水平较低，且没有完善的能源管理方案。其次，日常运输、储氢也是一项难题，氢气在高压状态下存在安全隐患。此外，建设加氢站的成本远高于超充站，接近千万元，所以距离大规模普及还有些距离，目前全国支持公用的加氢站仅 270 座左右，多分布在广东、上海、河北等地。且我国储氢罐压力值与国外标准不同，受限于国内的相关法规，国内版的储氢能力会有所下降。最后就是价格方面，受到造车成本的限制，参考长安深蓝早前公布的SL03氢能版售价69.99万元，现代 Nexo 上市后的价格也不会很低，这就意味着想要亲身感受氢燃料电池车的独特魅力还有待时日。

即便如此，我依旧对它很有信心，此刻之于氢燃料电池车就像十年前之于纯电车一般，谁也不曾想到十年后的今天电动车的渗透率如此之高。由此可见，诸多挑战的背后是国家大力发展新能源的决心，作为“绝对纯净”的新能源，氢燃料电池车的发展前景更是不可估量。

1、污染小：

与传统燃油发动机不同的是，以氢燃料电池作为供能系统的汽车在行驶中不会释放像COx、NOx、SOx气体和粉尘等污染物，所以其污染更低，几乎没有什么污染。

2、噪声低：

氢燃料电池汽车在行驶时产生的噪音比较低，所以可以在一定程度上提升驾乘人员的舒适性。

3、效率高：

氢燃料电池的发电效率可以达到50%以上，它可以直接将化学能转化为电能，所以动力传递效率比较高，使汽车的动力更加突出。