我国目前是世界上最大的制氢国,年制氢产量约 3300 万吨,其中,达到工业氢气质量标准的约 1200 万吨。另外,我国可再生能源装机量全球位列第一,在低碳清洁的氢能供给上具有巨大潜力。

目前,国内氢能产业呈现积极发展态势,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。
全产业链规模以上工业企业超过 300 家,集中分布在长三角、粤港澳大湾区、京津冀等区域。
氢能产业链分别为上游制氢企业、中游储运商以及下游用氢企业,包括加氢站的建设运营商,氢能源汽车是目前我国氢能应用最主要的领域,或也是未来氢能产业最重要的应用发展方向。
2022 年 11 月 16 日,第二届氢能国际(中国·南海)主题峰会在线上举行。在会上发布了 2022 全球氢能企业 TOP100 榜单,评分方式主要采用定性分析 和定量分析相结合的方法进行研究,最终评选出国外50家氢能、国内50家氢能企业进入“2022全球氢能企业TOP100” 榜单。

(二)上游:化石能源制氢方式为主
目前氢气的生产方式主要分为三种,分别为化石燃料制氢、工业副产制氢和电解水制氢。化石燃料制氢主要是 以煤炭为还原剂水蒸气为氧化剂,在高温下将碳转化为 CO 和 H2为主的合成气,然后经过煤气净化、CO 转化以及 H2提纯等主要生产环节,最终生成氢气。工业副产制氢是指在生产过程中,利用富含氢气的终端废弃物或副产物作为原材料,采用变压吸附法(PSA)回收提纯制取氢气。电解水制氢,顾名思义是通过对加入电解液的水通电,分解成为氢气和氧气。
根据生产工艺的不同,可以把氢气分为“灰氢”“蓝氢”“绿氢”,灰氢指的是以化石能源为原料,通过燃烧或重整等方式制取的氢气,灰氢制取成本相对较低,但在整个工艺流程中碳排放量较高,不利于“双碳”目标的实现。
蓝氢是指在生产过程中使用了碳捕集、利用与封存(CCUS)等先进技术制成的氢气,该技术可捕获温室气体,能够减少生产过程中的碳排放量。绿氢则是通过清洁能源发电,电解水制成的氢气。电解水制氢的技术装备简单,工艺流程也较为稳定,在生产过程中几乎没有碳排放,但是缺点是成本较高,单位成本约为灰氢的 4-5 倍,这也是目前电解水制氢发展的最大瓶颈。
目前全球主流的制氢方式是甲烷水蒸气催化重整工艺(SMR),SMR 是指在一定的反应条件下, 使用催化剂促使甲烷的 C-H 键断裂,并重新组合生成新的化学键过程,具有工艺简单、成熟等优点,但我国因资源禀赋的特点,仍以煤制氢的方式为主,相较于 SMR 工艺排放的二氧化碳更多,而电解水低碳环保的制氢方式我国和全球其他国 家占比都不到 1%。

(三)储运:长管拖车为主,液氢槽罐车、管道运输为辅多种方式齐头并进
根据氢的存在形态不同,储存主要也分为三种方式,分别为气态储氢、液态储氢和固态储氢。气态储存是目前最为常见的储存方式,具有成本低、充放速度快、能耗低、可在常温操作等优点,但缺点也很明显,气态氢密度低, 会导致储存体积过大,增加运输难度,并且也存在储氢容器氢气泄漏和爆炸等安全隐患。液氢相比对气态氢气,具有能量密度大、体积小、加注便捷等优点,然而转化液氢的成本较高,对绝热的要求高,目前还主要用于航天和军事领域。固态氢理论上来说是最为理想,具有安全性好、密度更大、纯度高、运输便利等优点,但是目前还存于技术的研发阶段,并且使用起来对于工况的要求较为苛刻,未来随着科技与技术的进步,将会有更多商业化的应用。
运输方面,最佳的氢运输方式应根据运输距离、运输规模等多因素进行考量而后进行选择。例如运输场景为小规模、短距离时,高压气态长管拖车就是最为经济的运输方式,一旦运输距离上升,就会随着车辆的使用成本与维护成本的上升而变得不再经济。长距离、点对点、超大规模的氢气运输可使用管道运输,但运输管道前期投入成本 较高,且建设难度大,目前还没有实现规模化的发展和应用,当前,我国纯氢管道建设处于起步阶段,规模较小,总里程约 400 公里,主要分布在环渤海湾、长江三角洲等区域,已建项目以化工园区内应用为主。大规模、中长距离的运输可将氢气液化后运输液氢,液氢体积小、稳定性高,便于运输,并且可以进行海运。
(四)下游:氢能源汽车发展未来可期
目前我国氢能应用最主要的领域是氢能源汽车以及与之配套的加氢站等配套基础设施。
相比于传统的燃油车,氢能源车可实现真正的零排放无污染,相比于电动汽车,氢能源车在补能时间上有巨大的优势,一次补充燃料仅需要几分钟,与燃油车所需时间持平。并且,氢能源汽车还具有能量转换效率高、续航里程长等优势。然而,因目前氢能源汽车成本较高,以及相关技术还不够成熟,且与之配套的基础设施建设不完善等原因,民众使用起来并不方便,导致购买意愿不强烈,氢能源汽车在我国还没有得到大范围的应用。