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1.政策支持綠氫綠電與工業(yè)耦合

國家層面政策：綠氫可以助力交通、化工、鋼鐵、石化等多領(lǐng)域深度脫碳，2022年3月國家發(fā)改委發(fā)布的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃 (2021-2035年)》提到氫能正逐步成為全球能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要載體之一，氫能是未來國家能源體系的重要組成部分，是用能終端實(shí)現(xiàn)綠 色低碳轉(zhuǎn)型的重要載體，是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展方向，規(guī)劃明確提到2025年可再生能源制氫量達(dá)到10-20萬噸/年。工信部 等三部委印發(fā)《工業(yè)領(lǐng)域碳達(dá)峰實(shí)施方案》，鼓勵(lì)有條件的地區(qū)利用可再生能源制氫，優(yōu)化煤化工、合成氨、甲醇等原料結(jié)構(gòu)?！?ldquo;十四 五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》《關(guān)于“十四五”推動(dòng)石化工行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》等政策提出綠氫與化工耦合。

西部地區(qū)的政策側(cè)重于綠氫在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

據(jù)勢(shì)銀統(tǒng)計(jì)，目前內(nèi)蒙古自治區(qū)、甘肅省、寧夏回族自治區(qū)和四川省成都市都在相應(yīng)的政策中明確了2025年可再生能 源制氫產(chǎn)量，合計(jì)年產(chǎn)量約80萬噸。這超過了國家發(fā)改委在國家氫能規(guī)劃中提及的2025年可再生能源制氫年產(chǎn)量目標(biāo)， 也體現(xiàn)出了中國可再生能源制氫的巨大潛力。

由于不同產(chǎn)業(yè)存在地域性分布的差異，各省市對(duì)可再生能源制氫的應(yīng)用規(guī)劃也存在顯著的差異。東部地區(qū)，例如上海 和廣東等，對(duì)于可再生能源制氫在交通領(lǐng)域，尤其是制氫加氫一體站的應(yīng)用更為關(guān)注。西部地區(qū)的政策更加側(cè)重于強(qiáng) 調(diào)可再生能源制氫在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。在內(nèi)蒙古、寧夏等地區(qū)，既擁有大量的可再生能源，也匯聚了大量的高碳排放 企業(yè)，例如煉化企業(yè)、化工企業(yè)和鋼鐵企業(yè)等，電解水制氫技術(shù)的應(yīng)用為這些高碳排放企業(yè)提供了低碳解決方案。

2025年，內(nèi)蒙古綠氫制備能力超過50萬噸/年:《關(guān)于促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的意見》，到2025年前，開展“風(fēng)光儲(chǔ)+ 氫”“源網(wǎng)荷儲(chǔ)+氫”等綠氫制備示范項(xiàng)目15個(gè)以上，綠氫制備能力超過50萬噸/年；鼓勵(lì)工業(yè)副產(chǎn)氫回收利用，工業(yè)副 產(chǎn)氫利用超過100萬噸/年，基本實(shí)現(xiàn)應(yīng)用盡用；探索綠氫在化工、冶金、分布式發(fā)電、熱電聯(lián)供等領(lǐng)域的示范應(yīng)用，打 造10個(gè)以上示范項(xiàng)目；培育或引進(jìn)50家以上包括15-20家裝備制造核心企業(yè)在內(nèi)的氫能產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)，電解槽、儲(chǔ)氫 瓶、燃料電池等裝備的關(guān)鍵材料及部件制造取得技術(shù)突破。

《鄂爾多斯市“十四五”能源綜合發(fā)展規(guī)劃》和《鄂爾多斯市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》（2022年6月），提出在2025年底前 形成40萬噸/年的綠氫供應(yīng)，在2030年底前達(dá)到100萬噸/年的綠氫制造規(guī)模。2025年，整個(gè)內(nèi)蒙古的綠氫產(chǎn)能規(guī)劃目標(biāo) 是48萬噸，鄂爾多斯相當(dāng)于是整個(gè)內(nèi)蒙古的80%。規(guī)劃分三個(gè)階段進(jìn)行，每個(gè)階段在氫源、制氫裝備、應(yīng)用場(chǎng)景等方面 做了詳細(xì)的布局。在推動(dòng)可再生氫在煤化工行業(yè)的規(guī)?；瘧?yīng)用方面，做了適應(yīng)鄂爾多斯當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)特色的安排，具體包括 可再生氫＋煤化工生產(chǎn)烯烴、天然氣、油品及化工品，以及可再生氫＋二氧化碳生產(chǎn)甲醇及下游產(chǎn)品等。對(duì)氫能產(chǎn)業(yè) 的規(guī)劃提出了5年建設(shè)28個(gè)氫能項(xiàng)目、投資1584.47億元。

2.綠氫和工業(yè)分布決定工業(yè)綠氫先行

氫能在能源轉(zhuǎn)型中的角色

氫能（綠氫）與電力（綠電）均為二次能源，是雙碳目標(biāo)戰(zhàn)略下的必然選擇。氫氣的利用由來已久，但并非是當(dāng)前備 受關(guān)注的交通和電力領(lǐng)域，而主要作為生產(chǎn)原料應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。綠能來自于綠電，從能源效率的角度來說，優(yōu)先使 用電力，電力解決不了的問題再制氫，能源載體、低碳原料是氫能工業(yè)領(lǐng)域的核心用途。

氫能的發(fā)展可以從“二次能源、能源載體、低碳原料”這3個(gè)角度切入，助推能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程：

角度1 氫氣可作為高效低碳的二次能源：氫氣本身是一種高能源密度的二次能源（單位質(zhì)量），同時(shí)也具有較強(qiáng)的 電化學(xué)活性、可通過燃料電池進(jìn)行發(fā)電。因此氫氣可應(yīng)用于燃料電池汽車從而替代傳統(tǒng)燃油汽車，節(jié)約石油消費(fèi)；也 可以用于家用熱電聯(lián)產(chǎn)，減少電力和熱力需求；還可以直接將氫氣摻入到天然氣管網(wǎng)直接燃燒。

角度2 氫氣可作為靈活智慧的能源載體：通過電解水制氫技術(shù)及氫氣與其他能源品種之間的轉(zhuǎn)化，可提高可再生能 源的消納、提供長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能、優(yōu)化區(qū)域物質(zhì)流和能量流，進(jìn)而建立多能互補(bǔ)的能源發(fā)展新模式。比如，在區(qū)域電力冗 余時(shí)，可通過電解水制氫將多余電力轉(zhuǎn)化為氫氣并儲(chǔ)存起來；在電力和熱力供應(yīng)不足時(shí)，氫氣可以通過電化學(xué)反應(yīng)發(fā) 電、熱電聯(lián)供、直接燃燒等方式來實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)和熱網(wǎng)供需平衡。

角度3 氫氣可作為綠色清潔的工業(yè)原料：國際能源署、麥肯錫等機(jī)構(gòu)都認(rèn)為氫能將實(shí)現(xiàn)工業(yè)部門的深度脫碳，主要 方式為應(yīng)用氫能革新型工藝，可以大規(guī)模使用“綠氫”替代“灰氫”。氫氣直接還原鐵是氫能革新型工藝的典型代表， 該工藝使用氫氣作為還原劑，將鐵礦石直接還原為海綿鐵，之后進(jìn)入電爐煉鋼，從而節(jié)省了焦炭的使用、減少了因原 料帶來的二氧化碳排放。“綠氫”替代“灰氫”是使用來自可再生能源的氫氣，來替代合成氨、甲醇生產(chǎn)過程中的化 石能源制氫，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)深度脫碳。

氫氣來源現(xiàn)以灰氫為主，基本全部用于工業(yè)領(lǐng)域

我國的氫源結(jié)構(gòu)目前仍是以煤為主，來自煤制氫的氫氣占比約62%、 天然氣制氫占19%，電解水制氫僅占1%，工業(yè)副產(chǎn)占18%。就消費(fèi)情 況看，目前的氫能基本全部用于工業(yè)領(lǐng)域，其中，生產(chǎn)合成氨用氫 占比為37%、甲醇用氫占比為19%、煉油用氫占比為10%、直接燃燒 占比為15%、其他領(lǐng)域占比為19%。

新建工業(yè)項(xiàng)目配綠氫、存量項(xiàng)目進(jìn)行綠氫置換逐漸成為發(fā)展趨勢(shì)。 基于需求側(cè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)鏈的完善，從灰氫逐步過渡到綠氫是 較好的方式，優(yōu)先使用副產(chǎn)氫，實(shí)現(xiàn)資源綜合利用。

西部風(fēng)光資源豐富，發(fā)展綠氫具有優(yōu)勢(shì)

在風(fēng)能資源方面，2021年我國東北地區(qū)西部和東北 部、華北北部、內(nèi)蒙古中東部、新疆北部和東部、 西北地區(qū)西北部、西藏大部、華東東南部沿海等地 等地高空70米風(fēng)力發(fā)電機(jī)常用安裝高度的風(fēng)能資源 較好，有利于風(fēng)力發(fā)電。

2021年，新疆、西藏、西北中部和西部、西南西 部、內(nèi)蒙古中部和西部、華北西北部、華南東南 部、華東南部部分地區(qū)年水平面總輻照量超過 1400kWh/m，其中，西藏大部、四川西部、內(nèi)蒙古 西部、青海西北部等地的局部地區(qū)年水平面總輻 照量超過1750kWh/m，太陽能資源最豐富。

3.綠氫與工業(yè)耦合示范項(xiàng)目及經(jīng)濟(jì)性

綠氫成本接近煤制氫，光電氫化耦合整體項(xiàng)目具備經(jīng)濟(jì)性

以化工企業(yè)作為氫能消納場(chǎng)景，發(fā)揮上下游產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)作用 。借助西北地區(qū)光伏資源和產(chǎn)業(yè)集群優(yōu)勢(shì)，將光伏制氫用于化工原料或燃料，打通 “光伏制氫+化工”生態(tài)鏈，解決光伏棄電嚴(yán)重問題，同時(shí)帶動(dòng)下游化工產(chǎn)業(yè)。

光伏棄電嚴(yán)重，經(jīng)濟(jì)效益受損。 盡管西北地區(qū)擁有豐富的光伏資源，但是存在嚴(yán)重棄光現(xiàn)象，大量光伏發(fā)電因?yàn)?消納不足只能成為“垃圾電” ，影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。而“光伏制氫+化工”生態(tài) 鏈，則可將額外的光伏電力用于制氫，實(shí)現(xiàn)光電的充分利用。

氫能在傳統(tǒng)煤基能源面對(duì)碳中和行動(dòng)轉(zhuǎn)型發(fā)展中可以起到 重要作用，它是架起煤基能源與新能源之間的橋梁。在雙 碳目標(biāo)下，應(yīng)充分發(fā)揮煤炭資源富含碳的原料優(yōu)勢(shì)，將可 再生能源制氫與之結(jié)合，在相同產(chǎn)品產(chǎn)量的情況下，可大 幅降低煤炭消費(fèi)總量，同時(shí)大幅減排由于水煤氣變換過程 產(chǎn)生的大量高純CO2，使得碳資源得到充分利用，可以實(shí) 現(xiàn)煤化工產(chǎn)業(yè)CO2低排放、甚至零排放，大幅削減碳稅成 本，系統(tǒng)能量利用效率將得到全面提升。

引入“綠氫”的幾個(gè)影響： 1.減少空分系統(tǒng)負(fù)荷，甚至取消空分，減少燃料煤消耗； 2.氫源由煤氣化和綠氫，減少煤氣化規(guī)模，降低原料煤消耗； 3.改變變換工藝； 4.由于減少水煤氣變換、空分符合，將顯著降低凈化酸性氣 體脫除環(huán)節(jié)裝置負(fù)荷； 5.需要進(jìn)一步示范，在驗(yàn)證技術(shù)可行的基礎(chǔ)上，解決經(jīng)濟(jì)性 問題。

4.工業(yè)綠氫應(yīng)用提升相關(guān)設(shè)備需求

電解槽：堿性電解水技術(shù)占據(jù)主導(dǎo)地位

電解水制氫：具有綠色環(huán)保、生產(chǎn)靈活、純度高（通常在99.7%以上）以及副產(chǎn)高價(jià)值氧氣等特點(diǎn)， 但其單位能耗約在4-5千瓦時(shí)/立方氫，制取成本受電價(jià)的影響很大，電價(jià)占到總成本的70%以上。若 采用現(xiàn)有電力生產(chǎn)，制氫成本約為30-40元/公斤，且考慮火電占比較大，依舊面臨碳排放問題。一 般認(rèn)為當(dāng)電價(jià)低于0.3元/千瓦時(shí)（利用“谷電”電價(jià)），電解水制氫成本會(huì)接近傳統(tǒng)化石能源制氫。

水電解槽：水電解制氫過程的主要裝置。目前，電解水制氫技術(shù)主要有堿性水電解槽（AE）、質(zhì)子 交換膜水電解槽（PEM）和固體氧化物水電解槽（SOE）。其中，堿性電解槽技術(shù)最為成熟，生產(chǎn)成 本較低，國內(nèi)單臺(tái)最大產(chǎn)氣量為1400立方米/小時(shí)；質(zhì)子交換膜電解槽流程簡(jiǎn)單，能效較高，國內(nèi)單 臺(tái)最大產(chǎn)氣量為50立方米/小時(shí)，但因使用貴金屬電催化劑等材料，成本偏高；固體氧化物水電解槽 釆用水蒸氣電解，高溫環(huán)境下工作，能效最高，但尚處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段。

電解槽：綠氫項(xiàng)目建設(shè)加快，未來綠氫成本有望下降

國內(nèi)的可再生能源制氫項(xiàng)目正在如火如荼地建設(shè)中。據(jù)勢(shì)銀(TrendBank)統(tǒng)計(jì)，目前國內(nèi)已有超過百個(gè)在建和規(guī)劃中的電解水制氫項(xiàng)目， 涵蓋了石油煉化、化工合成、鋼鐵冶煉和交通等多個(gè)領(lǐng)域。在2020年之前，大型電解水制氫設(shè)備(1000Nm3/h及以上)主要應(yīng)用于多晶硅等 極少數(shù)領(lǐng)域，大工業(yè)領(lǐng)域幾乎沒有涉及；2020年以后，雙碳目標(biāo)的建立對(duì)電解水制氫項(xiàng)目在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用起到了極大的推動(dòng)作用，大 多數(shù)綠氫項(xiàng)目都啟動(dòng)于2020年之后。

在中國，堿性電解水制氫技術(shù)已經(jīng)完成了商業(yè)化進(jìn)程，產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展較為成熟。目前在中國已經(jīng)發(fā)布的最大單槽制氫規(guī)模為1400Nm3/h，電 解槽直流電耗最低可以達(dá)到4.2kWh/Nm?。質(zhì)子交換膜電解水技術(shù)還處于商業(yè)化初期，賽克賽斯和國電投等國內(nèi)企業(yè)，都已經(jīng)具備生產(chǎn)制 氫規(guī)模200Nm3/h的PEM電解槽的能力，工業(yè)級(jí)PEM電解槽產(chǎn)品的制氫能耗大約在5kWh/Nm3，但產(chǎn)業(yè)鏈仍存在國產(chǎn)化程度不足的問題。首先， 電解槽中的質(zhì)子交換膜較大的依賴國外進(jìn)口;其次，電解槽使用的催化劑主要由鉑和銥等貴金屬組成，由于全球85%左右的銥由南非提供， 這意味著催化劑也極度依賴進(jìn)口供應(yīng)。這些都可能成為未來制約中國質(zhì)子交換膜電解水產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的問題。

電解槽：堿性電解水技術(shù)企業(yè)較多，單槽規(guī)模較大

從光伏、風(fēng)電、電力、鋼鐵、石化、燃料電池、房地產(chǎn)行業(yè)跨界入局的企業(yè)較多，環(huán)保、焦化、水利、煤化工、海洋裝備、氣體、汽車等 行業(yè)企業(yè)也在布局。除電解槽生產(chǎn)制造外，相關(guān)零部件如電極涂層，氣體擴(kuò)散層，雙極板、隔膜等相關(guān)研發(fā)制造企業(yè)也在逐漸增多。從企 業(yè)發(fā)布的產(chǎn)品來看，布局堿性電解水制氫技術(shù)的企業(yè)數(shù)量要比布局PEM電解水制氫技術(shù)的企業(yè)數(shù)量更多，發(fā)布的電解水制氫設(shè)備的單槽制 氫規(guī)模越來越大。電解槽裝備企業(yè)數(shù)量從2020年約10家迅速上升到超百家。

原標(biāo)題：氫能源行業(yè)專題研究報(bào)告：工業(yè)綠氫1.0時(shí)代開啟