收藏！2021年度中国氢能源产业链全景图剖析（附产业链全景图）-中商情报网

收藏！2021年度中国氢能源产业链全景图剖析（附产业链全景图） 中商产业研究院 2021-12-14 15:33

中商情报网讯：在能源短缺和环境恶化两大困境的威胁下，可持续清洁能源的开发日益迫切。目前可替代的新能源包括可再生电力、生物质和氢能等。相比于其他新能源，氢能的优势在于，储量大、污染小、效率高、可持续发展等。因此，氢能被认为是最理想的新能源，也是最有希望成为能源的终极解决方案。

一、氢能源全产业链

氢能源产业链上游是氢气的制备，主要技术方式有传统能源的热化学重整、电解水和光解水等；中游是氢气的储运环节，主要技术方式包括低温液态、高压气态和固体材料储氢；下游是氢气的应用，氢气应用可以渗透到传统能源的各个方面，包括交通运输、工业燃料、发电等，主要技术是直接燃烧和燃料电池技术。

资料来源：中商产业研究院整理

二、制氢行业分析

制氢产业链中上游为原料，主要包括煤炭、天然气、工业副产品等；中游为制氢技术方法，目前我国制氢的主要方法有煤制氢、天然气制氢、工业副产制氢及电解水制氢等；下游为氢气的储存，高压气态储氢技术、低温液态储氢技术，固态储氢技术及有机物液体储氢技术是国内常见的四种储氢技术。

资料来源：中商产业研究院整理

（一）氢气原材料占比分析

从各制氢路径的特点来看，传统制氢工业中以煤、天然气等化石能源为原料，但从长远看无法作为大规模集中化的氢能供应来源。电解水制氢纯度等级高，杂质气体少，易与可再生能源结合，被认为是未来最有发展潜力的绿色氢能供应方式。

数据显示，目前我国制氢原料中，煤炭使用最为广泛，占比达到64%，其次是工业副产品占比达21%，天然气占比达14%，电解水使用最少，占比仅为1%。

数据来源：中国氢能联盟、中商产业研究院整理

1.煤炭

从供应潜力看，中国当前煤化工行业发展较为成熟，煤制氢产量大且产能分布广，并可以基于当前的煤气化炉装置生产氢气，并利用变压吸附（PSA）技术将其提纯到燃料电池用氢要求。

近年来，我国原煤产量持续增加，2016年原煤产量33.64亿吨，2020年我国原煤产量38.44亿吨，同比增长0.9%。2021年1-10月我国原煤产量达32.97亿吨，同比增长4%。

数据来源：中商产业研究院整理

煤制氢需要大型的气化设备，煤制氢一次装置投资价格较高，单位投资成本在1~1.7万元/（Nm3/h）之间。只有规模化生产才能降低成本，在大规模制氢条件下，其投资与运营成本能够得到有效摊销，在煤价200~1000元/吨时，制氢成本约6.77~12.14元/kg。因此，煤制氢不适合分布式制氢，适合于中央工厂集中制氢。

中国煤制氢成本随煤炭价格变化趋势图

数据来源：未势能源

2.天然气

蒸汽重整制氢（SMR）在天然气制氢技术中发展较为成熟、应用较为广泛。其生产过程需要将原料气的硫含量降至1ppm以下，以防止重整催化剂的中毒，因此制得氢气的杂质浓度相对较低。中国天然气资源供给有限且含硫量较高，预处理工艺复杂，导致国内天然气制氢的经济性远低于国外。

目前，国内天然气生产增速放缓。数据显示，2021年10月中国天然气产量为164.5亿立方米，同比增长0.5%。2021年1-10月天然气产量为1684.3亿立方米，同比增长9.4%。

数据来源：中商产业研究院整理

根据天然气价格的变化，天然气制氢成本可从7.5元/kg增加到24.3元/kg，其中天然气原料成本的占比到70~90%。

中国天然气制氢成本变化趋势图

数据来源：未势能源

3.电解水

电解水制氢的成本主要取决于电费。据统计，2020年我国化石能源制氢占比达67%，而电解水制氢只占3%。当前化石能源制氢由于成本优势占据主导，电解水制氢具有绿色环保、生产灵活、纯度高等优势。以目前主流的碱性电解水为例，制氢效率约5度/立方米，电费成本约占85%，因此其经济性受电价的影响大。如果按照平均工业电价0.6元计算，成本约40-50元/kg，明显偏高。据估算，当电价低于0.3元时，电解水制氢成本与其他工艺路线相当。

数据来源：中国氢能联盟、中商产业研究院整理

绿氢

根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》的预测，受益于可再生能源成本下降以及碳排放约束，2020-2030年间绿氢（可再生能源电解制氢）比例将从3%上升至15%。其中，光伏制氢是最具潜力的电解水制氢方式，目前已经初具经济性。

根据Hemado数据统计，2020年全球电解水成本在4.2美元/千克，其中运行成本0.2美元/千克，前期电解装置系统投资成本1.8美元/千克，电力成本2.2美元/千克。

同时根据Hemado数据预测，未来电解水制备成本将不断下行。受益于近年可再生能源技术成熟和规模化发展，可再生电力成本预计在未来十年会显著下降；而伴随产能增加、技术进步，电解装置的转化效率和满载小时数将持续提升，这也促使单位氢气生产对应的电解装置成本持续下降。

数据来源：Hemado、中商产业研究院整理

（二）氢气来源市场占比分析

目前，全球制氢技术的主流选择是化石能源制氢，主要是由于化石能源制氢的成本较低，其中天然气重整制氢由于清洁性好、效率高、成本相对较低，占到全球48%。我国能源结构为“富煤少气”，煤制氢成本要低于天然气制氢，因而国内煤制氢占比最大达62%，其次为天然气制氢占比达19%。

数据来源：中国煤炭工业协会、中商产业研究院整理

（三）氢气产量预测分析

中国为全球第一产氢大国，氢气产量由2016年1850万吨增至2020年2500万吨，随着对氢能需求的增加，中商产业研究院预计2022年我国氢气产量可达2747万吨。

数据来源：中国煤炭工业协会、中商产业研究院整理

从区域分布看，我国氢气产能主要集中在西北、华北和华东地区，合计占比75%。其中，西北地区产能为1067万吨/年，华北地区产能为1021万吨/年，华东地区产能为940万吨/年，华南地区产能为499万吨/年，西南地区和东北地区产能分别为335万吨/年和195万吨/年，占比分别为8.3%和4.8%。

数据来源：中国氢能联盟、中商产业研究院整理

（四）制氢行业相关上市公司分析

资料来源：中商产业研究院整理

三、储氢行业分析

制氢是氢能源的基础，储运和加氢是氢能应用的核心保障。目前，全球氢气储运主要有三种路径：高压气态储氢、低温液态储氢，以及固态储氢。高压气态储氢技术、低温液态储氢技术，固态储氢技术及有机物液体储氢技术是国内常见的四种储氢技术。

资料来源：中商产业研究院整理

（一）储氢设备分析

1.储氢罐

高压气态储氢是一种最常见、应用最广泛的储氢方式，其利用气瓶作为储存容器，通过高压压缩方式储存气态氢。其优点是成本低、能耗相对小，可以通过减压阀调节氢气释放速度，充放气速度快，动态响应好，能在瞬间开关氢气。

以6061铝合金为内胆外面全缠绕碳纤维，我国已开发35MPa和70MPa。其中35MPa已被广泛用于氢燃料电池汽车，70MPa正逐步推广。

资料来源：斯林达、中商产业研究院整理

2.行业市场规模

目前，我国储氢造价成本达27055元，储氢瓶售价达38650元，储氢瓶配套系统单车价值量达15万元，新增储氢瓶市场规模达2亿元，随着技术发展和生产规模的扩大，2050年新增储氢瓶市场规模将达2400亿元。受中国市场庞大的重卡基数推动，未来十年内，中国市场的车载储氢瓶市场份额预期提升至39%，将成为全球最大的车载储氢瓶市场。

资料来源：中国汽车工程学会、中国氢能联盟、中商产业研究院整理

3.储氢企业区域分布

据企查查不完全统计，中国储氢相关企业共有2349家，其中有32.4%的企业分布在江苏省，7%的企业分布在广东省，山东省、湖北省、福建省、陕西省、浙江省、上海市各占6.8%、6.4%、4.3%、5.9%、4.5%、4.4%。

数据来源：企查查、中商产业研究院整理

（二）储氢材料

近年来，金属储氢材料在民用方面的研究将主要立足于氢燃料电池的工程化应用，主要应用方向在清洁燃料汽车、助动车具等，且今后将开展氢能发电方面的探索研究，为全球性石化燃料危机提供替代能源。

1.储氢材料市场规模预测分析

2017年我国储氢材料市场规模达到9.07亿元，此后逐年下降，2020年我国储氢材料市场规模达7.62亿元。但我国储氢材料供需平衡，2020年我国储氢材料产量达1.23万吨，需求量达1.22万吨。中商产业研究院预计2022年中国储氢材料市场规模将达8.76亿元。

数据来源：中商产业研究院整理

2.稀土储氢材料预测分析

稀土储氢材料是目前唯一实现大规模商用化的储氢材料，市场规模与产量占据主导性地位。我国稀土储量丰富，为储氢材料行业的发展提供充足的原材料市场保证。我国稀土储氢材料产量基本保持在1.2万吨左右，2020年产量达1.11万吨；2017年我国稀土储氢材料市场规模达到8.59亿元，此后逐年下降，2020年我国稀土储氢材料市场规模达6.9亿元。中商产业研究院预计2022年中国稀土储氢材料市场规模将达7.88亿元，产量将达1.09亿元。

数据来源：中商产业研究院整理

（三）储氢相关企业

高压气态储氢这方面的相关企业有浙江巨化、北京科泰克、京城股份、沈阳斯林达、中国中氢、中材等；在低温液态储氢技术方面，相关企业有中国航天科技集团101所和张家港福瑞氢能；在固态储氢技术方面有北京浩运金能、厦门钨业及北京有色金属研究总院等企业。

资料来源：中国氢能联盟、中商产业研究院整理

四、氢能市场发展现状分析

（一）加氢站行业

加氢站的主要设备：包括储氢装置、压缩设备、加注设备、站控系统等，其中压缩机占总成本较高（约30%）。目前设备制造的发展方向主要是加速氢气压缩机的国产化进程，从而降低加氢站的建设成本，促进氢能产业链的发展。

资料来源：中商产业研究院整理

1.加氢站数量

加氢站是给燃料电池汽车提供氢气的燃气站，作为给燃料电池汽车提供氢气的基础设施，中国加氢站的数量也在不断增长。截至2021年6月初，我国加氢站共建成141座，其中119座在运营，22座已建成，还有73座正在建设，118座规划建设。

数据来源：中商产业研究院整理

2.加氢站分布情况

我国现运营的加氢站主要集中在广东、山东、上海、江苏等四个省/市，加氢站数量占比超过50%。结合我国氢能产业整体布局来看，东部区域氢能利用产业主要集中在山东、江苏和上海，该地区也是我国最早进行燃料电池研发与示范的地区；南部地区主要以广东佛山和云浮为首，依托燃料电池汽车的大规模示范，该地氢能产业链逐步完善。国内制氢企业分布也明显呈现出东部沿海多内陆少，北京、山东、江苏、上海和广东氢气产量占全国制氢总量超过60%。

资料来源：H2 stations.orgby LBST、中商产业研究院整理

3.加氢站建设成本分析

加氢站主要设备依靠进口，关键技术国产化进程有待加速。典型的外供氢的高压气氢加氢站投资组成中，除去土建，设备费用占据最大比例，主要是压缩机、储氢瓶、加氢和冷却系统，由于国内缺乏成熟量产的加氢站设备厂商，进口设备推高了加氢站建设成本。目前建设一座35MPa，500kg/d固定式加氢站的投资成本约为1500-2000万元，即使扣除政府补贴的300-500万元，加氢站投资成本依然是传统加油站的2~3倍。虽然中国所生产的加氢站设备各项技术指标仍有欠缺，但是目前国产化已经开启，业内企业在各领域均推出自主产品。

数据来源：中商产业研究院整理

4.加氢站行业相关企业

资料来源：中商产业研究院整理

（二）氢燃料电池

氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。氢燃料电池对环境无污染，作为真正意义上“零排放”的清洁能源，氢燃料电池在发达国家的应用正在提速。

资料来源：中商产业研究院整理

1.氢燃料电池市场规模

2020年中国氢燃料电池产业市场规模为30亿元，同比下降40%。随着加氢站网络初步形成，氢燃料电池产业趋于完善，氢燃料电池系统成本下降，下游应用增多，预计到2023年中国氢燃料电池产业市场规模将达到230亿元。

数据来源：GGII、中商产业研究院整理

2.氢燃料电池装机量

数据显示，2021年1季度氢燃料电池装机量为25.76MW，同比下降8.1%。2021年1季度氢燃料电池汽车销量相比去年一季度减少近三分之一，但是氢燃料电池装机量却相差不大，间接地说明了2021年一季度装机的燃料电池系统平均功率比去年要高，车用氢燃料电池正在往大功率方向发展。

数据来源：GGII、中商产业研究院整理

3.氢燃料电池市场份额分析

整体而言，近年来中国氢燃料电池装机量增速快，头部企业占据了主要的市场份额。但考虑到燃料电池行业仍在发展初期，市场空间小，一旦有个别企业上量，整体市场格局就会发生较大变化。例如从2019和2020年的市场份额看，CR5由87%下降至69%，并且装机前5的企业也不尽相同。这些厂家以系统集成为主，核心零部件仍高度依赖进口。

数据来源：中商产业研究院整理

4.氢燃料电池行业相关企业

数据来源：GGII、中商产业研究院整理

（三）氢能源汽车

氢能源汽车产业上游为汽车零部件生产，主要材料为氢燃料电池、氢内燃机、轮胎、电机、内饰外饰等。汽车生产企业将材料组装成氢能源汽车，下游为汽车后市场，主要包括汽车保险、汽车金融、汽车IT、汽车养护、汽车维修及配件、二手车及汽车租赁行业。

资料来源：中商产业研究院整理

1.氢能源汽车推广情况

从我国的推广情况来看，氢能源汽车仍有很大的增长空间。近年来，氢能产业的热度逐年攀升。而此前国家出台的《国家创新驱动发展战略纲要》等重要文件中，明确提及要大力发展氢燃料汽车。到2030年，我国要实现氢燃料电池汽车保有量200万辆的目标。此外，中国汽车工程学会曾预测到2030年，我国氢能汽车产业产值有望突破万亿元大关。

数据来源：中国汽车工程学会、中商产业研究院整理

2.燃料电池车产销分析

燃料电池车相比传统汽车，具有无污染、“零排放”、无噪声、无传动部件的优势，相比电动车，具有续航里程长、充电时间短、起动快的优势，发展前景广阔。我国目前已研发出燃料电池乘用车、客车、物流车等不同类型的车。数据显示，2021年1-11月中国燃料电池汽车产销分别为1152辆和1100辆，同比分别增长23.0%和16.0%。