氢能分类、制备方式及全球政策梳理

氢能清洁低碳、热值高、来源多样、储运灵活，有望成为 21 世纪的“终极能源”。

1.氢能介绍：清洁能源零碳排放，符合双碳战略大有可为

氢能是 指以氢及其同位素为主体的反应中或氢状态变化过程中所释放的能量。与其他燃料不同， 氢能可以利用化石燃料生产，也可以利用可再生能源来进行生产，其燃烧仅生成水，不会 产生污染环境的物质，而且燃烧产生的热值较高，能通过能源载体和循环碳经济可以实现 可持续的氢利用。

根据氢能生产来源和生产过程中的碳排放情况，可将氢分为灰氢、蓝氢、绿氢。灰氢是指 通过化石燃料燃烧产生的氢气。蓝氢是指在制氢过程中增加 CCUS（Carbon Capture， Utilization and Storage）碳捕捉、利用与储存技术产生的氢气。绿氢是利用风电、水电、 太阳能、核电等可再生能源制备出的氢气，制氢过程完全没有碳排放。

目前氢能主要以灰氢方式制取，绿氢占比有望快速提升。目前的氢气主要是灰氢，约占全球氢气产量的 95%，灰氢在制备过程中会排放较多的二氧化碳。绿氢在制备过程中完全零 排放且可以与可再生能源耦合，未来占比有望不断提高，逐步取代灰氢。

氢能制备方式多种多样，绿氢主要通过电解水制氢。目前全球制氢主要技术方式有煤制氢、 天然气制氢、工业富产氢等。从全球来看，天然气制氢占据主要位置，2021 年份额达 62%， 煤制氢占 19%，工业副产氢占比 18%，而电解水制氢仅占 0.04%。从国内看，煤制氢是 我国主要的制氢来源，2021 年份额占制氢总量的 64%，工业副产氢占比 21%，天然气制 氢占比 14%，而电解水制氢仅占 1.52%。煤制氢技术较为成熟、产量大且分布广、排碳量 大，吨煤制氢 0.11~0.13 吨。天然气制氢耗水量小，氢气产率高，蒸汽重整制氢较为成熟， 排碳量大，吨天然气制氢 0.23 吨。工业副产氢是指在生产化工产品的同时得到氢气，主 要有焦炉煤气、氯碱化工、轻烃利用、合成氨醇等副产工艺。由于其显著的减排效果和较 高的经济性优势，吨焦炭制氢 0.017 吨。电解水制氢主要工艺路线为碱性电解、PEM 电 解和 SOEC 电解。其中碱性电解槽技术最为成熟，生产成本较低；PEM 电解水流程简单、 能耗较高，启停速度快能较好配合风光的波动性，已经实现初步商用。

制氢成本是制约氢能源发展的主要因素。化石能源制氢技术成熟，成本较低，煤制氢成本 普遍在 10.1-13.4 元/kg，天然气制氢成本为 13.4-16.8 元/kg，甲醇制氢成本约为 16.8-22.4 元/kg。工业副产氢具有经济优势和减少碳排放优势，但是排放过程中含有腐蚀性气体会造 成一定环境污染，制氢成本约为 11.2-16.8 元/kg。电解水制氢成本目前普遍在 16.8-33.6 元/kg 左右，相比化石能源制氢和副产氢成本较高，主要系消耗电量较大，但整个工艺过 程简单无污染。生物制氢原材料成本低，但是氢含量较低，目前应用较少。

现阶段电解水制氢成本较高主要是由于电解槽设备成本较高以及电费较高。未来随着技术 进步，电解槽成本有望进一步下降，同时伴随风能，太阳能发电技术的不断提升，未来电 费有望进一步下降。综合来看，电解水制氢是未来制氢的主流路线。

2.政策梳理：产业支持政策不断出台，全球绿氢项目激增

全球多地出台政策助力氢能产业的发展，绿氢市场认可度逐步提高。世界各国为了更好应 对气候变化以及实现能源结构转型，愈加重视氢能产业的发展，不断出台各项政策引领产 业发展，加大政府扶持力度，降低制氢成本。根据国际能源署数据显示，自 2021 年 2 月 以来，全球启动了超 131 个大型氢能开发项目，并预计 2030 年全球氢能领域投资总额将 达 5000 亿美元。尽管各国都在加快部署氢能产业，但布局方式略有不同。中国、欧洲、 美国等地已经将绿氢纳入国家氢能发展战略中，未来发展前景可期。

2.1 中国：政策扶持力度大，产业发展环境较好

国家政策持续发力，大力推动氢能全产业链发展。从 2020 年氢能被列入能源范畴以来， 氢能在低碳发展的战略地位愈加凸显。国家能源局等部门出台氢能相关政策，引领氢能产 业快速发展，各地方政府也陆续出台政策大力发展氢能。陕西、吉林、江苏等地引发的推 动氢能发展的政策，涉及氢能基础设施的建设、燃料电池汽车的推广、氢能产业生态体系 的构建等多个领域。以《南京市加快发展储能与氢能产业行动计划(2023-2025 年）》和《郑 州市主城区燃料电池汽车加氢站布局专项规划（2022-2025 年）》等为代表的地方氢能产 业发展文件，均提出未来 2025 年发展目标，引导各地方氢能产业有序健康的发展。

2.2 美国：发展路线明确，绿氢补贴丰厚

美国设定氢能长远发展目标，加强氢能全产业链技术储备，多项政策为其保驾护航。美国 从 1990 年开始制定各项政策为氢能发展提供方向，并通过拨款研发费用、提供税收抵免 等方式大力发展氢能产业。2022 年 11 月美国能源部发布《国家清洁氢能战略和路线图 （草案）》提出到 2050 年清洁氢能将贡献约 10%的碳减排量，到 2030、2040 和 2050 年 美国清洁氢需求将分别达到 1000、2000 和 5000 万吨/年。同时美国还通过了《通胀削减 法案》（IRA）和《两党基础设施法》（BIL）。IRA 为每公斤绿氢提供 3 美元的补贴，降低 制氢成本；BIL 提供给 100 亿美元构建和完善氢能产业链各环节。

2.3 日本：政策导向明确，政企、科研合力推动氢能产业化

在保证本国能源安全的前提下，构建全球氢能产业链。日本最早从 1973 年开始氢能的相 关研究，并于 2013 年将氢能发展上升为国策，2014 年提出“氢能社会”的概念。2017 年，日本发布的《氢能源基本战略》成为世界上首个国家层面的氢能发展政策，设立了在 2030 年左右建造商业规模的氢能产业链的目标。根据 2019 年修订的《氢能和燃料电池发 展战略路线图》，计划未来 10 年投入 3700 亿日元扶植氢能产业；到 2030 年实现氢能年 供应量 300 万吨，2050 年实现氢能年供应量达到 2000 万吨。而日本逐渐意识到，氢能 产业链的构建仅靠本国有限的资源难以实现。因此 2021 年《第六次能源基本计划》提出， 建立国际氢能供应链，在全球范围内不断创造氢能需求。随着氢能战略的不断修改完善， 发展方向愈加明晰，引导政府部门、企业和研究机构大力推进氢能发展利用。

2.4 欧洲：氢能将高速增长，战略目标宏伟

大规模部署绿氢，能源结构改革，实现脱碳经济。2020 年欧盟发布的《欧洲氢能战略》， 提出了未来 30 年渐进式的氢能发展路径，并将战略分成三个阶段，旨在 2030 年实现绿 氢年产量超 1000 万吨，2050 年前实现氢能的大规模部署以及应用，并让各行业实现脱 碳。而俄乌冲突的发生使欧洲能源价格激增，加快了欧洲各国在氢能产业上的进程。欧盟 于 2022 年发布的“Repower EU”计划，再次强调了在 2030 年氢能产量要实现每年 1000 万吨国内可再生氢能的生产和 1000 万吨绿氢进口的目标，并于 2023 年通过可再生能源 指令要求的两项授权法案，推动氢能产业的发展。与此同时，为了解决制氢成本高等问题， 欧盟专门成立了欧洲氢能银行，并投资 30 亿欧元助力欧洲氢能的发展。

欧盟各国相继颁发国家氢能战略，德法等五国集体解锁绿氢产能。在《欧洲氢能战略》颁 布后几个月内，德国、法国、意大利等国相继发布《国家氢能战略》，对未来氢能产业、燃 料电池产业等设立政策框架和目标。德国通过《国家氢能战略》，不仅计划在 2030 年达到 5GW 的电解槽容量，即 14TWh 的绿氢生产，还积极寻找海外氢能供给，并与多国签订氢 能项目合作协议。法国于 2020 年 9 月发布《国家氢计划》，预计在未来 10 年投入 72 亿 欧元助力氢能产业研发生产，致力成为全球绿氢产业引领者。法国、德国、荷兰、葡萄牙 和西班牙在内的五个欧盟成员国的整体目标是，到 2030 年在低生产情景下达到 20.5GW 的绿氢产能，在高生产情景下达到 22GW 的绿氢产能，共同助力欧洲氢能战略的完成。