全球能源转型自主化和清洁化发展，氢能是能源变革不可或缺一环
思瀚产业研究院    2024-09-02

能源向自主化和清洁化发展，推动零碳电力+氢能能源体系变革

多重因素驱动下，带来全球能源消费结构更迭。

1900~1975 年：技术驱动“煤转油”。在石油开采初级阶段，石油这一新品种在能源效率和运输便捷性优势，逐渐对煤形成替代。

1970~2000 年：地缘政治恶化、去依附目标驱动“油转气”。两次“石油危机”引发石油供应减少；欧美发达经济体受影响较大、寻找替代能源意愿较强。

2000~2010 年：中国下游需求驱动“用煤回升”。中国的资源禀赋决定了“以煤为主”的能源消费结构，随着 2000 年以来重工业发展，中国处在经济腾飞阶段，中国煤炭消费占全球的权重上升。

2010 年至今：ESG+多因素驱动可再生能源发展。可再生能源占比加速提升，一方面全球对气候目标达成共识，带来 ESG 投资风气；另一方面新能源技术突破、新的地缘政治问题出现等多因素引发了全球范围内新一轮的能源转型。

美国近 20 年能源去依附成效显著。随着本国的资源禀赋被发现，使得美国摆脱了对外依附，在油气方面成为了能源净出口国。

欧洲正在积极转型可再生能源，降低对外依附。欧盟委员会公布“欧盟再生能源计划”(REPowerEU Plan) ，并将其在“Fit for 55” 计划下的可再生能源目标从之前的40%提高到 2030 年的 45%。为了减少对俄罗斯化石燃料的依赖，欧盟计划在 2025 年前实现超过 320GW 的交流太阳能光伏并网目标，并到 2030 年进一步扩大到 600GW。

中国对外依存度增速放缓。中国为产煤和用煤大国，在积极的去煤化过程中。煤炭对外依附逐步降低；由于贫油贫气，油气对外依存度仍分别接近 50%和 60%，但占比增速放缓。

清洁化是不变的转型方向之二。自 1980 年代至今，全球范围内能源清洁化进程是向前发展的，包括核能、水利、光伏、风电、生物质能等在内的非化石能源消费比重提升显著。尤其是 2010~2020 年的近 10 年来，得益于新能源技术的大发展，10 年占比提升幅度接近 1990 年的历史高值（当时三代核电技术发展、核电占比提升起到拉动作用）。

在自主化（去依附）及清洁化的大背景下，发展零碳电力+氢能成为能源体系变革的方向。我国能源发展总体思路是在保证能源安全的前提条件下，持续推进能源绿色低碳转型。发展可再生能源不仅将实现发电侧的降碳，还将有效减少对油气的进口依存度。对应下游能源消费领域的降碳，大规模电气化是重要的抓手之一，例如交通领域的电动汽车替代燃油汽车，建筑领域的电采暖取代传统锅炉采暖等。

但能源电气化存在新能源波动、能源时空转移不便和应用场景覆盖不全等问题。此时，氢能作为具备能源燃料、工业原料和储能介质等多重属性的二次能源，适用于与电能一起作为能源枢纽，共同建立互联互通的现代能源网络，以提高能源供应体系的效率、经济性和安全性。开发氢能先进技术和推动氢能产业化，也正在成为深入推进能源供给和消费革命的重要方向。

顶层定调、地方政策不断跟进，多重属性支撑氢能应用空间

顶层定调发展氢能，氢能被中央层面多次提及重要性。中央层面加快发展新质生产力，今年两会期间，加快前沿新兴氢能产业发展首次被写入政府工作报告，氢能作为重要产业之一，发展重要性被中央层面多次提出，氢能是未来国家能源体系的重要组成部分不容置疑。

地方政策不断跟进出台，推广氢能应用。顶层定调氢能地位，各省市积极跟进出台各类氢能发展政策。今年以来，氢气的政策管理条例开始逐步松绑，氢能能源属性政策破冰，并且在下游上不断推进和拓展氢能应用领域，政策不断。

氢能的原料、燃料和储能介质等多重属性，支撑其应用场景和发展空间。

支撑新型电力系统建设。氢能既可以作为储能侧的“稳定器”，也可以作为用电侧的“燃料源”，是未来新型能源系统的重要补充。氢能可成为部分场景下相较于电力更优的脱碳选择，为能源转型提供更高的灵活转换能力。燃料电池热电联供综合效率高，是发展综合能源的重要技术手段。针对海岛、边防等偏远地区，可构建分布式电—氢耦合清洁供能系统，利用分布式电源制取氢气，利用燃料电池进行热电联供，满足用户多种用能需求。

推动难脱碳领域深度脱碳。在工业领域，钢铁、冶金、石化、水泥的生产过程中需要大量的高位热能，可利用绿色氢能燃烧热值高的特性，作为工业领域深度脱碳的重要抓手。在建筑领域，绿色氢能供热将成为未来天然气供热的替代。在现有天然气管道中掺杂氢气，可满足建筑领域供热需求，同时减少碳排放量，是氢能连接电网和天然气管网的重要途径，也是氢气大规模普及的重要渠道。在交通领域，主要包括道路、铁路、航空和船运这四种方式，动力电池特性不适用于重型道路交通和船舶、航空等场景，上述交通方式需要更多依靠氢能等方式满足脱碳需求。

氢基合成绿色燃料和材料。氢气可合成绿色燃料和材料，构建零碳工业产品体系。随着氢的能量属性逐渐被重视，作为替代高碳燃料应用于高热值场景的氢基能源，绿氢合成氨、甲醇、甲烷、煤油等载能燃料进行储运或综合利用成为产业热点，带动了传统火电、航运、航空等多个行业的基础设施再利用和深度脱碳。

此外，绿氢与二氧化碳合成制取化工产品，提供大规模二氧化碳利用的机遇，有望成为重大颠覆性技术，对石油化工、煤化工体系产生革命性影响。

随着新能源消纳问题的突出，以及下游领域脱碳到达“深水区”，发展氢能的重要性和迫切性提升。

新能源的波动性和弃电量的快速增长，使发展氢能进行长时、跨区的大规模调节重要性上升。太阳能和风能共占全国发电装机容量和全社会用电量的比重均创新高，分别达到 37.3%和 15.3%。但新能源发电存在波动性大、不能连续稳定出力的特点，随着装机容量的提高，虽然全国弃电率维持相对平稳，但弃电总量在高速增长，造成浪费。

并且利用率偏低区域主要集中在西北 5 省，在“源荷分离”规划下，西北新能源装机高增而本地电量富余，在外送通道约束下消纳问题突出。氢作为横跨电力和非电力领域且具备拥有长时间、跨区域和大规模储能能力的角色，将和其他储能方式（抽水蓄能、电化学储能等）以及特高压等共同发展，以减少新型电力系统的消纳压力和提高电力系统调节能力。总体看分为两种类型：1）并网制氢：消纳弃电保障电网稳定性，在下游应用广度和时空上更具备灵活性；2）离网制氢：自发自用，保障能源自主化。

下游脱碳到达“深水区”，氢能可解决“难以减排领域”问题。我国是工业化大国，石化、煤化工、钢铁等行业，需要使用化石能源作为还原剂或原料等，提取其中的碳氢组分。由此，每年产生二氧化碳排放接近 15 亿吨，占全国能源碳排放量的 15%左右。这些领域所消耗的化石能源，很难用可再生能源电力来替代，成为“难以减排领域”。

例如，交通行业目前虽已大规模推广电动化，但仍存在重卡、航运等“难以减排领域”。需发展氢能协助能源消费侧变革，并且海外碳税政策已出台并开始逐步实施，出口产品清洁化成为了趋势，发展氢能在石化、煤化工、钢铁等行业降碳迫切性提升。

更多行业研究分析请参考思瀚产业研究院官网，同时思瀚产业研究院亦提供行研报告、可研报告、产业规划、园区规划、商业计划书、专项调研、建筑设计、境外投资报告等相关咨询服务方案。