2025年氢能的产业链优劣势分析及未来趋势
思瀚产业研究院 重塑能源    2025-12-08

1、氢能的优劣势分析

氢能被视为是一种最清洁、最高效的可再生能源。作为一种能源介质，氢能具有在能量转换过程中零排放、效率高、能量密度高、可大规模储存等优点，因此在能源领域得到越来越多的关注和应用。同时，氢能是一种制取方便、应用广泛的优质能源。发展氢能对保障国家能源安全、优化能源结构、推动清洁能源转型以及实现中国未来“2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和”目标具有重要意义。

相较于其他能源介质，氢能具备多个优点，包括：

• 氢气资源极为丰富，为我们提供了各种可能性及机遇，让我们可不受地理限制地获取氢能源。

• 可再生能源制氢用氢较为环保。首先，太阳能、风能等可再生能源可大量用于有效制氢，使用该等能源不仅有助于减少温室气体排放，而且在保护生态系统完整性方面也发挥著重要作用。

• 能量密度高亦是氢能的一大优势。柴油的能量密度为每千克45.5兆焦(MJ/kg)，略低于汽油，后者的能量密度为45.8 MJ/kg。相比之下，氢气的能量密度约为120 MJ/kg，几乎是柴油或汽油的三倍。燃料电池中用于驱动电动机的1千克氢所含能量约相当于一加仑柴油。

• 氢气的应用十分广泛。在交通运输领域，燃料电池汽车具有巨大的商业潜力。在工业生产领域，氢气可用于工业气体、合成氨、焦炭等行业，具有巨大的经济价值。在发电和储能领域，氢能适合大规模、长週期储存的性质为解决电力供需失衡提供了新途径。燃料电池发电解决方案在未来的固定式发电领域具有强大竞争优势。此外，由于氢燃料电池可独立于电网，因此被普遍选择为数据中心、通信塔、医院、应急响应系统等关键负载功能设施提供安全电力供应。

• 大规模储氢是制氢到终端使用氢能完整产业链必不可少的一环。氢气可以大规模储存在地上容器中。例如，可再生能源制取的氢气可以长期储存，供偏远地区利用或消纳。大规模、长週期储氢的可能性为更加便利化用氢提供机遇。

然而，氢能亦存在若干缺点，包括但不限于(i)利用可再生能源电力电解水制氢成本高昂且能耗大；(ii)氢气的反应强烈且密度低，难以运输。现有的储运氢基础设施有限，需要大力投入基础设施建设；及(iii)大部分能源系统为化石燃料而设计，虽然太阳能、风能等可再生能源可整合进现有的基础设施，但氢能需要特殊燃料电池进行储存，而这可能存在挑战。

为充分发挥氢能的优势，发展氢能产业，世界各国纷纷出台利好政策和法规以规范和支持氢能产业的发展。

2016年至2023年，东亚国家（如中国、日本和韩国）、欧洲国家（包括德国和法国）、大洋洲国家（主要是澳大利亚）、北美国家（即美国和加拿大）及中东国家（如阿拉伯联合酋长国）分别实施利好政策以支持本国氢能产业发展。具体而言，中国发佈一系列政策推动氢能产业的发展。

2022年3月，中国发佈《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》，分析了中国氢能产业的发展现状，明确了产业战略定位、总体要求和发展目标。

2022年6月，中国发佈《“十四五”可再生能源发展规划》，推动可再生能源制氢及可再生能源规模化制氢利用。2023年6月，中国发佈《新型电力系统发展蓝皮书》，当中指出政府鼓励突破适用于可再生能源电解水制氢的质子交换膜(PEM)和高温固体氧化物电解水制氢等关键技术，开展储氢、运氢、加氢环节的关键技术、燃料电池设备及系统集成关键技术研发。

2、氢能市场产业链

上游：制氢

根据制备方法，氢气可分为：(i)採用传统资源（如天然气或煤）制备的氢气；(ii)通过将传统资源与CCUS（碳捕集、利用与封存）技术相结合制备的氢气；及(iii)利用风能、太阳能、光伏等可再生能源制备的氢气。通过我们的电解水氢能装备生产的氢气被归类为可再生能源制氢。传统方式制氢目前是全球制氢的主要形式，按2023年全球市场氢气销量计，约佔总量的86.9%。但是，可再生能源制氢具有诸多优点，尤其是在低碳排放及环境可持续发展方面。随著技术进步，可再生能源制氢的生产成本未来有望降低，使其成为氢气市场具有前景的发展领域。

中游：储氢、运氢、加氢

• 储氢：主要的储氢方式有三种：气态储氢、固态储氢、液态储氢。目前，高压气态储氢是主要的储氢方式，具有充放氢速度快、容器结构简单、成本低等优点。固态储氢目前正处于商业化的早期阶段，而液态储氢在中国尚未得到广泛应用。

• 运氢：氢气的运输因储存方式而异，包括以气态、固态和液态形式运输。目前，气态氢长距离配送的主要方式包括使用长途拖车或管道。然而，管道运输需要大量的前期建设投入。液态氢可以採用卡车或船舶上的专用氢气储罐进行运输，这种方式提高了运输效率并提升了加氢站的供应能力。固态储氢涉及利用材料对氢气的物理吸附和化学吸附作用将氢气储存在固体材料中。以镁基固态储氢为例，其将氢以镁合金（氢化镁）形式储存。

• 加氢：在氢气下游新兴应用中，燃料电池汽车是最大的细分市场，具有很大的增长潜力。因此，加氢站已成为推动氢能市场发展的重要基础设施。

中游到下游：氢燃料电池系统

氢燃料电池系统是氢能大规模应用的重要媒介，连接著氢能市场的中游与下游。

下游：终端应用

氢能的终端应用可分为两类方式。一类涉及氢能通过燃料电池系统应用于交通运输、发电、钢铁、化工、建筑等行业。另一类涉及氢能不通过氢燃料电池系统直接作为工业原料使用。特别是，随著氢燃料电池系统在终端的应用，仅排出水和温暖空气而无汽油及柴油车辆排出的任何有害物质，相关行业可有效减少其相关碳排放足迹。

3、利好政策及法规

中国各地政府出台了多项政策，以促进旨在发展氢能产业的国家层面政策的实施。2023年，全国30多个省、自治区、直辖市发佈了200多项与氢能相关的地方政策。例如，2023年6月，河北省发佈《河北省氢能产业安全管理办法》，对省内氢能产品生产、运输、充装及使用等环节的安全管理作出规定。2023年9月，山东省实施《关于开展能源绿色低碳转型试点示范建设工作的通知》，鼓励发展风电、光伏发电、核能制氢。

4、全球及中国氢能消费市场规模

全球氢能消费市场规模巨大，由2018年的43.0百万吨增至2023年的67.8百万吨。预计全球氢能消费市场规模将于2028年达到99.7百万吨。从供应侧来看，随著技术进步，未来制氢、储氢和运氢成本将会降低。从下游需求侧来看，随著技术进步，制氢、储氢和运氢成本不断降低，刺激了对氢能的需求。因此，氢能在未来仍将保持强劲需求。

具体而言，在减碳背景下，低碳氢将成为趋势。低碳氢的渗透率将大幅增长，低碳氢消费量将由2023年的8.9百万吨增至2028年的36.4百万吨，複合年增长率为32.5%。全球氢能消费市场规模（按产值计）同样巨大，由2018年的1,134亿美元增至2023年的1,373亿美元。预计全球氢能消费市场规模（按产值计）将于2028年达到2,031亿美元。低碳氢消费市场规模（按产值计）将由2023年的278亿美元增至2028年的880亿美元，复合年增长率为25.9%。

中国氢能消费市场规模（按消费量计）巨大。于2023年，按消费量计，中国佔全球氢能消费市场份额的约54.0%。按消费量计，中国氢能消费市场规模由2018年的21.8百万吨增至2023年的36.6百万吨，复合年增长率为10.9%。自2018年以来，中国氢能消费受下游石化和冶金产业技术发展所推动。冶金产业使用氢气作为还原剂已日益变得更加普遍。预计中国氢能市场消费量将于2028年达到52.8百万吨，2023年至2028年的複合年增长率为7.6%。

未来，低碳氢将成为趋势，并将快速增长，消费量将由2023年的2.9百万吨增至2028年的13.5百万吨，复合年增长率为36.0%。中国氢能消费市场规模（按产值计）同样巨大。于2023年，按消费额计，中国佔全球氢能消费市场份额的约36.9%。

按消费额计，中国氢能消费市场规模由2018年的人民币2,443亿元增至2023年的人民币3,552亿元。预计中国氢能消费市场规模（按产值计）将于2028年达到人民币5,781亿元。中国低碳氢消费市场规模（按产值计）将由2023年的人民币780亿元增至2028年的人民币2,677亿元，2023年至2028年的复合年增长率为28.0%。

5、中国氢能产业的未来趋势

由政策驱动转向市场驱动

中国氢能产业正从主要受政策影响向更多受市场驱动转变。近期产业链的技术进步使得制氢成本逐步降低。随著技术进步及市场竞争成为其发展的驱动力，氢能产业对政策的依赖度有望降低。在生产侧，制氢成本的不断下降受到工业副产氢成本降低以及风能和太阳能电价下降趋势的影响。管道运输和液态氢运输的突破解决了大规模运输的难题，降低了氢气的整体运输成本。此外，核心设备的本地化和规模化生产也有助于降低加氢成本。随著产业链各个环节的共同进步，氢能的经济可行性日益显现，标志著氢能产业发展由政策驱动转向市场驱动。

可再生能源制氢的成本有望下降，而其渗透率有望提升

可再生能源制氢的主要成本是电费及设备折旧。因此，降低电价及电解设备成本是实现可再生能源制氢产业化和规模化生产的两个关键因素。近年来，可再生能源发电成本进一步下降，电解电池的大型化、模块化发展拉低了其价格，有助于可再生能源制氢成本的全面降低。具体而言，根据国家能源局的数据，2013年至2023年，风力发电及光伏发电成本分别降低约60%及80%。

随著相关基础设施建设的不断完善，风电装机容量从7,600多万千瓦增长到约4.4亿千瓦；光伏发电装机容量从约1,900万千瓦增长到约6亿千瓦。上述能源装机容量的规模经济效应将进一步使生产有关可再生能源的成本降低，进而使有关能源的发电成本降低。制氢装备成本亦在持续下降。目前，ALK及PEM仍为主流电解水制氢方法，其中ALK是最常用的方法。

据弗若斯特沙利文确认，ALK装备的售价近年来呈大幅下降趋势，由2018年的约人民币1,998.5元╱千瓦降至2023年的约人民币元1,194.3╱千瓦，复合年增长率为-11.4%。预计未来仍有进一步下降的空间。随著更多降碳规定的出台，传统方式制氢佔比有望持续下降，而可再生能源制氢渗透率将持续提升。

采用可再生能源发电 － 电解水制氢 － 氢燃料电池下游消纳”的一体化项目将是未来趋势

预计未来趋势还将涉及将可再生能源发电、电解水制氢及燃料电池下游消纳相结合的一体化项目。常见的氢气应用领域包括可再生能源资源丰富、当地对氢气需求较高的地区。在这些地区，利用可再生能源进行电解水制氢，所制备的氢气用于车辆的燃料电池，为当地的氢能运输提供解决方案。另外，在对大规模长期电网调峰有大量需求的地区，可利用可再生能源进行电解水制氢。当需要用电时，可使用氢燃料电池进行分佈式发电。

利用电－氢－电的转换技术，氢气作为长期大容量储能的优势得到利用。此外，在电能过剩的情况下，可将过剩部分制成氢气，氢气可进一步制成氨和醇，为氢气消纳提供扩容空间。未来“电 － 氢 － 氨醇”的转化预计也将成为行业的发展趋势之一。

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