氫在地球上主要以化合態(tài)的形式出現(xiàn),是宇宙中分布最廣泛的物質(zhì),它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%,是二次能源。氫能在21世紀(jì)有可能在世界能源舞臺(tái)上成為一種舉足輕重的能源,氫的制取、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、應(yīng)用技術(shù)也將成為21世紀(jì)備受關(guān)注的焦點(diǎn)。氫具有燃燒熱值高的特點(diǎn),是汽油的3倍,酒精的3.9倍,焦炭的4.5倍。氫燃燒的產(chǎn)物是水,是世界上最干凈的能源。資源豐富,可持續(xù)發(fā)展。
氫位于元素周期表之首,它的原子序數(shù)為1,在常溫常壓下為氣態(tài),在超低溫高壓下又可成為液態(tài)。
氫能源的特點(diǎn)
序號(hào) | 氫的特點(diǎn) |
1 | 所有元素中,氫重量最輕。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,它的密度為0.0899g/L;在-252.7°C時(shí),可成為液體,若將壓力增大到數(shù)百個(gè)大氣壓,液氫就可變?yōu)楣腆w氫。 |
2 | 所有氣體中,氫氣的導(dǎo)熱性最好,比大多數(shù)氣體的導(dǎo)熱系數(shù)高出10倍,因此在能源工業(yè)中氫是很好的傳熱載體。 |
3 | 氫是自然界存在最普遍的元素,據(jù)估計(jì)它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%,除空氣中含有氫氣外,它主要以化合物的形態(tài)貯存于水中,而水是地球上最廣泛的物質(zhì)。據(jù)推算,如把海水中的氫全部提取出來(lái),它所產(chǎn)生的總熱量比地球上所有化石燃料放出的熱量還大9000倍。 |
4 | 除核燃料外氫的發(fā)熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的,為142,351kJ/kg,是汽油發(fā)熱值的3倍。 |
5 | 氫燃燒性能好,點(diǎn)燃快,與空氣混合時(shí)有廣泛的可燃范圍,而且燃點(diǎn)高,燃燒速度快。 |
6 | 氫本身無(wú)毒,與其他燃料相比氫燃燒時(shí)最清潔,除生成水和少量氨氣外不會(huì)產(chǎn)生諸如一氧化碳、二氧化碳、碳?xì)浠衔?、鉛化物和粉塵顆粒等對(duì)環(huán)境有害的污染物質(zhì),少量的氨氣經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理也不會(huì)污染環(huán)境,而且燃燒生成的水還可繼續(xù)制氫,反復(fù)循環(huán)使用。 |
7 | 氫能利用形式多,既可以通過(guò)燃燒產(chǎn)生熱能,在熱力發(fā)動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生機(jī)械功,又可以作為能源材料用于燃料電池,或轉(zhuǎn)換成固態(tài)氫用作結(jié)構(gòu)材料。用氫代替煤和石油,不需對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)裝備作重大的改造現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)稍加改裝即可使用。 |
8 | 氫可以以氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)的氫化物出現(xiàn),能適應(yīng)貯運(yùn)及各種應(yīng)用環(huán)境的不同要求。 |
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氫能產(chǎn)業(yè)鏈包括氫的制備、儲(chǔ)運(yùn)、加注、綜合應(yīng)用和公共服務(wù)等多個(gè)環(huán)節(jié)。其中:制備環(huán)節(jié)包括煤制氫、天然氣制氫、工業(yè)副產(chǎn)氣提純制氫和電解水制氫等多種途徑;氫氣儲(chǔ)存包括氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)三種方式;氫氣運(yùn)輸包括長(zhǎng)管拖車、管道、輸電、液氫罐車、船運(yùn)、火車等途徑;氫在交通領(lǐng)域的應(yīng)用主要是質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù),涉及電堆、空壓機(jī)、循環(huán)泵、質(zhì)子交換膜、催化劑等多種零部件和關(guān)鍵材料;氫在發(fā)電領(lǐng)域應(yīng)用技術(shù)有質(zhì)子交換膜燃料電池和固體氧化物燃料電池。
氫能產(chǎn)業(yè)鏈
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中國(guó)氫能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的總體框架包含8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)子體系,37個(gè)具體領(lǐng)或截至2020年6月,我國(guó)已發(fā)布?xì)淠芗夹g(shù)相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(現(xiàn)行)95項(xiàng)。其中,氫能基礎(chǔ)與管理方面的標(biāo)準(zhǔn)4項(xiàng)、氫質(zhì)量方面的標(biāo)準(zhǔn)5項(xiàng)、氫安全方面的標(biāo)準(zhǔn)13項(xiàng)、氫工程建設(shè)方面的標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)、氫制備與提純方面的標(biāo)準(zhǔn)呂項(xiàng)、氫儲(chǔ)運(yùn)加注方面的標(biāo)準(zhǔn)11項(xiàng)、氫能應(yīng)用方面的標(biāo)準(zhǔn)16項(xiàng)、氫相關(guān)檢測(cè)方面的標(biāo)準(zhǔn)29項(xiàng)頂,氫脆方面的標(biāo)準(zhǔn)7項(xiàng)。氫應(yīng)用及氫相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)主要為氫燃料電池相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
氫能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系
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隨著全球應(yīng)對(duì)氣候變化行動(dòng)的深入以及后疫情時(shí)代綠色經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇的加速,打造低碳清潔氫氣供應(yīng)系統(tǒng)逐步成為全球共識(shí),中國(guó)已走在全球前列。
全世界發(fā)展氫能驅(qū)動(dòng)力
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隨著新能源、新材料和環(huán)保等新興產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,工業(yè)氫氣的應(yīng)用領(lǐng)域得到了極大的拓展。2014年以來(lái),中國(guó)氫氣產(chǎn)量呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì),2020年中國(guó)氫氣產(chǎn)量2050萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)1.49%。
2014-2020年中國(guó)氫氣產(chǎn)量及增長(zhǎng)
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中國(guó)低碳清潔氫供給能力豐富,可再生能源制氫有望在2030年實(shí)現(xiàn)平價(jià)。預(yù)計(jì)到2025年中國(guó)光伏與風(fēng)電的新增裝機(jī)發(fā)電成本將降低到0.3元/千瓦時(shí),可再生能源電解水制氫成本降到25元/千克,并能夠與天然氣制氫進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。2030年可再生能源發(fā)電成本降低到0.2元/千瓦時(shí)后,電解水制氫成本將低至15元/千克,具備與現(xiàn)在的石化能源加上CCUS捕集技術(shù)的氫的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)。
不同制氫技術(shù)經(jīng)濟(jì)性與碳排放
制氫種類 | 制氫方式 | 原料價(jià)格 | 制氫成本(元/kg) | 制氫碳排放(kgCO2e/kgH2) |
電解水制氫 | 商業(yè)用電 | 0.8元/千瓦時(shí) | 48 | 33.75-43.41 |
谷電 | 0.3元/千瓦時(shí) | 23 | ||
可再生能源棄電 | 0.1元/千瓦時(shí) | 14 | 0.4-0.5 | |
化石能源制氫 | 煤制氫 | 550元/噸 | 9 | 22-35 |
天然氣制氫 | 3元/立方米 | 27 | 10-16. | |
工業(yè)副產(chǎn)氫 | - | 10-16. | - |
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中國(guó)將在2030年碳達(dá)峰值,預(yù)計(jì)中國(guó)氫氣的年需求量將達(dá)到3715萬(wàn)噸,在終端能源消費(fèi)中占比約為6%,可再生能源制氫產(chǎn)量約500萬(wàn)噸,部署電解槽裝機(jī)80吉瓦。2060年碳基本中,中國(guó)氫氣的年需求量將增至1.3億噸左右,在終端能源消費(fèi)中占比約為20%,可再生能源制氫產(chǎn)量約1億噸,部署電解槽裝機(jī)500吉瓦,僅可再生能源制氫減排量便有望達(dá)到15億噸/年,約占當(dāng)前中國(guó)二氧化碳總排放量的13%。
2030、2060年中國(guó)氫氣的年需求量及可再生能源制氫產(chǎn)量情況
資料來(lái)源:中國(guó)氫能聯(lián)盟研究院、智研咨詢整理
2030、2060年中國(guó)氫氣的年需求量在終端能源消費(fèi)中占比
資料來(lái)源:中國(guó)氫能聯(lián)盟研究院、智研咨詢整理
2019年化石能源制氫占63.54%,工業(yè)副產(chǎn)氫占21.18%,可再生能源電解制氫占1.52%,生物制氫等其他技術(shù)占13.76%;2020年化石能源制氫占67%,工業(yè)副產(chǎn)氫占30%,可再生能源電解制氫占3%;預(yù)計(jì)2030年化石能源制氫占60%%,工業(yè)副產(chǎn)氫占23%%,可再生能源電解制氫占15%,生物制氫等其他技術(shù)占2%。
2019-2050年中國(guó)氫源結(jié)構(gòu)分布
資料來(lái)源:中國(guó)氫能聯(lián)盟研究院、中國(guó)氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書、智研咨詢整理
智研咨詢發(fā)布的《2021-2027年中國(guó)氫能行業(yè)市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)管理及投資機(jī)會(huì)分析報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示:國(guó)內(nèi)外車企也都紛紛加快了氫燃料電池汽車的布局。近年來(lái),中國(guó)氫能相關(guān)企業(yè)注冊(cè)量呈增長(zhǎng)趨勢(shì),2020年中國(guó)氫能相關(guān)企業(yè)相關(guān)企業(yè)新注冊(cè)477家,同比增長(zhǎng)34%。
2011-2020年中國(guó)氫能相關(guān)企業(yè)注冊(cè)量及增長(zhǎng)
(僅統(tǒng)計(jì)關(guān)鍵詞為“氫能”的企業(yè))
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2021年一季度中國(guó)新注冊(cè)氫能相關(guān)企業(yè)新增139家,其中,1月份注冊(cè)量為45家,較2020年同期增長(zhǎng)18家;2月份注冊(cè)量30家,較2020年同期增長(zhǎng)21家;3月份注冊(cè)量64家。較2020年同期增長(zhǎng)31家。
2020年、2021年一季度中國(guó)新注冊(cè)氫能相關(guān)企業(yè)對(duì)比(單位:家)
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目前,廣東省有氫能相關(guān)企業(yè)324家,位居全國(guó)第一位;江蘇有氫能相關(guān)企業(yè)159家,位居全國(guó)第二位;山東江蘇有氫能相關(guān)企業(yè)146家,位居全國(guó)第二位;上海、北京、浙江、湖北、河北、四川、山西氫能相關(guān)企業(yè)數(shù)量分別為127家、124家、81家、77家、73家、70家、60家。
中國(guó)氫能相關(guān)企業(yè)數(shù)量TOP10省市
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目前,中國(guó)氫能相關(guān)企業(yè)注冊(cè)資本低于100萬(wàn)的占11%;共注冊(cè)資本在100-500萬(wàn)的企業(yè)占13%;注冊(cè)資本高于5000萬(wàn)的企業(yè)占29%。
中國(guó)氫能相關(guān)企業(yè)注冊(cè)資本分布
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2025-2031年中國(guó)氫能行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)狀及投資策略研究報(bào)告
《2025-2031年中國(guó)氫能行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)狀及投資策略研究報(bào)告》共八章,包含氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)分析,中國(guó)氫能行業(yè)重點(diǎn)企業(yè)介紹,中國(guó)氫能源行業(yè)的發(fā)展前景等內(nèi)容。
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