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绿氢
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马天奇·头豹分析师
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行业定义
背景:2022年初,国家发展改革委和国家能源局联合发布了《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》,首次将氢能定义为绿色低碳的二次能源。氢能因其丰富的来源、绿色低碳的特性及广泛的应用前景,在构建清洁低碳的高效能源体系和实现碳达峰、碳中和目标中具有重要作用。根据生产来源和排放情况,氢能被分类为灰氢(化石燃料制备)、蓝氢(化石燃料+碳捕获碳碳封存)、粉氢(核能制备)、工业副产氢和绿氢(可再生能源制备)。
行业分类
电解水是绿氢生产的主要技术,包括碱性、质子交换膜、阴离子交换膜和固体氧化物四种。碱性制氢技术已成熟并进入工业化,未来将朝向大容量、高效率和智能化发展。PEM制氢面临成本和寿命挑战,需改进电催化剂、膜电极等核心组件。SOEC研究重点在于高性能电极和电解质的开发,以及大功率电堆设计。AEM制氢则专注于高效阴离子交换膜和催化剂的研发,同时降低成本。
行业特征
绿氢行业特征包括:1.绿氢与绿氨具有一定的协同关系;2.绿氢制取成本偏高,电价是最重要影响因素;3.中国电解槽装机容量处于领先地位,但可能已经产能过剩。
发展历程

绿氢行业

目前已达到 3个阶段
产业链分析
行业规模
绿氢行业规模
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SIZE数据
政策梳理
绿氢行业
相关政策 5篇
竞争格局
数据图表
摘要
绿氢,是指利用可再生能源分解水得到的氢气,其燃烧时只产生水,从源头上实现了二氧化碳零排放,是纯正的绿色新能源。电解水制氢技术的发展历程可以分为三个阶段。首先是萌芽期(1800年-1939年),这一阶段电解水技术首次被提出并逐步发展,19世纪末到20世纪初,电解槽设计得到改进,工业应用开始出现。接下来是启动期(1940年-2014年),中国在1940年代引进国外技术,推动国内发展,1960年代至1990年代,技术不断改进并在冶金和电子行业中广泛应用,1990年代实现国产化并开始市场应用。最后是高速发展期(2015年-至今),全球电解水技术快速发展,特别是在中国,技术和规模显著进步,大型项目陆续启动,技术逐渐成熟并实现产业化,近年来在清洁能源领域的应用日益广泛,推动了行业的快速增长。2019年—2023年,绿氢行业市场规模由0亿元增长至31.76亿元。预计2024年—2028年,绿氢行业市场规模由41.21亿元增长至270.51亿元,期间年复合增长率60.07%。
行业定义
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背景:2022年初,国家发展改革委和国家能源局联合发布了《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》,首次将氢能定义为绿色低碳的二次能源。氢能因其丰富的来源、绿色低碳的特性及广泛的应用前景,在构建清洁低碳的高效能源体系和实现碳达峰、碳中和目标中具有重要作用。根据生产来源和排放情况,氢能被分类为灰氢(化石燃料制备)、蓝氢(化石燃料+碳捕获碳碳封存)、粉氢(核能制备)、工业副产氢和绿氢(可再生能源制备)。
定义:绿氢,是指利用可再生能源分解水得到的氢气,其燃烧时只产生水,从源头上实现了二氧化碳零排放,是纯正的绿色新能源。
[1]
1:http://www.news.cn/science/2022-11/18/c_1310677750.htm
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2:https://cn.weforum.org/agenda/2023/12/https-www-weforum-org-agenda-2023-12-why-hydrogen-is-the-fuel-of-the-sustainable-future-cn/
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3:新华网、世界经济论坛
行业分类
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电解水是绿氢生产的主要技术,包括碱性、质子交换膜、阴离子交换膜和固体氧化物四种。碱性制氢技术已成熟并进入工业化,未来将朝向大容量、高效率和智能化发展。PEM制氢面临成本和寿命挑战,需改进电催化剂、膜电极等核心组件。SOEC研究重点在于高性能电极和电解质的开发,以及大功率电堆设计。AEM制氢则专注于高效阴离子交换膜和催化剂的研发,同时降低成本。
绿氢行业基于制取技术的分类
绿氢分类
碱性电解水制绿氢(AWE)
隔膜材料:石棉
电解质:KOH(质量浓度20%~30%)
运行温度/℃:70-90
系统电流密度(A/cm²):0.2-0.4
单台机器产氢量(Nm³/h):0.5-1,000
电解槽能耗(kWh/Nm³):4.5-5.5
系统转化效率/%:60-75
启停速度:热启停分钟级;冷启停>60min
系统运维特点:存在腐蚀液体,系统复杂,成本高
技术推广度:已实现大规模工业应用
质子交换膜制绿氢(PEM)
隔膜材料:Nafion质子交换膜
电解质:纯水
运行温度/℃:70-80
系统电流密度(A/cm²):1.0-2.0
单台机器产氢量(Nm³/h):0.01-500
电解槽能耗(kWh/Nm³):4.0-5.0
系统转化效率/%:70-90
启停速度:热启停秒级;冷启停<5min
系统运维特点:无腐蚀液体,运维简单,成本低
技术推广度:已实现初步商业化应用
固体氧化物制绿氢(SOEC)
隔膜材料:固体氧化物
电解质:YO/ZrO 
运行温度/℃:600-1,000
系统电流密度(A/cm²):1.0-2.0
单台机器产氢量(Nm³/h):0.05-1,000
电解槽能耗(kWh/Nm³):2.6-3.2
系统转化效率/%:85-100
启停速度:启停慢
系统运维特点:尚无运维需求
技术推广度:尚处于初步示范阶段
阴离子交换膜制绿氢(AEM)
隔膜材料:阴离子交换膜
电解质:KOH(浓度1mol/L)/纯水
运行温度/℃:65-85
系统电流密度(A/cm²):0.8-2.2
单台机器产氢量(Nm³/h):0.1-200
电解槽能耗(kWh/Nm³):4.2-4.6
系统转化效率/%:60-80
启停速度:快速启停
系统运维特点:无腐蚀液体
技术推广度:尚处于实验室研发阶段
[2]
1:《电解水制氢技术的研究现状及未来发展趋势》
《电解水制氢技术的研究现状及未来发展趋势》
行业特征
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绿氢行业特征包括:1.绿氢与绿氨具有一定的协同关系;2.绿氢制取成本偏高,电价是最重要影响因素;3.中国电解槽装机容量处于领先地位,但可能已经产能过剩。
1
绿氢与绿氨具有一定的协同关系
氨能源是一种无碳化合物的清洁能源,作为化石燃料的替代品,具有重要的战略价值。氨由水中的氢和空气中的氮合成,并在燃料电池或内燃机中还原为水和空气,因此被视为仅次于氢的理想可再生燃料。氢的来源包括天然气、煤炭、生物质和水,而氨生产所需的氮可直接从空气中获取。随着天然气供应紧张,氢将更依赖生物质和水,这可能增加物理消耗并与能源应用冲突,但氨生产不受此影响。但实际上绿氨和绿氢在当前能源结构中具有紧密的上下游关系。绿氨生产需要大量绿氢,而其特性使其成为绿氢的储运载体。随着绿氨应用扩大,绿氢需求也将增加,形成相互促进的良性循环。
2
绿氢制取成本偏高,电价是最重要影响因素
1.对比绿氨:氨的储存和运输技术已比较成熟,将LNG站改为加氨站可提升市场竞争力。液氨运输1千克氢的远洋成本仅为0.1-0.2美元,低于管道和轮船运输氢的成本。液氨相比液氢具有更高的体积能量密度,且更易液化:氨在-33℃即可液化,而氢需低于-253℃。在相同体积下,液氨含氢量比液氢高至少60%。2.对比其它氢能:电解水制氢具有环保、能耗较高,成本在工业制氢中最高,是煤制氢成本的4到5倍。制氢成本主要受电价影响,电价占总成本的70%以上。
3
中国电解槽装机容量处于领先地位,但存在产能过剩现象
中国电解槽产能在全球市场中的份额持续增加。2022年,中国电解槽产能为300MW,占全球43%;到2023年,产能增至1,100MW,占全球55%。2023年上半年,挪威公司Hydrogenpro在天津的工厂将产能从300MW提升至500MW。随着国内绿氢项目的加速推进,电解槽的招标需求显著增长,2023年招标量达到1.812MW,同比增长127%。然而,2023年国内电解槽出货量仅为1.5GW。预计到2024年底,中国的电解槽生产能力将超过40GW,远超2025年全球预期需求的10GW,显示出行业产能过剩的趋势。
[3]
1:https://m.ofweek.com/hydrogen/2023-11/ART-180820-8420-30618099.html
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3:https://www.h2weilai.com/cms/index/shows/catid/19/id/1920.html
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4:https://ner.jgvogel.cn/c1376668.shtml
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5:https://www.escn.com.cn/20240411/b04df9822daf4297bd2703253cf0c247/c.html
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