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中国氢能源与燃料电池发展战略研究

2023年9月;

2氢能源与燃料电池发展的现状;

能源种类：生物质煤炭石油天然气氢能源

碳氢比：10:12:11:21:40

蒸汽轮机内燃机(燃气轮机)燃料电池

·氢能是21世纪极具发展前景的二次能源，燃料电池是21世纪的能源革命性技术;

氢能与燃料电池是全球能源技术革命的重要方向;

口全球范围内持续探索绿氢应用并开展氢氨醇贸易合作，氢能(泛氢)全球成本错配和供需格局重塑需要通过氢能贸易实现，从现在起到2050年，全球将有4亿吨可再生氢和低碳氢及其衍生物进行远距离运输，当前澳

大利亚、沙特等资源国正争抢全球氢(泛氢)能源出口市场

口泛氢能源品类和工业耦合关联大，相关颠覆性技术多，其制备技术攻关既是未来支撑国家新型能源系统和绿色制造体系建设的重要保障，也是未来国际产业格局重塑的重要影响因素;

口我国拥有全球最大的能源系统，也是最大的能源生产和消费国

口“一大三小”(煤、油、气、非化石能源)的能源生产结构；非水可再生能源发展很快，但占比很低

口推动经济增长模式的绿色低碳转型不会一蹴而就，我国国情能情的特殊性决定了无可借鉴先例可循

口须依靠科技进步，走出具有中国特色的绿色低碳化发展道路;

氢能具有低碳、高效、能源互联媒介、可储能、安全可控等显著优势，可以在

工业、交通、建筑和电力等诸多领域应用;

增值应用

氢气/天然气基

础设施

光伏

氢能汽车

电网

合成燃料

Co?

升级油品/生物油

NZ

氨/化肥

日

金属冶金

co?;

供给侧：适应规模化可再生能源开发的绿色氢能制备技术，提升能源综合利用效率

以氢能打造可再生能源-(电力系统+氢能网络)-工业产线的能源循环，提高我国能源大系统的综合利用效率降低整体能源应用成本

·我国可再生能源利用小时数以及相对利用率仍较低，导致总资产利用效率下降，是能源系统利用成本大幅度攀升的关键原因

以氢能的形式构建行业间能源关系线，借助传统行业效???能力，提高我国能源体系的整体综合利用效率，降低行业应用成本;

2氢能源与燃料电池发展的现状;

氢气：全球“纯氢”产量7500万吨/年，主要用于化工精炼、合成氨等领域；我国是世界上最大的制氢国，2022年氢气产量约3353万吨，氢气供需格局保持稳定，化工及炼化用氢快速增长

制氢路线：美国氢气主要通过无CCS技术的天然气制成；欧盟主要氢源由天然气重整和化工副产氢提供；我国以煤制氢为主，达到1,985万吨，2022年占比56.2%,其次分别为天然气制氢占比21.2%和工业副产氢占比20.2%,电解水制氢和甲醇制氢分别占比1.2%

■能源属性决定目前以化石能源制氢为主，但可再生能源制氢是发展方向。可再生能源制氢项目批量启动，

在华北和西北地区实现密集落地，建成运营项目合计可再生氢产能约5.7万吨/年;

口目前电解制氢技术主要包括：碱性(ALK)、质子交换膜(PEM)和固体氧化物电解池(SOEC)□SOEC高温运行(600~800℃)、电解电压低(1.1~1.4V)、效率高、能耗低(3~4kWh/Nm3H?)□SOEC可利用各种高温余热，如核能或甲醇(氨)等化工合成过程，通过吸热进一步降低电耗

口SOEC可直接电解二氧化碳和水，制备甲醇、甲烷等能源化工产品，耦合能源化工，实现碳循环口SOEC全陶瓷材料，原材料丰富，不含贵金属，规模化发展不存在资源短缺问题

口SOEC/SOFC可逆运行调峰储能，负载范围宽，电-氢-电效率高

口美国将SOEC视为提升核电运行灵活性重要手段；欧盟将SOEC视作PowertoX重要途径，提升能源安全水平;

2021年7月，美国BloomEnergy正式公布SOEC产品，宣称是最节能的SOEC系统效率80.7%

2021年5月，德国Sunfire对225干瓦电解槽进行试运营，2022年7月完成2.6兆瓦SOEC示范项目

2023年5月，TopsoeA/S公司庆祝世界首座工业化规模的SOEC电解槽制造工厂在丹麦赫宁

(Herning)开工建设，初始产能每年500兆瓦，可选择至5吉瓦

2021年4月，NASA采用SOEC实现了利用火星大气中的CO?制氧的计划