中國氫能源行業發展前景樂觀

根據《2024-2029年中國氫燃料市場深度調查研究報告》分析，2020中國碳排放量全球范圍排名第一，碳減排迫在眉睫。交通工具的普及，疊加工業、農業、建筑等各領域生產制造等因素，使用能源帶來了大量碳排放，加劇溫室效應形成。據《bp世界能源統計年鑒》，2020年中國碳排放量總計9899.3百萬噸。在全球范圍內碳排放總量排名第一，約占全球排放總量的30.7%。長期不節制排放會使得氣溫繼續升高，從而引發出區域天氣奇變、海洋酸化、自然界生態系統紊亂、物種滅絕等一系列威脅人類生存環境和身體健康等不良后果。所以碳減排迫在眉睫。轉型發展新能源可以助力減少碳排放帶來的危害。新能源來源干凈（風、水、太陽等）、污染物排放少，可直接實現保護環境目的、遏制溫室效應加劇。同時我國能源結構不平衡屬于煤多缺油少氣，天然氣和石油依賴進口使用，發展新能源亦可逐漸減少和替代化石能源的使用，調整能源使用不均衡局面，逐步拜托依賴，建立自有能源發展體系。開發新能源是保護生態環境、緩解自有能源危機、走經濟社會可持續發展之路的必要路徑。

截至2021年11月份，全球制定碳中和目標的國家和地區有66個。有191個國家提交了第一輪“國家自主貢獻”文件，涉及的減排量涵蓋了全球90%以上的二氧化碳排放量。另有27個國家和歐盟已按照《巴黎協定》的要求通報了低溫室氣體排放的長期發展戰略，這其中也包括“凈零承諾”。各國均在向碳達峰、碳中和努力推進。

凈零碳承諾需要有嚴格的短期及中期行動來支持，國家間正在制定愈加嚴格的碳定價工具。從碳排放交易機制來看，日本、新加坡等亞太國家制定價格為2-3美元/噸二氧化碳；與中國人均碳排放相近的法國、英國等歐洲國家定價已高于20美元/噸，采取更嚴厲的機制力達凈零碳承諾。

圖表：各國碳排放價格與碳排放比重

國際氫能產業進入快速發展期。美國、歐洲、俄羅斯、日本等主要工業化國家和地區都已將氫能納入國家能源戰略規劃。根據國際氫能委員會發布的報告，全球范圍內已有131個大型氫能開發項目，全球項目總數達到359個。預計到2030年，全球氫能領域的投資將激增到5000億美元，2050年全球氫能產業將創造3000萬個工作崗位，減少60億噸二氧化碳排放，在全球能源消費占比重的達到18%。我國計劃于2030年前實現碳達峰，2060年前實現碳中和。截止2020年，火力發電仍然占據中國發電結構的主導，占比達到57%。同年世界平局水平為33.8%，中國能源結構轉變迫在眉睫。氫氣作為高效低碳的二次能源，是雙碳目標戰略下的必然選擇。為了實現碳中和2060的目標，我國氫氣的年需求量從目前的3342萬噸增加到1.3億噸左右，在終端能源體系中占比達到20%。中國未來有望領跑全球氫能產業發展。

儲藏有量，用有需。中國目前煤炭儲量較為豐富，占世界探明儲量的13.3%，石油、天然氣較為稀缺。但儲產比情況不樂觀，以目前的探明儲量，石油資源還可以繼續開采18.2年，天然氣43.3年，煤炭37年。清潔氫能，熱值強，縮成本。熱值是指單位重量燃料燃燒時所產生的熱量，是評價燃料質量的重要指標，單位以兆焦/干克（MJ/kg）表示。平均來看，石油為41.87MJ/kg，天然氣為38.97MJ/kg，原煤為20.93MJ/kg，而氫氣的熱值達到142.4MJ/kg。國際上多以標準燃料應用的基熱值（標準煤當量）29.27MJ/kg計量，石油、天然氣折算標準燃料系數分別為1.4286和1.33，氫氣達到4.865，是極為優質高效的清潔能源。根據國際貨幣基金組織給出的全球碳排放平均價格和美國能源協會公布的中國碳排放量數據計算得出，2019年我國煤炭、石油和天然氣排放的二氧化碳的碳稅價格已經達到323.2億美元。氫能源使用對于實現時間短、任務重的碳中和目標有重大戰略意義。

圖表：各能源凈熱值對比

根據《中國氫能源及燃料電池產業白皮書2020》，當前我國氫氣產能約每年4100萬噸，產量約3342萬噸，是世界第一產氫國，到2030年我國可再生能源制氫有望實現平價，在2060年碳中和情境下可再生能源制氫規模有望達到1億噸。需求方面，2030年我國氫氣的年需求量將增加至3715萬噸，2050年可到9690萬噸，2060年則增加至1.3億噸。已知2020年中國氫氣需求量大約為3342萬噸，其中化石能源制氫（灰氫）占比最大，約為67%左右，灰氫量大約為0.224億噸，而2020年綠氫占比僅3%。《中國氫能源及燃料電池產業白皮書》預計到2050年，中國氫氣需求量將達到9690萬噸，其中灰氫制取比例從67%降至20%，綠氫制取比例提升至80%。因為灰氫通過燃燒化石燃料產氫仍會帶來一定的碳排放量，而綠氫完全通過可再生能源和生物制氫等技術將實現零碳排放。相比之下2050年由于綠氫的占比不斷增加，優化灰氫，碳排放將會大幅度減少，逐步實現2060年碳中和目標。

其中等量氫需求量下所需傳統能源的碳排放量可用其產生的熱值作為換算依據，以2050年為例:所需的0.969億噸氫將會釋放的能量約等于6.593億噸煤釋放的熱量，其產生的碳排放等于6.593億噸煤*化石燃料燃燒過程二氧化碳排放因子(2.64噸CO2/噸標煤)，也就是17.405億噸CO2，假設每單位碳稅為3美元，則將會產生52.21億美元的碳稅。而制取氫能源過程中產生的碳排放量，主要理解為非綠氫制取中產生的碳排放量，根據北京理工大學能源與環境政策研究中心發布的《碳中和背景下煤炭制氫的低碳發展》研究可知，煤炭制氫將排放約20.90KGCO2e/kgH2,前面信息可得2050年我國灰氫量大約為0.193億噸，因此灰氫的制取過程將會產生4.05億噸二氧化碳。綜合來看，到2050年，若氫氣完全替代煤炭作為能源，將減少13.346億噸二氧化碳排放。假設每單位碳稅為3美元，則節約的碳稅價格達到40.03億美元，綜上，氫能減少的碳稅效率高達40.03億美元/52.21億美元=76.7%。有效實現降碳稅節約我國能源發展成本。

到2060年我國氫氣利用結構中工業占比最大（約占60%），其次為交通（31%）。利用于工業領域，如煉油、氨生產、煉鋼等，氫不僅可以當作能源亦可以當作燃料實現大規模應用。其次氫能憑借其高儲能、高效釋放和優秀燃料電池等特性，將有31%用于交通領域下，尤其在商用車、重型卡車中替代率高。在預計2060年我國氫需求量大約為1.3億噸的前提下：工業領域用氫7.8千萬噸，相當于減少53.07千萬噸煤炭用量（利用熱值對比氫得出)；交通運輸領域用氫4.03萬噸，相當于減少27.56千萬噸煤炭用量，建筑及其他領域用氫1.17千萬噸目當于減少7.96千萬噸煤炭。根據化石燃料燃燒過程三氧化碳排放因子，工業、交通和其他領域減少的碳排放量分別為41.1、72.76和21.01干萬噸，由于工業領域具有規模大占比高、多為B、G端為主導發展制造、自我傳統能源轉型壓力大，產生的碳排放成本龐大等特點，所以氫能優先大規模布局工業領域一方面可以加速實現節能減排綠色環保碳中和目標另一方面高效減少碳稅，幫助企業和國家在國際舞臺中實現可持續發展，其次是交通領域的用量將提升。