1、发展氢能产业助力“双碳”战略中国工程院干勇2022年7月19日目录2一、国内外氢能发展现状及趋势二、建设大规模绿氢制备基地，支撑“双碳”目标实现三、氢能为制造业高质量发展带来新的机遇NBlUcZmUKXmMpPtM9P9RaQsQmMpNnPjMpPrOeRmOtN9PoOuMxNtQmRuOmMoMp 发达国家和地区氢能发展战略3一、国内外氢能发展现状及趋势欧盟：欧洲氢能路线图指出氢能是欧洲能源转型的必要元素。能源供给侧注重可再生能源和氢能融合互补，能源消费侧注重可再生能源制氢综合利用，特别是天然气掺氢和车用燃料。德国：德国国家氢能战略2020指出氢能是德国脱碳战略的中心组成部分，作为多部门

2、耦合的要素，在无法通过可再生电力脱碳的领域，绿氢和下游产品（P-to-X）为脱碳开辟了新路径。日本：选择氢能作为低碳技术创新的重要方向之一，致力于建设“氢能社会”，在替代石油和其他能源方面发挥核心作用，促进能源结构向多元化发展，保障能源安全。美国：在“能源独立”的前提下，把天然气作为与可再生能源并重的过渡能源，推动能源结构清洁化。发展氢能和燃料电池技术的目的在于通过迅速兴起和发展的氢经济扩大其在全球能源和技术创新领域的领导地位。p 国际氢能领域快速发展 截至2021年底，全球共有685座加氢站投入运营，分布在33个国家/地区；在2017到2021这过去5年中，全球加氢站保有量从328座增长到6

3、85座，增加了109%，全球氢能产业建设进入快速发展期；截至2021年底，我国建成加氢站255座，共计超过8000辆燃料电池汽车在示范运行。1.00%1.00%3.50%4.50%0.00%1.00%2.00%3.00%4.00%5.00%6.00%7.00%8.00%9.00%10.00%氢能（10%）交通4.5%4.5千万吨化工原料 3.5%3.5千万吨工业1%1千万吨建筑1%1千万吨20507500万辆乘用车；500万辆商用车（15%）（50%）（中国能源统计年鉴）p 保守估计，2050年氢在我国终端能源体系占比约10%，2060年占比将达约15%，成为我国能源战略的重要组成部分，氢能将

4、纳入我国终端能源体系，与电力协同互补，共同成为我国终端能源体系的消费主体，带动形成十万亿级的新兴产业。4一、国内外氢能发展现状及趋势5 随着氢能产业发展中长期规划的发布，氢能上升到国家能源战略地位，众多大型能源企业及上市公司加快布局氢能全产业链。目前已有超过三分之一的中央企业布局包括制氢、储氢、加氢、用氢等全产业链，并取得了一批技术研发和示范应用的成果。5一、国内外氢能发展现状及趋势p 央企积极布局氢能产业链大规模集中煤制氢+CCUS充分发挥国内丰富的煤资源优势可再生能源电解水制氢灵活高效的低成本“绿氢”解决方案在风电、光伏资源好的地区可大力发展14元/kg的制氢成本在2060年是能够实现的6

5、一、国内外氢能发展现状及趋势p 人类利用氢能的经济性问题是能够被解决的！大规模管道输氢降低输氢成本氢气专用管网天然气管网掺氢氢能应用的技术成熟及规模化推广技术进步（瓶颈技术突破、系统优化、效率提升）规模效益（原材料成本下降、基础设施成本摊薄）p 在400km里程范围内，FCEV的成本可以与BEV持平；p 当里程超过400km时，FCEV的长续航优势得以体现，而BEV充电时间成本显著增加。FCV数量5千辆2万辆10万辆30万辆90万辆流量60t/d240t/d1000t/d2700t/d7200t/d管径DN150DN300DN600DN900DN1400管道运输氢气测算原则：以DN300为例，

6、管道及施工价格1km约300万，100km需设一个增压站，根据投资折旧与消耗，估算运输费用为0.7元/kg100km；约为200bar长管拖车运输费用的10%，液氢运输费用的50%。7一、国内外氢能发展现状及趋势p 人类利用氢能的经济性问题是能够被解决的！全球已有近5000公里的氢气管道（美国：2608km，中国：400km）天然气管网掺氢成本增加：0.3-0.4美元/kgH2三种全球碳中和情景下的二氧化碳排放量 清洁氢能已成为全球所有碳中和路线的关键支柱之一，预计可助力实现全球温室气体排放约15%的去碳化；对于氢能的需求量会增长高达7倍（2050年碳中和情景）/4倍（2060年碳中和情景）。

7、三大GS碳中和模型内的全球氢能需求量（Mt H2）高盛，清洁氢革命，2022二、建设大规模绿氢制备基地，支撑“双碳”目标实现8p 氢能产业绿色发展趋势 全球总煤炭总消费量77亿吨，IEA报告到2050年保留2%，则为1.5亿吨；按照我国能源基金会的预测报告，煤电到2050年降低80%，现在每年煤电消耗约20亿吨，如果全用煤发电，依然需要4亿吨，远高于IEA的1.5亿吨预测；如果80%由氢替代，1kg氢约和5kg煤，则至少需氢6000万吨l 综上，替煤发电用氢至少6000万吨因此我国到2050年总计约需氢气1.6亿吨，占IEA报告预测5亿吨的32%注：2020年中国一次能源消费占全球26%全球2

8、亿吨氢用于交通，假设中国占比为30%，则约需6000万吨全球4500万吨氢用于钢铁冶金，假设中国占比为40-50%，则约需2000万吨；全球5000万吨氢用于化工,假设中国占比为40%，约2000万吨我国2050年的1.6亿吨绿氢：按8600小时计算，约需要1TW电解槽：考虑50%负荷率，则需2TW，5MW电解槽约需要40万套若采用碱性电解槽(AEL)产值超过5万亿；若采用质子交换膜电解槽(PEMEL)产值超过7万亿9p 氢储能助力可再生能源大规模开发二、建设大规模绿氢制备基地，支撑“双碳”目标实现p 我国零碳情景下装机及发电量结构预测2030年零碳情景下装机及发电量结构预测类型装机量（万千瓦

9、）发电量（亿千瓦时）总计38.6亿千瓦11.8万亿千瓦时煤电121960 52226 气电22000 7621 核电11900 8658 水电40400 15733 风电78600 合计：16.2亿千瓦合计占比：41.9%15429 合计：2.5万亿千瓦时合计占比：21.5%光伏83400 9985 光热3000 726 生物质11000 7622 抽水蓄能12000-非抽蓄储能2000-2060年零碳情景下装机及发电量结构预测类型装机量（万千瓦）发电量（亿千瓦时）总计74.5亿千瓦15.7万亿千瓦时煤电46000 14481 气电21000 5527 核电32900 24405 水电5390

10、0 21130 风电221400 合计：48.1亿千瓦合计占比：64.6%44677 合计：7.9万亿千瓦时合计占比：50.2%光伏259565 34144 光热25000 7323 生物质18000 5313 抽水蓄能19980-非抽蓄储能47113-碳中和倒逼约束下，新能源将迎跨越式发展“碳达峰碳中和”的必由之路零碳情景下，2060年新能源装机和发电量占比均超50%，成为电力供应主体。数据来源：国网能源研究院（模型计算）化石能源装机占比37%非化石能源装机占比63%化石能源发电量占比51%非化石能源发电量占比49%化石能源装机占比9%非化石能源装机占比91%化石能源发电量占比13%非化石能

11、源发电量占比87%2060年风电+光伏发电量较2030年增加5.4万亿千瓦时，可制氢1亿吨10二、建设大规模绿氢制备基地，支撑“双碳”目标实现 可再生能源的波动性和随机性、发电设备的低抗扰性和弱支撑性，给电网带来高效消纳、安全运行和机制体制三大挑战。氢储能具备大规模、长周期等优势，可实现可再生能源电力时间、空间转移，有效提升能源供给质量和可再生能源消纳利用水平，将成为拓展电能利用、应对可再生能源随机波动的最佳方式之一。西部地区应该成为绿氢主体供应基地。氢能作为储能载体的移动式能源和分布式固定能源，将为人类最大限度利用可再生能源提供有力保障 2060年国内风电+光伏装机48.1亿千瓦，发电量7.

12、9万亿千瓦时，若通过氢储能，不用考虑上网问题，富余发电量可制氢11.5亿吨，终端能源消费占比将达约15%。按西部五省占比50%测算，2060年风电+光伏装机24亿千瓦，发电量4万亿千瓦时，若通过氢储能，不用考虑上网问题，富余发电量可制氢5000万7500万吨。11二、建设大规模绿氢制备基地，支撑“双碳”目标实现0零碳高效能源互联媒介可储能丰富的应用场景安全可控最终产物只有水，实现能量转化的物质闭环电，热，气之间转化的媒介，是在可预见的未来实现跨能源网络协同优化的唯一途径可再生能源电解水制氢，实现能源消纳与储存热值是汽油三倍燃料电池效率 60%虽然氢气燃烧点能量低，但密度小

13、，易挥发易扩散，扩散系数是汽油的12倍，发生泄漏时迅速向上逃逸并扩散稀释浓度。交通工业建筑其它交叉的应用网络，将大幅降低其使用成本p 氢的特点 氢是二次能源，作为能源载体具有显著的优势p 氢能产业的主体是绿氢体系和对应装备，锂电产业的主体是锂动力电池12二、建设大规模绿氢制备基地，支撑“双碳”目标实现p 氢能生产的潜在总市场容量（TAM）可观全球氢能生产、运输和储能的总市场容量TAM（单位：十亿美元）氢能生产的潜在总市场容量（TAM）完全有可能在2030年底翻倍增长，从当前的1250亿美元提高到本世纪二十年代末的大约2500亿美元，至 2050年底更会突破1万亿美元。我国在全球占比按32%计算

14、，则国内氢能生产的潜在总市场容量（TAM）将从当前的2680亿元提高到本世纪二十年代末的大约5360亿元，至 2050年底更会突破2.14万亿元。高盛，清洁氢革命，202213二、建设大规模绿氢制备基地，支撑“双碳”目标实现实现碳中和的清洁氢能供应链所需要的投资总额及构成 对于氢能产业的投资已开始飞速增长，尤其在技术部署方面最为显著。聚焦清洁氢能的直接供应链，从生产（绿色和蓝色氢能的电解槽和CCUS）、储能、本地配送销售、输运和全球贸易等环节的全方面投资来看，估计累计要有5万亿美元的投资总额流入清洁氢能的直接供应链当中才能实现碳中和。上述投资只包括清洁氢能直接供应链当中的资本性支出投资，并未包

15、含末端市场（工业、运输、建筑）相关的资本投资或者发电厂利用绿色氢能进行发电所需的相关资本投资。p 清洁氢的大规模开发和利用创造巨大投资机遇高盛，清洁氢革命，202214二、建设大规模绿氢制备基地，支撑“双碳”目标实现氢能源汽车与电动汽车同属新能源汽车赛道，具有较高发展共性。电动汽车已经完成了由导入到提速并最终放量的完整市场发展阶段。氢能源汽车行业已在“十城千辆”及以奖代补政策下完成了初期导入，将加速进入提速发展阶段。节能与新能源汽车技术路线图2.0：氢燃料电池汽车保有量将分别达到：0.81万辆（2020年），5万10万辆（2025年），80万100万辆（2030年），保有量的增长空间达十年百倍

16、。导入阶段“十城千辆”政策提速阶段补贴政策落地放量阶段补贴缩紧市场化运作-20152015-至今产业化发展空白期导入阶段“十城千辆”政策补贴政策落地纯电动汽车燃料电池汽车电动汽车与氢能源汽车行业发展趋势对比出处：GGII、中国汽车工业协会我国氢燃料电池汽车阶段性发展目标及里程碑出处：中国汽车工程学会节能与新能源汽车技术路线图2.0151、国内燃料电池汽车进入提速发展阶段，燃料电池装机量快速增长三、氢能为制造业高质量发展带来新的机遇E4Tech数据显示，2020年全球燃料电池装机量达到1319.4MW，20182020年CAGR（年复合增长率）为35%；其中交通运输领域

17、的需求上升尤为明显。2020年全球交通运输用燃料电池出货量为994MW，近五年CAGR达到34.1%，占全球燃料电池出货量的比例从2015年的38.2%提升至2020年的75.4%。2014-2021全球主要国家氢车销量2014-2021全球主要国家氢车保有量16中国汽车工业协会三、氢能为制造业高质量发展带来新的机遇!#!#$%&$%&()*()*+,$%&+,$%&-./-./045674567456789:389:3;=?A?ABCADEFGBCADEFGHIAHIAJ?KLFGMJ?KLFGMNHCCNHCCO OFGMFGM?JDPQ?JDPQO OFRMFRM?

18、JDPQ?JDPQO OFGMFGMD?D?DCBECSCCDCBECSCCTUVTUVWXWXYYFZMFZMFMFMFGMFGMFGMFGMFGMFGMFRMFRMFGMFGMVYVYFMFMFG_FG_aTUbcaTUbcd dXeWfgXeWfghMGhMGRFRFhMMhMMRMRRMRijTUbcVijTUbcVWXeHgWXeHgZkZkZkZZkZZ ZZkFZkFZkZZkZZkRZkRZkhZkhRkZRkZlmlmd d?g?gMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMnopnopFRMMMFRMMMFMMMMFMMMMFMMMMFMMMMhMMMhMMMqrstu

19、3qrstu3O OG_G_O OMMO OMMO ORRO OMMO OZMZMO OMMO OvvO OMMwxrcyzwxrcyzO OZMvRZMvRO ORZRRZRO OR_vR_vCC|_hhhhhhhh=GMGMGMGMv vGMGFGMGF GMGFGMGF GMGFGMGF nnGMGFGMGFR RGMGFGMGFR RGMGFGMGF GMGMGMGM 巴拉德和丰田分别代表在石墨双极板和金属双极板两个技术路线的国际领先水平；近年来，我国已初步实现质子交换膜燃料电池全产业链的国产化，逐步发展到产业规模持续扩张、基础设施逐步完善的产业化初期阶段。我国燃料电池技术水平在性能、

20、寿命方面均取得一定的突破，已接近国际先进水平。17p 国内燃料电池技术水平逐步接近国际先进水平三、氢能为制造业高质量发展带来新的机遇近年来，伴随优秀国产燃料电池产业链企业的崛起，核心材料和关键部件国产化、规模化及技术水平持续提升，燃料电池的价格快速下降。根据GGII在2021年初的分析，2020年我国燃料电池系统和电堆的价格已经实现20%-50%幅度的下调。随着国产化进程的加速及规模效应，燃料电池成本下降的趋势有望持续。18p 燃料电池价格现状及变化趋势0060030002000400060008000019年2022年2025年2025年2050年

21、!#$%&()*+!#$%&()*+元/kW300500高工产业研究院三、氢能为制造业高质量发展带来新的机遇 环保部中国机动车环境管理年报（2018）：2017年我国柴油车占汽车保有量的9.4%，但柴油车氮氧化物（NOX）排放量占排放总量的68.3%；颗粒物排放量占排放总量的99%以上。在一些特殊区域，如港口、码头、工业园区等重型柴油车密集的地方，污染物排放问题十分严重。柴油货车的尾气排放对雾霾颗粒物（PM）贡献率约77.8%以上。192、优先氢能重卡等商用车，带动重载长续航氢燃料电池车装备产业发展三、氢能为制造业高质量发展带来新的机遇1.氢燃料电池车的特点适合长距离、重载量的物流使用；2.港

22、口货物吞吐量大，柴油车辆数量大且密集使用，若改为氢能重卡，利于集中布局加氢站；3.氢消耗量大，便于建立大型加氢站（比如每天5吨），可有效降低加氢站运营成本，达到示范经济效益；4.沿海港口地区附近多建有大型钢铁企业及联产焦化企业，副产氢来源有保障，可实现氢源供应的经济效益；5.港口交通发达，氢源运送进出便利，易于规划建设氢能输送管网，进一步降低氢能供应成本，提高氢能综合利用的经济效益。在港口地区推广应用氢能重卡，将使港口从雾霾重灾区变为清洁示范区，大大减少雾霾带的形成20p 物流密集的港口地区尤其适合建立“柴改氢”示范区三、氢能为制造业高质量发展带来新的机遇高盛，清洁氢革命，2022FCEV（燃

23、料电池汽车）的增长可能会明显加快；到 2030/40 年，FCEV（燃料电池电动汽车）和 EV（电动汽车）合计共占 HDV（重型车辆）总销量的约 22%/100%。“VVCI”CI”YYt“t“VV”N”NYY“VVI”NI”NYY VVKIPKIPYY长远来看，对于重型公路长途运输，燃料电池汽车更具竞争力，其TCO（总拥有成本）与纯电动汽车相当，但优点突出在重量更轻和补充燃料的时间更短。虽然目前这两种车辆的TCO仍高于传统的柴油内燃机卡车，技术创新和成本下降将随着规模经济的发展而不断进行，从而将降低这两种技术的成本。其中FCEV的成本下降速度更快。21重型车辆TCO美元/公里2040年p 氢

24、能重卡总拥有成本将快速下降三、氢能为制造业高质量发展带来新的机遇唐山地区钢铁产能超过1亿吨，占河北省的55%，占全国的13%，煤炭、铁矿石及钢铁等物品运输总量6亿吨/年，全市炼焦产能约为3600万吨，可提纯氢气约50亿立方米，足够3万辆重卡运行。唐山钢铁企业大宗货物运输情况若实现全部柴改氢，每年可减排（根据河北省环境保护厅河北省机动车污染防治年报2016进行测算）：2016年唐山货车保有量约13万辆铁矿石2亿吨焦炭5000万吨煤1800万吨钢铁企业39家钢材1.2亿吨渣料及其他1亿吨一氧化碳（CO）2万吨占机动车总排放的6.5%碳氢化合物（HC）0.46万吨占机动车总排放的12%氮氧化物（NO

25、x）2.2万吨占机动车总排放的36%颗粒物（PM）0.3万吨占机动车总排放的55%22p 开创氢能重卡时代，优先发展氢能商用物流车三、氢能为制造业高质量发展带来新的机遇p 我国约70%烯烃通过石脑油高温蒸汽裂解工艺制备，石脑油蒸汽裂解是强吸热反应，反应温度达到800，需要大量燃料保证热量；据测算，我国每年因蒸汽裂解制烯烃排放的CO2约1.1亿吨；反应体系碳氢比例不合理，生成大量甲烷副产物，且丙烯产率低，乙/丙烯比例难以调节。p 混合芳烃分离需要加氢、重整、歧化/烷基转移、异构化等工序，流程长、工艺复杂、能耗高；据测算，我国每年采用该工艺路线生产对二甲苯（PX）排放的CO2约5800万吨；PX收

26、率低（24%），副产高（苯选择率40%），需采用贵金属催化剂。石脑油蒸汽裂解、混合芳烃分离是石油化工行业能耗最大的过程之一综合能耗0.61 tce/t0.76 tce/t石油石脑油直链石脑油环烷基石脑油混合烯烃混合芳烃乙烯、丙烯甲苯、苯对二甲苯油品（汽、煤、柴）高温水蒸气裂解750-900贵金属重整深冷分离-100甲苯歧化、异构化吸附分离中科院大化所233、“双碳”背景下化工发展新路径tce：吨标准煤当量石油化工是典型的高能耗化工工程三、氢能为制造业高质量发展带来新的机遇p 煤化工过程中水煤气变换过程，涉及水蒸气通过炽热的煤层反应生成CO与H2，期间会排放大量CO2。p 在煤气化过程中，需要通

27、过空分过程供给大量O2，同样需要大量能量消耗。p 据计算，水煤气变换及净化过程，CO2排放量占整个煤经合成气制化学品的69.3%水煤气变换是煤化工行业主要能耗过程之一CO2排放煤炭煤气化空气分离水煤气变换合成气甲醇烯烃乙烯、丙烯等O2H2O废气释放气催化剂结焦烯烃分离尾气综合能耗1.6 tce/tCO2排放（69.3%）24p 传统煤化工过程是典型的高能耗化工工程中科院大化所三、氢能为制造业高质量发展带来新的机遇通过石油化工与煤化工、能源化工与多能融合高效耦合，重点突破烯烃、芳烃、含氧化合物、特种油品和化学品低碳新技术，构建有机融合的工业低碳关键技术体系，增强我国大宗（基础）化学品供给体系的韧

28、性，形成更高效率和更高质量的投入产出关系，有力支撑国家“双碳”目标实现。石油可再生能源煤炭技术互补协调石脑油甲醇技术互补协调合成气煤气化主产CO混合醇/烯/烷烃芳烃烯烃二甲醚甲缩醛特种柴油高碳醇特种蜡油乙酸乙酸甲酯丙烯酸/酯甲氧基乙酸酯短链酸/癸烯乙醇精细化学品V/IV类基础油III类基础油绿H2绿O2储能制氢发电25p 工业低碳关键技术体系构建中科院大化所三、氢能为制造业高质量发展带来新的机遇油品汽油、柴油、煤油化学品烯烃、芳烃石脑油合成气甲醇石油煤炭天然气页岩气可燃冰小分子重构大分子剪裁p 石油化工难以直接生产含氧化合物，更适合生产油品，并与煤化工耦合发展p 以合成气/甲醇为原料的转化平台

29、，更适合含氧化合物和特种油品的生产，原子经济性高，是石油化工和煤化工耦合发展的桥梁26中科院大化所p 石油化工与煤化工高效耦合转化三、氢能为制造业高质量发展带来新的机遇p 开发出高性能耦合催化剂，突破传质扩散限制、并实现活性调控，可以将甲醇与石脑油高选择性转化为烯烃产品p 设计新型反应工艺，充分发挥强放热反应和强吸热反应原位耦合，将大幅提高原料利用率、节能降耗p 缺少工艺放大和中试，缺乏先进催化剂大规模筛选与评价亟需建设智能化、数字化催化剂筛选评价实验室及中试放大平台，缩短先进技术产业化周期石脑油甲醇乙烯丙烯强吸热非催化反应800，甲烷产率14%MTO 800强放热催化反应工艺过程蒸汽热解催化

30、裂解甲醇石脑油耦合反应温度（）820660600甲烷产率（wt%）12.228.842.36强放热反应和强吸热反应的耦合 石脑油原料利用率提高10%（甲烷产率4%）能耗降低1/31/227p 甲醇、石脑油耦合制烯烃中科院大化所三、氢能为制造业高质量发展带来新的机遇空气分离废渣废水O2H2O废气煤气化水煤气变换净化甲醇合成甲醇制烯烃乙烯、丙烯副产品驰放气催化剂结焦烯烃分离尾气燃烧供能燃烧供能再生CO2排放CO2排放28p 传统煤制甲醇过程中科院大化所可再生能源发电制氢与煤化工过程的耦合三、氢能为制造业高质量发展带来新的机遇空气分离废渣废水O2H2O废气煤气化净化甲醇合成甲醇制烯烃乙烯、丙烯副产品

31、驰放气催化剂结焦烯烃分离尾气燃烧供能燃烧供能再生CO2排放CO储能电解水O2H2避免高耗能的水煤气变换过程p 煤气化过程有效降低空分能耗p 煤炭用量减少近50%p CO2可减排69.3%CO2减排69.3%可再生能源29中科院大化所可再生能源发电制氢与煤化工过程的耦合p 绿氢融合煤制甲醇过程三、氢能为制造业高质量发展带来新的机遇废渣废水煤气化净化甲醇合成甲醇制烯烃乙烯、丙烯副产品驰放气催化剂结焦烯烃分离尾气燃烧供能燃烧供能再生CO2排放主产CO储能电解水O2H2充足的绿H2和O2，可以促进煤化工CO2零排放，甚至负排放可再生能源外供CO230中科院大化所可再生能源发电制氢与煤化工过程的耦合p

32、绿氢融合煤制甲醇过程三、氢能为制造业高质量发展带来新的机遇化石能源清洁高效开发利用与耦合替代可再生能源多能互补与再生应用天然气煤炭核能水/风/光地热/生物质低碳与零碳工业流程再造低碳化智能化多能融合小分子重构耦合大分子剪裁油品化学品钢铁水泥有色金属交通运输生活用能合成气甲醇H2储能CO2清洁燃烧电热电热高耗能工业H2电解制氢热制氢H2电石油31中科院大化所三、氢能为制造业高质量发展带来新的机遇电解水制绿电解水制绿氢氢储储氢氢全绿电供全绿电供能能矿矿球球电解电解槽槽炉顶气炉顶气处处理及循理及循环环电炉炼电炉炼钢钢成品绿成品绿钢钢海绵海绵铁铁轧轧钢钢燃料电燃料电池池应急缓冲电应急缓冲电源源矿料造矿

33、料造球球对比项氢冶金工厂传统冶金工厂吨铁原料铁矿石(球团)1.55 吨铁矿石1.55吨+焦炭0.5吨+喷吹煤粉0.13吨吨铁能耗526 kgce/tFe540 kgce/tFe（铁烧焦）吨材能耗662 kgce/t680 kgce/t(等价)吨钢CO202 tCO2/tce吨钢耗电5385 KWh/tce700 KWh/tce短流程氢冶金工厂短流程氢冶金工厂传统长流程冶金工厂传统长流程冶金工厂324、“双碳”背景下冶金发展新路径三、氢能为制造业高质量发展带来新的机遇绿氢需求量与价格确定 为满足“双碳”要求，氢冶炼采用绿氢。从成本与资源情况分析可见，采用风力、光伏电制氢是切实可行的方案。目前国内

34、风力、光伏电价格约为0.35元/kWh，随着技术的进步，风力、光伏发电的成本有望降到0.15-0.2元/kWh。随着技术的不断更新和公司自有折旧资金的投入，可再生能源制氢成本可降至0.7元/Nm3，与化石能源制氢成本相当，达到行业最好水平。从目前情况推断，未来几年风力、光伏发电的成本有望降0.2元/kWh以下，风力、光伏电制氢成本降至1.16元/Nm3以下是可能的。后续成本分析成本时绿氢的价格按1.16元/Nm3计算。按全绿氢（90%）冶炼测算，百万吨级绿氢冶金钢厂对绿氢的需求量为10万Nm3/h，消耗指标为750Nm3/t钢。中国钢研预测按现有价格高炉炼铁燃料及还原剂成本总计1292元/t-

35、铁，电费在0.27元/kwh以下，用纯氢价格均可与碳价成本相当。p 百万吨氢冶金示范项目 氢冶金示范项目 氢价氢量分析33三、氢能为制造业高质量发展带来新的机遇33高压储氢液态储氢固态储氢有机液体储氢体积储氢密度高 能效低 自挥发 绝热系统复杂 成本高 体积储氢密度高 能效高 安全性好 加氢站成本低 质量储氢密度低 技术相对成熟(70 MPa)压缩能耗高 加氢站成本高 安全性隐患 质量储氢密度高 能效高 安全性好 低温催化 含杂质气体储氢方式5、抓住固态储氢带来的装备产业发展机遇34三、氢能为制造业高质量发展带来新的机遇固态储氢从体积储氢密度、安全性等因素考虑是具有商业化发展前景的储存方式之一

36、p 固态储氢有望成为储氢技术的发展趋势储氢方式压力/MPa温度/C质量储氢密度/wt.%体积储氢密度/kg/m3DOE0.51.2-40606.570车载储氢DOE（2020年）0.51.2-40605.540氢气0.101000.09高压储氢（35MPa）35203.023.5高压储氢（70MPa）70205.540液态氢0.1-25310070LaNi5H60.2-0.8201.5104MgH20.12907.6110Mg2NiH40.12503.694TiFe1501.89635三、氢能为制造业高质量发展带来新的机遇三、氢能为制造业高质量发展带来新的机遇工业副产氢净化储氢镁基固态材料脱硫

37、脱氧高纯氢99.999%p 直接充装p 纯化氢气p 储存运输p 更低成本一辆储运车 1.2吨氢气36p 固态储氢 实现工业副产氢净化储运一体化p 以固态储氢为氢源的“电电混动”氢能源汽车将成为新技术发展方向之一第一个“电”是指燃料电池提供的“电”，是动力系统中的主要电源，采用以固态储氢为氢源的燃料电池，提供稳定工况下的输出功率；第二个“电”是指储能电池提供的“电”，是动力系统中次电源，用于车辆启动和加速等瞬态下所需的大功率。氢燃料电池系统氢燃料电池系统(氢能发动机)储储能能电池电池储氢罐驱动电机驱动电机37三、氢能为制造业高质量发展带来新的机遇储氢瓶容积1升储氢质量55g储氢压力1MPa续航里

38、程80km38p 以固态储氢为氢源的燃料电池动力系统有望实现规模化商业应用 微出行三、氢能为制造业高质量发展带来新的机遇续航测试：600W发电系统2个1升储氢瓶，48V10Ah，负重75kg，测功机等速续航里程120km爬坡实验：极限爬坡角度为9，最大爬坡角度为6（车辆行驶637s，爬坡1813m后车速降至5km/h）高温实验：车辆最高使用温度是50，车辆在40、45能够正常爬坡低温试验：-10 启动，-20 可正常运行39p 以固态储氢为氢源的燃料电池动力系统有望实现规模化商业应用 微出行三、氢能为制造业高质量发展带来新的机遇 九号科技：奶瓶车B65H，更换氢瓶犹如牛奶配送一样简单，背两个氢

39、瓶可体验畅游乐趣 氢电动车落地：100辆/600瓶1000辆/6000瓶10000辆/60000瓶“奶瓶方式”进行氢瓶配送智能换氢站九号科技加盟店换氢服务40三、氢能为制造业高质量发展带来新的机遇碱性电解(AEL)的 KPI编号参数单位2020年2024年2030年1耗电量标称容量kWh/kg5049482资金成本/(kg/d)1,2501,000800/kW6004804003运维成本/(kg/d)/y5043354热空转时间s6030105冷启动缓冲时间s3,6009003006降解%/1,000h0.120.110.17电流密度A/cm20.60.71.08使用关键原材料作为催化剂mg/

40、W0.60.30.0备注：资本成本基于单个公司的 100 MW产量和稳定运行10年的系统寿命。数据来源：Clean Hydrogen Partnership 2021-2027年战略研究与创新议程5MW电解槽成本：2020年：300万，2145万2024年：240万，1716万2030年：200万，1430万 2030年IEA预测全球总氢2.12亿吨，若中国占比30%，则约3900万吨，按照65%为绿氢、约44%的负荷考虑，约需450GW电解槽，则需5MW约10万套，产值约1.43万亿；2050年IEA预测全球总氢5亿吨，若中国占比32%，则约1.6亿吨，按照95%为绿氢、约50%的负荷考虑，

41、约需2TW电解槽，则需5MW约40万套，产值超过5万亿。6、电解槽需求带来的装备产业发展空间巨大41预计2050年AEL价格：$300/kW三、氢能为制造业高质量发展带来新的机遇质子交换膜电解(PEMEL)的 KPI编号参数单位2020年2024年2030年1耗电量标称容量kWh/kg5552482资金成本/(kg/d)2,1001,5501,000/kW9007005003运维成本/(kg/d)/y4130214热空转时间s2115冷启动缓冲时间s3010106降解%/1,000h0.190.150.127电流密度A/cm22022.438使用关键原材料作为催化剂mg/W2.51.250.2

42、55MW电解槽成本：2020年：450万，3218万2024年：350万，2503万2030年：250万，1788万数据来源：Clean Hydrogen Partnership 2021-2027年战略研究与创新议程 2030年IEA预测全球总氢2.12亿吨，若中国占比30%，则约3900万吨，按照65%为绿氢、约44%的负荷考虑，约需450GW电解槽，则需5MW约10万套，成本约1.79万亿；2050年IEA预测全球总氢5亿吨，若中国占比32%，则约1.6亿吨，按照95%为绿氢、约50%的负荷考虑，约需2TW电解槽，则需5MW约40万套，成本超过7万亿。备注：资本成本基于单个公司的 100

43、 MW产量和稳定运行10年的系统寿命。42预计2050年PEMEL价格：$400/kW三、氢能为制造业高质量发展带来新的机遇6、电解槽需求带来的装备产业发展空间巨大 风电及氢能领域：风电用大型轴承、中压变流器IGCT、PLC控制器等，海上风电轻量化的直流GIS，漂浮式风机一体化仿真校核软件，风电机组仿真设计软件等，氢燃气轮机燃烧器 其他领域：华龙二号堆内构件整体堆芯围筒锻件、650超超临界汽轮机大型高温铸锻件材料开发、冲击式水力模型试验台、高端能源装备设计/制造/运维一体化软件、大型核电和水电用大容量发电机断路器、开关设备智能组件、换流变压器有载调压分接开关技术及装备、柔性输电系统用干式直流支

44、撑电容器、国产大功率IGCT器件、大容量高性能大梯度避雷器阀片、超、特高压电气设备绝缘拉杆用芳纶、聚酯和玻璃纤维等材料、高性能环氧纳米复合绝缘材料、基于国产粒料的电容器用高性能聚丙烯薄膜(BOPP)、数字化检测技术在GIS产品装配的研究与应用。7、新能源材料及装备产业43三、氢能为制造业高质量发展带来新的机遇需要发挥政府优势突破的电力装备重点产品和技术 研发高效硅基光伏电池技术，高效薄膜光伏电池技术、高效稳定钙钛矿电池技术等；重点发展晶硅太阳电池、薄膜太阳电池等关键产品，突破太阳能极多晶硅提纯技术、高效低成本太阳电池产业化技术、废弃组件回收技术等关键技术。重点突破超高效光伏电池技术。研究基于多

45、激子效应，单线态裂变，中间带隙等可突破单节光伏电池理论效率极限的新型高效光伏技术。光储直柔供配电：研究光储直柔供配电关键设备与柔性化技术，建筑光伏一体化技术体系，区域建筑能源系统源网荷储用技术及装备。光伏砷化镓电池世界三大再生能源研究机构之一的德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所（Fraunhofer ISE）使用了一种由砷化镓（GaAs）制成的薄光伏电池，获得了68.9的转化效率，这是迄今为止在光能转化为电能方面获得的最高效率。光伏钙钛矿电池韩国 以及越南专家研究小组开发的复杂光伏器件四端钙钛矿-硅串联太阳能电池，能够吸收短波长范围内的所有太阳光谱，实现了30.09%的功率转换效率，高于顶部和底部

46、子电池的转换效率。p 重点建设任务之一：保证光伏产业链安全44三、氢能为制造业高质量发展带来新的机遇风电主轴轴承等关键材料及零部件依赖进口：一组风电机组中需要偏航轴承1套、变桨轴承3套、主轴轴承1-3套以及发电机轴承3套。其中生产偏航和变桨轴承的技术难度较低、国产化率较高；相反，主轴轴承环节90%以上依赖进口，被舍弗勒、SKF、NTN等国际企业垄断。工业软件严重受制于人风电行业使用的主流工业设计软件以及风电专用核心设计软件，均来自美、德、法等国家，软件在整个风电产品的设计研发中起着至关重要的作用，属于“卡脖子”关键环节。风电储存技术薄弱风电外送的手段除了建设超高压电网外，就是大规模电力储存技术

47、应用。风电储存技术路径多且发展迅速，例如空气压缩储能、电池储能，飞轮储能等，但大多数不成熟，成为了制约风电发展的一个重要因素。p 我国风电部分关键零部件、工业软件等环节受制于人45三、氢能为制造业高质量发展带来新的机遇碳纤维供应对外依存度是62%；大丝束产品供给不足造成的！应用市场对外依存度估算是62%，风电与体育严重依靠国际市场！中国碳纤维的挑战技术原丝方面：1.聚合优化及工程；2.纺丝“提束提速”，装备与油剂国产化；3.原丝包装-卷绕与箱装叠丝的国产化；4.原丝与腈纶基础的融并发展。碳化方面：1.真正大丝束碳化工艺技术的建设与成熟；2.全线装备的国产化（或正向设计能力）；3.碳化车间工程效

48、率；4.高效低成本氧化碳化工艺及装备，单位产能能耗及排放量能与国际竞争；2030年 大丝束 中国市场风电用碳纤维：19-20万吨p 中国碳纤维的挑战 应用生态链46三、氢能为制造业高质量发展带来新的机遇 储能材料产业链上游为石油化工、采矿、冶炼等原材料工业，中游为储能材料制造，下游为不同的储能系统的制造，最后为不同的终端储能产品的应用。p 储能材料产业链47三、氢能为制造业高质量发展带来新的机遇中国氢能联盟48国家级氢能产业智库49氢供应链第三方认证机构颁发证书推动氢能绿色发展50氢能领跑者行动关键词关键词关键词关键词合格检测认证机构测试平台统一行业评价规范体系51Click Here氢能产业

49、大数据平台地方数据合作节点从自建和合作两方面，依托loT和接口技术建立庞大数据库；建立智能分析模型，AI技术做预测、智能预警分析；对数据做增值服务，外输出数据接口，共享数据成果。通过各试点城市氢能监管系统的建设，基于“一张蓝图”的规划思路，对辖区内各部门、企业以及示范应用项目数据资源梳理整合，推动氢能发展规划-项目建设-示范运营-公共服务全链条信息共享应用，服务于地方科学决策和有效监管。氢能产业大数据平台和地方监管平台52产业链和创新链融合发展添加内容添加内容燃料电池示范城市群氢电协同格局氢能贸易氢能产业链氢能创新链绿色制氢基地绿色化工与氢同行氢能大数据绿色氢能商业化示范氢能技术装备检测氢能领

50、跑者53单击此处添加文本具体内容单击此处添加文本具体内容单击此处添加文本具体内容贯彻“碳达峰、碳中和”及“创新驱动”发展战略，秉承“以赛引资、以赛兴业”的办赛理念，发现和激励更多优秀创新人才、创新项目以及创新企业，大力推动国家高新区产业协同创新，纵深推进科技创新创业，不断激发市场主体活力，提升氢能产业化水平。落实氢能产业发展中长期规划（2021-2035年），构建高质量产业创新体系。加快集聚人才、技术、资金等创新要素，助推氢能关键核心技术攻关，促进科技成果产业化。坚持围绕产业链部署创新链，围绕创新链布局产业链，助力氢能企业加入“专精特新”发展行列。2022氢能专精特新创业大赛贯彻“碳达峰、碳中和”及“创新驱动”发展战略落实氢能产业发展中长期规划助力企业加入“专精特新”行列54谢 谢Thanks发展氢能产业，有力支撑“双碳”目标实现