氫能是一種來源豐富、綠色低碳、靈活高效、應用廣泛的二次能源，正逐步成為全球能源轉型發(fā)展的重要載體之一。與傳統(tǒng)化石能源相比，氫氣具有能量密度高，資源無限，無碳排放，可大批量運輸和長期存儲，以及更高的安全性等優(yōu)勢，是傳統(tǒng)化石能源的理想替代。能量密度高：能量密度高：氫氣的燃燒熱值達到1.42×105KJ/kg，是煤炭的5~6倍，汽油、天然氣的3~4倍，意味著消耗相同質量的各種燃料，氫氣能夠提供的能量最大，在燃料實現輕量化方面具有重要意義。
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氫是宇宙中分布最為廣泛的物質。電解水制氫以水作為原料，水在地球上的儲量達到2×1018t，氫氣釋放能量時又會生成水，制氫資源取之不盡，然而傳統(tǒng)化石能源正在面臨資源枯竭的問題。與傳統(tǒng)的化石燃料不同，氫在轉化為電和熱時只產生水并且不排放溫室氣體或細粉塵，與碳中和目標契合。
氫氣與化石燃料的理化性質比較
| 氫氣 | 石油（氣） | 煤（氣） | 天然氣 | |
| 熱值（KJ/kg） | 142000 | 50179 | 17981 | 38931 |
| 燃點（℃） | 574 | 426 | 650 | 538 |
| 爆炸臨界體積分數 | 18%-59% | 1.5%-9.5% | 12.5%-74.2% | 5%-15.4% |
| 氣態(tài)密度（kg/m3） | 0.089 | 2.35 | 1.2504 | 0.7174 |
| 擴散性 | 高 | 較低 | 一般 | 較高 |
| 毒性 | 無毒 | 一般 | 高 | 較低 |
| 燃燒產物 | H20 | CO\CO2 | CO2\CO | CO\C\CO2\H20 |
| 儲量（t） | >1.8×1017 | 1426 | 10696 | 2446 |
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根據觀研報告網發(fā)布的《中國氫能行業(yè)發(fā)展現狀分析與投資前景研究報告（2025-2032年）》顯示，目前主流的制氫工藝是煤炭和天然氣重整制氫，生產成本較低，工藝成熟，但是生產過程中會產生大量碳排放，未來化石能源制氫將逐漸被可再生能源制氫取代，形成風光發(fā)電—電解水制氫的零碳產業(yè)鏈。
國家《氫能產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》中提出，到2025年，可再生能源制氫量達到10-20萬噸/年，成為新增氫能消費的重要組成部分；到2030年，形成較為完備的清潔能源制氫及供應體系，可再生能源制氫廣泛應用，有力支撐碳達峰目標實現。雙碳政策疊加國家清潔能源制氫規(guī)劃，電解水制氫份額預計將快速增長。
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化石能源制氫成本低，工藝成熟，目前應用最為廣泛，但是化石能源屬于不可再生能源，儲量有限，在制氫過程中存在碳排放問題，并且需要提純及去除雜質，未來在雙碳政策背景下份額將會逐漸縮減。電解水制氫的原料是水和電，均為可再生能源，制氫過程不會產生碳排放。因為尚未實現規(guī)?；瘧?，技術路線不成熟，所以目前成本較高。未來隨著電解水制氫規(guī)模不斷擴大，制氫成本將會逐漸降低，直至與化石能源制氫平價。
主要制氫路線及其優(yōu)缺點對比
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制氫方式 |
原料 |
技術 |
成本 |
碳排放 |
優(yōu)點 |
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化石能源制氫 |
煤 |
成熟 |
低 |
高 |
技術成熟 |
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天然氣 |
成熟 |
低 |
較高 |
技術成熟 |
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電解水制綠氫 |
電、水 |
不成熟 |
高 |
低 |
工藝過程簡單，制氫過程不存在碳排放 |
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化學過程副產氫 |
焦爐煤氣、化肥工業(yè)、氯堿、輕烴利用等 |
成熟 |
低 |
較低 |
成本低 |
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全國多地政府出臺氫能相關產業(yè)支持政策，搶先布局氫能產業(yè)，促進能源結構轉型。截至2024年2月底，除黑龍江、云南、西藏及港澳臺外，全國其他28個省、自治區(qū)和直轄市均出臺了省級氫能產業(yè)發(fā)展規(guī)劃。多地將交通應用作為氫能行業(yè)突破口，支持氫燃料電池汽車推廣與加氫站建設。根據各地區(qū)提出的目標，到2025年，我國將建設加氫站超1000座，燃料電池汽車應用規(guī)模超過11萬輛，氫能總產值近萬億元。
地方政府氫能發(fā)展規(guī)劃目標
| 地區(qū) | 政策名稱 | 發(fā)布時間 | 燃料電池車推廣規(guī)劃 | 加氫站建設規(guī)劃 | 氫能產業(yè)規(guī)模 |
| 江蘇 | 江蘇省氫燃料電池汽車產業(yè)發(fā)展行動規(guī)劃 | 2019.8 | 2025年10000輛2030年20000輛 | 2025年50座2030年100座 | 2021年500億元 |
| 重慶 | 重慶市氫燃料電池汽車產業(yè)發(fā)展指導意見 | 2020.3 | 2022年800輛2025年1500輛 | 2022年10座2025年15座 | / |
| 山東 | 山東省氫能產業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃(2020-2030年） | 2020.7 | 2022年3000輛2025年10000輛2030年50000輛 | 2022年30座2025年100座2030年200座 | 2022年200億元2025年1000億元 |
| 河南 | 河南省氫燃料電池產業(yè)發(fā)展行動方案 | 2020.8 | 2023年3000輛2025年5000柄 | 2023年50座2025年80座 | 2025年1000億元 |
| 四川 | 四川省氫能產業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021—2025年） | 2020.9 | 2025年6000輛 | 2025年60座 | / |
| 河北 | 河北省氫能產業(yè)發(fā)展“十四五”規(guī)劃 | 2021.7 | 2022年1000輛2025年10000輛 | 2022年25座2025年100座 | 2022年150億元2025年500億元 |
| 北京 | 北京市氫能產業(yè)發(fā)展實施方案（2021-2025年） | 2021.8 | 2023年3000輛2025年10000輛 | 2023年37座2025年新增37座 | 2023年京津冀合計500億元2025年合計1000億元 |
| 吉林 | “氫動吉林”中長期發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年） | 2022.1 | 2030年2035年 | 70座400座 | 2025年100億元2030年300億元2035年1000億元 |
| 內蒙 | 內蒙古自治區(qū)“十四五”氫能發(fā)展規(guī)劃 | 2022.2 | 2025年5000輛 | 2025年60座 | 2025年1000億元 |
| 浙江 | 浙江省能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃 | 2022.5 | 2025年5000輛 | 2025年50座 | / |
| 上海 | 上海市氫能產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2022-2035年） | 2022.6 | 2025年10000輛 | 2025年70座 | 2025年1000億元 |
| 山西 | 山西省氫能產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2022-2035年） | 2022.8 | 2025年10000輛2030年50000輛 | / | / |
| 寧夏 | 寧夏回族自治區(qū)氫能產業(yè)發(fā)展規(guī)劃 | 2022.11 | 2025年500輛（重卡） | 2025年10座 | / |
| 湖南 | 湖南省氫能產業(yè)發(fā)展規(guī)劃 | 2022.11 | 2025年500輛 | 2025年10座 | / |
| 安徽 | 安徽省氫能產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃 | 2022.11 | 2025年產能5000輛2030年產能20000輛 | 2025年30座2030年120座 | 2025年500億元2030年1200億元 |
| 福建 | 福建省氫能產業(yè)發(fā)展行動計劃(2022—2025年） | 2022.12 | 2025年4000輛 | 2025年40座 | 2025年500億元 |
| 青海 | 青海省氫能產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2022-2035年）(2022-2035年） | 2023.12023.1 | 2025年250輛2030年1000輛 | 2025年3-4座2030年15座 | 2035年500億元 |
| 江西 | 江西省氫能產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2023-2035年） | 2023.2 | 2025年500輛 | 2025年10座 | 2025年300億元 |
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我國制氫產能主要集中在西北、華東和華北地區(qū)，以煤制氫技術為主。根據中國氫能聯盟研究院統(tǒng)計，2023年我國氫氣產量約為3533萬噸，以化石能源制氫為主：其中煤制氫產量達到1985萬噸，占比56%；其次為天然氣制氫，占比21%。從地區(qū)上看，西北、華東、華北位居國內氫氣產量的前三名，合計占比達到74%，主要是由于西北、華北地區(qū)礦產資源豐富，而華東地區(qū)化工園區(qū)聚集，均在制氫方面存在優(yōu)勢。
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全球氫氣需求約為10,500萬噸，其中工業(yè)、煉化占據較大比例，分別約為6500萬噸、4000萬噸。2022年中國氫氣消費量在化工及煉化領域達到2,851萬噸，其中合成甲醇、合成氨的氫氣消費量占細分領域前兩位，分別為988萬噸和973萬噸，占比28.0%和27.5%；交通領域占比小于0.1%。
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根據國際氫能委員會《氫能實現凈零排放》，預計在2050年之前，通過更大規(guī)模的普及，氫能源將大約占總能源消耗量的22%，可使當年的CO2排放量較現在減少約70億噸，相當于維持當前全球變暖趨勢所對應CO2排放量的20%。根據中國氫能聯盟及相關機構數據，到2050年，若要實現凈零排放，全球對氫氣的需求量將達到6.63億噸，其中中國約為1.95億噸，占比近30%。從增速看，2020-2050年間每10年中國氫氣產量平均復合增速為4.8%、10.6%、5.9%。
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根據國際氫能委員會2021年發(fā)布的《氫能實現凈零排放》（Hydrogen-for-Net-Zero），至2050年，交通出行領域將消費氫氣達2.85億噸，占預計當年國際氫氣總產量的43.18%。由于氫氣能量質量密度大，能大幅提高運輸設備的載貨能力，因此重卡為氫氣重要消費場景，消耗氫氣達1.1億噸。
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