2023中国氢液化、储运技术及应用发展研究报告.pdf

中国氢液化、储运技术及应用 发展研究报告（2023）中国制冷学会组织编写中国制冷学会组织编写2023 年 9 月 II 序 言 当前，世界进入百年未有之大变局，我们身处在一个全球气候变化和环境污染问题日益严重的时代，减少碳排放和寻找可持续的能源发展之路已成为当务之急。2020年9月22日，习近平总书记代表中国政府在第75届联合国大会上正式向国际上提出了我国碳减排的“双碳目标”，即2030年之前实现碳达峰、2060年之前实现碳中和。为了实现这一宏伟目标，需要我们在能源生产、输运和利用方面进行全面的技术革新和改革。其中，构建基于风光-电-氢等为主的清洁能源供给体系已逐步形成共识。氢在常温下是一种无色无味的可燃气体，无论是直接燃烧产生热能还是通过电化学燃料电池发电，其产物都是人类所处大自然环境里最环保、最廉价的水。但是气态氢的能量密度较低，远低于当前的柴油、汽油等液态燃料，将其液化后将极大地增加其单位体积能量密度，因此，在构建电-氢能源供给以及使用系统中，氢的液化储存和储运技术将会是制氢-储氢-用氢技术链条中十分重要的技术途径。在这个背景下，中国制冷学会于2022年成立了“氢液化、储运及应用技术工作组”，旨在搭建学术交流和产业发展交流平台，推动我国在相关领域的学科、技术以及产业发展。作为工作组的任务之一，将不定期组织业界专家编辑梳理此领域内的技术进展、产业发展以及国家地方政策、法律法规等，以供各界参考使用。在本次编著中，我们邀请了众多在该领域的知名专家，他们为此付出了艰辛的努力，将他们的专业知识和经验汇聚在这本书中，以飨读者。他们的贡献不仅有助于我们深入了解国内外氢液化、储运技术的最新研究成果和国内外发展规划、政策等信息，也将为该领域的发展提供了强大的动力。在此，我代表编写组向所有参编专家表示最诚挚的感谢，他们的努力和奉献使得这本书得以顺利出版。同时，我们也欢迎广大读者对本书提出宝贵的批评和建议，希望通过大家的共同努力，推动氢液化、储运技术及其应用领域的研究和应用不断向前发展，希望本书能为实现国家的双碳目标提供有益的参考和启示。由于编写时间仓促，书中肯定存在不准确、不完善之处，敬请读者批评指正。III 目 录 目 录 1 引言引言.1 2 术语和符号术语和符号.3 3 氢能发展趋势与中国低碳能源体系建设氢能发展趋势与中国低碳能源体系建设.5 3.1 国内外氢能发展进程.5 3.1.1 国外氢能发展现状.5 3.1.2中国氢能发展现状.15 3.2 氢能是构建低碳能源体系的重要方向.28 3.2.1 氢能在低碳能源生产转化体系的重要作用.29 3.2.2 氢能是低碳能源输送体系的重要组成.31 3.2.3 氢能是低碳能源消费体系的重要渠道.34 3.3 中国发展氢能产业的优势.38 3.3.1 绿氢生产的规模化发展道路.38 3.3.2 氢能转化贮存输运产业的基础雄厚.39 3.3.3“双碳”目标驱动氢能应用产业的崛起.40 3.3.4 政府、资本、科技联动促进氢能繁荣.42 4 氢液化、储运技术及应用产业发展与相关政策氢液化、储运技术及应用产业发展与相关政策.45 4.1 产业发展现格局及方向.45 4.1.1 国外液氢产业格局及方向.45 4.1.2 国内液氢产业格局及方向.51 4.2 产业政策现状与趋势.62 4.2.1 国外产业政策现状与趋势.62 4.2.2 国内产业政策现状与趋势.70 5 氢液化、储运技术的发展氢液化、储运技术的发展.83 5.1 基本原理.83 5.1.1 氢液化与储运系统的工作原理.83 5.1.2 关键技术与主要指标.91 5.2 大型氢液化技术与装备.97 5.2.1 大型氢液化技术及发展.97 5.2.2 大型氢液化系统的关键设备.100 5.3 液氢储运技术及装备.127 5.3.1 液氢储运技术的发展.127 5.3.2 液氢储运关键装备.133 5.4 液氢加氢技术与基础设施.138 IV 5.4.1 液氢加氢关键技术.138 5.4.2 液氢加氢基础设施.142 6 氢安全风险评估与预防技术氢安全风险评估与预防技术.148 6.1 低温氢储运的安全风险.148 6.2 低温氢加注过程的安全风险.152 6.3 低温氢的安全风险及评估方法.154 6.3.1低温氢的安全风险.155 6.3.2安全风险评估方法.158 6.3.3小结.162 6.4 液氢的生产过程安全操作规程.163 6.4.1液氢生产系统的设置.163 6.4.2氢液化装置.164 6.4.3液氢转运加注及贮存.165 6.4.4辅助设施安全规程.165 6.4.5液氢生产过程的系统安全及技术要求.169 6.5 低温氢主动安全预防及防护技术.172 6.6 低温氢被动安全预防及防护技术.179 7 氢液化、储运技术应用典型案例氢液化、储运技术应用典型案例.188 7.1 氢液化应用案例.188 7.1.1 氢液化技术应用案例.188 7.1.2 案例总结.202 7.2 液氢储运技术应用案例.203 7.2.1 液氢储存技术应用案例.203 7.2.2 液氢运输技术应用案例.210 7.2.3 液氢输配技术应用案例.214 7.3 液氢加氢技术应用案例.215 7.3.1 北京航天试验技术研究所内液氢加氢示范站.215 7.3.2 浙江石油虹光(樱花)综合供能服务站.218 7.3.3 液氢高压泵典型案例.219 8 中国氢液化、储运产业及应用发展路线图中国氢液化、储运产业及应用发展路线图.223 8.1 总体发展目标.223 8.1.1 氢液化、储运产业近期发展目标.223 8.1.2 氢液化、储运产业中期发展目标.223 8.1.3 氢液化、储运产业远期发展目标.224 8.2 中国氢液化产业发展路线图.224 8.2.1 氢液化产业发展简况.224 8.2.2 氢液化产业发展目标.225 V 8.2.3 氢液化产业发展关键技术探索.226 8.3 中国液氢储运产业发展路线图.227 8.3.1 液氢储运产业发展简况.227 8.3.2 液氢储运产业发展目标.229 8.3.3 液氢储运产业发展关键技术探索.229 8.4 中国低温高压储氢产业发展路线图.230 8.4.1 低温高压储氢产业发展简况.230 8.4.2 低温高压储氢产业发展目标.231 8.4.3 低温高压储氢产业发展关键技术探索.231 8.5 氢应用产业发展路线图.232 8.5.1 全球液氢应用产业发展总体现状及趋势.232 8.5.2 高纯氢消费产业.233 8.5.3 储能介质消费产业.235 8.5.4 终端能源消费产业.237 8.6 政策与标准体系保障.241 8.6.1 氢液化、储运及应用标准化现状.241 8.6.2 氢液化、储运及应用标准化发展目标.243 8.6.3 氢液化、储运及应用标准化发展重点.246 9 中国氢液化、储运产业发展行动倡议中国氢液化、储运产业发展行动倡议.248 9.1 把握氢能发展方向，引领未来液氢重点发展领域.248 9.2 突破液氢关键技术问题，实现液氢技术及装备国产化.249 9.3 建立建全液氢储运标准体系，助力液氢产业健康、快速发展.251 9.4 结束语.251 中国氢液化、储运技术及应用发展研究报告（2023）中国氢液化、储运技术及应用发展研究报告（2023）1 1 引言 1.1 编制目的和适用范围 1.1.1 编制目的 在“双碳”目标背景下，中国能源结构将由化石能源为主转变为可再生能源为主，由于可再生能源具有能量密度低、间歇性和不稳定性等缺点，因此对能量储存的需求很高。氢的来源广泛，且具有清洁、高效、能量密度高、能源形态易于转换等特点，是一种储能的重要形式和载体。因此，氢能为实现“双碳”目标提供了一条重要的技术路径，已被纳入国家“十四五”规划和2035年远景目标纲要，是未来国家能源体系的重要组成部分，是战略性新兴产业的重点方向。本蓝皮书结合国内外氢能发展现状，着重阐述氢液化、储运技术及应用的发展进程，通过分析氢液化、液氢储运、液氢加氢的多个案例，总结出氢液化、储运技术的特点及优势，旨在为中国氢能产业的发展提供技术参考。1.1.2 适用范围 行业内相关的管理人员、科研人员、研发人员、工程技术人员、产品制造商等。1.2 主要编制依据 1 发改委、国家能源局，能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)，2016 2 财政部、工业和信息化部、科技部发展改革委等，关于开展燃料电池汽车示范应用的通知，2020 3 国务院，中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要，2021 4 国务院，2030前碳达峰行动方案，2021 5 国家发改委、国家能源局，氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)，2022 6 国家发展改革委、国家能源局等9部门，“十四五”可再生能源发展规划2022 7 GB/T 40045-2021氢能汽车用燃料液氢 8 GB/T 40060-2021液氢贮存和运输技术要求 9 GB/T 40061-2021液氢生产系统技术规范 中国氢液化、储运技术及应用发展研究报告（2023）中国氢液化、储运技术及应用发展研究报告（2023）2 10 GB/T 34584-2017加氢站安全技术规范 11 GB/T 34583-2017加氢站用储氢装置安全技术要求 12 GB/T 30719-2014液氢车辆燃料加注系统接口 13 GB/T 29729-2013氢系统安全的基本要求 14 GB 50516-2010加氢站技术规范 15 GJB 2645 A-2019液氢包装贮存运输要求 16 GJB 5405-2005液氢安全应用准则 1.3 编制原则 本蓝皮书的编写注重内容、文字的准确性和完整性，以客观数据为依据，本蓝皮书以氢液化、储运技术及应用为视角，编者首先梳理当前国内外氢能发展趋势与中国低碳能源体系建设的关系，继而研究氢液化、储运技术及应用产业发展与相关政策，通过分析典型案例，探索我国氢液化、储运产业及应用的发展路线，最后提出本行业发展的行动倡议。蓝皮书的编写力求客观、专业、公正，同时结合国际化视野与本土化实践，并拓展技术的覆盖面和代表性。中国氢液化、储运技术及应用发展研究报告（2023）中国氢液化、储运技术及应用发展研究报告（2023）3 2 术语和符号 LH2：液态氢 CNG：Compressed Natural Gas，压缩天然气；M-H：活性络化物；O-H2：正氢；P-H2：仲氢；y：液化率，液化部分的气体质量与循环总质量流量之比；hs：绝热效率，%；L：膨胀机做功能力，kW；h1：膨胀机进口焓，kJ/kg；h2：膨胀机出口焓，kJ/kg；C1：膨胀机进口速度，m/s；C2：膨胀机出口速度，m/s；Db：圆筒内经，mm；C：壁厚附加量，mm；St：圆筒壳体计算壁厚，mm；DN：公称直径，或者使用管道外径，mm；L：管系总变形量，mm；U：管系两固定点之间直线距离，mm；K：催化剂反应速度常数，kmol/ls；G：待处理的氢流量，kmol/s；Vc：催化剂的体积，L；x0：反应前正氢的摩尔百分数，%；x：反应后正氢的摩尔百分数，%；xe：反应温度下平衡氢中正氢的摩尔百分数，%；V0：反应条件下气体的体积流量，m3/h；：催化剂孔隙度，%；VR：催化剂的体积，m3；Sv：空速，次/秒；T：温度，K；p：工作压力，Pa；中国氢液化、储运技术及应用发展研究报告（2023）中国氢液化、储运技术及应用发展研究报告（2023）4 p0：大气压力，101325 Pa；Q：反应条件下转化热，kW；m：催化剂孔质量，kg；CP：催化剂比热，kJ/kg K；T：催化剂温度升高，K；m0：转化部分的正氢质量流量，kg/s；?：单位质量的正仲氢转化热，kJ/kg；n：转速，转/分钟；H：扬程，m；Q：流量，m3/s；：角速度，1/s；r2：出口叶轮半径，m；b2：出口叶轮宽度，m；色无化工泛的近平于放特低碳引领为能到液J/kg燃烧因此技术这种3.13.1.放特3 氢是宇宙无味极易燃工原料，在的应用，同平同志在第2030 年前达特性，氢能碳能源体系领、技术创能量载体，液态氢(LH2g，约为汽油烧产物是水此需不断提术要求高，种超低温环国内外氢.1 国外氢能氢能是 2特性，氢能中国氢中国氢液液氢能发宙中含量最丰燃烧且难溶于在合成氨、石时，它也是第七十五届联达到峰值，能作为清洁、系建设中将发创新革命、产液氢是一种2)，液氢的油的 3 倍。水，没有环境提高液化氢的在-250 之环境的技术。氢能发展进能发展现状 1 世纪最具能有“灰氢”、液液化、储运化、储运技技展趋势丰富的元素于水，是世石油化工、是重要的二联合国大会努力争取、低碳、高发挥重要作产业扶持培种较好的贮的密度约为。液氢通常境污染问题的效率。液之下才会保目前液氢进程 具发展潜力的“蓝氢”和“图 3-1 氢技技术及应用术及应用发发5 势与中国素。两个氢世界上已知冶金工业二次清洁能源会一般性辩2060 年前高效、灵活作用。政府培育等措施贮存方式。常为 70.8 kg/m常被作为火题。液氢的液氢能量密保持液态，氢的主要用途的清洁能源“绿氢”之分氢能分类图发发展研究报告展研究报告低碳能原子构成氢的密度最小、玻璃制造源。2020 年论上宣布：前实现碳中和且应用场景、企业和市，多方发力常压下氢气m3。单位质箭发动机或推广应用，度比高压气液氢的核心途仍是作为源。根据制氢分，如图 3-(按照碳排放（2023）（2023）能源体系氢气分子，小的气体。造、电子工年 9月 22日中国二氧和。由于氢景多样的能市场等多方力促进氢能气在 20.268 K质量氢的热或其他交通取决于液气态氢高，心技术是如为运载火箭的氢工艺的生1 所示。放)系建设 常温常压下氢气是重要工业等领域有日，国家主席氧化碳排放力氢燃烧的零碳能源载体，将方通过政策指能快速发展。K(-252.8 热值为 1.43通工具的燃料液氢生产成本但液氢储存如何获得和保的推进剂。生产原料和碳下无要的有广席习力争碳排将在指导。作)得*108 料，本，存的保持 碳排中国氢液化、储运技术及应用发展研究报告（2023）中国氢液化、储运技术及应用发展研究报告（2023）6 基于天然气、煤等化石能源制取和工业副产等途径获得的氢气，由于工艺过程伴有大量的二氧化碳排放，被称为灰氢，约占目前全球氢气产量的 95%。蓝氢制取是基于灰氢制取工艺，结合二氧化碳捕集、利用和封存(Carbon Capture,Utilization and Storage,CCUS)技术，实现碳基燃料制氢的碳固定。尽管蓝氢制取的碳排放可减少约 90%，但 CCUS 需要专门的设备、消耗额外的能源，并且固定封存需要特有的条件，需要政府、企业和社会付出巨大的代价方能取得显著的发展。近年来，基于可再生能源的制氢工艺备受关注，特别是清洁电力电解水制氢，真正实现氢制取的零碳排放，获得的氢气被称为绿氢。随着我国能源结构的调整，到 2030年我国非化石能源消费比重达到 25%左右，可再生能源应用比例显著提高，这为绿氢制备创造机遇，使绿氢发展成为构建安全高效、清洁低碳能源体系的最有效途径之一。能源体系脱碳化发展、减少碳排放是应对全球气候变化的关键，大力发展氢能将成为全球低碳发展的重要途径。美国、欧盟、日韩等主要经济体都布局氢能产业发展规划、推动氢能技术研发和产业化，抢占氢能产业竞争领域制高点。3.1.1.1 美国氢能发展 美国从 1970 年代就开展了氢能领域研究，在制氢、储氢、输氢、燃料电池、储能、相关安全环保事项、相关标准等领域技术储备雄厚。美国是世界最大的氢气生产国和消费国之一。每年的氢气消耗量超过 1100 万吨，占全球需求的13%，主要用于炼油和合成氨。目前美国的氢气主要由天然气重整制取(约 80%)，其次是石油炼化工业的副产氢。2002 年后美国陆续出台国家氢能发展路线图氢立场计划等政策，并在加州等地试点积极推进氢能产业的发展。2020 年美国能源部发布氢能项目计划，提出美国长期氢能研究、开发和示范的总体战略框架明确了氢能发展的核心技术领域、需求和挑战及研发重点，设定了2030 年氢能发展的技术和经济指标。为了确保氢能领域的领先地位，美国重视培育氢能产业链关键技术，涉及氢气的生产、储运、燃料电池制造、燃料电池汽车及加氢站基础设施等，在未来工业、交通运输、电网储能、供热发电等领域都将发挥重要作用。美国在氢燃料电池汽车市场、加氢站利用率等方面处于中国氢液化、储运技术及应用发展研究报告（2023）中国氢液化、储运技术及应用发展研究报告（2023）7 全球领先水平。目前美国在氢能及燃料电池领域拥有的专利仅次于日本，美、日两国在质子交换膜燃料电池、燃料电池系统、车载储氢三大领域技术专利数量占全球的一半；美国液氢产能和燃料电池乘用车保有量全球第一。美国全年液氢市场需求量的 14%被用于 FCEV。美国拥有世界最大的燃料电池叉车企业Plug Power，目前有燃料电池叉车 2万多辆。美国加氢站和氢燃料电池汽车主要集中在加州。截至 2022 年 5 月，美国加州开放/规划中的加氢站共 107 座，其中在营加氢站 53座。2022年 6月，美国能源部启动了大型区域性清洁氢能中心(H2 Hubs)建设的计划。美国总统授权美国能源部利用国防生产法(DPA)加速包括电解槽、燃料电池和铂族金属在内的五项关键能源技术的生产，以加快清洁能源经济的发展。3.1.1.2 欧盟氢能发展 欧盟积极推动应对全球气候变化事业的发展，坚定推动清洁能源战略，呼吁各成员国将氢能列入国家能源与气候发展的中长期目标规划，多数成员国已明确了氢能发展路线。欧盟将氢能作为能源安全和能源转型的重要保障，充分利用自身在风力和光伏发电等可再生能源利用领域优势，借助完善的可用于氢能运输的天然气基础设施，在制氢、储运氢、氢利用和燃料电池等领域均取得显著进展，形成完整的产业链，正积极进行商业化探索。欧洲氢能源发展政策规划从 2003 年开始起步，2003 年欧盟 25 国开展了合作研究 European Research Area(ERA)的项目，设立欧洲氢能和燃料电池技术研发平台，并且重点攻关氢能和燃料电池领域的关键技术。2007 年，欧盟委员会提出欧盟战略能源技术行动计划，将燃料电池和氢能作为重点支持的关键技术领域，加速欧盟低碳能源体系转型升级。2013 年，欧盟在氢能源和燃料电池产业投入 220 亿欧元，大力促进欧洲氢能源行业的发展;2019 年，欧洲燃料电池和氢能事业联合组织发布了欧洲氢能路线图：欧洲能源转型的可持续发展路径，提出大规模发展氢能是欧盟实现脱碳目标的必由之路，计划到 2050 年欧洲能生产约 2250 太瓦时当量的氢气，氢能源产值预计达到 8200亿欧元。2020年 6月德国发布了国家氢能战略，规划了德国未来氢能的生产、运输、使用和再利用等技术创新和资金投入等，保障不断提高可再生能源比例的德国能源供应系统安全性、经济性和气候友好性。目前欧洲的氢能研发应用取得突破，2018 年 6 月，世界第一辆氢中国氢液化、储运技术及应用发展研究报告（2023）中国氢液化、储运技术及应用发展研究报告（2023）8 动力列车在德国北部试运行；2019 年欧盟使用了约 970 万吨氢气用于炼油和化工行业，氢气主要来源于天然气和炼油厂、石化行业的副产品。2020 年，欧盟发布了气候中性的欧洲氢能战略，宣布建立欧盟清洁氢能联盟，制定了分三个阶段推进氢能发展的路线图。第一阶段(到 2024 年)，安装至少 6 GW 的可再生氢电解槽，产量达到 100 万吨/年；第二阶段(2025-2030 年)，安装 40 GW 的可再生氢电解槽，产量达到 1000 万吨/年，成为欧洲能源系统的固有组成部分；第三阶段(2030-2050 年)，可再生氢技术成熟并大规模部署，覆盖所有难以脱碳的行业。目前，全球至少 14 个国家发布了氢能相关的政策，除了日本韩国之外，美国、英国、俄罗斯等国家发布了多项氢能相关政策。国外氢能政策盘点如表3-1所示。表 3-1 国外氢能政策盘点 序号序号 国家国家 政策名称政策名称 主要内容主要内容 发布时间发布时间 发布机构发布机构 1 日本 日本再振兴战略 明确提出推动家庭用燃料的普及，并从 2015年起逐渐将大量燃料电池车导入市场。2013年 日本政府 2 能源基本计划 把氢气作为未来二次能源的核心位置。2014年 日本政府 3 氢能与燃料电池战略路线图(2014)第一阶段：2020 年前将日本户用燃料电池装机量提高到140万台；第二阶段：2020-2030 年海外购氢价格降至 30 日元/立方米；第三阶段：全面实现零碳排放的制氢、运氢、储氢。2014年 日本氢能、燃料电池战略协会 4 氢能与燃料电池战略路线图(2016)全面加速氢燃料电池使用，修订了技术标准与国际接轨。2016年 日本经济产业省 5 氢能源基本战略 2030 年氢燃料电池商业化发电量达 1 GW，成本控制在17 日元/千瓦以内。2050 年2017年 日本政府 中国氢液化、储运技术及应用发展研究报告（2023）中国氢液化、储运技术及应用发展研究报告（2023）9 燃料电池汽车全面普及，燃油车停售，发电容量增至15-30 GW，成本降低到 12日元/千瓦时。6 氢能与燃料电池技术开发战略 技术开发战略重点锁定在燃料电池、氢制备与储运及氢燃料发电相关行业。2019年 日本政府 7 氢能与燃料电池战略路线图(2019)确定了燃料电池、氢能供应链、电解水制氢 3 大技术领域 10个重点项目研发。2019年 日本经济产业省 8 绿色成长战略 到 2030 年将供给成本降至30 日元/标方；到 2050 年，实现氢气发电成本低于天然气火电成本；2030 年氢气供给量最大达到 300 万吨；2050 年氢气供给量达 2000万吨。2020年 日本经济产业省 9 韩国 氢能和新可再生能源经济的总体规划 到 2020年生产 200万辆燃料电池汽车 2005年 韩国贸易、工业和能源部 10 可再生能源配额标准方案 电力必须有 2-5%来自可再生能源，如果是燃料电池，比例要翻倍。2012年 韩国政府 11 新能源汽车规划 计划建设 80 座加氢站，新能源汽车保有量超 100万辆。2015年 韩国政府 12 韩国 2020 年加氢站规划 到 2020年韩国将建成 310座加氢站。2018年 韩国政府 13 2030 年氢能社会 韩国在 2030 年进入氢能社会，建成加氢站 520 座，氢能汽车占比达 10%。2018年 韩国政府 14 氢能经济活性化路线图 2040 年氢燃料汽车累计产量增至 620 万辆，氢燃料电池充电站增至 1200个。2019年 韩国政府 中国氢液化、储运技术及应用发展研究报告（2023）中国氢液化、储运技术及应用发展研究报告（2023）10 15 绿色船舶 K计划 到 2030年前建成大量供应氢燃料的设施。2020年 韩国政府 16 促进氢经济和氢安全管理法 法规针对促进氢经济的促进体系、育成氢专门企业、试点项目的实施等多方面进行规划。2020年 韩国政府 17 氢能领先国家愿景 计划争取可再生氢的年产量在 2030 年和 2050 年分别达到 100 万吨和 500 万吨，并将氢气自给率升至 50%。此外，韩政府还计划扩充氢能充电站等基建设施，并发展30家跨国氢能企业。2021年 韩国政府 18 美国 纽约州燃料电池补贴政策 计划委租赁或买卖新能源车提供 2000美元的补贴，包括氢燃料电池车。2016年 纽约州政府 19 美国氢经济路线图执行概要 2022 年底细分氢气市场总量达 1200万吨，实现氢燃料电池车保有量达 50000 辆，氢能物料搬运车 50000 辆。2025 年，氢 能 需 求 总 量1300 万吨，物料搬运领域实现 125000辆氢燃料车投运，各类氢燃料电池车 20万辆。2019年 美国燃料电池和氢能源协会 20 美国氢经济路线图减排及驱动氢能在全美实现增长 全美氢需求量将快速拉升。所有这些应用所需的氢到2030 年可能达到 1700 万吨，到 2050 年达到 6300 万吨。2020年 美国燃料电池和氢能源协会 21 氢能计划发展规划 电解槽成本降至 300 美元/千瓦，运行寿命达到 8 万小时；车载储氢系统成本在能量密度 2.2 千瓦时/千克，储2020年 美国能源部 中国氢液化、储运技术及应用发展研究报告（2023）中国氢液化、储运技术及应用发展研究报告（2023）11 氢罐用高强度纤维成本达到13美元/千克。22 储能大挑战路线图 氢储能作为一种重要的储能技术被提及。2020年 美国能源部 23 燃料电池电动卡车：加州及其他地区货运活动的愿景 到 2035 年建成 200 个加氢站，7 万辆氢能重卡上路。2021年 美国加州电池伙伴关系组织 24 英国 能源白皮书 到 2030年建设 5 GW低碳氢产能，投资 10 亿英镑促进氢能等清洁能源研发。2020年 英国政府 25 苏格兰政府氢能政策陈述 未来 5 年氢能行业获得 1 亿英镑资助，苏格兰成为领先的氢能国家，到 2030年生产5 GW 的低碳氢，2045 年氢能带来 250 亿英镑的经济价值。2020年 苏格兰政府 26 泰晤士河河口氢路线图 确定了存在需求、供应、分销和储存机会的方方面面，汇总了投资市场的各项要求并对投资集群进行准确定位，与主要利益相关者建立了广泛的关系。2021年 泰晤士河河口增长委员会 27 国家氢能战略 到 2030 年，氢将在英国化工、炼油厂和重型运输等行业发挥重要作用；到 2050年，英国 20-35%的能源消耗将以氢为基础，最终为英国2035 年 减 少 78%排 放 和2050 年近零排放作出重要贡献。2021年 英国商务能源与产业战略部 28 法国 面向能源变革的氢能发展规为了实施氢能计划，法国环境与能源管理署最初将投入2018年 法国生态和联合转型部 中国氢液化、储运技术及应用发展研究报告（2023）中国氢液化、储运技术及应用发展研究报告（2023）12 划 1 亿欧元用于首次在工业、交通和能源领域部署氢能。29 国家氢计划 拟在 10 年内向氢能研发和相关工业投入 72 亿欧元，将法国打造为全球氢能经济的重要参与者。到 2030年，法国通过可再生能源与核能制得“清洁氢气”的产能要达到 60万吨。2020年 法国政府 30 俄罗斯 俄罗斯氢能战略路线图 计划 2024年前在俄罗斯境内建立一个全面涉及上下游的氢能产业链。2020年 俄罗斯能源部 31 2024 年前俄罗斯联邦氢能发展行动计划 成立俄罗斯联邦氢能开发部门间工作组；实施氢能领域的优先试点项目；完善法律法规基础和国家标准化体系。2020年 俄罗斯政府 32 俄罗斯氢能产业发展规划 建成及生产、出口为一体的氢能项目产业集群，在俄罗斯推广氢能。预计到 2024年氢气供应量达 20 万吨，2035 年达 200 至 1200 万吨，2050 年达 1500 至 5000万吨。2021年 俄罗斯政府 33 德国 德国国家氢能战略 至少投入 90 亿欧元发展氢能，2030 年前到电解绿氢产能提高至 5 GW，2040 年达到 10 GW。2020-2023 年，能源与气候基金将提供 3.1亿欧元用于绿氢研究。2020年 德国政府 34 挪威 挪威氢能路线图 到 2050年，挪威将建立一个生产和使用氢气的市场，在2025年前在海上运输领域建2021年 挪威政府 中国氢液化、储运技术及应用发展研究报告（2023）中国氢液化、储运技术及应用发展研究报告（2023）13 立 5个氢气中心。35 西班牙 西班牙氢能路线图 未来 10年，将向氢能领域投资 89亿欧元，25%的绿氢用于工业领域，至少建设 100座加氢站。2020年 西班牙政府 36 澳 大利亚 澳大利亚国家氢能战略 确定了 15 大目标和 57 项行动，将澳大利亚打造为三大氢能出口基地，在氢安全、氢经济和氢认证方面做到全球领先。2019年 澳大利亚政府 37 加 拿大 加拿大氢能战略 确立低碳生产国的方向，到2030 年减少 4500 万吨温室气体，到 2050 年创造 35 万个相关岗位。2020年 加拿大政府 38 芬兰 芬兰氢能路线图 路线图重点展望了未来十年芬兰对低碳氢的生产、绿色化学物质和燃料领域的氢利用以及氢的存储、运输和氢的最终用途，并分析了芬兰氢能发展的优势和机遇。2020年 芬兰政府 39 哥伦比亚 哥伦比亚国家氢路线图草案 2030 年安装至少 1 GW 电解槽，至少产生 5万吨蓝氢。2021年 哥伦比亚政府 40 南非 南非氢能社会路线图 建立绿色氢和氨出口市场；氢能通过向主电网提供储能和供电服务，帮助电力行业实现脱碳、增强电网稳定性。未来 10 年，电解槽容量将达到数 GW，同时氢气和氨将用于涡轮机发电，再到2040 年，电解槽产能将至少达到 15 GW。2022年 南非高等教育、科学和创新部 中国氢液化、储运技术及应用发展研究报告（2023）中国氢液化、储运技术及应用发展研究报告（2023）14 3.1.1.3 日韩氢能发展 日本和韩国基于国家资源禀赋特点，对氢能发展持积极态度。1974 年日本政府提出了发展新能源和可再生能源的“阳光计划”，开展氢能关键技术开发；2003 年日本发布第一次能源基本计划，首次提出“氢能社会”构想，对内将氢能作为核心二次能源，通过进口海外氢气资源、利用燃料电池进行终端利用等措施，改变日本能源消费结构，利用氢能提升能源安全，并结合可再生能源发展，建设零碳社会。2017 年，日本政府出台氢能源基本战略，计划 2030 年左右建成商业化的供应链，实现 30 万吨的采购量、将成本控制在 30 日元/标方；普及氢燃料电动汽车(FCEV)和氢气站，使 FCEV 在 2030 年达到 80 万辆，到 2050 年 FCV 全面普及。2014 年日本发布了氢能/燃料电池战略发展路线图，随后几经修订，规划三个阶段的战略路线。第一阶段(到 2025 年)推广燃料电池应用场景，促进氢能(主要为灰氢)应用；第二阶段(到 2030 年)全面引入氢发电和建立大规模氢能供应系统；第三阶段(2040 年起)依托可再生能源，利用CCUS 技术，实现全零碳排放供氢系统。2019 年韩国政府发布氢能经济发展路线图，计划以 FCEV 和燃料电池为核心，到 2040 年累计生产 620 万辆FCEV，建成 1200 座加氢站；普及发电用、家庭用和建筑用氢燃料电池装置；氢气年供应量 526 万吨，价格降至 3000 韩元每千克，构建稳定且经济可行的氢气流通体系，把韩国打造成世界最高水平的氢能经济领先国家。2020 年，韩国颁布全球首个促进氢经济和氢安全的管理法案促进氢经济和氢安全管理法。2021 年 10 月，韩国政府公布“氢能领先国家愿景”，争取 2030 年构建产能达100 万吨的清洁氢能生产体系。韩国依托现代等汽车企业，未来五年内用于氢燃料电池以及加氢站的补贴将达到 20 亿欧元，到 2022 年为 15000 辆 FCEV 和1000 辆氢气公交车提供资金，资助 310 个新的氢气加气站。2021 年，韩国发布首个氢经济发展基本规划，提出到 2050 年韩国氢能将占最终能源消耗的33%，发电量的 23.8%，成为超过石油的最大能源，将在全国建立 2000 多处加氢站。在此背景下，近来年日韩的氢能发展取得了显著的进步，2020 年，日本氢气需求量接近 200 万吨，主要用于石油炼化(近 90%)和氨生产。氢气主要来源于天然气制氢(占 50%以上)和，炼油和石化行业的副产氢(约 45%)。日本是交通运输领域应用氢气的先行者，2013 年，丰田公司在东京车展上发布了氢燃料中国氢液化、储运技术及应用发展研究报告（2023）中国氢液化、储运技术及应用发展研究报告（2023）15 电池概念车，2014年底发售 MIRAI FCV，成为全球首个商业化的氢燃料电池汽车。韩国 FCEV 发展强劲，现代 NEXO FCV 2018 年上市，目前与丰田 MIRAI并驾齐驱，引领全球 FCEV 市场发展。此外，日本川崎重工制造的全球第一艘液化氢运输船 Suiso Frontie 在 2021 年从澳大利亚运氢，预计到 2030 年液氢运输将在商业上可行，在氢能大规模输运技术开发上，日本已走在世界前列。3.1.2 中国氢能发展现状 中国是世界上最大的制氢国，年制氢量约、3300 万吨(工业氢气约、1200 万吨)；可再生能源装机量全球第一，绿氢供应潜力巨大。目前，中国氢能产业发展迅速，已初步掌握氢气制备、储运、加注、燃料电池和系统集成等主要技术和生产工艺，在北京、上海和佛山等地布局首批 5 个 FCEV 示范城市群(覆盖47 座城市)，跨地域开展 FCEV 推广。全产业链规模以上工业企业超过 300 家，主要分布在长三角、粤港澳大湾区、京津冀等区域。然而，我国氢能产业仍处于发展初期，产业创新能力不强、技术装备水平不高，支撑产业发展的基础性制度滞后，产业发展形态和路径尚需探索。为促进氢能产业规范有序高质量发展，2022 年 3 月，经国务院同意，国家发展改革委、国家能源局联合印发氢能产业发展中长期规划(2021-2035 年)作为中国氢能发展的战略性文件，明确了氢的能源属性，是未来国家能源体系的组成部分，充分发挥氢能清洁低碳特点，推动交通、工业等用能终端和高耗能、高排放行业绿色低碳转型；明确氢能是战略性新兴产业的重点方向，是构建绿色低碳产业体系、打造产业转型升级的新增长点。规划提出了氢能产业发展各阶段目标：到 2025 年，基本掌握核心技术和制造工艺，燃料电池车辆保有量约 5 万辆，部署建设一批加氢站，可再生能源制氢量达到 10-20 万吨/年，实现二氧化碳减排 100-200 万吨/年。到2030 年，形成较为完备的氢能产业技术创新体系、清洁能源制氢及供应体系，有力支撑碳达峰目标实现。到 2035 年，形成氢能多元应用生态，可再生能源制氢在终端能源消费中的比例明显提升。据报道，我国在氢能加注方面获得新突破，累计建成加氢站超过 250 座，约占全球总数的 40%，加氢站数量居世界第一。据统计到 2021 年，中国累计生产 FCEV 超过 1 万辆，累计销售量 8600 辆，占到全球总量 5 万辆的 17%，与韩国、美国、日本成为了 FCEV 推广应用的核心国家。到 2021 年年底，国内推广的主要是商用车，其中客车和货车分别中国氢液化、储运技术及应用发展研究报告（2023）中国氢液化、储运技术及应用发展研究报告（2023）16 4100 辆和 4400辆。3.1.2.1 国家能源战略推动氢能发展 2021 年 3 月发布的中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要是指导我国今后 5 年及 15 年国民经济和社会发展的纲领性文件。纲要明确了“十四五”时期，我国能源资源配置更加合理、利用效率大幅提高，单位国内生产总值能源消耗和二氧化碳排放分别降低 13.5%、18%，主要污染物排放总量持续减少。到 2035 年，要广泛形成绿色生产生活方式，碳排放达峰后稳中有降。为此，要推进能源革命，建设清洁低碳、安全高效的能源体系，提高能源供给保障能力。建设一批多能互补的清洁能源基地，非化石能源占能源消费总量比重提高到 20%左右。落实 2030年应对气候变化国家自主贡献目标，制定 2030 年前碳排放达峰行动方案。完善能源消费总量和强度双控制度，重点控制化石能源消费。推动能源清洁低碳安全高效利用，深入推进工业、建筑、交通等领域低碳转型。发展壮大战略性新兴产业，其中就包括氢能和储能等前沿科技和产业变革领域，谋划布局未来产业。2021 年 10 月，国务院出台2030 年前碳达峰行动方案提出重点实施“能源绿色低碳转型行动”等碳达峰十大行动，要大力发展新能源，到 2030 年，风电、太阳能发电总装机容量达到 12 亿千瓦以上。构建新能源占比逐渐提高的新型电力系统，推动清洁电力资源大范围优化配