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导语
氢能源来源广泛，低碳环保，符合我国碳减排大战略，同时有利于解决我国能源安全问题，有望进入我国主流能源体系。我们认为2050年左右率先产业化的氢燃料电池汽车领域有望产生上万亿的市场空间，随着应用领域的拓展，氢能相关产业成长空间广阔。
1.氢能源是安邦利民的战略性能源
1.1氢能源环保高效，有望纳入主流能源体系
氢能源来源广泛。作为二次能源，氢不仅可以通过煤炭、石油、天然气等化石能源重整、生物质热裂解或微生物发酵等途径制取，还可以来自焦化、氯碱、钢铁、冶金等工业副产气，也可以利用电解水制取，特别是与可再生能源发电结合，不仅实现全生命周期绿色清洁，更拓展了可再生能源的利用方式。
氢能源清洁低碳。不论氢燃烧还是通过燃料电池的电化学反应，产物只有水，没有传统能源利用所产生的污染物及碳排放。此外，生成的水还可继续制氢，反复循环使用，真正实现低碳甚至零碳排放，有效缓解温室效应和环境污染。
氢能源灵活高效。氢热值高（142.5MJ/kg），是同质量焦炭、汽油等化石燃料热值的3-4倍，通过燃料电池可实现综合转化效率90%以上。氢能可以成为连接不同能源形式（气、电、热等）的桥梁，并与电力系统互补协同，是跨能源网络协同优化的理想互联媒介。
氢能源应用广泛。氢可广泛应用于能源、交通运输、工业、建筑等领域。既可以直接为炼化、钢铁、冶金等行业提供高效原料、还原剂和高品质的热源，有效减少碳排放；也可以通过燃料电池技术应用于汽车、轨道交通、船舶等领域，降低长距离高负荷交通对石油和天然气的依赖；还可应用于分布式发电，为家庭住宅、商业建筑等供电供暖。
氢能源安全可控。氢气具有燃点低，爆炸区间范围宽和扩散系数大等特点，长期以来被作为危化品管理。氢气是已知密度最小的气体，比重远低于空气，扩散系数是汽油的12倍，发生泄漏后极易消散，不容易形成可爆炸气雾，爆炸下限浓度远高于汽油和天然气。因此在开放空间情况下安全可控。氢气在不同形式受限空间中，如隧道、地下停车场的泄漏扩散规律仍有待研究。
氢气工业使用历史悠久。氢气作为工业气体已有很长的使用历史。目前，化石能源重整是全球主流的制氢方法，具各成熟的工艺和完善的国家标准规范，涵盖材料、设备以及系统技术等内容。电解水制氢技术历经百年发展，在系统安全、电气安全、设备安全等方面也已经形成了比较完善的设计标准体系和管理规范，涵盖氢气站、系统技术、供配电系统规范等内容。
多种优势并举，具备纳入我国主流能源体系的基础条件。综合以上，我们认为氢能源具有来源广泛、安全可控、高效灵活、低碳环保的多种优势，同时产业发展上百年有一定成熟度，具备纳入我国主流能源体系的基础条件。
1.2氢能源符合我国落实碳减排国际责任的战略方向
氢能源可帮助改善我国能源结构现状。我国长期以来能源相对短缺，能源消费量高于生产量，进口依赖度较高。化石能源在能源生产与消费中所占比例过高，能源转化效率较低。相比化石能源，氢能源高效环保，可缓解我国能源紧张以及化石燃料燃烧副产品导致 的环境污染问题，对于我国节能减排，走低碳环保之路至关重要。
我国碳排放形势严峻，节能低碳为大势所趋。低碳化转型发展是中国应对内外部新形势、新挑战的共同要求。目前，化石能源燃烧产生的二氧化碳排放是最主要的温室气体排放源。国际上看，中国碳排放量在2003年超过欧盟，2006年超过美国，连续多年成为最大碳排放国，这使得中国在国际上承受的碳减排压力与日俱增。2018年，我国二氧化碳排放量增长2.3亿吨，增量占全球能源相关的二氧化碳排放增长量的41%；排放总量达到92亿吨，占全球二氧化碳排放总量的27.8%。从国内来看，在能源资源、生态环境容量等多重约束下，有效加强碳排放管控越来越成为推动高质量发展、推进供给侧结构性改革的有力抓手。
国际责任所系，使我国选择低碳节能发展之路。2016年9月3日，全国人大常委会批准我国加入《巴黎气候变化协定》，该协定指出，各方将加强对气候变化威胁的全球应对，在本世纪末把全球平均气温较工业化前水平升高控制在摄氏度之内，并为把升温控制在1.5摄氏度之内而努力。全球将尽快实现温室气体排放达峰，本世纪下半叶实现温室气体净零排放。作为负责任的大国，走低碳节能发展之路既是我国的责任所系，亦是使命所向，氢能依托自身低碳清洁的特点有望成为我国实现 碳减排大战略的重要抓手。
1.3重视氢能源战略地位，各国争相发展氢能源
美国最先将氢能纳入能源战略，DOE主导产学研合作。美国是最早将氢能及燃料电池作为能源战略的国家。早在1920年便提出“氢经济”的概念，并出台《1920 年氢研究、 开发及示范法案》，布什政府提出氢经济发展蓝图，奥巴马政府发布《全面能源战略》， 特朗普政府将氢能和燃料电池作为美国优先能源战略，并开展前沿技术研究。2018年美国宣布10月8日为美国国家氢能与燃料电池纪念日。
美国政府对氢能和燃料电池给予持续支持，近十年的支持规模超过16亿美元，并积极为氢能基础设施的建立和氢燃料的使用制定相关财政支持标准和减免法规。美国氢能计划的实施以美国能源部（DOE）为主导，将资金集中用于解决氢能产业所面临的技术难题，保持美国在世界范围内的领先地位。DOE 通过资金的投人与引导，构建了以 DOE 所属国家实 验室为主导，大学、研究所及企业为辅的研发体系。美国在氢能及燃料电池领域拥有的专利数仅次于日本，尤其在全球质子交换膜电池、燃料电池系统、车载储氢三大领域技术专利数量上，两国的技术占比总和均超过50%。美国液氢产能和燃料电池乘用车保有量全球第一。
截至2018年底，美国在营加氢站42座，计划2020年建成75座，2025年达到200座，燃料电池乘用车数量达到5899辆。全年固定式燃料电池安装超过100兆瓦，累计固 体式燃料电池安装超过500兆瓦。
日本高度重视氢产业，立志第一个实现氢能社会。日本高度重视氢能产业的发展，提出“成为全球第一个实现氢能社会的国家”。政府先后发布了《日本复兴战略》《能源战略计划》《氢能源基本战略》《氢能及燃料电池战略路线图》，规划了实现氢能社会战略的技术路线。2018 年，日本召开全球首届氢能部长级会议，来自全球 20 多个国家和欧盟 的能源部长及政府官员参加会议。未来日本将以2020东京奥运会为契机推广燃料电池车， 打造氢能小镇。
日本过去30年累计投入数千亿日元用于研发推广，在氢能和燃料电池技术拥有专利数世界第一。在过去的30年里，日本政府先后投入数千亿日元用于氢能及燃料电池技术的研究和推广，并对加氢基础设施建设和终端应用进行补贴。日本氢能和燃料电池技术拥有专利数世界第一，已实现燃料电池车和家用热电联供系统的大规模商业化推广。2014年量产的丰田 Mirai 燃料电池车电堆最大输出功率达到114千瓦，能在零下30摄氏度的低温地带启动行驶，一次加注氢气最快只需3分钟，续航超过500干米，用户体验与传统汽车无差别，已实现累计销量约7000辆，占全球燃料电池乘用车总销量的70%以上。储能领域， EneFarm家用燃料电池项目累计部署27.4万套，成本94万日元，相比2019年下降69%。2017年，日本在神户港口岛建造了氢燃料1兆瓦燃气轮机，是世界上首个在城市地区使用氢燃料的热电联产系统。为解决氢源供给问题，日本经济产业省下属的新能源与产业技术 联合开发发机构（NEDO）出资 300 亿日元支持网内企业探索在文莱和澳大利亚利用化石能 源重整制氢并液化海运至本土。
截止2018年底，日本在营加氢站113座，计划2020年建成160座，2025年建成320座，2030年达到900座。燃料电池乘用车保有量达到2839辆，计划保有量2025年20万辆，2030年80万辆，2040年实现燃料电池车的普及。
政策、资金助力欧洲向氢能社会转型，氢能有望向建筑、工业、交通等多领域渗透。 欧盟将氢能作为能源安全和能源转型的重要保障。在能源战略层面提出了《2005 欧洲氢能研发与示范战略》《2020气候和能源一揽子计划》《2030气候和能源框架》《2050低碳经济战略》等文件，在能源转型层面发布了《可再生能源指令》《新电力市场设计指令和规范》等文件。此外，欧盟燃料电池与氢联合行动计划项目（FCHJU）对欧洲氢能及燃料电池 的研发和推广提供了大量的资金支持，2014-2020年间预算总额为6.65亿欧元。
欧洲如今恰逢能源转型发展期，发展氢能源在建筑、工业、交通运输、电力、就业等 多领域促进欧洲的发展。其中，到2030年，氢气可以取代估计的 7%的天然气（按体积计算），到2040年可以取代32%。它将在2030年和2040年分别覆盖约250万户和超过1100万户家庭的供暖需求，此外还包括商业建筑。同时，到2040年，部署超过250 万台燃料电池将提高能源效率，同时大约有45,000 辆燃料电池卡车和公共汽车上路，燃料电池列车也可能取代大约570辆柴油列车；包括炼油厂和制氨厂在内的所有应用都可以实现向三分之一超低碳氢气生产的转变；此外，具有较大减排潜力的应用，如直接还原炼钢，将可以进行大规模的可行性试验。
德国是欧洲发展氢能最具代表性的国家。氢能与可再生能源融合发展是德国可持续能源系统和低碳经济的重要组成部分，政府专门成立了国家氢能与燃料电池技术中心 （NOW-GmbH）推进相关领域工作，并在2006年启动了氢能和燃料电池技术国家发展计划（NIP），从2007年至216年共计投资14亿欧元，资助了超过240家企业/50家科研和教育机构以及公共部门；2017-2019年开展第二阶段的工作，计划投资 2.5 亿欧元。通过FCUJU和 NIP项目支持，德国确立了氢能及燃料电池领域的优先地位，可再生能源制氢规模全球第一，燃料电池的供应和制造规模全球第三。
德国长期致力于推广可再生能源发电制氢技术（PowertoGas），通过氢气连接天然气管网，并利用现有成熟的天然气基础设施作为巨大的储能设备。液体有机载体储氢技术（LOHC）已成功应用于市场，可以实现氢气在传统燃料基础设施中的储存。德国运营着世界第二大加氢网络，共有加氢站60座，仅次于日本。全球首列氢燃料电池列车已在德国投入商业运营，续航里程接近1000公里，计划2021年增加氢燃料电池列车14列。
尽管英国是最早发现氢气及制造氢燃料电池车的国家，但相较于欧洲其他国家如德国等，英国政府对氢能及燃料电池的政策支持缺乏整体性，直到2016年英国才出台了第一个氢能发展整体战略。2014年，E4tech 及元素能源发布了氢能及燃料电池路线图，其中包括了氢气供应链路线图（如氢气的生产及运输）、终端消费路线图（如运输工具）等11个子路线图。这份路线图，作为零排放战略的一部分，旨在加快氢能及燃料电池的发展速度。2017年1月，欧盟的JIVE项目资助了欧洲5个国家部署139辆零排放燃料电池客车，其中56辆在英国。
我国氢能供给基础雄厚，未来有望在能源、交通、工业多领域应用。中国具有丰富 氢能供给经验和产业基础。经过多年的工业积累，中国已是世界上最大的制氢国，初步评估现有工业制氢产能为 2500万吨/年，可为氢能及燃料电池产业化发展初期阶段提供低成本的氢源。富集的煤炭资源辅之以二氧化碳捕捉与封存技术（CCS）可提供稳定、大规模、低成本的氢源供给。同时，中国是全球第一大可再生能源发电国，每年仅风电、光伏、水电 等可再生能源弃电约1000亿千瓦时，可用于电解水制氢约200万吨，未来随着可再生能源规模的不断壮大，可再生能源制氢有望成为中国氢源供给的主要来源。
发展氢能源对于中国战略意义深远。氢能在能源、交通、工业、建筑等领域具有广阔的应用前景，尤其以燃料电池车为代表的交通领域是氢能初期应用的突破口与主要市场。中国汽车销量已经连续十年居全球第一，其中，新能源汽车销量占全球总销量的 50%。工业和信息化部已经启动《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》编制工作，将以新能 源汽车高质量发展为主线，探索新能源汽车与能源、交通、信启、通信等深度融合发展的新模式，研究产业化重点向燃料电池车拓展。在工业领域，中国钢铁、水泥、化工等产品产量连续多年居世界首位，氢气可为其提供高品质的燃料和原料。在建筑领域，氢气通过发电、直接燃烧、热电联产等形式为居民住宅或商业区提供电热水冷多联供。未来，随着 碳减排压力的增大与氢气规模化应用成本的降低，氢能有望在建筑、工业能源领域取得突 破性进展。
中国氢能与燃料电池技术基本具备产业化基础，政策持续推动行业发展。经过多年科技攻关，中国已掌握了部分氢能基础设施与一批燃料电池相关核心技术，制定出台了国家标准86项次，具备一定的产业装备及燃料电池整车的生产能力；中国燃料电池车经过多年研发积累，已形成自主特色的电-电混合技术路线，并经历规模示范运行。截至 2018年底， 累计入选工信部公告《新能源汽车推广应用推荐车型目录》的燃料电池车型接共计 77款（剔除重复车型），并在上海、广东、江苏、河北等地实现了小规模全产业链示范运营，为氢能 大规模商业化运营奠定了良好的基础。2018年，中国氢能源及燃料电池产业战略创新联盟 正式成立，成员单位涵盖氢能制取、储运、加氢基础设施建设、燃料电池研发及整车制造 等产业链各环节头部企业，标志着中国氢能大规模商业化应用已经开启。
中国高度关注氢能及燃料电池产业发展。2011年以来，政府相继发布《“十三五”战略性新兴产业发展规划》《能源技术革命创新行动计划（2016-2030 年）》《节能与新能源汽车产业发展规划（2012~2020年）》《中国制造2025》等顶层规划，鼓励并引导氢能及燃料电池技术研发。此外，全国各地区也纷纷出台相关政策鼓励氢能及燃料电池的发展。
