中国氢能行业洞察 与数字化发展报告 联合发布 氢能行业报告_2023.6-2020.indd 1 2023/6/26 14:11:41 摘要 在“双碳”和能源安全目标的引领下，能源领域技术、模式、业态的创 新正在推动诸多新趋势的涌现 ：新型储能规模化布局助力风光大基地建 设，能源产业与信息化、数字化的深度融合，新型电力系统支撑技术升级， 先进电解槽与燃料电池技术的突破，电力多元化转换（Power-to-X）…… 这些领域的创新都将在能源变革中“各显神通”。 氢能作为清洁的能源载体和储能方式，配合可再生能源形成低碳能源体 系，助力工业深度脱碳。本报告梳理了全球氢能行业发展现状和前瞻趋 势，剖析了产业链技术布局和未来发展，并从数字化转型的角度，探讨 数字孪生技术如何以低成本、高可靠性、高利用率地赋能氢能项目落地。 为了克服能源转型所带来的挑战，无论是新能源发电、电解制氢还是工 业生产场景中，工程和运营团队拥抱数字化转型是大势所趋，赋能创新、 敏捷性及协作，推动氢能产业迈向可持续、以人为本的未来。 中国氢能行业洞察与数字化发展报告 氢能行业报告_2023.6-2020.indd 1 1 2023/6/26 14:11:42 1 氢能行业概览 目录 CONTENTS 1 氢能行业概览 p3-15 1.1 氢能行业发展前景 /3 1.2.3 下游应用 /11 1.1.2 中国氢能行业发展现状 /5 1.2.3.2 电力及储能 /12 1.1.1 全球氢能行业发展现状 /4 1.2 氢能产业链分析 /7 1.2.1 上游制氢 /8 1.2.2 中游储运 /10 1.2.3.1 工业 /11 1.2.3.3 交通 /13 1.2.3.4 建筑 /14 1.2.3.5 电力多元化转换（Power-to-X）/14 2 氢能工厂全生命周期数字化发展洞察 p16-31 2.1 氢能行业的当前挑战 /17 2.2 数字化技术赋能氢能价值链 /18 2.2.1 设计阶段 ：低碳能源场景的流程模拟 /20 2.2.2 工程阶段 ：新一代工程设计与项目管理思路 /23 2.2.3 运营阶段 ：数字化工厂的智能运营 /26 3 总结与展望 p32 中国氢能行业洞察与数字化发展报告 氢能行业报告_2023.6-2020.indd 2 2 2023/6/26 14:11:46 1 氢能行业概览 1 氢能行业概览 氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，能 帮助可再生能源大规模消纳，实现电网大规模调峰和跨季节、 跨地域储能，加速推进工业、建筑、交通等领域的低碳化， 被誉为 21 世纪的“终极能源”。 氢能逐步成为全球能源转型发展的重要载体之一，亦是推进 我国能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的能源 体系，实现“碳达峰、碳中和”目标的重要途径。 中国氢能行业洞察与数字化发展报告 氢能行业报告_2023.6-2020.indd 3 3 2023/6/26 14:11:53 1 氢能行业概览 1.1 氢能行业发展概况 1.1.1 全球氢能行业发展趋势 氢能将在减少温室气体排放中发挥关键性作用，拥有广阔的市场空间，这一点毋庸置疑。虽然现在很多机构都 对氢能未来的市场空间作出的预测数据不一，但是都有一个共同的特征——从长期看来，未来氢能产业的发展 空间巨大。 根据国际能源署预计，到 2050 年，氢能将满足全球 18% 终端能源需求，欧洲、美国、日本等国家纷纷将氢 能作为能源技术革命的重要方向和未来能源战略储备的重要组成部分。到 2050 年，全球生产能源用氢的支出 将达到 6.8 万亿美元，另外 1800 亿美元用于氢管道，5300 亿美元用于建设和运营氨解制氢终端 。 1 图表 1 氢能发展主要国家（地区）产能预测 2020 中国 ● 氢气产量 3342 万吨 2025 ● ● ● 欧盟 ● ● 年产氢气 980 万吨 电解槽 1GW，绿氧占比 1.4% ● 电解槽装机规模 10GW 左右 工业副产氧提纯为主，绿氢 试点运营 高压气氢运输为主 电解槽 6GW，年产绿氢 100 万吨 2030 ● ● ● ● ● ● 美国 ● ● ● 日本 ● 4000 吨氧气 ● 低压、高压发电成本分别为 25 日元 /kWh，17 日元 / kWh ● ● ● 全国氢气产量 3715 万吨 电解槽装机 >35GW 电解槽 40GW 年产绿氢 1000 万吨，过剩 可再生能源大规模制氢 全部氢能生产中 1/3 为超低 碳制氢 大规模氢气发电示范项目 实现绿氢年产能 1000 万吨 电解槽成本 300 美元 /kW 氢输配成本 2 美元 /kg 30 万吨氢气 制氢成本 3 美元 /kg 发电成本 17 日元 /Wh 2050 氢气产量 9690 万吨 电解槽装 >500GW ● 零碳排放制氢 ● 固定式发电装置产能 2 万台 套 / 年，燃料电池系统产能 550 万台套 / 年 ● ● ● ● ● ● ● ● 可再生制氢装机大规模部署 占能源需求的 25% 占能源需求的 14% 500-1000 万吨氢气 成本 2 美元 /kg 发电成本 12 日元 /kWh 资料来源 ： 《欧盟氢能战略》 ，美国《氢能计划发展规划》 、日本《氢能利用进度表》 《氢能基本战略》 ， 《中国氢能产业发展报告 2020》 其中，欧盟 REPower EU 方案中提出，到 2030 年实现内部生产可再生氢能 1000 万吨，进口可再生氢能 1000 万吨，预计 2030 年欧盟可再生能源占能源供应的比例达到 45%，实现可再生能源装机 123600 万千瓦， 光伏装机增加到 60000 万千瓦。 1 挪威船级社，2050 氢能展望报告 中国氢能行业洞察与数字化发展报告 氢能行业报告_2023.6-2020.indd 4 4 2023/6/26 14:11:54 1 氢能行业概览 1.1.2 中国氢能行业发展概况 2022 年 3 月，中国已发布氢能发展中长期规划，将氢能定位为未来国家能源体系重要组成部分和绿色能源转 型载体，并计划在 2030 年前逐步建立完备的氢能产业体系。 根据中国氢能联盟的预测，在 2030 年碳达峰愿景下，我国氢气的年需求量预期达到 3715 万吨，在终端能源 消费中占比约为 5% ；可再生能源制氢约为 500 万吨，部署电解槽装机约 80GW。在 2060 年碳中和愿景下， 我国氢气的年需求量将增至 1.3 亿吨左右 ，在终端能源消费中占比约为 20%。其中，工业领域用氢占比仍然 2 最大，约 7794 万吨，占氢总需求量 60% ；交通运输领域用氢 4051 万吨，建筑领域用氢 585 万吨，发电与 电网平衡用氢 600 万吨。 图表 2 中国氢能需求量预测（万吨） 14000 13030 12000 9690 10000 8000 5276 6000 4000 3342 3715 2020 2030E 2000 0 2040E 2050E 2060E 来源 ：中国氢能联盟 2 科尔尼，“氢”心相助碳中和 中国氢能行业洞察与数字化发展报告 氢能行业报告_2023.6-2020.indd 5 5 2023/6/26 14:11:55 1 氢能行业概览 随着需求量的攀升，氢气的产量也将快速攀升，其中可再生能源制氢的产能预计到 2060 年可上升至 9100 万吨， 这意味着电解水制氢占比将逐步取代化石能源制氢和工业副产氢，成为中国占比最大的氢气来源。 图表 3 2030 年和 2060 年中国氢能需求量及可再生能源制氢量 14000 25% 13000 12000 20% 10000 20% 9100 15% 8000 6000 10% 3715 4000 5% 2000 0 氢气的年需求量，万吨 5% 500 0% 2030 2060 可再生能源制氢量，万吨 氢气在终端能源消费中占比，%，右轴 资料来源 ：中国氢能联盟 目前各地政府都把氢能看作未来经济发展的重要发展产业，产业园区作为区域经济发展、产业调整和升级的 重要空间聚集形式，担负着聚集创新资源、培育新兴产业、推动城市化建设等一系列的重要使命，氢能产业 园成为城市发展氢能的重要体现。具备地方政府政策支持、有实力雄厚的企业牵头建设、有廉价经济的氢源 提供的地区建设氢能产业园的进度尤其迅速。在已公开的 2023 年省级重点项目名单，多个省份重点项目均 包含氢能产业园项目。据不完全统计，截至 2023 年 2 月，规划在建或已运营的氢能产业园已经超过 70 个， 呈现“遍地开花”的局势。 五大氢能产业示范群——京津冀城市群、上海城市群、广东城市群、河南城市群和河北城市群辐射城市及浙江、 江苏等地氢能产业园建设力度较大，集群式发展氢能的“中国模式”有助于地区统筹资源，集中力量助推氢 能产业链条有序发展完善。 中国氢能行业洞察与数字化发展报告 氢能行业报告_2023.6-2020.indd 6 6 2023/6/26 14:11:56 一、双碳文库是一个地产人建立的专业的分享碳达峰碳中和资料的文库网站 http://www.tanwenku.cc/ 二、203060 文库：http://www.203060.vip/ 三、所有 2 万份资料搜索目标：https://203060.vip/soso.html 四、欢迎加入文库会员，199 一年，399 终身。所有资料百度网盘共享,加小 编微信有优惠。 五、加入会员，可获赠价值 999 全网资源，影视，游戏，亲子，有需求联系 小编。 六、见面礼：B 站最全收费类课程合集： 自取地址 ：https://www.aliyundrive.com/s/7tXbEop6K5G 双碳会员重磅福利：赠送全网资源： 可以目录查询一下【关键词】 可查询目录：http://123.haohanba.cn 会员赠品 1 氢能行业概览 1.2 氢能产业链分析 氢能产业链大致可以划分为上游制氢、中游储运、下游应用三个环节，产业链条比较长、难点多。目前，中国 氢能产业链已趋于完善，已初步掌握氢能制备、储运、加氢、燃料电池和系统集成等主要技术和生产工艺，在 部分区域实现燃料电池汽车小规模示范应用。 目前，超过三分之一的中央企业已经在制定制氢、储氢、加氢、用氢等全产业链布局，取得了一批技术研发和 示范应用成果，例如中石化在“十四五”期间的发展目标是建设全国最大的加氢站网络、可再生能源制氢产