近日，落基山研究所（RMI）與中國氫能聯盟研究院聯合發布了《開啟綠色氫能新時代之匙：中國2030年“可再生氫100”發展路線圖》。報告提出了綠氫在不同領域的發展路徑。到2030年，全國電解槽裝機量達到102GW，全國可再生氫總需求達到770萬噸/年。化工行業對可再生氫的需求量最大，其次是交通和鋼鐵行業。西北、華北地區本地應用需求旺盛，成為裝機規模最大的區域，

綠氫發展模式展望

氫能的發展將遵循需求拉動供給的一般規律，其供需格局演變受產業布局演變、技術經濟進步、安全保障約束、資源統籌優化等多方面因素驅動。“區域為主”統籌發展、“大基地”規模化開發、“先立后破”逐步替代將是未來十年可再生氫發展的重要特征，最終實現氫能乃至整個能源系統的跨區域、跨品類統籌規劃、協調發展。

到2030年，全國電解槽裝機量達到102GW，全國可再生氫總需求達到770萬噸/年。化工行業對可再生氫的需求量最大，其次是交通和鋼鐵行業。在可再生氫發展初期，由于行業用戶端對于使用的成本和便利性敏感程度較高，且儲運的成本瓶頸在短期內無法得到顯著突破，因此，區域內可再生氫產銷結合的經濟性優勢較為明顯。西北、華北地區本地應用需求旺盛，成為裝機規模最大的區域，其次為華東和華南。（區域劃分參照全國七大自然地理分區，即華北、東北、華東、華中、華南、西南、西北七大行政地理分區，其中內蒙古全部劃歸為西北地區。）

到2030年，可再生氫預計將在化工、鋼鐵、交通等部門得到規模化示范應用。其中化工領域的氫能應用場景仍主要集中在合成氨、合成甲醇、煉廠煉化等高耗氫過程；鋼鐵領域主要集中在頭部鋼企對氫能煉鋼項目的廣泛布點；交通領域在重型貨運、輕中型物流車、公交車、礦山機械、港口機械、清潔車等多場景均得到一定比例的應用，同時可再生氫在不同行業的應用將呈現顯著的空間差異。

與其他原本就有用氫需求的部門相比，目前能源尤其是電力部門對氫能的應用尚未大規模開展，替代或補充現有能源在技術和經濟性方面挑戰巨大，在未來十年內仍將處于示范探索期，大規模商業化應用難以實現。因此，能源電力部門用氫將不會對2030年可再生氫的需求量產生顯著影響。

氫能作為儲能的應用，缺少可靠的氫儲運解決方案，且與其他更為成熟的儲能（傳統抽水蓄能和電化學儲能等）方案可行性差距較大。氫能發電尤其是燃氫輪機適合天然氣發電設施轉型，但中國本身氣電比例極低，而且受限于設備成熟度，因此綜合氫電成本極高，因此氫能發電在中國的應用潛力低；氫燃料電池發電則適用于規模極小的分布式應急電源需求，或偏遠地區的供電，應用場景和規模都極為有限。

化工行業

本領域聚焦與氫能供需關聯最緊密的三個上游化工細分領域：石油煉化、合成氨、甲醇。目前，中國的化工行業仍然屬于以化石燃料為主要能源基礎和原料的高耗能高碳排放行業。石油煉化作為石油化工行業的主要生產環節，對氫氣的需求量大，大型煉化廠幾乎均有場內制氫設備，采取天然氣重整或煤氣化做為主要氫氣供給方式。合成氨、甲醇的生產在中國以煤化工為主要路徑，工廠大多采用煤氣化制氫的傳統方式獲取氫氣。

化工行業氫能利用路徑

隨著環保、準入等政策的出臺和實施，氫基綠色化工將成為產能轉型的重要突破口。“十三五”以來，在能耗和碳排放“雙控”等目標的促進下，山東、內蒙古和陜西等傳統能源化工大省，均開始逐步收緊對新增高耗能化工項目的審批和管理。2022年2月，國家發展和改革委員會、工業和信息部、生態環境部和國家能源局聯合發布《高耗能行業重點領域節能降碳改造升級實施指南（2022年版）》，針對煉油、煤化工、合成氨等化工行業出臺了具體的實施指南，提出引導工藝和技術綠色化水平的升級改造、相關前沿技術加強攻關并加快淘汰不符合綠色低碳轉型要求的落后設備和技術。相關政策為以可再生氫為基礎的清潔化工產業發展奠定了基礎。

未來，可再生氫能在化工行業的應用將主要包括既有傳統工藝流程的可再生氫替代和新型化工生產的可再生氫利用兩種模式。由于現代化工項目工藝復雜、投資大且周期長，可再生氫作為原料在化工生產中大規模利用需要進行較多產線的升級改造，短期內成本較高且風險較大，因此未來十年可再生氫將主要在既有傳統工藝流程中發揮對傳統化石能源制氫的替代作用，并在條件相對成熟的少部分可再生氫新型化工項目中逐步開展試點應用。新型化工路徑采取的工藝技術不同于現有傳統生產路徑，已有項目進行改造的難度大，因而僅適用于新建項目。

首先選定煉化（煉廠用氫）、合成氨、甲醇為研究對象，根據對各區域2030年用氫需求和可再生氫替代可行性的綜合研判，分析化工行業可再生氫需求。煉化的產品包括汽油柴油等多種產品的組合，煉廠用氫量與煉廠產品結構和總產量相關，而合成氨和甲醇的單位用氫需求較明確。同時，考慮細分行業技術經濟性和區域可再生氫可及性，可再生氫在細分行業和不同區域的替代和增量發展模式各有差異。通過綜合研判產品產量和發展模式，分析2030年可再生氫在化工行業的用氫和裝機需求。

化工行業2030年用氫量分析框架

各區域可再生氫2030年需求量

根據測算，2030年，化工行業總可再生氫消費量將達到376萬噸，是中國最大的可再生氫需求市場。其中，西北地區由于具備化工產業及可再生電力資源優勢，將成為最大的化工可再生氫消費地，其次分別是華東、東北和西南地區。

考慮到生產工藝流程、原料、技術和成本經濟性等因素，可再生氫具備在煉化、合成氨和甲醇這三類產品生產過程中作為重要的低碳替代化工原料的潛力。根據落基山研究所的分析，到2030年，化工行業中可再生氫應用量最多的是甲醇，其次是合成氨和煉化。

2030年化工行業可再生氫需求占比

甲醇領域，到2030年，產業整2030年化工行業可再生氫需求占比體保持增長并逐漸飽和，可再生氫需求量預計達到165萬噸/年，全國甲醇產業平均可再生氫應用率有望達到20%。目前國內甲醇產業整體供過于求且各區域差異大，原料結構對煤炭的依賴度高，易受國外低成本甲醇的沖擊。未來預計甲醇下游消費增長將以MTO/MTP（甲醇制烯烴）、甲醇燃料等新興下游帶動，政策引導下優勝劣汰產能整合升級以提高競爭力。考慮煤制甲醇新項目難以獲批，可再生氫制綠色甲醇將成為未來增加甲醇產能的突破口，相關項目逐漸在西北、西南等地區開展（例如“液態陽光”等新型工藝示范項目）。2030年，西北將成為甲醇行業最大的生產基地。

合成氨領域，到2030年，相關產能集中度增強、裝置替換升級，并進一步向可再生資源富集地區轉移，可再生氫需求預計達到138萬噸/年。目前國內合成氨產能分布受煤炭資源和工業基礎等因素影響，主要集中在山東、河南、山西、湖北、江蘇等省份。尿素等下游市場需求整體增長緩慢，導致北方市場供需情況相對飽和，但安徽、湖北、河南、福建等地近年來新增產能規劃相對較多。未來，預計西南、西北等地區合成氨企業將率先響應政策引導，進行技術改造和兼并重組，通過可再生氫替代等方式降低行業能耗水平，加快產業優化調整。同時，合成氨有潛力作為更安全和便于運輸的儲氫媒介，從而擴大應用范圍7。東北等具備合成氨出口條件的地區，將推動合成氨規模擴大并成為可再生資源規模化消納的重要手段。

煉化領域，到2030年，煉廠總產量預計與目前持平，可再生氫需求預計達到73萬噸/年。受到上游原料供應來源、工業基礎以及下游消費市場等因素影響，目前煉廠的區域布局以東部沿海地區為主。至2030年，隨著“雙碳”和相關行業政策的推進8，交通領域加速新能源替代，石化產品市場總需求增長不顯著，未來大型煉化一體化裝置的投產將增長部分產能，同時部分規模較小的獨立煉廠將面臨淘汰或兼并重組，煉廠總產量預計與目前水平持平。盡管目前煉油廠采用可再生氫的成本高于化石燃料制氫的成本9，但隨著中國整體石化行業升級轉型和愈發明確的政策信號，考慮產能替換減碳、重大項目落地和可再生氫成本下降增快等因素，未來西南、西北、東北等地區煉廠可再生氫滲透率穩步提升。

鋼鐵行業

鋼鐵行業是碳排放密集程度最高、脫碳壓力最大的行業之一，碳排放約占全球排放總量的7.2%。鋼鐵行業迅速脫碳在中國尤為重要，2021年中國粗鋼年產量為10.3億噸，占到全球粗鋼總產量的約53%。由于中國鋼鐵生產中用于提供高溫的燃料燃燒造成的排放和以焦炭為主要還原劑的反應過程排放，難以通過電氣化的方式實現完全脫碳，且能效提升和廢鋼利用等方式的減排潛力有限，對因此利用可再生氫替代焦炭進行直接還原鐵生產并配加電爐煉鋼的模式將成為鋼鐵行業完全脫碳最關鍵、最具前景的解決方案之一。

氫冶金技術分類及優缺點

鋼鐵行業對可再生氫的利用集中在新增產能生產工藝流程，行業領先企業占據先發地位。根據不同煉鐵工藝，氫冶金的主要應用場景可分為三類。通過統籌考慮鋼鐵企業2030年前新增產能、氫冶金技術發展意愿，以及各企業產能分布、技術基礎、行動規劃、地方性屬性等因素，氫冶金的產能主要來自于中國鋼鐵行業領先企業，并在將形成數個規模化的氫冶金基地。基于上述考慮，對氫冶金項目產能的規模和區域位置進行估算，并結合不同地區電解槽的利用小時和工業副產氫供給等因素確定各地區的可再生氫消耗量和電解槽裝機需求。

近期已宣布的氫能煉鋼試點項目信息

鋼鐵行業2030年用氫量分析框架

根據測算，2030年中國氫冶金產能的規模約為4347萬噸，約占到全國總產能的4.5%左右，全行業的氫氣消耗量約為174萬噸，其中可再生氫94萬噸，約占54%，其他為工業副產氫。在空間分布上，氫能煉鐵產能和現有煉鐵產能存在差異。目前中國鋼鐵企業區位布局主要與鐵礦石和焦炭資源的分布、運輸條件、市場需求、勞動力和產業基礎等要素密切相關，產能主要集中在華北和華東地區，例如河北、江蘇、遼寧、山東和山西等地。未來，各個鋼鐵企業在氫能煉鐵項目選址時會傾向于選擇可再生氫資源豐富的地區，降低氫能儲運成本，以降低總體成本。西北地區將成為氫能煉鐵發展最為重要的基地，2030年氫冶金產能占到整個西北地區產能的46%，華南地區也具有發展氫冶金的相對優勢。而華東地區和華北地區的鋼鐵產業特別是可再生氫冶金產業將一定程度上向西北地區進行轉移。

2020年全工藝煉鋼產能分布

2030年中國氫能煉鋼耗氫量分布

交通行業

受技術突破和規模化推動帶來的降本影響，氫燃料電池汽車在部分場景可實現加速滲透，交通用氫規模逐漸提升。新能源替代（包含純電動和氫燃料電池）是中國道路交通行業未來實現碳中和的最重要措施之一。由于動力電池技術已經實現了一定的商業規模化應用，且隨著技術迭代、能量密度提升和成本降低，它在乘用車和部分商用車領域具備了較強的適用性和競爭力，已取得一定商業化規模發展。與之相比，氫燃料電池汽車推廣面臨更大的競爭壓力。氫燃料電池更多聚焦于重型卡車、冷鏈物流、城際巴士、公交車和港口礦山作業車輛等對續航里程穩定性要求較高的使用場景中進行推廣。

2030年交通行業耗氫分布圖

考慮到交通行業分散程度較高且運輸范圍較廣，氫燃料電池汽車在不同地區的可再生氫應用需求可通過各省車輛保有量進行計算。通過選定包括乘用車（包括出租車和公務用車）、公交車、城市物流車、清潔車、重型卡車、礦山機械和港口機械在內的七種交通領域應用場景，以省份為單元，以市場空間、場景技術經濟性分析為基礎，分析2020-2030年不同地區各車型銷量及氫燃料電池汽車的滲透情況。在此之后，再綜合考慮行駛里程、單位耗氫量、工業副產氫供給、機動車報廢率和電解槽利用小時數等因素，分析各區域2030年交通領域用氫需求以及電解槽裝機需求。

2030年交通行業用氫量分析框架

根據測算，2030年中國氫燃料電池汽車保有量將達到62萬輛，總耗氫量為每年434萬噸，其中可再生氫為301萬噸，其余為工業副產氫。在各應用場景中，氫燃料電池重卡的發展速度最快，預計在2030年將達到28萬輛。從區域來看，氫燃料電池汽車發展較為均衡，初期華東、華北和華南等地區發展較快，與區域經濟發展水平、運輸需求以及地方對氫燃料汽車和氫能產業的支持力度呈現出較強的相關性；后期西北、東北等地區加速發展，與氫燃料電池對高寒、重載等場景的適用性相一致。