綠色氫能發展需提升電解制氫產業鏈韌性

綠色氫能是指利用可再生能源電解水制取氫氣，其可作為原料進一步合成氨、甲醇、航空煤油等產品。綠色氫能發展既有助于可再生能源消納，又可推動化工、交通、冶金等高載能行業深度脫碳，在我國構建新型能源體系和全球能源清潔低碳轉型過程中具有舉足輕重的地位和至關重要的作用，也是各國和各大企業競相布局的熱點領域。電解制氫是綠色氫能發展的關鍵環節，制氫電解槽產業鏈環節多、技術復雜度高、資源依賴性強，隨著清潔能源產業鏈供應鏈國際競爭日益加劇，電解制氫在“卡脖子”核心技術、資源獲取和原料供應、貿易和市場穩定性等方面仍面臨多重風險挑戰，亟須提升制氫電解槽產業鏈供應鏈的穩定與韌性。本文立足全球綠色氫能產業發展形勢，深入解析我國制氫電解槽產業鏈供應鏈安全保障面臨的挑戰，并提出相關對策建議。

一、綠色氫能產業發展迅速

當前，全球主要能源消費國均將氫能作為未來能源結構中的重要組成部分，紛紛出臺支持政策、制定發展戰略。據國際能源署統計，截至2024年，全球已有60個國家或地區發布實施氫能戰略，這些國家或地區的能源二氧化碳排放量在全球占比超過 84% ，特別是2023年有超過20個國家發布氫能發展戰略，全球氫能產業政策機遇迎來爆發期。同時，政策支持也正在從遠景目標規劃向具體政策措施、資助項目、法律法規、標準體系等推動產業落地的層面轉變。

近年來，我國將氫能發展作為推進能源低碳轉型、推動實現“雙碳”目標的重要舉措，先后出臺一系列產業支持政策。《中共中央國務院關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》《中共中央國務院關于加快經濟社會發展全面綠色轉型的意見》對推進氫能“制儲輸用”全鏈條發展提出明確要求。2022年3月，國家發展改革委、國家能源局聯合印發《氫能產業發展中長期規劃（2021—2035年）》，將氫能正式納入未來國家能源體系。2024年11月，我國出臺的《中華人民共和國能源法》明確提出積極有序推進氫能開發利用，促進氫能產業高質量發展。據統計，截至2024年年底，全國累計發布氫能專項政策超560項，為我國加快發展氫能產業營造了良好的政策環境和市場機遇

在氫能市場不斷升溫的趨勢下，全球電解制氫項目加速布局。據國際能源署統計，截至2023年年底，全球電解制氫裝機容量達到1.4吉瓦，相比2022年底幾乎翻倍，到2024年底裝機容量進一步增至5吉瓦。

同時，我國綠色氫能產業化進程不斷加快，2024年新建成可再生能源電解水制氫項目35個，新增產能約4.8萬噸／年，同比增長約 62% ；我國2024年投產的電解制氫新增產能在全球占四分之三，電解制氫產能在全球的占比也從2023年的 55% 增至2024年的 70% 左右，我國綠色氫能產業全球領先地位進一步凸顯。

在電解制氫產業鏈上游，電解槽產能持續快速增長。據國際能源署統計，2024年全球制氫電解槽產能增長約 60% ，預計到2030年投產年產能將超過165吉瓦。我國在全球電解制氫設備生產中占據主導地位，2024年我國制氫電解槽年產能占全球的 80% 以上，預計2025年將進一步擴大。同時，我國電解制氫裝備技術持續迭代升級，催化劑、隔膜、質子交換膜等電解槽關鍵部件國產化進程加速，單槽產氫量、制氫電耗等主要性能指標趕超國際先進水平；陰離子交換膜電解槽、固體氧化物電解槽等新興技術路線研發取得突破，正逐漸從實驗研究向示范驗證推進，為我國電解制氫產業鏈安全保障奠定了堅實基礎。

二、我國電解制氫產業鏈穩定性和韌性仍顯不足

（一）市場呈現同質化發展趨勢，短期需警惕產能過剩

據行業不完全統計，我國堿性電解制氫設備廠商近百家，在全部電解制氫設備廠商中約占六成，遠多于質子交換膜電解制氫設備及其他技術的電解制氫設備廠商。當前，堿性電解槽是我國電解制氫設備市場的主流產品，出貨量占比高。從歐美對電解制氫“綠色屬性”的要求來看，綠氫項目需滿足“小時匹配”“離網”等技術標準，對制氫電解槽的靈活性與穩定性提出更高要求，而堿性電解槽難以實現快速啟停和負荷靈活調節，與波動性、間歇性較強的風、光等可再生能源電力的適配性不佳，影響綠色氫能未來發展。另外，國內電解制氫設備廠商的產品以系統集成為主，少數企業具備膜電極、催化劑、雙極板等關鍵部件和材料的自主生產制造能力。

（二）關鍵礦產資源和基礎原材料仍存在“卡脖子”問題，亟須提升自主化水平

國際能源署數據顯示，從制氫電解槽產業鏈上游看，我國關鍵礦產資源供給保障能力較弱，鎳、鉑等原料資源的產能低。作為全球最大的鎳礦生產國，印度尼西亞對鎳礦出口實施嚴格限制，我國乃至全球堿性制氫電解槽上游產業鏈安全穩定面臨“卡脖子”風險。另外，制造質子交換膜制氫電解槽的催化劑是鉑和銥，此類鉑族貴金屬資源集中在南非，并且銥在地殼中的含量非常稀少，全球銥金屬年開采量僅有5~10噸，導致價格始終居高不下，成為質子交換膜制氫電解槽生產應用的主要制約因素。在關鍵材料與部件方面，催化劑距離原料級自主化還存在差距，樹脂、ePTFE膜等質子交換膜原料主要依賴進口，相關國產化產品的產能和性能仍有待市場檢驗。

（三）電解制氫替代性技術路線及規模

化應用有待成熟

當前，堿性電解制氫和質子交換膜電解制氫技術已經實現商業化，但前者缺乏靈活調節能力，后者設備成本高昂，并且在上游原材料供應鏈安全方面均存在一定風險，固體氧化物電解制氫和陰離子交換膜電解制氫則成為最具商業化前景的替代性技術路線。固體氧化物制氫電解槽可使用廉價的鎳電極，利用工業余熱時的系統效率可達 85% 以上，但該技術尚處于研發示范階段，仍需要克服高溫條件下電極機械性能穩定性不佳、電解槽材料壽命較短等缺陷，并且達到高溫反應條件的升溫速率還不足以與可再生能源電力匹配，提升固體氧化物的性能、耐久性和降低操作溫度是目前研發的重點。陰離子交換膜制氫電解槽可使用非貴金屬催化劑和無鈦部件，設備成本較低，并且與可再生能源發電的匹配性較好，目前該技術我國已有單堆兆瓦級產品發布，但使用壽命、電解性能等關鍵指標仍有待于商業化驗證。

（四）歐美大力推行貿易保護政策，持續推高綠色貿易壁壘

近年來，我國已建成全球最大、最完整的新能源產業鏈，據國家發展改革委發布的數據，2024年我國光伏組件產量連續16年位居世界首位，為全球提供了 70% 的光伏組件和 60% 的風電裝備，在全球新能源產業發展中處于絕對領先地位。在此形勢下，歐美等國不斷加高貿易壁壘，出臺多項貿易保護舉措。據國際能源署統計，自2020年起，歐盟、美國等紛紛宣布對中國新能源產品加征關稅，同時采取了一系列非關稅貿易限制措施。我國電解制氫產業鏈需警惕全球貿易保護主義回潮的沖擊，加強關鍵原材料供應保障，確保產品技術標準與國際有效銜接。

全國首艘氫電拖輪“氫電拖1”輪在山東港口青島港正式投用。圖/中新社

三、提升電解制氫產業鏈韌性的對策建議

（一）聚焦產業鏈供應鏈關鍵環節，以核心技術自主創新打造原創技術策源地，強化產業鏈供應鏈掌控能力

在電解制氫產業鏈上游，要從質子交換膜、碳紙等“部件級”自主化向樹脂材料、碳氈等“原料級”自主化延伸，實現批量化生產與規模化應用，從根本上解決制約電解槽產品性能持續提升與產業鏈供應鏈安全可控的難題。在電解制氫產業鏈下游，要提升系統集成設計、制造與運行控制能力，加快實現系統效率、產氫速率等關鍵指標在國際市場中形成競爭優勢。

為此，我國需立足體制優勢以及新能源產業先發優勢，持續構建和完善產業發展生態圈，打造電解制氫產業鏈供應鏈核心競爭力。一是發揮全國重點實驗室、重大科技基礎設施等科技創新平臺作用，聚焦電解制氫產業鏈供應鏈關鍵環節，適度超前開展研發布局，圍繞自主化科技創新需求，加大人才隊伍、資金配套、研發平臺等方面的投入，打造一流科技創新平臺。二是突出企業科技創新主體作用，建立由企業、高校、科研院所組成的科技創新聯合體，加強產學研用聯合攻關，將高校、科研院所的基礎理論研究優勢與企業產業實踐優勢深度融合，統籌建立高層次重點實驗室和研發中心，完善以行業龍頭和領軍企業為主體的氫能產業科技創新生態圈。三是在電解制氫產業鏈供應鏈關鍵環節科學布局和管理知識產權，注重核心技術和產品的知識產權保護，構筑行業核心技術壁壘，逐步推動知識產權國際化，加強國際知識產權合作與交流，提高我國氫能產業國際競爭力和影響力，打造國際一流標桿典范。

（二）圍繞儲備替代性技術路線，優化拓展電解制氫產業鏈新興領域投資布局，加快產業鏈供應鏈多元化發展

在電解制氫替代性技術路線中，固體氧化物電解制氫在核能等高溫余熱場景中的應用已受到廣泛關注，國內外有多家企業正在開展產品研發；陰離子交換膜電解制氫融合了堿性電解制氫和質子交換膜電解制氫的優勢，國內企業產品研發進展順利，建議聚焦國內外相關企業，持續跟蹤產品示范應用進展，適時布局開展項目投資和產品示范應用。在關鍵金屬回收方面，制氫電解槽中的貴金屬回收產業目前主要集中在歐美發達國家，我國鉑族金屬回收規模較小，國內相關資源企業已開展業務布局，建議以鋰電池關鍵金屬資源回收技術與產業布局為基礎，逐步開展制氫電解槽貴金屬回收相關投資布局。

為此，我國需充分發揮科技與綠色投融資引導作用，聚焦行業龍頭企業與“小而美”企業，強化資本在科技創新與產業發展之間的紐帶作用。一是立足技術獵頭體系，圍繞電解制氫產業多元化技術路線，全面系統挖掘優質投資項目與“小而美”企業，精準對接落地應用場景，建立產業合作或孵化項目庫與企業清單，設計適應綠色氫能產業發展特點的靈活性投資決策與評價機制。二是發揮國有資本投資公司資源優勢和產業優勢，立足產業投資基金，優化投資模式、創新合作方式，通過基金投資、股權投資、團隊引入、技術引進等方式，快速實現電解制氫產業鏈供應鏈替代性技術路線儲備布局與項目落地，推動資源優勢和產業優勢向經濟優勢轉化。三是分類開展資本運作，對于融資需求大的科創型企業，通過混合所有制改革，開展股權融資，推動國有和民營經濟雙向參股，激發市場化活力；對于“小而美”中小企業或創業團隊，推動加大市場化融資，創新定價方法，以企業價值帶動估值，加快培育形成獨角獸企業。

（三）圍繞暢通產業鏈供應鏈資源要素流動，聚焦技術研發、資源獲取、市場開拓，加快形成綠色氫能產業發展合力

在研發創新合作方面，要充分發揮中央企業在戰略性新興產業領域的創新實踐優勢，聚焦產品性能迭代升級、關鍵核心技術聯合攻關、新技術示范驗證、應用場景拓展，與具備相關研發基礎和研究成果的行業龍頭企業或中小型科創企業開展深度合作，特別是重點關注電解制氫設備基礎原材料加工制造、報廢設備中的關鍵金屬資源回收再利用。在供應保障合作方面，圍繞電解制氫產業鏈供應鏈上游安全穩定，將掌握關鍵礦產資源、核心原材料與元器件以及高端制造技術與高水平產品性能的供應商作為綠色氫能產業發展戰略性企業與重點支持對象，在廣泛布局電解制氫關鍵零部件生產制造的同時，推動相關企業建立與上游基礎原料供應商的穩定合作關系，保障電解制氫產業鏈供應鏈穩定。在市場開拓合作方面，圍繞擴大市場客戶資源與樹立良好品牌形象，要推動國內外知名企業合作開拓綠色氫能市場，尤其是聚焦全球領軍企業，一方面，立足我國能源央企在國內清潔能源產業發展的領先實踐，助力國外企業開拓國內市場；另一方面，借助國外企業在海外的市場基礎與資源，立足國外已有投資布局，進一步開拓海外市場，打造綠色氫能產業國際品牌。

為此，我國需深入開展產業鏈供應鏈協同合作，加快形成優勢產業集群，聚力打造綠色氫能產業生態圈。一是建立電解制氫產業鏈供應鏈企業“點對點”對接合作機制，推動國有企業與行業龍頭民營企業加強戰略合作，圍繞研發創新、供應保障、市場開拓等方面的具體需求，拓展綠色氫能產業“朋友圈”。二是深度鏈接電解制氫產業鏈供應鏈上下游配套企業，構建綠色氫能產業集群，當前各地政府積極布局氫能等新能源產業落地，吉林省已制定《搶先布局氫能產業新賽道實施方案》，山東省已規劃淄博市氫能及儲能產業集群等未來產業集群。建議立足地方產業政策規劃，與產業鏈供應鏈相關企業共同謀劃布局高能級綠色氫能產業集群。三是發揮我國綠色氫能產業領先實踐優勢，全面開展行業合作，建強建優氫能產業聯盟與行業團體組織，共同打造綠色氫能產業鏈供應鏈生態圈，實現資源共享、互利共贏，形成良性循環的生態系統；同時，立足“進博會”“鏈博會”等國際會議平臺，促進我國綠色氫能產業鏈供應鏈實現高水平對外開放與國際合作，以國際標準引領行業高質量可持續發展。

參考文獻

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（王冠邦系助理研究員；李春雨系能源研究院院長）