預見2024：綠氫產業技術趨勢展望(附技術路徑、投資方向、專利布局、科技企業布局等)

行業主要上市公司：隆基綠能(601012)，寶豐能源(600989)，陽光電源(300274)，晶科能源(688223)等。

本文核心觀點：綠氫制氫過程完全沒有碳排放，在實現雙碳目標的背景下，綠氫無疑將成為未來氫氣制備的主流方式，逐步取代灰氫等傳統制備方式，為應對氣候變化和促進可持續發展作出重要貢獻。

引言：綠氫技術具有“零碳排”優勢，將成為未來氫氣制備的主流方式

——綠氫制氫過程完全沒有碳排放

根據制取方式和碳排放量的不同，氫氣主要分為灰氫、藍氫和綠氫。

灰氫指的是通過化石燃料(石油、天然氣和煤)燃燒產生的氫氣，在制取過程中碳排放強度相對較大。目前，市面上絕大多數的氫氣是灰氫。截至2023年6月，我國氫氣產能約4952萬噸，其中化石能源制氫(包含煤制氫、天然氣制氫和甲醇制氫)仍是我國主流的制氫方式，占我國氫能總產能的78%。

藍氫指的是利用化石燃料制取的氫，同時配合碳捕捉和碳封存技術，碳排放強度相對較低，減輕了對地球環境的影響，實現了低碳制氫。

綠氫指的是利用風電、水電、太陽能、核電等可再生能源，通過電解的方式制取的氫，制氫過程完全沒有碳排放。

——綠氫在碳排放、儲能、制氫純度和生態循環方面具有顯著優勢

綠氫作為一種“零碳排”的制備方式，具有巨大的減碳潛力。相比之下，煤制氫和天然氣制氫過程中產生的二氧化碳排放量較高，每生產1噸氫氣分別需要消耗6-8噸煤炭和排放9-11噸二氧化碳。據國際能源署(IEA)數據顯示，2021年全球氫氣產量達到9400萬噸，但其二氧化碳排放量卻超過9000萬噸，而低碳排放的制氫產量僅占不到100萬噸。

而綠氫則以其制備過程中幾乎不排放溫室氣體的特點，成為了更加清潔、環保的氫氣制備方式。每生產1噸綠氫，其碳排放量僅為0.03噸，遠遠低于煤制氫和天然氣制氫的碳排放量。在實現雙碳目標的背景下，綠氫無疑將成為未來氫氣制備的主流方式，逐步取代灰氫等傳統制備方式，為應對氣候變化和促進可持續發展作出重要貢獻。

在儲能方面，綠氫儲能技術具有顯著的優勢，包括其大規模的儲能能力、長期的儲存時長以及靈活多變的儲存與轉化形式，使其成為解決新能源消納問題的有效手段。隨著近年來新能源的迅猛發展，電力輸送和綜合消納所面臨的挑戰日益凸顯。由于可再生能源發電的隨機性、季節性、反調峰特性以及不可預測性，導致部分電能品質不盡如人意。同時，儲能技術的局限性也使得“棄風棄光”問題愈發嚴重。然而，通過新能源發電制取氫氣，我們可以有效提升可再生能源的利用效率，從而緩解新能源消納問題。

技術路線：綠氫技術發展路徑與支撐體系

從技術路線發展來看，根據綠氫的制備技術，綠氫技術路線可分為堿性水電解技術(ALK)、陽離子交換膜水電解技術(PEM)、固體氧化物水電解技術(SOEC)、陰離子交換膜電解水技術(AEM)等。

從技術支撐體系來看，中國綠氫創新單元主要包括能源清潔利用國家重點實驗室、汽車安全與節能國家重點實驗室等實驗室;張家港暨陽氫能創業投資合伙企業(有限合伙)、長治市通惠氫能股權投資合伙企業等產業投資基金;《氫氣、氫能與氫能系統術語》、《小型氫能綜合能源系統性能評價方法》等國家及地方標準計劃。

綠氫專利技術布局：質子交換膜電解水制氫(PEM)技術為布局重點

——質子交換膜電解水制氫(PEM)技術為綠氫專利技術布局重點，申請熱度和布局廣度較高

從綠氫細分專利技術申請的熱度來看，質子交換膜電解水制氫(PEM)技術具備較高的專利申請熱度，專利申請總量為21831項，申請人數量達9825個;從技術跨度來看，同樣是質子交換膜電解水制氫(PEM)技術跨技術專利申請量較多，技術跨度達361個IPC小類;從技術市場覆蓋廣度來看，質子交換膜電解水制氫(PEM)和固體聚合物陰離子交換膜電解水制氫(AEM)技術均覆蓋60個以上國家和地區，說明這些技術受到全球范圍內的關注和研究。

注：1)搜索關鍵詞：綠氫技術路線相關關鍵詞;2)搜索范圍：標題、摘要和權利說明;3)統計截至日期：2024年2月19日。下同。

——中國為綠氫主要技術來源

從專利地域分布來看，中國在堿性電解水制氫(ALK)、質子交換膜電解水制氫(PEM)和固體聚合物陰離子交換膜電解水制氫(AEM)領域創新均較為活躍，專利數量全球第一;此外美國和日本在綠氫相關技術專利布局也較多;從申請人來看，華能集團、中國科學院大連化學物理研究所、博隆能源股份有限公司等為綠氫相關技術專利主要申請人。

綠氫科技企業技術布局：堿性電解水制氫(ALK)技術為企業布局重點

在綠氫制備技術選擇上，由于堿性電解水制氫(ALK)設備價格更加低廉，同時技術也更為成熟，所以多數企業技術布局以堿性電解水制氫(ALK)為主。上海氫程科技有限公司等企業也在固體氧化物水電解技術(SOEC)領域實現了突破。

注：以上排名不分先后，僅匯總行業內部分代表性科技企業。

綠氫技術投資重點賽道：堿性電解水制氫(ALK)技術為重點關注領域

從我國綠氫投融資熱門賽道來看，2019-2023年，投資領域主要集中在堿性電解水制氫(ALK)技術領域，投融資事件數量占比達43%。質子交換膜電解水制氫(PEM)處于商業化初級階段，隨著其制氫成本的降低，有望成為主要水電解制氫技術。

綠氫關鍵技術投資潛力評估

綜合來看，綠氫領域的質子交換膜電解水制氫(PEM)和堿性電解水制氫(ALK)技術領域資本市場較為活躍，同時也是企業技術創新熱點領域。

注：評估星級自一星至三星，星級越高，代表從該指標來看，技術投資潛力越大，☆代表半星。

綠氫技術發展趨勢與目標

——國家政策出臺明確重點可再生能源制氫

氫能是未來國家能源體系的重要組成部分。“十四五”時期，我國將初步建立以工業副產氫和可再生能源制氫就近利用為主的氫能供應體系。根據《氫能產業發展中長期規劃(2021—2035年)》，“十四五”時期，我國將初步建立以工業副產氫和可再生能源制氫就近利用為主的氫能供應體系;燃料電池車輛保有量約5萬輛，部署建設一批加氫站，可再生能源制氫量達到10萬—20萬噸/年，實現二氧化碳減排100萬—200萬噸/年。

——綠氫技術發展趨勢

綠氫作為一種清潔、高效的能源，被視為未來能源體系的重要組成部分，對于推動能源結構的轉型和實現可持續發展具有重要意義。中國的綠氫技術正處于快速發展階段，隨著成本的降低、技術的進步、政策的支持以及市場的擴大，綠氫將在未來能源體系中發揮越來越重要的作用。

更多本行業研究分析詳見前瞻產業研究院《中國可再生能源制氫（綠氫）行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告》。

同時前瞻產業研究院還提供產業大數據、產業研究報告、產業規劃、園區規劃、產業招商、產業圖譜、智慧招商系統、行業地位證明、IPO咨詢/募投可研、專精特新小巨人申報、十五五規劃等解決方案。如需轉載引用本篇文章內容，請注明資料來源（前瞻產業研究院）。

更多深度行業分析盡在【前瞻經濟學人APP】，還可以與500+經濟學家/資深行業研究員交流互動。