王冠邦 李春雨（国家电力投资集团有限公司发展研究中心）
摘 要：绿色氢能发展是构建新型能源体系的重要一环，也是推动能源清洁低碳转型的必然要求。本文系统分析绿色氢能产业发展形势，立足电解制氢产业链解构与国内外产业市场发展动态解析，指出我国电解制氢产业链稳定与韧性存在市场同质化发展、关键矿产资源和基础原材料受限、替代性技术路线不成熟、国际贸易竞争加剧等四方面风险挑战，并从强化关键核心技术自主创新、优化替代性技术路线投资布局、深化合作打造产业集群优势三方面提出提升电解制氢产业链韧性的对策建议。
关键词：氢能；电解制氢；产业链韧性；供应链安全
绿色氢能是指利用可再生能源电解水制取氢气，其可作为原料进一步合成氨、甲醇、航空煤油等产品。绿色氢能发展既有助于可再生能源消纳，又可推动化工、交通、冶金等高载能行业深度脱碳，在我国构建新型能源体系和全球能源清洁低碳转型过程中具有举足轻重的地位和至关重要的作用，也是各国和各大企业竞相布局的热点领域。电解制氢是绿色氢能发展的关键环节，制氢电解槽产业链环节多、技术复杂度高、资源依赖性强，随着清洁能源产业链供应链国际竞争日益加剧，电解制氢在“卡脖子”核心技术、资源获取和原料供应、贸易和市场稳定性等方面仍面临多重风险挑战，亟须提升制氢电解槽产业链供应链的稳定与韧性。本文立足全球绿色氢能产业发展形势，深入解析我国制氢电解槽产业链供应链安全保障面临的挑战，并提出相关对策建议。
一、绿色氢能产业发展迅速
当前，全球主要能源消费国均将氢能作为未来能源结构中的重要组成部分，纷纷出台支持政策、制定发展战略。据国际能源署统计，截至2024年，全球已有60个国家或地区发布实施氢能战略，这些国家或地区的能源二氧化碳排放量在全球占比超过84%，特别是2023年有超过20个国家发布氢能发展战略，全球氢能产业政策机遇迎来爆发期。同时，政策支持也正在从远景目标规划向具体政策措施、资助项目、法律法规、标准体系等推动产业落地的层面转变。
近年来，我国将氢能发展作为推进能源低碳转型、推动实现“双碳”目标的重要举措，先后出台一系列产业支持政策。《中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》《中共中央 国务院关于加快经济社会发展全面绿色转型的意见》对推进氢能“制储输用”全链条发展提出明确要求。2022年3月，国家发展改革委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划（2021—2035年）》，将氢能正式纳入未来国家能源体系。2024年11月，我国出台的《中华人民共和国能源法》明确提出积极有序推进氢能开发利用，促进氢能产业高质量发展。据统计，截至2024年年底，全国累计发布氢能专项政策超560项，为我国加快发展氢能产业营造了良好的政策环境和市场机遇。
在氢能市场不断升温的趋势下，全球电解制氢项目加速布局。据国际能源署统计，截至2023年年底，全球电解制氢装机容量达到1.4吉瓦，相比2022年底几乎翻倍，到2024年底装机容量进一步增至5吉瓦。同时，我国绿色氢能产业化进程不断加快，2024年新建成可再生能源电解水制氢项目35个，新增产能约4.8万吨/年，同比增长约62%；我国2024年投产的电解制氢新增产能在全球占四分之三，电解制氢产能在全球的占比也从2023年的55%增至2024年的70%左右，我国绿色氢能产业全球领先地位进一步凸显。
在电解制氢产业链上游，电解槽产能持续快速增长。据国际能源署统计，2024年全球制氢电解槽产能增长约60%，预计到2030年投产年产能将超过165吉瓦。我国在全球电解制氢设备生产中占据主导地位，2024年我国制氢电解槽年产能占全球的80%以上，预计2025年将进一步扩大。同时，我国电解制氢装备技术持续迭代升级，催化剂、隔膜、质子交换膜等电解槽关键部件国产化进程加速，单槽产氢量、制氢电耗等主要性能指标赶超国际先进水平；阴离子交换膜电解槽、固体氧化物电解槽等新兴技术路线研发取得突破，正逐渐从实验研究向示范验证推进，为我国电解制氢产业链安全保障奠定了坚实基础。
二、我国电解制氢产业链稳定性和韧性仍显不足
（一）市场呈现同质化发展趋势，短期需警惕产能过剩
据行业不完全统计，我国碱性电解制氢设备厂商近百家，在全部电解制氢设备厂商中约占六成，远多于质子交换膜电解制氢设备及其他技术的电解制氢设备厂商。当前，碱性电解槽是我国电解制氢设备市场的主流产品，出货量占比高。从欧美对电解制氢“绿色属性”的要求来看，绿氢项目需满足“小时匹配”“离网”等技术标准，对制氢电解槽的灵活性与稳定性提出更高要求，而碱性电解槽难以实现快速启停和负荷灵活调节，与波动性、间歇性较强的风、光等可再生能源电力的适配性不佳，影响绿色氢能未来发展。另外，国内电解制氢设备厂商的产品以系统集成为主，少数企业具备膜电极、催化剂、双极板等关键部件和材料的自主生产制造能力。
（二）关键矿产资源和基础原材料仍存在“卡脖子”问题，亟须提升自主化水平
国际能源署数据显示，从制氢电解槽产业链上游看，我国关键矿产资源供给保障能力较弱，镍、铂等原料资源的产能低。作为全球最大的镍矿生产国，印度尼西亚对镍矿出口实施严格限制，我国乃至全球碱性制氢电解槽上游产业链安全稳定面临“卡脖子”风险。另外，制造质子交换膜制氢电解槽的催化剂是铂和铱，此类铂族贵金属资源集中在南非，并且铱在地壳中的含量非常稀少，全球铱金属年开采量仅有5~10吨，导致价格始终居高不下，成为质子交换膜制氢电解槽生产应用的主要制约因素。在关键材料与部件方面，催化剂距离原料级自主化还存在差距，树脂、ePTFE膜等质子交换膜原料主要依赖进口，相关国产化产品的产能和性能仍有待市场检验。
（三）电解制氢替代性技术路线及规模化应用有待成熟
当前，碱性电解制氢和质子交换膜电解制氢技术已经实现商业化，但前者缺乏灵活调节能力，后者设备成本高昂，并且在上游原材料供应链安全方面均存在一定风险，固体氧化物电解制氢和阴离子交换膜电解制氢则成为最具商业化前景的替代性技术路线。固体氧化物制氢电解槽可使用廉价的镍电极，利用工业余热时的系统效率可达85%以上，但该技术尚处于研发示范阶段，仍需要克服高温条件下电极机械性能稳定性不佳、电解槽材料寿命较短等缺陷，并且达到高温反应条件的升温速率还不足以与可再生能源电力匹配，提升固体氧化物的性能、耐久性和降低操作温度是目前研发的重点。阴离子交换膜制氢电解槽可使用非贵金属催化剂和无钛部件，设备成本较低，并且与可再生能源发电的匹配性较好，目前该技术我国已有单堆兆瓦级产品发布，但使用寿命、电解性能等关键指标仍有待于商业化验证。
（四）欧美大力推行贸易保护政策，持续推高绿色贸易壁垒
近年来，我国已建成全球最大、最完整的新能源产业链，据国家发展改革委发布的数据，2024年我国光伏组件产量连续16年位居世界首位，为全球提供了70%的光伏组件和60%的风电装备，在全球新能源产业发展中处于绝对领先地位。在此形势下，欧美等国不断加高贸易壁垒，出台多项贸易保护举措。据国际能源署统计，自2020年起，欧盟、美国等纷纷宣布对中国新能源产品加征关税，同时采取了一系列非关税贸易限制措施。我国电解制氢产业链需警惕全球贸易保护主义回潮的冲击，加强关键原材料供应保障，确保产品技术标准与国际有效衔接。
三、提升电解制氢产业链韧性的对策建议
（一）聚焦产业链供应链关键环节，以核心技术自主创新打造原创技术策源地，强化产业链供应链掌控能力
在电解制氢产业链上游，要从质子交换膜、碳纸等“部件级”自主化向树脂材料、碳毡等“原料级”自主化延伸，实现批量化生产与规模化应用，从根本上解决制约电解槽产品性能持续提升与产业链供应链安全可控的难题。在电解制氢产业链下游，要提升系统集成设计、制造与运行控制能力，加快实现系统效率、产氢速率等关键指标在国际市场中形成竞争优势。
为此，我国需立足体制优势以及新能源产业先发优势，持续构建和完善产业发展生态圈，打造电解制氢产业链供应链核心竞争力。一是发挥全国重点实验室、重大科技基础设施等科技创新平台作用，聚焦电解制氢产业链供应链关键环节，适度超前开展研发布局，围绕自主化科技创新需求，加大人才队伍、资金配套、研发平台等方面的投入，打造一流科技创新平台。二是突出企业科技创新主体作用，建立由企业、高校、科研院所组成的科技创新联合体，加强产学研用联合攻关，将高校、科研院所的基础理论研究优势与企业产业实践优势深度融合，统筹建立高层次重点实验室和研发中心，完善以行业龙头和领军企业为主体的氢能产业科技创新生态圈。三是在电解制氢产业链供应链关键环节科学布局和管理知识产权，注重核心技术和产品的知识产权保护，构筑行业核心技术壁垒，逐步推动知识产权国际化，加强国际知识产权合作与交流，提高我国氢能产业国际竞争力和影响力，打造国际一流标杆典范。
（二）围绕储备替代性技术路线，优化拓展电解制氢产业链新兴领域投资布局，加快产业链供应链多元化发展
在电解制氢替代性技术路线中，固体氧化物电解制氢在核能等高温余热场景中的应用已受到广泛关注，国内外有多家企业正在开展产品研发；阴离子交换膜电解制氢融合了碱性电解制氢和质子交换膜电解制氢的优势，国内企业产品研发进展顺利，建议聚焦国内外相关企业，持续跟踪产品示范应用进展，适时布局开展项目投资和产品示范应用。在关键金属回收方面，制氢电解槽中的贵金属回收产业目前主要集中在欧美发达国家，我国铂族金属回收规模较小，国内相关资源企业已开展业务布局，建议以锂电池关键金属资源回收技术与产业布局为基础，逐步开展制氢电解槽贵金属回收相关投资布局。
为此，我国需充分发挥科技与绿色投融资引导作用，聚焦行业龙头企业与“小而美”企业，强化资本在科技创新与产业发展之间的纽带作用。一是立足技术猎头体系，围绕电解制氢产业多元化技术路线，全面系统挖掘优质投资项目与“小而美”企业，精准对接落地应用场景，建立产业合作或孵化项目库与企业清单，设计适应绿色氢能产业发展特点的灵活性投资决策与评价机制。二是发挥国有资本投资公司资源优势和产业优势，立足产业投资基金，优化投资模式、创新合作方式，通过基金投资、股权投资、团队引入、技术引进等方式，快速实现电解制氢产业链供应链替代性技术路线储备布局与项目落地，推动资源优势和产业优势向经济优势转化。三是分类开展资本运作，对于融资需求大的科创型企业，通过混合所有制改革，开展股权融资，推动国有和民营经济双向参股，激发市场化活力；对于“小而美”中小企业或创业团队，推动加大市场化融资，创新定价方法，以企业价值带动估值，加快培育形成独角兽企业。
（三）围绕畅通产业链供应链资源要素流动，聚焦技术研发、资源获取、市场开拓，加快形成绿色氢能产业发展合力
在研发创新合作方面，要充分发挥中央企业在战略性新兴产业领域的创新实践优势，聚焦产品性能迭代升级、关键核心技术联合攻关、新技术示范验证、应用场景拓展，与具备相关研发基础和研究成果的行业龙头企业或中小型科创企业开展深度合作，特别是重点关注电解制氢设备基础原材料加工制造、报废设备中的关键金属资源回收再利用。在供应保障合作方面，围绕电解制氢产业链供应链上游安全稳定，将掌握关键矿产资源、核心原材料与元器件以及高端制造技术与高水平产品性能的供应商作为绿色氢能产业发展战略性企业与重点支持对象，在广泛布局电解制氢关键零部件生产制造的同时，推动相关企业建立与上游基础原料供应商的稳定合作关系，保障电解制氢产业链供应链稳定。在市场开拓合作方面，围绕扩大市场客户资源与树立良好品牌形象，要推动国内外知名企业合作开拓绿色氢能市场，尤其是聚焦全球领军企业，一方面，立足我国能源央企在国内清洁能源产业发展的领先实践，助力国外企业开拓国内市场；另一方面，借助国外企业在海外的市场基础与资源，立足国外已有投资布局，进一步开拓海外市场，打造绿色氢能产业国际品牌。
为此，我国需深入开展产业链供应链协同合作，加快形成优势产业集群，聚力打造绿色氢能产业生态圈。一是建立电解制氢产业链供应链企业“点对点”对接合作机制，推动国有企业与行业龙头民营企业加强战略合作，围绕研发创新、供应保障、市场开拓等方面的具体需求，拓展绿色氢能产业“朋友圈”。二是深度链接电解制氢产业链供应链上下游配套企业，构建绿色氢能产业集群，当前各地政府积极布局氢能等新能源产业落地，吉林省已制定《抢先布局氢能产业新赛道实施方案》，山东省已规划淄博市氢能及储能产业集群等未来产业集群。建议立足地方产业政策规划，与产业链供应链相关企业共同谋划布局高能级绿色氢能产业集群。三是发挥我国绿色氢能产业领先实践优势，全面开展行业合作，建强建优氢能产业联盟与行业团体组织，共同打造绿色氢能产业链供应链生态圈，实现资源共享、互利共赢，形成良性循环的生态系统；同时，立足“进博会”“链博会”等国际会议平台，促进我国绿色氢能产业链供应链实现高水平对外开放与国际合作，以国际标准引领行业高质量可持续发展。
参考文献
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（王冠邦系国家电力投资集团有限公司发展研究中心助理研究员；李春雨系国家电力投资集团有限公司发展研究中心能源研究院院长）