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2021年绿色氢能源行业研究报告

1核心观点

研究背景

“30-60双碳目标”的提出为绿氢在深度脱碳领域提供了广阔的

市场应用空间，但从当前绿氢产业发展阶段来看，整体处于产业导入

阶段，制约绿氢产业规模化发展的核心因素在于制氢成本。在本篇报

告中，我们建立了绿氢的全生命周期生产成本模型（LCOH），并对

绿氢降本路径进行预测及分析。

创新之处

目前市场对于绿氢成本的研究相对简单且较少，因此我们系统性

地建立了绿氢的全生命周期成本模型，通过对绿氢成本核心要素（包

括电力成本、电解槽初始投资成本CAPEX、固定运维成本OPEX）

进行拆解及预测，分析了可再生能源电解水制绿氢何时能与灰氢实现

平价，并分析了绿氢在各脱碳应用领域的成本竞争力。

核心结论

1）到2030年国内绿氢成本可实现与灰氢平价。到2030年，

绿氢成本将从2020年的30.8元/kg快速降至16.9元/kg。而国内

部分可再生资源优势区域，其度电成本到2030年将领先于行业平均

水平达到0.1-0.15元/KWh，相应的绿氢成本将率先实现与灰氢平

价。

2）绿氢的大规模应用或将在2035-2040年实现。近5年绿氢

将率先在供热和重卡行业得以应用；到2030年，绿氢成本可下探至

10-12元/kg，氢能在重型运输领域极已具价格竞争力；2035年后，

绿氢或将作为极具竞争力的能源在主流工业领域和交通领域大规模

推广应用。

2脱碳是推动氢能发展第一驱动力

2.1碳中和推动生产资料向无碳化趋势发展

从工业革命开始，人类活动便前所未有地撼动了地球的自然平

衡。碳循环体系首当其冲，碳源和碳汇的平衡不再，引发了世界对全

球变暖、海平面上升等后果的思考。当前全球人类活动估计造成了全

球升温高于工业化前水平约1.0℃，根据巴黎协定要求，上升幅度须

控制在2℃以内，并努力限制在1.5℃以内。全球变暖超过2℃，大

概率将对人类和生态系统造成严重、普遍和不可逆转影响。若能将升

温控制在1.5℃以内，将更有助于降低极端气候灾害出现的风险，

对于处于热带的发展中国家、岛屿国家及其他脆弱国家和地区来说尤

其重要。

纵观能源的发展历史，从最初使用固态的木柴、煤炭，到液态的

石油，直至气态的天然气，不难看出其H/C比提高的趋势和固-液-

气形式的渐变过程。木柴的氢碳比在1:3~10之间，煤为1:1，石油

为2:1，天然气为4:1。在18世纪中叶至今，氢碳比上升超过6倍。

每一次能源的“脱碳”都会推动人类社会的进步和文明程度的提高，可

以预见未来随着碳中和的进行，氢在能源中的占比将会继续提高。

2.2中国承诺“双碳目标”，减排时间紧、任务重

高碳模式长期以来是中国能源结构的重要特征。国家统计局数据

显示，近几十年来，中国的能源生产、消费集中在化石燃料上。2019

年我国煤炭消费占全部一次能源消费量的57.7%，煤炭消费达28亿

吨标准煤，虽然煤炭在一次能源消费中的占比自2010年以来逐年

降低，但其消费量绝对值依然维持在峰值附近，这主要受我国多煤少

油缺气的客观能源分布以及工业化进程以来产业结构的布局所影响，

形成长期以来以煤炭为首的高碳能源结构特征。

高碳生产经济模式下，中国碳排量位居全球首位。中国从2005

年起就超越美国，成为全球第一大碳排放国家，在全球总量中的占

比超过两成。美国能源信息署（EIA）的公布的数据显示，2018年

全球碳排放总量达362.28亿吨。其中前五大碳排放国家为中国、美

国、印度、俄罗斯、日本，在全球总排放量中的占比分别为29.7%、

14.6%、6.4%、5.0%、3.4%。中国独占全球近三成份额，这一状态

从2011年起延续至今。

碳排放结构上看，电力及工业是我国主要碳排放终端。根据清华

气候院数据，2020年我国二氧化碳总排放量113.5亿吨，其中与

能源相关排放100.3亿吨，占比88.4%；工业过程排放13.2亿吨，

占比11.6%。其中：

1）能源相关排放主要包括化石燃料燃烧及电力/热力使用，分

别从供给端及需求端对其拆解，根据清华气候研究院数据，供给端

煤炭、石油、天然气排放占比分别为76.6%、17%、6.4%，需求端（不

计间接排放）电力、工业