氢气储运及利用发展现状、关键挑战与战略机遇研究

发展现状、关键挑战与战略机遇研究 HYDROGEN STORAGE,TRANSPORTATION AND UTILIZATION:DEVELOPMENT STATUS, KEY CHALLENGESAND STRATEGIC OPPORTUNITIES 2025.12 作者： 王菊国际氢能燃料电池协会赵康宁国际氢能燃料电池协会邹薇国际氢能燃料电池协会 冉泽美国环保协会北京代表处李蕴洁美国环保协会北京代表处 目录 前言...............................................................................................2 1.发��局...................................................................................4 1.1�观战略地�不�增�、规模扩张与结�转型��.................51.2氢气生产现状:传统主导与�脱��导向下的技术�代.............51.3氢气储�现状:气态储�为主，技术�元化发�........................61.4氢气利用现状:以工业为主导，�元应用场��进...................7 2.氢��域发��局与产业链上下�衔�...................................9 3.�例...........................................................................................11 3.1�⻄氢东��输氢��示范工�....................................................123.2中国石化��库车2万吨/年绿氢示范项目...............................133.3吉林大�风�制绿氢�成�一体化示范项目...........................14 4.主�挑战...................................................................................15 4.1�域发�不平�，产业链协同度不足.........................................164.2应用场�单一化，难�规模化落地.............................................164.3氢气�漏的��和气�风险........................................................164.4储�技术成��，氢�利用经济性不足......................................164.5标�覆盖不��与监�体系职责................................................17 5.前���与�议........................................................................18 5.1优先绿氢本地消纳，�动产业链一体化发�.............................195.2���场�示范应用，�动产业规模化落地.............................195.3重视氢气排放风险确保氢能安全并最大化气候效益..............195.4�动储�技术��，提升用氢经济性.........................................195.5��协同��监�体系，�化标���保�力度.....................20 前言 随着全球去碳化的深入推进，氢能作为零碳、灵活、可再生的新型能源，正逐步迈向规模化应用。国际能源署、国际可再生能源署等机构预测，到2050年氢能将满足全球12%-20%的终端能源需求，其中储运与利用环节正是决定氢能从“技术可行”走向“经济可用”的关键。 作为全球最大的氢气生产国与消费国，2024年中国氢气生产与消费规模已超3650万吨，庞大的市场基数与“双碳”目标导向，为氢能全产业链发展创造了广阔机遇。与此同时，中国氢气储运体系建设仍相对滞后，基础设施覆盖率低、技术经济性不足等问题，已成为制约区域氢能供需平衡、提升终端利用效率的关键瓶颈。 本报告聚焦氢气的储存、运输及终端利用环节，系统梳理了当前主要技术路径与应用场景，深入评估了各类技术的成熟度、经济性及未来发展趋势。结合中国氢能产业的供需结构与示范实践，重点剖析了产业发展面临的核心挑战，如经济性不足、储运效率偏低、标准法规体系不完善，以及氢气泄漏引发的安全与气候风险等。通过对中国氢能储运与利用体系的全面研究，为相关政策制定与产业有序发展提供系统性参考与战略支撑。 3650万吨 2024年中国氢气生产与消费规模已超3650万吨，庞大的市场基数与“双碳”目标导向，为氢能全产业链发展创造了广阔机遇。 发展格局 1.1宏观战略地位不断增强、规模扩张与结构转型并存 氢能作为全球能源转型的关键抓手，在中国“双碳”战略推动下已形成全产业链发展格局。中国氢能产业链可大致分为上游制氢（以煤制氢、天然气制氢和工业副产氢为主）、中游储运（包括各类储氢方式、运输手段与加氢基础设施）、以及下游利用（涵盖工业应用、交通运输和电力系统等）。当前产业正处于从试点示范向规模化应用过渡的关键阶段，呈现出“上游产能庞大但结构待优化、中游技术多元突破但瓶颈尚存、下游应用场景逐步拓宽但规模有限”的鲜明特征。 1.2氢气生产现状：传统主导与“脱碳”导向下的技术迭代 中国氢能产业上游呈现典型的“化石燃料制氢为主、工业副产氢补充、可再生能源制氢加速”的供给结构，2024年全年生产消费规模超3650万吨3，其中化石能源制氢仍占主导地位，煤制氢产能约2800万吨/年，产量2070万吨；天然气制氢产能1080万吨/年，产量760万吨；工业副产氢作为重要补充，产能达1070万吨/年，产量770万吨；绿氢生产实现突破性增长，成为产业转型核心亮点。2024年电解水制氢产能约50万吨/年，产量32万吨，其中，可再生能源电解水制氢已建成产能达12.5万吨/年，占全球总量的50%以上4。 1.3氢气储运现状：气态储运为主，技术多元化发展 目前中国氢气储运体系以高压气态储氢与长管拖车运输为主，广泛应用于加氢站及工业燃料供应。但受制于储氢密度低、运输半径有限、高压设备成本与安全风险等因素，该模式难以支撑大规模、远距离氢能调配。液态氢储运技术尚处起步阶段，主要集中于航天、科研领域，尚未实现产业化扩展；液态有机氢载体（LOHC）和固态储氢材料多处于示范验证或实验室阶段，尚未形成商业闭环。 •高压气态储运氢：将氢气压缩到一定的压力下，以高密度气态形式储存到一个耐高压的容器或气瓶里，具有能耗低、易脱氢、工作条件较宽、成本低，是目前发展最成熟、最常用的储氢技术。高压气态储氢还需向轻量化、高压化、低成本化、不断提升体积储氢密度的方向发展。 •管道输氢：管道运输是实现氢气大规模、长距离输送的重要方式，具有输氢量大、能耗低的优点，但是前期建造投资较大，氢气专输管道单位长度投资约是天然气管道的3倍。 •低温液态储氢：将氢气冷却到-253℃进行液化，然后将其储存在低温绝热容器中，具有热值高、体积储氢密度大、占用空间体积较小等优点。但液氢易挥发，液化消耗能量较大，且对储罐材料的绝热性能有着极高要求。 •固态储氢：以金属氢化物、化学氢化物或纳米材料等作为储氢载体，通过化学吸附和物理吸附的方式实现氢的存储。固态储氢具有体积储氢密度高、不需高压容器、可得到高纯度氢、安全性好、灵活性强等优势，但储氢材料的技术成熟度、材料性能、系统控制管理和能耗问题有待进一步解决。 •液态有机氢载体（LOHC）：利用不饱和有机物与氢气进行可逆加氢和脱氢反应，实现氢的储存。有机液体储氢量大、储氢密度高、性能稳定、安全性高，适合长距离氢能运输，但存在脱氢反应温度较高、脱氢效率较低，以及催化剂等问题。 1.4氢气利用现状：以工业为主导，多元应用场景并进 截至2024年底，中国氢气终端消费结构依然以工业原料为主，尤其集中于合成甲醇、合成氨、炼化和煤化工等传统重化工业。数据显示，合成甲醇和合成氨两大化工领域合计消费氢气1945万吨，炼化和煤化工领域分别消费氢气约600万吨和405万吨，这四个领域合计占全国氢能消费的80%5，凸显了氢能作为基础工业原料的核心地位。与此同时，氢气在交通运输、电力储能与冶金等其他领域的终端应用也正加速拓展，形成“以工业为主导、多元场景并进”的格局。 •甲醇：甲醇作为一种基础化工原料和燃料替代品，其生产过程高度依赖氢气。目前，中国甲醇产量超8000万吨/年，其中约65%来自煤制工艺，副产氢与重整氢并用，年氢气需求量超990万吨，占全国总氢气消费量的27%。 •合成氨：合成氨是氢气消费结构中另一大支柱领域。在传统工业体系中，氨主要通过哈伯-博施法由氢气与氮气合成而成，用于制造尿素、硝酸铵等氮肥产品。在我国，氨产能稳定在5000万吨/年左右，氢气需求量超过950万吨，占全国氢气消费总量的26%左右。 •炼化和煤化工：石油炼制、煤气化、甲醇制烯烃（MTO）等煤化工及石化下游过程，广泛使用氢气作为反应原料和加氢手段。在炼化环节，氢气被用于催化裂化、加氢脱硫等过程以提高成品油质量；在煤化工中，氢气用于气化调和、合成环节等。2024年，中国炼化与煤化工环节用氢量分别约为600万吨和405万吨，合计占全国氢气消费的约27%。 •交通运输：氢能在燃料电池汽车（FCEV）领域，尤其在中重型物流车、港口牵引车、城市公交、轨道交通等能耗高、续航要求长的工作场景下具备优势。截至2024年，全国已推广燃料电池汽车超2.8万辆6，其中重卡占比快速上升，已成为主力方向。 •钢铁冶金：氢冶金是钢铁行业脱碳的重要路径之一，主要包括高炉富氢冶炼、氢能直接还原炼钢、氢能熔融还原冶炼等，但目前技术成熟度较低，设备改造成本较高，相关示范工程仍属于工业级试验阶段，短期内炼钢行业实现绿氢替代挑战较大。 •电力储能：随着风光可再生电力渗透率上升，氢能在储能与调峰中的角色愈加关键，能够实现大规模、长周期的能量储存，在缓解新能源消纳、保障电网稳定、实现碳中和目标方面具有巨大潜力。 氢能区域发展格局与产业链上下游衔接 三北地区：资源丰富，有望规模化低成本供氢 三北（西北、华北、东北）地区具有丰富的可再生能源资源，绿电成本较低，具有规模化制取绿氢的潜力。然而，这些地区的氢能本地需求市场相对有限，如何提高绿氢就近消纳以及加强储运设施建设以促进氢气外输，是行业发展面临的一个重要问题。 东部沿海地区：产业链体系较完备，是氢基产品的重要需求市场 东部沿海地区经济发达、产业链完善，具有丰富的工业基础和巨大的潜在市场需求，尤其在工业、交通、建筑等方面具有广泛的氢基产品应用潜力。此外，这些地区在科技创新、金融支持、政策环境等方面有较为显著的优势，能够有效促进氢能产业的快速发展。该地区交通发达，适合氢能基础设施布局，尤其是沿海港口城市，有可能发展成为氢能贸易和跨国合作的重要枢纽。 中部及西部地区：灰氢资源丰富，从灰氢向绿氢转型面临挑战 中部和部分西部地区的能源结构多以煤炭、天然气为主，煤化工和钢铁等产业较为发达，灰氢和副产氢资源丰富，氢能的生产成本相对较低，但存在较大转型压力。该地区地处连通我国东西部的交通枢纽地带，可在未来的氢气储运和区域性氢能中心建设中发挥重要作用。 案例 3.1“西氢东送”输氢管道示范工程 项目介绍： 项目起于内蒙古自治区乌