临港新片区三周年｜五大动力产业解读：能源动力的发展格局

2019年8月20日，上海自贸试验区临港新片区正式揭牌。两个月前，上海市经信委等六部门联合发布了《聚焦临港核心区打造上海“全球动力之城”实施方案》。方案提出，以聚焦临港打造全球动力之城核心区为目标，将上海建设成为源源不断向世界输出强大澎湃“中国动力”的全球动力之城。

临港新片区如何打造成为融合硬科技和人文软实力的全球动力之城核心区，在临港新片区三周年之际，澎湃研究所与上海中创产业创新研究院联合推出临港新片区揭牌三周年特别策划“在这里，逐梦星辰大海”。策划将从临港、上海和长三角城市群三个维度分析临港建设全球动力之城的实力和短板，此外，还将重点分析“空天陆海能”五个动力产业体系。

能源是社会发展的重要物质基础和经济驱动力，“碳中和”背景下，中国以电力供应为核心的能源动力将迎来重大变革，重型燃气轮机成为重要支撑，光伏、风电、核能等新能源再次站在风口，氢能等新型能源技术加快突破。上海能源动力主要集中于临港新片区，作为打造全球动力之城重要支撑当如何作为？

本文将对重型燃气轮机、核电装备、太阳能光伏、风电装备和氢能源五个领域进行重点分析。

2021年9月24日，辽宁沈阳，2021辽宁国际投资贸易洽谈会展出的重型燃气轮机。  视觉中国 资料图

重型燃气轮机：装备制造业“皇冠上的明珠”

重型燃气轮机是能源领域的核心动力装备，被誉为装备制造业“皇冠上的明珠”，关乎国家能源安全和国防安全，是国家科技水平和综合国力的象征。

竞争格局

重型燃气轮机作为航空发动机衍生出来而后独立发展的高技术产品，与燃气涡轮航空发动机存在80%相似度，但更加注重热效比。重型燃气轮机由压气机、燃烧室、透平三大核心部件、数万个零部件构成，部件制造可按冷端部件和热端部件进行分类，其中冷端部件主要包括各类气缸、压气机静叶片、压气机动叶片、压气机轮盘、压气机持环、拉杆等；热端部件主要包括透平叶片、燃烧室部件、透平轮盘，技术关键包括母合金冶炼、精密铸造、叶片精加工、热障涂层等，技术、性能要求较高，产业链相关企业与航空发动机有许多共同点。

重型燃气轮机的技术水平主要体现在压气机压比和透平进口燃气温度这两项指标，尤其是透平进口温度直接影响燃气-蒸汽联合循环的热效率，因此国际上通常根据透平进口燃气温度把重型燃气轮机分为E级、F级和H级等。其中，E级透平进口约1200℃，F级透平进口温度约为1400℃，目前最先进的H级透平进口温度达到1430~1600℃。温度越高，发电效率越高，技术等级越高。

燃气轮机产业链  图片由作者自制

欧美日国际巨头垄断，国内技术差距明显。燃气轮机市场长期被国际巨头占据，其中美国GE占据全球近50%的市场份额，德国西门子占据26.13%，日本三菱占据12.36%，合计占全球90%市场份额，并且在热部件以及设计、制造技术、母合金基材上均有完整的产业链。目前世界上最先进的H级重型燃气轮机有：日本三菱制造的M701JAC燃机，美国通用9HA.02型燃气轮机以及德国西门子的SGT5-8000H型燃机。除国际“三巨头”外，意大利安萨尔多通过收购法国阿尔斯通的先进重型燃气轮机业务（包括GT26和GT36 H级重型燃气轮机的所有知识产权），使其具备竞争燃机第一梯队的实力，而上海电气通过国际并购，拥有安萨尔多40%股权，其研发的GT36-S5 H型重型燃机，与GE、西门子和三菱的H级重型燃气轮机相媲美，将应用于上海闵行电厂燃气-蒸汽联合循环发电机组示范工程3号机组。

全球H级燃机参数对比。   资料来源：《南方能源建设》

中国早期以“打捆招标、市场换技术”方式引进美德日F/E级重型燃气轮机，但是美德日坚持不转让燃气轮机任何设计技术、热端部件制造技术。2019年，东方电气集团自主研发的国内首台F级50MW重型燃气轮机，使中国成为世界上第5个具备重型燃气轮机研究制造能力的国家，目前国内F级燃机的制造零部件数量国产化率可达到80%-90%，但零部件价值的国产化比重不到70%，透平叶片、燃烧室陶瓷片等关键零部件依然依赖进口，总体水平与国际先进企业相比差距在30年以上。

国内“四大电气”集团支撑，中国重燃勇担重任。国内重型燃气轮机生产主要有上海电气、四川东方电气、哈尔滨电气、南京汽轮机电。2001年，国家发改委发布《燃气轮机产业发展和技术引进工作实施意见》，决定以市场换取技术的方式，引进、消化、吸收燃气轮机制造技术。2001-2007年，中国主要由哈气-美国通用、东气-三菱重工、上气-西门子、南气-美国通用等4个联合体进行重型燃气轮机国产化制造，经过多年发展初步获得了重型燃机高温部件制造技术能力，初步具备了自主研制E级/F级重型燃机的全过程能力。为进一步攻克“卡脖子”技术，国家采用举国体制实施燃气轮机重大专项，由工业和信息化部规划引领，由国家电投、哈尔滨电气、东方电气、上海电气共同出资入股成立中国联合重型燃气轮机技术有限公司，力主研制具有完全自主知识产权的300MW级F级重型燃气轮机产品。国内零部件企业主要围绕上海电气、四川东方电气、哈尔滨电气、南京汽轮机电进行布局。

发展趋势

由于燃气轮机能够取代煤炭、石油等热动力设施，并且因天然气的碳密度低于其他传统燃料，在世界各国减少碳排放的大背景下，未来全球燃气轮机市场规模仍将保持增长，预计到2026年全球燃气轮机市场的规模预计将达到283亿美元，而氨燃料、氢燃料燃气轮机也正在加快研发应用。

提高燃气轮机热效率仍是永恒追求。碳氢化合物的燃烧温度为2000°C，重型燃气轮机透平进口燃气温度与其相比还有较大的提升空间，燃气初温的下一个目标是1700℃，目前三菱、GE等巨头都有在研产品，以此来进一步提高燃烧效率和透平气动效率。国内在“碳中和”目标下，火电将大幅减少，燃气轮机需求加大，高端部件以及维修、控制技术国产替代将加快，以推动更高能级重型燃气轮机研发。根据国家规划，到2023年完成300MW级F级重型燃气轮机产品研制和定型，到2030年完成400MW级G/H级产品研制研发进度将稳步推进。

清洁燃料燃气轮机成必然选择。“减碳”已经成为全球共识，多个国家和国际机构也已经制定了氢燃气轮机和氢能相关研究计划，如美国能源部于2005年启动“先进IGCC/H2燃气轮机”项目和“先进燃氢透平的发展”项目；欧盟于2007年启动以氢燃料燃气轮机为主要研究对象的“高效低排放燃气轮机和联合循环”重大项目，2008年又把“发展高效富氢燃料燃气轮机”作为一项重大项目；日本将高效富氢燃料IGCC系统的研究列入为期28年的 “新日光计划”中。

目前，多家燃气轮机厂商已开展掺氢燃烧相关研究工作，如GE的9HA.01、9HA.02以及7HA.03燃气轮机机组已经具备50%掺氢燃烧的能力，HA级燃机计划在2030年实现100%掺氢燃烧；西门子SGT-600燃气轮机已实现60%掺氢燃烧，已在巴西和欧洲商业化运行，到2030年计划做到100%氢气驱动；三菱日立多款重型燃气轮机能够使用高达30％的可再生氢燃料。而中国氢燃烧技术与国外的技术水平相差不大，目前混氢浓度达到60%的燃氢轮机的国产化率已达到100%，上海、四川均提出开展燃气轮机领域掺氢/氢燃气轮机关键技术研究。

除此之外，燃气轮机的烧氨技术日益进入视野并受到广泛关注，日本一直走在世界前端，并取得了具有一定工程应用价值的研究成果，三菱正在开发使用100%含氨燃料的40MW的燃气轮机，计划2025年进入商业化阶段。

2020年10月15日，观众在2020中国国际核电工业及装备展览会上观看“反应堆堆内构件”模型。  视觉中国 资料图

核电装备：核电作为“国家名片”的核心体现

随着全球能源短缺和环境保护的双重挑战，核能发电因其技术成熟、低碳高效，在全球能源转型中发挥着越来越重要的作用，成为能源动力装备的重要领域。中国已进入核能规模化发展的新时期，“碳中和”战略背景下，发展核电是中国能源供给侧改革的必然选择，提升核电装备制造能力也是核电作为“国家名片”的核心体现。

竞争格局

核电装备制造业是典型的技术密集型和资金密集型行业。核电装备总体上由三大类组成：核岛设备（NI）、常规岛设备（CI）和辅助系统（BOP），而作为核心的核岛设备包括反应堆压力容器、稳压器、蒸汽发生器、汽轮发电机、主冷却剂泵等零部件，是承担热核反应的主要部分，技术含量最高，对安全设计的要求也最高，占据核电设备投资成本的58%。

核电装备产业链

核电设备投资成本构成以及核岛设备成本构成。  数据来源：观研天下、国信证券

全球仅六国具备核电出口实力，中国已跻身世界先进行列。全球核电已经进入第三代核电技术成熟落地进入商业化运营阶段，第四代核电站强化了防止核扩散等方面的要求，目前处在原型堆技术研发阶段。目前，世界上仅有俄罗斯、美国、法国、中国、韩国、日本六个国家具备出口三代轻水堆核电机组实力，由于早期核电技术的积累和发展，美国、俄罗斯、法国在三代核电领域仍然具备一定技术优势。中国核电历经30多年，通过引进消化吸收和自主攻关，实现了从跟跑到并跑、再到领跑，最终跻身世界先进行列，“华龙一号”建设完工和CAP1400成功研发标志着中国成为继美、法、俄等核电强国后又一个拥有独立自主三代核电技术和全产业链的国家，其设备国产化率超过90%，有力支撑中国由核电大国向核电强国跨越。同时，中国也已掌握第四代先进核电技术，其首个示范工程——全球首座球床模块式高温气冷堆核电站（山东荣成石岛湾高温气冷堆核电站）已经并网发电，设备国产化率高达93.4%，技术处于全球领先水平。

国内围绕四大国企布局，配套民营竞争激烈。由于设备制造难度大、核电站建设周期长，又事关国家核安全问题，国内核电装备基本由上海电气、东方电气、哈电集团、中国一重四大国企供应，尤其核岛设备，毛利超过45%。民营企业在细分产品如阀、泵管道、风机制冷设备等通用零部件领域占据了主要供应地位，行业的竞争较为激烈，毛利率一般只有10%左右。从区域竞争格局来看，核电装备企业围绕四大国企主要分布在长三角、东三省以及四川等地。

核电设备国内企业分布图

发展趋势

在全球能源结构改善需求驱动和全球减碳背景下，核电作为清洁能源，将成为全球减碳的主要贡献者，未来可发挥更大作用，世界核电发展的中心正从欧洲、北美向亚洲转移，尤其中国核电发展迎来重要战略机遇期，迎来更广阔发展空间，国信证券报告显示，每年有望核准6-8台核电机组，到2025 年前核电设备市场规模超过2185亿元。

第四代核电技术加快进入商业应用。第四代核电技术在反应堆和燃料循环方面有重大创新，具有更好的安全性、经济竞争力，核废物量少，可有效防止核扩散的先进核能系统，代表了先进核能系统的发展趋势和技术前沿，处在原型堆技术研发阶段，预计2030年后开始商业应用。目前，国际上公认有六种第四代裂变核反应堆型：超高温堆、超临界水堆、气冷快堆、铅冷快堆、钠冷快堆和熔盐堆。中国重点研发（超）高温气冷堆、钍基熔盐堆，并具有领先技术优势，其中高温气冷堆已正式商业运营，甘肃武威钍基熔盐堆已进入试运行。

多用途模块式小型堆市场前景广阔。根据国际原子能机构（IAEA）的定义，小型堆是发电功率小于300 MW的核反应堆动力装置，可分为陆上小堆和海上小堆，在满足岛屿、海洋平台、远洋运输、偏远地区等特殊环境下的电力或动力供应将发挥独特作用。随着中小型反应堆技术的发展和成熟，模块式小堆因具有核电清洁、供电稳定、高安全性、更灵活、用途更广泛等特点将迎来广阔市场前景。

美国能源部支持mPower、Nuscale两种模块化小型堆设计；俄罗斯建造出全球首台海上浮动核电站，并于2020年进入商业运营；韩国SMART模块化小型堆完成设计，正在开展工程可行性研究。国内中核、中广核均已自主研发小堆技术，具备建造实力，海南昌江已开工建设全球首个陆上商用模块化小堆项目，国内首个海上小堆项目在山东烟台启动。

可控核聚变是人类终极梦想。当前，人类核电站技术主要利用核裂变机理，而被称为“人造太阳”的可控核聚变，因能量更高、无污染、无辐射、原料充足，为人类解决未来能源大规模安全稳定供给提供了长远的解决思路。

中国的可控核聚变技术在世界上遥遥领先。目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目——国际热核聚变实验堆（ITER）计划，其超导托克马克装置由欧盟、中、美、俄罗斯、日、韩、印七国共同出资100亿欧元在法国建设，中国承担约9%建造任务，并100%共享其中的科技成果。2020年12月4日，中国环流器二号M装置（HL-2M）在成都建成并实现首次放电，标志着中国自主掌握了大型先进托卡马克装置的设计、建造、运行技术，为中国核聚变堆的自主设计与建造打下坚实基础。国家重大科技基础设施——全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）落户合肥，实现了1056秒的长脉冲高参数等离子体运行，是目前世界上托卡马克装置高温等离子体运行的最长时间，创下了世界新纪录。

全球最完善的产业链：太阳能光伏

光伏产业是当前国际能源竞争的重要领域。国际能源署发布的《世界能源展望》预测到2030年，太阳能光伏发电占全球发电量比例将达13%；随着碳中和目标的逐步推进，到 2050 年占全球发电量将提高到50% 左右。

竞争格局

太阳能光伏产业链主要包括硅料、硅片、光伏电池片、光伏组件、光伏系统等环节，各环节产业集中度差异较大，分别为：73％（硅片）、69％（硅料）、43％（组件）、38％（电池片）。

晶硅太阳能光伏产业链

中国光伏位居全球第一，欧美实现高增长。经过多年发展，中国已经成为光伏大国，形成了全球最完善的光伏产业链，全产业链也基本实现国产化。2021年，中国新增装机54.9GW再创纪录，新增装机容量是第二大市场美国的两倍，连续九年全球第一，累计装机也实现连续七年全球第一；印度以14.2GW的装机容量重新排名第三。虽然中国和印度新增装机达到创纪录水平，但是亚太地区太阳能在全球的份额却下降了6个百分点；欧洲连续四年保持增长，累计装机占比21%，同比增长3%；美洲由于美国和巴西等拉动，累计占比16%，同比增长1%。从全球光伏企业排名看，营收TOP20中，中国占17家，美国仅2家，韩国1家；产业链全球TOP10中，中国企业硅料占6家、电池片占8家、组件占8家，尤其硅片，全球生产规模前十均为中国企业，产能占全球光伏供应能力的80%以上。

太阳能光伏装机量全球排名。  来源：IEA PVPS 

长三角光伏组件全球第一，晶硅集聚四川。2005年，中国很多民营企业家开始陆续进军光伏，多年发展更迭，中国光伏行业已具有极强的国际竞争力，实现了“全球光伏看中国”。从区域竞争格局来看，长三角地区是中国光伏制造产业链最完整、产量最大、企业和从业人员最集聚的区域，2020全球组件出货top10，长三角占据7席，尤其江苏省几乎占据中国光伏制造业半壁江山，占全球产量超过1/3,素有“世界光伏看中国，中国光伏看江苏”美称。以四川为主的中西部地区是全球光伏晶硅主要产地，目前四川多晶硅产量约占全国产量的13%，5家全球晶硅光伏领域头部企业落户，预计未来两年，全国多晶硅产能约占一半出自四川。四川已成为全球最大硅料生产基地、“中国绿色硅谷”，基本实现“全球晶硅看中国，中国晶硅看四川”。

发展趋势

近几年来，光伏发电技术持续进步，迭代速度加快，由常规铝背场 (BSF) 太阳电池技术转向背钝化 (PERC) 太阳电池技术、由砂浆切割技术转向金刚线切割技术、由多晶硅太阳电池转向单晶硅太阳电池，太阳能光伏技术变革一直在进行。

更高转换效率仍是太阳能光伏电池追求，N型电池片将成为未来主流。光伏产业已经基本形成寡头垄断局势，更低度电成本成为企业追求，这也要求电池、组件转换效率不断提升。单晶硅电池较多晶硅电池因具备更高的光电转换效率成为市场主流，但PERC电池技术转换效率提升已经接近天花板，以IBC、HJT、TOPCon等新技术工艺为代表的N型电池片或将成为未来进一步提升转换效率的主流产品。

经德国哈梅林太阳能研究所(ISFH)测试，隆基绿能硅异质结光伏电池（HJT）光电转换效率达26.50%，创造了大尺寸单晶硅光伏电池效率新的世界纪录；HJT 单晶硅太阳电池技术有望在未来2-3 年内实现量产。n-TOPCon 单晶硅太阳电池工艺产线可与 PERC 晶体硅太阳电池的高温制备工艺产线相兼容，性价比优势更明显，且其与 HJT 单晶硅太阳电池的光电转换效率之间差距不明显，有望更快实现大规模量产。长期看，IBC 单晶硅太阳电池似乎更具潜力，但由于生产工艺复杂、生产成本高，量产难，全球仅有美国 SunPower及国内TCL中环、隆基绿能和爱旭股份等少数企业研发量产。

钙钛矿太阳电池发展潜力大，产业化落地正在加快。钙钛矿电池是第三代非硅薄膜电池的代表，单结钙钛矿电池理论最高转换效率达31%，多结理论效率超过50%，远高于以TOPCon电池、异质结(HJT/HIT)电池为代表的传统晶硅电池的29.4%；目前单结钙钛矿电池最高认证效率为25.7%，钙钛矿/硅叠层电池最高认证效率达31.3%。成本方面，成熟期的钙钛矿电池单位产能成本约为晶硅电池的50%。同时，钙钛矿太阳电池还兼具原材料丰富、成本低、技术工艺相对简单、制造过程低碳环保等优势，成为最令人期待、也是最重要的技术新方向之一。

2020年12月8日，位于江苏连云港经济技术开发区内的连云港中复连众复合材料公司，工人正在给一批风电叶片涂刷防护面漆。  视觉中国 资料图

风电装备：实现“碳中和”道路上的主力军

风电低碳排放的特性，将成为实现“碳中和”道路上的主力军，成为构建新型电力系统的主体能源。

竞争格局

风电机组产业链相对简单，零部件主要包括叶片、主轴、轴承、齿轮、风塔等，不同零部件之间差异较大，行业分化程度高。叶片是风电机组核心部件，决定了机组的风能转换效率，也是是风电降本增效的关键突破点，是风机零部件成本占比最高的零部件，占总成本比重超过20%，尤其纤维材料占比较大，超过一半。齿轮箱和主轴承竞争格局相对集中，TOP5市场份额达到80%以上。叶片和发电机、变流器集中度也超过一半。

风电产业链。   来源：wind、华创证券

中国位居全球首位，欧洲实力强劲。中国已经是名副其实的风电大国，新增装机容量一直稳居全球首位，总机容量占全球三分之一，风机制造基本实现国产化，全球风机制造商TOP15中，金风科技、远景能源、明阳智能、运达股份、上海电气等国内企业占据10席，合计市场份额达53.5%，但风机零部件中的高端轴承尤其是轴承滚动体仍依赖SKF、FAG、铁姆肯等国外厂商。欧洲风机制造依然具有较强实力，2021年全球30家整机制造商中有9家来自欧洲，丹麦维斯塔斯以17.7%的市场份额继续保有全球最大整机供应商的位置，西班牙西门子歌美飒以9.7%位居全球第三。从风电累计装机容量来看，中国、美国分别以40.4%和16.05%位居第一、第二，德国、印度、英国位居其后，全球TOP5合计占比达72.12%。

2021年全球风电整机制造商TOP15。  来源：全球风能理事会 GWEC 

全国分散布局，长三角相对集聚。风电产业链除叶片、轴承等少数技术壁垒高、存在技术门槛外，其他零部件分化程度高、市场壁垒较低，造就了风电产业链企业相对分散、集中度不高。长三角地区因有远景能源、运达风电、上海电气等全球知名风机整机制造企业，吸引了较多的配套企业集聚，其中江苏公司最多，中材科技是风电叶片的绝对龙头，天顺风能塔筒市占率达10%，位居国内第一；远景科技整机制造位居全球第四。

全国风电重点企业分布图

发展趋势

“双碳”战略下，风电需求明显，但电价过高导致风电竞争力不足，“风电去补贴”和光伏电价下降明显多重压力推动风电被迫加快技术革新速度。

风机大型化、轻量化、智能化趋势明显，叶片新技术、新材料应用仍是关键。根据全球能源互联网发展合作组织发布的数据显示，“十四五”期间中国规划风电项目投产约2.9亿千瓦，2025年规划风电总装机达5.36亿千瓦（其中陆上风电装机约5亿千瓦），年均增加超过5000万千瓦，风电仍有大幅增长空间。综合平衡发电效率、成本控制等因素，风机大型化、轻量化成为重要方向，以碳纤维代替玻璃纤维成为重要方向。目前国内已吊装的最大容量机型为5.5MW，而发达国家已主要集中在6 -8 MW之间；海外在大兆瓦领域已实现14MW容量且量产在即，Vestas 15MW型号预计于2024年实现量产；国内领先量产进度为10MW，领先研发进度已经步入12MW以上领域。

此外，通过运用智能传感器、人工智能等技术，使风电机组获取感知信息实现自我调节达到最优的发电效率水平；通过大量的数据测算风机的寿命，进而找到最优的运行模式，降低运维成本将成为风机智能化发展重要趋势。

海上风电成为增长新蓝海，大兆瓦用直驱和半直驱风机成为最佳选择。近年来，全球各国纷纷加强海上风电建设，2021年全球海上风电实现了21.1GW的新增并网，是2020年的三倍多，创造了历史纪录，中国一枝独秀，其海上风电增量占全球的80%，超越英国成为全球海上风电累计装机最多的国家。多家机构根据十四五各省规划预测，2025年中国海上风电累计装机量有望达到60GW，复合年均增长率达22.8%，海上风电迎来广阔空间。

当前，路上风电机组的双馈异步技术虽然成熟度较高，具有运输维护成本低、供应链成熟等优势，但齿轮箱可靠性较低，不适合远海项目，而结构简单、故障率低、维护量少、可靠性与发电效率较高的直驱和半直驱永磁同步机组更可能适应海上风机大型化趋势，尤其半直驱同步风电机组的体积、质量比直驱型的小与轻，机组整体结构更为紧凑，有利于运输和吊装，更适合海上风电。

2022年6月15日，济南，潍柴氢气内燃机亮相。当日，中国首台商业化氢内燃机重卡在济南正式发布。  视觉中国 图

氢能源：21世纪的终极能源

氢是目前公认的最为理想的能量载体和清洁能源提供者，也是中国能源革命的重要媒介，对于解决中国能源安全问题，实现“碳中和”目标将发挥不可替代的作用。

竞争格局

从氢气生产到下游应用的过程，主要包括制氢（电解水制氢、工业副产氢等）、储氢、运氢、加氢（加氢站加氢）等环节。就中国产业链成本来看，制氢成本占比最重，达到了55%，储运氢成本占30%，加注氢占比15%。

氢能产业链

全球发达国家竞相布局，中国基本与世界同步。被誉为“21世纪的终极能源”的氢能凭借着出色的储量、比能量密度优势及广泛的技术适应性，被世界各国视为未来最具发展前景的新能源之一。据统计，全球已有30多个国家和地区发布了氢能发展战略，尤其欧美日韩等发达国家纷纷发布国家战略，抢占氢能技术发展高地，如美国能源部日前发布《氢能项目计划2020》、日本发布《氢与燃料电池战略技术发展战略》、欧盟委员会发布《欧盟氢能战略》等等，澳大利亚、德国、法国等国家也纷纷出台本国的《国家氢能战略》。

根据国际氢能委员会统计，2021年全球范围内氢能产业链有228个已建、在建及规划项目，其中欧洲占比超过55%。从科技创新水平来看，《日经亚洲（Nikkei Asia）》报道显示，氢能专利方面，日本凭借其大量的燃料电池专利位居全球专利数第一，中国位居第二，其次是美国、韩国和德国，但中国在制氢、储藏氢气、运输氢气和安全问题4个领域超过日本。在电解水制氢方面，2018~2020年，中国的国际专利申请数量在3年间增长了38%。与欧美日等国家尖端技术相比，中国在绿色氢能技术等方面大约落后五年，但差距正逐渐缩小，总体看，中国氢能产业虽然起步较晚但投资及应用力度大，发展较快，基本与国际保持同步。

全球氢能产业链项目。  来源：《氢能洞察》报告

国内重点集聚于东部地区，长三角数量最多。中国氢气供应目前主要依赖于煤制氢和化工副产氢，制氢方面企业分布有明显的地域特征，氢能产量主要集中在西北和华北等资源丰富地区，但产业链企业主要集中在东部地区，其中以江苏省、广东省、上海市、山东省、北京市企业最为集中。根据启信宝《氢能产业研究报告》， 2011年-2022年6月，氢能产业企业总数量已超过1600家，江苏省（254家）、广东省（190家）在全国占比均已超过10%，呈“双雄并立”局面；北京、苏州、上海、深圳、成都五个城市在氢气制取、提纯、储存及运输领域企业数量位居全国TOP5。

氢能产业链企业数量基本情况。来源：启信宝《氢能产业研究报告》 （注：上游以氢气制取、提纯为主，中游为储存运输，下游为交通、工业、电力等应用）

氢能产业链全国重点企业分布图（*为制氢；&为储氢；#为加氢）

发展趋势

历经40 多年发展，全球氢能产业仍处于商业化早期，但全球氢能投资呈现加速趋势，技术加快突破，据国际氢能理事会预测，到2030年，全球氢能产业链的投资总量将超过3000亿美元；据中国氢能联盟预计，到2025年，中国氢能产业产值将达到1万亿元。

绿氢将成为未来主流制氢技术。根据制取方式，氢气可分为化石能源燃烧产生的灰氢、通过碳捕集和封存技术减少碳排放制取的蓝氢，以及由清洁能源和可再生能源制取的绿氢。

当前，灰氢占全球氢气产量比重超过95%，绿氢只占4%左右。

短期来看，煤制氢、工业副产氢等方式具有成本优势，仍将是氢气主要来源。在全球减碳大趋势下，可再生能源电解水产生的绿氢是最理想技术，美、日、韩和欧洲均将电解水制氢技术视为未来的主流发展方向，但高成本成为主要挑战，其成本比化石燃料制氢和工业副产制氢高出2—3倍。

在电解水制氢主要三种技术路线中，碱性电解（AE）制氢已逐步进入成熟的工业化应用阶段，制氢效率仍将持续提高；质子交换膜（PEM）电解制氢是较优的制氢技术，虽受投资和运行成本高制约，但正成为主流；固体氧化物（SOEC）电解制氢技术尚处于实验研发，有望迎来实质性发展阶段。

此外，各国对生物、阳光水分子裂解等新型制氢研发的投入将不断增大，可能迎来颠覆性技术出现。

几种常见的制氢方法。

储运氢技术多路并进，高密度低成本是目标。储运氢作为氢能产业的基础设施，是关系氢能产业发展和高效利用的核心关键，其成本占总成本约30%，成为当前影响产业链成本“最难啃的骨头”，经济高效成为氢能储运未来发展趋势。国家《氢能产业发展中长期规划（2021－2035 年）》提出，中国将逐步构建高密度、轻量化、低成本、多元化的氢能储运体系。

目前全球主要有三种储氢方法：高压气态储氢、液态储氢和固态储氢，其中高压气态储氢比较成熟，也是国内主推的储氢方式，正由III型（金属内胆全缠绕气瓶）35MPa向IV型 （塑料内胆全缠绕气瓶）70MPa 技术过渡。液氢储运的效率高但能耗高，低温液态储氢技术在美、日等发达国家已初步实现商业化应用，液氢运输比例占70%左右，也是中国未来重要发展方向。固态储氢、有机液体储氢等方式储氢效率高于气态储氢，但尚有较多技术难题亟待突破，长期来看发展潜力比较大。

此外，管道输氢因具有输氢量大、距离长、能耗小和成本低等优势，在欧美等国家已具备一定规模，正在中国逐渐推进示范。

上海能源动力领域的现状与发展建议

依托深厚的工业基础和完整的工业体系，上海在能源动力领域均有布局，尤其在燃气轮机、核电、风电领域优势明显。

重型燃气轮机领域，中国重燃落户临港，推动建设总部基地、研发创新基地、试验验证基地，以创建国家制造业创新中心为目标建设“上海燃气轮机制造业创新中心”，上海浦东先进能源动力研究中心承担建设国家重大科技基础设施“高效低碳燃气轮机试验装置”。上海电气与意大利安萨尔多共同投资组建的合资公司——上海电气燃气轮机有限公司，具备E、F级重型燃机轮机生产能力。

核电领域，“百年老店”上海电气核电集团是国内历史最久、产品业绩最多、综合实力最强、唯一覆盖第二代、第三代、第四代核电所有技术路线，拥有核岛和常规岛主设备、辅助设备、核电大锻件等完整产业链的核电装备制造集团，其核岛主设备市场份额一直保持领先地位。上海还集聚了上海自动化仪表、上海阀门厂、上海核工院等一批关联企业，推动中国核建核电、中核集团上海总部在沪布局，形成了国内最完整、综合实力最强的核电产业链。

太阳能光伏领域，上海交大、复旦大学、上海太阳能所、中科院上海技术物理所、上海光机所等科研机构都是国内最早从事光伏研发的机构，国内知名企业晶澳、正泰、晶科等均在上海落子布局；在应用方面，上海地铁光伏装机规模居全国首位，发布《上海市碳达峰实施方案》明确推进适宜的新建建筑安装光伏、推动既有建筑安装光伏，到2025年，公共机构、工业厂房建筑屋顶光伏覆盖率达到50%以上；到2030年，实现应装尽装。

风电领域，2021年上海电气风电集团位居全球风电整机商第九、海上风电整机制造第一，连续7年蝉联中国海上风电新增装机量第一；全球第三的西门子歌美飒、艾郎科技等企业也在临港布局制造基地。

氢能领域，上海发布《上海市氢能产业发展中长期规划（2022-2035年）》等政策文件，推动嘉定氢能港、临港国际氢能谷等市级特色园区建设，大力推动产业发展。启信宝显示，上海制氢企业数量位居全国第三、储运氢企业数量位居全国第二；上海舜华、上海氢枫等企业位居国内氢能企业TOP50。

下一阶段，上海在能源动力领域要把握“双碳”战略背景下新能源发展机遇，进一步提升核电、风电、重型燃气轮机等领域优势，加大氢能应用示范推广，积极补齐光伏领域发展不足，重点以临港新片区为核心，全力打造新能源动力产业及应用示范基地。

一是加快能源动力核心技术攻关突破。重型燃气轮机重点突破叶片、材料、传感器等核心技术，加快研制具有自主知识产权的300MW级F级、400MW级H级燃机装备，积极开发氢燃料、氨燃料等清洁能源燃气轮机。核电领域有序推进钍基熔盐实验堆和示范堆、多用途小型模块化反应堆、高温气冷堆等第四代核电设备研制，积极跟踪可控核聚变国内外技术研究，前瞻研发相关设备。风能领域重点突破提升10MW和15MW大型海上风机技术、深远海风电技术。光伏领域重点布局钙钛矿太阳能电池，改变硅基太阳能电池落后局面。氢能领域攻克PEM、SOEC等电解水低成本制氢关键技术，加强光解水制氢等前沿领域研究，加强有机液态储氢、固态储氢等新技术研发。

二是加强新技术应用示范。探索核能与风电、光伏、储能、氢能等多能互补综合能源系统解决方案，布局一批兆瓦级风力、光伏等新能源发电与电解水制氢、氢储能发电集成示范项目，实现绿氢制备装置与可再生能源发电系统的高效耦合，建立完善的绿氢生产、储存、运输和应用场景等全产业链配套的工业体系。把握长三角一体化战略实施机遇，联合长三角主要城市加快启动建设城际快速G15（沈海高速）、G42（沪蓉高速）、G50（沪渝高速）、G60（沪昆高速）等氢高速示范线路，加快完善沿线氢气补给设施，推进燃料电池客运包车和城际物流的示范应用。积极利用厂房、商业建筑屋顶等，推动光伏建筑一体化BIPV，建设分布式光伏电站。

（作者李光辉系上海中创产业创新研究院新兴产业研究中心副主任）