揭秘能源新賽道

文/韓一杰 凌波 邢雪亮 門東坡

作者供職于國家能源集團技術經濟研究院

習近平總書記在黨的二十大報告中首次提出“加快規劃建設新型能源體系”，為我國能源產業高質量發展指明了方向。建設新型能源體系是我國統籌“雙碳”目標和現代化強國目標的必然選擇，既要求加快能源產業綠色低碳轉型，又強調兜住能源安全的底線。在建設新型能源體系過程中，新型電力系統作為其關鍵支撐，需要重點解決電力系統靈活性、低碳化等難題。面對風力發電和太陽能發電帶來的系統不穩定問題，以及火力發電帶來的高排放問題，我們必須大力發展能源新興產業。通過氫能和儲能與新能源產業耦合發展，解決風光發電不穩定及就近消納問題；通過CCUS與火電產業耦合發展，解決煤電高排放問題。面向未來，氫能、儲能和CCUS產業將是支撐新型能源體系和新型電力系統建設的重要新興產業，發展空間巨大。本研究立足氫能、儲能和CCUS產業的功能定位，依托國家能源集團CESFOM模型量化結果，在產業發展現狀分析的基礎上，從整個能源系統的視角，結合對產業的技術發展和經濟性進行分析，量化研判了三個產業未來的發展趨勢。

第一部分

氫能產業

一、氫能產業發展現狀

（一）氫能產業政策密集落地

截至2024年底，我國幾乎所有省/自治區/市均制定了明確的氫能發展規劃。國家層面已發布氫能專項政策5項，涉氫政策150余項；地方公開發布氫能政策超過550項，相關國家標準120余項。這對促進我國氫能產業的發展具有積極作用。此外，氫能于2024年11月8日被正式納入《中華人民共和國能源法》，標志著氫能的能源屬性得到了進一步明確。其管理屬性將迎來重大轉變，也為其后續發展提供了法律保障。

（二）氫能應用場景多元發展

截至2024年底，全國各地已規劃可再生能源電解水制氫項目超600個。其中，已建成項目超90個，產能約12.5萬噸/年。氫氣既是一種燃料也是一種原料，可廣泛應用于工業、建筑、交通和電力等領域。在交通端，我國在運加氫站數量約為442座，約占全球數量的38.5%，加氫站數量位居世界第一；我國氫燃料電池汽車保有量23515輛，成為全球最大的燃料電池商用車市場，帶動了制氫、儲氫、運氫、加氫全產業鏈氫能基礎設施的發展。在工業端，綠氫可與煤化工耦合，調整化工合成所需的氫碳比，降低CO?排放；可與石油煉化耦合，滿足原油精制過程用氫需求；可與冶金耦合，實現焦炭的大比例替代。在電力端，氫能作為能源媒介，可通過燃煤摻氨、燃氣輪機摻氫及氫燃料電池等方式發電，為電網提供支撐。在建筑端，氫氣可通過純氫管道、天然氣管道等方式送進社區樓宇，利用熱電聯供系統和專用灶具為家庭生活供能供熱，打造氫能利用進家入戶的示范應用場景。

二、氫能產業“十五五”

“十六五”發展趨勢

（一）氫能在交通領域將不斷發展壯大

氫燃料電池汽車由導入期進入成長期，聚焦在重卡領域，乘用車較少。燃料電池技術的發展進步，將使得氫能可以廣泛應用于道路交通、船舶、鐵路、航空等各種交通領域。綜合研判，到“十四五”末，氫燃料電池車保有量將超過3萬輛，但離《規劃》提出的2025年全國燃料電池車總保有量為5萬輛的目標有一定的差距。預計這些車每年消耗氫氣量在12萬噸的量級。2025年之后，隨著應用場景的進一步細分，燃料電池車有望在某些領域開啟規模化商業應用，進入成長期。預計燃料電池車在2030年有望達到15萬～20萬輛的規模。此外，綠氫合成甲醇是航運交通業低碳發展的重要解決方案。在國際海事組織、歐盟的政策驅動下，馬士基、中遠等眾多航運公司開始訂造甲醇燃料船舶，未來全球綠色甲醇需求量將呈現快速增長態勢，預計到2030年達到1000萬噸/年。

（二）綠氫將逐步助力重點工業行業碳減排

合成氨是綠氫下游應用的重點方向。在碳減排和新能源消納的雙重壓力下，結合氨運輸的便捷性和應用的廣泛性，綠氫合成綠氨可助力合成氨工業碳減排，且綠氨作為載氫體將拓展氨作為化工原料的傳統下游市場，帶來新的增量。綠氫耦合煤化工和煉化試點示范為主。“綠電—綠氫—煤化工”和“綠電—綠氫—煉化”一體化，綠電替代化石能源發電、中低位熱能供熱，綠氫替代化石能源制氫、做燃料用于高位熱能供熱，將助力石化行業全面實現低碳化發展和綠色轉型升級。

氫能煉鋼技術有待持續突破。不同于一氧化碳還原放熱，氫還原鐵是吸熱反應，所以不論是反應原理還是工藝流程，都需要優化再造，技術有待持續突破。未來，“以氫代碳”將是推動鋼鐵行業源頭減碳的重要方向。

（三）氫能產業近中期發展規模預測

隨著新能源電力成本的下降和氫能技術體系的成熟，綠氫消費領域和規模從交通領域不斷擴大；逐步推進推動化工和冶金等傳統工業領域通過綠氫替代實現低碳轉型。預測結果顯示，到2025年綠氫消費總量達到39萬噸，在終端能源消費中占比不足0.1%；到2030年超過300萬噸，在終端能源消費中占比達到0.3%左右；到2035年綠氫消費總量達到1150萬噸，在終端能源消費中占比達到1.1%。綠氫終端消費的產業分布方面：2035年前，燃料加工與化工、交運倉儲兩大行業合計占據綠氫消費量的2/3左右，是綠氫消費的主要增長極。

三、氫能產業

中長期發展趨勢

展望未來（2035—2060年），氫能產業將進入綠色智慧成熟期。氫能的綠色屬性日漸凸顯，將充分進入交通、電站、儲能、建筑、化工和鋼鐵等各個細分市場參與競爭，在全球范圍內實現將綠色能源轉化為動力的系統解決方案。根據預測，到2040年綠氫消費總量為2300萬噸，在終端能源消費中占比達到2.2%；到2050年綠氫消費總量為5000萬噸，在終端能源消費中占比約5.6%；到2060年綠氫消費總量為8300萬噸，在終端能源消費中占比為11.2%。

預計到2060年，我國氫氣需求結構中，燃料加工與化工和交運倉儲行業的占比分別增長至29.6%、24.4%，鋼鐵領域占比為14.4%，是綠氫消費的主要領域。隨著交通領域乘用車、商用車數量的擴大，工業領域中煤化工、石油化工、鋼鐵的原料氫替代，以及電力領域中燃氫調峰和燃氨電廠的燃料需求，綠氫的需求潛力很大，屬于應用端的重點突破口。此外，在碳中和目標的驅動下，在建材行業、其他制造業、其他服務業、居民生活等領域，綠氫對于煤炭、油品、天然氣等化石能源的替代效應逐步強化。這些領域的綠氫消費量，將穩步增加。

總體而言，氫能在可再生能源與傳統化石能源之間將起到紐帶作用，在化解大規模風光新能源送出消納難題的同時，更是難以脫碳的工業領域實現深度減排的“攻堅利器”。短期內氫能的發展或許面臨著經濟性的考驗，但隨著氫能產業鏈商業化進程的不斷完善和成熟，制氫、輸氫技術的不斷迭代升級，制氫規模的不斷壯大，氫氣成本有望快速下降。長期來看，氫能將與交通網、原料網、供電網、供熱網等深度耦合，成為未來能源樞紐重要的一環。

第二部分

儲能產業

一、儲能產業發展現狀

（一）政策加快推動儲能參與電力市場

2024年儲能政策密集出臺，國家和地方全年累計發布超過2000項相關政策。新型儲能首次被寫入政府工作報告中，凸顯其在電力輔助服務中的關鍵作用。清晰的政策為儲能企業提供了明確的市場準入和盈利路徑，有利于推動儲能與電力市場規范化發展，通過容量市場機制等完善推動儲能全面參與電力市場交易。

（二）儲能裝機規模保持高速增長、技術加速突破

截至2024年底，中國已投運電力儲能項目累計裝機規模132.5GW，占全球市場總規模的37.1%，同比增長59.9%，其中新型儲能規模2024年底達到78.3吉瓦，占比56.8%。其中，超過抽蓄，占全球市場的47%。“十四五”以來，新增新型儲能裝機直接推動經濟投資超千億元人民幣，帶動產業鏈上下游進一步拓展，成為中國經濟發展的“新動能”。截至2024年底，鋰離子電池累計裝機規模占比達到55.2%，超過抽水蓄能的42.4%占比。30萬千瓦級壓縮空氣儲能電站建成投產，推動了國產化大容量空氣壓縮機、透平（裝備）的研發應用，帶動了我國壓縮空氣儲能技術走在世界前列。

二、儲能產業“十五五”

“十六五”發展趨勢

隨著中國式現代化建設步伐穩步向前，我國用能電氣化程度仍將持續提升。經預測計算：到2025年，我國新能源并網規模新增200GW以上，總裝機占比達60%；到2035年，新能源裝機規模進一步擴大，“沙戈荒”大基地、海上風電及儲能技術成為關鍵驅動力。

（一）儲能裝機容量持續提升，新能源配儲比例快速增長

未來非化石能源裝機規模將持續增加，僅靠發電電源保障電力供應安全存在系統性風險，“新能源+儲能”協同發展趨勢是近中期新型能源體系構建的主要途徑。儲能裝機增速始終保持高于非化石電源裝機增速。隨著風光新能源裝機容量的逐步增加，儲能規模也在持續增加并且不斷提高配儲占比。到2025、2030、2035年底，中國儲能裝機總規模預計達到約1.9億千瓦、5.1億千瓦和8.4億千瓦，年均增速18.6%，超非化石能源裝機增速九個百分點。儲能裝機容量持續提升，持續有力支撐新能源并網消納和電力系統運行安全穩定。

（二）多項政策扶持為各類儲能發展搭建快速通道

未來中國有望明確將儲能納入國家能源安全戰略體系；推動《能源法》修訂，確立儲能在電力系統中的“獨立市場主體”地位，明確其參與調峰、調頻、備用等輔助服務的權利義務；在西北風光基地配套“風光儲氫一體化”政策；在東部負荷中心推廣“分布式儲能+虛擬電廠”模式，避免“一刀切”配儲要求。頂層設計將系統性降低儲能投資的政策風險，為產業長期發展錨定方向。

（三）多種技術突破性發展，加速儲能產業走向落地

各種儲能技術將繼續發展和完善，形成各自的應用領域和市場；長時儲能技術的突破性進展，源于材料科學創新規模化應用需求的深度耦合。同時，政策端強力推動加速技術產業化落地。在此進程中，儲能產業將從設備供應商轉向能源系統服務商，最終構建起“源—網—荷—儲”深度融合的新型電力生態。在長時儲能電池加持下，構網型儲能系統勢必成為新型電力系統穩定運行的基石。到2030年，國內構網型儲能滲透率，特別是在西北地區的滲透率，有望加速提升。

（四）政策引導與市場機制雙輪驅動儲能行業大力向前

通過政策引導明確方向、市場機制釋放活力，可加速儲能從“政策驅動”向“市場驅動”轉型。在政策引導方面，強化頂層設計，推動技術攻關與標準統一。在市場機制方面，構建多元化收益模式，激發市場活力。短期內需要聚焦技術突破與成本下降，中長期應依托市場化機制形成可持續商業模式，最終構建“技術多元、收益清晰、多方共贏”的儲能生態體系，為新型能源體系構建提供堅實的支撐。

三、儲能產業

中長期發展趨勢

（一）儲能占比穩步增長，產業布局加速完善

預計到2040、2050、2060年底，儲能裝機總規模達到11.8億千瓦、16.7億千瓦和18.9億千瓦，比例達到19.4%、21.4%和21.9%，至2055年前后逐步穩定。到2040、2050、2060年底，中國風光總體配儲比例10.1%、24.5%和25.1%。在其他儲能技術無根本性突破的前提下，電化學儲能仍為未來中長期主要儲能技術并持續增長，2040、2050和2060年占全部儲能裝機的69.4%、71.2%和71.8%。

（二）集中式/分布式儲能協同提高電力供應保障能力

在可再生能源開發規模快速增加、負荷峰谷差持續拉大的背景下，到2060年僅靠發電電源電力供應保障系數將降至0.7以下，嚴重威脅電力系統安全。通過配套部署靈活適配的儲能系統，電力供應保障系數可穩定維持在1.1以上的安全水平，儲能作為電力系統低碳轉型過程中保障安全性和韌性的“穩定器”的功能將愈發凸顯。

（三）風光配儲比例快速提升，促進新能源并網消納

與傳統能源相比，風電、光伏等可再生能源存在間歇性和波動性等問題，在并網穩定性的要求下，光儲深入融合創新將進入提速階段，光儲供電將在更廣范圍、更多場景中實現商業閉環。

（四）多時長儲能協調并進發展，智儲融合助力新型能源體系

在儲能應用方面，結合短中長期多種儲能技術，實現短時間尺度的穩定控制和長時間尺度的能量調節等系統級重要作用，從而提升新能源消納和保障系統平衡。從中長期發展來看，人工智能技術等新一代信息技術將在新型儲能領域得到更為廣泛、更為深入的普及應用，成為儲能產業發展的重要引擎。儲能產業總體將長期持續增長，但由于技術迭代革新，儲能產業結構預測波動較大。

第三部分

CCUS產業

一、CCUS產業發展現狀

（一）全球CCUS產業步入規模化發展階段

全球各國高度重視CCUS產業化發展。IEA最新統計顯示，截至2024年2月，全球超過25個國家部署CCUS項目，碳捕集規模超過10萬噸/年（或直接空氣捕集超過1000噸/年）的項目844個，其中44個項目已投建，51個實際運行，5個暫停或退役，744個處于規劃階段。從區域分布來看，項目主要集中在美國、英國、加拿大、澳大利亞、挪威等歐美發達國家。全球CCUS項目呈現以下典型特征。一是涉及領域不斷擴大。二是單體規模不斷增大。三是產業集群和樞紐不斷涌現。

（二）國內CCUS仍處在規模化示范階段

截至2024年底，我國已投運和規劃建設中的CCUS示范項目超過120個，其中超過半數已投入使用，捕集能力達600萬噸/年，油田二氧化碳注入能力400萬噸/年。多個百萬噸級以上的CCUS項目正在規劃，但已投運項目仍規模偏小，捕集能力多為50萬噸/年以下；重點減排行業均有涉及，水泥、鋼鐵等行業示范項目剛剛起步。從在建項目來看，國內CCUS發展呈現以下三方面特點。一是CO?-EOR項目規模逐步增大。二是低濃度氣源捕集項目單體規模快速提升。三是捕集成本整體處于全球中等偏低水平。

（三）國內外CCUS技術發展水平現狀

通過對主要國家在CCUS領域技術布局的深入研究發現，歐美等發達國家在CCUS技術部署方面處于全球領先地位，已構建起成熟完善的驅油技術體系及配套設施，對全球CCUS技術的發展發揮著示范與引領作用。中國CCUS技術在各個關鍵環節均取得了顯著突破，盡管存在各技術環節發展失衡、項目規模普遍較小等問題，距離實現商業化規模應用的目標仍有較大差距，但已具備大規模二氧化碳捕集、管道運輸，以及二氧化碳利用與封存系統的設計能力，為CCUS的規模化推廣應用奠定了堅實基礎。

二、CCUS產業“十五五”

“十六五”發展趨勢

（一）CCUS技術近中期應用前景

2035年前，中國CCUS技術將逐步邁向規模化應用。其中，CCUS技術應用最佳窗口期在2030—2035年。從發展規模與速度來看，到2035年我國火電行業（含供熱）碳捕集規模達到3228萬噸，鋼鐵、建材、化工（含石化）行業捕集規模將達到127萬、289萬、271萬噸。從技術角度來看，新型膜分離、新型吸收、新型吸附等技術的成熟將推動能耗和成本降低30%以上，有望在2035年前后實現大規模推廣應用。對于負排放技術，現階段到2035年仍不具備大規模應用潛力。

（二）國內CCUS成本近中期走勢

現階段來看，CCUS技術成本較風電、光伏等新能源成本競爭力處于劣勢，亟須提升技術成熟度和規模化效益，降低綜合成本、提高產業競爭力。從工藝流程來看，碳捕集過程能耗較高。技術創新和規模化示范是推動CCUS成本下降的重要舉措。至2035年，煤電CCS全流程成本有望下降至290元/噸。CCUS規模化示范應用對提升技術成熟度、加快技術學習率具有重要意義。

（三）國內CCUS產業近中期發展趨勢

2035年前，伴隨CCUS技術協同布局發展，千萬噸級CCUS產業集群雛形將逐步形成。CCUS技術在中國的應用規模預計平穩增長，CO?利用占比從2020年的17%增長至2035年的55%。預計到2040年，地質、化工、生物等利用技術基本能夠實現商業應用。

三、CCUS產業

中長期發展趨勢

（一）CCUS技術中長期應用前景

2035年之后，CCUS技術將實現規模化部署，完成CCUS產業集群化與商業化的階段性跨越。其中，火電行業CCUS應用規模最大，捕集規模從2035年3228萬噸增加到2060年89178萬噸。鋼鐵、建材、化工（含石化）行業CCUS規模快速增長，2060年規模分別達到18725萬、4492萬、14919萬噸，2060年三大行業CCUS規模占全國比例達到30%。

（二）CCUS成本中長期走勢

中長期來看，CCUS平均成本將呈現較為明顯的下降趨勢。至2060年，煤電CCUS全流程平均成本將逐步下降至145元/噸，較2035年下降50%。同時，CCUS規模效應催生技術溢出效應，促進產業集群式融合發展，對于加速全流程項目成本下降至關重要。

（三）國內CCUS產業中長期發展趨勢

2035年之后，中國CCUS加快產業集群式發展和實現高水平商業化應用。到2040年，CCUS系統集成與風險管控技術實現突破，初步建成若干個CCUS產業集群；到2050年，CCUS技術實現廣泛部署，建成多個CCUS集群。整體來看，CCUS產業在2035—2050年、2050—2060年將分別以轉化利用和咸水層封存為主要發展重點，2060年CCUS產業將貢獻10億噸級工程碳匯。

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