氢能源行业专题研究：氢能重点产业链介绍,
氢能投资成本,氢能如何挣钱,天津氢能罐运输 根据中国氢能联盟的预测，在2030年碳达峰愿景下，我国氢气的年需求量预期达到3,715万吨，在终端能源消费中占比约为5%；可再生氢产量约为500万吨，部署电解槽装机约80GW。在2060年碳中和愿景下，我国氢气的年需求量将增至1.3亿吨左右，在终端能源消费中占比约为20%。其中，工业领域用氢占比仍然最大，约7,794万吨，占氢总需求量60%；交通运输领域用氢4,051万吨，建筑领域用氢585万吨，发电与电网平衡用氢600万吨。
当前全球氢气年产能约7000万吨，我国氢气产能约3342万吨；国外市场以天然气制氢为主，占比约为75%；我国以煤制氢为主，占60%以上。 全球可再生能源制氢占比极小，却是降低燃料电池汽车全生命周期碳排放量的主要途径，因此正在得到全球范围的大力推动。我国碱性水电解制氢技术较为成熟，应用比较广泛，但存在单体制氢能力较小、电流密度小、占地面积大等问题。质子交换膜电解制氢技术国内外均处于研发和小量应用阶段，我国质子交换膜制氢技术在设备成本、催化剂技术、质子交换膜本身等方面与国际先进水平差距较大。因此，短期以成熟的碱性水电解制氢技术为主，中长期为碱性、质子交换膜等多种制氢方式并存。其他制氢方式包括生物质制氢、光解水制氢、核能制氢等，但目前仍处于实验研发阶段，尚无规模化应用。
我国工业副产氢资源丰富，可作为我国氢能发展初期的过渡性氢源。化石能源制氢过程碳排放巨大，而在工业副产物中提取氢气既可减少碳排，又可以提高资源利用率与经济效益。目前我国排空的工业副产氢产量约为450万吨，可供97万辆氢燃料公交车全年运营。其中，PDH以及乙烷裂解副产氢约为30万吨，主要分布在华东及沿海地区；氯碱副产氢约为33万吨，主要分布在新疆、山东、内蒙古、上海、河北等省市；焦炉煤气副产氢约为271万吨，主要分布在华北、华中地区；合成氨醇等副产氢约为118万吨，主要分布在山东、陕西、河南等省份。
电解水制氢成本一般包括设备成本、能源成本（电力）、原料费用（水）以及其他运营费用。与化石能源制氢和工业副产氢相比，碱性和PEM制氢技术在生产运行成本与设备投资成本上均较为昂贵。随着未来可再生能源发电平价上网，尤其是对局部区域弃风弃光的充分利用，可再生能源电价有望持续降低。 以目前的电解水平，当可再生能源电价降至0.2元/kWh时，电解水制氢成本将接近于化石原来制氢成本。同时，随着制氢项目的规模化发展、关键核心技术的国产化突破、电解槽能耗和投资成本的下降以及碳税等政策的引导下，电解制氢技术在降低成本方面极具发展潜力。
对于高压气态运氢运输，当运输距离为50km时，运输成本为3.6元/kg，随着距离的增加长管拖车运输成本大幅上升，当运输距离为500km时，氢气的运输成本达到29.4元/kg。因此，长管拖车只适合短距离运输（小于200km）。液氢槽罐车运氢成本对距离不敏感，当加氢站距离氢源点50-500km时，运输价格在10.4-11.0元/kg范围内，这是由于液氢成本主要来源于液化过程中的耗电费用，仅与载氢量有关，而与距离无关。因此，液氢罐车在长距离运输下更具成本优势。 管道运氢成本主要来源于与输送距离正相关的管材折旧及维护费用，当输送距离为100km时，运氢成本仅为0.5元/kg。但管道运氢成本很大程度上受到需求端的影响，在当前加氢站尚未普及、站点较为分散的情况下，管道运氢的成本优势并不明显。但随着氢能产业逐步发展，氢气管网终将成为低成本运氢方式的最佳选择。
在政策的支持下，2016-2020年我国氢燃料电池汽车产量逐年提升；2020年受疫情影响，行业产量下滑至1199辆。截止2020年底，我国氢燃料电池汽车保有量为7352辆，进入商业化初期。2020年，燃料电池商用车价格约为200万/辆，随着燃料电池系统生产规模化与燃料电池电堆核心零部件国产化，在2025年燃料电池汽车保有量达到5-10万辆的预期下，我们预计燃料电池汽车销售价格将以每年10%的幅度下降。
氢燃料电池汽车的核心为燃料电池发动机系统，其结构主要包括燃料电池发动机、车载储氢系统、冷却系统等。其中，燃料电池发动机系统主要由燃料电池电堆、氢气供给系统、氧气供给系统、发动机控制器等构成。 供氢系统将氢从氢气罐输送到燃料电池电堆；由空气过滤器、空气压缩机和加湿器组成的供气系统为燃料电池堆提供氧气；水热管理系统采用独立的水和冷却剂回路来消除废热和反应产物（水）。燃料电池系统产生的电力通过动力控制单元驱动电动机，从而驱动车辆行驶，辅助电池则在需要时提供额外的电力。
燃料电池是一种将燃料所具有的化学能直接转换成电能的装置，基本原理是氢气进入燃料电池的阳极，在催化剂的作用下分解成氢质子和电子，形成的氢质子穿过质子交换膜达到燃料电池阴极，在催化剂作用下与氧气结合生成水，电子则通过外部电路到达燃料电池阴极形成电流。
由于该过程不受卡诺循环效应的限制，因此理论效率可达90%以上，具有很高的理论经济性。不同于铅酸、锂电等储能电池，燃料电池类似于“发电机”，其在将化学能转化为电能的过程中产生的大部分是水，且整个过程不存在机械传动部件，因此没有有害气体排放与噪声污染。
2019年年产量规模达到百台以上的企业有四家，即上海神力、大连新源动力、江苏清能、广东国鸿。国际燃料电池堆企业已经进入中国市场，拥有较大的市场份额。加拿大巴拉德（Ballard）公司、水吉能（Hydrogenics）公司，日本丰田公司，瑞典PowerCell公司等，以产品销售、技术许可、合资建厂等方式在燃料电池堆输出总量上达到1400多台，占2019年国内电池堆总量的46.7%，其中仅巴拉德一家就出货1370台，占据进口电池堆的97%。
双极板是燃料电池电堆的核心结构件，起到支撑机械结构、均匀分配气体、排水、导热、 导电的作用，其性能优劣将直接影响电堆的体积、输出功率和寿命。双极板可分为石墨双极板、金属双极板和复合双极板。 石墨双极板具有质量轻、稳定性强和耐腐蚀性高等特点，但机械性能较差；金属双极板具有机械性能强、厚度薄、阻气性好等特点，但易被腐蚀，寿命较短。复合双极板则兼具石墨板和金属板的优点，但制备工艺繁杂，成本较高。
车载储氢成本主要受规模、碳纤维关键材料、高压管阀件等影响，目前35MPa车载氢瓶的成本为6000元/kg。未来随着车辆规模的扩大，碳纤维关键材料和高压管阀件的国产化，成本有望大幅降低（60%以上）。深冷高压等新技术经过充分的技术验证后，有可能在提升储氢密度、降低成本方面发挥重要作用。目前在车载高压储氢瓶领域，国内外存在较大差距。我国III型瓶技术较为成熟，其中35MPa已被广泛应用于氢燃料的电池车，70MPa刚开始推广，但加工高压氢气瓶所使用的关键材料碳纤维则大多依赖于进口。目前工业上标准氢气的压缩钢瓶气压一般为35MPa大气压，相当于22.9kg/m3的氢气密度；在70MPa下，氢气密度可达到39.6kg/m3。
电解槽是制备绿氢的关键设备，其技术路线、性能、成本是影响绿氢市场走势的重要因素，目前质子交换膜（PEM）电解水和碱性电解水技术目前已经商业化推广的条件，未来具备较强的商业价值。碱性电解槽成本较低，经济性较好，我国碱性电解水制氢代表企业有中船重工718所、考克利尔竞立、天津市大陆制氢设备有限公司等，近期阳光电源、协鑫集团等光伏企业也纷纷布局碱性电解水制氢设备项目。随着可再生能源制氢项目的增多，PEM电解水制氢进展迅速，国内聚焦PEM制氢设备的公司及科研机构主要有中国船舶718所、中科院大化所、山东赛克赛斯、高成绿能、淳华氢能、深圳绿航等。我们假设2025/2030/2040/2050年国内电解槽累计装机量将分别达到10/35/200/500GW，时间区间年均新增电解槽市场规模分别为38/118/240/400亿元。
公司是一家专注于太阳能、风能等可再生能源电源产品研发、生产、销售和服务的国家重点高新技术企业。公司是中国目前较大的光伏逆变器制造商、国内领先的风能变流器企业，拥有完全自主知识产权。主要产品有光伏逆变器、风能变流器、储能系统、电动车电机控制器，并致力于提供全球一流的光伏电站解决方案。公司先后承担多项国家重大科技计划项目，主持起草了多项国家标准，并取得了多项重要成果和专利。 阳光电源成立了专门的氢能事业部，并与中国科学院大连化学物理研究所，以大功率PEM电解制氢装备的研究开发为核心，同时在先进PEM电解制氢技术、可再生能源与电解制氢融合、制氢系统优化等方面展开合作，目前其已签订了光伏制氢示范项目。
公司主营清洁能源的高端设备制造及相应的能源工程咨询、设计、施工，包括但不限于CNG/LNG车用加气站成套设备、船用天然气供气设备、系统及其核心零部件的研发、生产和集成；井口天然气净化及液化处理装备的研发、生产和集成；加氢站成套设备、核心部件及系统、充电装置及分布式能源相关装备；同时具备了“清洁能源+互联网+云计算+大数据分析”一体化智慧能源系统开发及能源互联网运营维护的业务能力。 厚普股份在氢能方向共有专利35件，其中发明专利8件，实用新型25件。主要研发方向集中在加氢方向，包括加氢站建设、加氢机、控制系统，加氢核心零部件等，且已在加氢站领域逐步形成了从设计到部件研发、生产、成套设备集成、加氢站安装调试和售后服务等覆盖整个产业链，且具备加氢站EPC建设的资质和能力。
根据上海、北京、广东、山西、山东、江苏、河北、河南、四川、湖北等十个省份及直辖市明确规划，2023和2025年燃料电池汽车保有量分别达到3.01和7.95万辆，2020年底国内燃料电池汽车保有量约7352辆。我们预测我国燃料电池汽车2025年销量从当前不足3000辆增长到2.5万辆，未来4年CAGR为88%。根据燃料电池汽车平均功率为100kW，燃料电池电堆当前价格为3000元/kW以及年均下降幅度为200kW/元进行测算，2021-2025年燃料电池电堆新增市场需求的CAGR为87%。2025/2030年，燃料电池电堆新增市场分别为75/238亿元。
未来几年，我国储氢瓶市场将主要由燃料电池商用车推动。据目前各省市发布的氢燃料电池汽车投放量规划测算，我们2021-2025年我国氢燃料电池车载储氢瓶年新增市场需求的CAGR达到78%，2025/2030年前车载储氢瓶新增市场达到32/111亿元。与之对应，2021-2025年生产储氢瓶用碳纤维年增需求的CAGR为88%，2025/2030年储氢瓶用碳纤维新增需求量将达到0.6/2.5万吨。
继2019年3月氢能被首次写入政府工作报告后，国务院、国家发改委、国家能源局等多部门陆续印发了支持、规范氢能源行业的发展政策，主要包括氢能发展技术路线、氢能基础设施建设、燃料电池汽车发展等内容。
2021年8月，财政部、工业和信息化部、科技部、国家发展改革委和国家能源局《关于启动燃料电池汽车示范应用工作的通知》正式印发，宣告京津冀、上海、广东成为国内三大氢燃料电池汽车示范城市群，示范期为期四年。国家将采取“以奖代补”的方式，按照示范城市群任务目标完成情况给予奖励。“示范城市群”的落地，将加快燃料电池关键核心技术自主化与产业化进程，有助于探索氢能商业化模式和燃料电池产业政策的建立，推动氢能跨省跨区域协同发展。
目前，共有近30个省份及直辖市已发布氢能发展相关政策方案。其中，出台了专项氢能整体产业发展政策的共有5省，分别为北京、河北、四川、山东、内蒙古；出台了氢燃料汽车细分领域专项政策的共有4省，分别为广东、重庆、浙江、河南。其他大多数省份地区均将氢能相关发展规划纳入新能源汽车产业、或整体能源发展、或战略性新兴产业发展、或全省十四五规划当中。
2020年7月,欧盟发布了《欧盟氢能战略》,提出了欧洲长期发展氢能的战略蓝图。该战略旨在通过投资、监管、市场创建以及研究和创新等一系列措施来促进氢能产业化，同时概述了全面的投资计划，包括制氢、储氢、运氢的全产业链，以及现有天然气基础设施、碳捕集和封存技术等投资，预计总投资超过4500亿欧元。 欧盟明确主首要任务是开发绿色氢能。2024与2030年欧洲可再生能源产氢量要分别达到100万吨和1000万吨，可再生能源电解槽装机量要分别达到6GW和40GW，而目前欧洲完成安装的可再生能源电解槽仅为1GW，占制氢总容量的1.4％。
据《欧洲氢能路线年，欧盟的氢气需求约为5600万吨，约占总能源需求的四分之一，氢能产业发展具有显著环境效益和经济效益。到2030年，氢能将为欧盟创造1300亿欧元的产业规模，出口潜力将达到700亿欧元，净出口额将达500亿欧元，氢能产业将为欧洲创造约100万个就业岗位。到2050年，欧盟氢能产业将达到8200亿欧元，提供540万个就业岗位，氢能将减少欧盟约5.6亿吨碳排放。
氢能将可能给交通、工业、建筑等领域用能带来巨大转变，并有希望带动欧盟能源体系的基础设施投资。2030年，欧盟将在电解槽领域新增240亿～420亿欧元投资，2050年将达到1800亿～4700亿欧元。由于氢能生产对运输、贮存等行业的拉动，到2030年，氢能将带动欧盟新增可再生能源发电设施达到80GW～120GW水平，同时拉动氢能运输和储存行业650亿欧元投资。
（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）
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