“氫”舟已過萬重山氫燃料電池行業(yè)蓄勢(shì)待發(fā)

1、氫能源是實(shí)現(xiàn)碳中和的必經(jīng)之路為應(yīng)對(duì)全球環(huán)境危機(jī)，世界主要經(jīng)濟(jì)體達(dá)成了碳中和的決定。2019 年 12 月歐盟公布綠色協(xié)議，宣布 2050 年實(shí)現(xiàn)碳中和；2020 年 9 月我國在聯(lián)合國大會(huì)上宣布力爭(zhēng) 2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，爭(zhēng)取 2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和；2020 年 10 月日本和韓國宣布碳中和目標(biāo)；美國也宣布將不遲于 2050 年實(shí)現(xiàn)碳中和，再加上此前已經(jīng)宣布碳中和目標(biāo)的英國、加拿大、南非及墨西哥等，世界上主要的經(jīng)濟(jì)體已決定實(shí)現(xiàn)碳中和。在實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)背景下，發(fā)展氫能成為實(shí)現(xiàn)能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的必經(jīng)之路。首先，氫儲(chǔ)能可以克服風(fēng)、太陽能等可再生能源在大規(guī)模開發(fā)利用時(shí)產(chǎn)生的消耗和儲(chǔ)存問題。其次，氫

2、能能夠?yàn)槠髽I(yè)提供清潔的能源替代方案，通過逐步替代傳統(tǒng)能源的消耗以減少及消除碳排放。因此，氫能是中國由高碳能源向低碳化、最終轉(zhuǎn)變?yōu)闊o碳化能源的第三次能源革命中重要的能源載體。根據(jù)中國氫能聯(lián)盟預(yù)計(jì)，到 2030 年我國氫氣需求量將達(dá)到 3500 萬噸/年，在終端能源體系中占比 5%。2050 年氫能將在終端能源體系中占比超過 10%，并與電力協(xié)同互補(bǔ)成為我國終端能源體系的消費(fèi)主體之一。交通領(lǐng)域是氫能需求的主要增量來源，也是實(shí)現(xiàn)氫能向其他領(lǐng)域大規(guī)模拓展的突破口，氫能聯(lián)盟預(yù)計(jì) 2050 年氫能在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用為 2458 萬噸，占比 41%。 氫燃料電池汽車是現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)氫能在交通領(lǐng)域推廣和應(yīng)用的切

3、入點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)，是未來構(gòu)建以清潔能源為主的多元能源體系的重要載體，也是氫能產(chǎn)業(yè)的主要發(fā)展方向。在國家和地方有關(guān)氫能產(chǎn)業(yè)政策及規(guī)劃方面，在氫能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究方面，大部分聚焦在氫燃料電池在交通領(lǐng)域的應(yīng)用。圖1：我國氫氣消費(fèi)需求預(yù)測(cè)中國典型區(qū)域車用氫能源產(chǎn)業(yè)及經(jīng)濟(jì)性分析，氫能源產(chǎn)業(yè)鏈上游制氫：化石燃料制氫占比 81%，工業(yè)副產(chǎn)氫占 18%，電解水制氫占 1%我國在發(fā)展氫能上具有良好的資源稟賦條件，2020 年我國工業(yè)氫氣產(chǎn)量超過 2500萬噸，是世界第一大產(chǎn)氣國。由于碳中和戰(zhàn)略目標(biāo)的提出為推動(dòng)中國氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)力，電力、交通、化工等重點(diǎn)行業(yè)對(duì)于節(jié)能降碳的需求愈加迫切這將推動(dòng)中國整體

4、用氣需求的持續(xù)攀升。根據(jù)億華通招股說明書預(yù)計(jì)，到 2030 年，我國氫氣產(chǎn)量將超過 3500 萬噸；就全球范圍而言，到 2050 年氫能將占全球能源需求的 18%，市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到 2.5 萬億美元，氫能的普及將助力每年減少 60 億噸以上的碳排放。圖2：2030 年我國氫氣產(chǎn)量將超過 3500 萬噸（單位：萬噸）3500250020202030E氫氣產(chǎn)量（萬噸）億華通招股說明書，我國目前以煤和天然氣為代表的化石燃料所產(chǎn)氫氣合計(jì)占比 81%，工業(yè)副產(chǎn)氫氣占 18%，電解水制氫占 1%。我國氫氣制取技術(shù)趨于成熟，滿足氫能商業(yè)化需求。從長(zhǎng)期來看，藍(lán)氫（通過化石能源制氫結(jié)合碳捕捉技術(shù)制取氫氣）和綠氫（通

5、過可再生能源電解水制氫）成為我國制氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。氫能價(jià)格與氫能的制、儲(chǔ)、運(yùn)、加四大關(guān)鍵環(huán)節(jié)相關(guān)，其中制氫環(huán)節(jié)是首要環(huán)節(jié)。我國是世界最大的制氫國，也是氫能產(chǎn)量增速最快的國家之一，2020 年我國氫氣產(chǎn)量約 3343 萬噸，同比增長(zhǎng) 40%。目前，制氫主要有以下幾種方式: 化石原料制氫、電解水制氫和工業(yè)副產(chǎn)氫。當(dāng)前最具經(jīng)濟(jì)性的制氫方式為工業(yè)副產(chǎn)氫，最綠色且為未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)的是電解水制氫。化石原料制氫（占比 81%）是指以煤炭、天然氣為原料制取氫氣的方式。目前煤制氫的氫氣價(jià)格約為 10-15 元/kg; 天然氣制氫的氫氣價(jià)格約為 15-20 元/kg。工業(yè)副產(chǎn)氫（占比 18%）是指在工業(yè)生

6、產(chǎn)過程中生成的氫氣，這種氫氣通過變壓吸附提純?yōu)楦咂焚|(zhì)的氫氣用于燃料電池汽車運(yùn)行。副產(chǎn)焦?fàn)t氣制氫價(jià)格一般不高于 12 元/kg，燒堿副產(chǎn)物制氫等價(jià)格一般不高于 18 元/kg。電解水制氫（占比 1%）根據(jù)電解質(zhì)種類的不同，分為堿性電解水、質(zhì)子交換膜電解水和固體氧化物電解水，是最為綠色環(huán)保的制氫方式，電解水制氫的價(jià)格在 30-40 元/kg。表1：不同制氫方法優(yōu)缺點(diǎn)和成本對(duì)比制氫方法成本優(yōu)點(diǎn)劣勢(shì)應(yīng)用化石能源制天然氣制氫15-20 元/kg產(chǎn)氫量大，技術(shù)成系統(tǒng)能耗及溫在歐美國家廣泛應(yīng)用氫熟，操作成本高，應(yīng)室氣體釋放量用范圍廣大煤氣化制氫10-15 元/kg成本低，來源廣，能效高，適合大規(guī)模污染嚴(yán)重在

7、金陵石化、齊魯石化等成功應(yīng)用制取甲醇制氫-廉價(jià)易得，制備方式多樣，能效高，安碳排放量高，生產(chǎn)規(guī)模受限與燃料電池技術(shù)高度集成，成功應(yīng)用于新全能源汽車、通訊基站等領(lǐng)域工業(yè)副產(chǎn)制氫氯堿工業(yè)副產(chǎn)氣制氫=18 元/kg成本低，回收過程碳排放量低，氫氣供給不穩(wěn)定，提純難，純度中國氯堿工業(yè)副產(chǎn)氫資源豐富得到有效利用低焦?fàn)t煤氣制氫=12 元/kg能效高，成本低，來源廣，適合大規(guī)模提純難，純度低，有污染中國焦?fàn)t煤氣副產(chǎn)氫資源豐富制氫輕烴裂解制氫-成本低，來源廣，提純易，適合大規(guī)模供給不穩(wěn)定，純度低北美、中東、東南亞廣泛應(yīng)用制氫水電解制氫30-40 元/kg綠色環(huán)保，純度高，雜質(zhì)含量少，效率消 耗 大 量 電能，

8、轉(zhuǎn)化效率張家口氫能利用項(xiàng)目是中國目前最大的電高低，成本高，很解水制氫項(xiàng)目難大型生產(chǎn)中國典型區(qū)域車用氫能源產(chǎn)業(yè)及經(jīng)濟(jì)性分析，當(dāng)前我國的氫能源發(fā)展重點(diǎn)區(qū)域?yàn)榫┙蚣降貐^(qū)、長(zhǎng)三角地區(qū)和珠三角地區(qū)，氫能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也首先在三區(qū)聚集成熟。我們梳理了京津冀、長(zhǎng)三角和珠三角主要制氫公司，當(dāng)前我國制氫產(chǎn)業(yè)鏈較為豐富，得益于我國是煤炭大國+工業(yè)大國，而氫能源產(chǎn)業(yè)鏈的基礎(chǔ)在于制氫，因此我們判斷我國將會(huì)成為世界氫燃料電池汽車乃至氫能源發(fā)展的中心及重心。表2：我國京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角地區(qū)主要制氫公司及制氫方式地區(qū)城市企業(yè)制氫方式京津冀地區(qū)北京市北京環(huán)宇京輝京城氣體科技有限公司工業(yè)副產(chǎn)氫，天然氣重整制氫，可再生能源制

9、氫燕山石化公司工業(yè)副產(chǎn)氫天津市天津渤?；ぜ瘓F(tuán)工業(yè)副產(chǎn)氫天津新氫能源發(fā)展有限公司工業(yè)副產(chǎn)氫提純張家口市張家口海珀?duì)栃履茉纯萍加邢薰究稍偕茉粗茪浜颖苯ㄍ缎履茉从邢薰究稍偕茉粗茪涑缍Y新天風(fēng)能有限公司可再生能源制氫中智天工有限公司可再生能源制氫保定市京安清源生物能源保定有限責(zé)任公司可再生能源制氫國家電投保定分公司可再生能源制氫中國旭陽集團(tuán)有限公司工業(yè)副產(chǎn)氫制氫定州市河北旭陽能源有限公司工業(yè)副產(chǎn)氫唐山市河鋼工業(yè)技術(shù)服務(wù)有限公司工業(yè)副產(chǎn)氫中溶科技股份有限公司尾氣提純副產(chǎn)氫唐山三友氯堿有限責(zé)任公司氯堿副產(chǎn)氫邯鄲市邯鄲鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司焦?fàn)t煤氣副產(chǎn)氫冀中能源峰峰集團(tuán)有限公司焦?fàn)t煤氣副產(chǎn)氫河北華豐能

10、源科技發(fā)展有限公司焦?fàn)t煤氣副產(chǎn)氫秦皇島市中智天工有限公司可再生能源制氫濱州市濱化集團(tuán)股份有限公司工業(yè)副產(chǎn)氫可再生能源淄博市齊魯石化公司、山東鋁業(yè)公司、山東東岳集團(tuán)工業(yè)副產(chǎn)氫長(zhǎng)三角地區(qū)上海市中國寶武鋼鐵集團(tuán)有限公司工業(yè)副產(chǎn)氫上海氯堿化工股份有限公司工業(yè)副產(chǎn)氫上海石油化工股份有限公司工業(yè)副產(chǎn)氫上海華林工業(yè)氣體有限公司工業(yè)副產(chǎn)氫上海申能集團(tuán)有限公司生物天然氣制氫上海舜華新能源系統(tǒng)有限公司工業(yè)副產(chǎn)氫嘉興市林德公司工業(yè)副產(chǎn)氫上海華誼(集團(tuán))公司工業(yè)副產(chǎn)氫AP 空氣產(chǎn)品公司液氫浙江嘉化能源化工股份有限公司、浙江華泓新材料股份有限公司工業(yè)副產(chǎn)氫蘇州市江蘇理文化工有限公司、東吳液化空氣有限公司工業(yè)副產(chǎn)氫珠三角

11、地區(qū)佛山市廣東華特氣體股份有限公司甲醇裂解佛燃能源集團(tuán)股份有限公司天然氣制氫廣州市廣東粵華發(fā)電有限責(zé)任公司電解水廣州廣鋼氣體能源股份有限公司甲醇裂解中石化廣州分公司天然氣制氫深圳市深圳凱豪達(dá)氫能源有限公司電解水制氫珠海市珠海長(zhǎng)煉石化有限公司石腦油重整東莞市巨正源股份有限公司工業(yè)副產(chǎn)氫液化空氣(東莞)工業(yè)氣體有限公司甲醇裂解制氫陽江市陽江國氫集團(tuán)可再生能源云浮市廣東聯(lián)悅氫能有限公司天然氣制氫、電解水制氫中國典型區(qū)域車用氫能源產(chǎn)業(yè)及經(jīng)濟(jì)性分析_李躍娟，中游儲(chǔ)運(yùn)：成本占比高，有望迎來產(chǎn)業(yè)化、技術(shù)革新、降成本氫氣的儲(chǔ)存技術(shù)分為高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫、低溫液態(tài)儲(chǔ)氫及固態(tài)儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)存等三大類。高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)難度低

12、、成本低、應(yīng)用范圍最廣; 低溫液態(tài)儲(chǔ)氫在國外應(yīng)用較多，國內(nèi)只用于航空領(lǐng)域; 儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)氫技術(shù)目前國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)化極少，基本處在小規(guī)模實(shí)驗(yàn)階段。針對(duì)氫氣的儲(chǔ)存方式，氫氣運(yùn)輸方式主要是 3 種: 氣態(tài)氫氣輸送、液態(tài)氫氣輸送和固態(tài)氫氣輸送，其中氣氫運(yùn)輸和液氫運(yùn)輸是目前主流的輸送方式。氣態(tài)氫氣輸送需先經(jīng)過加壓處理后通過交通工具運(yùn)輸，根據(jù)交通工具的不同分為集裝格運(yùn)輸、長(zhǎng)管拖車運(yùn)輸和管道運(yùn)輸。表3：我國氫儲(chǔ)運(yùn)企業(yè)梳理區(qū)域市儲(chǔ)運(yùn)企業(yè)儲(chǔ)運(yùn)方法京津冀地區(qū)北京市北京科泰克氣態(tài)北京浩運(yùn)金能科技固態(tài)天海工業(yè)氣態(tài)安泰科技固態(tài)中國石油化工集團(tuán)氣態(tài)、液態(tài)中國航天 101 所液態(tài)唐山市河鋼工業(yè)氣態(tài)長(zhǎng)三角地區(qū)上海市浦江氣體氣態(tài)、液

13、態(tài)中材科技?xì)鈶B(tài)法液空液態(tài)林德氣體液態(tài)空氣產(chǎn)品液態(tài)上海氫儲(chǔ)科技固態(tài)上海鎂源動(dòng)力固態(tài)上海航天機(jī)電氣態(tài)蘇州市張家港國富氫能氣態(tài)、液態(tài)張家港中集圣達(dá)因液態(tài)張家港富瑞氫能液態(tài)中集安瑞科氣態(tài)泰州市安泰環(huán)境氣態(tài)南京市中材科技?xì)鈶B(tài)常州市春華新能源南通市江蘇申建氫能固態(tài)珠三角地區(qū)佛山市佛燃能源廣東海德利森廣州市廣州舜華氫能科技深圳市深圳國氫新能源中山市中科富海液氫肇慶市北方稀土達(dá)博文中國典型區(qū)域車用氫能源產(chǎn)業(yè)及經(jīng)濟(jì)性分析_李躍娟，我國氫氣儲(chǔ)運(yùn)成本占比高，產(chǎn)業(yè)化、技術(shù)革新、降成本有望迎來突破。氫氣運(yùn)輸方式主要有氣氫長(zhǎng)管拖車運(yùn)輸、氣氫管道運(yùn)輸和液氫槽罐車運(yùn)輸。目前 300km 以下的短距離運(yùn)輸，液氫管道運(yùn)輸成本和氣

14、氫拖車擁有成本優(yōu)勢(shì)，400km 以上的長(zhǎng)距離運(yùn)輸則液氫罐車更具優(yōu)勢(shì)。長(zhǎng)管拖車運(yùn)輸雖然存在高壓氫氣泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，但仍是我國最常見的氫氣運(yùn)輸方式。我國長(zhǎng)管拖車產(chǎn)量和保有量均居世界第一，目前大多采用氫氣運(yùn)輸壓力 20MPa，單車運(yùn)輸量約 300kg，運(yùn)輸效率僅為 1%-2%，適用于 200km 內(nèi)的小規(guī)模短途運(yùn)輸。當(dāng)運(yùn)輸距離為 100 km 時(shí)，運(yùn)輸成本為 8. 66 元/kg，隨著距離增加運(yùn)輸成本顯著上升，當(dāng)距離為 500km 時(shí)運(yùn)輸成本將增加到 22 元/kg，在天然氣制氫、輸運(yùn)壓力為 20 MPa時(shí)，不同運(yùn)輸距離氫氣各部分成本占比如下圖所示，提高運(yùn)輸壓力能夠很大程度上降低運(yùn)輸成本，若國內(nèi)運(yùn)輸壓力

15、標(biāo)準(zhǔn)由 20 MPa 提升至 50 MPa，100 km 的運(yùn)輸成本可降至5.60 元/kg。我國氣氫管道運(yùn)輸仍處于起步階段，氫氣輸送系統(tǒng)建設(shè)較為滯后，與美國、歐洲等國家和地區(qū)仍有較大差距，輸氫管道主要分布在環(huán)渤海灣、長(zhǎng)三角地區(qū)?，F(xiàn)階段國內(nèi)有 2 個(gè)代表性的管道項(xiàng)目，巴陵長(zhǎng)嶺輸送管道于 2014 年建成，全長(zhǎng) 42 kg，是我國長(zhǎng)度最長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間最久的輸氫管道。河南濟(jì)源市化工園區(qū)洛陽市吉利區(qū)管道輸送項(xiàng)目于 2015 年建成，全長(zhǎng) 25 km。2021 年 6 月 9 日，河北定州至高碑店氫氣長(zhǎng)輸管道可行性研究全面啟動(dòng)，管道全長(zhǎng) 145 km，是國內(nèi)目前規(guī)劃建設(shè)的最長(zhǎng)氫氣管道。氣氫管道運(yùn)輸初始投資

16、較大，每千米管道投資額約 584 萬元，但運(yùn)輸成本低，在正常運(yùn)能利用率下當(dāng)運(yùn)輸距離為 100 km 時(shí)，運(yùn)輸成本僅為 1. 20 元/kg。我國液氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)發(fā)展起步較晚且關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)口受限，導(dǎo)致液氫運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)薄弱，液氫槽罐車運(yùn)輸現(xiàn)階段僅用于軍事領(lǐng)域及航天領(lǐng)域。圖3：隨運(yùn)輸距離變化用氫成本構(gòu)成占比中國典型區(qū)域車用氫能源產(chǎn)業(yè)及經(jīng)濟(jì)性分析，下游運(yùn)用：交通、工業(yè)、發(fā)電等交通領(lǐng)域（主要指的是氫燃料電池汽車）是未來我國氫能源使用的主要增量部分，氫燃料電池汽車是現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)氫能在交通領(lǐng)域推廣和應(yīng)用的切入點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)。根據(jù)中國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告 2020預(yù)計(jì)到 2025 年燃料電池汽車保有量為 10 萬輛，到 2050

17、 年要比 2025 年翻 300 倍，各種車型的滲透率如下表所示，截止到 2021 年 5 月，我國燃料電池汽車?yán)塾?jì)上險(xiǎn)量為 7259 輛 其中珠三角、長(zhǎng)三角和京津冀地區(qū)分別為 2872、1908和 913 輛，約占燃料電池總保有量的 80%。這些區(qū)域的氫能產(chǎn)業(yè)很大程度上反映了我國車用氫能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀。表4：我國氫燃料電池車輛保有量和滲透率預(yù)測(cè)2025E2035E2050E汽車保有量（萬輛）101003000客車滲透率5%25%40%物流車滲透率5%5%10%重卡滲透率0.20%15%75%乘用車滲透率3503.5-30燃料電池乘用車示范-504003.0-30燃料電池商用車示范-503002.5-3