《汽車行業氫能及燃料電池專題研究(1):氫能及燃料電池產業鏈綜述-220308(62頁).pdf》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《汽車行業氫能及燃料電池專題研究(1):氫能及燃料電池產業鏈綜述-220308(62頁).pdf(62頁珍藏版)》請在三個皮匠報告上搜索。
1、1證券研究報告作者:行業評級:上次評級:行業報告 | 請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明汽車汽車強于大市強于大市維持2022年03月08日(評級)氫能及燃料電池專題研究(氫能及燃料電池專題研究(1):):氫能及燃料電池產業鏈綜述氫能及燃料電池產業鏈綜述行業專題研究在雙碳的大背景下,氫能及燃料電池產業鏈的未來發展潛力大。在雙碳的大背景下,氫能及燃料電池產業鏈的未來發展潛力大。上游氫能源行業符合能源轉型需求,下游新能源汽車市場規模增長迅速,上游氫能源行業符合能源轉型需求,下游新能源汽車市場規模增長迅速,產業鏈上下游均為有良好前景的藍海市場,從而有望共同驅動氫能與燃料電池行業向好發展。氫能及燃料
2、電池的產業鏈長、產值大。根產業鏈上下游均為有良好前景的藍海市場,從而有望共同驅動氫能與燃料電池行業向好發展。氫能及燃料電池的產業鏈長、產值大。根據中國氫能聯盟的預計,據中國氫能聯盟的預計,2020年至年至2025年間,中國氫能產業產值將達年間,中國氫能產業產值將達1萬億元,萬億元,2026年至年至2035年產值達到年產值達到5萬億元。萬億元。2021年以來,在國年以來,在國家層面上有關氫能和燃料電池相關的政策持續加碼,推進氫能及燃料電池的推廣和應用。家層面上有關氫能和燃料電池相關的政策持續加碼,推進氫能及燃料電池的推廣和應用。氫能產業鏈的上游主要是制氫、儲能、運氫、加氫。氫能供應體系,以實現綠
3、色經濟高效便捷的氫能供應體系為目標,中國將在氫的制氫能產業鏈的上游主要是制氫、儲能、運氫、加氫。氫能供應體系,以實現綠色經濟高效便捷的氫能供應體系為目標,中國將在氫的制儲運加各環節逐漸突破。儲運加各環節逐漸突破。 制氫:化石能源制氫為目前主流,電解水制氫最具潛力;制氫:化石能源制氫為目前主流,電解水制氫最具潛力; 儲氫:高壓氣儲氫為主流,先進儲氫技術待突儲氫:高壓氣儲氫為主流,先進儲氫技術待突破;破; 運氫:運氫:與儲氫方式緊密相關,氣態儲運、液氫儲運、氫載體儲運和固態儲運等不同運氣方式適宜不同應用場景;與儲氫方式緊密相關,氣態儲運、液氫儲運、氫載體儲運和固態儲運等不同運氣方式適宜不同應用場景
4、; 加氫:加氫加氫:加氫站為重要基礎設施,到站為重要基礎設施,到2025年我國加氫站的建設目標為至少年我國加氫站的建設目標為至少1000座,座,2020-2025年的年的CAGR達達53%。氫能產業鏈的中游主要是氫燃料電池及系統。隨著國產化進程的加速以及規模效應,燃料電池成本有望持續下降。氫能產業鏈的中游主要是氫燃料電池及系統。隨著國產化進程的加速以及規模效應,燃料電池成本有望持續下降。氫燃料電池具有發電氫燃料電池具有發電效率高、環境污染少等優點。燃料電池系統和儲氫系統占據整車成本的效率高、環境污染少等優點。燃料電池系統和儲氫系統占據整車成本的65%,遠高于鋰離子純電動汽車的電池成本占比。近年
5、來,伴隨,遠高于鋰離子純電動汽車的電池成本占比。近年來,伴隨優秀國產燃料電池產業鏈企業的崛起,核心材料和關鍵部件國產化水平持續提升,燃料電池的價格快速下降。根據優秀國產燃料電池產業鏈企業的崛起,核心材料和關鍵部件國產化水平持續提升,燃料電池的價格快速下降。根據GGII在在2021年初的分年初的分析,析,2020年我國燃料電池系統和電堆的價格已經實現年我國燃料電池系統和電堆的價格已經實現30%-50%幅度的下調,幅度的下調,2021年燃料電池電堆及系統有望繼續降價年燃料電池電堆及系統有望繼續降價30%左右。左右。氫燃料電池汽車將成為下游應用市場發展的突破口。氫能源汽車行業起步較晚,現階段該行業已
6、完成了初期導入,有望加速進入提速發氫燃料電池汽車將成為下游應用市場發展的突破口。氫能源汽車行業起步較晚,現階段該行業已完成了初期導入,有望加速進入提速發展階段。展階段。中國氫能在交通領域的應用遵循氫燃料電池商用車先發展,氫燃料電池乘用車后發展的特點。參照中國氫能在交通領域的應用遵循氫燃料電池商用車先發展,氫燃料電池乘用車后發展的特點。參照節能與新能源汽車技術路節能與新能源汽車技術路線圖線圖2.0的發展規劃,的發展規劃,2020-2030年,氫燃料電池汽車的保有量的增長空間達十年百倍?,F階段燃料電池成本較高,其推廣應用依賴政年,氫燃料電池汽車的保有量的增長空間達十年百倍?,F階段燃料電池成本較高,
7、其推廣應用依賴政策和補貼。但根據車百智庫的測算,燃料電池車輛的成本將隨著技術的進步和產業的成熟而下降,策和補貼。但根據車百智庫的測算,燃料電池車輛的成本將隨著技術的進步和產業的成熟而下降,2030-2050年,其生命周期成本將在年,其生命周期成本將在物流車、客車、重卡和乘用車領域逐步超過純電動的車型。物流車、客車、重卡和乘用車領域逐步超過純電動的車型。投資建議:投資建議:我們認為,氫能及燃料電池產業鏈上游氫能源行業符合我國能源轉型需求,下游新能源汽車市場規模增長迅速,產業鏈上下我們認為,氫能及燃料電池產業鏈上游氫能源行業符合我國能源轉型需求,下游新能源汽車市場規模增長迅速,產業鏈上下游均為有良
8、好前景的藍海市場。在雙碳的大背景下,氫能及燃料電池產業鏈的未來發展潛力大。根據發展規劃測算,游均為有良好前景的藍海市場。在雙碳的大背景下,氫能及燃料電池產業鏈的未來發展潛力大。根據發展規劃測算,2020-2035年,氫年,氫燃料電池汽車的保有量的增長空間有望達十年百倍。(燃料電池汽車的保有量的增長空間有望達十年百倍。(1)建議關注:布局氫燃料電池系統及關鍵零部件,具備技術領先優勢的零部件)建議關注:布局氫燃料電池系統及關鍵零部件,具備技術領先優勢的零部件企業企業【捷氫科技(擬科創板上市)、億華通、濰柴動力、威孚高科、泛亞微透捷氫科技(擬科創板上市)、億華通、濰柴動力、威孚高科、泛亞微透】等;(
9、等;(2)建議關注:布局氫燃料電池整車研發與應用,)建議關注:布局氫燃料電池整車研發與應用,掌握核心技術的整車企業掌握核心技術的整車企業【宇通客車、上汽集團、長城汽車、長安汽車、廣汽集團宇通客車、上汽集團、長城汽車、長安汽車、廣汽集團】等。等。風險提示風險提示:氫能源行業技術發展不及預期、氫能源行業相關政策不及預期、技術路線存在更新換代風險、配套基礎設施建設不及預期:氫能源行業技術發展不及預期、氫能源行業相關政策不及預期、技術路線存在更新換代風險、配套基礎設施建設不及預期摘要2請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明oUsYyU9XnUzW9PbPbRpNmMoMmOkPqQmPiNmMuN8O
10、pPzQNZqRrOvPqNnM目錄目錄1、氫能及燃料電池產業鏈總體情況、氫能及燃料電池產業鏈總體情況2、上游:制氫、儲氫、運氫、加氫、上游:制氫、儲氫、運氫、加氫3、中游:氫燃料電池及系統、中游:氫燃料電池及系統3請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明4、下游:氫燃料電池的應用、下游:氫燃料電池的應用35、主要標的梳理、主要標的梳理6、投資建議、投資建議7、風險提示、風險提示氫能及燃料電池產業鏈總體情況氫能及燃料電池產業鏈總體情況14請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明1.1 發展動力:雙碳背景下,上下游共同驅動發展動力:雙碳背景下,上下游共同驅動氫能是一種來源廣泛、清潔無碳、靈活高效、應
11、用場景豐富的二次能源,是推動傳統化石能源清潔高效利用和支氫能是一種來源廣泛、清潔無碳、靈活高效、應用場景豐富的二次能源,是推動傳統化石能源清潔高效利用和支撐可再生能源大規模發展發展的理想互聯媒介,是實現交通運輸、工業和建筑等領域大規模深度脫碳的最佳選擇,撐可再生能源大規模發展發展的理想互聯媒介,是實現交通運輸、工業和建筑等領域大規模深度脫碳的最佳選擇,其產業鏈較長,能夠帶動上下游產業共同發展,為經濟增長提供強勁動力。其產業鏈較長,能夠帶動上下游產業共同發展,為經濟增長提供強勁動力。氫能的發展具有重要意義:推動能源結構轉型,保障能源安全;降低碳以及污染物排放;帶動產業鏈發展,氫能的發展具有重要意
12、義:推動能源結構轉型,保障能源安全;降低碳以及污染物排放;帶動產業鏈發展,促進經濟增長。促進經濟增長。天風汽車團隊天風汽車團隊資料來源:普華永道氫能源行業前景分析與洞察、天風證券研究所圖:氫氣的屬性5能源類型能源類型熱值熱值折算系數折算系數氫120.00 MJ/kg1標準煤29.29 MJ/kg4.1天然氣46.03 MJ/kg2.6電3.60 MJ/kWh33.3石油41.84 MJ/kg2.9資料來源:中國氫能聯盟中國氫能及燃料電池產業手冊(2020)、天風證券研究所表:氫與其他能源折算系數(按熱值)1.1 發展動力:雙碳背景下,上下游共同驅動發展動力:雙碳背景下,上下游共同驅動氫能及燃料
13、電池產業鏈的上游氫能源行業符合能源轉型需求。氫能及燃料電池產業鏈的上游氫能源行業符合能源轉型需求。根據國際能源署預測,到根據國際能源署預測,到2070年,全球對氫氣的需求預計將從年,全球對氫氣的需求預計將從2019年的年的7000萬噸增長萬噸增長7倍達倍達5.2億噸。隨著化石億噸。隨著化石燃料燃料的減少,疊加氫氣低碳化生產因素,全球能源行業和工業加工領域有望在燃料燃料的減少,疊加氫氣低碳化生產因素,全球能源行業和工業加工領域有望在2070年實現碳中和。年實現碳中和。我國的能源結構則自我國的能源結構則自2005年起發生較大改變,原油和煤炭消費量占比較高但總體呈下降趨勢;清潔能源占比逐年起發生較大
14、改變,原油和煤炭消費量占比較高但總體呈下降趨勢;清潔能源占比逐年穩步提升。伴隨著能源結構逐步轉型,氫能源作為清潔能源將具備良好的發展前景。年穩步提升。伴隨著能源結構逐步轉型,氫能源作為清潔能源將具備良好的發展前景。天風汽車團隊天風汽車團隊資料來源:國際能源署、普華永道氫能源行業前景分析與洞察、天風證券研究所(注1:合成氨生產系指航運行業的燃料生產;用于工業氨生產的氫氣包括在工業類別中)圖:可持續發展情景下全球各行業對氫氣的需求(百萬噸)6資料來源:Choice、頭豹研究院、天風證券研究所圖:中國能源消費量占比情況1.1 發展動力:雙碳背景下,上下游共同驅動發展動力:雙碳背景下,上下游共同驅動氫
15、能及燃料電池產業鏈的下游氫燃料電池和氫燃料電池汽車行業發展迅速,前景向好。氫能及燃料電池產業鏈的下游氫燃料電池和氫燃料電池汽車行業發展迅速,前景向好。我國氫燃料電池行業發展迅速,市場自我國氫燃料電池行業發展迅速,市場自2015年以來實現較快增長。根據頭豹研究院測算,到年以來實現較快增長。根據頭豹研究院測算,到2024年中國氫燃料年中國氫燃料電池行業按裝機量計算的市場規模達到電池行業按裝機量計算的市場規模達到1383MW,CAGR達達61%。參照參照SAE節能與新能源汽車技術路線圖節能與新能源汽車技術路線圖2.0對氫燃料電池制定的發展規劃,到對氫燃料電池制定的發展規劃,到2020/2025/20
16、30年,氫燃料電年,氫燃料電池汽車的保有量將分別達到池汽車的保有量將分別達到8000-10000輛輛/5萬萬-10萬輛規模萬輛規模/80萬萬-100萬輛,保有量規劃有十年百倍的增長。萬輛,保有量規劃有十年百倍的增長。天風汽車團隊天風汽車團隊圖:中國氫燃料電池行業市場規模(按裝機量計,單位MW)7資料來源:頭豹研究院、天風證券研究所資料來源:中國汽車工程學會節能與新能源汽車技術路線圖2.0、天風證券研究所圖:我國氫燃料電池汽車保有量發展目標(單位:萬輛)1.1 發展動力:雙碳背景下,上下游共同驅動發展動力:雙碳背景下,上下游共同驅動總體而言,在雙碳的大背景下,氫能及燃料電池產業鏈的未來發展潛力大
17、??傮w而言,在雙碳的大背景下,氫能及燃料電池產業鏈的未來發展潛力大。上游氫能源行業符合能源轉型需求,下游新能源汽車市場規模增長迅速,產業鏈上下游均為有良好前景的藍海市上游氫能源行業符合能源轉型需求,下游新能源汽車市場規模增長迅速,產業鏈上下游均為有良好前景的藍海市場,從而有望共同驅動氫能與燃料電池行業向好發展。場,從而有望共同驅動氫能與燃料電池行業向好發展。天風汽車團隊天風汽車團隊圖:氫能與燃料電池產業鏈發展動力分析8資料來源:頭豹研究院、天風證券研究所上游:能源行業上游:能源行業下游:整車制造行業下游:整車制造行業氫能源氫能源傳統能源傳統能源清潔能源清潔能源可循環使用可循環使用產業鏈有待完善
18、產業鏈有待完善環境污染環境污染不可循環使用不可循環使用能源結構轉型能源結構轉型傳統能源將逐步向清潔能源轉型傳統能源將逐步向清潔能源轉型燃油動力汽車燃油動力汽車氫燃料電池汽車氫燃料電池汽車環境污染環境污染保有量大保有量大面臨行業變革面臨行業變革新能源汽車新能源汽車保有量較小保有量較小補貼政策補貼政策新能源汽車市場占有率將穩步提升新能源汽車市場占有率將穩步提升1.2 發展歷程:上世紀發展歷程:上世紀50年代起步,十三五期間步入快車道年代起步,十三五期間步入快車道中國的氫能與燃料電池研究始于上世紀中國的氫能與燃料電池研究始于上世紀50年代。年代。20 世紀世紀80年代以來,相繼啟動了年代以來,相繼啟
19、動了863計劃和計劃和973計劃,加速以研計劃,加速以研究為基礎的技術商業化項目,氫能和燃料電池均被納入其中。究為基礎的技術商業化項目,氫能和燃料電池均被納入其中?!笆濉逼陂g,氫能與燃料電池開始步入快車道?!笆濉逼陂g,氫能與燃料電池開始步入快車道。2016 年以來相繼發布年以來相繼發布能源技術革命創新行動計劃能源技術革命創新行動計劃(2016 2030年)年)、節能與新能源汽車產業發展規劃(節能與新能源汽車產業發展規劃(2012 2020 年)年)、中國制造中國制造2025等頂層等頂層規劃。規劃。2019 年兩會期間,氫能首次寫入政府工作報告。年兩會期間,氫能首次寫入政府工作報告。20
20、20年年4 月,氫能被寫入月,氫能被寫入中華人民共和國能源法中華人民共和國能源法(征求意見稿)。(征求意見稿)。2020 年年9 月月21 日,五部委聯合發布日,五部委聯合發布關于開展燃料電池汽車示范應用的通知關于開展燃料電池汽車示范應用的通知采取“以獎代采取“以獎代補”方式,對入圍示范的城市群,按照其目標完成情況核定并撥付獎勵資金,鼓勵并引導氫能及燃料電池技術研補”方式,對入圍示范的城市群,按照其目標完成情況核定并撥付獎勵資金,鼓勵并引導氫能及燃料電池技術研發。目前政府累計支持氫能與燃料電池的研發投入已超發。目前政府累計支持氫能與燃料電池的研發投入已超20億元。億元。天風汽車團隊天風汽車團隊
21、資料來源:中國氫能聯盟中國氫能及燃料電池產業手冊(2020)、天風證券研究所圖:中國氫能及燃料電池研究歷程91950s1970s1990199520002005201020152020燃料電池的研究始于中科院大連化學物理研究所航空航天工業促進了氫能與燃料電池的研究八五期間,長春應化所展開質子交換膜燃料電池實驗;中科院大連化學物理研究所、清華大學等開始對固體氧化物燃料電池技術進行研究九五期間,聚焦質子交換膜燃料電池技術路線,對燃料電池系統與材料開展研究十五期間,863 計劃,同濟大學與大連化物所牽頭開展燃料電池汽車研究;清華大學、浙江大學開展研究質子交換膜和儲氫技術十一五期間,863、973 計
22、劃,設立開展制氫和儲氫及燃料電池組件材料技術研究十二五期間,建設燃料電池技術創新平臺, 拓寬小型燃料電池應用領域和燃料電池電動汽車示范運營十三五期間,國家科技部召開氫能與燃料電池技術科學與技術研討會,著重部署燃料電池開發工作,以及燃料電池汽車及其關鍵技術的開發約約0.40.4億億約約1212億億約約3.53.5億億約約1.61.6億億約約5 5億億1.3 政策規劃:國內持續加碼,全球政策共振政策規劃:國內持續加碼,全球政策共振2021年以來,在國家層面上有關氫能和燃料電池相關的政策持續加碼,推進氫能及燃料電池的推廣和應用。年以來,在國家層面上有關氫能和燃料電池相關的政策持續加碼,推進氫能及燃料
23、電池的推廣和應用。與與此同時,各地方政府也陸續發布政策支持氫能產業的發展。截至此同時,各地方政府也陸續發布政策支持氫能產業的發展。截至2020年年10月,我國有月,我國有23個省、市、自治區,個省、市、自治區,40 個城市及地區已發布氫能相關的發展戰略或規劃。個城市及地區已發布氫能相關的發展戰略或規劃。資料來源:發改委、科技部、工信部、國家能源局、國務院等政府網站、天風證券研究所表:2021年國家層面的氫能相關政策10時間時間單位單位政策名稱政策名稱主要內容主要內容2021年1月發改委西部地區鼓勵類產業目錄(2020年本)貴州省加快氫加工制造、氫能燃料電池制造、輸氫管道和加氫站建設。陜西省加快
24、風電、光伏、氫能、地熱等新能源及相關裝置制造產業;內蒙古自治區加快氫加工制造、氫能燃料電池制造、輸氫管道和加氫站建設2021年2月國務院加快建立健全綠色低碳循環發展經濟體系的指導意見堅持節能優先,完善能源消費總量和強度雙控制度。加強新能源汽車充換電、加氫等配套基礎設施建設。2021年2月科技部關于對“十四五”國家重點研發計劃“氫能技術”等18個重點專項2021年度項目申報指南征求意見的通知擬圍繞氫能綠色制取與規模轉存體系、氫能 安全存儲與快速輸配體系、氫能便捷改質與高效動力系統及 “氫進萬家”綜合示范 4 個技術方向,啟動 19 個指南任務2021年3月全國人民代表大會中華人民共和國國民經濟和
25、社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要在類腦智能、量子信息、深??仗扉_發、氫能與儲能等前沿科技和產業變革領域,組織實施未來產業孵化與加速計劃,謀劃布局一批未來產業。2021年3月國家能源局清潔能源消納情況綜合監管工作方案促進清潔能源消納2021年4月國家能源局2021年能源工作指導意見1.結合氫能、儲能和數字化與能源融合發展等新興領域、產業發展亟需的重要領域,研究增設若干創新平臺。2.開展氫能產業試點示范,探索多種技術發展路線和應用路徑。3.深化中歐智慧能源、氫能、風電、儲能等能源技術創新合作,推動一批合作示范項目落地實施。2021年6月工信部2021年汽車標準化工作要點聚焦燃料電池
26、電動汽車使用環節,推動燃料電池電動汽車能耗及續駛里程、低溫冷啟動、動力性能、車載氫系統、加氫槍等標準制修訂。2021年6月國家能源局關于組織開展“十四五”第一批國家能源研發創新平臺認定工作的通知圍繞以新能源為主體的新型電力系統、新型儲能、氫能與燃料電池、碳捕集利用與封存(CCUS)、能源系統數字化智能化、能源系統安全等重點領域,開展國家能源研發創新平臺的認定工作。2021年7月工信部對十三屆全國人大四次會議第5736號建議的答復鼓勵發展零碳排放氫氣發動機;積極配合相關部門制定氫能發展戰略,研究推動將氫氣內燃機納入其中予以支持。天風汽車團隊天風汽車團隊1.3 政策規劃:國內持續加碼,全球政策共振
27、政策規劃:國內持續加碼,全球政策共振氫能已經成為國際議程的新焦點,已有多個國家制定全面的國家氫能戰略。氫能已經成為國際議程的新焦點,已有多個國家制定全面的國家氫能戰略。全球各國陸續推出政策支持氫能的產全球各國陸續推出政策支持氫能的產業發展,其中,歐洲、美國、中國、日本和韓國等經濟和科技較為領先的國家已規劃了明確的發展目標,發展路業發展,其中,歐洲、美國、中國、日本和韓國等經濟和科技較為領先的國家已規劃了明確的發展目標,發展路線清晰,政策力度較強。全球各國有關氫能發展戰略的政策同頻共振,有望推動產業鏈快速發展和應用成熟。線清晰,政策力度較強。全球各國有關氫能發展戰略的政策同頻共振,有望推動產業鏈
28、快速發展和應用成熟。天風汽車團隊天風汽車團隊資料來源:中國氫能聯盟中國氫能及燃料電池產業手冊(2020) 、FTI、天風證券研究所圖:全球發布氫能戰略和發展路線圖的國家111.4 產業鏈條:產業鏈長,產值大,重要環節多產業鏈條:產業鏈長,產值大,重要環節多氫能及燃料電池的產業鏈長、產值大。氫能及燃料電池的產業鏈長、產值大。根據中國氫能聯盟的預計,根據中國氫能聯盟的預計,2020年至年至2025年間,中國氫能產業產值將達年間,中國氫能產業產值將達1萬億元,萬億元,2026年至年至2035年產值達到年產值達到5萬億元。萬億元。在氫能及燃料電池的產業鏈上,氫燃料電池上游氫氣制儲運加環節規?;l展、電
29、堆核心組件本土化批量化生產在氫能及燃料電池的產業鏈上,氫燃料電池上游氫氣制儲運加環節規?;l展、電堆核心組件本土化批量化生產以及下游商用車輛應用等均是現階段值得重點關注的重要環節。以及下游商用車輛應用等均是現階段值得重點關注的重要環節。天風汽車團隊天風汽車團隊資料來源:頭豹研究院、天風證券研究所圖:氫能及燃料電池產業鏈12水水煤炭煤炭天然氣天然氣石油石油氫氣氫氣加氫站加氫站氫燃料電池系統氫燃料電池系統系統配件系統配件電堆電堆催化劑催化劑質子交換膜質子交換膜碳布碳布/ /碳網碳網雙極板雙極板膜電極膜電極氣體循環系統氣體循環系統電控系統電控系統熱管理系統熱管理系統數據采集系統數據采集系統商用車商用
30、車乘用車乘用車特種車特種車船舶船舶固定式電源固定式電源便攜式電源便攜式電源電解水制氫電解水制氫化石能源制氫化石能源制氫化石能源制氫化石能源制氫工業副產氫工業副產氫儲氫儲氫運氫運氫加氫加氫集成集成集成集成應用應用1.4 產業鏈條:產業鏈長,產值大,重要環節多產業鏈條:產業鏈長,產值大,重要環節多天風汽車團隊天風汽車團隊資料來源:中國氫能聯盟中國氫能及燃料電池產業手冊(2020) 、天風證券研究所表:國內外氫能產業鏈代表性企業13國內國內國外國外制氫制氫制氫制氫國家能源集團、中石化、中石油、寶武、河鋼、浦江氣體、京輝氣體林德、法液空、空氣產品公司(AP)制氫裝備(電解水)制氫裝備(電解水) 中船7
31、18所、蘇州競立、天津大陸、淳華氫能挪威NEL、西門子、Hydrogenics儲運氫儲運氫高壓氣態儲運裝備高壓氣態儲運裝備(含車載)(含車載)中材科技、中集安瑞科、斯林達、巨化、富瑞氫能、北京科泰克、天海工業美國Lincoln、挪威Hexagon、韓國ILJIN、日本JFE液氫儲運裝備液氫儲運裝備液氫儲罐:四川空分、南京晨光液化裝置:航天101所;中科富海液氫儲罐:俄羅斯JSC深冷機械制造、美國chart公司、日本巖谷液化裝置:林德、法液空、AP固態儲運裝備固態儲運裝備有研集團法國麥克菲加氫站加氫站加氫站項目加氫站項目中石化、國家能源集團、河鋼、舜華、氫楓、安泰科技林德、法液空、AP加氫站裝備
32、加氫站裝備加氫機:國家能源集團、舜華、海德利森、華氣厚普、正星壓縮機:北京京城、北京天高、江蘇恒久機械加氫機:AP、林德壓縮機:美國PDC、Hydro-pac、德國hofer液氫泵:林德、ACD燃料電池燃料電池汽車汽車整車整車上汽大通、北汽福田、中通客車、宇通、上海申龍、飛馳豐田、現代、通用、USHybrid、 Kenworth、尼古拉燃料電池系統燃料電池系統重塑、億華通、捷氫科技、濰柴、清能殷股份、東方氫能、國電投氫能公司豐田、現代、UTC Power、 Intelligent Energy燃料電池電堆燃料電池電堆廣東國鴻、上海神力、捷氫科技、新源動力、清能股份、愛德曼、上海氫晨、未勢能源、
33、氫噗、攀業股份、鋒源新創、驥翀氫能豐田、現代、巴拉德、hydrogenics、 Power Cell空壓機空壓機石家莊金士頓、海德韋爾、伯肯節能、勢加透博、雪人股份、德燃動力、濰坊富源瑞典 OPCON、美國UQM、美國蓋瑞特氫氣循環泵氫氣循環泵山東東德美國park膜電極膜電極廣東國鴻、鴻基創能、擎動科技、武漢理工、上海唐峰、億氫科技3M、英國莊信萬豐、Gore、日本東麗、Kolon、巴拉德碳紙碳紙通用氫能德國SGL、日本東麗、日本JSR、巴拉德質子交換膜質子交換膜東岳、東材科技、漢丞新材料、中科氫能Gore、科慕催化劑催化劑濟平新能源、貴研鉑業、中科科創、中自環保日本田中、英國莊信萬豐、比利時
34、優美科發電發電固體氫化物燃料電固體氫化物燃料電池系統池系統國家能源集團、新奧股份Bloom Energy氫燃料有氫燃料有軌電車軌電車中車青島四方機車法國阿爾斯通上游:制氫、儲氫、運氫、加氫上游:制氫、儲氫、運氫、加氫214請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明2.1 制氫:化石能源制氫為目前主流,電解水制氫最具潛力制氫:化石能源制氫為目前主流,電解水制氫最具潛力我國是世界第一產氫大國,我國是世界第一產氫大國,2019年全國氫氣產量約年全國氫氣產量約2000萬噸,但主要用作工業原料而非能源。萬噸,但主要用作工業原料而非能源。氫的制取產業主要有三種較為成熟的技術路線:一是以煤炭、天然氣為代表的化石
35、能源重整制氫;二是以焦爐煤氫的制取產業主要有三種較為成熟的技術路線:一是以煤炭、天然氣為代表的化石能源重整制氫;二是以焦爐煤氣、氯堿尾氣、丙烷脫氫為代表的工業副產氣制氫,三是電解水制氫。氣、氯堿尾氣、丙烷脫氫為代表的工業副產氣制氫,三是電解水制氫?;茉粗茪錇槲覈壳爸髁鞯闹茪浞绞?,化石能源制氫為我國目前主流的制氫方式,而基于可再生能源的電解水制氫方案的碳排放最低。而基于可再生能源的電解水制氫方案的碳排放最低。天風汽車團隊天風汽車團隊資料來源:車百智庫中國氫能發展報告2020、天風證券研究所(注:全球數據口徑為Hydrogen From Renewable Power 2017;國內口徑1為
36、清華大學;國內口徑2為中國標準化研究院)表:全國與中國氫氣生產結構現狀15制氫原料及方式制氫原料及方式全球全球國內國內-統統計口徑計口徑1國內國內-統統計口徑計口徑2化石能源制氫煤制氫18%43%62%天然氣重整制氫48%16%19%石油制氫30%13%合計18%工業副產提純制氫焦爐煤氣、氯堿尾氣等28%電解水制氫4%微量1%其他方式產氫生物質、光催化等微量微量圖:不同制氫技術的碳排放量資料來源:中國氫能聯盟中國氫能及燃料電池產業手冊(2020)、天風證券研究所(注:神華鄂爾多斯煤制氫全生命周期碳排放強度約為29.02kgCO2/kgH2,煤制氫+CCS 全生命周期碳排放強度約為13.99kg
37、CO2/kgH2。市電電解水制氫碳排放強度按照當前中國區域電力的平均碳強度計算)2.1 制氫:化石能源制氫為目前主流,電解水制氫最具潛力制氫:化石能源制氫為目前主流,電解水制氫最具潛力化石能源制氫:化石能源制氫:傳統制氫工業中以煤、天然氣等化石能源為原料,制氫過程產生傳統制氫工業中以煤、天然氣等化石能源為原料,制氫過程產生CO2排放,制得氫氣中普遍含有排放,制得氫氣中普遍含有硫、磷等危害燃料電池的雜質,對提純及碳捕獲有較高的要求。硫、磷等危害燃料電池的雜質,對提純及碳捕獲有較高的要求。工業副產制氫:工業副產制氫:焦爐煤氣、氯堿尾氣等工業副產提純制氫,能夠避免尾氣中的氫氣浪費,實現氫氣的高效利用
38、,焦爐煤氣、氯堿尾氣等工業副產提純制氫,能夠避免尾氣中的氫氣浪費,實現氫氣的高效利用,但從長遠看無法作為大規模集中化的氫能供應來源。但從長遠看無法作為大規模集中化的氫能供應來源。電解水制氫:電解水制氫:純度等級高,雜質氣體少,易與可再生能源結合,純度等級高,雜質氣體少,易與可再生能源結合,被認為是未來最具發展潛力的綠色氫能供應方式。被認為是未來最具發展潛力的綠色氫能供應方式。天風汽車團隊天風汽車團隊資料來源:車百智庫中國氫能發展報告2020、中國氫能聯盟中國氫能及燃料電池產業手冊(2020)、天風證券研究所表:主要制氫路徑及優缺點對比16制氫方式制氫方式原料原料原料價格原料價格制氫成本制氫成本
39、優點優點缺點缺點適用范圍適用范圍化石能源制氫煤550元/噸9 元/kg技術成熟儲量有限,制氫過程存在碳排放問題,需提純及去除雜質合成氨、合成甲醇、石油煉制天然氣3元/立方米27 元/kg技術成熟電解水制氫電、水商電 0.8元/kWh谷電 0.3元/kWh棄電 0.1元/kWh48 元/kg23 元/kg14 元/kg工藝過程簡單,制氫過程不存在碳排放尚未實現規?;瘧?,成本較高結合可再生能源制氫;電子、有色金屬冶煉等對氣體純度及雜質含量有特殊要求化工過程副產氫焦爐煤氣、化肥工業、氯堿、輕烴利用等10-16 元/kg成本低須提純及雜質去除,無法作為大規模集中化的氫能供應源合成氨、石油煉制生物質制
40、氫農作物、藻類等原料成本低氫含量較低核能制氫水合理利用核能發電廢熱技術不成熟光催化制氫水原料豐富技術不成熟2.1 制氫:煤制氫技術路線制氫:煤制氫技術路線煤制氫是當前中國大規模穩定制取廉價工業氫氣的主要途徑。煤制氫是當前中國大規模穩定制取廉價工業氫氣的主要途徑。傳統煤制氫采用傳統煤制氫采用固定床、流化床、氣流床固定床、流化床、氣流床等工藝,合成氣中等工藝,合成氣中CO2、CO等體積分數高達等體積分數高達45%-70%,碳排放高,不滿,碳排放高,不滿足低碳化的制氫路徑,且含有硫化物等腐蝕性氣體。足低碳化的制氫路徑,且含有硫化物等腐蝕性氣體。近年來,新型煤氣化制氫技術不斷發展。近年來,新型煤氣化制
41、氫技術不斷發展。超臨界水煤氣化技術超臨界水煤氣化技術,利用超臨界水(溫度,利用超臨界水(溫度374 ,壓力,壓力22.1MPa)作為均相反應媒介,具有氣化效率高、氫氣組分高、污染少等優點,但目前尚未產業化。作為均相反應媒介,具有氣化效率高、氫氣組分高、污染少等優點,但目前尚未產業化。天風汽車團隊天風汽車團隊資料來源:車百智庫中國氫能發展報告2020、航天長征化學工程股份有限公司、天風證券研究所圖:煤制氫產能適應性特點17圖:煤制氫成本隨煤炭價格變化趨勢資料來源:車百智庫中國氫能發展報告2020、未勢能源、天風證券研究所2.1 制氫:天然氣制氫技術路線制氫:天然氣制氫技術路線蒸汽重整制氫(蒸汽重
42、整制氫(SMR)在天然氣制氫技術中發展較為成熟、應用較為廣泛。)在天然氣制氫技術中發展較為成熟、應用較為廣泛。天然氣制氫中天然氣原料成本占比達天然氣制氫中天然氣原料成本占比達70%-90%。天然氣制氫生產過程需要將原料氣的含硫量降到天然氣制氫生產過程需要將原料氣的含硫量降到1ppm以下,以防止重整催化器中毒。以下,以防止重整催化器中毒。中國天然氣資源供給有限且含硫量較高,預處理工藝復雜,因此國內天然氣制氫的經濟性遠低于國外。中國天然氣資源供給有限且含硫量較高,預處理工藝復雜,因此國內天然氣制氫的經濟性遠低于國外。天風汽車團隊天風汽車團隊資料來源:車百智庫中國氫能發展報告2020、未勢能源、天風
43、證券研究所圖:天然氣制氫成本變化趨勢182.1 制氫:工業副產制氫技術路線制氫:工業副產制氫技術路線工業副產氫指在生產化工產品的同時得到的氫氣,主要有焦爐煤氣、氯堿化工、輕烴利用(丙烷脫氫、乙烷裂工業副產氫指在生產化工產品的同時得到的氫氣,主要有焦爐煤氣、氯堿化工、輕烴利用(丙烷脫氫、乙烷裂解)、合成氨合成甲醇等工業的副產氫。解)、合成氨合成甲醇等工業的副產氫。從工業副產氫的放空量上來看,供應潛力可達從工業副產氫的放空量上來看,供應潛力可達450萬噸萬噸/年,能夠支持超過年,能夠支持超過97萬輛公交客車的全年運營。萬輛公交客車的全年運營。但目前工業副產氫基本為各企業自產自用,實際可利用情況還需
44、與企業相互協調和平衡;且存在地域性分布差異但目前工業副產氫基本為各企業自產自用,實際可利用情況還需與企業相互協調和平衡;且存在地域性分布差異的特點,如的特點,如PDH及乙烷裂解項目主要分布在華東及沿海地區,氯堿廠主要分布在新疆、山東、內蒙古、上海、河及乙烷裂解項目主要分布在華東及沿海地區,氯堿廠主要分布在新疆、山東、內蒙古、上海、河北等省市,焦化廠主要在華北、華東等地區,而合成氨醇企業主要在山東、山西、河南等省份。北等省市,焦化廠主要在華北、華東等地區,而合成氨醇企業主要在山東、山西、河南等省份。天風汽車團隊天風汽車團隊資料來源:車百智庫中國氫能發展報告2020、天風證券研究所(注:計算依據為
45、車輛氫耗7kg/100km、日均行駛200km、年出勤率90%)表:中國工業副產氫制氫的供應潛力19圖:中國工業副產氫制氫的綜合成本(元/Nm3)資料來源:車百智庫中國氫能發展報告2020、天風證券研究所制氫工藝現有年制氫潛力現有年制氫潛力/萬噸萬噸可供應公交車數量可供應公交車數量/萬輛萬輛輕烴利用副產氫306.5氯堿副產氫337.1焦爐煤氣副產氫27158.9合成氨合成甲醇等副產氫11825.6合計45097.62.1 制氫:電解水制氫技術路線制氫:電解水制氫技術路線電解水制氫目前有堿性電解(電解水制氫目前有堿性電解(ALK)、質子交換膜)、質子交換膜電解(電解(PEM)、固體氧化物電解()
46、、固體氧化物電解(SOEC)三類。)三類。ALK電解:電解:已實現大規模工業應用,國內關鍵設備已實現大規模工業應用,國內關鍵設備主要性能指標均接近國際先進水平;設備成本較低,主要性能指標均接近國際先進水平;設備成本較低,單槽電解制氫產量較大,易適用于電網電解制氫;單槽電解制氫產量較大,易適用于電網電解制氫;PEM電解:電解:國內較國際先進水平差距較大,體現在國內較國際先進水平差距較大,體現在技術成熟度、裝置規模、使用壽命、經濟性等方面;技術成熟度、裝置規模、使用壽命、經濟性等方面;運行靈活性和反應效率較高,能夠以最低功率保持運行靈活性和反應效率較高,能夠以最低功率保持待機模式,與波動性和隨機性
47、較大的風電和光伏具待機模式,與波動性和隨機性較大的風電和光伏具有良好的匹配性;有良好的匹配性;SOEC電解:電解:電耗低于電耗低于ALK和和PEM,尚未廣泛商業化,尚未廣泛商業化,國內僅在實驗室規模上完成驗證示范;需要高溫環國內僅在實驗室規模上完成驗證示范;需要高溫環境,適合產生高溫、高壓蒸汽的光熱發電系統。境,適合產生高溫、高壓蒸汽的光熱發電系統。電解水制氫的氫氣全口徑成本約電解水制氫的氫氣全口徑成本約50元元/kg,制氫環,制氫環節成本占比約節成本占比約44%,儲運環節約,儲運環節約24%,加注環節約,加注環節約32%。天風汽車團隊天風汽車團隊資料來源:中國氫能聯盟中國氫能及燃料電池產業手
48、冊(2020)、天風證券研究所(注:測算邊界為500kg/d 的固定式35MPa 加氫站、負荷率80%;20MPa 長管拖車200km 運輸距離)圖:電解水制氫的全口徑成本202.2 儲氫:高壓氣儲氫為主流,先進儲氫技術待突破儲氫:高壓氣儲氫為主流,先進儲氫技術待突破儲氫方式可分為:壓縮氣態儲氫、低溫液態儲氫、液氨儲氫方式可分為:壓縮氣態儲氫、低溫液態儲氫、液氨/甲醇儲氫、吸附儲能(氫化物甲醇儲氫、吸附儲能(氫化物/LOHC)等。)等。壓縮液態儲氫:壓縮液態儲氫:技術難度低、初始投資成本低,目前在國內外廣泛應用。技術難度低、初始投資成本低,目前在國內外廣泛應用。低溫液態儲氫:低溫液態儲氫:在國
49、外應用較多,國內以航空領域為主,民用領域尚未規模推廣。在國外應用較多,國內以航空領域為主,民用領域尚未規模推廣。液氨液氨/甲醇儲氫和吸附儲能(氫化物甲醇儲氫和吸附儲能(氫化物/LOHC):):國外已有產品和項目,國內產業化極少。國外已有產品和項目,國內產業化極少??傮w而言,國內氫的儲運技術在能效性、安全性上尚未完全解決??傮w而言,國內氫的儲運技術在能效性、安全性上尚未完全解決。目前普遍采用高壓氣氫儲運方式,儲氫密度低、目前普遍采用高壓氣氫儲運方式,儲氫密度低、壓縮能耗高且儲氫罐安全設計冗余帶來的材料成本較高。壓縮能耗高且儲氫罐安全設計冗余帶來的材料成本較高。天風汽車團隊天風汽車團隊資料來源:車
50、百智庫中國氫能發展報告2020 、世界銀行、中國工業氣體工業協會、中化石油勘探開發公司、天風證券研究所表:不同儲氫方式的對比21儲氫方式儲氫方式壓縮氣態儲氫壓縮氣態儲氫低溫液態儲氫低溫液態儲氫液氨液氨/甲醇儲氣甲醇儲氣氫化物氫化物/LOHC吸附儲氫吸附儲氫技術原理技術原理將氫氣壓縮于高壓容器中,儲氫密度與儲存壓力、儲存容器類型相關低溫(20K)條件下對氫氣進行液化利用液氨、甲醇等液體材料在特定條件下與氫氣反應生成穩定化合物,并通過改變反應條件實現氫的釋放利用金屬合金、碳質材料、有機液體材料、金屬框架物等對氫的吸附儲氫和釋放的可逆反應實現優點優點技術成熟、充放氫速率可調體積儲氫密度高、液態氫純度