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2023年氢能产业链深度研究报告氢能产业链 年氢能产业链深度探讨报告 人类历史上每一次能源利用的里程碑式发展，都会开启一个新的时 代。从木柴到煤炭再到石油，人类文明也随之飞速进步，同时也越 来越离不开能源。而目前煤炭和石油等石化能源正面临着枯竭，人 类文明又将面临一个重大的转折。将来能源的选择将何去何从？答 案好像模糊却也清楚，高效、清洁、可持续是要素，其中高效是必 要条件。高效就意味着能量密度高，寻踪能源发展史不难发觉每次 能源的更迭都是在向更高的能量密度发展。由此来看，目前所知的 燃料中能量密度最高就是氢气，同时它还具备清洁和可持续的优势， 因此氢能极也许率将成为能源的终极之路。 主要观点 1. 氢能储量大污染小效率高，有望取代传统能源，市场直逼4万亿美元。 氢是最志向的替代能源。氢元素是宇宙最丰富的元素，它构成了宇宙质 量的75%。氢取自于水，反应后生成水，实现了可循环零污染，同时 氢能热值142KJ/g，效率高，并且无工作温度限制。 目前全球传统能源的年均消费量有45亿亿英热单位，对应市场空间超 过3万8千亿美元。假如氢能源胜利替代传统能源，其市场空间将直 逼4万亿美元。 2. 上游电解水制氢技术将成主流，成本是掣肘，期盼电价下降带来利润 空间。 制氢途径主要有热化学重整、电解水和光解水三类。当前主要以石化燃 料化学重整为主，但是该方法不行持续也不环保；光解水是理论上最理 想的技术，但仍处于探讨阶段。 电解水高效低碳可持续，并且技术业已成熟，高电价引起的高成本是目 前的主要障碍。近几年，可再生能源发电的装机总量和发电量都在快速 增长，电价下降是必定趋势，所以我们预料将来5-10年电解水制氢即 将“有利可图”。 3. 中游高密度储氢是关键，高压气态是过渡，看好化学储氢带来产业突 破。 高密度储氢有低温液态储氢、高压气态储氢，储氢材料储氢三种。低温 储氢不经济；高压气态储氢是目前商业应用的主要方式，但是比容量低 限制了它的长远发展。 化学储氢是最志向的，比容量高、平安性好、成本低，但是材料的可逆 年氢能产业链深度探讨报告 吸放氢和吸放氢温度技术问题尚待攻克，一旦取得突破将打通整条氢能 源产业链。 4. 下游固定式领域发展稳定，汽车领域或将激发1万5千亿美元的市 场空间，无人机上的应用将是将来看点。 氢能源应用以燃料电池为基础，目前主要分布在叉、固定式和便携式三 个方面。 固定式领域发展快速，2023出货功率187百万瓦特，年增长率达到 50%。交通领域，叉车市场向好，在美国年复合增速高达52%，小型 车或在丰田Mirai 首发引领下取得突破，看1万5千亿美元的市场空间。 消费级无人机预料将迎来爆发元年，其功能系统目前主要是锂电池，搭 载氢燃料电池的无人机具有轻量和高续航特性或将强势逆袭。 2 年氢能产业链深度探讨报告 书目 一、能源短缺和环境恶化，可持续清洁能源的开发燃眉之急 . . 7 （一）传统石化能源可用年数不超过120年 . 7 （二）环境恶化，生存受到挑战 . 8 （三）可持续清洁能源的开发是唯一解决方案 . 9 二、氢能源是终极能源之路 . 9 （一）氢能大储量、零污染、高效率 . 9 （二）氢能源生产和运用形成可循环闭环，实现可持续发展 . 9 （三）氢气比能量高，易于实现轻量化和高续航 . . 10 （四）将来电和氢将成为能源结构两大支柱，实现能源的标准化 . 12 三、氢能源正处于产业化前夕，市场空间直逼4万亿美元 . 12 （一）氢能大蓝海，想象空间无限 . . 13 （二）氢能发展已进入市场推广阶段，政策支持发展有保障 . 13 （三）氢能产业链三大环节：上游看电解水、中游看化学储氢、下游交通领域值得期盼 . 17 1、氢能产业链分为上游制氢、中游储氢和下游应用三大环节 . . 17 2、上游制氢：电解水制氢将成主流，成本将随电价下降而下降 . 18 3、中游储运：高密度储氢是关键，储氢材料突破将助力氢能大发展 . 22 4、下游应用：万事俱备只欠东风，交通领域起飞在即，无人机上的应用有望成为突破口 . . 26 四、氢能产业链上的公司梳理. 34 （一）A 股标的梳理 . 34 （二）举荐公司 . . 36 1、三环集团：固体氧化物燃料电池隔膜板的主要供应商 . . 36 2、富瑞特装：全球首家突破储氢材料技术的企业 . 38 3、长城电工：控股中国燃料电池领域规模最大的企业新源动力9%的股权 . . 39 3 图表书目 图表 1 全球能源消费结构 . 7 图表 2 传统能源储量/消费量. 7 图表 3 传统石化原料的用途. 8 图表 4 年均碳排放. 8 图表 5 环境恶化实例 . 8 图表 6 新能源替代传统能源结构图 . 9 图表 7 氢能源发展史 . 10 图表 8 氢经济示意图 . 10 图表 9 主要燃料的热值比较表 .11 图表 10 氢和锂电比能量比较.11 图表 11 氢能实际应用 . 12 图表 12 氢能社会展望图. 12 图表 13 氢能市场空间预料 . 13 图表 14 美国能源署氢能源安排 . 13 图表 15 支持氢能国家分布 . 14 图表 16 各国氢能相关政策 . 14 图表 17 氢能产业链. 18 图表 18 氢气制备途径 . 18 图表 19 全球制氢实力（百万标准立方英尺/天）. 19 图表 20 目前制氢主要原料 . 19 图表 21 目前氢气主要用途 . 19 图表 22 主要制氢技术成本对比 . 20 图表 23 氢气成本与石油和自然气售价对比. 20 图表 24 典型制氢工艺中各类能源的转化效率和温室气体排放量 . 20 图表 25 光解水制氢原理示意图 . 21 图表 26 电极和反应物能带示意图. 21 图表 27 电解水制氢成本构成. 21 图表 28 可再生发电装机容量和发电量. 21 图表 29 电解水制氢成本下降预期. 21 图表 30 典型储氢技术 . 22 图表 31 储氢钢瓶示意图. 23 图表 32 钢瓶储氢容量和DOE 目标 . 23 图表 33 储氢钢瓶分类 . 23 4 图表 34 储氢体积比密度. 24 图表 35 固体储氢材料分类 . 24 图表 36 碳基储氢材料 . 25 图表 37 MOFs 储氢材料 . . 25 图表 38 化学储氢机理图. 25 图表 39 氢化物理论储氢量（wt%）. 25 图表 40 不同储氢材料的特点. 26 图表 41 “高效储氢”技术发展路途 . . 26 图表 42 氢能应用领域 . 26 图表 43 分地区燃料电池出货量（百万瓦特） . 27 图表 44 分应用燃料电池出货量 . 27 图表 45 便携式燃料电池. 27 图表 46 美军燃料电池应用分类 . 27 图表 47 2023年军用燃料电池资金支持项目 . 27 图表 48 燃料电池作通信基站备用电源. 28 图表 49 热电联产示意图. 28 图表 50 燃料电池固定式领域出货量（万台） . 29 图表 51 燃料电池固定式领域出货量（百万瓦特） . 29 图表 52 固定式领域燃料电池全球主要制造商 . 29 图表 53 燃料电池和锂离子电池动力车性能对比. 30 图表 54 全球燃料电池车增长快速（台） . 30 图表 55 乘用车型燃料电池车占比最大. 30 图表 56 美国燃料电池叉车销量（辆）. 30 图表 57 叉车主要销售客户 . 30 图表 58 燃料电池叉车主要制造商. 31 图表 59 全球汽车总销量（万辆）. 31 图表 60 运输领域能源消耗量（百万吨油当量）. 31 图表 61 小型燃料电池车发展历程. 32 图表 62 日本Mirai 性能参数 . . 32 图表 63 电动车和燃料电池车成本和里程关系 . 32 图表 64 Mirai 订单超预期 . 33 图表 65 全球加氢站分布. 33 图表 66 全球加氢站改变. 33 图表 67 A 股标的公司列表. 34 5