氢能产业链专题研究：氢能重点产业链介绍.docx

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1、氢能产业链专题研究：氢能重点产业链介绍1 氢能产业链上游我国氢能产业具备长期发展潜力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。制氢化石能源制氢是我国目前主要氢源2019年，我国氢气主要来源于化石能源制氢（煤制

2、氢、天然气制氢）；其中，煤制氢与产量达到2,124吨，占我国氢能产量的63.54%，天然气制氢产量为460 万吨，占我国氢能产量的14%，而电解水制氢产量仅约为50万吨。 煤制氢技术路线稳定高效，制备工艺成熟，也是成本最低的制氢方式，经测算，在原料煤价格在800元/吨时，制氢成本约为12.64元/kg。 天然气制氢技术中，蒸汽重整制氢较为成熟，是国外主流的制氢方式，经测算，在天然气价格为2.5元/Nm3时，天然气制氢的成本约为12.79/kg，其中天然气 原料成本占据总成本的70%以上。储氢运氢气、液、固三种方式比较氢储存的方式有高压气态储氢、低温液态储氢和固态储氢。目前高压气态储运氢技术相对

3、成熟，是我国现阶段主要的储运方式。 气氢通常以20MPa钢制氢瓶储存，并通过长管拖车运输，适用于短距离、小规模输运。管道输氢是实现氢气大规模、长距离运输的重要方式，但建设成本较 大，目前我国仅有100km管道建设。液态储氢是指在标准大气压下，将氢气冷却至零下252.72摄氏度液化储存在特制的高度真空的绝热容器中，常温常压下液氢的密度为气氢的845倍，适用于距 离较远、运输量较大的场合，但装置投资较大，能耗较高。 固态储运是以金属氢化物、化学氢化物或纳米材料等作为储氢载体，通过化学吸附和物理吸附的方式实现氢的存储。固态储氢具有储氢密度高、安全性好、氢 气纯度高等优势。但技术复杂，成本高，尚无规模

4、化使用。三种形式的结合应用前景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

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。2 氢产业链中游（燃料电池动力系统）我国氢燃料电池汽车发展现状在政策的支持下，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

6、 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。氢燃料电池汽车结构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。膜电极关键材料质子交换膜膜电极（MEA）由质子

7、交换膜、催化层和气体扩散层组成，是燃料电池发电的关键核心部件，同时也是多相物质传输和电化学反应的场所，决定了燃料电池的 性能、寿命和成本。主要性能指标包括单位表面积的输出功率（功率密度）、贵金属用量（单位功率输出的铂用量）、寿命和成本。膜电极生产目前采用的是 第二代生产技术催化剂涂膜（CCM）技术，具有卷对卷（Roll-to-Roll）连续化高速生产能力。国际上，日、美、欧、加拿大等国家和地区凭借多年技术 积累，在膜电极的基础研究和制备技术上一直处于领先地位。目前，国际上最先进的膜电极商业化产品的功率密度在1.41.5W/cm2范围内，国内量产膜电极 的功率密度为1.01.2W/cm2。催化剂

8、在燃料电池中，催化剂起到分解氢气和氧气进行电化学反应产生电流的作用。目前商用催化剂为铂碳催化剂，而稀有金属铂的高成本是燃料电池商业化的主要 阻碍之一。国外催化剂用量已实现0.2g/kW，而我国催化剂用量普遍处于0.3-0.4g/kW的水平。因此低铂和非铂催化剂的开发成为降低燃料电池成本的关键。 催化剂需要平衡成本与耐久性两方面的需求，新型高稳定、高活性铂或非铂催化剂是研究热点。铂合金催化剂取得很大进展，如铂钴、铂镍等正在得到实际应 用；非铂催化剂性能与稳定性还有待提升。燃料电池电堆成本下降趋势国内燃料市场目前市场区域性订单多，同时批量供货的竞争者开始增多，市场竞争开始由一向多发展，市场集中度逐

9、年下降，2020年CR5为64%，较2019年降 低14%，预计2-3年内仍会下降。 2020年，膜电极、双极板、燃料电池电堆、氢气循环泵、空压机等核心材料和关键部件价格均有明显下降，同比2019年降幅在20%-50%。其中，燃料电池电 堆、空压机价格接近腰斩；膜电极实现20%-30%降价；氢气循环泵价格从3万元降到1-2万元/台，国产氢气循环泵相比进口产品可便宜70%以上。3 氢能关键装备市场展望生产端市场前景电解槽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。

10、 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。燃料电池汽车与电堆市场前景根据上海、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

11、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。燃料电池核心零部件市场前景随着氢燃料电池产业发展，其上游零部件膜电极与双极板市场需求随之增长。我们根据目前各省市发布的氢燃料电池汽车投放量规划预测，2021-2025年我国 氢燃料电池车用膜电极与双极板的年新增市场需求的CAGR为83%。2025/2030年前我国膜电极新增市场37/173亿元，双极板新增市场将达到12/52亿元。储氢瓶市场前景未来几年，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

12、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。4 我国氢能发展规划介绍多部门支持氢能产业发展继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。三大氢燃料电池“示范城市群”落地，

13、推动氢能跨区域发展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。多省市发布氢能产业建设目标目前，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

14、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。5 海外氢能发展规划介绍欧盟将氢能战略“ 三步走”计划，绿氢生产为首要任务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

15、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。发展氢能将为欧盟带来巨大的社会经济和环境效益据欧洲氢能路线图预计，到2050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

16、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。欧洲部分国家氢能战略：大力发展可再生能源制氢目前英国、法国、德国、意大利等主要欧洲国家纷纷发布了国家氢能战略，明确了2030年氢能发展目标以及相应的投资计划，这些战略不仅将带动能源结构 改变，更将带动相关技术集成，连带其他行业的技术革新。 确立以可再生能源为基础的氢气发展路径。截至2020年底，欧洲共有总装机量为21.3GW的151个电解水制氢项目在推进。其中有82个项目宣布了其制氢电 力来源，风能、太阳能和水能等可再生能源将为这些电解槽提供99的动力。报告节选：底部话题 追加内容 追加 追加内容本文作者可以追加内容哦 !