新能源：氢能重点产业链介绍.docx

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1、新能源：氢能重点产业链介绍第一章：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L3亿吨左 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。制氢路径及成本比较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

2、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

3、，尚无规模化应用。制氢工业副产氢亟待有效利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。制氢一电解水制氢成本分析电解水制氢成本一般包

4、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。储氢运氢一三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

5、.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

6、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。第二章：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

7、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。氢燃料电池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

8、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

9、)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

10、优点，但制备工艺繁 杂，成本较高。车载储氢瓶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

11、22.9kg/m3的氢气密度；在70MPa下，氢气密度可达到39.6kg/m3。第三章：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。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

12、 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38/118/240/400亿7G 阳光电源一电解槽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

13、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。厚普股份一加氢设备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

14、时具备了 清洁能源+互联网+ 云计算十大数据分析 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。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， 202

15、0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。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%

16、, 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。第四章：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，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

17、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

18、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。第五章：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

19、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 至IJ 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80GW120GW水平，同时拉动氢 能运输和储存行业650亿欧元投资。