2022年中国氢能行业白皮书：发展燃料电池，助力氢能社会-头豹.pdf

1 2022 LeadLeo www.leadleo.com 报告提供的任何内容（包括但不限于数据、文字、图表、图像等）均系头豹研究院独有的高度机密性文件（在报告中另 行标明出处者除外）。未经头豹研究院事先书面许可，任何人不得以任何方式擅自复制、再造、传播、出版、引用、改 编、汇编本报告内容，若有违反上述约定的行为发生，头豹研究院保留采取法律措施、追究相关人员责任的权利。头豹 研究院开展的所有商业活动均使用“头豹研究院”或“头豹”的商号、商标，头豹研究院无任何前述名称之外的其他分支机构 ，也未授权或聘用其他任何第三方代表头豹研究院开展商业活动。 头豹研究院2 2022 LeadLeo www.leadleo.com 2020 LeadLeo www.leadleo.com 碳中和系列 研究报告 | 2022/02 研究报告 | 2022/11 研究目的 本 报告 为 氢 能 产业 系 列 白皮 书 梳 理 中 国 氢能 产 业 发展 现 状和 发 展 机遇 ， 包 括氢 能 产业 链 上 中下 游 及 氢能 产 业 园发展；分析世界各国氢能发展现状 和规划 目标并 总结经 验；深 度分析 中国氢 能燃料 电池系 统发展 情况 。 研究区域范围 世界 研究周期 2022 年 研究对象 氢能行业 此研究将会回答的关键问题 ① 中国氢能行业发展的机遇与挑战 ② 世界氢能行业发展的规划与经验 ③ 中国氢能燃料电池系统市场 03 中国本土企业不断精进研发实力，提高产品自主化水平。26家销售燃料电池系统的企业中，超七成企业 拥有电堆设计与集成技术，其中超半数企业将电堆作为独立产品出售；超五成企业具备膜电极制备能力。 虽上游核心原材料如催化剂、质子交换膜、气体扩散层等仍依赖于国外进口，但本土化率逐年提升，企 业不断攻克上游关键技术实现自主生产供应。 核心技术驱动产业发展， 助力燃 料电池 降本增 效 日本政府通过打造国际氢气供应链，发挥企业联盟作用协调企业氢能发展，并搭建“政企学”创新平台提 供研发技术支持；韩国政府自上而下制定氢能发展规划政策，消除企业发展氢能产业的不确定性，并提 供充足的财政资金支持，引导社会资本进入氢能产业；美国将氢能产业发展作为长期战略储备，推动社 会利益相关方在竞争性机制下开展合作，同时LPO的创新能源贷款为项目提供债务资本；欧盟目前主要 将氢能作为重点行业降碳减排和保护国家能源安全的关键手段。 02 重视绿氢制备，聚焦交通 领域应 用 “十四五” 规划提出了对氢能整体发展的清晰布局，政策内容覆盖氢能制储运加等生产供给环节和工业、 交通、储能等应用领域，2022年冬奥会掀起氢能热潮，万亿市场蓄势待发。现阶段，中国主要的氢能制 储运氢方式为化石燃料制氢和高压气态长管拖车，并朝着可再生能源电解水制氢、液氢及管道输氢方向 发力；中国加氢站建设的设备成本占比高达70，设备国产化水平不足，“加油加氢一体化”手段将有效提 升加氢站覆盖率。 01 政策支持，发展提速，国 产化趋 势加强3 2022 LeadLeo www.leadleo.com 氢能系列 研究报告 | 2022/11 www.leadleo.com 400-072-5588 ◆ 名词解释 ------------------------------------ 05 ◆ 中国氢能行业概览 ------------------------------------ 06 中国氢能行业发展背景 ------------------------------------ 07 中国氢能行业发展政策 ------------------------------------ 08 中国氢能行业全景图 ------------------------------------ 09 中国制氢产业发展概览 ------------------------------------ 10 中国储运氢产业发展概览 ------------------------------------ 11 中国加氢产业发展概览 ------------------------------------ 12 中国燃料电池系统产业发展概览 ------------------------------------ 13 中国交通领域氢能发展概览 ------------------------------------ 14 中国工业领域氢能发展概览 ------------------------------------ 15 中国氢能产业园发展概况 ------------------------------------ 16 中国氢能产业园竞争情况 ------------------------------------ 20 中国氢能产业园推荐 ------------------------------------ 23 ◆ 海外氢能产业发展经验 ------------------------------------ 25 日本氢能产业发展概览 ------------------------------------ 26 日本氢能产业发展经验国家/行业层面 ------------------------------------ 27 日本氢能产业发展经验企业层面 ------------------------------------ 29 韩国氢能产业发展概览 ------------------------------------ 30 韩国氢能产业发展经验国家/行业层面 ------------------------------------ 31 韩国氢能产业发展经验企业层面 ------------------------------------ 32 美国氢能产业发展概览 ------------------------------------ 34 美国氢能产业发展经验国家/行业层面 ------------------------------------ 35 美国氢能产业发展经验企业层面 ------------------------------------ 36 欧盟氢能产业发展概览 ------------------------------------ 37 欧盟氢能产业发展经验国家/行业层面 ------------------------------------ 39 欧盟氢能产业发展经验企业层面 ------------------------------------ 40 ◼ 目录4 2022 LeadLeo www.leadleo.com 氢能系列 研究报告 | 2022/11 www.leadleo.com 400-072-5588 ◆ 中国燃料电池系统产业分析 ------------------------------------ 41 中国燃料电池系统产业全景图 ------------------------------------ 42 中国燃料电池系统企业技术布局深度 ------------------------------------ 43 中国燃料电池系统企业应用部署能力 ------------------------------------ 48 中国燃料电池系统企业综合分析 ------------------------------------ 52 中国燃料电池系统企业推荐 ------------------------------------ 57 ◆ 方法论 ------------------------------------ 60 ◆ 法律声明 ------------------------------------ 61 ◼ 目录5 2022 LeadLeo www.leadleo.com 氢能系列 研究报告 | 2022/11 www.leadleo.com 400-072-5588 ◆ 电堆由众多单体电池按照特定工艺串联组装制成的发电装置。其中每个单体电池都由双极板、膜 电极和相关套件组成，其内部通过注入氢气和氧气发生氧化还原反应形成电子运动，从而产生电流。 ◆ 质子交换膜燃料电池电堆内部膜电极的一层薄膜，负责阻隔、分离气体燃料和氧化剂，同时负责 传导燃料电池内部电化学反应下由正极向负极的质子传播。 ◆ 双极板电堆中重要的结构材料，主要负责导热、导电、排水。 ◆ 催化剂燃料电池电堆内部负责催化燃料发生电化学反应发电的材料。 ◆ 电解槽电解槽由槽体、阳极和阴极组成，多数用隔膜将阳极室和阴极室隔开。按电解液的不同分 为水溶液电解槽、熔融盐电解槽和非水溶液电解槽三类。当直流电通过电解槽时，在阳极与溶液界 面处发生氧化反应，在阴极与溶液界面处发生还原反应，以制取所需产品。 ◆ 储氢瓶 用于充装高压氢气或低压液态氢且安装在固定位置的储存装置。 ◆ 液氢由氢气经过降温而得到的液体，是一种无色、无味的低温高能液体燃料。 ◆ 氢脆是溶于钢中的氢，聚合为氢分子，造成应力集中，超过钢的强度极限，在钢内部形成细小的 裂纹，又称白点。 ◼ 名词解释6 2022 LeadLeo www.leadleo.com 头豹研究院 第一章 中国氢能行业发展概览 ◆ 中国氢能行业发展综述 ◆ 中国氢能产业链梳理 ◆ 中国氢能产业园分析7 2022 LeadLeo www.leadleo.com 氢能系列 研究报告 | 2022/11 www.leadleo.com 400-072-5588 市场规模 中国氢气供需预测 氢气需求提升，2050年占中国终 端能源体系10，产值达12万亿 中国燃料电池装机量 燃料电池系统装机量大幅提升， 车用燃料电池应用占据主导地位 中国燃料电池汽车数量 2025年氢能源汽车产量有望突破 5万辆，市场需求大幅提升 中下游市 场规模 飞跃式 增长 ， 驱动全产业链市场化发展 来源中国能源网，国家能源局，头豹研究院 氢 能 制 储 运 加 环 节 氢 能 转 换 之 氢 燃 料 电 池 氢 能 应 用 0.33 0.60 2019 2050E 81.8 210.92 2,150.95 2020 2025E 1.07 5.00 2020 2025E 367.3 919.6 “ 十四 五” 规划 开展高性能、长寿命质子交换 膜燃料电池技术研究 突破固体氧化物燃料电池关键 技术 完善熔融碳酸盐燃料电池电池 堆堆叠、功率放大等关键技术 掌握百千瓦级熔融碳酸盐燃料 电池集成设计技术 中国可再生能源制氢量达 10-20万吨/年 气态运输用氢气瓶突破 500MPa 中国计划建成 400加氢站 内蒙古“多能互补氢”“源网荷 储氢”等示范项目15 燃料电池车辆保有量 50,000辆 北京氢燃料电池牵引车和载货 车替换4,400辆 江苏含氢能源汽车在内的氢能 产业链50条 规划重点聚焦于氢能制储运 加和氢能源汽车的发展 【亿吨】 【MW】 【万辆】 热点追踪 “ 绿色冬奥” 氢能基础设施建设 30加氢站 1座全球最大电解水制氢装置 “ 绿色冬奥” 氢气制备环保性高 共11座制氢厂供应氢气 包括7座绿氢制氢厂 “ 绿色冬奥” 示范性应用 1,000氢能源汽车 816辆氢能源客车 1,200高压储氢火炬 2021全年燃料电池汽车产量为 1,777 辆，同比增长 48.2 氢蓝时代氢燃料电池系统实现全 球单堆额定功率首次突破 130kW 中 国首条自主可控质子交换膜产 线投运，规模达 30万平方米 冬奥会成为中国氢能产业发 展重要里程碑事件之一 12 万亿 “十四五” 规划重点聚焦于氢 能“制储 运加环 节” 和氢能源汽车的发展 ，“绿色 东奥”强有力推动了中国氢 能产业 建设 ◼ 中国氢能行业发展背 景 中国氢能产业链热点汇总 、 十四 五规划 、市场 规模图 谱8 2022 LeadLeo www.leadleo.com 氢能系列 研究报告 | 2022/11 www.leadleo.com 400-072-5588 来源各政府部门官网，头豹研究院 政策文件 颁布时间 颁布主体 主要内容及作用 2022年能源工作指 导意见 2022/3 国家能源局 因地制宜开展可再生能源制氢示范， 探 索氢能 技术发 展路线 和商 业化应用路径，加快新型储能、氢能等低碳零碳负碳重大关键技 术研究，围绕新型电力系统、新型储能、氢能和燃料电池等重点 领域，增设若干创新平台 氢能产业发展中长 期规划（2021 2035 年） 2022/3 国家发改委、 国家能源局 明确氢能产业是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向，统筹 推进制氢设施、储运体系、加氢网络等基础设施建设，有序推进 氢能在交通领域的示范应用， 拓 展在储 能、分 布式发 电、工 业等 领域的应用，加快探索形成有效的氢能产业发展的商业化路径 “ 十四五” 新型 储能 发展实施方案 2022/3 国家发改委、 国家能源局 拓展氢（氨）储能、热（冷）储能等应用领域，开展依托可再生 能源制氢（氨）的氢（氨）储能、利用废弃矿坑储能等试点示范， 因地制宜促进多种形式储 能发展 ，支撑 综合智 慧能源 系统建 设 关于促进钢铁工业 高质量发展的指导意 见 2022/2 工业和信息化部、 国家发改委、生 态环境部 钢铁行业研发投入强度力争达到1.5，氢冶金、低碳冶金、洁净 钢冶炼等先进工艺技术取得突破进展。关键工序数控化率达到 80左右，生产设备数字化率达到55，打造30家以上智能工厂， 推动钢铁工业向绿色低碳 可持续 水平 关于完善能源绿色 低碳转型体制机制和 政策措施的意见 2022/1 国家发改委、 国家能源局 引导工业企业开展清洁能 源替代，建设分布式清洁能源和智慧能 源系统；推进交通运输绿 色低碳 转型，推行大容量电气化公共交 通和电动、氢能、先进生物液体燃料、天然气等清洁能源交通工 具；探索输气管道掺氢输送、纯氢管道输送、液氢运输等 高 效输 氢方式 “ 十四五” 原材 料工 业发展规划 2021/12 工业和信息化部、 科学技术部、自 然资源部 突破储氢材料、富氢碳循环高炉、氢能窑炉、氢基直接还原等关 键材料技术，推动石化化 工行业 探索可 再生能 源发电 制氢产 业发 展；实施氢冶金、非高炉炼铁等低碳冶炼试点项目，开展低碳水 泥、氢能窑炉及固碳建材试点 “ 十四五” 能源 领域 科技创新规划 2021/12 国家能源局 突破氢气制储运加、燃料电池设备及系统集成、氢安全防控及氢 气品质保障等方面的关键技术，开展氢能和燃料电池技术研究 综合运输服务“ 十 四 五” 发展规划 2021/11 交通运输部 大力发展清洁化运输装备,加快充换电、加氢等 基础 设施规 划布局 和建设 “ 十四五” 工业 绿色 发展规划 2021/11 工信部 开展非高炉炼铁、二氧化碳耦合制化学品、可再生能源电解制氢、 等重大降碳工程示范； 鼓 励氢能 等替代 能源在 钢铁、 水泥、 化工 等行业的应用；发展氢燃料燃气轮机、超高压氢气压缩机、高效 氢燃料电池等氢能源设备 “ 十四五” 全国 清洁 生产推行方案 2021/10 国家发改委、生 态环境部等九部 门 石化化工行业实施绿氢炼化、二氧化碳耦合制甲醇等降碳工程， 支持开展氢能冶金等领域 清洁生 产技术 集成应 用示范 “ 十四五” 规划 和 2035 年远景目标纲要 2021/3 全国人大 要前瞻谋划未来产业， 在氢能 与储 能等前沿 科技和 产业变 革领域 ， 组织实施未来产业孵化与加速计划，谋划布局一批未来产业 “十四五” 规划政策覆盖氢能 全产业 链，从 氢能整 体规划 出发， 向工业 领域、 交通领域、储能领域等拓 展延伸 ，引导 氢能产 业发展 ◼ 中国氢能行业发展政 策 中国氢能产业发展相关政 策 ，2021-2022年9 2022 LeadLeo www.leadleo.com 氢能系列 研究报告 | 2022/11 www.leadleo.com 400-072-5588 来源欣和智达，车百智库，头豹研究院 以上仅为部分代表性企业 气态储运氢（98 ） 长管拖车 管道运输  总体而言 ， 目 前 中 国 氢 储 运 以 高 压气氢长管拖车为主 （90） 液态储运氢（2 ） 液氢槽罐车 液氢储罐  目 前 中 国 液 氢 储 运 仅 用 于 航 空 及 军事领域，未来5 年内有望民用化 固态储运氢 稀土储氢 金属储氢 ❑ 目 前 中 国 固 态 储 运 处 于 试 验 阶 段 ， 尚未形成标准化固态储运技术 50 15 10 25 压缩机 加注机 储氢瓶 其它费用 加氢站建设运营成本结构 压缩设备 加氢站设备制造 加氢站建设运营 加氢设备 储氢设备 其他设备 ❑ 目前中国加氢站建 设 的设备成本占总成 本 比 重 高 达75 ， 投资 建设企业呈现多元化 站外供氢加氢站 站内制氢加氢站 交通领域 工业领域 道路交通领域 非道路交通领域 氢能冶金 绿氢化工 建筑领域 储能领域 发电领域 热电联产 其 它 工 艺 制 氢 电解水制氢（4 ） 73 15 12 电力 设备折旧 其他 PEM 电解水制氢成本构成 化石燃料制氢（64 ） 30 33 118 271 轻烃利用 氯碱 合成氨 焦炉煤气 中国工业副产氢制氢供应潜力，2020 年 【万吨】 工业副产制氢（32 ） 43 16 13 28 煤制氢 天然气制氢 石油制氢 其他 化石燃料分类制氢情况 35 17 8 25 15 催化剂 质子交换膜 碳纸 双极板 其他 燃料电池电堆 燃料电池系统配件 ❑ 电堆核心组件本土化率较低 ，发展亟需国产化、 批量化、 标准化 催化剂 质子交换膜 双极板 气体扩散层 （碳纸） 气体循环系统 热管理系统 电控系统 数据采集系统 氢燃料电池电堆成本构成 中国氢能产业链分为制氢 、储运 氢、加 氢、能 量转换 、用氢 五个环 节，氢 燃 料电池汽车是目前中国氢 能应用 最主要 的领域 ◼ 中国氢能行业全景图 中国氢能产业全景图 制 氢 储 运 氢 加 氢 能 量 转 换 用 氢 【百分比】 【百分比】 【百分比】10 2022 LeadLeo www.leadleo.com 氢能系列 研究报告 | 2022/11 www.leadleo.com 400-072-5588 制氢方式 原理 成本构成/ 发展现状 化石燃料制氢 【灰氢】 煤制氢 以煤在蒸汽条件下气化 产生含氢和一氧化碳的 合成气，合成气经变换 和分离制成氢 天然气制氢 天然气、石油产品生成 CO的合成气，然后通过 PSA或膜法分离法转化为 CO2和H2 工业副产制氢 【蓝氢】 焦炉煤气/氯碱 化工/丙烷脱氢 副产制氢 在工业生产过程中，利 用富含氢气的终端废弃 物或副产物作为原料， 采用变压吸附法（PSA） 回收提纯制氢 电解水制氢 【绿氢】 碱性/质子交换 膜/阴离子交换 膜/固体氧化物 电解制氢 电解液一般是含有30左 右KOH的溶液，接通直 流电后，水在电解槽中 被分解为氢气和氧气 来源焦炉煤气制氢方法的比较及成本分析，煤制氢与天然气制氢成本分析及发展建议，头豹研究院 1）技术成熟，制氢纯度99，制氢效率80，成本较低 2）原料储备有限，制氢过程碳排放约14kgCO2/kgH2，须 提纯并去除杂质 天然气制氢成本构成 煤制氢成本构成 37 26 23 8 6 煤炭 氧气 制造及财务 燃料 其他 制氢成本 1.81-3.42元/m 3 73 14 9 4 天然气 燃料气 制造及财务 其他 制氢成本 1.08-1.21元/m 3 制氢成本 2.46 -2.69元/m 3 1）制氢纯度99，制氢成本适中 2）需提纯并去除杂质，无法作为大规模集中化的氢能源供应源 70 16 113 焦炉煤气 电 其他 设备折旧 焦炉煤气制氢成本构成 1）工艺过程简单，制氢过程零碳排放 2）碱性电解制氢技术已大规模应用，质子交换膜电解制氢技 术对可再生能源适配度更强 制氢成本 3.30 -5.15元/m 3 PEM 电解水制氢成 本构成 73 15 12 电力 设备折旧 其他 根据制氢工艺不同，氢气 分为灰 氢、蓝 氢和绿 氢，现 阶段中 国以化 石燃料 制 灰氢为主，电解水制绿氢 比例仅 约4 ，可 再生能 源发电 将推动 电解水 制氢规 模化生产 ◼ 中国制氢产业发展概 览 中国制氢技术对比 ❑ 绿氢是实现双碳目标的必经之路 为实现“3060”双碳目标，亟需改变现有能源结构，实现80的非化石能源应用。氢气热值为 142KJ/g，约是石油的3倍，煤炭的4.5倍，是现有化石燃料的理想替代品，在实现能源替代以及交 通工具绿色化方面发挥不可替代的作用。 中 国是世 界上 最大的制 氢国， 当前以 化石 燃料制氢 为主， 占比约64 ，工业副产制氢和电解水制氢分别 占比约32 和4 。但化石燃料制灰氢一方面受能源转 型的影响原料供给减少；另一方面制氢过程二氧化碳排放增加，不是最优的制氢选择。电解水制 氢技术设备简单，工艺流程稳定可靠，产生的氢气纯度高（99），同时生产过程基本实现零碳 排放，是最理想的氢气制备方式。 ❑ 可再生能源发电将推动电解水制氢规 模化生 产 目前电解水单位制氢成本是煤制氢的4-5倍，制氢量通常小于200m3/h，电力成本约占电解水制 氢成本的73，是目前制约电解水制氢发展的重要因素之一。中国正大力推进可再生能源平价上 网，利用风电、光伏等可再生能源分布式发电系统电解水制氢， 一方面 能够降 低制氢 成本， 另一 方面 可缓 解可 再 生能 源 因波 动和 间歇 性产 生 的电 力 消纳 压力 ，配 合电 网 调峰 储 能， 实现 共建 互赢。11 2022 LeadLeo www.leadleo.com 氢能系列 研究报告 | 2022/11 www.leadleo.com 400-072-5588 来源国联证券，头豹研究院 储运方式 运输工具 原理 压力 经济距离 成本 发展现状 气态储运 长管拖车 将氢气以高压气体形 式注入特定储氢容器 或管道中进行储运 20MP ≤150KM 短途 小规模 2.02元/kg 1）发展成熟，是目前中国应用最广泛的 输氢方式 2）单车装载量约350kg，装卸时间各需 4-8小时，技术及产品成熟，前期投资小 管道 1-4MP ≥500KM 固定站点式 超大规模 0.3元/kg 1）目前中国输氢管道长度约260公里 2）可解决氢气资源与应用市场空间分布 不均的问题，前期投资大，存在“氢脆”等 技术难点 液态储运 液氢槽罐车 通过物理或化学方式 将氢能从气态变为液 态进行储运，目前主 要为物理液压 0.6MP ≥200KM、 中长距离 大规模 12-15元/kg 1）目前仅应用于航天及军事领域，未来 有望实现民用 2）单车装载量约3,000kg，装卸时间1-2 小时，液化成本高 固态储运 货车 使用具有物理吸附性 质和微格网孔的材料 吸附氢气或镁、铁等 化学氢化物进行储氢 4MP ≤150KM / 1）镁基等轻质储氢材料兼具高体积储氢 密度和重量储氢率，安全性高 2）目前处于研发试验阶段 氢储运的最佳方式根据运 输距离 、装载 规模等 不同应 用场景 变化。 高压气 态 长管拖车是中国目前最常 用的氢 储运方 式，管 道运输 是未来 发展趋 势 ◼ 中国储运氢产业发展 概览 中国储运氢技术对比 ❑ 中国现阶段主要的氢气储运方式为高 压气态 长管拖 车，并 积极布 局管道 运输 中国西北地区可再生能源丰富，是未来氢气的主要产地，但能源消费主要分布在东部沿海地区，能 源需求分布和资源分布情况不相匹配。氢气储运连接氢气供应端和需求端，是氢能规模化、商业化 发展的重要发展环节。氢气的储运主要分为气态储运、液态储运、固体储运三种方式， 其中 高压气 态长管拖车是目前中国技术掌握最成 熟、应 用最广 泛的氢 储运方 式，加 氢站的 外送氢 气均采 用长管 拖车进行运输；液态储运液化过程能耗高，液化1kg氢气需消耗电量12-15kwh，储运容器需使用超 低温环境使用的特殊液氢罐，目前仅应用于航天及军事领域，2050年或将实现民用；固态储运具备 安全及高密度等优点，是三种方式中最理想的储运方式，但技术复杂度高，目前仍处在试验阶段。 当前中国氢气储运仍属于发展初期，相关技术及产业标准较国外水平落后，产业进步空间较大。以 气态储运为例，中国长管拖车普遍使用20Mpa钢质储氢罐，单车运氢量约300kg，而国外已实现 45MPa纤维全缠绕氢瓶长管拖车运氢，单车运氢量可达700kg以上， 提高 高压气 态拖车 储氢压 力、 降低储氢罐质量及形成生产规模化效 应能够 有效提 升运氢 量和降 低储运 成本。此外，随着氢能运输 需求规模不断扩大，可实现超大规模、长距离运输的管道运输尤为重要，其运氢成本仅为0.3元/kg， 但氢气进入钢材内部易发生“氢脆”，需使用蒙耐尔合金等特殊材料，管道铺设成本约500万元/km， 建设成本高且难度大。目前中国正尝试天然气掺氢技术，积极布局氢能运输管道网络系统。12 2022 LeadLeo www.leadleo.com 氢能系列 研究报告 | 2022/11 www.leadleo.com 400-072-5588 来源国家能源局，雪球，国联证券，头豹研究院 【座】 14 31 61 128 218 40 121 97 110 70 2017年 2018年 2019年 2020年 2021年 数量 增长率 【百分比】 中国加氢站建设设备成本 占比高 达70 ， 设备国 产化水 平不足 ，政府 不断出 台补贴政策推动行业发展 ，加氢 站形态 朝着“加 油加氢 一体化”方 向发展 ◼ 中国加氢产业发展概 览 中国外供高压氢加氢站建 设成本 构成 ，2020年 ❑ 中国加氢站建设成本高，设备成本占 比高达70 加氢站供氢方式分为站内供氢和外供氢气，中国加氢站主要为外供氢气，其成本 包括设备成本和安装施工成本，其中 设备 成 本占 总 成本 的70 以上。根据测算， 中国建设一座日加氢能力500kg、加注压力位35Mpa的加氢站需要约1,200万元 （不含土地费用），相当于传统加油站的3倍，其中压缩机的成本为450-500万元， 加注机成本约200-250万元，储氢瓶成本约150万元 。除建设成本外 ，加氢 站还面 临着设备维护、运营、人工等费用成 本，折 合氢气 加注成 本约13-18元/kg。目前 中国加氢设施产业处于起步阶段，相关技术水平较为落后，加氢站采用的核心设 备主要依赖进口。随着中国氢能产业的发展不断推进，核心设备国产化程度的加 深及氢气加注量的增大，加氢站的建设运营成本能够有所下降。 ❑ 中国加氢站建设和运营企业多元，但 市场集 中度较 高 截至2021年，中国共建成加氢站218座，约占全球数量的40。 加氢 站建 设 面临 高 昂的土地成本和繁琐的批地流程，在 加油站 的基础 上增添 氢气加 注设备 ，一方 面 节约用地成本，另一方面省略用地审 批流程 ，加快 项目落 地实施，“加油加氢一体 化”能够有效提升加氢站铺设效率。 中国加 氢站建 设投资 企业包 括加氢 站设备 制造 商、专业 化加氢 站建设 运营 商和氢能 源汽车 及其零 部件 制造商， 参与主 体多元 化。 随着中国氢能源汽车保有量的快速增长以及加氢设施需求的提升，相关企业对于 加氢站建设及运营的参与热度将随之增高，资金雄厚及相关加油站布局企业有望 抢占更多的市场份额。 中国加氢站数量 ，2017-2021 年 32 11 14 7 13 16 7 压缩机 储氢罐 加注设备 冷却设备 管阀 建设费用 安装调试费用 【百分比】13 2022 LeadLeo www.leadleo.com 氢能系列 研究报告 | 2022/11 www.leadleo.com 400-072-5588 65 12 5 4 14 电堆 空压机 加湿器 水泵 其它 来源捷氢科技招股说明书，头豹研究院 燃料电池系统 燃料电池电堆 膜电极 气体扩散层 （质子）交换膜 双极板 （石墨、金属、复合双极板） 催化剂 空气供给系统 节气门 加湿器 空压机 中冷器 氢气循环系统 增湿泵 高压氢瓶 氢气循环泵 氢喷射/引射器 水热管理系统 散热器 节温器 水泵 去离子器 中冷器 水暖PTC 电控系统 流量计 传感器 控制器 阀组件 ❑ 燃料电池是化学反应发电装置 ，电堆 约占燃 料电池 总成本 的65 燃料电池是通过注入氢气等燃料使之发生氧化还原反应产生电流的发电装置，具有发电效 率高、环境污染小、能源利用率高等特点，根据电解质的不同，可将其分为碱性燃料电池、 质子交换膜燃料电池、磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池，其 中质子交换膜电池受新能源汽车行业驱动发展前景良好。电堆为燃料电池系统的核心，负 责发电，约占燃料电池总成本的65；其他部件负责提供化学发电过程所需支持，包括燃料 供应、储存、安全监控等。催化剂、双极板、质子交换膜、气体扩散层（碳纸）等合计占 电堆生产总成本的85。双碳背景下，国家和地方政府支持力度加大，燃料电池发展迅速， 2021年燃料电池系统装机量为210.6MW，同比增长165.9。 【百分比】 成本占较高的核心组件 核心系统 重要组件 35 25 17 8 15 催化剂 双极板 质子交换膜 气体扩散层 其它 燃 料 电 池 系 统 燃 料 电 池 电 堆 【百分比】 燃料电池系统是化学发电 装置， 由多个 子系统 构成， 电堆为 核心系 统，约 占 总成本的65 ，其 中膜 电极 和双 极 板约 占 电堆 生 产总 成 本的85 ◼ 中国燃料电池系统产 业发 展概览 燃料电池系统构成及成本 构成14 2022 LeadLeo www.leadleo.com 氢能系列 研究报告 | 2022/11 www.leadleo.com 400-072-5588 来源车百智库，高工氢电，中国日报，氢云链，头豹研究院 企业推荐 成本分析/ 发展情况 应用场景 道 路 交 通 领 域 非 道 路 交 通 领 域 有轨电车 重型工程机械 （叉车、矿用车） 船舶 航空 （无人机、载人飞机） 中国氢能叉车市场规模或可达百亿规模 2022年5月，中国首台氢燃料电池非公路宽 体自卸车在矿山场景落地测试 2019年世界首台商业运营的氢能有轨电车示 范线在佛山运行 中国氢能轨道处在发展初期，市场空间巨大 2022年5月，中国首艘入级CCS氢燃料电池 动力工作船开始建造 据GGII预测，“十四五” 期间氢能无人机保有 量有望超过3万架（截至2020年数量不足100 架） 2017年，大连化物所研制的中国首架载人燃 料电池飞机试飞成功 氢燃料电池客车 51 41 8 加氢 购车 维护 长距离公交领域 2035年 续航≥500km 2.47元/km 氢燃料电池物流车 40 52 8 加氢 购车 维护 2035年 载重≥3吨 1.51元/km 长距离城市或城际配送 氢燃料电池重卡 氢燃料电池乘用汽车 66 32 2 加氢 购车 维护 载重≥35吨 3.21元/km 重载长途物流领域 2035年 24 63 13 加氢 购车 维护 续航＞500km 0.67元/km 重载长途物流领域 2035年 氢 燃 料 电 池 商 用 汽 车 中国氢能 交通领 域 遵循燃料 电池商 用 汽车优先 发展原 则 ，领先示 范效果 显 著； 2025年中国氢能源 燃料电 池汽车 保有量 有望增 长至10 万辆 ◼ 中国交通领域氢能发 展概 览 中国交通领域氢能应用概 览及企 业推荐 ❑ 商用汽车先行 ，领先示范效果显著 氢燃料电池是氢能应用于交通领域的重要技术路线， 其 中氢 能 源 商用 车 和 氢能 源 重 型工 程 机械 是中 国 现 阶段 氢 能 交通 领 域 应用 的 主 要形 式。氢燃料电池汽车目前造价成本较高，加氢站覆盖 率低，且市场氢能教育水平不足，民众购买氢燃料电池乘用车意愿较低。但氢燃料电池汽车具 备续航时间长、充电便捷、耐低温等优势，相较于锂电池汽车，其性能属性更加贴合商用车场 景需求。商用车虽使用数量较乘用车少，但其每日运营里程远超乘用车，政府通过制定补贴和 比例政策，推动市政和企业购买意愿想氢燃料电池商用车倾斜，从而带动氢能源汽车的发展。 2025 年中国氢能源燃料电池汽车保有量有望增 长至10万辆 ， 市场 规模达800亿元 。15 2022 LeadLeo www.leadleo.com 氢能系列 研究报告 | 2022/11 www.leadleo.com 400-072-5588 来源车百智库，工信部，中国能源报，中国经济网，中国政府网， 头豹研究院 绿氢化工 企业推荐 原理 应用场景 氢能冶金 氢代替焦炭作为钢铁冶炼的还原剂， 包括高炉富氢还原炼铁和气基竖炉直 接还原炼铁两种路线 绿氢代替灰氢作为原料或燃料合成氨、甲 醇、甲烷、尿素等化工产品、参与石油加 氢精制和加氢裂化过程 可再生能源发电 核能发电 电解水制氢 电力 二氧化碳加氢技术 → 化工产品 石油加氢 H2 中国宝武 碳达峰 碳中和 2023年 2050年 鞍钢集团 2025年 - 2022年 河钢集团 2050年 包钢集团 2023年 2050年 中国氢能工业领域的应用 场景主 要为氢 能冶金 和绿金 化工， 氢能冶 金是钢 铁 行业低碳转型的重要方向 ，绿氢 化工推 动化工 行业深 度脱碳 ◼ 中国工业领域氢能发 展概 览 中国工业领域氢能应用概 览及企 业推荐 部分氢冶金企业双碳目标 绿氢化工示意图 ❑ 氢能冶金是钢铁行业低碳转型的重要 方向 ， 绿氢化 工推动 化工行 业深度 脱碳 中国钢铁行业碳排放占全国碳排放的16，是工业制造领域碳排放量最高的行业，也是“两高一剩” 行业之一，降低生产过程的能耗和污染迫在眉睫。 中 国 目 前 主 要 采 用 长 流 程 高 炉 转炉炼铁工艺 ， 该工艺采用焦炭还原铁矿石 ， 过程产生碳排放约占钢铁生产全流程碳排放总量的90 ， 通过利用 氢气取代焦炭还原剂 ， 能 够 大 幅 度 减 少 钢 铁 行 业 碳 排 放 水 平 。关于促进钢铁工业高质量发展的 指导意见明确提出，要加大氢冶金、低碳冶金等先进工艺的研发力度，力争研发投入达1.5， 80以上钢铁产能完成低碳排放改造。 传 统 合 成 氨 、 甲 醇 等 化 工 产 品 利 用 煤 气 化 产 生 的 氢 气 合 成 ， 而 煤 气 制 氢 过 程 碳 排 放 约 14 k gC O2 / k gH2 ， 通 过 利 用 风 力 、 太 阳 能 等 可 再 生 能 源 电 解 水 ， 能 够 实 现 零 碳 排 放 制 氢 ， 推动 化 工 行 业 脱 碳 生 产。关于“十四五”推动石化化工行业高质量发展的指导意见明确提出，要发 展“以气代煤”燃料格局，增加富氢原料比重，合理开发利用绿氢，推进炼化、煤化工与“绿电”、 “绿氢”等产业耦合示范。16 2022 LeadLeo www.leadleo.com 氢能系列 研究报告 | 2022/11 www.leadleo.com 400-072-5588 长三角地区 代表地区上海市、浙江省、江苏省 产业聚集特点以上