【证券研报】开源证券：氢能风起时，制氢储氢环节汇聚北交所优质标的.pdf

北交所行业主题报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 1 / 20 2023年 08 月 23日 北交所周观察北交所股票交易经 手费再降 50，政策组合拳徐徐展开 北交所策略专题报告 -2023.8.20 盘点科学仪器产业链政策立足科 技自主，铸造利矛坚盾 科学仪器行 业双周谈第五期 -2023.8.18 万德股份 836419.BJ硝酸异辛酯龙 头，凭借微反应工艺有望多品类二次 增长 北交所新股申购报告 -2023.8.17 绿电 系列 （三） 氢能 风起时，制氢储氢环节汇聚北交所优质标的 北交所绿电主题系列 三 诸海滨（分析师） zhuhaibinkysec.cn 证书编号 S0790522080007  国内氢能源政策支持力度持续提升， 多个氢能 电力项目投入运行 “十四五”工业绿色发展规划中提到，单位工业增加值二氧化碳排放降低 18， 推动生产过程清洁化，鼓励氢能的发展；氢能产业发展中长期规划（ 2021 2035 年）中提到，到 2025年燃料电池汽车保有量 5万辆，部署建设一批加氢站，健 全绿色低碳标准体系。 8月 8日国家标准委与 6部门联合印发氢能产业标准体 系建设指南（ 2023 版）。这是国家层面首个氢能全产业链标准体系建设指南。 近期 多个 氢能 电力 项目落地，如青海德令哈光氢储项目、亿华通河北风氢项目 等。 5月斗山 M400燃料电池 105兆瓦项目启动仪式 举行。  产业链内 各环节持续技术攻关 ， 新三板 -北交所内标的实现全覆盖 上游制氢主要包含化石燃料制氢、电解水制氢等方式。电解水制氢中 碱性电解水 制氢技术已被大规模应用 ； PEM 电解水制氢技术已实现小规模应用，且适应可 再能源发电的波动性，效率较高，发展前景好 。 中游氢气储运主要有高压气态储 氢、长管拖车运输及管道输送等方式，如液态储氢、天然气掺氢管道运输等新型 储运方式正处于积极探索阶段。北交所内共 6家氢能相关标的， 其中 2家属于上 游氢气制备 硅烷科技 从事煤化工制氢、 昆工科技 在研制氢用新型电极； 1家从 事储氢 吉林碳谷 生产碳纤 维原丝可用于储氢瓶生产； 3家从事氢气管道运输 凯添燃气 在研光伏制氢补充城市燃气综合示范项目 、 特瑞斯 在研氢气用调节阀及 氢气用切断阀、 天力复合 生产爆炸复合板可用于氢气运输管道及储氢罐等。新三 板内 4家相关标的 普发动力 从事液压活塞式氢气压缩机制造 、 丰电科技 氢气压 缩机参与 2022北京冬奥会多个项目 。  北交所内 6家公司净利润 CAGR达 75.06 ，优质标的聚集于制氢储氢环节 北交所内 6家标的 2022年总营业收入达到 53.48亿元，三年 CAGR达到 19.13； 总净利润 10.54 亿元， CAGR 达到 75.06。 其中 吉林碳谷生产的碳纤维原丝 可用于 二、三、四型 储氢 瓶 碳纤维缠绕 材料 ， 2022 年总营收 72.28， 净利润 99.99； 硅烷科技主要产品为工业 /高纯氢 气 与电子级硅烷气 ， 氢气生产工艺 原材料为焦炉煤气 ， 2022年营收 32.16，净利润 149.64； 天力复合 主要产 品 为层状金属复合材料，钛 /钢、镍 /钢、不锈钢 /钢复合板材可用于氢气储运中储 氢罐及管道用材料，复合接头可用于氢能用过渡连接件 ， 2022年营收 27.02， 净利润 66.81；昆工科技主营产品为有色金属冶炼用阴阳极板，投资建设“昆 工科技研究院项目”，开展制氢用新型节能复合电极可控制备机制研究 。  现阶段北交所内 估值平均 PE TTM 20.7X 目前北交所内氢能相关标的平均 PE TTM 20.68X，其中昆工科技 50.23X，天力 复合 22.37X， 4 家在 15-19X 水平，同力股份仅为 6.40X。北交所内标的估值整 体偏低，部分热门标的估值高于整体。新三板内氢能源标的估值水平中溶科技则 达到 25.9X，普发动力、裕隆气体则在 15-19X水平 。  风险提示 技术迭代风险、宏观经济变动风险、 政策变动风险 。 相关研究报告 北交所研究团队 北 交 所 研 究 北 交 所 行 业 主 题 报 告 开 源 证 券 证 券 研 究 报 告 北交所行业主题报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 2 / 20 目 录 1、 氢能耦合绿电提供无碳能源，国内政策、项目持续落地 . 3 1.1、 政策支持持续推进，国内氢能源体系建设逐步完善 3 1.2、 长产业链内各环节持续技术突破，氢能耦合绿电提供无碳能源 3 1.3、 多个氢能 电力项目投入运行，氢储能、燃料电池等为主要方向 11 2、 北交所内标的全覆盖高增长，优质企业聚焦制氢储氢环节 . 12 2.1、 7只标的完成制氢储氢应用全覆盖 . 12 2.2、 净利润 CAGR达 75.06，制氢储氢环节聚集优质标的 . 13 2.3、 新三板内四家标的 . 16 3、 估值情况北交所内平均 PE TTM 20.68X . 18 4、 风险提示 18 图表目录 图 1 氢能产业链主要分为上游制氢、中游氢气储存及运输、下游应用环节三大板块 4 图 2 我国 2021年氢能源产能达到 3300万吨 4 图 3 我国氢气总产量主要来源于化石能源 4 图 4 高压气态储氢仍为目前主流储氢技术 7 图 5 在氢能管道建设初期，可通过天然气掺氢气混合运输 9 图 6 预计到 2060 年，电力领域氢气需求量将占 5 . 9 图 7 北交所内氢能源相关标的共 7 只，新三板中 4只 12 图 8 7 家标的总营收三年 CAGR达到 22.77 13 图 9 总净利润 CAGR达到 51.25 . 13 图 10 碳纤维可用于储氢瓶外层缠绕材料 13 图 11 2022年吉林碳谷总营收增长 72.28，净利润增长 99.99 14 图 12 2022年硅烷科技实现营收同比增长 32.16，净利润同比增长 149.64 14 图 13 天力复合爆炸复合板可用于氢能储运环节 15 图 14 2022年天力复合实现营收同比增长 27.02，净利润同比增长 66.81 15 图 15 2022年昆工科技净利润同比增长 35.95 . 16 图 16 丰电金凯威氢气压缩机参与多项氢能项目 17 图 17 丰电科技三年营收 CAGR达到 20.82，净利润 CAGR达到 21.76 . 17 表 1 氢能源相关支持政策频出 . 3 表 2 电解水制氢主要有 3种技术路线碱性电解、质子交换膜电解和固体氧化物电解 5 表 3 储氢技术主要包括高压气态、低温液态、固体吸附、液态有机氢载体（ LOHC） . 6 表 4 运氢方面，主要的运输方式有长管拖车、液氢罐车、管道运输 7 表 5 国内目前已建设多条纯氢运输管道 . 8 表 6 西门子、通用电气、三菱日立等电力设备公司均在氢燃气轮机领域进行了探索 10 表 7 多类型燃料电池对应不同工作温度及发电效率 10 表 8 氢能可从多方面耦合新能源电力系统 11 表 9 北交所内 7家标的中多家开展氢能源相关在研项目 12 表 10 4家氢能源标的分别集中于氢气压缩机以及氢气制造两大领域 . 16 表 11 目前北交所内氢能相关标的平均 PE TTM 20.68X 18 表 12 新三板内氢能源标的估值水平同样有一定分歧 18 北交所行业主题报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 3 / 20 1、 氢能 耦合绿电提供无碳能源，国内政策、项目持续落地 1.1、 政策 支持 持续推进， 国内氢能源体系建设逐步完善 目前，国家出台氢能相关政策多达 20 余项。“十四五”工业绿色发展规划中 提到，单位工业增加值二氧化碳排放降低 18，推动生产过程清洁化，鼓励氢能的 发展；氢能产业发展中长期规划（ 2021 2035年）中提到，到 2025年燃料电池汽 车保有量 5 万辆，部署建设一批加氢站，健全绿色低碳标准体系，这对氢能的商业 化应用产生了正向激励作用。在交通运输方面，积极扩大氢能在交通领域的应用， 推广氢燃料电池汽车。 8月 8日 国家标准委 与 6部门 联合印发氢能产业标准体系建 设指南（ 2023版）。这是国家层面首个氢能全产业链标准体系建设指南。 表 1 氢能源相关支持政策频出 时间 部门 政策 意义 2023.8 国家标准委等 六部门 氢能产业标准体系建设指南（ 2023版） 国家层面首个氢能全产业链标准体系建设指南 2022.3 发改委 氢能产业发展中长期规划 2021 2035 年 将氢能作为 未来 能源体系的重要组成部分，保障了战略地 位 2022.3 发改委、能源 局等六部门 关于“十四五”推动石化化工行业高质量发 展的指导意见 加速石化化工行业变革、提高清洁生产水平，促进了氢能 的发展 2021.12 国务院 “十四五”节能减排综合工作方案 推动绿色转型，助力实现碳达峰 2021.11 工信部 “十四五”工业绿色发展规划 提高清洁能源的比重，鼓励氢能的应用 2021.11 国资委 关于推进中央企业高质量发展做好碳达峰碳 中和工作的指导意见 稳步构建氢能产业体系，完善氢能制、储、输、用一体化 布局 2021.10 国家能源局 2030 年前碳达峰行动方案 拓展了氢能在交通运输领域的应用，推广氢燃料动力重型 货运车辆 2021.10 国务院 中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见 推进经济社会发展全面绿色转型，加快构建清洁低碳安全 高效能源体系，提高对外开放绿色低碳发展水平 2021.10 国务院 “十四五”全国清洁生产推行方案 鼓励绿氢炼化、二氧化碳耦合控制甲醇等降碳工程 2021.6 国家能源局 关于组织开展“十四五”第一批国家能源研 发创新平台认证工作的通知 大力发展氢燃料电池的使用，推动燃料电池电动汽车能耗 及续航里程、车载氢系统等标准的制定 2021.2 国务院 关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体 系的指导意见 坚持节能优先，提升可再生能源氢能利用比例，因地制宜 发展氢能 2020.10 国务院 新能源汽车产业发展规划 2021 2035 年 攻克氢能储运、加氢站、车载储氢等氢燃料电池技术，健 全氢燃料制、储、运 2020.6 国家能源局 2020 年能源工作指导意见 从改革创新和推动新技术产业化角度推动氢能发展 2020.4 国家能源局 中华人民共和国能源法 征求意见稿 优先发展可再生能源，开发应用替代油气的新型燃料 2020.4 财政部、工业和信息化部等 关于完善新能源汽车推广应用财政补贴政策 的通知 对燃料电池汽车的购置补贴采取“以奖代补”的方式，争 取 4 年内建立氢能汽车完整产业链 资料 来源 李建林 等 氢能产业政策及商业化模式分析 、开源证券研究所 1.2、 长产业链内 各环节持续技术突破 ， 氢能 耦合 绿电 提供无碳能源 氢能源产业链较长，主要分为上游制氢、中游氢气储存及运输、下游应用环节 北交所行业主题报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 4 / 20 三大板块。 图 1 氢能产业链主要分为上游制氢、中游氢气储存及运输、下游应用环节三大板块 资料 来源 陈宇 等 中国氢能产业链现状及前景展望 上游制氢环节 自 2020年“双碳”目标提出后， 我 国氢能产业热度攀升，发展 进入快车道。 2021 年中国年制氢产量约 3,300 万吨，同比增长 32。中国氢能产业 联盟预计到 2030 年碳达峰期间， 我 国氢气的年需求量将达到约 4,000 万吨，在终端 能源消费中占比约为 5,其中可再生氢供给可达约 770万吨。到 2060年碳中和的情 境下，氢气的年需求量将增至 1.3亿吨左右，在终端能源消费中的占比约为 20。 目前氢气的来源可划分为化石燃制氢、工业副产物、可再生能源制氢、高温分 解制氢等。 根 据 制取过程的碳排放强度，氢被分为“灰氢”“蓝氢”和“ 绿氢”。灰 氢是指通过化石燃料燃烧产生的氢气，在生产过程中会有大量二氧化碳排放；蓝氢 是在灰氢的基础上，应用碳捕集和封存技术，实现低碳制氢；绿氢是通过太阳能、 风力等可再生能源发电进行电解水制氢，在制氢过程中没有碳排放。 从产量结构来 看， 2020 年 我 国氢气总产量达到 2,500 万吨，主要来源于化石能源制氢（煤制氢、 天然气制氢）；其中，煤制氢占 我 国氢能产量的 62，天然气制氢占比 19，而电解 水制氢受制于技术和高成本，占比仅 1。从全球 2020 年的制氢结构来看，化石能 源也是最主要的制氢方式，其中天然气占比 59，煤占比 19。 图 2 我 国 2021年氢能源产能达到 3300万吨 图 3 我 国氢气总产量主要来源于化石能源 数 据 来源 中国煤炭工业协会 、 开源证券研究所 数 据 来源 中国煤炭工业协会 、 开源证券研究所 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 产量（万吨） 煤制氢 , 62 天然气制 氢 , 19 工业副产 氢 , 18 电解水 , 1 北交所行业主题报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 5 / 20 煤炭目前仍是 我 国的主要能源之一，也是 我 国制氢的主要原料。煤气化制氢技 术的工艺过程一般包括煤气化、煤气净化、 CO 变换以及氢气提纯等主要生产环节。 煤制氢经过多年的发展，技术成熟，被广泛应用于煤化工、石化、钢铁等领域。特 别是化工和化肥行业一直在使用这项技术生产氨。但煤制氢工艺的二氧化碳排放量 约是天然气制氢的 4倍，需结合碳捕集与封存 CCS技术才能实现减排。 天然气制氢 是目前全球氢气的主要来源，在北美和中东等地区被广泛使用。与 煤制氢装置相比，用天然气制氢产量高，排放的温室气体少，是化石原料制氢路线 中较为理想的制氢方式。工业上由天然气制氢的技术主要有蒸汽转化法、部分氧化 法以及天然气催化裂解制氢。 工业副产制氢 是指将富含氢气的工业尾气作为原料，主要采用变压吸附法（ PSA 法），回收提纯制氢。目前主要尾气来源有氯碱工业副产气、焦炉煤气、轻烃裂解副 产气。与其他制氢方式相比，工业副产品制氢的最大优势在于几乎无需额外的资本 投 入和化石原料投入，所获氢气在成本和减排方面有显著优势。由于其丰富的潜在 供应量，被广泛认为是燃料电池发展现阶段可行的供氢解决方案。 电解水制氢 是在直流电下将水分子分解为氢气和氧气，分别在阴、阳极析出， 所产生的氢气纯度高（ 99）。该技术，特别是利用可再生能源进行电解水制氢是 目前众多氢气来源方案中碳排放最低的工艺。目前电解水制氢主要有 3种技术路线 碱性电解（ AWE）、质子交换膜（ PEM）电解和固体氧化物（ SOEC）电解。其中碱 性电解水制氢技术相对最为成熟、成本最低，更具经济性，已被大规模应用。 PEM 电解水制 氢技术已实现小规模应用，且适应可再能源发电的波动性，效率 较高，发展前景好。固体氧化物电解水制氢目前以技术研究为主，尚未实现商业化。 PEM 电解装置的双极板需使用镀金或镀铂的钛材料，电堆核心也要使用稀有金属。 考虑到阳极侧容易氧化，为增强耐用性，还要使用铱，目前全球的年产能仅 7 吨左 右。阴极侧也需要使用稀有金属铂。稀有金属占 PEM 电解系统整体成本的近 10， 其高成本和供应链的局限性成为了目前推广 PEM电解技术的主要瓶颈。 表 2 电解水制氢主要有 3种技术路线碱性电解、质子交换膜电解和固体氧化物电解 制氢方法 反应原理 优点 缺点 化石燃料制氢 煤制氢 煤焦化和煤气化 我 国煤储丰富、产量丰富、成 本较低、技术成熟 温室气体排放 天然气制氢 蒸汽转化法为主，部分氧化法及催化裂解 成本较低、产量丰富 温室气体排放 工业副产制氢 焦炉气制氢 采用变压吸附法直接分离提纯氢气 工业副产、成本低 空气污染、建设地点受原料 供应限制 氯碱制氢 氯酸钠尾气脱氧脱氯、 PSA分离纯化 PVC尾气变压吸附净化、变压吸附 PSA提氢 产品纯度高、原料丰富 建设地点受原料供应限制 电解水制氢 碱性电解 直流电分解水 技术较成熟、成本较低 产气需要脱碱，需稳定电源 质子交换膜 电解 操作灵活、装备尺寸小、输出 压力大、适用于可再生发电的 波动性 需使用稀有金属铂、铱等， 成本高且供应链局限大 固体氧化物 电解 转化效率高 实验室阶段 生物质能、光解水等制氢法 太阳光催化水分释放氢气、微生物催化水 分解制氢 环保 技术不成熟、氢气纯度低 资料 来源毕马威分析、开源证券研究所 北交所行业主题报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 6 / 20 中游氢气储存和运输 氢储能适用于大规模储能、长周期能量调节、新能源消 纳、削峰填谷、热电联供、备用电源等诸多场景。储氢技术主要包括高压气态储 氢、低温液态储氢、固体吸附储氢、液态有机氢载体 liquid organic hydrogen carrier， LOHC储氢等 。 表 3 储氢技术主要包括高压气态、低温液态、固体吸附、液态有机氢载体（ LOHC） 储氢方式 成本 质量储氢 密度 / 优缺点及性能 技术现状 关键技术问题 高压气态 低 5.7 优点充放氢速率可调。缺点储氢密度低，对容器耐压性 要求高 技术成熟 进一步提升储氢密度，降低 成本 低温液态 高 5.17.4 优点储氢密度高、液氢纯度高。缺点液化能耗高、耐热 性要求高 起步阶段 降低液化能耗，减少气化氢 气损失 固体吸附 中 4.518.5 优点安全性高、储存压力低。缺点材料贵，存储、释放 条件苛刻 研发阶段 提高吸附能力，解决储氢材 料易粉化问题 LOHC 高 6.23 优点储氢密度高、储运安全度高。缺点操作复杂，储、 放条件苛刻 研发阶段 降低成本，简化复杂的化学 反应过程 资料 来源 滕越 等 绿电 −氢能 −多域应用耦合 网络 关键技术现状及展望 、 开源证券研究所 高压气态储氢 是借助增压设备压缩常温范围的气态氢，提高氢分子的聚集密度 和压力，大幅减小储氢体积、增大单位体积储氢量的一种储氢技术。高压气态储氢 主要有高压常温气态储氢、高压低温气态储氢两种技术，具有储氢设备结构简单、 氢气压缩能耗较低、充放氢速度快、温度适应范围宽等特点。高压常温气态储氢是 目前发展成熟、常用的储氢技术，也是现阶段中国重点发展的储氢方式，在较长时 间内将占 据 氢能储存的主导地位。高压气态储氢设备分为固定式和移动式两种高压 储氢容器。制氢厂、加氢站内的固定式高压储氢容器主要有高压无缝氢气 钢瓶、全 多层高压储氢容器及纤维全缠绕高压储氢容器， 移动式高压储氢容器分为长管拖车 运氢用大气瓶和燃料电池交通工具用中小气瓶。中国已有较成熟的长管拖车、管束 式集装箱的设计制造及使用经验，单车运氢量不超过 500kg。 随着技术的不断进步，低温液态、 LOHC 储氢方式综合成本预计降低，逐步应 用于日常生活中。固体吸附储氢需要克服可持续供应的金属原料的价格问题，以及 高容量储氢材料高昂的制造成本问题，且很多储氢材料在生产、使用和再生的全周 期还存在诸多环保问题，因此大规模应用任重道远。氢化物固态储氢在高安全性加 储 氢站等方 面表现出很好的应用前景和潜力，因此 我 国正致力于高性能固体储氢材料 的研究。目前低温液态储氢在美国、日本等发达国家已有商业化应用， 我 国对该技 术要求严格，仅用于军事与航空航天领域。 北交所行业主题报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 7 / 20 图 4 高压气态储氢仍为目前主流储氢技术 资料 来源中集安瑞科官网 氢气运输方面，同样根 据 氢气状态不同，可以分为气态氢气输送、液态氢气输 送和固态氢气输送 3 种类型，主要的运输方式有长管拖车、液氢罐车、管道运输。 表 4 运氢方面，主要的运输方式有长管拖车、液氢罐车、管道运输 运氢方式 运输量 优缺点及性能 应用情况 高压气态 储氢 长管拖车 250480 kg/车 技术成熟，运输量小，适用于短距离运输 广泛用于商品氢运输 集装格 510 kg/格 技术成熟，运输量小，适用于短距离运输 广泛用于商品氢运输 管网 3108 900 kg/h 一次性投资高，管道材质要求高，运输效率高，适合长距 离运输 主要用于化工厂，小规模发展 阶段，未普及 低温液态 储氢 槽车 3604 300 kg/车 液化氢成本和能耗高，设备要求高，适合中远距离运输 国外应用广泛，国内仍仅用于 航天及军事领域 液氢槽罐车 2 600 kg/车 运输量较大，难以保证释放氢气纯度，充放氢气的设备要 求高 试验阶段，较少应用 固体吸附 储氢 金属罐车 24 000 kg/车 运输容易，不存在逃逸问题，运输能量密度较低 试验阶段，少量用于燃料电池 资料 来源 滕越 等 绿电 −氢能 −多域应用耦合 网络 关键技术现状及展望 、 开源证券研究所 氢气长管拖车是由大容积钢制无缝气瓶通过框架与走行装置或直接与走行装置 固定在一起而组成的高压气氢运输设备。氢气长管拖车的储氢空间一般由 610个压 力 1535MPa、容积 1030m3的无缝高压气瓶组成，可充装约 35004500m3氢气。 氢气长管拖车具有灵活机动、方便快捷、运输效率高等优势，是目前技术最成熟、 使用最广泛的高压氢气输送方式。安全和效率是 此后 发展氢气长管拖车输送技术的 两个重要发展方向。虽然长管拖车灵活便捷，但单车单次运氢量通常在 500kg以内， 只占总运输质量的 12％左右。为了提高运输效率，轻量化、高压化、大容积化是 氢气长管拖车的发展趋势。实现轻量化可以提升长管拖车整车的动力性能和运氢能 力，在满足安全性的前提下可通过优化和改进气瓶材料及结构实现。 北交所行业主题报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 8 / 20 管道氢气运输可分为纯氢管道和天然气掺氢管道两类。国外 纯氢管道输送起步 较早，总里程已超过 4600km。中国氢气工业管道、专用管道总里程超过 300km，但 氢气长输管道建设较滞后，在役管道总里程不足 100km。中国具有代表性的纯氢管 道有 2014年建成投产的巴陵 -长岭输氢管道（中国目前最长的在役纯氢管道）及 2015 年建成投产的济源 -洛阳输氢管道（中国目前管径最大、压力最高、输量最大的在役 纯氢管道）。随着大规模输氢需求的增长，中国规划和建设了一批纯氢管道，如玉门 油田氢气输送管道、定州 -高碑店氢气管道工程、达茂工业区氢气管道工程、乌兰察 布绿电制氢项目氢气管道。 表 5 国内目前 已建设多条纯氢运输管道 管道名称 长度 管径 备注 扬子 仪征氢气管 道工程 40.4km，其中埋地 29km、架空 11.4km 325mm、 150mm，其中 管径 150mm段 2.4km 2013年建成投产 ， 首站设计压力 4MPa， 设计温度 60℃， 输送能 力 4104t/a 巴陵 长岭氢气管 道工程 42km，其中埋地 24.2km 406mm 2014年建成投产，是迄今中国已建最长氢气管道，采用 20号无缝 钢管，壁厚 11mm，设计压力 5MPa，设计输量 7104m3/h 济源 洛阳氢气管 道工程 25km 508mm 2015年建成投产，是迄今中国已建管径最大、压力最高、输量最 大氢气管道，采用 L245无缝钢管，壁厚 11.1mm或 11.9mm，采用 常温型三层 PE外防腐层，设计压力 4MPa，输气能力 10.04104t/a 扬子石化 金城化 学氢气管道工程 2.5km 100mm 2019年建成投产，年输送工业氢气 3000t，设计输量 5000m3/h 定州 高碑店氢气 管道工程 164.7km 508mm 是迄今中国规划建设距离最长、输量最大、首条燃料电池级氢气管 道项目，采用 L245钢管，设计压力 4MPa，最大输量约 10104t/a 通辽纯氢示范应用 项目 7.8km 400mm 设计输量约 10104t/a 资料 来源 刘翠伟 等 氢能产业链及储运技术研究现状与发展趋势 、开源证券研究所 纯氢管道建设主要来自三方面①管道材质。氢原子渗透到管道钢材内部容易 诱发氢脆，引起氢致开裂、氢鼓泡、金属机械性能下降等现象；②完整性管理及标 准规范。氢气管道的运营需要更严格的管理标准与应急方案，需进一步研究管道缺 陷及裂纹检测、氢气微泄漏在线检测及事故特征演化规律等。 2021 年 7 月中国标准 化协会批复了氢气输送工业管道 技术规程的编制工作，同年 8 月发布了天然 气掺氢混气站技术规程征求意见稿， 2022年 10月中国工程建设标准化协会发布了 城镇民用氢气输配系统工程技术规程征求意见稿，相关标准体系仍在发展中。 ③建设及运行成本。研究指出氢气管道建设成本约是天然气管道造价的 23 倍，成 本高的主要原因是需要使用抗氢脆钢材、氢气专用压缩机、氢气专用计量仪表及密 封性更好的阀门和管件等。 在氢能管道发展初期、基础设施尚不完善的情况下，可积极探索天然气管道掺 氢输送。根 据 国际能源署数 据 ，截至 2019 年初，全球大约有 37 个天然气管道掺氢 示范 项目，如欧盟的 NaturallHy、荷兰的 VG2、法国的 GRHYD、英国的 HyDeploy 等项目相继开展了不同掺氢比的天然气管道掺氢试验。中国也积极探索天然气管道 掺氢技术，如 2019 年辽宁省朝阳市以“氢进万家”为目标开展了天然气掺氢示范， 进行了制氢、掺混及利用的小规模测试。近年来中国规划了张家口掺氢天然气管道 示范项目、广东海底掺氢管道项目等，尤其是 2023年中国石油在宁夏银川宁东天然 气掺氢管道示范项目上实现了最高掺氢比（ 24）并安全平稳运行 100天。 据 天然 气管道掺氢输送及终端利用可行性研究报告 预计 ，“ 十四五”时期中国将新增天 然气管道掺氢示范项目 1525个，掺氢比例为 320，氢气消纳量 15 104t/a，总 北交所行业主题报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 9 / 20 长度超过 1000km。目前中国城镇天然气管道超过 113 104km，具备较好的发展天 然气管道掺氢输送技术的产业基础 。 图 5 在氢能管道建设初期，可通过天然气掺氢气混合运输 资料 来源 李敬法 等 氢能储运关键技术研究进展及发展趋势探讨 、开源证券研究所 下游氢能应用 目前氢能的成本较高，使用范围较窄，氢能应用处于起步阶段。 氢能源主要应用在工业领域和交通领域中，在建筑、发电和发热等领域仍然处于探 索阶段。根 据 中国氢能联盟 预计 ，到 2060年工业领域和交通领域氢气使用量分别占 比 60和 31，电力领域和建筑领域占比分别为 5和 4。 图 6 预计到 2060年，电力领域氢气需求量将占 5 数 据 来源 中国氢能联盟 、 毕马威分析 、开源证券研究所 氢能发电方面，现阶段 主要技术包含 掺氢燃机、氢燃料电池。 富氢燃气轮机发 电，是在天然气中掺混一 定比例的氢气作为燃气轮机的燃料，进行电力生产。目前， 富氢燃烧的燃气轮机技术在全球范围内已经逐步趋于成熟，在掺氢燃机实际应用项 目方面，包括韩国、意大利、美国、日本等多个国家开展了项目工作。其中，西门 子公司基于 G30 燃烧室技术的 SGT-400 型燃机被用于世界首个可再生能源制氢与 氢燃机发电结合示范工程项目 HYFLEXPOWER。 工业领域 , 60 交通领域 , 31 电力领域 , 5 建筑领域 , 4 北交所行业主题报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 10 / 20 表 6 西门子、通用电气、三菱日立等电力设备公司均在氢燃气轮机领域进行了探索 公司 氢气含量 主要解决问题 机型 三菱日立动力系统 公司 30～ 90 氮氧化物排放 及回火问题 M701F/J 西门子能源公司 60以内 氮氧化物排放 SGT-600/SGT-800 安萨尔多能源公司 0～ 100 先进燃烧系统 GT26/GT36 通用电气发电公司 0～ 100 环形燃烧器、多 喷嘴燃烧器 6B/7E/9E/9H 资料 来源 姚若军 等 氢能产业链及氢能发电利用技术现状及展望 、开源证券研究所 燃料电池 是将燃料化学能直接转化为电能的反应装置，理论效率超过 90。与 一般电池组成相似，燃料电池同样由正负极、电解质等部分组成。目前，燃料电池 已经发展出多种技术类型，如碱性燃料电池（ AFC）、质子交换膜燃料电池（ PEMFC）、 熔融碳酸盐燃料电池（ MCFC）、固体氧化物燃料电池（ SOFC）、磷酸盐燃料电池（ PAFC） 等。 质子交换膜燃料电池（ PEMFC）是在电动汽车和发电领域极具前景的一类燃料 电池。 与其他种类燃料电池相比， 质子交换膜燃料电池 具有如下优点（ 1）质子交换 膜燃料电池运行温度较低，约为 80℃，因此可以做到快速启停；（ 2）质子交换膜燃 料电池整体质量较低，比功率更高；（ 3）质子交换膜燃料电池不存在腐蚀性电解质， 安全性更高。因此质子交换膜燃料电池已经在交通领域得到一定应用。包括丰田、 现代、 通用等公司都在竞相开发质子交换膜燃料电池电动汽车。在固定发电厂建设 方面，美国 PlugPower 公司、加拿大 Ballard 公司的 PEMFC 电池系统技术上全球领 先，已经有 MW级燃料电池发电厂项目投入使用。 固体氧化物燃料电池 以多孔陶瓷作为电解质，在 600℃以上的高温条件下工作发 电。由于工作温度较高，固体氧化物燃料电池需要预先升温至工作温度才能对外稳 定供电，升温速度过快容易导致连接部件脱落，影响使用寿命，因此固体氧化物燃 料电池不适合频繁启停的工作环境。从这个角度看，固体氧化物燃料电池并不如质 子交换膜燃料电池适合用 于电动汽车。但在固定发电领域，固体氧化物燃料电池则 具有诸多优势（ 1）固体氧化物燃料电池工作温度高，通过余热回收能够实现高效 热电联产；（ 2）固体氧化物燃料电池不需要昂贵的催化剂和电解质隔膜，因此造价 降低潜力 大 ，更容易实现大规模生产；（ 3）固体氧化物燃料电池可以使用多种燃料， 适用性强。 表 7 多类型燃料电池 对应不同工作温度及发电效率 技术类型 温度 /℃ 发电效率 / 主要问题 研究方向 PEMFC 80100 3040 类铂金属的高成本和低利用率 组成结构优化、制造工艺改进、新型催化剂研发 PAFC 190200 4045 高温环境下电池电压低，性能衰减较快 替代催化剂研发、新型电解质及碳支撑材料替代 物研发、新型阴极材料研发 MCFC 600700 5065 熔融碳酸盐对氧化镍阴极及钢板的强腐蚀性 镍电极保护技术、电解质组成成分优化、碳捕捉 SOFC 7001000 5070 对热循环密封性要求较高 先进制造技术 数 据 来源 滕越 等 绿电 −氢能 −多域应用耦合 网络 关键技术现状及展望 、 开源证券研究所 氢能作为零碳二次能源 ，可作为电力系统的灵活性资源、长周期储能及外送新 载体与新能源电力系统耦合，缓解新型电力系统可再生能源消纳的压力，成为新型 电力系统的重要组成部分。 北交所行业主题报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 11 / 20 表 8 氢能可从多方面耦合新能源电力系统 电 源侧 电 网侧 载 荷侧 平抑可再生能源波动的并网型电制氢场景； 氢储能电站 分布式网电制氢场景； 集中式可再生能源自发自用制氢 余电上网 场景； 分布式可再生能源自发自用与网电 联合制氢场景； 可再生能源离网型电制氢场景； 分布式氢能热电联供场景； 传 统火电与可再生能源耦合制氢场景 分布式电氢制充注一体站场景 资料 来源 滕越 等 绿电 −氢能 −多域应用耦合 网络 关键技术现状及展望 、 开源证券研究所 1.3、 多个氢能 电力项目投入运行，氢储能、燃料电池 等 为主要方向 近期多个氢能 电力系统 投入运行。 氢储能 方面 2023 年 6月， 我 国首个高海拔 光氢储项目 青海德令哈 100 万千瓦光氢储项目全容量并网发电。这是 我 国在高 海拔地区制绿氢的首次尝试，规划装机容量 100 万千瓦，分别由“国家第一批大基 地” 50万千瓦光伏工程和“国家揭榜挂帅” 50万千瓦光伏工程构成，同步建设一座 3 兆瓦光伏制氢站。其中，制氢项目采用 3 套 1MW 的 PEM 电解水制氢装置，建设 规模为 600Nm/h的制氢站一座，日产氢量约 5200Nm/h。 根据北极星氢能网报道， 6 月 29 日， 我 国首个万吨级新能源制氢项目 内 蒙 古鄂尔多斯市准格尔旗纳日松光伏制氢产业示范项目成功产出氢气。纳日松项目由 三峡能源牵头投资建设，项目包括光伏电站及制氢厂两部分，其中光伏电站总装机 规模为 400 兆瓦，年平均发电量为 7.4亿千瓦时；制氢厂总装机规模为 75兆瓦，包 括 15 台 1000 标方每小时的碱性电解槽及 1 台 1000 标方每小时的备用碱性电解槽， 生产年利用小时数为 8000小时，每年可生产氢气约 1万 吨，副产氧气 8.5万吨。 7 月 17 日，亿华通风氢一体化源网荷储综合示范工程项目（一期）获河北省发 展改革委批复，项目规划建设 20 万千瓦风电、 24 万标方 /小时制氢站、配套储氢装 置及 40兆瓦氢燃料电池发电系统。项目 80风电用于绿氢生产，年产绿氢约 1万吨。 3 月 25 日，国家重点研发项目固态氢能发电并网率先在广州和昆明同时实现， 这也是 我 国首次将光伏发电制成固态氢能应用于电力系统。 能源站通过氢能的制取、 存储、发电、加氢一体化，实现“绿电”与“绿氢”之间的灵活转换，很好地解决 了新能源发电的随机性、季节性、波动强的难题。在云南，固态储氢同样实现了示 范应用，整个项目存储的 165 公斤氢能，在用电高峰时，可持续稳定出力 23 小时、 发供电 2300度，将推动大规模稳定消纳清洁能源、加快建成新型电力系统。 燃料电池方面 2023年 5月 22日，润谷斗山燃料电池（佛山）有限公司成立暨 斗山 M400 燃料电池 105 兆瓦项目启动仪式在南海区丹灶镇举行。该项目是全球首 座以副产氢为燃料的燃料电池发电站，也是全球规模最 大的燃料电池发电站。 北交所行业主题报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 12 / 20 2、 北交所内标的 全覆盖 高增长， 优质企业聚焦制氢储氢环节 2.1、 7只标的完成制氢储氢应用全覆盖 目前北交所内氢能源相关标的共 7 只，其中 2 家属于上游氢气制备环节硅烷 科技从事煤化工制氢、昆工科技在研 制氢用新型节能复合电极 ； 1家从事高压气态储 氢吉林碳谷生产碳纤维原丝可用于储氢瓶生产； 3家从事氢气管道运输环节 凯添 燃气 在研 光伏制氢补充城市燃气综合示范项目 、特瑞斯在研 氢气用调节阀 及 氢气用 切断阀 、天力复合生产爆炸复合板可用于氢气运输管道及储氢罐等 ； 1家