【推荐】平安证券：氢能应用场景多点开花，燃料电池前景广阔.pdf

证券研究报告 应用场景多点开花，燃料电池前景广阔 氢能产业链全景图（下）应用篇 平安证券研究所 绿色能源与前瞻性产业研究团队 2023年 9月 13日 皮 秀 证券投资咨询资格 S1060517070004 邮箱 pixiu809pingan.com.cn 张之尧 一般证券业务资格 S1060122070042 邮 箱 zhangzhiyao757pingan.com.cn 2 要点总结※  氢能零碳可持续的理想能源 ， 下游应用潜力巨大 。 氢能是一种优质的二次能源 ， 具备清洁零碳 、 可再生的优势 。 从应用端节能减排 的角度来看 ， 氢能可在多种场景替代汽油 、 柴油 、 天然气等能源 ， 促进工业 、 交通等领域深度脱碳；从供给侧能源安全的角度来看 ， 氢能够以水为原料 、 使用风电 、 光伏作为清洁电源制取 ， 是优质可再生能源 ， 推广潜力巨大 。  氢能有望广泛用于工业 、 交通 、 电力和建筑四大场景 。 目前氢能应用领域以工业为主 ， 长期在交通 、 电力领域发展空间广阔 。 （ 1） 工 业 合成氨等传统化工领域 ， 氢气作为原材料 ， 存量需求庞大 ， 绿氢存在渗透空间；未来氢冶金 、 工业供热等新领域有望带来巨大的 增量用氢需求 。 （ 2） 交通 交通是氢能最具潜力的赛道 ， 产业链长 ， 潜在的产业规模庞大 。 目前氢能交通应用 以 氢燃料电池汽车 为主 ， 未来也有望推 广 到船 舶 、 航空等高载重 、 续航要求高的场景 。 （ 3） 电力 氢能电力系统发展阶段尚早 ， 储能 、 发电等方向均值得期待 。 （ 4） 建筑 氢能有望通过燃料电池热电联供 、 天然气掺氢等方式 ， 部分替代建筑供热 、 燃气中的化石燃料 ， 推动节能减排 。  燃料电池市场空间广阔 ， 国内产业链正不断 完善 。 ─ 市场概况 燃料电池是使用氢气发电的装置 ， 是氢能应用的关键设备 。 FrostSullivan预计 ， 全国燃料电池系统市场规模到 2030年 有望突破千亿元 。 目前 PEMFC是氢燃料电池的主流技术路线 。 PEMFC系统由电堆和辅助系统 （ BOP） 构成 ， 其中电堆是核心部分 ， 成本占比近 60， 我们估计 2026年国内电堆市场规模有望超百亿元 。 电堆核心部件包括膜电极和双极板 ， 关键材料包括催化剂 、 质子交换膜 、 气体扩散层等 ， 各部件 、 材料环节均存在一定的技术壁垒 。 ─ 商业模式 PEMFC系统产业链长 ， 细分环节多 ， 但现阶段市场整体规模不大 ， 因此国内主流参与者大多以燃料电池系统的形式整 体对外供货 ， 自主掌握电堆等核心环节技术 ， 并通过自研或外购等方式逐步掌握关键材料 、 部件自给能力 。 ─ 市场展望 国内 PEMFC产业链正不断完善 ， 部分企业产品指标已达国际水平 ， 且产品降本趋势明显 。 燃料电池产品的降本增效持 续推进 ， 下游应用的经济性有望逐步显现 ， 打开市场空间 。  投资建议氢能下游应用多点开花 ， 燃料电池前景广阔 。 燃料电池是氢能应用的关键设备 ， 产业链逐步完善 。 建议关注燃料电池系统 龙头 亿华通 ， 全面布局燃料电池产业链的 雄韬股份 ， 深耕汽车产业链 、 积极布局 PEMFC和 SOFC的 潍柴动力 ， 掌握燃料电池空压机和循 环泵核心技术的 雪人股份 。  风险提示 （ 1） 氢能应用推广不及预期的风险 。 （ 2） 国内企业技术突破不及预期的风险 。 （ 3） 国际市场环境发生变化的风险 。 3 潍柴动力 华清能源 佛燃能源 新奥股份 氢能应用端参与者全景图※ 氢供应端制氢、储运、加注 燃料电池产业链 华昌化工 隆基绿能 阳光电源 华电重工 美锦能源 国家电投 中国石油 东华能源 国富氢能 制氢 中材科技 中集安瑞科 雪人股份 石化机械 储运 交通 资料来源各公司官网、公告，平安证券研究所 冰轮环境 厚普股份 国富氢能 富瑞特装 加注 宝武钢铁 亚联高科 中集安瑞科 上海氢能 建筑 京能 电力 国家电投 电力 物流车 东风汽车 福田汽车 中国重汽 宇通客车 中通客车 中植新能源 上汽集团 长城汽车 长安汽车 客车 乘用车 SOFC系统 浙江氢邦 宁波索福人 华清能源 佛山索弗克 SOFC电堆及配件 鸿基创能 擎动科技 重塑科技 唐锋能源 电堆 神力科技 国鸿氢能 上海 弘 枫 治臻新能源 双极板 重塑科技 亿华通 捷氢科技 鸿力氢动 国鸿氢能 东方氢能 国氢科技 潍柴动力 雄韬股份 上海杰宁 未势能源 华昌能源 爱德曼 神力科技 氢晨科技 安泰科技 捷氢科技 电堆 大洋电机 金士顿科技 雪人股份 东德实业 东德实业 英嘉动力 循环部件 同优科技 魔方氢能源 增湿器 空压机 膜电极 BOP 下 游 应 用 PEMFC系统 工业 注橙色字体标注为非上市公司 CONTENT 目录 一、氢能 零碳可持续的理想能源 四、投资要点与风险提示 三、燃料电池产业链简介 二、氢能的四大应用场景 5 能源安全和节能减排两大因素驱动一、二次能源的革新1.1 按能源的基本形态分类，能源可分为一次能源和二次能源。 一次能源，即天然能源，指 在自然界现成存在的能源 ，如 煤、石油、天然气、水能等；二次能源指 由一次能源加工 转换而成的能源产品 ，如电力、煤气、汽油、氢能等。由 于人类现阶段面临严峻的能源危机和环境问题，一次能源 和二次能源领域的革新势在必行。 可再生性是一次能源面临的重大问题。 现阶段，我们应用 的能源 以不可再生的化石能源为主，未来面临枯竭的危机 ， 因此 开发风电、光伏等 可再生能源尤为重要。 二次能源的革新是解决碳排放问题的关键。 二次能源是联 系一次能源和能源用户的中间纽带，但 汽油等能源在燃烧 过程中会产生二氧化碳和污染物质 。解决能源应用的碳排 放问题，就需要开发优质的含能体能源，如 锂电和 氢能 。 资料来 源 科普中国 ， 平安证券研究所  氢能在能源体系中的位置 自然界现成存在 的能源 二次能源一次能源 能源构成 自然获取 加工转换 一次能源加工转换而成的 能源产品 定 义 分 类 可再生 水能、风能、太阳 能、核能等 不可再生 煤、石油、天然 气等 过程性能源 主要为电能 含能体能源 柴油、汽油、 电池中储存化学能的物质、 氢能 等 痛 点 发 展 趋 势 核心问题 对不可再生能源 的依赖可能导致能源危机； 其它重要考量 开采和应用 对环境的影响、可获得性、 安全性、供能稳定性等 核心问题 燃料燃烧是碳排 放的主要来源 其它重要考量 成本、能量 密度、应用的便捷性等 煤 /石油等传统不可再生能源 →风、光 等安全、清洁的可 再生能源 柴油、汽油等碳排放高的能 源储用方式 →锂电、氢能 等 零碳高效的能源储用方式 6 氢能是一种优势突出、前景广阔的二次能源1.1 氢能的开发和应用对促进节能减排 、 保障能源 安全具有战略意义 。  从应用端节能减排的角度来看 ， 氢能是一 种优质的二次能源 ， 可以作为汽油 、 柴油 等能源的替代 ， 与锂动力电池形成互补 。  从供给侧能源安全的角度来看 ， 氢能够以 水为原料制取 ， 储量丰富 ， 且理论上可循 环制取；同时 ， 使用风电 、 光伏电解水制 氢可以 解决弃风弃光的消纳问题 ， 从而进 一步推动风电 、 光伏等可再生一次能源的 应用 。 资料来源太平洋汽车， Tesla官网 ， 平安证券研究所  氢能的优势 质量能量密度高 142MJ/kg，是汽油的 3倍，酒精 的 3.9倍，焦炭的 4.5倍；通过燃料电池可实现综合 转化效率 90以上。 清洁零碳 氢的燃烧或电化学反应终产物只有水， 没有传统能源使用中产生的污染物和碳排放。 储能领域 与锂电池储能相比，理论上可以实现长周期、 大规模储能，以及跨区域的调度输送 汽车领域 续航能力强 丰田 Mirai2021款氢燃料电池车续 航可达 850km； Tesla Model X官方续航 536km 加注快捷 氢向车载气瓶中加注迅速，类似汽 油加注的方式，与动力电池充电相比快捷得多。 应用端 清洁、高 效、便利 供给端 来源广， 承接弃风弃光 VS汽油、 柴油 VS锂电 承接弃风弃光 使用风电、光伏电解水制氢可以解 决弃风弃光的消纳问题，推动风电、光伏的应用。 来源广泛 氢元素在自然界中存量很高，可以水为 原料制取，原料丰富且可循环使用。 7 氢能产业链主要包括制氢、储运、加注和下游应用四个环节1.2 资料来源 GGII，中国氢能产业发展报告 2022， 平安证券研究所  氢能产业链全景图 CCUS设备 化石重整 制氢 储运 加注 应用 工业副产氢 电解水制氢 丙烷脱氢 PDH工 艺包 提纯相关设备 （ PSA/深冷） 电解槽 质子交换膜 电极材料 催化剂 液氢 高压气氢 III/IV型瓶 碳纤维材料 液氢储罐 液化装置 有机液体储氢 固态储氢 加氢站设备 压缩机 加注设备 冷却设备 站控系统、管 道及阀门 储氢瓶组 燃料电池系统 质子交换膜 膜电极催化剂 双极板 电堆 循环泵 空压机 气体扩散层 燃料电池系统其它部件 电力（储能） 工业脱碳 建筑（热电联供） 交通运输 下游 应用 8 合成氨 , 1080, 32 合成甲醇 , 910, 27 炼化与煤 化工 , 820, 25 工业用热 , 480, 14 交通 , 2, 0 其它纯氢 , 50, 2  我国氢气生产结构 （ 2019年，已为最新） 天然气制 氢 , 62煤制氢 , 19 石油制氢 , 0.7 化工副产 氢 , 18 化石燃料 CCUS, 0.7 电解水制氢 , 0.04  全球氢气生产结构（ 2021年） 煤制氢 , 63.5 天然气 重整制 氢 , 13.8 化工副产氢 , 21.2 电解水制氢 , 1.5 供需现状全球氢气产能以灰氢为主，下游主要作为化工原料使用1.2 目前全球氢气生产以化石燃料制氢 （ 灰氢 ） 为主 ， 清 洁制氢存在替代空间 。  2021年全球氢气总产量 9400万吨 ， 其中化石燃 料制氢占 80以上 ， 清洁制氢 （ 电解水制氢 /化 石燃料制氢 CCUS） 占比不到 1。  目前我国氢气产能约 4100万吨 /年 ， 产量约 3300 万吨 ， 制氢规模全球领先 ， 以化石燃料制氢为 主 （ 近 80） 。 氢作为能源应用的普及程度不高 ， 现阶段主要作为化 工原料使用 。  2021年 ， 全球氢气需求超过 9400万吨 。 我国是 全球最大的氢气消费国 ， 需求量约 2800万吨 ， 占全球的 30。  分应用来看 ， 氢气在全球范围内和我国均主要 用于化工 （ 合成氨 /合成甲醇 ） 和炼油 ， 作为能 源的应用程度不高 。 资料来源 IEA，中国氢能联盟，平安证券研究所 工业 -合成氨 , 35 , 37 工业 -合成甲 醇 , 15 , 16 工业 -钢铁 , 5 , 5 炼油 , 40 , 42 交通运输 , 0.03, 0其它（建筑、发电 等） , 0.01, 0  我国氢气主要用于工业合成 （ 2019年，万吨， ）  2021年全球氢气需求类型分 布（百万吨， ） 9 各国重视氢能的战略地位，大力推动氢能产业发展1.3 资料来源 中国氢能产业发展报告 2022，中国氢能联盟，国际氢能协会， IEA， 平安证券研究所 美国 欧洲 日本 韩国 发 展 现 状 战 略 目 标 中国 燃料电池汽车保有量 加氢站在营量 1.27 245 万辆 座 注“发展现状”数据除单独说明外，为截至 2022年底数据 燃料电池汽车保有量 加氢站在营量 1.50 54 万辆 座 加氢站在营量 176座 到 2025、 2030年分别建 成 200、 1000座加氢站； 突破大规模、长寿命、 高效率、低成本的电解 槽技术； 加速重型车燃料电池系 统的开发，实现与传统 燃油发动机相当的经济 性。 2020-2024年 电解槽装机量 6GW 可再生氢能年产量超过 100 万吨 2025-2030年 电解槽装机量 ≥40GW 可再生氢能年产量达 1000万 吨； 2030-2050年， 氢能在能源 密集产业（钢铁、物流等） 大规模应用，氢能在能源结 构中占比 12-14。 燃料电池汽车 加氢站在营量 0.82 164 万辆 座 全球累计销量， 丰田 Mirai2.19 万辆 燃料电池汽车 加氢站在营量 2.94 168 万辆 座 全球累计销量， 现代 NEXO2022.113.24 万辆 2030年 氢气供应能力 30万吨 /年， 成本 30日元 /Nm3 建成加氢站 900座 推广燃料电池轿车 80万辆 家用热电联供燃料电池系统 普及率 10。 2050年 氢气供应能力 500-1000万吨 /年，成本 20日元 /Nm3 加氢站、燃料电池汽车、 家用热电联供燃料电池系统 全面替代。 2040年 氢燃料电池汽车累计产 量增至 620万辆 加氢站增至 1200个 燃料电池产能扩大至 15GW 氢气价格约为 3000韩元 /kg。 2025年 燃料电池车保有量约 5 万辆 可再生能源制氢量达到 10- 20万吨 /年 2030年 形成较完备的氢 能产业技术创新体系、清 洁能源制氢及供应体系 2035 年 形成氢能产业体 系，构建涵盖交通、储 能、工业等领域的多元氢 能应用生态。可再生能源 制氢在终端能源消费中的 比重明显提升。 电解槽累计装机量 200MW 固定燃料电池装机量 550MW 保有量 保有量 电解槽累计装机量 170MW （ 2021年底） （ 2021年底）（ 2021年底） 固定燃料电池装机量 300MW （ 2021年底） 固定燃料电池装机量 18 MW （ 2021年底） 固定燃料电池装机量 190MW （ 2021年底） 10 我国政策驱动下，氢能产业开启新篇1.3 我国国家层面日益重视氢能的战略重要性， 加强氢能布局。  2022年 3月，国家发改委、能源局发布 氢能产业发展中长期规划（ 2021- 2035 年） ，明确了氢能的战略定 位，提出了氢能产业一系列发展目标。  2023年 8月，六部委印发 氢能产业标 准体系建设指南（ 2023版） ，有望解 决氢能产业标准缺乏的长期痛点，推动 产业链各环节打通。 时间 政策 主要内容 2023年 8月 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。 要求到 2025 年，支撑氢能制、储、输、用全链条发展的标准体系基本建 立，制修订 30 项以上氢能国家标准和行业标准。 2023年 1月 新型电力系统发展蓝皮书 （征求意见稿） 提及了氢燃料电池车、氢储能等应用环节的推广；长期实现电能与氢能等二次能源深度融合利用 2022年 3月 氢能产业发展中长期规划 （ 2021-2035 年） 明确了氢能的战略定位。 氢能是未来国家能源体系的重要组 成部分、用能终端实现绿色低碳转型的重要载体，氢能产业 是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。 提出了一系列阶段性目标。 到 2025年，初步建立以工业副产 氢和可再生能源制氢就近利用为主的氢能供应体系。燃料电 池车辆保有量约 5万辆，部署建设一批加氢站。可再生能源制 氢量达到 10万吨至 20万吨 /年，实现二氧化碳减排 100万吨至 200万吨 /年。 2021 年 12 月 “十四五”工业绿色发展规划 指出加快氢能技术创新和基础设施建设，推动氢能多元利用 2021 年 10 月 2030 年前碳达峰行动方案 从应用领域、化工原料、交通、人才建设等多个方面支持氢能发展 2021 年 3 月 中华人民共和国国民经济和社会 发展第十四个五年规划和 2035 年 远景目标纲要（草案） 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 2020 年 10 月 节能与新能源汽车技术路线图（ 2.0 版） 提出 2030-2035 年实现氢能及燃料电池汽车的大规模的应用，燃料电池汽车保有量达 100 万辆左右。 2020 年 9 月 关于开展燃料电池汽车示范应用的通知 采取“以奖代补”方式，对符合条件的城市群开展燃料电池 汽车关键核心技术产业化攻关和示范应用给予奖励，示范期 为 4 年 2020 年 4月 中华人民共和国能源法（征求意见稿） 首次从法律上将氢能列入能源范畴 2019年 3月 政府工作报告 首次将氢能写入政府工作报告推动充电、加氢等设施建设  我国国家层面发展氢能相关政策 资料来源政府官网 ， 平安证券研究所 11 我国政策驱动下，氢能产业开启新篇1.3  地方政府氢能发展规划目标 资料来源政府官网 ，氢能联盟 CHA， 平安证券研究所整理 各地纷纷出台氢能发展规划 目标。 从已公布的规划目标 来看，到 2025年，我国将累 计至少建成加氢站 762座， 燃料电池车保有量 8.8万辆， 氢能产业规模 接近 7000亿元 。 地区 政策名称 发布时间 燃料电池车推广规划 加氢站建设规划 氢能产业规模 江苏 江苏省氢燃料电池汽车产业发展行动规划 2019.8 2025年 10000辆2030年 20000辆 2025年 50座2030年 100座 2021年 500亿元 重庆 重庆市氢燃料电池汽车产业发展指导意见 2020.3 2022年 800辆2025年 1500辆 2022年 10座2025年 15座 山东 山东省氢能产业中长期发展规划（ 2020-2030年） 2020.7 2022年 3000辆 2025年 10000辆 2030年 50000辆 2022年 30座 2025年 100座 2030年 200座 2022年 200亿元 2025年 1000亿元 河南 河南省氢燃料电池产业发展行动方案 2020.8 2023年 3000辆2025年 5000辆 2023年 50座2025年 80座 2025年 1000亿元 四川 四川省氢能产业发展规划（ 20212025 年） 2020.9 2025年 6000辆 2025年 60座 - 河北 河北省氢能产业发展“十四五”规划 2021.7 2022年 1000辆2025年 10000辆 2022年 25座2025年 100座 2022年 150亿元2025年 500亿元 北京 北京市氢能产业发展实施方案（ 2021-2025年） 2021.8 2023年 3000辆2025年 10000辆 2023年 37座2025年 新增 37座 2023年 京津冀合计 500亿元2025年 合计 1000亿元 吉林 “氢动吉林”中长期发展规划（ 2021-2035年） 2022.1 2030年 70座2035年 400座 2025年 100亿元 2030年 300亿元 2035年 1000亿元 内蒙 内蒙古自治区“十四五”氢能发展规划 2022.2 2025年 5000辆 2025年 60座 2025年 1000亿元 浙江 浙江省能源发展“十四五”规划 2022.5 2025年 5000辆 2025年 50座 上海 上海市氢能产业发展中长期规划（ 2022-2035年） 2022.6 2025年 10000辆 2025年 70座 2025年 1000亿元 山西 山西省氢能产业发展中长期规划（ 2022-2035年） 2022.8 2025年 10000辆2030年 50000辆 宁夏 宁夏回族自治区氢能产业发展规划 2022.11 2025年 500辆（重卡） 2025年 10座 湖南 湖南省氢能产业发展规划 2022.11 2025年 500辆 2025年 10座 安徽 安徽省氢能产业发展中长期规划 2022.11 2025年 产能 5000辆2030年 产能 20000辆 2025年 30座2030年 120座 2025年 500亿元2030年 1200亿元 福建 福建省氢能产业发展行动计划（ 20222025年） 2022.12 2025年 4000辆 2025年 40座 2025年 500亿元 青海 青海省氢能产业发展中长期规划（ 2022-2035年） 2023.1 2025年 250辆2030年 1000辆 2025年 3-4座2030年 15座 2035年 500亿元 江西 江西省氢能产业发展中长期规划（ 2023-2035年） 2023.2 2025年 500辆 2025年 10座 2025年 300亿元 12 产业展望供应端技术持续突破、基础设施完善；应用端万亿市场加速爆发1.4 资料来源 中国氢能联盟基础设施白皮书 ，中国氢能产业发展报告 2020， IEA， 平安证券研究所 储运 加注 总体 目标 分板 块 交通 氢燃料电池汽车保有量 5万辆 氢燃料电池汽车保有量 100万辆 氢燃料电池汽车保有量 3000万辆 非道路运输领域积极探索氢燃料电池重型工程机械、轨道交通、船舶、无人机等领域 电力 波动性可再生能源发电规模 1000GW 波动性可再生能源发电规模 4000GW 氢能作为季节性储能方案，将可再生能源与能源消费终端有效连接，保障可再生能源平稳可持续大规模开发运用 工业 围绕钢铁、石化、化工行业“三点”及天然气掺氢提供高品位“一线”，实现工业部门的深度脱碳 建筑 围绕微型燃料电池热电联供系统、天然气管道掺氢两大应用场景，逐步在居民和工商业用户中推广 制氢 2025年 2035年 2050年 高压气氢运输为主 液氢运输试点推广 合建站为主 在站制氢一体站试点运营 加氢站总数达到 200座 液氢运输作为主动脉 高压气态储运作为毛细血管 加氢站及其他基础设施多元 化、网络化发展 加氢站总数达到 2000座 液氢储运 高压气氢储运 管道储 运 有机液体储运等多种路径并行 形成多元化、网络化的氢能 基础设施体系 加氢站总数达到 12000座 产业产值 1万亿元 氢需求总量约 3000万吨 氢终端售价 40元 /kg 产业产值 5万亿元 氢需求总量约 4000万吨 氢终端售价 30元 /kg 产业产值 12万亿元 氢需求总量约 7000万吨 氢终端售价 20元 /kg 以工业副产氢和可再生能源制 氢就近利用为主的供应体系 可再生能源制氢 10-20万吨 /年 半集中化可再生能源电解水制氢为主 CCUS技术实现产业化 工业副产氢提升利用效率 集中可再生能源电解水制氢为主 工业副产提纯、化石能源制氢 CCUS为辅 供 应 端 应 用 端 CONTENT 目录 一、氢能 零碳可持续的理想能源 四、投资要点与风险提示 三、燃料电池 产业链简介 二、氢能的四大应用场景 14 氢能有望广泛应用于工业、交通、电力、建筑领域2.1 应用方式 应用现状 氢能优势 /潜力 现阶段局 限 所需技术 基础 交通 氢燃料电池 汽车 ； 氢船舶 /飞机等 2022年底全球氢燃料电池汽 车保有量 6.73万辆，已实现 了一定规模应用； 目前主要用于商用车；氢船 舶 /飞机等也在研发中。 氢车造价和用氢价格 均有待 降低。 加氢站等 基础设施 建设不足， 影响氢车推广的进度。 燃料电池技术（主要为质子 交换膜燃料电池） 车载储氢容器（ III/IV型瓶） 比电动汽车续航更长、加注 更快、低温适应性更好。 适于 长距离大载重运输 ，包 括重卡、航空、船舶等领域。 工业 传统化工 作为合成氨 /甲醇 的 原料 ，绿氢替代灰氢 新技术氢冶金、 工业供热 合成氨 /甲醇工艺成熟，氢需 求量大，是目前 国内新增大 型绿氢项目主要的应用场景。 氢冶金、工业供热等应用方 式处于研发阶段。 绿氢成本高于煤制氢，有待 降本 氢冶金、氢工业供热需要 关 键设备和工艺的改造 ，需要 技术突破 投资 传统领域绿氢替代低成本 大规模制氢 /储运技术 氢冶金 /工业供热关键设备、 新工艺流程的开发 绿氢替代灰氢作为化工原料、 绿氢在炼钢中取代焦炭、绿 氢作为工业燃料，均可助力 工业脱碳 建筑 家用 燃气 （天然气掺氢供应） 氢燃料电池 热电联供 各国正在探索天然气掺氢输 送、燃料电池热电联供等。 截至 2021年底，美 /日 /欧固 定式燃料电池累计装机量分 别为 550/300/190MW。 天然气掺氢输送的 安全标准 仍需完善； 固定式氢燃料电池 供电效率 和供热质量 有改善空间。 燃料电池技术（ PEM、 SOFC 燃料电池热电联供系统） 天然气管道掺氢运输等技术 天然气掺氢作为 家用燃气 ， 可使用现有管道和灶具（仅 需少量改动）。 使用氢燃料电池 供电供热 ， 减少化石燃料使用。 电力 发电 与电网平衡 大规模 长时储能 国内外均有氢能电力系统试 点项目。 氢能电力系统包括制氢、储 氢、氢能发电系统三部分， 使用氢作为电能储存的介质， 实现电的时空调节。 效率偏低 。电 -氢 -电两次转换， 能量转化效率仅 31.5-40， 需要进一步改善，才有大规 模应用的可能。 高效率的电解槽、燃料电池 大规模、长时、安全的储氢 技术 潜在的 长时大容量储能 技术 储运体系成熟后可用于 电能 的跨季节、跨地域调节 。 资料来源中国氢能联盟， CNKI，平安证券研究所 15 0 1 2 3 4 5 6 2020 2030 2040 2050 工业 交通 电力 建筑 燃料 其它 氢能应用领域短期以工业为主，长期在交通、电力领域发展空间广阔2.1 工业是氢能当前的主要应用领域 ， 长期占据可观份额 。 现阶段全球氢气主要应用于化工和炼油 。 工业领域氢气用量大 、 用氢技术 成熟 ， 存在绿氢替代灰氢的减碳空间 ， 将成为短期内氢能最主要的应用领域 。  IEA预计 ， “ 净零排放 ” 情形下 ， 2030年全球工业用氢需求达 1亿吨 ， 占全球用氢规模的 47； 2050年 ， 全球工业用氢规模约 1.4亿吨 ， 占全球用氢规模的 26。  我国化工产业占全球比重较大 ， 工业用氢将占据主要规模 ， 中国氢能联盟预计 ， 碳中和情景下 ， 2060年我国工业用氢规模 7,794万吨 ， 占氢总需求量的 60。 资料来源 IEA，平安证券研究所  IEA“净零排放”情景下，全球氢能应用需求 注 IEA原数据分项较细，此处进行了分类加总“工业”含炼油、化工、钢铁；“交通”含道路、船运、航 空。“燃料”原口径描述为“混入天然气管网”，未区分具体用途，理论上可用于工业、电力、建筑领域。 数字为氢气及氢基燃料（如氨）中氢的用量，单位为亿吨。 16 氢能应用领域短期以工业为主，长期在交通、电力领域发展空间广阔2.1 氢能在交通 、 电力等领域的应用将逐步扩展 。 交通和电力部门是全球碳排放的重要来源 。 氢能在重载交通工具 、 长时储能 等领域 潜力巨大 ， 但规模化推广有赖于技术成熟 、 产业链降本 、 基础设施建设等 ， 需要时间发展 。  IEA预计 ， 全球 “ 净零排放 ” 情形下 ， 2030年全球交通 /电力领域氢能需求分别为 0.2/0.3亿吨；到 2050年则大幅增至 2.0/1.0亿 吨 ， 2050年交通将成为全球氢能最大的需求领域 。  中国氢能联盟预计 ， 碳中和情景下 ， 2060年我国交通 /电力用氢规模分别为 4051万吨 /600万吨 。 资料来源 IEA，中国氢能联盟，平安证券研究所 注 IEA原数据分项较细，左图进行了分类加总“工业”含炼油、化工、钢铁；“交通”含道路、船运、航空。“燃料”原口径描述为“混入天然气管网”，未区分具体用途，理论上可用于工业、电力、建筑领域。  “净零排放”情景下， 2050年全球用氢需求分布（亿吨， ）  碳中和情景下， 2060年我国用氢需求分布（亿吨， ） 工业 , 0.78 , 60 交通 , 0.41 , 31 电力 , 0.06 , 5 建筑 , 0.06 , 4 工业 , 1.37 , 26 交通 , 2.02 , 38 电力 , 1.00 , 19 建筑 , 0.16 , 3 燃料 , 0.60 , 12 其它 , 0.12 , 2 17 绿色柴油、绿氨、绿色 甲醇等 2060年，氢合成燃料有 望提供 船运与航空能源 需求总量的 40 氨和甲醇 传统需求相 对稳定，作为燃料有 潜在发展空间（未包 含在此口径） 石油炼化和煤化工 领 域的氢能需求先升后 降 到 2060年，电炉钢市 场占比有望提升至 60， 超过 30钢铁 产量 采用氢冶金工艺 工业应用 | 传统工业存量替代 新技术扩大需求，工业绿氢应用空间广阔2.2 传统工业存量替代 新技术扩大需求 ， 我国工业用氢增长空间广阔 。 氢气作为传统 化 工原 料 ， 存量需求庞 大 （ 据中国氢能联盟 ， 2019 年为 2810万吨 ） ， 可以使用绿氢替代灰氢来减少排放 。 未来 ， 随 着新技术的成熟 ， 氢气可以在钢铁行业逐步取代焦炭作为还原剂 和燃料 ， 或在工业供热等场景部分替代天然气等 ， 增量空间大 。 到 2060年 ， 工业将仍是我国氢气用量最大的领域 。 中国氢能联盟 估计 ， 在 2060年碳中和情景下 ， 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 ， 工业领域用氢需 求 7,794万吨 ， 占氢总需求量的 60。  氢冶金等新应用场景 将成为我国工业用氢的主要增量  预计 2060年国内工业部门氢气需求量分布（万吨， ） 氢作为燃料热值高， 可为需要大量高温热量的 水泥、钢铁、炼化行业供 热 使用纯氢燃烧供热， 需开发专用燃烧器，保障 安全 预计 2060年氢气在钢 铁和水泥生产中将提供 35热量供应 传统工业（氨 /甲醇 /炼化 /煤化工） , 2800, 36 新应用 -氢冶金 , 1400, 18新应用 -合成燃料 , 1560, 20 新应用 -工业燃料 , 1980, 25 其它 , 54, 1 资料来源中国氢能联盟，平安证券研究所 18 工业应用 | 传统应用合成氨是现阶段大型绿氢项目的首选应用场景2.2  氢在传统化工行业的应用情况和发展趋势 合成氨 , 1080, 32 合成甲醇 , 910, 27 炼化与煤化工 , 820, 25 工业用热 , 480, 14 交通 , 2, 0 其它纯氢 , 50, 2  2019年我国氢气应用分布 （万吨， ） 36.40 11.64 6.00 3.28 8.08 0 5 10 15 20 25 30 35 40 氢气产能 /万吨 /年  2023年 1-6月国内更新动态的绿氢项目应用分布 合成氨 应用领域 最大应用为 农业合成肥料（约占用 量的 70） 用于工业化学品，如炸药 未来发展趋势 现有应用领域需求较为稳定 氨有望作为 低碳燃料、或氢能储运 载体 ，迎来大规模发展 合成甲醇 甲醇制烯烃 MTO、甲醇燃料 基本有机原料，传统用于制甲醛、 乙酸、二甲醚等多种产品 传统需求增长较缓，甲醇制烯烃和 甲醇燃料 引领需求增长 石油炼化 氢气主要用于石脑油加氢脱硫、精柴油加氢脱硫等 短期随着成品油品质要求的提升， 用量将有所提升；长期随着燃油车 的逐渐退出，需求 可能 减少 煤化工 我国支柱工业之一，下游涵盖产 品、产业广阔，传统煤制氢合成氨 合成甲醇也属于广义的煤化工 未来煤制油 /烯烃 /天然气等方面仍 将存在一定的市场空间 资料来源 IEA，中国氢能联盟，氢云链，平安证券研究所 合成氨、合成甲醇等传统化工行业，绿氢渗透空间庞大。 合成氨等传统化工领域用氢技术 成熟，氢气需求量 大 。根据中国氢能联盟数据， 2019年我国合成氨 /合成甲醇 /炼化与煤化工 的氢气需求量分别为 1080/910/820万吨，绿氢替代灰氢的空间广阔。 合成氨已成为现阶段绿氢应用落地的主力场景。 根据我们不完全统计， 2023年上半年 国 内 有 52个绿氢项目公布了最新进展（签约 /开工 /投产等），绿氢规划年产能共计 65.4万吨。其 中， 16个项目生产的绿氢将用于合成氨，对应绿氢年产能 36.4万吨，占统计项目规模的 56。 以合成氨为代表的化工应用，或将成为大规模制氢项目的首选应用场景 。 19 工业应用 | 氢冶金钢铁行业脱碳的重要方案，国内外企业积极布局2.2  氢冶金两类主要技术介绍 氢冶金是钢铁行业减排的重要潜在方案。  传统炼钢工艺为碳冶金，使用焦炭作为原料和燃料，碳排放量巨 大。 2020 年我国钢铁行业使用焦炭约 3 亿吨，折合碳排放约 11 亿 吨。  氢冶金使用氢作为还原剂和燃料，部分或全部取代焦炭，可大幅减 少碳排放，是钢铁行业脱碳的重要解决方案。 国内外企业积极布局，氢冶金有望逐渐产业化。 各国持续探索氢冶金技 术，海外蒂森克虏伯、 Midrex等走在国际前列；我国宝武、河钢等钢企也 积极布局。目前氢冶金仍有补热问题、还原效率等技术难题待解决，且用 氢成本有待降低。未来随着技术成熟和氢气降本，氢冶金有望逐步产业 化，氢能联盟预计 2060年国内氢冶金将产生氢气需求 1400万吨。 资料来源中国氢能联盟，氢云链，平安证券研究所 优势 局限 图示 原理 高炉富氢冶炼 改造成本低，具备经济 性，具有增产效果 理论减排潜力有限 约 20，技术上难以实现 全氢冶炼 氢基竖炉 直接还原 理论减排潜力高 95，可 参考的国际经验相对较多 改造难度较高，国内基础 技术较薄弱 基于传统 高炉 -转炉法 （ BF-BOF） 改造而 来。 BF-BOF法使用铁和焦 炭在高炉中高温反应 还原获得铁。 富氢方案在高炉顶 部喷吹 含氢量较高的 还原性气体 ，从而减 少焦炭用量 基于 直接还原铁 -电弧炉 法（ DRI-EAF） 改造。 DRI-EAF法采用品位较高 （ 68以上）的铁矿石， 通入一氧化碳、氢气混 合气作为还原剂，燃料 可使用煤或天然气。 富氢方案在还原气体 中进一步 提升氢气比例  国内钢企氢冶金相关进展（非完全统计） 企业 日期 技术路线 项目动态 鞍钢集团 2022.9.27 其它 全球首套绿氢零碳流化床高效炼铁新技术示范项目开工。 宝武集团 2022.11.16 高炉富氢冶炼 宝武钢铁集团建成中国首座 400立方米级的低碳冶金高炉，富氢碳循环已实现碳减排 21。 河钢集团 2022.12.16 氢基竖炉直接还原 河钢集团张宣科技 120万吨氢冶金示范工程一期全线贯通， 是全球首例富氢气体（焦炉煤气）零重整竖炉直接还原 氢冶金示范工程 兴国铸业 2023.6.5 高