【证券研报】氢能全景图制氢篇：商业模式起步，绿氢初试锋芒--平安证券.pdf

2023年 4月 19日 证券研究报告 商业模式起步，绿氢初试锋芒 平安证券研究所 绿色能源与前瞻性产业研究团队 皮 秀 证券投资咨询资格 S1060517070004 邮箱 pixiu809@pingan.com.cn 张之尧 一般证券业务资格 S1060122070042 邮箱 zhangzhiyao757@pingan.com.cn ——氢能全景图（上）制氢篇 2 要点总结  氢能：零碳可持续的理想能源，前景广阔。 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 。目前 氢作为能源应用 的 程度不高，主要作为工业原料使用；未来， 随着各国大力推广绿电制氢和氢能应用，氢能有望实现大规模发展，并广泛应用于工业、交通、电力、建筑等领域。 IEA预计， 2030年 全球氢能需求将达到 1.8亿吨；从我国各地已公布的规划目标来看， 2025年我国氢能产业规模有望达到 7000亿元。  制氢环节概述：三大路线并存，绿氢蓄势待发。 制氢是氢能产业链的上游环节，制氢环节的清洁和降本是氢能产业大规模发展的基础。 氢气制备方式主要包括化石燃料制氢、工业副产氢和电解水制氢三类。化石燃料 制氢和化工副产氢属于传统路线，技术相对成熟，成 本较低，但存在碳排放等问题， CCUS、提纯等环节存在一定机遇。可再生电力电解水制氢（“绿氢”）是零碳排、可持续的“终极路 线”，成本是制约其普及的瓶颈因素。电耗和折旧构成绿氢的主要成本，我们估算基准假设下碱性和 PEM电解水制氢单位成本分别为 21.9和 25.3元 /kg；国内现存绿氢项目采用部分绿电自供、外购部分低价绿电 +长时运营的模式，并通过大规模采购控制电解设备成本， 已经可以实现经济性，例如中石化库车绿氢项目 LCOH可低至 12.93元 /kg，接近工业副产氢甚至煤制氢水平。目前绿氢产业进入高速增长 期， IEA预计 2023年全球制氢电解槽新增装机 4.1GW（同比 +356%），产能将达到 21.5GW。  绿氢：电解槽和材料存在壁垒，国内企业发力。 电解水制氢技术路线包括 碱性电解 (ALK)、质子交换膜电解 (PEM) 、固体氧化物电解 (SOEC) 和阴离子交换膜电解 (AEM)等。碱性电解技术成熟 、设备 成本低，是目前的主流路线； PEM技术制氢效率高、灵活性好，产业化 在即； SOEC和 AEM技术处于研发阶段，存在发展潜力。电解槽是制氢的核心设备，存在技术壁垒：碱性电解槽单槽“大标方”趋势明 显，厂商制造工艺、集成能力和关键材料技术形成壁垒； PEM电解槽关键材料依赖进口， PEM电解槽国产化需要材料环节进一步突破。 从竞争格局来看，中国和欧洲电解槽企业产能规模全球领先。国内市场中，考克利尔竞立、派瑞氢能和隆基氢能为第一梯队；新能源 上市公司积极入局、非上市公司技术扎实，国内电解槽企业实力强劲，推动绿氢降本增效、快速发展。  投资建议：绿氢产业爆发在即，关注电解槽和材料环节。 绿氢是氢能发展的终极路线，电解槽和关键材料存在壁垒，建议关注上市公 司中电解槽环节具备技术实力的 隆基绿能、阳光电源、华电重工 ，布局电解槽的弹性标的 华光环能、昇辉科技 ，材料环节具备潜力的 贵研铂业 （催化剂）。  风险提示： （ 1）绿氢需求增长不及预期的风险。（ 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。 CONTENT 目录 一、氢能：零碳可持续的理想能源，前景广阔 四、绿氢：电解槽和材料存在壁垒，国内企业发力 五、投资要点与风险提示 三、传统制氢路线：碳捕捉、提纯等环节存在机遇 二、制氢环节概述：三大路线并存，绿氢蓄势待发 4 1.1 能源安全和节能减排两大因素驱动一、二次能源的革新 • 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。 一次能源可分为可 再生能源 (可不断得到补充或在较短周期内再生的能源 )和非 再生能源 (经过亿万年形成、短期无法恢复的能源 )。现阶段， 我们应用的能源 以非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，可分为过程性能源 (能 量比较集中的物质运动过程，可直接应用，如电能 )和含能 体能源 (包含能量的物质，可储存运送，如柴油、汽油等 )。 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：百度百科 ， 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 5 1.1 氢能是一种优势突出、前景广阔的二次能源 • 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。 − 与汽油、柴油相比，氢的燃烧或电化学产 物只有水，不存在碳排放和污染物；同时， 氢具有更高的质量能量密度。 − 与锂电动汽车相比，氢能驱动的燃料电池 车续航更久，且加注迅速、无充电痛点。 • 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。 加注 快捷 ： 氢向车载气瓶中加注十分迅速，类似 汽油加注的方式，与动力电池充电相比快捷得多。 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 氢能的优势 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。 6 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% 中国 , 28 , 30% 美国 , 13 , 14% 中东 , 11 , 12% 欧洲 , 8 , 9% 印度 , 8 , 8% 其它 , 26 , 27% 1.2 应用现状：氢主要作为工业原料使用，中国占全球需求的 30% • 氢作为能源应用的普及程度不高，现阶段主要作为工业原料使用。 2021年，全球氢气需求超过 9400万吨。分地区来看，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%；美国、中东和欧洲分别占据全球 14%/12%/9%的需求量。分应用来 看，氢气主要用于化工（合成氨 /合成甲醇）和炼油， 2021年全球交通运输氢气需求仅 3万吨左右，占比较少。我国氢气应用领域 同样以化工为主， 56%的氢气被用于化工合成， 9%用于炼油， 16%作为尾气直接燃烧，氢作为能源的应用程度不高。 • 工业用氢存在巨大的脱碳潜力。 2021年，全球工业用氢和炼油用氢绝大部分源于化石燃料制氢，产生的直接二氧化碳净排放量分 别为 6.3亿吨和 2.0亿吨。 工业合成氨、合成甲醇、炼油等 均以氢为主要原料，工艺成熟，存在 绿氢替代灰氢 的减碳空间；此外， 全球各地正在探索氢气在 钢铁工业 领域的应用，绿氢未来有望逐步 替代焦炭 作为还原材料，推动钢铁工业的大规模脱碳（ 2019年 全球钢铁行业直接碳排放量 26亿吨，约占全球碳排放总量的 7-8%）。 合成氨 37% 甲醇 19% 炼油 9% 直接燃烧 16% 其他 19% 资料来源： IEA，中国氢能源及燃料电池产业白皮书 2020，平安证券研究所  我国氢气主要用于工业 合成（ 2020年）  2021年全球氢气需求地区分布  2021年全球氢气需求类型分布 单位：百万吨（ Mt）， % 单位：百万吨（ Mt）， % 7 1.2 推广前景：未来氢能可广泛用于交通、电力、建筑领域 • 交通方面， 各国积极推广氢燃料电池汽车，已初具规模，氢车在商用车 领域逐渐渗透；未来在航空、船舶领域也有望进行替代。 • 建筑方面， 主要包括天然气掺氢输送、燃料电池热电联供等。未来氢气 有望在燃气、供热等方面逐步替代天然气，并为住户提供部分电力。 • 电力方面， 氢可以作为电能储存的介质，未来有望用于长时储能，或参 与全球运输和贸易，实现电能在时间和空间上的调节。 • IEA预计，在 2050年全球“净零排放”目标下 ， 2030年，全球氢能应用 规模需达到 2亿吨。 资料来源： IEA，中国氢能联盟， CNKI，平安证券研究所 领域 应用方式 现状 氢应用优势 局限 交通 氢燃料电池汽 车；氢轮船 /飞 机 /火车等 2022年底全球氢燃料电池汽车保有量 6.73万辆， 在营加氢站 727座 ，已实现了一定规模应用； 目前主要用于商用车（重卡、公交）等；氢轮 船 /飞机等也在研发中。 与电动汽车相比，续航更长、加注更快，对低 温环境适应性较好。适用于 长距离、大载重 运 输需求，未来在 航空和船舶领域 也存在广阔替 代空间。 成本 是大规模推广的主要限制因素，目前氢 “制 -储 -运 -加”全生命周期成本高昂，实现经济 性需要全方位的技术和规模降本。 此外，加氢站等 基础设施 的建设不足，也会影 响氢车推广的进度。 建筑 燃气、供热、 供电（热电联 供） 各国正在进行天然气掺氢输送、以及燃料电池 热电联供的探索。 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。 一定掺氢比例下，天然气掺氢 可使用现有的天 然气基础设施 ，减缓设施投资需求。与天然气 相比，氢作为燃料更低碳、可再生，存在推广 潜力。 用氢 成本 有待降低； 天然气掺氢输送的安全标 准 仍需完善； 固定式氢燃料电池 的应用处于 试 点 阶段，供电效率和供热质量仍有改善空间。 电力 发电与电网平衡，储能 国内外均有氢能电力系统试点项目。氢能电力 系统主要包括制氢系统、储氢系统、氢能发电 系统三个部分，使用氢作为 电能储存 的介质， 实现电的时空调节。 氢储能可作为一种 长时储能 方式，对电力系统 起到调节作用。长期来看，氢可以作为 清洁能 源载体 参与全球运输和贸易，经燃料电池或燃 气轮机发电，为电力系统供能。 能源效率偏低 。电 -氢 -电两次转换，目前能量转 化效率 仅 30-40%，需要进一步改善，才有大规 模应用的可能。 0 100 200 300 400 500 600 其它 天然气掺氢 建筑 电力 交通 炼油 工业  氢在交通、建筑、电力领域应用的现状和潜力  IEA“净零排放”情景下，全球氢能应用需求 单位：百万吨 8 1.3 各国重视氢能的战略地位，大力推动氢能产业发展 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 173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） （ 2021年底） • 固定燃料电池装机量 190MW （ 2021年底） 9 1.3 我国政策驱动下，氢能产业开启新篇 • 政策驱动下，氢能产业链开启新 篇。 我国国家层面日益重视和认 可氢能的战略重要性，加强对氢 能的布局。 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，并提出了氢能产业一系列发 展目标 。政策的重视和认可将推 动氢能产业开启新篇。 时间 政策 主要内容 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。 根据规划，到 2025年，我国将初步建立以工 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，成为新增氢能消费的重要组成部分，实现二氧化碳减排 100万吨至 200万吨 /年。 2021 年 12 月 2022年能源工作七大重点任务 任务 3“加快推进能源科技创新”，提出推动氢能技术装备攻关、产业创新等 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 11 月 《 关于加强产融合作推动工业绿色发展的指导意见 》 引导企业加大可再生能源使用、推动电能、氢能、生物质能替代化石燃料；加快充电桩、换电站、加氢站等基础设施建设运营 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 2021 年 2 月 《 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 》 提升可再生能源利用比例，大力推动风电、光伏发电发展，因地制宜发展水能、地热能、海洋能、氢能、生物质能、光热发电 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 10 1.3 我国政策驱动下，氢能产业开启新篇  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 • 各地方政府纷纷出台氢能发 展规划目标。 2019年以来， 国内至少有 18个省级行政区 公布了氢能发展规划目标。 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（ 2021—2025 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（ 2022—2025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 11 1.4 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 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，前景广阔 四、绿氢：电解槽和材料存在壁垒，国内企业发力 五、投资要点与风险提示 三、传统制氢路线：碳捕捉、提纯等环节存在机遇 二、制氢环节概述：三大路线并存，绿氢蓄势待发 13 2.1 氢能产业链主要包括制氢、储运、加注和下游应用四个环节 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（括号为国内 2030年新增产值估计） CCUS设备 化石重整 制氢（ 10000亿元 ） 储运（ 200亿元以上） 加注（ 50亿元以上） 应用（万亿级） 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（ 900亿元） 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（ 1000亿元） 质子交换膜 膜电极催化剂 双极板 电堆 （ 600亿元） 循环泵 空压机 气体扩散层 燃料电池系统 （ 1000亿元）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 输氢管道 压缩机 14 2.1 制氢环节参与者全景图 碱性电解 PSA 制 备 提 纯 后 处 理 设备 /成套工艺 • 昊华科技 化石燃料制氢 工业 副产氢 电解水制氢 PDH 深冷分离 煤制氢 天然气制氢 材料 (分子筛 ) • 建龙微纳 气体提纯 • 凯美特气 • 金宏气体 • 和远气体 氯碱 资料来源 ：公司公告及官网， wind， 高工氢电， 36氪，平安证券研究所整理 焦化 注：各公司业务布局信息整理自公司公告及其它公开信息，实际进展可能不确定 橙色字体为非上市公司 设备及成套工艺 • 杭氧股份 • 深冷股份 • 中泰股份 • 蜀道装备 设备及成套工艺 • 卓然股份 • 宝色股份 • 中石化洛阳院 制备 • 航锦科技 • 鸿达兴业 • 滨化股份 • 嘉化能源 • 恒光股份 制备 • 美锦能源 • 宝泰隆 制备 • 卫星化学 • 金发科技 • 东华能源 • 金能科技 CCUS 设备 (煤气化炉 ) • 航天工程 • 兰石重装 制备 • 阳煤化工 • 华昌化工 设备 • 冰轮环境 • 冰山冷热 • 惠博普 • 广汇能源 • 蓝科高新 • 杭氧股份 • 西子洁能 材料 /技术 • 昊华科技 • 蓝晓科技 应用 • 中国石油 • 中国石化 材 料 / 设 备 • 中国石化 材料 -质子交换膜 • DuPont • 东岳集团 • 科润新材料 材料 -催化剂 • Johnson Matthey • TKK • 贵研铂业 • 格林美 • 龙蟠科技 • 新动力 • 中自科技 • 济平新能源 • 广汇能源• 宝丰能源 部件 -膜电极 • 武汉理工氢电 • 鸿基创能 材料 -气体扩散层 • 玖昱科技 • 浙江菲尔特 • 通用氢能 部件 -双极板 • 安泰科技 • 治臻股份 • 金泉益 材料 -隔膜 • 东丽（中国）投 资有限公司 • Agfa-Gevaert Group • 碳能科技 • 中科氢易 电解槽 • 苏州竞立 • 派瑞氢能 （中船 718） • 隆基股份 • 天津大陆 • 中电丰业 • 凯豪达 PEM 材料 -电极 • 科力远 • 莒纳科技 • 辉瑞丝网 • 保时来 • 盈锐优创 • 力炻电极 部件 -密封垫片 • 氟达氢能 其它路线 制 备 电解槽 • 派瑞氢能 • 中电丰业 • 赛克赛斯 • 国富氢能 • 融科氢能 • 国氢科技 • 凯大催化 • 凯立新材 • 中科科创 • 氢电中科 • 瀚氢源 • 华易氢元 • 国富氢能 • 阳光电源 • 明阳智能 • 双良节能 • 天合光能 SOEC材料 • 三环集团 AEM电解槽 • 稳石氢能 SOEC电解槽 • 思伟特 15 12.1 24.3 14.9 20.2 20.2 22.4 24.5 31.7 6.8 7.5 9.3 13.4 14.0 14.6 19.1 21.6 0 5 10 15 20 25 30 35 2.1 制氢路线：三种制氢路线共存，可再生能源电解水制氢是“终极路线” • 三种制氢路线：“成本”短期制约，“可持续”长期引领。 氢气制备方式主要包括化石燃料制氢、工业副产氢和电解水制氢三 类。 • 化石燃料制氢 是以煤或天然气为原料还原制氢的传统方案，技术成熟、成本最低，但碳排放量高，且化石燃料不可再生，产能扩 张空间有限，存量产能将逐步结合 CCUS技术，以降低排放。 • 化工副产氢 是氯碱，轻烃利用等化工工艺获得副产氢的方案，成本较低，但制备规模取决于主产品制备规模，扩张空间有限，可 作为补充性氢源。 • 电解水制氢 是利用水的电解反应制备氢气的技术，可再生电力制氢称为“绿氢”，是零碳排、可持续的“终极路线”，但目前成 本仍是制约其普及的瓶颈因素，其规模化应用需要产业链各环节推动降本。 资料来源：中国氢能产业发展报告 2020 ，平安证券研究所  三种制氢方式及其优劣势 化石燃料 制氢 电解水 制氢 化工 副产氢 煤制氢 碱性电解 焦炉煤气副产氢 天然气制氢 PEM电解 氯碱副产氢 轻烃利用副产氢 SOEC电解 制氢方式 技术路线 优势 技术成熟、应 用广泛 储量有限，不可再 生；产生大量碳排 放 成本低 制备规模取决于主 产品规模，无法作 为大规模集中化的 氢能供应源 理论碳排放为 零；可充分利 用弃风、弃光 等电能 现阶段成本较高， 尚未大规模应用 局限  主要制氢方法成本比较 （单位：元 /kg） 16  我国氢气生产结构（ 2019年） 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% 2.2 全球氢气产能以化石燃料制氢为主，清洁制氢存在替代空间 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 电解水制氢 工业副产氢 化石燃料制氢 +CCUS • 目前全球氢气生产以化石燃料制氢为主， 清洁制氢存在替代空间。 • 2021年全球氢气总产量为 9400万吨，其中 化石燃料制氢占 80%以上，清洁制氢（电解 水 /化石燃料 +CCUS）占比不到 1%。 • 现阶段，我国氢气产能约 4100万吨 /年，产 量约 3300万吨，产能规模全球领先，但同 样以化石燃料制氢为主（近 80%），清洁制 氢存在广阔的替代空间。 • 未来清洁制氢方案将成为主要增量 。 IEA预 测，到 2030年，全球氢气产量将达到 1.8亿 吨，较 2021年的 0.94亿吨翻倍增长。其中， 主要的增量产量将由 电解水制氢满 足，电 解水制氢产量将从 2021年的不到 4万吨大幅 增长 至 6170万吨； 耦合 CCUS的化石燃料制 氢 产量将从 2021年的 60万吨增长至 3300万 吨，清洁制氢方案将成为主流。  全球氢气产量及制备路线分布 化石燃料制氢 （无 CCUS） , 71.7, 40% 化石燃料 制氢 +CCUS, 33.0, 18% 工业副产氢 , 13.4, 8% 电解水制 氢 , 61.7, 34% （单位：百万吨）  2030年全球制氢路线分布 资料来源：： IEA，中国氢能联盟 ， 平安证券研究所 （单位：百万吨， %） 17 2.2 全球市场：电解水制氢步入快速成长期，电解槽装机和扩产提速 • 电解槽装机步入高速成长期。 电解槽是用于电解水制氢的主要设备。经历了一定时间的技术布局和产业链发展，全球制氢电解槽 装机步入快速成长阶段， 2021年全球新增装机 209MW，同比增长 2.4倍； IEA预计， 2022和 2023年全球制氢电解槽新增装机将分别 达到 0.9和 4.1GW，总装机分别达到 1.4GW和 5.5GW；净零排放目标下， 2030年全球制氢电解槽累计装机将达到 720GW。 • 中国和欧洲引领，全球电解槽产能高速增长。 IEA统计， 2021年全球电解槽总产能 8.0GW/年，其中欧洲和中国产能分别为 3.5和 2.9GW，占比分别为 44%和 36%。 IEA预计， 2023/2025年全球电解槽总产能将分别达到 21.5和 45.1GW/年，欧洲和中国电解槽产能合 计占全球的 85%/68%； 2021-2025年全球电解槽总产能复合增长率达到 54.1%。  2023年全球电解槽累计装机将达到 5.5GW 资料来源： IEA， 平安证券研究所  欧洲和中国引领， 2025年全球电解槽产能可达 45GW 0% 50% 100% 150% 200% 250% 300% 350% 400% 450% 0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 累计装机 (MW) YOY（ %） 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 未指明 印度 北美洲 中国 欧洲 数据为电解槽产能，单位： GW 18  2023年第一季度国内电解槽招标情况 2.2 国内市场：电解槽招标再创新高，绿氢赛道爆发在即 • 2022年电解槽出货量同比翻倍。 GGII初步统计， 2022年国内电解水制氢设备出货量达到 722MW （含出口，不含研发样机），同比大幅增长 106%。其中，中石化新疆库车绿氢示范项目贡 献比例最大，安装 52台单槽制氢能力 1000Nm³/h 的碱性电解槽，功率规模约 240MW，占全国出 货量的 1/3。 • 2023年一季度，氢电解槽招标量已达到 452MW。 氢云链统计， 2023年第一季度国内氢电解槽公 开招标量 452MW，相当于 2022年全年出货量的 60%，已超过 2021年全年出货量。绿氢电解槽赛 道爆发在即。 资料来源：氢云链 ， 平安证券研究所 省份 地区 项目 招标规模 /MW 技术路线 吉林 白城 大安风光制绿氢合成氨一体化项目 195 碱性 内蒙古 鄂尔多斯 深能北方光伏制氢项目 45 碱性 宁夏 宁东 国能宁东可再生氢碳减排示范区项目 105 碱性 山东 潍坊 华电潍坊氢储能示范项目 25 碱性 吉林 白城 大安风光制绿氢合成氨一体化项目 50 PEM 四川 德阳 东方锅炉集装箱式电解槽制氢项目 1 碱性 新疆 库尔勒 深圳能源库尔勒绿氢制储加用一体化示范项目 5 碱性 甘肃 张掖 华能清能院碱性电解槽采购项目 6.5 碱性 陕西 榆林 北元化工制氢设备采购项目 1 PEM 浙江 杭州 西湖大学 500NL/h AEM电解槽采购项目 0 AEM 黑龙江 七台河 黑龙江 200MW风电制氢联合运行项目 7.5 碱性 河北 保定 涞源县