氢能产业商业化分析报告( 47页)

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目录

1. 氢能产业已初步迈入商业化阶段 .... 7

1.1. 发展氢能产业，推动能源体系深度变革 ..... 7

1.1.1. 发展氢能产业与我国碳达峰碳中和目标相契合 ....... 7

1.1.2. 发展氢能产业能减轻我国能源对外依存度 ..... 7

1.1.3. 发展氢能产业可增强能源体系的灵活性和稳定性 ....... 8

1.2. 氢能产业已初步商业化，发展脉络愈发清晰 .... 8

1.2.1. 从中央到地方，产业政策持续完善 ....... 8

1.2.2. 产业链条逐步打通，技术路线日渐明确 ....... 10

1.2.3. 补贴政策思路转变，以奖代补推动示范群发展 ..... 11

1.3. 全球氢能产业2060 年前瞻：清氢社会，碳和未来 ...... 12

1.3.1. 全球氢能产业现状概述 .... 12

1.3.2. 全球氢能产业展望 ..... 13

2. 氢能应用体系：能源属性越来越受关注 ..... 16

2.1. 拓宽氢能应用领域的重要方向——燃料电池汽车产业 ....... 16

2.1.1. 燃料电池汽车产业尚在示范推广期 ..... 16

2.1.2. 当前燃料电池汽车购置成本高企，商业化能力不足 .... 20

2.1.3. 电堆成本在燃料电池系统中占比最高，规模效应及技术改进可促使电堆成本下降 .... 21

2.1.4. 燃料电池还具备多重应用场景 ...... 24

2.2. 燃料电池电堆核心部件——膜电极 .... 24

2.3. 钢铁工业的减碳方式——氢冶金 ..... 27

2.4. 绿氢耦合煤化工——氢化工 ...... 31

3. 氢能供应体系：清洁制氢模式或开启长足发展，多领域有待突破 ....... 32

3.1. 制氢环节，需平衡制氢成本与碳排放强度 ....... 32

3.1.1. 制氢路径多样，电解水制氢发展潜力大 ....... 32

3.1.2. 碳中和背景下，降低可再生能源电解水制氢成本是关键 ....... 33

3.1.3. 煤制氢+CCUS 可作为有益过渡方式，在一定时期内平衡制氢成本与碳排放强度 .... 33

3.1.4. 工业副产氢+PSA 提纯为当前较具潜力的另一过渡方式 ..... 34

3.1.5. 大规模应用可再生能源电解水制氢为最终目标，降低用电成本为有效途径...... 35

3.2. 储运环节，国产化空间广阔 ...... 36

3.2.1. 氢储能——高压气态储氢方式为当前主流，储氢瓶市场或迎来快速发展 ... 36

3.2.2. 氢能运输——运输方式选择多样 ..... 39

3.3. 加注环节——当前加氢站氢气使用成本尚高 ...... 40

4. 总结：氢能产业已开启商业化进程 ...... 43

5. 相关标的 .... 44

6. 风险提示 .... 47

图表目录

图1：灰氢、蓝氢、绿氢的含义 ..... 7

图2：2021-2050 年多种降碳方式的累计贡献度（全球） ...... 7

图3：我国原油、天然气对外依存度 .... 8

图4：我国风电、太阳能发电装机情况 ....... 8

图5：氢能的利用可以增强能源体系的灵活性 ..... 8

图6：氢能领域相关政策梳理 ..... 9

图7：节能与新能源汽车技术路线图2.0——燃料电池汽车领域路线图 .... 9

图8：氢能产业链示意图 ..... 10

图9：氢能的多种供应方式 .... 11

图10：我国新能源汽车历年补贴政策 ....... 11

图11：我国氢能及燃料电池汽车历年补贴政策 ..... 11

图12：氢能产业和新能源汽车产业补贴政策对比 .... 12

图13：2020 年全球制氢来源占比情况 ..... 12

图14：2020 年全球工业领域氢能需求量情况.... 12

图15：2015-2020 年全球电解水制氢装机量（分地区） ...... 13

图16：2015-2020 年全球电解水制氢装机量（分技术） ...... 13

图17： 2020 年全球燃料电池汽车数量占比 ....... 13

图18：2020 年全球加氢站数量占比 ...... 13

图19：2020-2030 年全球氢能需求情况 ....... 14

图20：2020-2030 年全球制氢情况 .... 14

图21：2019 与2060 年制氢成本对比 ....... 14

图22：2019-2070 年全球制氢过程碳捕集情况 ..... 14

图23：截至2020 年底全球加氢站分布 .... 15

图24：2010 年以来全球建成的加氢站数量以及预测 ...... 15

图25：2021 年全球氢气的主要用途及占比 .... 16

图26：氢气的主要应用领域和具体用途 ...... 16

图27：燃料电池汽车产业链 ...... 17

图28：燃料电池发动机系统结构 .... 17

图29：燃料电池汽车基本工作原理 .... 17

图30：2017-2021 年我国燃料电池汽车产销量 ..... 19

图31：2018-2020 年我国燃料电池装机量 ...... 19

图32：2020 年我国燃料电池系统装机量TOP5 ..... 19

图33：我国燃料电池汽车累计产量 .... 20

图34：我国燃料电池汽车累计销量 .... 20

图35：燃料电池汽车成本结构 ..... 21

图36：燃料电池电堆结构 ...... 21

图37：燃料电池电堆成本结构 ..... 21

图38：电堆成本随产量提高而下降 .... 21

图39：质子交换膜成本结构 ...... 22

图40：质子交换膜成本随电堆产量提高而下降 ..... 22

图41：气体扩散层成本结构(按年产1000 台80kW 燃料电池电堆) ....... 22

图42：气体扩散层成本随电堆产量提高而下降 ..... 22

图43：金属双极板成本结构（按年产1000 台80kW 燃料电池电堆计算） ....... 22

图44：金属双极板成本随电堆产量提高而下降 ..... 22

图45：Pt/C 催化剂成本构成及随燃料电池产量提高的成本下降趋势 ...... 23

图46：燃料电池的使用场景 ...... 24

图47：燃料电池电堆工作示意图 .... 24

图48：2018-2020 年我国膜电极出货量 ....... 24

图49：常见的MEA 生产设计 ....... 25

图50：卷对卷CCM 涂布过程示例...... 26

图51：高炉富氢冶炼工艺示意图 .... 27

图52：基于DRI 的钢铁生产工艺流程图 ...... 27

图53：2030 年氢冶金领域氢气需求 ...... 29

图54：2050 年氢冶金领域氢气需求 ...... 29

图55：氢冶金的竞争性成本优势分析（仅考虑H2和CO2价格）....... 30

图56：宝丰能源绿氢工厂 ...... 31

图57：宝丰能源高端煤基新材料循环经济产业链 .... 31

图58：制氢方式分类.... 32

图59：2018 年我国制氢结构 .... 32

图60：主要制氢工艺对比 ...... 33

图61：典型煤制氢项目制氢成本结构 ....... 34

图62：煤制氢成本与煤制氢+CCUS 成本随煤炭价格的变化趋势 ....... 34

图63：碱性电解槽制氢成本结构 .... 36

图64：质子交换膜电解槽制氢成本结构 ...... 36

图65：不同电价下碱性电解槽制氢成本及成本结构 ....... 36

图66：不同电价下质子交换膜电解槽制氢成本及成本结构 ..... 36

图67：35MPⅢ型储氢瓶成本结构（总成本3084 美元） ...... 38

图68：35MPⅣ型储氢瓶成本结构（总成本2865 美元） ...... 38

图69：70MPⅢ型储氢瓶成本结构（总成本3921 美元） ...... 38

图70：70MPⅣ型储氢瓶成本结构（总成本3486 美元） ...... 38

图71：2021~2030 年中国储氢系统及储氢瓶需求量预测 ..... 39

图72：2022~2030 年中国储氢系统及储氢瓶市场规模预测 ..... 39

图73：不同运输距离下氢气的运输成本对比 ..... 40

图74：不同运输距离下氢气的到站成本对比 ..... 40

图75：加氢站种类 .... 40

图76：站外制氢加氢站主要设备和工艺流程 ....... 错误!未定义书签。

图77：2016-2021 年全球加氢站数量 ....... 41

图78：2016-2021 年我国加氢站累计建成数量 ..... 41

图79：截至2021 年3 月末中国加氢站分布情况 ...... 41

图80：未来我国部分省市加氢站基础设施规划情况（累计值） .... 41

图81：外供氢加氢站建设成本 ..... 42

图82：现场制氢加氢站建设成本（天然气重整制氢） ....... 42

图83：现场制氢加氢站建设成本（电解水制氢） .... 42

图84：现场制氢加氢站建设成本（甲醇重整制氢） ....... 42

图85：不同制氢技术及运输距离下的原料及运输成本 ....... 43

图86：关键信息一览.... 44

图87：上市公司在氢能产业的布局情况（不完全梳理） ...... 47

表1：我国碳达峰、碳中和主要目标 .... 7

表2：氢气与汽油蒸汽、天然气的性质比较 ...... 8

表3：2025-2035 年燃料电池汽车相关发展目标..... 9

表4：部分氢能示范城市燃料电池汽车推广目标 ...... 10

表5：各国部分制氢项目梳理 ....... 14

表6：全球主要国家加氢站规划建设数量 .... 15

表7：各国现存和规划中的储氢项目 ...... 16

表8：燃料电池与锂电池、传统发动机的对比 ....... 18

表9：我国燃料电池客车发展现状 ...... 18

表10：各车企燃料电池汽车车型规划情况 ...... 19

表11：国内部分电堆厂家技术水平对比 ...... 20

表12：12 米公交车加注时间和续航性能 ..... 20

表13：燃料电池车与纯电动车环境适应性对比 ..... 20

表14：2020 年全国燃料电池公交车订单情况.... 21

表15：燃料电池电堆及组件随产量提高的成本下降趋势 ...... 23

表16：2015-2050 年各类乘用车成本对比 ...... 23

表17：2015-2050 年FCEV 成本拆分 ..... 23

表18：MEA 制程比较 ...... 25

表19：常见的CCM 电极涂布技术比较 .... 26

表20：国内膜电极生产企业产能布局及技术水平对比 ....... 26

表21：国内氢冶金工艺进展 ...... 28

表22：国外氢冶金工艺进展 ...... 28

表23：焦炭与氢冶金方式的成本对比 ....... 30

表24：氢冶金技术路线选择与减碳路线图 ...... 30

表25：主要制氢路径及其优缺点 .... 32

表26：电解水制氢与化石能源制氢的碳排放强度对比 ....... 33

表27：典型煤制氢项目成本测算 .... 33

表28：各类工业副产氢成本（元/Nm3） ..... 34

表29：国内电解水制氢主要技术路线的性能特点对比 ....... 35

表30：电解水制氢成本测算 ...... 36

表31：不同储氢方式的对比 ...... 37

表32：储氢瓶性能对比 ....... 37

表33：部分国家Ⅳ型储氢瓶发展情况 ....... 38

表34：各类运氢方式的对比 ...... 39

表35：不同储运方案的特点 ...... 39

表36：2022 年H1 新建成加氢站情况（不完全梳理） ...... 41

表37：加氢站氢使用成本 ...... 43

表38：化工企业在氢能产业中的布局（不完全梳理） ....... 44

表39：非化工企业在氢能产业中的布局（不完全梳理） ...... 45