研究报告全文：证券研究报告行业深度报告电力设备电力设备行业深度报告氢能深度绿氢第四次能源革命的载体2023年03月07日增持维持证券分析师曾朵红执业证书S0600516080001021-60199793TableSummaryTableTag投资要点zengdhdwzqcomcn绿氢是可再生能源深度脱网与工业深度脱碳的完美结合10年高速增证券分析师阮巧燕长产业周期开启绿氢是通过光伏风电以及太阳能等可再生能源发电执业证书S0600517120002实现电解水制氢一方面生产过程实现零碳排放另一方面以其大规模021-60199793长周期长距离等储能优势有效解决可再生能源消纳问题绿氢下游短ruanqydwzqcomcn期空间来自在化工领域对灰氢替代长期增量空间来自交通领域天然气加氢炼钢用氢助力工业交通领域减碳是全球第四次能源革命行业走势的重要载体21年全球纯氢气产量7000万吨左右其中绿氢占比不足0123-24年全球风光氢一体化项目密集开建我们预计25年绿氢占电力设备沪深30018比有望达到22030年绿氢占比有望达到30产量超3000万吨138氢能10年高速成长产业周期已开启3-2-7碳中和的愿景与阳谋新能源的拼图与闭环23-25年全球绿氢项目密-12-17集开建国内风光大基地鼓励就地消纳倒逼配套建设绿氢项目其中-22-27内蒙布局领先我们统计目前规划绿氢项目近15GW其中23年1-2月2022372022762022114202335开标项目达到730MW预估全年开标项目超2GW对应10万吨同比翻番欧盟22年明确至2030年欧盟内自产1000万吨绿氢和进口1000万吨绿氢的目标为满足这一目标欧洲能源公司已开始大举布局相关研究氢能项目目前在本土及海外等地规划项目合计氢气产量超470万吨3月光伏终端需求开始恢复计划均在2030年前投产目前已有65万吨项目开建同时欧盟国家锂电3月开始弱复苏已开建专用海底隧道H2Med航线输送绿氢美国2021年后氢能布局明显加快制定了清晰路径计划到203020402050年绿氢需求分别达2023-03-05到10002000和5000万吨年且IRA法案持续10年对绿氢制造给高端市场危中寻机乘时乘与大额补贴最高3美元kg极大幅度提升绿氢经济性目前美国绿氢势需求共振规划项目集中于加州及德州已开建的两大项目合计规划产量10万吨2023-02-28绿氢成本下降路径清晰零碳加持预估25-27年基本可实现平价绿氢性价比提升来自于电费成本下降和碳排放考核趋严煤制氢成本9-10元kg天然气制氢成本15元kg而绿氢目前在电价03元kwh情况下平均成本为25元kg理想情况下按照电耗4kwh标方电价015元kwh对应成本为15元kg则基本可与天然气制氢平价若绿氢与风光风电耦合年利用小时提高至4000小时以上则成本有望进一步下降至11元kg以内则基本可以实现与煤制氢平价同时绿氢实现零排放若考虑碳价加持若碳价从50元吨提升至200元吨则绿氢成本在16-18元kg即可实现制氨制甲醇平价制氢环节产业放量在即核心设备及部件弹性大水电解制氢技术以碱性为主流更适合规模化集中式生产PEM技术将在小型分布式领域作为补充目前1000标方h碱性电解槽整线含EPC价格为1000万设备900万其中电解槽占比超50按照全球2030年绿氢占比近30对应1000标方电解槽需求超25万台对应市场空间1500亿电解槽核心指标为单线产能电耗等由电极镍丝网喷涂隔膜流场设计等决定各家指标差异不大但实际长期运行稳定性差异大目前新进电解槽厂商近100家我们更看好积淀深的第一梯队718竞立大陆和技术进步快且资源丰富的新进入者隆基绿能阳光电源华电重工亿利洁能昇辉科技等同时电解槽中PPS隔膜成本占比15-20看好后续完全国产替代投资建议氢能10年高增产业周期已明确设备先行重点看好绿氢制造的电解槽设备推荐隆基绿能阳光电源等建议关注华电重工昇辉科技科威尔亿利洁能等风险提示政策支持不及预期价格下降超预期144东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分行业深度报告表1重点公司估值总市值收盘价EPS元PE代码公司投资评级亿元元2021A2022E2023E2021A2022E2023E601012SH隆基绿能34134502120198252382318买入300274SZ阳光电源1766118881072364421125027买入601226SH华电重工97834026026037323223无688551SH科威尔485974071077145847841无300423SZ昇辉科技691383042--33--无600277SH亿利洁能174490023--22--无数据来源Wind东吴证券研究所截至3月6日股价华电重工科威尔来自Wind一致预期244东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分行业深度报告内容目录1氢能是未来重要的产业方向611核心驱动因素612优势环保热值高来源多样储运灵活损耗少713各国政策持续加码海外绿氢加速发展72市场空间绿氢替代空间广阔碳排放趋严催生新应用场景921氢气来源绿氢替代灰氢已成趋势922氢气应用助力工业领域脱碳绿氢催生新增需求1323绿氢空间成本为限制瓶颈零碳加持加速替代灰氢173国内外氢能产业化进程加速产业大势所驱2131国内23年将成为绿氢爆发元年招标项目密集落地2132欧洲氢能将高速增长以满足既定目标254制氢环节产业放量在即核心设备及部件弹性大2941技术路线碱性为主PEM未来可期2942电解槽市场空间已打开设备厂商率先受益325投资建议与标的整理3451国内主要标的34511隆基绿能35512阳光电源35513华电重工35514昇辉科技36515科威尔36516亿利洁能37517中集安瑞科37518兰石重装3752海外欧洲电解槽厂商订单增长亮眼38521挪威Nel全球电解槽龙头兼具PEM及碱性技术39522英国ITMPower全球PEM电解槽龙头与壳牌林德等合作密切40523挪威HydrogenPro主打高压碱性电解槽40524德国Enapter主打AEM技术产品多应用小型领域41525法国McPhy主打碱性电解槽一体化自营加氢站426风险提示43344东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分行业深度报告图表目录图1部分主要国家双碳目标6图2氢能的特点和性能优势7图3各国绿氢的规划目标和绿氢支持政策汇总9图4全球氢气产量10图5中国氢气产量10图6不同技术路线制氢对比10图72021年全球制氢结构11图82020年中国制氢结构11图9不同制氢方式的二氧化碳排放量12图10氢气储能形式多样12图112015-2021年中国弃光电量12图12风光互补系统制氢储能系统结构图12图132030年全球制氢结构预测13图142030-2060年中国氢气产量展望13图152021年全球氢气利用结构13图162020年中国氢气利用结构13图17全球合成氨年产量亿吨14图18合成氨下游应用14图192017-2021年我国甲醇产量情况15图202021年我国甲醇制备工艺产能分布情况15图21我国氢动力船舶发展路线图15图22各国家地区氢能航空发展策略比较15图232016-2022年我国氢燃料电池乘用车产销量16图24焦炭与氢气还原炼钢成本对比17图25水电解制氢的成本测算18图26水电解制氢的弹性分析18图27煤制氢成本19图28天然气制氢成本19图29考虑碳价合成氨成本对比19图30考虑碳价甲醇成本对比20图31各种制氢方式对比20图32全球氢气增长空间测算21图33国内地方政府氢能政策22图34主要在建及拟建绿氢大规模项目23图3523年1-2月已确定开标的大规模绿氢项目23图36典型风光氢一体化项目的irr测算24图37欧盟氢能政策目标梳理25图38欧洲支持氢能政策产业合作等梳理26图39欧洲能源公司绿氢项目27图40美国IRA制氢税收抵免政策28图41美国绿氢拟建或代建项目28图42不同水电解制氢对比29图43电解槽工作原理30444东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分行业深度报告图44电解槽工作原理30图45碱性电解水制氢流程图30图46碱性电解水制氢成本分拆30图47电解水制氢的核心性能指标31图48电解槽内部流道示意图32图49电解槽小室结构32图50单体电解槽成本拆分32图51单体电解槽成本构成32图52电解槽需求测算33图53国内主流电解槽公司梳理34图54海外电解槽相关公司梳理38图55Nel近5年收入情况百万挪威克朗39图56Nel近5年订单积压情况百万挪威克朗39图57ITMPower近3年收入情况万英镑40图58ITMPower近3年订单积压情况MW40图59HydrogenPro近4年收入情况万挪威克朗41图60HydrogenPro产品全球最大电解槽41图61Enapter近4年收入情况百万欧元42图62Enapter近年订单积压情况百万欧元42图63McPhy近5年收入情况万欧元42图64McPhy近5年确认订单情况万欧元42544东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分行业深度报告1氢能是未来重要的产业方向11核心驱动因素氢能是一种来源丰富绿色低碳应用广泛的二次能源能帮助可再生能源大规模消纳实现电网大规模调峰和跨季节跨地域储能加速推进工业建筑交通等领域的低碳化氢能的核心驱动因素可总结为三点1能源发展的规律结果2碳达峰碳中和的必然选择3缓解能源危机摆脱地域资源约束全球能源向着减碳加氢的方向发展而氢能是能源变革的规律结果从能源革命的层面看能源结构由以煤碳为主转向以可再生能源为主的多元能源结构每一次能源变革都向着能量密度提高环保经再生型转变能源系统本质上为碳氢系统氢比例越高能源越干净热值越高因此从高碳燃料向低碳燃料转变最终答案指向完全不含碳的氢能而氢气来源广泛热值高清洁无碳被誉为21世纪终极能源全球碳中和已达成共识而氢能为深度脱碳的必然选择为积极应对全球气候和环境变化挑战满足巴黎协定温控目标要求国际各主要经济体加快了能源绿色低碳转型进程全球碳中和已达成共识欧洲北美日韩均规划2050年前实现碳中和我国规划2030年前达到峰碳值2060年实现碳中和而支持双碳目标增量的将是不含碳的太阳能等可再生能源但其具有间歇性和波动性必须大规模发展储能并从源头上解决能源的无碳化有电化学储能氢储能等方式电化学储能中电池是一个短周期高频率分布式的储能装置但若需要大规模集中式长周期的储能只能选择氢能因此氢能尤其是绿氢是深度脱碳的必然选择图1部分主要国家双碳目标地区区域中期目标年中期目标最终目标年最终目标英国欧洲2030基线年1990减排量682050碳中和欧盟欧洲2030基线年1990减排量552050碳中和中国亚洲2030基线年2005碳排放强度652060碳中和美国北美洲2030基线年2010减排量602050碳中和澳大利亚大洋洲2030基线年2005减排量262050碳中和日本亚洲2030基线年1990减排量462050碳中和印度亚洲2030基线年2005碳排放强度452070碳中和韩国亚洲2030基线年2017减排量2442050碳中和数据来源BRIC东吴证券研究所摆脱传统资源的地域束缚掌控能源领域的自主性由于不可再生能源的过度开发全球面临着严重能源危机同时全球能源资源分布不均匀石油方面全球石油资源主要分布在中东地区中南美洲以及北美洲而中国的石油资源占比仅为15锂资源方面全球58的锂资源集中在南美玻利维亚阿根廷和智利而中国的锂资源量占比为59因此摆脱资源依赖强化自主可控是我们发展的必经之路而氢是自然界最普遍存在的元素氢气可取自水天然气化工废气丙烷甲醇等原料来源极广可以644东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分行业深度报告真正做到摆脱资源束缚是国内自主可控的关键12优势环保热值高来源多样储运灵活损耗少氢能具备清洁低碳热值高来源多样储运灵活损耗少等优势被誉为21世纪的终极能源1环保与传统的化石燃料不同氢气和氧气可以通过燃烧产生热能也可以通过燃料电池转化成电能而在氢转化成电和热的过程中只产生水并不产生温室气体或细粉尘2热值高其热值可达到143MJkg约为汽油的3倍酒精的39倍焦炭的45倍3来源多样可以使用水电解制备也可以通过化石燃料生物化学法副产气体回收等多种方式制取4储运灵活氢可以气态液态或固态的金属氢化物等形态出现能适应不同场景的要求5损耗少可以取消远距离高压输电以远近距离均可的管道输氢为取代安全性相对提高能源无效损耗减少氢气作为能源载体和储能方式可以配合可再生能源形成低碳能源体系是工业深度脱碳与新能源深度脱网的结合氢气可由可再生能源制备可再生能源发电再电解水制氢从源头上杜绝了碳排放此外通过转化为氢储能可以将可再生能源规模化引入能源体系同时解决了可再生能源消纳问题避免弃风弃光弃水现象最终构筑以可再生能源为主体的新型电力系统图2氢能的特点和性能优势数据来源艾瑞咨询东吴证券研究所13各国政策持续加码海外绿氢加速发展各国氢能政策不断加码海外绿氢加速发展全球积极推进氢能发展其中近年来在碳中和能源安全双轮驱动下大力发展可再生能源制氢中国非化工区制氢松绑发布电解制氢补贴23年绿氢进入快速发展期近年中央顶层设计逐步完善发布氢能产业发展中长期规划2021-2035年多地响应国家氢能发展战略发布本地氢能规划叠加风光大基地鼓励就地消纳倒逼绿氢项目建设已有4个省级行政区3个市级行政区发布关于新能源制氢制度松绑的相关政策并通过直接生产补贴电价优惠和配套奖励风光指标支持绿氢发展国内绿氢招标密集落地23年行业进入快速发展期744东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分行业深度报告欧洲通过CBAM碳关税绿氢进入实质发展阶段将在2030年达到1000万吨绿氢产能本土至少安装40GW的电解槽产能至2024年达到6GWCBAM碳关税范围扩展至氢气灰氢和蓝氢将收取关税其中绿氢更具经济性为发展打下坚实基础22年12月西班牙葡萄牙和法国启动H2Med能源互联项目氢气管道预计每年运输200万吨绿氢并将于2030年投入使用绿氢进入实质发展阶段美国IRA提供最高3美元kg的税收抵免大幅推动绿氢商业化进程22年公布国家清洁氢战略与路线图规划203020402050年生产100020005000万吨清洁氢能源计划到2030年成本降至2美元kg2035年降至1美元kg同时IRA法案大幅推动绿氢商业化进程为其提供最高3美元kg的税收抵免预计为美国多地绿氢生产成本减半此外两党基础设施法计划提供80亿美元建设区域清洁氢中心10亿美元开发水电解制氢技术5亿美元支持制氢和再循环计划日本氢能政策资金技术完善大力发展海上运输链日本通过完善的法律法规政府的资金扶持及广泛的国际合作将在2030年前后建立商业规模的供应链制氢成本降低到30日元Nm3并达到300万吨年到2050年实现2000万吨年但受限于自然资源稀缺土地面积受限日本可再生能源制氢成本高因此需要高度依赖海外进口主要依靠海上运氢构建液化氢甲基环己烷MCH运输链日本与澳大利亚文莱挪威和沙特阿拉伯就氢燃料采购问题进行合作韩国多项激励措施推动氢经济发展2030年构建100兆瓦级绿氢量产体系2020年2月韩国颁布全世界首部促进氢经济和氢安全管理法围绕氢定价机制氢能基础设施以及氢全产业链的安全管理提出了系统的法律框架政府计划2030年构建100兆瓦级绿氢量产体系2040年建立海外制氢基地通过进口满足绿氢需求成本下降到3000韩元kg2050年氢进口代替原油进口氢能覆盖大型工业用能的发展目标844东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分行业深度报告图3各国绿氢的规划目标和绿氢支持政策汇总地区时间政策项目具体介绍中国氢能源及燃料电池产业白2021计划2030年可再生能源制氢有望实现平价皮书2020中国氢能产业发展中长期规划到2025年基本掌握核心技术和制造工艺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20222021-2035年制氢量达到10-20万吨年实现二氧化碳减排100-200万吨年2019欧洲可持续金融分类方案将绿氢全产业链纳入可持续金融市场分类标准包括制储运加各环节目标欧盟24年建成6GW电解槽绿氢年产量超100万吨30年建成至少40GW电解槽绿氢年产量超10002020欧洲氢能战略万吨氢能市场规模将从20亿欧元上升至1400亿欧元欧洲共同利益重要项目202022个欧盟国家和挪威共同发起用于支持绿氢全产业链形成跨国绿氢网络欧洲IPCEIs2021碳差价合约CCfD由政府补足合约约定的碳价格与碳市场交易价格差额降低碳市场价格波动的风险保障绿氢企业投资回报2022REpowerEU计划明确到2030年1000万吨国内可再生氢生产和1000万吨进口的目标为绿氢生产厂商提供补贴计划将于今年秋季启动第一批竞争性投标金额为8亿欧元中标者未来10年可获2023绿色交易工业计划得每kg绿氢固定溢价具体细则6月后明确目标电解槽产能30年达5GW40年达10GW50年本土钢铁生产转型对绿氢需求超80TWh精炼业和氨气2020国家氢能战略生产转型对绿氢需求达22TWh德国2021可再生能源法2021支持绿氢生产和工业使用减免用于绿氢制取的可再生能源附加费减免幅度达85--100培育国际绿氢市场在国外竞价收购绿氢在国内市场竞价拍卖该计划投入9亿欧元拟撬动15亿欧元的私2022氢全球计划人投资授权拨款95亿美元用于清洁氢的研发示范项目建设等其中80亿美元用于区域清洁氢枢纽建设并将继续2021基础设施投资和就业法案对清洁能源和储能项目提供投资税收抵免和生产税收抵免2021氢能攻关计划目标未来10年可再生能源制氢成本降低80至1美元kg清洁氢产量增加5倍国家清洁氢能战略和路线图2050年清洁氢贡献约10碳减排量304050年美国清洁氢需求达100020005000万吨年30年前制2022草案氢成本降至2美元kg35年前制氢成本降至1美元kg2022通胀削减法案IRA根据制氢碳排放水平给予不同程度税收补贴优惠2022两党基础设施法BIL通过近100亿美元预算通过扶持不同细分环节构建完整的氢能产业链拟5年投资1141万亿韩元约合946亿美元加快向绿色低碳社会转型成立绿色氢能海外事业部重点2020绿色新政发掘建立氢燃料海外供应链具体项目将新万金作为韩绿色氢能核心发展中心推动建设以可再生能源及绿色氢能为主要能源的绿色产业集群目标30年构建100兆瓦级绿色氢能源量产体系韩国2021氢能领先国家愿景到2030年构建产能达100万吨的清洁氢能生产体系并将清洁氢能比重升至50目标40年氢需求量达526万ta建立海外制氢基地通过进口满足绿氢需求国内制氢成本下降到3000韩元2021国家氢能目标kg约合人民币16元kg以下计划30年实现氢能30万吨年产能成本降至每标准立方米30日元1日元约合005元人民币实现100万千2017氢能基本战略瓦的发电装机规模发电单价降至17日元千瓦时发展可再生能源制氢计划未来10年投入3700亿日元扶持氢能产业从预算税收金融监督改革标准化国际合作等各方面20212050碳中和绿色增长战略日本推动氢能发展目标实现2030年年产能300万吨2050年2000万吨推动氢能炼钢水电解等技术发展由环境省发起投入5亿日元年度元支持在风光等可再生能源丰富的地区生产绿氢供产能不足的伙伴国2021国外氢能全供应链综合支持试点家利用2021第六次能源基本计划建立国际氢能供应链推动氢能在制造业中的应用和生产方式转型提升社会对氢能的需求数据来源北极星氢能网全球绿氢产业财政金融激励政策与启示东吴证券研究所2市场空间绿氢替代空间广阔碳排放趋严催生新应用场景21氢气来源绿氢替代灰氢已成趋势全球纯氢产量达7000万吨中国为第一大制氢国根据国际能源署2021年全球氢气总产量含合成气约9400万吨同比增长55占全球终端能源比重约25其中每年纯氢制备产量约为7000万吨伴随世界各国减排承诺方案的推进预计2030年全球氢气产量有望突破15亿吨自2020年双碳目标提出以来我国氢能产业发展加速氢能产量由2017年的1915万吨增长至2021年的3300万吨5年CAGR达1462021年32的同比增速更是创下新高944东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分行业深度报告图4全球氢气产量图5中国氢气产量中国氢能产量万吨同比增速右轴全球氢气总产量万吨200001799835003300351800030003016000250014000250021002200251200018501915912394232000168517641800201000089331600800015001560001000104000200050050002019202020212030E2012201320142015201620172018201920202021数据来源IEA东吴证券研究所数据来源中国煤炭工业协会东吴证券研究所灰氢为当前主流制氢方式无碳排放的绿氢将逐步取代灰氢氢制取来源包括化石能源制氢工业副产气制氢电解水制氢其他可再生能源制氢等方式根据制氢工艺和二氧化碳排放量的不同可划分为灰氢蓝氢和灰氢三种路径其中灰氢指通过化石燃料燃烧工业副产转化而来的氢能生产过程中释放大量的二氧化碳无法实现零碳生产因技术成熟且成本较低成为当前主流制氢方式占当前全球氢气产量的95蓝氢是在灰氢的基础上利用碳捕捉封存技术CCUS减少生产过程中的碳排放实现低碳制氢作为过渡性的技术手段绿氢则是通过光伏发电风电及太阳能等可再生能源电解水制氢或生物质等其他环保方式制氢在制备过程中不会产生二氧化碳为真正意义上的绿色环保零碳氢气目前受制于技术门槛和较高成本尚未实现大规模应用图6不同技术路线制氢对比碳排放提纯后氢气制氢方式原料优点原料价格制氢成本类别初产物氢含量缺点kgCO2kgH2纯度储量有限制氢过程存煤技术成熟550元吨9元kg22-35灰氢48-549716化石能源在碳排放问题需提纯及去除杂质天然气技术成熟3元立方米15元kg1086-1249灰氢75-809990商业用电工艺过程简单08元千瓦时48元kg3375-4341尚未实现规模化应用电解水谷电制氢过程不存在03元千瓦时23元kg绿氢9999999成本较高可再生能源弃电碳排放01元千瓦时14元kg04-05焦炉煤气化肥需提纯及杂质去除无10-16元工业副产工业氯碱轻成本低-灰氢18-9989999法作为大规模集中化的kg烃利用等氢能供应源数据来源中国氢能联盟研究院中国氢能产业发展报告2020鑫椤氢能东吴证券研究所目前化石能源是全球氢气生产的主要来源电解水制氢占比仅004从产量结构来看2021年全球9400万氢气产量主要来源于化石能源制氢占比高达81其中煤制氢占全球产量的19天然气制氢全球占比高达62低碳排放制氢占比仅07其中电解水制氢产量仅35万吨占比004从我国制氢结构来看由于我国天然气紧缺依赖进口煤炭资源丰富我国氢能生产来源主要以煤炭为主2020年我国煤制氢占比高达62天然气制氢占比19工业副产氢占比18电解水制氢占比达11044东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分行业深度报告图72021年全球制氢结构图82020年中国制氢结构其他耦合CCUS的电解水制氢化石燃料制氢电解水制1070氢004石油制氢070工业副产氢18工业副产氢18天然气制氢煤制氢煤制氢天然气制196219氢62数据来源IEA东吴证券研究所数据来源中国煤炭工业协会东吴证券研究所相较灰氢绿氢在碳排放储能制氢纯度和生态循环方面具有显著优势1绿氢具备零碳排的制备优势减碳空间极大煤制氢路线下每生产1吨氢气平均需要消耗煤炭约6-8吨排放15-20吨左右的二氧化碳此外还会产生大量高盐废水及工业废渣天然气制氢路线下每吨氢气的生成将排放9-11吨二氧化碳根据IEA2021年全球9400万吨氢气产量的二氧化碳排放量超9000万吨低碳排制氢产量不足100万吨灰氢减碳空间极大而绿氢在制备过程中几乎不排放温室气体每生产1吨氢气碳排量仅003吨在双碳目标要求下灰氢势必被更清洁的绿氢所取代2绿氢储能具有规模大时间长储存与转化形式多样等优势可解决新能源消纳问题近年来新能源的迅速发展使得电力输送和综合消纳等困难凸显而可再生能源发电的随机性季节性反调峰特性及不可预测性导致部分电能品质较差叠加储能技术有限弃风弃光问题快速增长而用新能源发电制氢有利于提高可再生能源利用效率助力消纳新能源弃风弃光问题绿氢作为储能的方式或将绿氢转为绿氨绿醇具备以下优势储能规模大且时间长电化学储能的容量是兆瓦级MW储能时间是1天以内抽水蓄能容量是吉瓦级GW储能时间是1周-1个月而氢能储能的容量是太瓦级TW时间可以达到1年以上可跨长距离储能氢储能可以做到跨区域长距离储能能量转化形式多样化从能量转换上看氢能不仅可转换为电能还可以转换为热能化学能多种形式的能源1144东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分行业深度报告图9不同制氢方式的二氧化碳排放量图10氢气储能形式多样储运方式运输工具经济距离适用场景长管拖车200km城市内配送气态储运国际跨城市与城管道500km市内配送国际规模化长液氢槽罐车200km距离液态储运国际规模化长液氢运输船200km距离固态储运货车150km试验研究阶段数据来源2022年中国氢能行业技术发展洞察报数据来源IEA东吴证券研究所告东吴证券研究所3绿氢制氢纯度高不同制氢方式所得的氢气纯度不同采用电解水绿氢方式制氢氢气纯度最高其中PEM水电解制氢初产物氢含量便高达99提纯后纯度进一步提升至99999具有明显优异性适用于对氢气纯度杂质含量要求苛刻的冶金陶瓷电子航天航空等行业图112015-2021年中国弃光电量图12风光互补系统制氢储能系统结构图弃光电量亿千瓦时80706050403020100月9-2016201720182019202020151年2021数据来源国家能源局东吴证券研究所数据来源北极星氢能网东吴证券研究所绿氢逐步取代灰氢成为必然根据主要国际能源组织的预测到2050年全球的绿氢产量将远远高于蓝氢IEA预测2030年电解水制氢及生物质制氢等绿氢产量占比将达342050年全球绿氢产量将达323亿吨较蓝氢产量高58至2060年几乎全部的氢气需求都将由低排放技术满足其中近80是电解水制氢届时电解水制氢将成为具有成本竞争力的制氢工艺耦合CCUS的化石能源制氢产量则将满足16的氢气需求而彭博新能源财经则预测2050年全球氢能产量将达到8亿吨且全为绿氢1244东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分行业深度报告图132030年全球制氢结构预测图142030-2060年中国氢气产量展望生物质制氢01电解水制氢343化石燃料制氢398化石燃料制氢耦合CCUS工业副产183氢74数据来源IEA东吴证券研究所数据来源IEA中国氢能联盟东吴证券研究所22氢气应用助力工业领域脱碳绿氢催生新增需求氢能的应用场景集中在交通工业发电及建筑四大领域其中交通工业为主要应用领域建筑发电和供热等仍然处于探索阶段根据IEA2021年全球氢能需求超9400万吨同比增长5其中大部分新增需求来自于工业领域中的化学工业300万吨和炼油工业近200万吨在交通建筑发电等领域的新应用需求增长至4万吨大部分由公路领域氢燃料贡献其同比增速高达60反应氢燃料电池电动车需求的加速释放尤其是国内重卡领域整体来看2021年全球氢能主要应用在工业领域炼油合成氨甲醇钢铁用氢占比分别为422358155和55其他领域用氢占比仅为12020年我国应用在合成氨甲醇炼油及其他工业领域的氢能占比分别为371910和19图152021年全球氢气利用结构图162020年中国氢气利用结构钢铁用氢6其他1直接燃烧甲醇用氢1515炼化用氢其他工业领合成氨用42域用氢氢3719合成氨用炼油用氢甲醇用氢氢361019数据来源IEA东吴证券研究所数据来源36氪中国氢能联盟东吴证券研究所1344东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分行业深度报告绿氢空间短期用于合成氨甲醇制备长期增量空间来自交通领域天然气加氢炼钢用氢当氢作为原料时1短期工业领域的氢脱碳可通过提升绿氢渗透率减少生产过程中的碳排放即以更低碳或零碳的途径获取现有用于原料的氢将煤天然气制灰氢升级为电解水制绿氢生成绿色甲醇和绿氨该领域一年需求超5000万吨未来超50可被替代且进程最快2长期氢有望直接取代部分化石原料如在炼铁炼钢过程中以绿氢取代焦炭作为还原剂实现钢铁工业的零排放在交通领域替代石油在天然中掺氢减少天然气用量长期这些领域空间较大以炼钢为例若完全替代焦炭绿氢需求超1亿吨1合成氨预期未来平稳增长绿氢可渗透空间超3000万吨2021年全球合成氨产量15亿吨其中国内052亿吨按照一吨合成氨需018吨氢气分别对应氢气需求2700万吨及1000万吨合成氨70-80用于化肥领域10-20应用于工业领域用于生产硝酸和尿素约1用于民用炸药我们预计预期合成氨未来每年增长1-3目前国内合成氨行业的能耗构成中煤占比76无烟块煤65天然气占比22其他2目前绿氢在合成氨领域已应用率先放量在该领域未来绿氢可替代空间3000万吨以上图17全球合成氨年产量亿吨图18合成氨下游应用1808016060140120401002008006000040-20020000-402002200420062008201020122014201620182020全球合成氨产量亿吨增速数据来源Wind东吴证券研究所数据来源东吴证券研究所整理2甲醇甲醇航运燃料催生绿氢新需求2022年我国甲醇产量约7900万吨同比微增2预估全球需求14亿吨甲醇生产端看约65的甲醇生产来源于天然气重整35来源于煤气化若按照一吨甲醇需013吨氢气对应氢气需求分别为1020万吨和1850万吨甲醇下游需求为烯烃甲醛甲醇汽油醋酸二甲醚MTBE等其中烯烃占55甲醛与甲醇汽油次之均约占10左右生产醋酸二甲醚MTBE均约占6左右1444东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分行业深度报告图192017-2021年我国甲醇产量情况图202021年我国甲醇制备工艺产能分布情况甲醇产量万吨同比增速右轴9000258000700020600015500040001030002000510000020172018201920202021数据来源观研天下东吴证券研究所数据来源东吴证券研究所整理我们预计甲醇传统应用领域平稳增长而甲醇航运燃料将为新增市场22年欧盟正式将航运业纳入碳市场24年开始考核对于5000GT以上船只按照2024年排放量的402025年排放量的702026年后排放量的100逐步纳入配额管理且除了二氧化碳26年也将正式考核甲烷一氧化二氮影响液化天然气船只因此自22年开始全球甲醇双燃料船订单明显增加且将应用由绿氢制成的绿色甲醇22年前三季度甲醇船舶占新增订单比重预期为3占替代燃料船舶比重为6预计随着欧洲船舶碳考核时间节点趋近后续订单将明显增长按照1艘5万吨载重量双燃料船舶每年耗甲醇5万吨测算预计到2030年新增甲醇船舶渗透率9当年对应耗费氢量超500万吨图21我国氢动力船舶发展路线图图22各国家地区氢能航空发展策略比较数据来源我国氢动力船舶创新发展研究东吴证数据来源KPMG东吴证券研究所券研究所3氢燃料汽车重卡领域有望实现突破2022年全球氢燃料电池乘用车销15万辆同比持平其中韩国销售1万量主要为现代nexo国内氢燃料车型主要为商用车22年销售为4782辆同比增长155其中重卡为2465辆氢燃料电池的特性决定其适用于固定路线中长途干线和高载重的场景有望在重卡领域实现突破且随着试点1544东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分行业深度报告项目推广有望明显增长按照氢燃料乘用车年5增长到2030年销量3万辆氢燃料商用车快速增长到2030年氢燃料商用车销量28万辆渗透率1累计销量超60万辆按照每辆商用车百公里耗氢量10kg年行程10万公里则对应2030年氢气需求超700万吨图232016-2022年我国氢燃料电池乘用车产销量氢燃料电池汽车产量辆氢燃料电池汽车销量辆同比增速右轴同比增速右轴4000140120350010030008025006040200020150001000-20-40500-600-802016201720182019202020212022数据来源中汽协东吴证券研究所4钢铁行业远期绿氢渗透空间较大但过程缓慢全球年产钢铁18亿吨碳排放占全球碳排放8碳排放密集程度最高最难脱碳的行业之一传统炼钢工艺使用焦炭作为还原剂冶炼工艺分为长流程和短流程两种长流程钢材生产大体可以分为两个环节炼铁环节高温下焦炭与O2反应生成COCO将铁矿石还原成铁水和炼钢环节高温下铁水中部分碳被氧化短流程通过电炉将废钢冶成粗钢用绿氢替代焦炭作为还原剂最具前景的钢铁行业脱碳解决方案之一考虑到长流程高炉炼铁是我国主流生产路线我国的氢能炼钢技术发展会首先使用部分氢气代替化石燃料通过高炉喷氢气代替部分化石能源的方法来实现初步富氢减排效果该方法设备改造难度小但减排不彻底未来若绿氢制备成本降低且工艺成熟可实现纯氢炼钢氢气完全替代焦炭假设按照绿氢15元kg的较低水平测算高炉喷氢成本较传统焦炭还原法高5而纯氢法较传统焦炭法能源成本虽仅略高但设备需完全改造工艺难度大且不成熟因此量产应用仍需长时间目前厂商替换意愿较弱但瑞典钢铁集团也提出2045年实现无化石炼钢我们测算若2030年钢铁领域绿氢还原渗透率近1则对应绿氢需求100万吨2050年渗透率提升至20对应绿氢需求3000万吨以上1644东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分行业深度报告图24焦炭与氢气还原炼钢成本对比长流程焦炭炼钢成本测算高炉喷氢炼钢成本测算单吨粗钢消耗单位成本单吨粗钢消耗单位成本原料单价原料单价t或KWh元t或KWh元焦炭元t0352500875焦炭元t0282500700铁矿石元t1609001440氢气元t00315008386喷吹煤元t0141770241铁矿石元t1609001440废钢元t0142558358喷吹煤元t0141770241用电元kWh455030137废钢元t0142558358合金材料200用电元kWh345030104人工费用100合金材料200其他费用250人工费用100合计3600其他费用250合计3778绿氢和焦炭还原成本对比单吨粗钢消耗能源成本原料单价t元焦炭元t0322500803氢气元t00515000810数据来源东吴证券研究所测算5建筑领域天然气掺氢想象空间广阔多国已开始推进掺氢是天然气领域降碳的一种有效方式全球天然气需求4万亿立方掺氢理论比例可为10-20若按照10的比例对应氢气需求3600万吨但目前主要面临技术端及成本端难点技术方面并非所有天然气管道均适用于掺氢运输不同国家的管道对掺氢比例要求不同其次在终端应用的安全性设备适配性等标准需完善成本端看氢气的热值为天然气的13而当前绿氢按照15元kg成本的3倍测算13元立方3远高于天然气的2-3元立方成本因此目前该技术尚不成熟但欧洲多国已启动掺氢项目若均落地则年掺氢量将超200万吨我们预测2030年天然气掺氢或将带动近100万吨绿氢需求23绿氢空间成本为限制瓶颈零碳加持加速替代灰氢电费为水电解制氢降本核心电价及电耗远期有望低至8元kg目前国内最成熟的电解水制氢技术为碱性电解整个制氢成本主要在于电费和设备折旧其中电费占比70-90折旧占比10-30按照年生产时间2000小时电耗5kwh标方电价03元kwh1000标方的电解槽制氢成本为25元kg理想情况下按照电耗4kwh标方电价015元kwh对应成本为15元kg则基本可与天然气制氢平价若绿氢与风光风电耦合年利用小时提高至4000小时以上则成本有望进一步下降至11元kg以内则基本可以实现与煤制氢平价远期看若电价达到01元kwh电耗下降至35kwh标方则绿氢成本可降至8元kg低于煤制氢1744东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分行业深度报告图25水电解制氢的成本测算图26水电解制氢的弹性分析碱性水电解制氢成本短期年运行时间2000h产能1000标方h电耗kwh标方工作时间6h天545435电价元kwh产能年工作时间1980h年年产能1980000标方050364336308280年产能176786kg045336311286260土建安装300万040308286263241电解槽500万电器设备200万035280260241221固液分离器150万030252235218202纯化设备100万固定资产025224210196182其他50万设备合计1000万020196185174162折旧年限16年015168160151143折旧041元标方010140134129123设备维修008元标方耗电量50kwh标方长期年运行时间4000h电费电价03元kwh电耗kwh标方545435电费15元标方电价元kwh耗水量0002吨标方水价2元吨050322294266238水费0004元标方原材料045294269244219耗KOH00004kg标方040266244222199单价10元kgKOH耗费0004元标方035238219199180人员5人030210194177160人工工资10万元人年025182168154140人工费025元标方合计成本2250元标方020154143132121折算重量1120标方kg015126118110101合计成本2520元kg01098938782数据来源东吴证券研究所测算数据来源东吴证券研究所测算相较于传统制氢方式水电解制氢平价尚需时日传统的煤炭制氢主要有三种方式一是煤气化制氢二是煤焦化制氢三是煤转为甲醇再制氢国内主要以成本低的煤气化制氢技术路线为主煤的气化制氢工艺包括气化剂反应煤气净化CO转换变压吸附提纯一般大型炼化厂有配套煤制氢设备自产自用避免氢气运输我们按照9万标方h的装置投资17亿年工作时间近8000小时1吨氢气耗38吨无烟煤无烟煤价格按照近1800元吨测算煤制氢成本96元kg若无烟煤价格下降至1500元吨则成本将降至86元kg天然气制氢是以天然气为原料用水蒸气作为氧化剂来制取富氢混合气我们按照3000万标方h的装置投资04亿年工作时间近8000小时1标方氢气耗045标方天然气天然气价格按照近25元标方测算天然气制氢成本15元kg1844东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分行业深度报告图27煤制氢成本图28天然气制氢成本煤炭制氢天然气制氢产能90000标方h产能3000标方h工作时间24h天工作时间24h天产能年工作时间7680h年产能年工作时间7680h年年产能712800000标方年产能23760000标方年产能63642857kg年产能2121429kg土建安装8100万土建安装195万设备162000万设备3900万其他8100万其他195万固定资产设备合计170100万固定资产设备合计4095万折旧年限20年折旧年限20年折旧013元标方折旧009元标方设备维修002元标方设备维修002元标方耗煤量034kg标方耗天然气量045标方标方无烟煤价178元kg天然气价格24元标方燃料成本060元标方燃料成本108元标方原材料原材料水51kg标方水040kg标方单价0002元kg单价0002元kg水费001元标方水费000元标方耗电量02kwh标方耗电量02kwh标方电费电价05元kwh电费电价05元kwh电费01元标方电费01元标方人员15人人员10人人工工资10万元人年人工工资10万元人年人工费000元标方人工费004元标方合计成本0860元标方合计成本1330元标方折算重量1120标方kg折算重量1120标方kg合计成本963元kg合计成本1489元kg数据来源东吴证券研究所测算数据来源东吴证券研究所测算绿氢实现零排放考虑碳价加持有望加速平价煤制氨单吨合成氨需排放近6吨二氧化碳天然气制氨单吨合成氨需排放3吨二氧化碳按照当前50元吨的碳价分别增加约300元吨和155元吨成本若碳价达到200元吨则成本分别增加约1200元吨和600元吨该情境下绿氢价格只要降至16元kg即可与煤制氨实现平价绿氢价格只要跌至18元吨即可与天然气制氨实现平价煤制甲醇单吨甲醇需排放近4吨二氧化碳天然气制甲醇单吨甲醇需排放16吨二氧化碳按照当前50元吨的碳价分别增加约200元吨和80元吨成本若碳价达到200元吨则成本分别增加约800元吨和300元吨该情景下绿氢价格只要降至18元kg以内即可与天然气制甲醇实现平价而与煤制甲醇实现平价而绿氢价格只要跌至16元kg以内因此在当前碳价50元吨时绿氢零碳排放优势体现不明显若未来碳价涨至200元吨则绿氢成本降至16-18元kg即可实现制合成氨和甲醇平价图29考虑碳价合成氨成本对比煤煤煤天然气天然气天然气电解水电解水电解水情景1情景2情景3情景1情景2情景3情景1情景2情景3合成氨所需氢气吨吨018018018018018018018018018氢气成本元吨960096009600150001500015000200001800016000合成氨所需氢气成本元吨172817281728270027002700360032402880合成氨二氧化碳排放量吨吨595959313131000碳价元吨5010020050100200碳排放成本元吨2955901180155310620000合计元吨202323182908285530103320360032402880数据来源东吴证券研究所测算1944东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分行业深度报告图30考虑碳价甲醇成本对比煤煤煤天然气天然气天然气电解水电解水电解水情景1情景2情景3情景1情景2情景3情景1情景2情景3甲醇所需氢气吨吨013013013013013013013013013氢气成本元吨960096009600150001500015000200001800016000甲醇所需氢气成本元吨124812481248195019501950260023402080甲醇二氧化碳排放量吨吨393939161616000碳价元吨5010020050100200碳排放成本元吨19539078080160320000合计元吨144316382028203021102270260023402080数据来源东吴证券研究所测算此外绿氢纯度更高在特定领域可更好应用煤和天然气制得氢气中普遍含有硫磷等杂质对提纯有较高的要求在特定领域难以应用如电子工业领域而电解水制氢纯度等级则更高更适用对于纯度要求高的行业图31各种制氢方式对比技术路线成本元kg优势缺点煤制氢9-11大装置生产成本低二氧化碳排放高杂质多天然气制氢14-16工艺成熟投资低流程简单成本较煤制氢高50杂质多二氧化碳排放较高工业副产氢10-16成本低纯度高小装置分布式杂质多水电解15-25零排放纯度高成本高数据来源东吴证券研究所测算因此我们测算绿氢替代灰氢大势所趋23年国内开始爆发25-27年平价后有望加速绿氢目前占比极低国内近两年风光氢一体化示范项目密集开建预计2025年后随着碳排放考核进一步趋严及电价下降绿氢有望与天然气制氢实现平价2030年左右有望接近煤制氢绿氢份额有望达到30因此我们预期氢气未来十年产量复合增长4-52030年氢气需求超1亿吨预计2025年绿氢渗透率2产量超150万吨2030年绿氢渗透率超30对应产量3000万吨2044东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分