发展绿氢是实现碳中和目标的重要方式，目前氢能产业技术逐步趋于成熟，工业、交通、储能行业推动绿氢需求快速增长，电解槽作为电解制氢的核心设备，需求亦有望快速增长。维持行业强于大市评级。
　　支撑评级的要点
　　发展绿氢是实现碳中和目标的重要方式：氢能具有来源多样、清洁低碳、灵活高效和应用场景丰富等特点，是清洁低碳的绿色能源。目前根据制取方式和碳排放量的不同将氢能按颜色主要分为灰氢、蓝氢和绿氢三种。发展绿氢的重要意义主要有三方面：1）发展绿氢是实现碳中和目标的重要方式；2）绿氢储能具备大规模、长周期等优势，可以有效解决新能源消纳问题；3）绿氢是连接可再生能源丰富地区与需求中心的重要桥梁。在全球主要国家的政策积极推动下，氢能有望高质量快速发展。
　　氢能产业技术趋于成熟：氢能产业链可以分为上游的氢气制备、中游的氢气储运和下游的氢气应用。目前全球主要制氢方式包括化石燃料制氢、工业副产制氢和电解水制氢，化石燃料制氢为主流；高压气态储氢、低温液态储氢已进入商业应用阶段；加氢站技术趋于成熟但建设成本较高。
　　工业、交通、储能行业推动绿氢需求快速增长：目前氢能主要应用在工业和交通领域：炼化领域是氢气重要的使用场景，到2030年炼化用氢需求有望达到4570万吨；氢冶金是钢铁行业实现碳中和目标的革命性技术，有望推动全球氢气需求快速增长，到2030年全球钢铁领域用氢量有望达到568万吨。化工行业是目前氢气消费的重要领域之一，合成氨、甲醇对氢气需求量较大，到2030年全球合成氨、甲醇用氢需求有望分别达到4087万吨、1756万吨；氢燃料电池产销量快速增长亦有望带动氢气需求增长，到2030年全球氢燃料电池汽车用氢量有望达到50万吨；此外，氢储能有望成为绿氢需求的重要组成部分。根据我们的测算，到2030年全球绿氢需求量有望达到3320万吨。
　　电解槽是电解制氢的核心设备：电解槽是电解水制氢的核心设备，关键零部件对制氢效率起到重要作用。据电解质系统的差别，电解水制氢的技术路线可以分为包括碱性电解水制氢（ALK）、质子交换膜电解水制氢（PEM）、固态氧化物电解水制氢（SOEC）、阴离子交换膜电解水制氢（AEM）。目前，碱性电解槽技术成熟、成本较低，仍为电解槽主流技术路线。提升设备性能、降低材料成本是电解水制氢技术的主要发展方向。
　　电解槽需求有望快速增长：根据IEA数据，2022全球电解槽新增装机约1GW，新增装机量同比提升约400%。根据我们的测算，到2030年全球电解槽的累计需求量有望达到288GW，2022-2030年全球新增电解槽需求CAGR有望达到77.36%。
　　投资建议
　　氢能产业周期开启，碱性电解槽进入批量应用阶段，绿电制氢成本预计逐步具备竞争力，应用场景有望进一步扩大，我们预测到2030年全球绿氢需求量有望达到3320万吨。电解槽作为制备绿氢核心设备，有望受益于氢能发展，预计2022-2030年电解槽需求年均复合增速超过75%。建议优先关注具备成本优势的电解槽生产企业，推荐隆基绿能、阳光电源、双良节能、华光环能、华电重工、兰石重装，建议关注亿利洁能。（为机械组覆盖）
　　评级面临的主要风险
　　氢能政策风险；产品价格竞争超预期；下游扩产需求低于预期；国际贸易摩擦风险；技术迭代风险。
　　

研究报告全文：电力设备证券研究报告行业深度2023年3月30日强于大市氢能行业系列报告之一公司名称股票代码股价评级隆基绿能601012SH人民币4003买入氢能产业周期开启阳光电源300274SZ人民币10462增持双良节能600481SH人民币1503增持发展绿氢是实现碳中和目标的重要方式目前氢能产业技术逐步趋于成熟华光环能600475SH人民币1222增持工业交通储能行业推动绿氢需求快速增长电解槽作为电解制氢的核心华电重工601226SH人民币832增持设备需求亦有望快速增长维持行业强于大市评级兰石重装603169SH人民币778增持支撑评级的要点亿利洁能600277SH人民币424未有评级发展绿氢是实现碳中和目标的重要方式氢能具有来源多样清洁低碳资料来源Wind中银证券灵活高效和应用场景丰富等特点是清洁低碳的绿色能源目前根据制以2023年3月29日当地货币收市价为标准取方式和碳排放量的不同将氢能按颜色主要分为灰氢蓝氢和绿氢三种发展绿氢的重要意义主要有三方面1发展绿氢是实现碳中和目标的重要方式2绿氢储能具备大规模长周期等优势可以有效解决新能源消纳问题3绿氢是连接可再生能源丰富地区与需求中心的重要桥梁在全球主要国家的政策积极推动下氢能有望高质量快速发展氢能产业技术趋于成熟氢能产业链可以分为上游的氢气制备中游的氢气储运和下游的氢气应用目前全球主要制氢方式包括化石燃料制氢工业副产制氢和电解水制氢化石燃料制氢为主流高压气态储氢低温液态储氢已进入商业应用阶段加氢站技术趋于成熟但建设成本较高工业交通储能行业推动绿氢需求快速增长目前氢能主要应用在工业和交通领域炼化领域是氢气重要的使用场景到2030年炼化用氢需求有望达到万吨氢冶金是钢铁行业实现碳中和目标的革命性技4570术有望推动全球氢气需求快速增长到2030年全球钢铁领域用氢量有望达到568万吨化工行业是目前氢气消费的重要领域之一合成氨甲醇对氢气需求量较大到2030年全球合成氨甲醇用氢需求有望分别达到4087万吨1756万吨氢燃料电池产销量快速增长亦有望带动氢气需求增长到2030年全球氢燃料电池汽车用氢量有望达到50万吨此外氢储能有望成为绿氢需求的重要组成部分根据我们的测算到2030年全球绿氢需求量有望达到3320万吨电解槽是电解制氢的核心设备电解槽是电解水制氢的核心设备关键零部件对制氢效率起到重要作用据电解质系统的差别电解水制氢的技术路线可以分为包括碱性电解水制氢ALK质子交换膜电解水制氢PEM固态氧化物电解水制氢SOEC阴离子交换膜电解水制氢AEM目前碱性电解槽技术成熟成本较低仍为电解槽主流技术路线提升设备性能中银国际证券股份有限公司降低材料成本是电解水制氢技术的主要发展方向具备证券投资咨询业务资格电解槽需求有望快速增长根据IEA数据2022全球电解槽新增装机约电力设备电力设备1GW新增装机量同比提升约400根据我们的测算到2030年全球证券分析师李可伦电解槽的累计需求量有望达到288GW2022-2030年全球新增电解槽需862120328524求CAGR有望达到7736kelunlibocichinacom投资建议证券投资咨询业务证书编号S1300518070001氢能产业周期开启碱性电解槽进入批量应用阶段绿电制氢成本预计逐步具备竞争力应用场景有望进一步扩大我们预测到2030年全球绿联系人李天帅氢需求量有望达到3320万吨电解槽作为制备绿氢核心设备有望受益tianshuailibocichinacom于氢能发展预计年电解槽需求年均复合增速超过建一般证券业务证书编号S13001220800572022-203075议优先关注具备成本优势的电解槽生产企业推荐隆基绿能阳光电源双良节能华光环能华电重工兰石重装建议关注亿利洁能为机械组覆盖评级面临的主要风险氢能政策风险产品价格竞争超预期下游扩产需求低于预期国际贸易摩擦风险技术迭代风险目录氢能清洁低碳发展绿氢是实现碳中和目标的重要方式7氢能是清洁低碳的绿色能源7发展绿氢是实现碳中和目标的重要方式7国内外政策积极落地推动氢能高质量发展10氢能产业链制储用氢产业技术趋于成熟13氢气制取化石燃料制氢仍为主流13氢能储运高压气态储氢低温液态储氢已进入商业应用阶段14加氢站中国加氢站数量居全球首位技术趋于成熟但建设成本较高16工业交通储能行业推动绿氢需求快速增长19工业领域钢铁与化工行业有望成为绿氢发展的重要场景20交通领域燃料电池需求快速增长有望带动绿氢需求增长提速25储能领域氢储能有望成为绿氢需求的重要组成部分26发电领域目前氢燃料电池发电成本仍然较高29核心设备电解槽需求有望快速增长31电解槽是电解制氢的核心设备关键零部件对制氢效率起到重要作用31碱性电解槽技术成熟成本较低仍为电解槽主流技术路线35碱性电解槽短期内适用于大规模示范项目PEM电解槽具备发展潜力39提升设备性能降低材料成本为电解水制氢技术的发展方向39全球电解槽需求有望快速增长41投资建议45风险提示46华光环能48华电重工55兰石重装632023年3月30日氢能行业系列报告之一2图表目录图表1氢能的特点7图表2氢能分类根据不同制氢方法8图表3不同制氢方法碳排放量8图表4全球太阳能资源地图9图表5主要国际能源机构对2050年全球制氢量及结构的预测9图表6国际能源机构对2050年氢能在全球能源总需求中占比的预测9图表7国际可再生能源机构对实现15目标情境下的全球氢能预测9续图表7国际可再生能源机构对实现15目标情境下的全球氢能预测10图表82019-2022年国家层面氢能相关支持政策梳理10图表92021-2022年国内各省市氢能相关支持政策梳理11图表10美国氢能计划发展规划中2020-2030年的关键技术指标12图表11海外氢能相关支持政策梳理12图表12氢能产业链13图表132020年中国制氢结构13图表142020年全球制氢结构13图表15制氢方法比较14图表16储氢技术优缺点15图表17储氢技术对比15图表18氢储运工具及适用场景16图表19氢气储运技术对比与趋势16图表20加氢站工作原理17图表21高压储氢加氢站原理图17图表22中国已建成加氢站数量18图表23加氢站环节政府补贴预测18图表24氢能应用场景19图表252021年全球氢气需求结构19图表262019-2030年全球氢气利用结构19图表272060年中国氢气需求结构预测20图表282020-2060年各行业用氢累计减排量20图表292021-2030炼化用氢需求预测21图表30主要钢铁生产工艺的二氧化碳排放强度21图表31氢冶金技术分类及优缺点22图表32氢冶金中氢的来源22图表332021-2030炼钢用氢需求预测23图表34氢冶金的竞争性成本优势分析仅考虑H2和CO2价格23图表352020年我国化工行业氢气消费领域分布232023年3月30日氢能行业系列报告之一3图表362021-2030全球合成氨用氢需求量预测24图表372021-2030全球甲醇用氢需求预测24图表38国内化工行业对可再生氢的需求及场景25图表392030年国内化工行业氢能需求结构25图表402030年国内化工行业可再生氢需求结构25图表412015-2022年全球氢燃料电池汽车保有量及增速26图表422016-2022年我国氢燃料电池汽车产销量及增速26图表432021-2030全球氢燃料电池汽车用氢需求预测26图表442000-2022年全国光伏风电累计装机量及占比26图表452018-2022年全国弃风弃光率26图表46两种类型储能模型的系统结构27图表47各类储能在放电时间和容量性能的对比27图表48不同储能方式典型数据对比27图表50不同方式储能典型参数对比28图表51全国各省氢储能政策规划29图表532021-2030全球绿氢需求量预测30图表54碱性电解槽系统成本拆解31图表55PEM电解槽系统成本拆解31图表56不同电解槽材料对比31图表57电解水制氢系统基本组成部分32图表58碱性电解槽的典型系统设计32图表59碱水制氢电解槽示意图32图表60固体氧化物电解池SOEC结构示意图33图表61PEM结构示意图33图表62PEM电解槽和单体结构34图表63碱性电解槽的电解单元结构示意图34图表64碱性电解槽电解单元的内部流动示意图34图表65碱性电解槽的典型系统设计和配套设施35图表66碱性电解槽反应原理图35图表67PEM电解槽的典型系统设计和配套设施36图表68PEM电解槽反应原理图36图表69SOEC电解槽的典型系统设计和配套设施37图表70SOEC电解槽反应原理图37图表71AEM电解槽结构图37图表72AEM电解槽的典型系统设计和配套设施38图表73AEM电解槽反应原理图38图表74不同电解水制氢技术性能对比38图表75当前技术条件下电解水制氢成本39图表76碱性电解槽制氢成本拆解402023年3月30日氢能行业系列报告之一4图表77碱性电解槽设备成本拆解40图表78当前制造成本下不同规模电解槽成本占比拆分及单位投资额40图表79PEM电解槽制氢成本拆解41图表80PEM电解槽设备成本拆解41图表812022-2023年全球电解槽产能预测42图表822021-2030全球电解槽需求预测42图表832021-2030年电解槽产能预测按地区43图表842030年电解槽产能预测按地区43图表85已落地项目容量分布43图表86未来预计落地项目容量分布43图表872021-2030年电解槽产能预测44附录图表88报告中提及上市公司估值表47图表892018-2022Q3公司营业收入及增速49图表902018-2022Q3公司归母净利润及增速49图表912018-2022Q3公司销售毛利率及销售净利率49图表922018-2022H1公司各个板块毛利率49图表932018-2022H1公司各项业务营收占比50图表94公司碳排放配额及盈余情况万吨50图表952018-2021年公司热力及电量产销情况50图表962023年部分央企氢能项目情况51图表97公司主营业务营业收入与毛利率预测52图表98可比上市公司估值比较52图表99公司股权架构56图表1002018-2022Q3公司营业收入及增速56图表1012018-2022Q3公司归母净利润及增速56图表1022018-2022Q3公司毛利率净利率57图表1032018-2022H1公司各项业务毛利率57图表1042018-2022H1公司各项业务营收占比57图表105公司主要产品58图表106截止2022年6月末公司部分在建工程项目58图表1072022年上半年公司海风非专利技术评审情况59图表108公司主营业务营业收入与毛利率预测60图表109可比上市公司估值比较60图表1102017-2022年公司营业收入及增速64图表1112017-2022年公司毛利率64图表112大连石化公司220万吨年重整催化装置中四合一连续重整反应器65图表113宁波中金石化连续重整反应器65图表114田湾核电站34号机组旋流器泥浆接收槽H002866图表115清华大学承担的国家重大专项大型氦气工程试验回路项目核心设备662023年3月30日氢能行业系列报告之一5图表116神华宁煤球罐工程66图表117中石油兰州石化分公司4000m球罐66图表118公司氢能装备产业发展规划纲要68图表119中海油惠州石化煤气化制氢项目气化炉69图表120榆林华秦氢能项目400m氢气球罐69图表121公司主营业务营业收入与毛利率预测70图表122可比上市公司估值比较702023年3月30日氢能行业系列报告之一6氢能清洁低碳发展绿氢是实现碳中和目标的重要方式氢能是清洁低碳的绿色能源氢能是支持可再生能源发展的重要二次能源氢是宇宙中最丰富的化学物质约占所有正常物质的75由于氢气必须从水化石燃料等含氢物质中制得而不像煤石油和天然气等可以直接从地下开采因此是二次能源氢能是推动传统化石能源清洁高效利用和支撑可再生能源大规模发展的理想互联媒介是实现交通运输工业和建筑等领域大规模深度脱碳的最佳选择氢能具有来源多样清洁低碳灵活高效和应用场景丰富等特点1来源多样作为二次能源氢能不仅可以通过煤炭石油天然气等化石能源重整生物质热裂解或微生物发酵等途径制取还可以来自焦化氯碱钢铁冶金等工业副产气也可以利用电解水制取特别是与可再生能源发电结合不仅实现全生命周期绿色清洁更拓展了可再生能源的利用方式2清洁低碳不论氢燃烧还是通过燃料电池的电化学反应产物只有水没有传统能源利用所产生的污染物及碳排放此外生成的水还可继续制氢反复循环使用真正实现低碳甚至零碳排放有效缓解温室效应和环境污染3灵活高效根据中国氢能联盟数据氢热值较高1404MJkg是同质量焦炭汽油等化石燃料热值的3-4倍通过燃料电池可实现综合转化效率90以上氢能可以成为连接不同能源形式气电热等的桥梁并与电力系统互补协同是跨能源网络协同优化的理想互联媒介4应用场景丰富氢能可广泛应用于能源交通运输工业建筑等领域既可以直接为炼化钢铁冶金等行业提供高效原料还原剂和高品质的热源有效减少碳排放也可以通过燃料电池技术应用于汽车轨道交通船舶等领域降低长距离高负荷交通对石油和天然气的依赖还可应用于分布式发电为家庭住宅商业建筑等供电供暖图表1氢能的特点资料来源中银证券发展绿氢是实现碳中和目标的重要方式目前根据制取方式和碳排放量的不同将氢能按颜色主要分为灰氢蓝氢和绿氢三种1灰氢通过化石燃料天然气煤等转化反应制取氢气由于生产成本低技术成熟也是目前最常见的制氢方式由于会在制氢过程中释放一定二氧化碳不能完全实现无碳绿色生产故而被称为灰氢2蓝氢在灰氢的基础上应用碳捕捉碳封存等技术将碳保留下来而非排入大气蓝氢作为过渡性技术手段可以加快绿氢社会的发展3绿氢通过光电风电等可再生能源电解水制氢在制氢过程中将基本不会产生温室气体因此被称为零碳氢气绿氢是氢能利用最理想的形态但目前受制于技术门槛和较高的成本实现大规模应用还有待时日2023年3月30日氢能行业系列报告之一7图表2氢能分类根据不同制氢方法资料来源中银证券发展绿氢是实现碳中和目标的重要方式2016年巴黎协定正式签署提出本世纪后半叶实现全球净零排放同时提出控制全球温升较工业化前不超过2并努力将其控制在15以下的目标为了实现2的温升目标全球碳排放必须在2070年左右实现碳中和如果实现15的目标全球需要在2050年左右实现碳中和至目前已有超过130个国家和地区提出了实现零碳或碳中和的气候目标其中包括欧盟英国日本韩国在内的17个国家和地区已有针对性立法零碳愿景成为全球范围内绿氢发展的首要驱动力根据IEA数据通过可再生能源电解水制氢的碳排放量基本为零远低于灰氢和蓝氢的碳排放量作为零碳气体绿氢是实现碳中和路径的重要抓手图表3不同制氢方法碳排放量资料来源IEA中银证券绿氢储能具备大规模长周期等优势可以有效解决新能源消纳问题由于可再生能源发电出力置信水平低转动惯量不足实现高比例可再生能源电力系统的安全稳定运行仍面临较大挑战可再生能源发电制氢储能具备大规模长周期等优势可实现可再生能源电力在不同时间空间尺度上转移有效提升能源供给质量和可再生能源消纳利用水平将成为应对可再生能源随机波动拓展电能利用场景的重要途径随着可再生能源发电占比的提升电力系统季节性调峰压力不断加大接近零成本的弃风弃光电量将成为未来电解水制氢的重要电源绿氢是连接可再生能源丰富地区与需求中心的重要桥梁根据国际太阳能热利用区域分类全世界太阳能辐射强度和日照时间最佳的区域包括北非中东地区美国西南部和墨西哥南欧澳大利亚南非南美洲东西海岸和中国西部地区等通过可再生能源电解的方式绿氢能够将可再生电力转化为更适合长距离运输的能源形式降低了可再生能源的运输成本低成本有效地连接了可再生能源丰富地区与需求中心2023年3月30日氢能行业系列报告之一8图表4全球太阳能资源地图资料来源solargis中银证券发展绿氢将带动上下游产业提供经济增长强劲动力从产业角度来看氢能产业链条长涉及能源化工交通等多个行业氢能产业的快速发展必将带动氢能产业链上下游零部件商原材料商设备商制造商服务商快速发展根据中国氢能联盟数据氢能产业链的建立能充分带动经济增长和产业的发展创造约16万亿的市场产值和超过1万亿的基础设施投资空间根据固定成本投资和运营费用加总计算全球绿氢产量有望快速增长根据Statista数据主要国际能源组织预测到2050年全球的绿氢产量将远远高于蓝氢以IEA为例2050年全球绿氢产量将达323亿吨较蓝氢产量高58BNEF预测2050年全球氢能产量将达到8亿吨且全为绿氢根据Statista数据主要国际能源组织针对2050年氢能在全球能源总需求中的占比进行了预测数据显示主要能源组织预测到2050年氢能在总能源中的占比将达22其余几家机构的预测值在12-18间不等以国际可再生能源机构12的占比预测为例绿氢产量将提升到2050年的614亿吨在氢能的几大行业重点应用领域包括交通业工业和建筑中清洁氢能的总消耗量也将在目前基础上得以大大提升图表5主要国际能源机构对2050年全球制氢量及结构图表6国际能源机构对2050年氢能在全球能源总需求中的预测占比的预测资料来源Statista中银证券资料来源Statista中银证券图表7国际可再生能源机构对实现15目标情境下的全球氢能预测核心指标202020302050清洁氢能产量亿吨年0154614清洁氢能在总能源消耗中的占比013012清洁氢能在交通业总能源消耗中的占比010712资料来源Statista国际可再生能源机构中银证券2023年3月30日氢能行业系列报告之一9续图表7国际可再生能源机构对实现15目标情境下的全球氢能预测核心指标202020302050氨甲醇合成燃料在交通业总能源消耗中的占比01048清洁氢能在工业中的总消耗量艾焦耳年01638清洁氢能在建筑中的总消耗量艾焦耳年0232氢能及其衍生物的总投资十亿美元年133176氢能及其衍生物对能源行业碳减排的贡献率10资料来源Statista国际可再生能源机构中银证券国内外政策积极落地推动氢能高质量发展政策持续加码明确产业规划与发展方向2016年中国标准化研究院资源与环境分院和中国电器工业协会燃料电池分会发布中国氢能产业基础设施发展蓝皮书2016年首次提出了我国氢能产业发展路线图自2019年氢能被首次列入政府工作报告国家紧密出台了一系列政策支持氢能产业发展2020年6月2020年能源工作指导意见提出推动氢能技术进步与产业发展2021年3月氢能被视为十四五规划中须前瞻规划的未来产业之一11月十四五工业绿色发展规划提出加快氢能技术创新和基础设施建设鼓励氢能的多元化应用2022年国家政策持续加码进一步明确氢能产业发展方向和战略布局其中3月出台的氢能产业发展中长期规划2021-2035年强调指出统筹推进氢能基础设施建设稳步推进氢能在交通领域的示范应用拓展在储能分布式发电工业等领域的应用图表82019-2022年国家层面氢能相关支持政策梳理政策名称发布部门发布时间涉氢重点内容首次将氢能与燃料电池行业列入政府工作报告明确绿色产业指导目录2019版国家发改委工信部等2019年3月绿色产业边界强调氢能基础设施建设2020年能源工作指导意见国家能源局2020年6月推动氢能技术进步与产业发展关于加快建立健全绿色低碳循环国务院2021年2月因地制宜发展氢能推动绿色低碳转型发展经济体系的指导意见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年远人大2021年3月将氢能作为前瞻规划的未来产业之一景目标纲要提出积极扩大氢能等清洁能源在交通运输领域应用2030年前碳达峰行动方案国务院2021年10月推广氢燃料动力重型货运车辆推进加氢站建设等实施绿氢炼化等降碳工程支持开展氢能冶金等领域十四五全国清洁生产推行方案国务院2021年10月清洁生产技术集成应用示范关于推进中央企业高质量发展做明确完善氢能一体化布局加强绿色氢能示范验证和国资委2021年11月好碳达峰中和工作的指导意见规模应用提出加快氢能技术创新和基础设施建设鼓励氢能在十四五工业绿色发展规划工信部2021年11月钢铁水泥化工等行业的应用提出探索输气管道掺氢输送纯氢管道输送液氢运关于完善能源绿色低碳转型体制国家发改委国家能源局2022年1月输等高效输氢方式鼓励传统加油站加气站建设油机制和政策措施的意见气电氢一体化综合交通能源服务站提出拓展氢氨储能热冷储能等应用领域十四五新型储能发展实施方案国家发改委国家能源局2022年3月开展依托可再生能源制氢氨的氢氨储能利用废弃矿坑储能等试点示范明确将氢能产业作为战略性新兴产业和未来产业重氢能产业发展中长期规划点发展方向统筹推进氢能基础设施建设稳步推进国家发改委国家能源局2022年3月2021-2035年氢能在交通领域的示范应用拓展在储能分布式发电工业等领域的应用提出因地制宜开展可再生能源制氢示范探索氢能技术发展路线和商业化应用路径围绕新型电力系统2022年能源工作指导意见国家能源局2022年3月新型储能氢能和燃料电池等6大重点领域增设若干创新平台资料来源政府部委官网中银证券2023年3月30日氢能行业系列报告之一10多个地方政府积极发布相关政策推动氢能发展为响应国家号召我国多个省份相继发布相关政策规划推动氢能产业积极发展北京上海广东作为第一批燃料电池汽车示范应用城市群持续推进氢能科技创新产业链一体化协同发展重点技术攻关等工作河北河南作为第二批示范应用城市群也在加强建设加氢站等基础设施积极推广燃料电池汽车的普及应用完善政策体系此外四川江苏山东福建等多个省份公布了加氢站燃料电池汽车等具体规划目标氢能产业有望快速全面发展图表92021-2022年国内各省市氢能相关支持政策梳理地区政策名称发布时间涉氢重点内容临港新片区打造高质量氢能示范应用场景计划到2025年完成1500辆氢燃料电池车辆应用建成各2021年9月实施方案2021-2025年类型加氢站点14座年氢气供给量不低于14000吨计划到2025年建设各类加氢站70座左右培育5-10家上海市具有国际影响力的独角兽企业建成3-5家国际一流的创上海市氢能产业发展中长期规划2022年6月新研发平台燃料电池汽车保有量突破1万辆氢能产业链2022-2035年产业规模突破1000亿元在交通领域带动二氧化碳减排5-10万吨年计划2023年前京津冀区域累计实现产业链产业规模突破北京市氢能产业发展实施方案2021-20252021年8月500亿元减少碳排放100万吨建成37座加氢站推广年燃料电池汽车3000辆北京市计划到2025年氢能产业链产业规模累计达到200亿元大兴区氢能产业发展行动计划2022-20252022年10月燃料电池汽车推广数量不低3000辆建成至少10座加氢站年推广分布式热电联供系统装机规模累计达到5兆瓦计划到示范期末实现推广1万辆以上燃料电池汽车目标广东省加快建设燃料电池汽车示范城市群广东省2021年11月年供氢能力超过10万吨建成加氢站超200座车用氢气行动计划2022-2025年终端售价降到30元公斤以下计划到2025年累计建成100座加氢站燃料电池汽车规模达到1万辆实现规模化示范扩大氢能在交通储能河北省河北省氢能产业发展十四五规划2021年7月电力热力钢铁化工通信天然气管道混输等领域的推广应用计划到2025年氢能产业链相关企业达到100家以上氢河南省氢能产业发展中长期规划能产业年产值突破1000亿元推广各类氢燃料电池汽车河南省2022年9月2022-2035年5000辆以上车用氢气供应能力达到3万吨年氢气终端售价降至30元公斤以下建成3-5个绿氢示范项目资料来源地方政府官网中银证券欧盟计划到2030年实现内部可再生氢能年产能1000万吨欧盟在REPowerEU方案中提出到2030年实现内部生产可再生氢能1000万吨进口可再生氢能1000万吨预计2030年欧盟可再生能源占能源供应的比例达到45实现可再生能源装机123600万千瓦光伏装机增加到60000万千瓦此外欧盟通过碳关税要求有漏碳风险的进口产品缴纳其在生产地和欧盟的碳价差额由于制绿氢不产生碳排放从而极大程度鼓励了绿氢电解槽的生产美国计划到2030年实现绿氢年产能1000万吨美国通过IRA法案对光伏储能进行税收抵免抵免比例上调至30且规定满足最终转换成氢能等要求的储能技术才能申请补贴美国计划到2030年实现绿氢年产能1000万吨并发布氢能计划发展规划明确2020-2030年的关键经济技术指标具体包括电解槽成本降至300美元千瓦氢输配成本降至2美元千克等2023年3月30日氢能行业系列报告之一11图表10美国氢能计划发展规划中2020-2030年的关键技术指标技术阶段技术经济指标制氢阶段电解槽成本300美元千瓦运行寿命8万小时系统转换效率65运氢阶段交通部门氢输配成本初期降至5美元千克最终降至2美元千克车载储氢系统成本在能量密度22千瓦时千克17千瓦时升下达到8美元千瓦时储氢阶段便携式燃料电池电源系统储氢成本在能量密度1千瓦时千克13千瓦时升下达到05美元千瓦时储氢罐用高强度碳纤维成本达到13美元千克工业和电力部门用氢价格1美元千克交通部门用氢价格2美元千克用氢氢产品阶段用于长途重型卡车的质子交换膜燃料电池系统成本降至80美元千瓦运行寿命达到25万小时用于固定式发电的固体氧化物燃料电池系统成本降至900美元千瓦运行寿命达到4万小时资料来源美国能源部中银证券日本计划到2030年实现氢气年供应量300万吨日本于2021年10月发布第六次能源基本计划提出到2030年实现氢气年供应量300万吨制氢成本从目前的100日元Nm3降至30日元Nm3到2050年实现氢气年供应量2000万吨年制氢成本降至20日元Nm3图表11海外氢能相关支持政策梳理国家政策文件名称发布时间涉氢重点内容计划到2030年能够摆脱对俄罗斯化石燃料进口的依赖实现欧盟内部生产可再生氢能1000万吨进口可再生氢能1000欧洲廉价安全可持续能源联合行2022年3月万吨同时预计2030年欧盟可再生能源占能源供应的比例达动方案REPowerEU到45实现可再生能源装机123600万千瓦光伏装机增加欧盟到60000万千瓦2019年12月提出要求进口到欧盟关税区的部分产品缴纳其在生产地和欧盟的碳价碳关税或碳边境税CBAM2023年2月通过差额和欧盟企业承担同等碳排放成本从而减少碳泄漏2023年10月实施投入3690亿美元用于气候变迁和再生能源领域对光伏储美国降通胀法案IRA2022年8月能进行30税收抵免美国规划2026-2029年实现电解水制氢成本2美元kg2030-2035国家清洁氢战略和路线图草案2022年9月年实现制氢成本1美元kg到20302040和2050年美国绿氢年产能分别达到10002000和5000万吨到2030年实现制氢成本从目前的100日元Nm3约合5515元人民币Nm3降至30日元Nm3约合1655元人民币日本第六次能源基本计划2021年10月Nm3到2050年降至20日元Nm3氢气供应量到2030年实现300万吨年到2050年实现2000万吨年资料来源欧盟委员会美国能源部日本政府中银证券2023年3月30日氢能行业系列报告之一12氢能产业链制储用氢产业技术趋于成熟氢能产业链较长分为制氢储氢和用氢三个环节根据产业链划分氢能可以分为上游的氢气制备中游的氢气储运和下游的氢气应用等众多环节产业链条较长图表12氢能产业链资料来源中银证券氢气制取化石燃料制氢仍为主流目前全球主要制氢方式包括化石燃料制氢工业副产制氢和电解水制氢化石燃料制氢为主流根据中国煤炭工业协会数据2020年我国氢气总产量达到2500万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全球来看化石能源也是最主要的制氢方式根据IEA数据天然气制氢占比59煤制氢占比19图表132020年中国制氢结构图表142020年全球制氢结构资料来源中国煤炭工业协会中银证券资料来源IEA中银证券1煤制氢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虽然煤焦化副产的焦炉气也可用于制氢但煤气化制氢目前在国内氢气生产中占据主导地位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CCUS技术才能实现减排增加了制氢成本根据IEA数据在煤制氢生产中加入CCUS预计将使资本支出和燃料成本分别增加5和1302023年3月30日氢能行业系列报告之一132天然气制氢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然而我国国内目前天然气约40依赖进口国内主流的工业制氢方式仍然是煤制氢3工业副产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4电解水制氢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该技术是目前最有发展潜力的绿色氢能生产方式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与全球低碳减排的能源发展趋势最为一致图表15制氢方法比较制氢方法反应原理优点缺点我国煤储丰富产量丰富成本较煤制氢煤焦化和煤气化温室气体排放低技术成熟化石燃料制氢蒸汽转化法为主部分氧化天然气制氢成本较低产量丰富温室气体排放法及催化裂解采用变压吸附法直接分离空气污染建设地点受原料供焦炉气制氢工业副产成本低提纯氢气应限制氯酸钠尾气脱氧脱氯工业副产制氢PSA分离纯化氯碱制氢产品纯度高原料丰富建设地点受原料供应限制PVC尾气变压吸附净化变压吸附PSA提氢碱性电解技术较成熟成本较低产气需要脱碱需稳定电源操作灵活装备尺寸小输出压力需使用稀有金属铂铱等成电解水制氢质子交换膜电解直流电分解水大适用于可再生发电的波动性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太阳光催化水分释放氢气生物质能光解水等制氢法环保技术不成熟氢气纯度低微生物催化水分解质氢资料来源KPMG一文读懂氢能产业中银证券氢能储运高压气态储氢低温液态储氢已进入商业应用阶段氢能储运是大规模用氢的必要保障在氢能产业发展过程中氢的存储运输是连接氢气生产端与需求端的关键桥梁因此高效低成本的氢气储运技术是实现大规模用氢的必要保障目前主要储氢方式分为气态储氢低温液态储氢有机液态储氢和固态储氢等几种主要的储氢方式各具优缺点1气态储氢具有成本低能耗低操作环境简单等特点是目前发展相对成熟应用较广泛的储氢技术但该方式仍然在储氢密度和安全性能方面存在瓶颈2低温液态储氢是先将氢气液化然后储存在低温绝热容器中低温液态储氢密度大成本很高3有机液态储氢由于其存储介质与汽油柴油相近可利用已有基础设施从而降低应用成本有机液态储氢尚处于示范阶段4利用固体对氢气的物理吸附或化学反应等作用将氢储存于固体材料中主要包括苯合金储氢纳米储氢国外固态储氢已在燃料电池潜艇中商业应用在分布式发电和风电制氢中得到示范应用国内固态储氢已在分布式发电中得到示范应用2023年3月30日氢能行业系列报告之一14图表16储氢技术优缺点储存方式核心技术优点缺点技术成熟度成本较低储氢密度小常温操作储存容器体积大气态储存高压压缩技术成熟当前应用最广泛储氧能耗低存在氢气泄露和容器爆充放氢速度快破风险能量密度大成本较高技术成熟主要在航空等领域得到低温液态储存低温绝热体积密度大智能冷耗大应用加注时间短绝热要求高储氢密度大成本较高稳定性高脱氧温度高有机液态储存有机储氧介质安全性好能耗大已无主要技术障碍运输便利氢气纯度不高有几率储氢介质可多次循环适用产生杂质气体安全性好成本高储氢密度大尚在技术提升阶段已在分布式发储放氢存在约束热交固态储存物理或化学吸附储氧氢纯度高可提纯氢气电风电制氢规模储氢中得到换较困难放氢需在较运输便利示范应用高温度下进行可快速充放氢资料来源中国社会科学院大学研究生院国际能源安全研究中心与社会科学文献出版社世界能源蓝皮书清华大学核能与新能源技术研究院中银证券图表17储氢技术对比能量输入储氢方式储氢技术密度kg优点缺点kWhkgH2以特定压强压缩氢气-水电解制氢在35巴压强353-1-易燃增加能量密度下生成氢气高压气态储氢15011-1-在25压缩35023-470038-6-更经济适用于空间有限-能量损失高尤其与液天且氢气需求高的场合低温液态储氢-253低温压缩氢气71-9然气转换技术相比-液化1kg的氢气就要消耗-挥发率最高1每天4-10千瓦时的电量储氢过程3kWhkg转换-工艺成熟可用现有基础-有毒空气污染液氨储氢与氨气化合反应121氢气过程最高设施-转换氢气能量需求高8kWhkg有机液态储氢与MCN甲基环己烷储氢过程放热-甲苯具有毒性易燃价egMCN甲基混合储氢后转换回氢110转换氢气过程约-无需冷却格高需要回运环己烷气12kWhkg-成本低损耗少-存储单元重与金属进行可逆化合金属氢化物储氢86MgH4-更安全-充放电时间长反应加热释放氢气2-比气体压缩能量密度高-寿命短资料来源科尔尼中银证券高压气态储氢低温液态储氢已进入商业应用阶段目前高压气态储氢低温液态储氢已进入商业应用阶段而有机液态储氢固体材料储氢尚处于技术研发阶段根据车百智库信息2021年全球氢能储运呈现出以高压气态为主液氢有机储氢等多种方式共同探索的发展格局高压气态由于初始投入较低对基础设施配套要求较低未来一段时间内仍将是小规模短距离氢储运主要方式液态储运可以实现大规模远距离的氢储运如低温液态储氢液氨储氢及有机液态储氢等但仍存成本高技术难度高等问题产业化应用尚需时日氢气运输分为气态输送液态输送和固态输送气态和液态为目前的主流方式通常的输氢形式包含长管拖车槽罐车管道纯氢管道天然气管道混输不同的储运方式具有不同特点及适应场景如长管拖车适用于城市内配送管道适用于国际跨城市与城市内配送由于目前中国氢能产业处于发展初期氢能市场规模较小且氢能示范应用主要围绕工业副产氢和可再生能源制氢地附近因此多采用长管拖车运输这是当前较为成熟的运输方式2023年3月30日氢能行业系列报告之一15图表18氢储运工具及适用场景储运方式运输工具经济距离km适用场景气态储运长管拖车200城市内配送管道500国际跨城市与城市内配送液态储运液氢槽罐车200国际规模化长距离液氢运输船200国际规模化长距离固态储运货车150实验研究阶段资料来源智慧芽2022年中国氢能行业技术发展洞察报告中银证券图表19氢气储运技术对比与趋势长管拖车液氢罐车氢气管道-相对于国外成熟的液氢技术国-长管拖车是国内最普遍的运氢方式这种-我国氢气管网发展不足布局有较大提升空内标准缺失仍未大规模运用方法在技术上已经相当成熟-由于氢气密间技术现状-将氢气深度冷冻液化再装在压度很小且储氢容器自重大所运输氢气的-由于氢气需在低压状态工作压力1-4MPa力通常为06兆帕的圆筒形专用重量只占总运输重量的1-2下运输因此相比高压运氢能耗更低低温绝热槽罐内运输-运输成本与距离正相关-运输成本随距离增加大幅上升-运输成本变动对距离不敏感100km时运氢成本为120元kg仅为同等成本50km内运输成本接近5元kg50-500km时运输成本在距离下气氢拖车成本的15500km时运输500km时运输成本将逾20元kg1351-1401元kg内小幅提升成本为302元kg-运输距离远运输半径超过-运输距离较近运输半径200km内-运输距离远适用范围200km-输送量较低-输送量大-输送量大-液氢标准出台-国内放宽对储运压力的标准提高管束工-国内氢气管网建设提速到2030年我国将趋势-储氢密度和传输效率都更高的作压力从而降低运氢成本建成3000公里以上的氢气长输管道低温液态储氢资料来源中国氢能源及燃料电池产业白皮书科尔尼中银证券加氢站中国加氢站数量居全球首位技术趋于成熟但建设成本较高加氢站是氢能发展的重要基础设施根据不同标准有多种分类加氢站是为燃料电池汽车充装氢气燃料的专门场所作为服务氢能交通商业化应用的中枢环节是氢能源产业发展的重要基础设施目前根据不同标准加氢站有多种分类1根据氢气来源不同加氢站分为外供氢加氢站和站内制氢加氢站两种外供氢加氢站通过长管拖车液氢槽车或者管道输运氢气至加氢站后在站内进行压缩存储加注等操作站内制氢加氢站是在加氢站内配备了制氢系统制得的氢气经纯化压缩后进行存储加注站内制氢包括电解水制氢天然气重整制氢等方式可以省去较高的氢气运输费用但是增加了加氢站系统复杂程度和运营水平因氢气按照危化品管理制氢站只能放在化工园区尚未有站内制氢加氢站2根据加氢站内氢气储存相态不同加氢站可分为气氢加氢站和液氢加氢站两种全球液氢储运加氢站主要分布在美国和日本相比气氢储运加氢站液氢储运加氢站占地面积小同时液氢储存量更大适宜大规模加氢需求3根据供氢压力等级不同加氢站可分为35MPa和70MPa压力供氢两种用35MPa压力供氢时氢气压缩机的工作压力为45MPa高压储氢瓶工作压力为45MPa一般供乘用车使用用70MPa压力供氢时氢气压缩机的工作压力为98MPa高压储氢瓶工作压力为875MPa2023年3月30日氢能行业系列报告之一16图表20加氢站工作原理资料来源行行查研究中心中银证券压缩机储氢瓶加氢机是加氢站三大核心设备1氢气压缩机氢气压缩机是将拖车管束内氢气卸装加压至储氢目标压强的关键设备依据工作原理差异主流氢气压缩机可分为往复隔膜式压缩机活塞式压缩机由于燃料电池汽车对氢气纯度要求较高9999隔膜式压缩机能够较好保证气体纯净度是目前的主流选择2储氢罐加氢站是利用站内储氢容器和车载氢瓶间的压差实现氢气加注要求站内储氢压力高于车载供氢系统为降低卸气过程压缩机能耗提升氢气加注过程可控性加氢站储氢罐或储氢瓶组通常按照2-3级压力分级设置如35MPa加氢站可选择配置4522MPa储氢罐组合70MPa加氢站则可配置906540MPa组合3加氢机加氢机由控制系统计量系统加氢枪三大核心环节构成并完成氢气加注的最终环节图表21高压储氢加氢站原理图资料来源锐观网江苏门户机械网中银证券中国加氢站数量快速增长随着中石化等能源央企加大加氢基础设施的投资和建设力度中国加氢站数量呈现快速增长趋势根据中国氢能联盟统计截至2022年底全球主要国家在营加氢站数量达到727座我国累计建成加氢站358座其中在营245座加氢站数量全球第一国内加氢站主要分布在北京山东湖北上海等燃料电池汽车产业发展较快的地区十四五期间随着全国32燃料电池汽车示范格局的正式形成氢燃料电池汽车推广数量将快速增加加氢站建设也将提速根据车百智库的预测到2025年中国将建成1000座加氢站2023年3月30日氢能行业系列报告之一17图表22中国已建成加氢站数量400座3503002502001501005002016201720182019202020212022中国已建成加氢站数量资料来源车百智库KPMG一文读懂氢能产业中银证券中国加氢站建设参与主体呈现多样化趋势氢能产业各环节的企业都有参与加氢站建设的案例如上游的能源化工和气体公司以及专业的加氢站建设运营商和设备供应商中游的燃料电池电堆和系统企业下游的整车企业和车辆运营企业加氢站技术趋于成熟建设成本依然较高现阶段加氢站技术趋于成熟关键设备基本实现国产化但是当前加氢站的建设成本较高根据车百智库数据加注量1000kgd的35MPa加氢站建设成本高达1500万元是加油站的数倍其中氢气压缩机储氢装置加注机站控系统等占加氢站总投资约60补贴政策技术进步与规模效应带来的加氢站成本下降是提升加氢站数量的主要驱动因素目前示范城市大多按照加氢站设备投资额或整体投资额的一定比例给予补贴并按照加氢能力设置补贴上限最高补贴额200-600万元站不等同时给予加氢站销售补贴和税收优惠等扶持政策传统石化企业普遍通过打造油气电氢合建站来拓展加氢基础设施网络展望未来加氢站建设运营成本仍有一定下降空间根据车百智库的预测到2025年加氢站投资有望下降30左右加氢站利用率的提升也将摊薄设备投资及运营成本图表23加氢站环节政府补贴预测2022年2025年2030年加氢站数量2507501800座加氢站单站加注能力100012001500Kgd建设投资成本180015001000万元座氢气到站价格454030元kg理想情况下氢气销售量930100万吨建设补贴上限500250b50b万元座运营补贴力度2010c0c元kg政府补贴支出金额305010亿元资料来源车百智库中银证券2023年3月30日氢能行业系列报告之一18工业交通储能行业推动绿氢需求快速增长氢能可以在工业交通建筑和电力等多个领域作为替代能源进行使用作为二次能源氢能在重工业交通建筑电力行业中均有不同的应用场景其中最主要的用途包括燃料用氢原料用氢以及储能用氢三类图表24氢能应用场景资料来源中国氢能联盟中银证券目前氢能主要应用在工业和交通领域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IEA数据2021年全球氢气需求量超9400万吨同比增长5其中增量中约67是来自化工领域2021年全球氢气需求来源中炼油合成氨甲醇钢材的氢气需求比例分别为426362160和53根据中国氢能联盟预测到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图表252021年全球氢气需求结构图表262019-2030年全球氢气利用结构MtH28070甲醇用氢6016合成氨用5036钢铁用氢40炼化用氢5304320100201920202021STEPSAPS2030炼油工业资料来源IEA中银证券资料来源IEA中银证券2023年3月30日氢能行业系列报告之一19图表272060年中国氢气需求结构预测交通领域31电力领域5建筑领域4工业领域60资料来源中国氢能联盟中银证券碳中和目标下氢能大规模推广应用刻不容缓根据中国氢能联盟数据在2020-2060年间通过应用氢能有望实现超过200亿吨的累计减排量其中交通行业累计减排量最大约为156亿吨钢铁行业累计减排量约为47亿吨化工行业累计减排量约为38亿吨而可再生氢将在交通钢铁化工等领域成为主要的零碳原料图表282020-2060年各行业用氢累计减排量钢铁化工亿吨47亿吨38船运航空13亿吨路面交通143亿吨资料来源中国氢能联盟中银证券工业领域钢铁与化工行业有望成为绿氢发展的重要场景炼化领域是氢气重要的使用场景到2030年炼化用氢需求将达到4570万吨在炼化领域氢气主要用于加氢硫化以去除原油中的硫含量以及加氢裂化将重渣油升级为更高价值的产品全球对空气质量的持续关注的背景下最终精炼产品中的硫含量持续降低加氢裂化越发重要根据高盛数据目前炼化领域大约一半的氢气需求是通过炼油厂其他工艺或炼油厂集成的其他石化工艺产生的副产品氢来满足的而其余需求则通过专门的现场制氢或从外部采购的商业氢来满足根据我们的测算到2030年炼化用氢的需求量有望达到4570万吨2023年3月30日氢能行业系列报告之一20