氢能：有望成为21世纪的终极能源

氢能：有望成为21世纪的终极能源 2023年6月8日 证券研究报告 行业深度研究 氢能：有望成为21世纪的终极能源 2023年6月8日 本期核心观点 看好 投资评级 电力设备与新能源 氢能有望成为21世纪的终极能源。氢能具有零碳、高效、可储存、安全可控等显著优势，是实现碳中和目标较为理想的解决方案。按照氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）的定义，氢能是国家能源体系的重要组成部分，是用能终端实现绿色低碳的重要载体。 武浩电力设备与新能源行业首席分析 师 执业编号：S1500520090001联系电话：010-83326711 邮箱：wuhao@cindasc.com 看好 上次评级 氢气的制取主要有化石能源重整、工业副产提纯和电解水制氢三种工艺，电解水制氢有望成为最终选择。氢气的储存主要有气态储氢、液态储氢和固体储氢三种方式，应用场合不同，相应匹配的氢气储存方式不同。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。我们预计，交通、工业和建筑等领域或将成为未来氢能应用的主战场，氢能有望助力上述行业的脱碳历程。 张鹏电力设备与新能源行业分析师 执业编号：S1500522020001 联系电话：18373169614 邮箱：zhangpeng1@cindasc.com 氢能产业化进程开始加速。1）从顶层设计和具体措施两方面，政策层面都对氢能项目的建设给予有力支持，已有多个省市制定并发布本地氢能产业规划，并密集上马风光制氢一体化项目。2）当前制约绿氢大规模使用的关键问题还是成本问题，评估氢供应成本时需考量氢制取、氢储运、氢加注三个过程的成本因素。3）随着氢能产业化进程加快，制氢核心设备电解槽有望迎来放量，中国绿氢生产环节电解设备市场有望达到千亿级别，碱性水电解在国内水电解制氢行业中占主导地位。头部电解水制氢装备制造企业的市场占有率较高，市场相对集中。 投资建议：氢能有望成为21世纪的终极能源，电解槽市场有望迎来快速增长，建议关注隆基绿能、华光环能、华电重工、昇辉科技等。 风险因素：氢能下游应用进展不及预期风险；氢能相关技术攻关进度不及预期风险；绿氢成本上涨风险；政策波动风险；市场竞争加剧风险。 信达证券股份有限公司 CINDASECURITIESCO.,LTD 北京市西城区闹市口大街9号院1号楼邮编：100031 目录 一、氢能：新能源未来重要的发展方向4 1.1氢能利用是实现碳中和的重要推动力4 1.2氢能具备多重性能优势6 二、氢能产业链，“制储输用”全链条解析8 2.1制氢：三种氢气制备工艺中，电解水制氢有望是最终选择8 2.2氢能储运：气态、液态、固态三种模式10 2.3加氢站：氢能投入实际运用的关键一环11 2.4氢能下游运用：交通、工业、建筑三足鼎立12 三、氢能的产业化之路16 3.1政策支持氢能项目，风光制氢一体化项目密集上马16 3.2绿氢产业化应用，成本仍是关键19 3.3氢能产业化进程加快，核心设备有望迎来放量20 四、产业链重点公司21 4.1隆基绿能21 4.2华光环能22 4.3华电重工22 4.4昇辉科技24 五、风险因素24 图表目录 图表1：部分国家碳中和时间表4 图表2：氢能产业链图谱5 图表3：中国氢能相关主要政策5 图表4：氢能源与其他新能源对比7 图表5：制氢方法比较8 图表6：天然气制氢与煤制氢同等成本对应关系8 图表7：近期我国绿氢示范项目9 图表8：2020-2050年中国氢气制取来源占比及预测10 图表9：氢能主要储存方式对比10 图表10：氢储运工具及适用场景11 图表11：加氢设施相关政策梳理12 图表12：中国已建成加氢站数量12 图表13：2060年中国氢气需求结构预测13 图表14：2020—2022年我国燃料电池汽车半年度产销量13 图表15：各国家（地区）氢能航空发展策略比较14 图表16：中国氢能冶金进展15 图表17：部分地方政府氢能产业政策16 图表18：内蒙古具备实施条件的风光制氢一体化示范项目清单17 图表19：碱性电解制氢一般流程20 图表20：碱性电解槽制氢成本结构21 图表21：PEM电解槽制氢成本结构21 图表22：2022中国电解水制氢设备出货量排名22 图表23：华电重工氢能相关产品23 一、氢能：新能源未来重要的发展方向 1.1氢能利用是实现碳中和的重要推动力 氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，正逐步成为全球能源转型发展的重要载体之一。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。绿氢在碳中和的进程中可以在绿电无法发挥作用的领域实现互补，如氢冶金、化工、重卡交通燃料、供热等。面向未来，当绿氢成为稳定足量的低价氢源时，绿氢在促进工业脱碳方面有望更好地发挥氢能价值。 气候问题推动全球的碳中和进程。面对日益严峻的气候危机挑战，习近平主席宣布中国在 2030年前碳达峰（排放达到峰值）、2060年碳中和（净零排放）的目标。相较于欧洲德法 等发达国家，中国所宣布的碳中和实现时点晚10年，但发达国家从碳排放达峰到承诺的碳 中和所用时间比中国长（多在50-70年之间），而中国从碳达峰到碳中和之间只有三十年的时间。 图表1：部分国家碳中和时间表 国家 目标日期 承诺性质 详细情况 芬兰 2035 执政党联盟协议 作为组建政府谈判的一部分，五个政党于2019年6月同意加强该国的气候法。预计这一目标将要求限制工业伐木，并逐步停止燃烧泥炭发电。奥地利联合政府在2020年1月宣誓就职，承诺在2040年实现气候中立，在2030年 奥地利 2040 政策宣誓 实现100%清洁电力，并以约束性碳排放目标为基础。右翼人民党与绿党合作，同意了这些目标。 加拿大 2050 政策宣誓 特鲁多总理于2019年10月连任，其政纲以气候行动为中心，承诺净零排放目标，并制定具有法律约束力的五年一次的碳预算。皮涅拉总统于2019年6月宣布，智利努力实现碳中和。2020年4月，政府向联合国 智利 2050 政策宣誓 提交了一份强化的中期承诺，重申了其长期目标。已经确定在2024年前关闭28座燃煤电厂中的8座，并在2040年前逐步淘汰煤电。法国国民议会于2019年6月27日投票将净零目标纳入法律。在2021年6月份的报 法国 2050 法律规定 告中，新成立的气候高级委员会建议法国必须将减排速度提高三倍，以实现碳中和目标。 德国 2050 法律规定 德国第一部主要气候法于2019年12月生效，这项法律的导言宣布，德国将在2050年前“追求”温室气体中立。新西兰最大的排放源是农业。2019年11月通过的一项法律为除生物甲烷（主要来自 新西兰 2050 法律规定 绵羊和牛）以外的所有温室气体设定了净零目标，到2050年，生物甲烷将在2017年的基础上减少24-47%。 韩国 2050 政策宣誓 韩国执政的民主党在2020年4月的选举中以压倒性优势重新执政。选民们支持其“绿色新政”，即在2050年前使经济脱碳，并结束煤炭融资。 中国 2060 政策宣誓 中国在2020年9月22日向联合国大会宣布，努力在2060实现碳中和，并采取“更有力的政策和措施”，在2030年之前达到排放峰值。 资料来源：全国能源信息平台，信达证券研发中心 碳中和进程是氢能利用的重要驱动力。根据国际商报，氢燃烧的产物是水，不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物以及粉尘颗粒等危害环境的负外部性产品，故氢也算得上是 对环境相对友好的能源。对于人类的整个能源系统而言，氢的比例越高，成分结构就越干净，氢能由此被称为“21世纪的终极能源”，是实现碳中和目标较为理想的解决方案。实现碳中和目标意味着风电、太阳能等可再生能源的大量使用以及电力对化石能源的替代，但氢能也在其中起到不可忽视的作用。 1）储能层面：风电、光伏具有间歇性和波动性的特点，因此大规模发展储能意义较大，目前主流的储能技术中，抽水储能受环境条件影响较大，电化学储能周期较短且电池寿命有限，若需要大规模、集中式、长周期的储能，氢能是较好的选择。 2）成本层面：在许多领域的碳减排进程中，氢能比电力在成本上更具有优势。根据能源杂志，一辆在露天煤矿运输煤炭的燃油重卡，年油耗为50,000升，用纯电动重卡替代，每年 耗电约150,000千瓦时，充电和电池折旧费用为约21万元；而用氢燃料电池替代，每年耗 氢约7500千克，使用灰氢的费用约为15万元。且氢能重卡补充能源的时间远低于纯电动重卡，此外充电电池组的重量占用大量的有效载重空间。 3）工艺层面：在一些工艺流程中，氢能难以被替代。2022年中国钢铁行业碳排放量占全国碳排放总量的15%以上，为了降低钢铁行业碳排放而大力发展氢能直接还原炼铁技术，不 再利用一氧化碳作为还原剂，从而将原工艺过程中产生的二氧化碳全部转化为水，大大降低了碳排放。 图表2：氢能产业链图谱 资料来源：中国氢能联盟，《国富氢能招股说明书（申报稿）》，信达证券研发中心 我国氢能产业加速发展，政府不断强化氢能产业政策支持力度。氢能已经成为“十四🖂”期间重点产业，《“十四🖂”规划纲要》将氢能及储能设立为未来产业，将实施未来产业孵化与加速计划。2022年3月，国家发改委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划 （2021-2035年）》。近年来，国家及各省市层面也陆续出台了一系列氢能产业支持政策，形成了较为完整的政策支持体系。氢能是未来国家能源体系的重要组成部分，是我国战略性新兴产业和未来产业重点发展方向，是我国实现碳中和目标的重要手段。 图表3：中国氢能相关主要政策 政策 发布时间 主要内容 《能源发展战略行动计划（2014-2020年）》 2014 提出能源科技20个重点创新方向，“氢能与燃料电池”在列 《国家创新驱动发展战略纲要》 2016 在“发展引领产业变革的颠覆性技术”中提出“开发氢能、燃料电池等新一代能源技术” 《产业结构调整指导目录（2019年本）》 2019 高效制氢、运氢及高密度储氢技术开发应用及设备制造、加氢站等内容被列入第一类（鼓励类）的第五项新能源中 《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》 2020 1）“新能源汽车核心技术攻关工程”中提出攻克氢能储运、加氢站、车载储氢等氢燃料电池汽车应用支撑技术 2）同时有序推进氢燃料供给体系建设，提高氢燃料制储运经济性，推进加氢基础设施建设 《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》 2021 推进可再生能源制氢等低碳前沿技术攻关，加强氢能生产、储存、应用关键技术研发、示范和规模化应用 《国务院关于加快建立健全绿色低碳循环发 2021 因地制宜发展水能、地热能、海洋能、氢能、生物质能、光热发电 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年远景目标纲要》 2021 提出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1）积极扩大氢能等新能源、清洁能源在交通运输领域应用2）推广氢燃料动力重型货运车辆 《2030年前碳达峰行动方案》 2021 3）有序推进加氢站等基础设施建设，提升城市公共交通基础设施水平4）加快氢能技术研发和示范应用，探索在工业、交通运输、建筑等领域规模化应用5）建立健全氢制、储、输、用标准1）加快氢能技术创新和基础设施建设，推动氢能多元利用 《“十四五”工业绿色发展规划》 2021 2）鼓励氢能、生物燃料、垃圾衍生燃料等替代能源在钢铁、水泥、化工等行业的应用1）攻克高效氢气制备、储运、加注和燃料电池关键技术，推动氢能与可再生能 《“十四五”能源领域科技创新规划》 2021 源融合发展2）攻克先进可再生能源发电及综合利用技术，主要包括氢气制备、氢气储运、氢气加注等关键技术，覆盖电解水制氢、低温液氢储运、氢气加注等1）持续推进绿色低碳氢能制取、储存、运输和应用等各环节关键核心技术研