北交所绿电主题系列三：氢能风起时，制氢储氢环节汇聚北交所优质标的

国内氢能源政策支持力度持续提升，多个氢能+电力项目投入运行 《“十四五”工业绿色发展规划》中提到，单位工业增加值二氧化碳排放降低18%，推动生产过程清洁化，鼓励氢能的发展；《氢能产业发展中长期规划（2021—2035年）》中提到，到2025年燃料电池汽车保有量5万辆，部署建设一批加氢站，健全绿色低碳标准体系。8月8日国家标准委与6部门联合印发《氢能产业标准体系建设指南（2023版）》。这是国家层面首个氢能全产业链标准体系建设指南。 近期多个氢能+电力项目落地，如青海德令哈光氢储项目、亿华通河北风氢项目等。5月斗山M400燃料电池105兆瓦项目启动仪式举行。 产业链内各环节持续技术攻关，新三板-北交所内标的实现全覆盖 上游制氢主要包含化石燃料制氢、电解水制氢等方式。电解水制氢中碱性电解水制氢技术已被大规模应用；PEM电解水制氢技术已实现小规模应用，且适应可再能源发电的波动性，效率较高，发展前景好。中游氢气储运主要有高压气态储氢、长管拖车运输及管道输送等方式，如液态储氢、天然气掺氢管道运输等新型储运方式正处于积极探索阶段。北交所内共6家氢能相关标的，其中2家属于上游氢气制备：硅烷科技从事煤化工制氢、昆工科技在研制氢用新型电极；1家从事储氢：吉林碳谷生产碳纤维原丝可用于储氢瓶生产；3家从事氢气管道运输：凯添燃气在研光伏制氢补充城市燃气综合示范项目、特瑞斯在研氢气用调节阀及氢气用切断阀、天力复合生产爆炸复合板可用于氢气运输管道及储氢罐等。新三板内4家相关标的：普发动力从事液压活塞式氢气压缩机制造、丰电科技氢气压缩机参与2022北京冬奥会多个项目。 北交所内6家公司净利润CAGR达75.06%，优质标的聚集于制氢储氢环节北交所内6家标的2022年总营业收入达到53.48亿元，三年CAGR达到19.13%； 总净利润10.54亿元，CAGR达到75.06%。其中吉林碳谷：生产的碳纤维原丝可用于二、三、四型储氢瓶碳纤维缠绕材料，2022年总营收+72.28%，净利润+99.99%；硅烷科技：主要产品为工业/高纯氢气与电子级硅烷气，氢气生产工艺原材料为焦炉煤气，2022年营收+32.16%，净利润+149.64%；天力复合：主要产品为层状金属复合材料，钛/钢、镍/钢、不锈钢/钢复合板材可用于氢气储运中储氢罐及管道用材料，复合接头可用于氢能用过渡连接件，2022年营收+27.02%，净利润+66.81%；昆工科技：主营产品为有色金属冶炼用阴阳极板，投资建设“昆工科技研究院项目”，开展制氢用新型节能复合电极可控制备机制研究。 现阶段北交所内估值平均PE TTM20.7X 目前北交所内氢能相关标的平均PE TTM 20.68X，其中昆工科技50.23X，天力复合22.37X，4家在15-19X水平，同力股份仅为6.40X。北交所内标的估值整体偏低，部分热门标的估值高于整体。新三板内氢能源标的估值水平中溶科技则达到25.9X，普发动力、裕隆气体则在15-19X水平。 风险提示：技术迭代风险、宏观经济变动风险、政策变动风险。 1、氢能耦合绿电提供无碳能源，国内政策、项目持续落地 1.1、政策支持持续推进，国内氢能源体系建设逐步完善 目前，国家出台氢能相关政策多达20余项。《“十四五”工业绿色发展规划》中提到，单位工业增加值二氧化碳排放降低18%，推动生产过程清洁化，鼓励氢能的发展；《氢能产业发展中长期规划（2021—2035年）》中提到，到2025年燃料电池汽车保有量5万辆，部署建设一批加氢站，健全绿色低碳标准体系，这对氢能的商业化应用产生了正向激励作用。在交通运输方面，积极扩大氢能在交通领域的应用，推广氢燃料电池汽车。8月8日国家标准委与6部门联合印发《氢能产业标准体系建设指南（2023版）》。这是国家层面首个氢能全产业链标准体系建设指南。 表1：氢能源相关支持政策频出 1.2、长产业链内各环节持续技术突破，氢能耦合绿电提供无碳能源 氢能源产业链较长，主要分为上游制氢、中游氢气储存及运输、下游应用环节三大板块。 图1：氢能产业链主要分为上游制氢、中游氢气储存及运输、下游应用环节三大板块 上游制氢环节：自2020年“双碳”目标提出后，我国氢能产业热度攀升，发展进入快车道。2021年中国年制氢产量约3,300万吨，同比增长32%。中国氢能产业联盟预计到2030年碳达峰期间，我国氢气的年需求量将达到约4,000万吨，在终端能源消费中占比约为5%,其中可再生氢供给可达约770万吨。到2060年碳中和的情境下，氢气的年需求量将增至1.3亿吨左右，在终端能源消费中的占比约为20%。 目前氢气的来源可划分为化石燃制氢、工业副产物、可再生能源制氢、高温分解制氢等。根据制取过程的碳排放强度，氢被分为“灰氢”“蓝氢”和“绿氢”。灰氢是指通过化石燃料燃烧产生的氢气，在生产过程中会有大量二氧化碳排放；蓝氢是在灰氢的基础上，应用碳捕集和封存技术，实现低碳制氢；绿氢是通过太阳能、风力等可再生能源发电进行电解水制氢，在制氢过程中没有碳排放。从产量结构来看，2020年我国氢气总产量达到2,500万吨，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%。从全球2020年的制氢结构来看，化石能源也是最主要的制氢方式，其中天然气占比59%，煤占比19%。 图2：我国2021年氢能源产能达到3300万吨 图3：我国氢气总产量主要来源于化石能源 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。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(CCS)技术才能实现减排。 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。 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。 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（>99%）。该技术，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。目前电解水制氢主要有3种技术路线：碱性电解（AWE）、质子交换膜（PEM）电解和固体氧化物（SOEC）电解。其中碱性电解水制氢技术相对最为成熟、成本最低，更具经济性，已被大规模应用。 PEM电解水制氢技术已实现小规模应用，且适应可再能源发电的波动性，效率较高，发展前景好。固体氧化物电解水制氢目前以技术研究为主，尚未实现商业化。 PEM电解装置的双极板需使用镀金或镀铂的钛材料，电堆核心也要使用稀有金属。 考虑到阳极侧容易氧化，为增强耐用性，还要使用铱，目前全球的年产能仅7吨左右。阴极侧也需要使用稀有金属铂。稀有金属占PEM电解系统整体成本的近10%，其高成本和供应链的局限性成为了目前推广PEM电解技术的主要瓶颈。 表2：电解水制氢主要有3种技术路线：碱性电解、质子交换膜电解和固体氧化物电解 中游氢气储存和运输：氢储能适用于大规模储能、长周期能量调节、新能源消纳、削峰填谷、热电联供、备用电源等诸多场景。储氢技术主要包括：高压气态储氢、低温液态储氢、固体吸附储氢、液态有机氢载体(liquid organic hydrogen carrier，LOHC)储氢等。 表3：储氢技术主要包括高压气态、低温液态、固体吸附、液态有机氢载体（LOHC） 高压气态储氢是借助增压设备压缩常温范围的气态氢，提高氢分子的聚集密度和压力，大幅减小储氢体积、增大单位体积储氢量的一种储氢技术。高压气态储氢主要有高压常温气态储氢、高压低温气态储氢两种技术，具有储氢设备结构简单、氢气压缩能耗较低、充放氢速度快、温度适应范围宽等特点。高压常温气态储氢是目前发展成熟、常用的储氢技术，也是现阶段中国重点发展的储氢方式，在较长时间内将占据氢能储存的主导地位。高压气态储氢设备分为固定式和移动式两种高压储氢容器。制氢厂、加氢站内的固定式高压储氢容器主要有高压无缝氢气钢瓶、全多层高压储氢容器及纤维全缠绕高压储氢容器，移动式高压储氢容器分为长管拖车运氢用大气瓶和燃料电池交通工具用中小气瓶。中国已有较成熟的长管拖车、管束式集装箱的设计制造及使用经验，单车运氢量不超过500kg。 随着技术的不断进步，低温液态、LOHC储氢方式综合成本预计降低，逐步应用于日常生活中。固体吸附储氢需要克服可持续供应的金属原料的价格问题，以及高容量储氢材料高昂的制造成本问题，且很多储氢材料在生产、使用和再生的全周期还存在诸多环保问题，因此大规模应用任重道远。氢化物固态储氢在高安全性加(储)氢站等方面表现出很好的应用前景和潜力，因此我国正致力于高性能固体储氢材料的研究。目前低温液态储氢在美国、日本等发达国家已有商业化应用，我国对该技术要求严格，仅用于军事与航空航天领域。 图4：高压气态储氢仍为目前主流储氢技术 氢气运输方面，同样根据氢气状态不同，可以分为气态氢气输送、液态氢气输送和固态氢气输送3种类型，主要的运输方式有长管拖车、液氢罐车、管道运输。 表4：运氢方面，主要的运输方式有长管拖车、液氢罐车、管道运输 氢气长管拖车是由大容积钢制无缝气瓶通过框架与走行装置或直接与走行装置固定在一起而组成的高压气氢运输设备。氢气长管拖车的储氢空间一般由6~10个压力15~35MPa、容积 10~30m3 的无缝高压气瓶组成，可充装约 3500~4500m3 氢气。 氢气长管拖车具有灵活机动、方便快捷、运输效率高等优势，是目前技术最成熟、使用最广泛的高压氢气输送方式。安全和效率是此后发展氢气长管拖车输送技术的两个重要发展方向。虽然长管拖车灵活便捷，但单车单次运氢量通常在500kg以内，只占总运输质量的1%~2％左右。为了提高运输效率，轻量化、高压化、大容积化是氢气长管拖车的发展趋势。实现轻量化可以提升长管拖车整车的动力性能和运氢能力，在满足安全性的前提下可通过优化和改进气瓶材料及结构实现。 管道氢气运输可分为纯氢管道和天然气掺氢管道两类。国外纯氢管道输送起步较早，总里程已超过4600km。中国氢气工业管道、专用管道总里程超过300km，但氢气长输管道建设较滞后，在役管道总里程不足100km。中国具有代表性的纯氢管道有2014年建成投产的巴陵-长岭输氢管道（中国目前最长的在役纯氢管道）及2015年建成投产的济源-洛阳输氢管道（中国目前管径最大、压力最高、输量最大的在役纯氢管道）。随着大规模输氢需求的增长，中国规划和建设了一批纯氢管道，如玉门油田氢气输送管道、定州-高碑店氢气管道工程、达茂工业区氢气管道工程、乌兰察布绿电制氢项目氢气管道。 表5：国内目前已建设多条纯氢运输管道 纯氢管道建设主要来自三方面：①管道材质。氢原子渗透到管道钢材内部容易诱发氢脆，引起氢致开裂、氢鼓泡、金属机械性能下降等现象；②完整性管理及标准规范。氢气管道的运营需要更严格的管理标准与应急方案，需进一步研究管道缺陷及裂纹检测、氢气微泄漏在线检测及事故特征演化规律等。2021年7月中国标准化协会批复了《氢气输送工业管道技术规程》的编制工作，同年8月发布了《天然气掺氢混气站技术规程》征求意见稿，2022年10月中国工程建设标准化协会发布了《城镇民用氢气输配系统工程技术规程》征求