绿色能源行业氢能产业链全景图（下）：应用篇，应用场景多点开花，燃料电池前景广阔

证券研究报告 应用场景多点开花，燃料电池前景广阔 ——氢能产业链全景图（下）：应用篇 平安证券研究所绿色能源与前瞻性产业研究团队 皮秀证券投资咨询资格S1060517070004邮箱pixiu809@pingan.com.cn 张之尧一般证券业务资格S1060122070042邮箱zhangzhiyao757@pingan.com.cn 2023年9月13日 氢能：零碳可持续的理想能源，下游应用潜力巨大。氢能是一种优质的二次能源，具备清洁零碳、可再生的优势。从应用端节能减排的角度来看，氢能可在多种场景替代汽油、柴油、天然气等能源，促进工业、交通等领域深度脱碳；从供给侧能源安全的角度来看，氢能够以水为原料、使用风电、光伏作为清洁电源制取，是优质可再生能源，推广潜力巨大。 氢能有望广泛用于工业、交通、电力和建筑四大场景。目前氢能应用领域以工业为主，长期在交通、电力领域发展空间广阔。（1）工业：合成氨等传统化工领域，氢气作为原材料，存量需求庞大，绿氢存在渗透空间；未来氢冶金、工业供热等新领域有望带来巨大的增量用氢需求。（2）交通：交通是氢能最具潜力的赛道，产业链长，潜在的产业规模庞大。目前氢能交通应用以氢燃料电池汽车为主，未来也有望推广到船舶、航空等高载重、续航要求高的场景。（3）电力：氢能电力系统发展阶段尚早，储能、发电等方向均值得期待。 （4）建筑：氢能有望通过燃料电池热电联供、天然气掺氢等方式，部分替代建筑供热、燃气中的化石燃料，推动节能减排。 燃料电池市场空间广阔，国内产业链正不断完善。 —市场概况：燃料电池是使用氢气发电的装置，是氢能应用的关键设备。Frost&Sullivan预计，全国燃料电池系统市场规模到2030年有望突破千亿元。目前PEMFC是氢燃料电池的主流技术路线。PEMFC系统由电堆和辅助系统（BOP）构成，其中电堆是核心部分，成本占比近60%，我们估计2026年国内电堆市场规模有望超百亿元。电堆核心部件包括膜电极和双极板，关键材料包括催化剂、 质子交换膜、气体扩散层等，各部件、材料环节均存在一定的技术壁垒。 —商业模式：PEMFC系统产业链长，细分环节多，但现阶段市场整体规模不大，因此国内主流参与者大多以燃料电池系统的形式整体对外供货，自主掌握电堆等核心环节技术，并通过自研或外购等方式逐步掌握关键材料、部件自给能力。 —市场展望：国内PEMFC产业链正不断完善，部分企业产品指标已达国际水平，且产品降本趋势明显。燃料电池产品的降本增效持续推进，下游应用的经济性有望逐步显现，打开市场空间。 投资建议：氢能下游应用多点开花，燃料电池前景广阔。燃料电池是氢能应用的关键设备，产业链逐步完善。建议关注燃料电池系统龙头亿华通，全面布局燃料电池产业链的雄韬股份，深耕汽车产业链、积极布局PEMFC和SOFC的潍柴动力，掌握燃料电池空压机和循环泵核心技术的雪人股份。 风险提示：（1）氢能应用推广不及预期的风险。（2）国内企业技术突破不及预期的风险。（3）国际市场环境发生变化的风险。 氢供应端：制氢、储运、加注燃料电池产业链 •华昌化工 •隆基绿能 •阳光电源 制氢 •华电重工 •美锦能源 •国家电投 •中国石油 •东华能源 •国富氢能 储运 加注 •中材科技•雪人股份•冰轮环境•国富氢能 •中集安瑞科•石化机械•厚普股份•富瑞特装 •鸿基创能•重塑科技•擎动科技•唐锋能源 双极板 •神力科技•上海弘枫•国鸿氢能•治臻新能源 电堆 •神力科技•安泰科技•氢晨科技•捷氢科技 膜电极 空压机 PEMFC系统 •重塑科技 •亿华通 电堆•捷氢科技 •鸿力氢动 •国鸿氢能 •东方氢能 •国氢科技 •潍柴动力 •雄韬股份 下游应用 交通 物流车 •东风汽车•福田汽车•中国重汽 客车 工业 •宝武钢铁 •亚联高科 建筑 •大洋电机 •金士顿科技 循环部件 •东德实业 •英嘉动力 •雪人股份 •东德实业 增湿器 •同优科技 •魔方氢能源 BOP •上海杰宁 •未势能源 •华昌能源 •爱德曼 •宇通客车•中通客车•中植新能源 •中集安瑞科 •上海氢能 SOFC电堆及配件 SOFC系统 乘用车 电力•浙江氢邦 •华清能源 •潍柴动力 •佛燃能源 •上汽集团•长城汽车•长安汽车 •京能电力 •国家电投 •宁波索福人•佛山索弗克 •华清能源 •新奥股份 资料来源：各公司官网、公告，平安证券研究所注：橙色字体标注为非上市公司 CONTENT 目录 一、氢能：零碳可持续的理想能源 二、氢能的四大应用场景 三、燃料电池产业链简介 四、投资要点与风险提示 •按能源的基本形态分类，能源可分为一次能源和二次能源。一次能源，即天然能源，指在自然界现成存在的能源，如煤、石油、天然气、水能等；二次能源指由一次能源加工转换而成的能源产品，如电力、煤气、汽油、氢能等。由 定 义 于人类现阶段面临严峻的能源危机和环境问题，一次能源和二次能源领域的革新势在必行。 分类 •可再生性是一次能源面临的重大问题。现阶段，我们应用的能源以不可再生的化石能源为主，未来面临枯竭的危机，因此开发风电、光伏等可再生能源尤为重要。 发展趋势 痛点 •二次能源的革新是解决碳排放问题的关键。二次能源是联系一次能源和能源用户的中间纽带，但汽油等能源在燃烧过程中会产生二氧化碳和污染物质。解决能源应用的碳排放问题，就需要开发优质的含能体能源，如锂电和氢能。 资料来源：科普中国，平安证券研究所 氢能在能源体系中的位置 能源构成 一次能源 自然获取 加工转换 二次能源 自然界现成存在的能源 一次能源加工转换而成的能源产品 可再生：水能、风能、太阳 能、核能等 不可再生：煤、石油、天然气等 过程性能源：主要为电能含能体能源：柴油、汽油、电池中储存化学能的物质、氢能等 核心问题：对不可再生能源的依赖可能导致能源危机；其它重要考量：开采和应用对环境的影响、可获得性、安全性、供能稳定性等 核心问题：燃料燃烧是碳排 放的主要来源 其它重要考量：成本、能量 密度、应用的便捷性等 煤/石油等传统不可再生能源 →风、光等安全、清洁的可再生能源 柴油、汽油等碳排放高的能源储用方式→锂电、氢能等零碳高效的能源储用方式 •氢能的开发和应用对促进节能减排、保障能源 安全具有战略意义。 从应用端节能减排的角度来看，氢能是一种优质的二次能源，可以作为汽油、柴油 氢能的优势 质量能量密度高：142MJ/kg，是汽油的3倍，酒精 的3.9倍，焦炭的4.5倍；通过燃料电池可实现综合 VS汽油、转化效率90%以上。 柴油 等能源的替代，与锂动力电池形成互补。 从供给侧能源安全的角度来看，氢能够以水为原料制取，储量丰富，且理论上可循环制取；同时，使用风电、光伏电解水制氢可以解决弃风弃光的消纳问题，从而进 一步推动风电、光伏等可再生一次能源的应用。 资料来源：太平洋汽车，Tesla官网，平安证券研究所 应用端：清洁、高效、便利 VS锂电 供给端：来源广，承接弃风弃光 清洁零碳：氢的燃烧或电化学反应终产物只有水， 没有传统能源使用中产生的污染物和碳排放。 汽车领域： •续航能力强：丰田Mirai2021款氢燃料电池车续 航可达850km；TeslaModelX官方续航536km •加注快捷：氢向车载气瓶中加注迅速，类似汽 储能领域： •与锂电池储能相比，理论上可以实现长周期、大规模储能，以及跨区域的调度输送 来源广泛：氢元素在自然界中存量很高，可以水为原料制取，原料丰富且可循环使用。承接弃风弃光：使用风电、光伏电解水制氢可以解决弃风弃光的消纳问题，推动风电、光伏的应用。 油加注的方式，与动力电池充电相比快捷得多。 制氢 储运 加注 应用 电解水制氢 化石重整工业副产氢 提纯相关设备 （PSA/深冷） 丙烷脱氢(PDH)工艺包 CCUS设备 催化剂 电极材料 质子交换膜 电解槽 有机液体储氢 固态储氢 液氢储罐 液化装置 液氢 碳纤维材料 III/IV型瓶 高压气氢 储氢瓶组 站控系统、管道及阀门 冷却设备 加注设备 压缩机 加氢站设备 燃料电池系统 质子交换膜 膜电极 电堆 其它部件 建筑（热电联供） 工业脱碳 电力（储能） 交通运输 下游应用 循环泵 空压机 燃料电池系统 双极板 气体扩散层 催化剂 氢能产业链全景图 资料来源：GGII，中国氢能产业发展报告2022，平安证券研究所 •目前全球氢气生产以化石燃料制氢（灰氢）为主，清洁制氢存在替代空间。 全球氢气生产结构（2021年） 电解水制 化石燃料+CCUS,0.7%氢,0.04% 我国氢气生产结构 （2019年，已为最新） 电解水制氢,1.5% 2021年全球氢气总产量9400万吨，其中化石燃料制氢占80%以上，清洁制氢（电解水制氢/化石燃料制氢+CCUS）占比不到1%。 目前我国氢气产能约4100万吨/年，产量约3300 石油制氢, 0.7% 化工副产 氢,18% 化工副产氢, 21.2% 天然气 重整制氢,13.8% 煤制氢, 63.5% 天然气制 万吨，制氢规模全球领先，以化石燃料制氢为主（近80%）。 •氢作为能源应用的普及程度不高，现阶段主要作为化 煤制氢, 19% 氢,62% 工原料使用。 2021年，全球氢气需求超过9400万吨。我国是 2021年全球氢气需求类型分布（百万吨，%） 交通运输, 我国氢气主要用于工业合成 （2019年，万吨，%） 交通,2, 全球最大的氢气消费国，需求量约2800万吨， 占全球的30%。 分应用来看，氢气在全球范围内和我国均主要 其它（建筑、发电 等）,0.01,0% 0.03,0% 工业-合成氨,35,37% 0% 工业用热, 480,14% 其它纯氢,50,2% 合成氨,1080,32% 用于化工（合成氨/合成甲醇）和炼油，作为能源的应用程度不高。 资料来源：IEA，中国氢能联盟，平安证券研究所 炼油,40,42% 工业-钢铁,5,5% 工业-合成甲 醇,15,16% 炼化与煤 化工,820, 25% 合成甲醇,910,27% 中国 美国 欧洲 日本 韩国 发展现状 •燃料电池汽车保有量 •燃料电池汽车保有量 •固定燃料电池装机量 •燃料电池汽车 •燃料电池汽车 190MW 1.50万辆 1.27万辆 保有量 全球累计销量， 丰田Mirai 保有量 •全球累计销量， 现代NEXO2022.11 （2021年底） 0.82万辆 2.19万辆 2.94万辆 3.24万辆 245座 •加氢站在营量 •加氢站在营量 •加氢站在营量 •加氢站在营量 •加氢站在营量 164座 168座 176座 54座 •电解槽累计装机量 200MW （2021年底） •固定燃料电池装机量 550MW （2021年底） •电解槽累计装机量 170MW （2021年底） •固定燃料电池装机量 300MW （2021年底） •固定燃料电池装机量 18MW （2021年底） 战略目标 •2025年： •燃料电池车保有量约5万辆 •可再生能源制氢量达到10-20万吨/年 •2030年：形成较完备的氢 能产业技术创新体系、清 洁能源制氢及供应体系 •2035年：形成氢能产业体系，构建涵盖交通、储能、工业等领域的多元氢能应用生态。可再生能源制氢在终端能源消费中的 比重明显提升。 •到2025、2030年分别建 成200、1000座加氢站； •突破大规模、长寿命、 高效率、低成本的电解 槽技术； •加速重型车燃料电池系统的开发，实现与传统燃油发动机相当的经济性。 •2020-2024年： •电解槽装机量6GW •可再生氢能年产量超过100 万吨 •2025-2030年： •电解槽装机量≥40GW •可再生氢能年产量达1000万吨； •2030-2050年，氢能在能源 密集产业（钢铁、物流等）