2023氢能全产业链发展现状及重点公司分析报告

2023年深度行业分析研究报告 目录 一、制氢：技术路径多元化，低碳与降本是关键7 （一）化石燃料制氢：规模化、低成本人工制氢的最佳途径8 （二）工业副产氢：回收利用工业副产气，为氢能产业发展初期提供低成本、分布式氢源12 （三）电解水制氢：最理想的制氢路线，大规模商业化应用正在推广中14 （四）高温分解制氢：以甲醇裂解制氢为主，适合中小规模制氢19 （🖂）其他制氢方式：技术成熟度和经济性制约其发展20 二、储氢：氢能大规模推广应用的前提21 （一）高压气态储氢：目前最成熟、最常用的储氢技术22 （二）低温液态储氢：成本较高，主要应用于航空航天方面23 （三）固体储氢：全国首个固态储氢项目已并网发电，实现“绿电”与“绿氢”灵活转换24 （四）有机液体储氢：开发新型有机储氢介质是重点，目前处于研发阶段25 三、运氢：从生产到使用的过渡步骤26 （一）高压气氢运输：目前最为主流的运氢方式26 （二）液氢运输：国外技术较为成熟，国内尚未商业化使用28 （三）管道输氢：前期投资大，适用于远距离、大规模输氢29 四、加氢：氢能落地民用的最后一环31 （一）加氢站种类众多，各具特色32 （二）我国加氢站建设起步较慢，核心设备落后于欧美发达国家33 （三）加氢站受到国家政策的大力支持，各地补贴标准相继落地34 （四）目前加氢站成本较高，但具有广阔的降本空间35 �、用氢：应用场景包括交通、工业、电力和建筑四大领域36 （一）交通：我国氢燃料电池汽车产业正处在商业化初期阶段37 （二）工业：氢能助力钢铁企业实现产业结构和能源结构双赢局面。39 （三）电力：氢储能有望成为电网的“稳定器”39 （四）建筑：“天然气掺氢”+“热电联供”助力建筑供热领域碳减排41 六、氢能各环节重点公司梳理42 （一）制氢：目前以碱性电解制氢技术为主，碱性电解制氢装备公司超30家42 （二）储氢：多家公司掌握IV型瓶生产技术47 （三）加氢：行业内公司多从压缩机切入加氢领域48 （四）氢燃料电池：亿华通以燃料电池起家，雄韬股份从蓄电池切入50 图表目录 图表1制氢方法主要有化石燃料制氢、高温分解制氢、含氢尾气副产氢回收和电解水 制氢7 图表2世界能源理事会将氢气按市场来源分成“灰氢”、“蓝氢”、“绿氢”三类，碳排放量 由高到低7 图表32021年全球主要制氢来源是天然气8 图表42020年煤制氢为我国最主要的制氢方式，占比达到62%。8 图表5煤气化制氢包括煤造气、净化、压缩、变换、干燥、变压吸附等过程8 图表6煤气化制氢可以分为固定床气化、流化床气化和气流床气化三类9 图表7煤炭价格为950元/t时，煤制氢成本为1.11元/Nm3或12.46元/Kg10 图表8煤气化制氢成本敏感性测算10 图表9天然气水蒸气转化制氢包括加氢脱硫、蒸汽转化、中温变换、PSA提氢等过程 ...........................................................................................................................................11 图表10天然气价格为2.87元/m3，天然气制氢成本为2.19元/m3或24.63元/kg11 图表11天然气制氢成本敏感性测算12 图表12各种工业副产氢来源及组成成分12 图表13氯碱副产氢主要包括除氯、压缩、脱氧干燥和变压吸附4个工序13 图表14焦炉煤气压缩净化后采用变压吸附法直接分离提纯氢气，是纯物理变化13 图表15产氢量10000m3/h的焦炉煤气制氢装置的制氢成本约为1.39元/Nm3或15.57 元/Kg14 图表16目前电解水制氢的电解池主要有碱性电解池（ALK）、质子交换膜电解池（PEM） 和固体氧化物电解池（SOE）三种14 图表17风电制氢系统由发电机组、电解水装置、储氢装置、燃料电池、电网等组成 ...........................................................................................................................................15 图表18光伏发电制氢系统有间接连接和直接连接两种形式，目前国际上大多采用间接 连接的方式16 图表19可再生能源电解水制氢技术各具优势16 图表20以产氢量1000Nm3/h的电解水制氢装置为例，每年运行2000小时下，ALK、 PEM电解水制氢成本分别为3.29、4.66元/Nm3或36.99、52.31元/Kg17 图表21ALK制氢经济性主要受制于电费成本18 图表22PEM制氢经济性主要受制于电解槽和电费成本18 图表23当电解槽成本与电价同时变化时，碱性制氢成本敏感性测算18 图表24甲醇裂解制氢装置通过甲醇和水在催化剂床层上发生分解、转化制取氢气19 图表25产氢量2000Nm3/h的甲醇裂解制氢装置制氢单位成本分别为2.50元/Nm3或 28.06元/Kg。19 图表26生物制氢具体流程一般包括原料的预处理、气化制氢、气体净化等20 图表27每千克生物质产氢气吸附后可得0.54Nm³氢气，即0.048kg20 图表28每使用1Kg生物质制氢的成本为1.23元21 图表29从成本看，短期内化石燃料制氢的成本优势仍会在大多数地区继续存在21 图表30氢气爆炸极限广，在储存过程中需要考虑安全性问题21 图表31常见的氢气储存方式包括高压气态储氢、低温液态储氢、固体储氢、有机物液 体储氢等22 图表32四种类型的高压气态储氢容器各具特点，满足不同应用场景的需求23 图表33液氢储罐根据其使用形式可分为固定式、移动式、罐式集装箱三种类型24 图表34固体储氢材料在储放氢温度，可逆性和循环寿命等方面显出了比较好的市场前 景，但各有缺点制约其大范围应用24 图表35金属氢化物储氢罐具有多种结构25 图表36不同有机液体储氢材料具有不同的物理性质，储氢量也各不相同26 图表37不同运氢方式的技术成熟程度、应用场景以及使用成本各不相同，各有其特定 的优缺点26 图表38高压气氢运输流程包括经压缩机压缩、装气柱、卸气柱，经减压并入氢气管网 等27 图表3920Mpa长管拖车运氢成本在运输距离为100km时为6.65元/kg，50MPa的长管拖车在运输距离为100km时为3.19元/kg27 图表40考虑液氢的蒸发损耗后，其运输成本在运输距离为100km时为24.05元/kg29 图表41据研究测算，在快速发展情境下，2050年全世界长距离输送管道需求量可达 435000km29 图表42我国氢气管道总里程数与国外有较大差距，大规模的氢气管道运输目前在我国 仍未形成30 图表43相较于天然气管道，目前氢气管道的建设量仍然较少，管道直径和设计压力也 均小于天然气管道30 图表44研究表明如果将掺混入天然气的氢气含量控制在15%~20%以内，可以直接利用现有天然气管道输送，意大利、英国等已有类似示范项目31 图表45据测算，对于长度25km、年输送能力10.04万吨的氢气管道来说，运氢价格为 0.80元/kg31 图表46加氢站通常将长管拖车、运氢管道等加氢站外供氢和加氢站内自制供氢等不同 储运方式的氢气，通过压缩机、储罐等装置处理后输入加氢机32 图表47加氢站按照不同分类方式可以分成不同种类32 图表48从建设方式看，加氢站可分为固定式、撬装式和移动式33 图表49截至2022年底，日本拥有165座加氢站位居全球第一，中国以138座加氢站 拥有量位居全球第三33 图表50截至2022年底，广东省在运加氢站数量达25座，山东以20座排在第二位33 图表51国内加氢站核心设备研发尚处于起步阶段，加注压力低于欧美发达国家，压缩 机等关键设备未实现国产化，仍依赖进口34 图表522030年中国加氢站预计达到5000座34 图表53顶层文件落地后，各地出台一系列补贴标准（不完全统计）35 图表54压缩机占加氢站总成本的32%，其次是土建施工费，占16%左右35 图表55若加氢站规模为500kg/d，在加氢站环节增加的氢气成本为10.85元/kg36 图表56研究表明氢气压缩机生产规模从10台/年增加到500台/年时，制造成本下降幅 度超过80%（单位：美元/个）36 图表57当电站年平均利用率为电站容量的80%时，1000kg/d大型加氢站的氢气成本相较于200kg/d的加氢站下降37%（单位：$/Kg_H2）36 图表58预计到2050年工业领域用氢在下游占比最大，达到57%37 图表59氢燃料电池为上游核心部件37 图表60氢燃料电池系统中关键零部件是电堆与空压机38 图表61示范城市群预计于2025年实现3.3万辆燃料电池汽车保有量，京津冀示范城 市群2022年完成其总目标的22.58%，居�大城市群之首38 图表622022年，燃料电池汽车产销量同比分别增长104.05%和112.30%39 图表63与传统碳冶金相比，氢冶金工艺流程短39 图表64以张家口200MW/800MWh氢储能发电工程项目为例，其度电成本为0.75元 /kWh左右40 图表65项目规模越大，土地、建设以及核心设备的摊销成本越低，氢储能发电的度电 成本越低，目前其成本区间在0.75-2.19元/KWh41 图表662022年国内外碱性电解制槽主要公司（不完全统计）42 图表67派瑞氢能产品以碱性电解水制氢设备为主，同时也掌握PEM制氢技术43 图表68苏州竞立深耕于水电解制氢设备二十余年，主要布局于大型制氢设备和微型制 氢设备43 图表69隆基氢能于2023年2月面向全球发布全新一代碱性电解水制氢设备ALKHi1 系列产品44 图表70天津大陆电解水制氢设备包括FDQ系列、纯水制氢设备、气体纯化设备等44 图表71阳关电源可再生能源制氢系统主要产品有制氢电源、制氢装置和智慧氢能管理 系统45 图表72昇辉科技联手国鸿氢能与飞驰汽车，加速布局氢能产业45 图表73华电重工于2020年涉足氢能事业，2022年7月发布1200Nm3/h碱性电解槽产品46 图表74亿利洁能发挥风光土地资源优势，构建风光氢储新材料一体化产业链体系46 图表75富瑞特装氢能试检验中心计划2023年投入运营，主要业务为燃料电池相关部 件测试47 图表76厚普股份在加注领域拥有完整产品系列48 图表77石化机械重点研制压缩机，覆盖加氢站和供氢中心49 图表78亿华通是首家以氢燃料电池系统为主业的上市公司50 图表79雄韬集团在制氢、膜电极、燃料电池电堆、发动机、整车运营等产业链关键环 节实现卡位布局51 图表80氢能产业链各环节重点关注企业（包括但不限于）51 一、制氢：技术路径多元化，低碳与降本是关键 当前化石能源制氢处于主流地位，具有低成本的优势，但较高的碳排放阻碍其可持续发展，利用可再生能源电解水制氢则被认为是未来的发展方向。目前传统的氢气制取方法主要分为以下几类：1）化石燃料制氢：主要包括煤制氢、天然气重整制氢等，该技术目前相对成熟，已经进行工业生产。2）含氢尾气副产氢回收：主要包括氯碱工业、焦炉气、合成氨等。3）高温分解制氢：主要包括甲醇裂解制氢等。4）电解水制氢：利用新能源电能来制氢，可以实现碳的零排放，电力来源包括太阳能、风能、水能、核能等。5）其他方式制氢：主要包括光解水制氢、生物质气化等。 图表1制氢方法主要有化石燃料制氢、高温分解制氢、含氢尾气副产氢回收和电解水制氢 资料来源：李建林,李光辉,马速良等《碳中和目标下制氢关键技术进展及发展前景综述》，华创证券 世界能源理事会将氢气按市场来源分成“灰氢”、“蓝氢”、“绿氢”三类。“灰氢”是指由煤等化石燃料制取的氢气，制造过程排放大量二氧化碳，并且难以实现较为经济的碳捕捉、利用和封存。“蓝氢”是指使用碳捕集和封存（CCS）技术脱碳的灰氢，可以由天然气等化 石燃料制得。“绿氢”是指使用新能源电力或核能制取的