氢能爆发，基建先行，储运设备国产化进程几何？

氢能爆发，基建先行，储运设备国产化进程几何? 电气设备 评级：看好 日期：2024.04.22 证券研究报告|行业深度 报告要点 氢能战略成为共识，政策推动氢能源爆发。2022年全球氢气的消费量约9500 万吨。为了实现碳中和目标，预计2050年全球氢气市场将扩张到5~8亿吨。其中绿氢将从占比不足1%变为主流。各国积极制定氢能战略，其中欧洲制定2030年2000万吨的需求目标最为激进。 氢的储运是现阶段的产业卡点。当前全球氢能绝大部分是灰氢，灰氢的生产和使用在一个地方，仅有少量氢通过管线车等方式运输，所以没有一个成体 系的氢能输送网络。而绿氢的生产主要集中在风光资源充沛的地区，生产和使用在地理上出现了分离。所以氢的储运是现阶段产业发展的卡点。 氢能运输网络的建设是一项系统性工程，我们认为未来的氢的运输会形成三层网络架构。（1）超远距离的跨海氢能运输，日本在这方面探索比较积极， 目前主要以氨为载体，液氢、液化有机氢载体（LOHC）的方案也在积极探索。 （2）中远距离的管道氢能运输，欧洲和中国在这方面的探索比较积极，纯氢管道和掺氢管道同时发力，可以实现低成本、大规模的氢运输。中国的氢管道运输成本目前较高，预计随着规划化程度提升，成本有较大下降空间。（3）短距离高压气态氢的卡车运输，主要适合短距离、小规模，目前主要的下游场景是氢燃料电池汽车/加氢站。山东对安装了ETC套装设备的氢燃料汽车免收高速公路通行费，将大幅改善氢燃料汽车的成本，氢燃料电池汽车迎来明显的边际改善。 氢储运设备国产化进度几何？在液氢设备方面，德国林德集团、法国液化空气集团两家公司之前基本垄断了液氢装备制造的核心技术。国内企业中，中科富海、国富氢能这两年在液化设备上取得了长足进步，中集圣达因（中集安 瑞科旗下公司）、南京航天晨光在液氢储存设备也有突破。氢气管道方面，目前供应商以中石油、中石化下属公司为主，石化机械的氢管道成本仅比天然气管道高20%~30%，大幅降低了氢管道成本。在大型干线压缩机方面，目前依然依赖进口，国内沈阳远大压缩机、石化机械有所布局。储氢瓶方面，国内中材科技、中集安瑞科、未势能源都已取得突破。加氢站压缩机，国内企业正在实现进口替代。其中隔膜压缩机代表厂商包括中鼎恒盛、丰电金凯威、江苏恒久机械、北京天高等。液压式压缩机代表厂商包括海德利森、康普锐斯等。 风险提示：项目推进不及预期风险；市场竞争加剧风险；技术变动风险。 分析师蔡紫豪 登记编码：S0950523070002 ：caizihao@wkzq.com.cn 分析师张鹏 登记编码：S0950523070001：18373169614 ：zhangpeng1@wkzq.com.cn 行业表现2024/4/19 5% -4% -13% -21% -30% -39% 2023/52023/82023/102024/1 电气设备沪深300 资料来源：Wind，聚源相关研究 《锂电行业点评：低空经济和半固态电池有望促进高能量密度电池发展》(2024/4/19) 《新能源产业趋势跟踪（24年4月上）：新兴市场的电池需求有望逐步打开》(2024/4/18) 《新能源产业趋势跟踪（24年3月下）：新能源车单月渗透率新高，小米首车上市破圈》(2024/4/8) 《五矿证券新能源产业趋势跟踪（24年3月上）：需求回暖供给释放延迟，光伏底部渐清晰》(2024/3/20) 《风驰“电车”系列3：当下新能源车渗透率提升的关键在哪里？》(2024/3/18) 《锂电行业点评：六氟磷酸锂产业部分企业 短期停产检修》(2024/3/13) 《五矿证券新能源产业趋势跟踪（24年2月下）：江西环保事件发酵，情绪催化锂价上涨》(2024/3/6) 《锂电行业点评：锂电排产“暖风”起，权益市场不必悲观》(2024/2/27) 《追风逐光系列二：光伏行业春季躁动，产业链价格迎反弹》(2024/2/26) 《五矿证券新能源产业趋势跟踪（24年2月上）：锂电材料板块权益市场不必悲观》(2024/2/21) 内容目录 一、氢能战略成为共识，政策推动氢能源爆发4 （一）绿氢：能源转型的选择4 （二）氢能战略逐步成为各国共识6 二、氢能投资，基建先行，氢运输率先爆发7 （一）超远距离的氢能跨海运输：以日本为例8 （二）中长距离的氢气管道运输：以欧洲和中国为例13 （三）短距离的高压气态运输22 三、氢能储运设备的国产化进展几何？27 风险提示29 图表目录 图表1：全球氢气需求（百万吨）4 图表2：各机构对2050年氢气需求的预测4 图表3：中国氢气产量（吨）5 图表4：中国氢气供应规模预测5 图表5：2022全球氢气生产-按技术分类6 图表6：2022中国氢气生产-按技术分类6 图表7：主要国家氢能战略6 图表8：石化领域，大多数氢都是现场制备（Onsite）8 图表9：工业领域，大多数氢都是现场制备(Onsite)8 图表10：氢能项目实施的关键节点8 图表11：2030年低碳氢供给曲线预测9 图表12：氢运输距离和运输成本的对应关系9 图表13：日本对不同氢载体方案对比10 图表14：把氢气成本降低到30日元/立方米的液氢技术参数11 图表15：10000km海运三种载体方案经济性对比（元/kgH2）12 图表16：全球低碳氢贸易流向图12 图表17：不考虑氨-氢的转换成本，从北非/拉丁美洲进口氨的成本低于在欧洲生产13 图表18：欧洲周边主要氢气来源13 图表19：最低绿氢成本下，光伏、风电制氢比例14 图表20：欧洲氢管道运输网络15 图表21：欧洲氢气管道完工进度预测km（2025-2031）16 图表22：欧洲氢管道建设成本（百万欧元/km）16 图表23：欧洲氢管道百公里输氢成本（元/kg）16 图表24：管道运输具有显著的成本优势（北非-西北欧）17 图表25：中国纯氢管道现状及规划17 图表26：管道输氢成本估计18 图表27：管道输氢的运输规模越大、运输成本越低19 图表28：各国天然气管道掺氢比例19 图表29：门站价:陆上及进口管道气（元/立方米）20 图表30：当前绿氢成本大约20元/kg21 图表31：中国液化天然气价格21 图表32：远期来看，绿氢成本有望下降到10元/kg22 图表33：随着压力提升，储氢瓶卸气量/装载量提升22 图表34：随着压力提升，运输成本明显下降22 图表35：安瑞科长管拖车参数23 图表36：全球加氢站数量23 图表37：全球新增加氢站数量23 图表38：中国加氢站数量（截至2024.2）23 图表39：全球燃料电池汽车累计销量（千辆）24 图表40：中国燃料电池汽车销量（辆）24 图表41：免高速通行费后氢能重卡具有经济性（万元）24 图表42：储氢瓶的类型和参数对比24 图表43：不同类型储氢瓶及应用场景25 图表44：国内加氢站用储氢瓶市占率情况25 图表45：2022年国内车辆储氢瓶市场份额26 图表46：不同类型压缩机对比26 图表47：加氢站用氢气压缩机分布27 图表48：国内液氢项目装备情况27 一、氢能战略成为共识，政策推动氢能源爆发 （一）绿氢：能源转型的选择 预计2050年，全球氢气市场规模达到5~8亿吨。2022年全球氢气的消费量约9500万吨，同比增长3%。炼化和工业用氢是氢气的最大下游。根据IEA数据，2023年9500万吨氢气 需求中，4200万吨用于石油炼化，5300万吨用于工业用氢（包括3300万吨用于氨，1500万吨用于甲醇，500万吨用于DRI炼铁）。IEA预测，2030年氢气的需求量会增加到1.5亿吨，较现在增长约40%，到2050年，全球需要5.27亿吨的低碳氢。而彭博新能源预计2050年全球需要绿氢7.98亿吨，最为乐观。 图表1：全球氢气需求（百万吨） 石油炼化合成氨甲醇制备DRI其他 160 140 120 100 80 60 40 20 0 20192020202120222030NZE 资料来源：IEA,五矿证券研究所 图表2：各机构对2050年氢气需求的预测 7.98 绿氢 蓝氢 4.57 4.04 3.23 2.02 2.04 2.07 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 彭博新能源氢能委员会IEA国际可再生能源机构 资料来源：KPMG,IEA,BNEF，氢能委员会，IRENA五矿证券研究所 预计2060年，中国氢供应量8580万吨，绿氢占比89.5%。根据中国煤炭工业协会，中国 2022年氢气产量4004万吨，是世界最大的氢生产国。随着“双碳”战略的持续推进，预计氢需求持续增长。根据中国石化发布的《中国能源展望2060》，2060年中国氢气总供应量达到8580万吨。绿氢渗透率快速提升，2030、2035年中国绿氢供应量达到300万吨、1188 万吨。2060年，绿氢供应量将达到7680万吨，占比达到89.5%。 图表3：中国氢气产量（吨） 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 20122013201420152016201720182019202020212022 资料来源：中国煤炭工业协会,五矿证券研究所 图表4：中国氢气供应规模预测 资料来源：中国能源展望2060,五矿证券研究所 目前全球99%以上的氢都是灰氢，绿氢及蓝氢合计占比不足1%。 中国煤炭资源丰富，煤炭是制备氢气的主要原材料。根据中国石化经济技术研究院统计，2022年，中国煤制氢产量占比达58.9%；高温和中低温焦化副产氢占比约20.0%；天然气制氢占比约16.3%；甲醇、轻质烷烃制烯烃副产尾气含氢占比约3.3%，电解水制氢占比仅1.5%。 全球来看，天然气是制备氢气的主要原料。根据IEA数据，2022年全球62%的氢来自天然气、21%的氢来自煤炭（主要来自中国），16%来自工业副产品（以上均没有使用碳捕捉技术）。 图表5：2022全球氢气生产-按技术分类图表6：2022中国氢气生产-按技术分类 石化燃料制石油制氢 电解水制氢 制烯烃副 电解水 工业副产品制氢16% 氢+CCUS0%0% 1% 天然气制氢产品2% 16%3% 煤制氢21% 天然气制氢 62% 焦化副产品制氢20% 煤制氢59% 资料来源：IEA,五矿证券研究所资料来源：中国石化经济技术研究院，中咨研究,五矿证券研究所 （二）氢能战略逐步成为各国共识 各国制定氢能战略，积极推动绿氢转型。其中欧洲预计2030年可再生氢需求达到2000万吨 /年（其中1000万吨依靠自产，1000万吨依靠进口）,对氢气的需求估计最为乐观。2000万吨氢气大约是2022年全球氢气产量的20%，如果全部以电解水制氢的方式制备，需要消耗电力约1.12万亿度（欧洲年发电量约4.2万亿度）。 图表7：主要国家氢能战略 国家 时间 文件内容 欧盟 2020 氢能战略2020-2024年，欧盟范围内建成6GW电解水制绿氢装置， 将绿氢的年产量提升到100万吨。 2025-2030年，在欧盟建成40GW的电解水制绿氢装置， 将年度绿氢产量提升到1000万吨 2022 REPowerEU到2030年欧盟可再生氢产量达到1000万吨，再生氢进口 量达到1000万吨。 美国 2020 氢能计划发展规划提出了未来十年及更长时期氢能研究、开发和示范的总体战 略框架 该方案更新了DOE早在2002年发布的《国家氢能路线 图》以及2004年启动的“氢能计划”提出的战略规划 2021 氢能攻关计划2030年前将制氢成本降到1美元/千克 （HydrogenShot） 2023 国家清洁氢战略和路2030年美国清洁氢产量将从当前几乎为零增至1000万吨/ 线图（Strategyand年，到2040年、2050年分别增至2000万吨/年和5000万 Roadmap吨/年。 日本 2017 氢能战略将在2030年前后建立商业规模的供应链，每年采购约300 万吨氢