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本文援引于报告《碳中和系列：2021年中国氢能产业链研究》，首发于头豹科技创新网（www.leadleo.com）。

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在“碳中和”背景下，全球主要国家及地区积极布局氢能产业发展

全球各国正在争夺未来能源行业的新风口。根据中国氢能联盟专家委员会主任余卓平的统计，贡献全球GDP约52%的27个国家中，有16个已经制定了全面的国家氢能战略，还有11个国家正在制定国家氢能战略。目前氢能尚处在商业化初期，要想在新风口站稳，不仅需要技术，而且要有可供试错的市场。和其他国家相比，中国在上述两方面都有优势。

可再生资源的制氢效率较化石燃料低，但其CO₂排放量最低

氢是宇宙中含量最多的元素，在地球所有元素储量中排第三，充足的资源保证了氢能源供给的充足性。其次，氢元素主要以水的形式存在于大自然，原料容易获取。在氢能源循环系统中，我们可以通过光伏、风电等进行电解水获得氢气，然后氢气通过和氧气反应释放化学能，并且最终产物仍为水。整个过程无其他中间产物，没有造成资源浪费，零污染、零碳排量。由此形成一个可循环闭环系统，具有巨大的可持续性优势。在中国“碳中和，碳达峰”的大背景下，氢能产业的发展对中国实现双碳目标具有重大的战略意义，也是新能源产业发展中最重要的一环。

氢气热值高，是现有化石燃料的理想替代品。氢气的热值是常见燃料中最高的，为142KJ/g，约是石油的3倍，煤炭的4.5倍。这意味着如果消耗相同质量的燃料，氢气所提供的能量最高。氢气热值高的特点将在实现能源替代以及交通工具轻量化方面发挥重要作用。

虽然使用化石燃料制氢（煤、天然气等）拥有80%的能量转换效率，但是其制氢的生命周期平均二氧化碳排放量达到近14kg·CO2/kg·H2。可再生能源制氢是将本来废弃的风电、光伏电能转化为氢能储存起来，虽然可再生能源制氢的利用效率约为30%（主要是电解水环节的能量损耗较高），但其全生命周期平均二氧化碳排放量不到1kg·CO2/kg·H2。这对中国实现“碳中和”，“碳达峰”目标具有重大意义。未来随着技术的成熟，可再生资源的制氢效率有望大幅提升，可作为化石燃料最佳的替代品。

中国政府持续引导氢能源车行业发展，预计至2025年氢能源车保有量达10万辆

中国氢能产业链分别上游制氢企业、中游储运商以及下游加氢站的建设运营商，氢能源汽车是目前中国氢能应用最主要的领域，也是未来氢能产业最重要的应用发展方向。

按原料分类，制氢方式主要分为化石燃料制氢、工业副产制氢和电解水制氢三种。由于中国煤炭资源较为丰富且受制氢技术限制，当前中国以化石燃料制氢为主，占比约64%，工业复产制氢和电解水制氢分别占比约32%和4%。中国加氢站的成本主要包括设备成本和安装施工成本，其中设备成本占总成本的70%以上。根据测算，中国建设一座日加氢能力500kg、加注压力位35Mpa的加氢站需要约1,200万元，相当于传统加油站的3倍，其中压缩机的成本为450-500万元，加注机成本约200-250万元，储氢瓶成本约150万元。除建设成本外，加氢站还面临着设备维护、运营、人工等费用成本，折合氢气加注成本约13-18元/kg。

氢储运的最佳方式根据运输距离、规模等场景的不同而变化

氢的储存主要分为三种方式，包括气态储氢、液态储氢和固体储氢。气氢储运主要分为长管拖车和管道运输，其中气长管拖车是目前中国技术掌握最成熟，应用最广泛的氢储运方式。中国加氢站的外进氢气均采用长管拖车进行运输。液氢运输对液化的设备要求高，且投资成本高，能耗大，目前中国液氢运输的主要方式则是依靠槽罐车运输，且只有航天、军事领域应用。固态氢气储运具有安全高效及高密度等优点，是三种方式中最理想的储氢方式，但因其技术复杂，目前仍处于试验阶段。随着储氢合金技术的突破、成熟以及成本的降低，固体合金储氢有望成为中国主要的储氢方式。

在氢储运成本方面，由于气氢长管拖车的储运成本（包括车辆费用，燃料费用等）较高，适用于运输距离较短（≤200km），输送量规模较小（<10吨/天）的场景。液氢储运的经济距离约500km，运输成本约6.3元/kg，是中长距离氢储运理想的运输方式，中国目前正加速布局液氢储运，目前仅应用于航天及军事领域，至2050年或将实现民用。管道运输的单位成本最低，但投入成本高（约500万/km），建设难度大，短期内尚无法实现规模化应用。

中国政府持续引导氢能源车行业发展，预计至2025年氢能源车保有量达10万辆

相比传统汽车，氢燃料电池车可实现真正无污染、零碳排；相比锂电池电动车，氢燃料电池车在充电方面更为便捷，补充燃料时间仅需3至5分钟，同时，氢能源车也具有能量转换效率高、续航里程长等多方面优势。但是由于目前氢能源车成本较高、加氢站建设成本昂贵且数量较少，以及相关技术不够成熟等原因，民众购买意愿不强，氢能源车尚未得到大范围应用。经过多年的研究与发展，目前中国在氢能规模制备、储运和相关燃料电池等领域已取得长足的进步，为氢能源车的产业发展奠定良好基础。2016至2019年，中国氢能源汽车销量及保有量均实现大幅增长，分别由2016年的629辆和639辆上升至2019年的2,737辆与6,175辆，年复合增长率分别为63%和114%；2020年因受疫情等因素影响，中国氢能源车的销量大幅下降，仅1,177辆，同比下降57%。

根据《中国氢能产业发展报告2020》，预计中国氢能源汽车保有量由2020年的7,352辆增长至在2025年的10万辆，年复合增长率高达115%，市场规模将达到800亿元。目前中国政府主导氢能源汽车行业的发展，不断加大对客车、物流车的采购，因此在2030年前，客车、物流车是氢能源车规模增长的主要力量，在氢能源汽车保有量的占比在80%以上。2030年后，随着燃料电池系统技术的成熟以及成本下降，重卡和乘用车的规模将快速扩大。

中国氢气需求量将迅速增长，在2050年达到6,000亿吨，市场规模达到7,542亿元

根据《2019中国氢能源及燃料电池产业白皮书》对中国氢气供给侧结构预测，按照绿氢、蓝灰氢进行归类，绿氢在氢气供给侧结构占比将逐渐增大，由2020年4%持续上升至2050年的80%。绿氢的制氢成本呈稳步下降趋势，但是由于短期内蓝氢对灰氢的替代，中国总体制氢成本在2020至2040年有一定程度上的上涨。但随着光伏制氢项目的逐渐投产与普及，以及绿氢占比持续增加，若2050年绿氢占比80%的目标能够实现，中国平均制氢成本有望下降到11.42元/kg。由于目前制氢行业仍处在导入发展期，氢气的价格可能受到供需波动的影响，在此假设毛利率为10%，因此得出氢气平均售价。根据该白皮书中中国氢能源发展目标，氢气需求量在2020年、2030年、2040年和2050年分别为30、350、3,500和6,000万吨。综合以上因素，预计中国氢气供应端市场空间在2030年、2040年、2050年将有望达到567、5,792和7,542亿元。

深度解读：降低可再生能源电价和电解槽成本是中国氢能产业发展的关键

通过可再生能源电解水得到的氢气称为“绿氢”。 2020年绿氢生产成本中占比最高的是电力成本和设备（电解槽）成本，占比分别达到50%和40%，因此降低电价和电解槽成本是中国实现绿氢工业化、规模化制氢的两大核心环节。

在红利政策的推动下，中国光伏、风电等可再生能源产业发展迅猛。截至2020年底，中国的并网风电装机容量已经达到2.8亿千瓦，同比增长33%，并网光伏装机容量达到250GW，同比增长22%。得益于技术进步、规模效应以及中国西北、东北、西南等地区充足的可再生能源资源，中国光伏、风电发电的度电成本持续下降。2020年，光伏、风力发电度成本分别为0.3、0.35元/kWh；预计到2030年，光伏、风力发电度电成本分别将至0.20、0.25元/ kWh；至2050年，光伏、风力发电度电成本分别降至0.10、0.20元/kWh。

当前中国电解槽效率约为55kWh/kg·H2，即生产1m³·H2需要约4.5度电，单位造价约2,500元/kW；随着更大的槽体、更优秀的制造工艺以及更好的质量品控，加上在其它环节中技术和材料的优化（如更薄的隔膜、更高效的催化剂、减少稀有金属的使用等），至2050年电解槽的效率有望达到40kWh/kg·H2，即生产1m^3`H2需要约3.7度电，同时电解系统造价有望降低至1,300元/ kW，从而推动绿氢生产成本的持续下降。

目前绿氢的生产成本（按0.5元/度电计算，绿氢的生产成本约40元/kg）相较灰氢、篮氢仍处于高位，随着电解槽技术的持续进步和氢气生产规模的不断提升，叠加光伏、风电技术持续发展所带来电价的降低，绿氢的生产成本有望进一步降低，至2050年下降至1美元/kg·H2 ，从而推动绿氢的大规模制取及应用。

重点关注领域

通过深度研究中国氢能产业的优质企业，头豹建议重点关注隆基股份、阳光电源、中国石化。