氢能清洁二次能源的降本策略

1、电力设备新能源、环保、基础化工目录TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _TOC_250013 1、 氢能：二次能源的第二路线 4 HYPERLINK l _TOC_250012 、 零碳电力+氢能，能源结构优化的必由之路 4 HYPERLINK l _TOC_250011 、 政策支持不断，氢能产业快速发展 8 HYPERLINK l _TOC_250010 、 氢能发展已在路上，应用场景广泛 10 HYPERLINK l _TOC_250009 2、 发展目标：低碳前提下降本+规模化 13 HYPERLINK l _TOC_250008 、 上游：电力降本助力绿氢“用得起

2、” 16 HYPERLINK l _TOC_250007 、 中游：加氢站建设实现氢气“用得到” 20 HYPERLINK l _TOC_250006 、 下游：规模化降本实现燃料电池车“买得起” 26 HYPERLINK l _TOC_250005 3、 下游应用展望：车、储、用共同发展 31 HYPERLINK l _TOC_250004 、 燃料电池车：国产化提速，规模化拐点在即 31 HYPERLINK l _TOC_250003 、 储能：氢储能能量密度高，大规模储能极具潜力 36 HYPERLINK l _TOC_250002 、 工业：氢能应用前景广泛，碳成本引入是关键掣肘 40

3、 HYPERLINK l _TOC_250001 4、 投资建议 41 HYPERLINK l _TOC_250000 5、 风险分析 431、 氢能：二次能源的第二路线1.1、 零碳电力+氢能，能源结构优化的必由之路碳中和背景下，新能源长期发展是实现碳减排的核心路径和手段在全球的能源系统中，煤炭、石油、天然气等化石能源仍是能源消费的中坚力量。根据BP 世界能源统计年鉴的相关数据，2019 年全球一次能源消费总量为 583.90EJ（艾焦耳，即 1018 焦耳），同比增长 1.33%；其中煤炭/石油/天然气占比分别为 27%/33%/24%（总占比 84%）；2019 年中国一次能源消费总量达

4、 141.70EJ，其中煤炭/石油/天然气占比分别为 57%/20%/8%（总占比 85%）。无论是全球的能源系统还是中国的能源系统，化石能源在能源消费结构中占比仍超过 80%，其也是大多数温室气体排放的根源。图 1：全球一次能源消费结构变迁（1965-2019）图 2：2019 年全球一次能源消费结构煤炭27%核能4%水能7%可再583.90EJ（同比+1.33%)石油33%天然气24%70060050040030020010019651967196919711973197519771979198119831985198719891991199319951997199920012003200

5、520072009201120132015201720190生能源 5%煤炭石油天然气核能水能可再生能源资料来源：BP，单位：EJ资料来源：BP图 3：中国一次能源消费结构变迁（1965-2019）图 4：2019 年中国一次能源消费结构1601401201008060402019651967196919711973197519771979198119831985198719891991199319951997199920012003200520072009201120132015201720190煤炭57%EJ（同比+4.37%)核能2%水能8%可再生能源 5%石油 20%煤炭石油天然气核能

6、水能可再生能源资料来源：BP，单位：EJ资料来源：BP天然气 8%回顾人类对能源利用的探索历程，实际上是从利用核外电子到利用核内电子的过程，但这恰是宇宙、物质、能源发展的逆过程。二次能源中，对电能的利用是一项伟大的革命，现已成为能源利用的枢纽，从历史上看，“电”也引发了多次生产技术革命。而氢能同作为二次能源，具有可存储的优势，但也因制备和使用效率稍逊而经济性较差，但从能量循环的角度看，可以有助于碳的减排。锂、氢能同作为可行且具有前景的电子存储载体，其重要的原理特点在于，Li+与 H2 都是小粒子，有助于提升物质/能源转换便利性。碳中和的最重要目的就是减少含碳温室气体的排放，采用合适的技术固碳，

7、最终达到平衡；为达到碳中和，我们预计到 2060 年，清洁电力将成为能源系统的配置中枢。供给侧以光伏+风电为主，辅以核电、水电、生物质发电和对应的储能配套设施（锂电+氢能等）； 需求侧全面电动化，并辅以氢能多方位利用。图 5：人类对能源利用的探索过程，实际上是从利用核外电子到利用核内电子的过程资料来源：绘制锂资源约束压力加大背景下，推进氢能的生产和利用是发达国家的共识随着全球电动车行业的高速发展，以及未来风光发电占比提升后对锂电储能需求的增长预期逐步提升，锂资源正逐步成为未来能源发展的重要掣肘。全球能源转型发展较快的欧盟和日本均对氢能发展提出了明确要求和较高的期望。（1）日本：锂资源约束下的优

8、先选择方向。日本于 2020 年 12 月提出2050年碳中和绿色增长战略（以下简称战略）作为日本碳中和发展的纲领性战略，其中基于资源约束和发展核心竞争力的两方面因素对氢能发展提出了长期规划并作为优先选择方向。战略对于日本氢能行业在扩大规模、降低成本、国际推广等多方面提出了明确的发展目标和推进方向。 扩大规模根据战略预计，2050 年全球氢能涡轮机发电装机容量 3 亿千瓦，氢能卡车累计 1500 万辆，零排放钢铁 5 亿吨/年。对应的，清洁氢供应量在 2030 年达到300 万吨，2050 年达到 2000 万吨。 降低成本根据战略数据，2020 年，氢获取成本 170 日元/Nm3（约 11

9、0 元/kg），纯氢发电成本 97.3 日元/kWh（约 5.76 元/度），10%的氢和 90%再气化 LNG 混合发电成本为20.9 日元/kWh；2030 年获取成本降至30 日元/Nm（3 约20 元/kg），2050 年获取成本降至 20 日元/Nm3（约 13 元/kg）。 国际推广日本政府同样重视氢能发展过程中的技术与设备优势。根据 Hemade 咨询，日本的氢能潜力较低，但应用潜力高，未来很可能经由澳大利亚、拉丁美洲和中东进口氢能。因此，战略强调了日本在涡轮机、液化输氢船、大型电解装机方面的优势，致力于向可再生能源丰富的世界地区出口设备。图 6：日本氢能增长战略时间表氢工业增长

10、战略时间表实施阶段：开发阶段示范阶段扩大部署和降低成本阶段独立商业阶段具体政策方法：目标、法律制度（制度改革等）、标准、税、预算、金融、公共采购等目标成本(2030年) ：30日元/Nm3数量：最大300万吨查看汽车，船舶和飞机行业的实施计划目标成本(2050年）：20日元/Nm3以下数量：约2000万吨明确氢燃料电池交通工具的技术标准、基础设施的性能要求审查联合标准和法规实验降低成本大规模纯氢燃烧发电技术开发实际产生氢气的演示（燃料电池和涡轮机中的共燃/专用燃烧）通过能源供应结构促进法等促进社会普及国内外扩展支持（燃料电池，小型/大型涡轮机）氢还原铁COURSE50的大规模展示（减排CO23

11、0）氢还原炼铁技术开发用氢等制造塑料原料的技术的研究开发支持部署设置脱碳等级支持部署大规模示范技术成熟支持部署支持引入创新型燃料电池大型远洋输氢技术开发大规模示范，运输技术的国际标准化，以便可以在港口进行交付和存储商业化/国际扩张商用车大型加氢站的开发和示范通过加氢站规章改革降低成本并给于支持支持海外扩张（抢占海外市场）发展分布式能源，利用多余的可再生能源，促进社会普及创新技术（光催化剂，固体氧化物水电解，高温气冷堆制氢使用高温热源制氢的研发与示范示范源系统的示范、转型和商用氢的标准丰富的国家来建立国际氢能市场燃料，碳回收以及生活方式产业的行动计划进行协调扩大部署发展基础设施，在全国范围内地区

12、的氢利用），进行分布式能合作，例如清洁并积极团结需求与海上风电，氨机场、港口、沿海（如可再生能源 化而开展的国际丰富国家的关系福岛发电厂，利用本地资源 为实现国际标准通过加强与资源领域跨越生能源等扩大普及通过利用分级的FIT可再支持部署等）性能和环境评价装置大型化，改善支持电解槽等制造电解水技术革新输送等，支持部署发展持生产设备投资创新燃料电池技术多用途应用，支发电炼铁化学燃料電池利用输送2050年2040年2030年2025年2024年2023年2022年2021年地域资料来源：日本经济产业省、欧盟：能源系统与清洁氢的有机结合是重要发展方向。欧盟整体已于 1990年实现碳达峰，并于 2018

13、 年 11 月提出“碳中和”愿景，后于 2019 年 12 月发布欧洲绿色协议和配套的气候中立欧洲的氢战略（以下简称氢战略）。氢战略提出：从 2020 年到 2030 年，电解槽的投资可能在 240 亿到 420 亿欧元之间。此外，在同一时期，将需要 2200-3400 亿欧元来扩大和直接连接80-120 千兆瓦的太阳能和风能生产能力到电解槽，以提供必要的电力；对现有一半工厂进行碳捕获和储存改造的投资估计在 110 亿欧元左右；此外，投资 650亿欧元用于氢运输、分配和储存，以及氢加油站。从现在到 2050 年，欧盟对氢产能的投资将达到 1800-4700 亿欧元。同时，使最终用途部门适应氢消

14、耗和氢基燃料也需要大量投资。例如，将一个典型的即将报废的欧盟钢铁装置转化为氢气需要大约 1.6-2 亿欧元。在道路运输领域，再扩建 400 个小型氢燃料站(相比之下，目前只有 100 个)可能需要 8.5 亿至10 亿欧元的投资。图 7：欧盟氢战略目标资料来源：欧盟委员会、；注：Today 指 2020 年能源安全背景下，氢能战略已成为国家发展的大战略从改革开放以来，中国经济社会发生了翻天覆地的变化。当前，我国面对的内、外部形势日益复杂严峻，新冠疫情更加速了这种趋势。2020 年 5 月 14 日的中央政治局会议首次提出了“两个循环”的概念，即内循环和外循环，其中重点强调保障粮食安全、能源安全

15、、国防安全和供应链安全等；这也是至少未来 10-20年，我国经济发展的大趋势。然而，根据全国政协委员，中国石化集团有限公司总经理、党组副书记，中国工程院院士马永生在全国政协十三届四次会议第二次全体会议大会上的发言， 2020 年我国石油和天然气的对外依存度分别为 73%和 43%；一旦国际局势进一步恶化，能源保障或将出现一定的不确定性。在此背景下，氢能和光伏/风电领域一道成为了我国能源消费结构转型和能源安全保障的重要一环。一方面，我国氢能源产量丰富，根据中央广播电视总台在 2021 年 5 月专访中国科学院院士欧阳明高时披露的数据，每年没有充分使用的工业副产氢能就有 1000 万吨，同时相对较

16、高的弃风弃光资源在未来成本下降的趋势下也为绿氢生产提供了充足的电力保障；另一方面，氢能更低的储能成本、与储电互补、灵活的制储运方式等特点，使其成为集中式可再生能源大规模长周期储存的最佳途径。欧阳明高院士曾表示，氢能战略是国家的大战略，也是碳中和的重要组成部分，未来在可再生能源的长周期储能调峰中将扮演重要角色。2020年制氢： 工业副产氢、鼓励可再生能源制氢氢气需求13万吨/年2025年鼓励可再生能源制氢氢气需求2040万吨/年2030-2035年可再生能源制氢为主氢气需求200400万吨/年氢气运输： 高压气氢高压气态氢、液氢、管道多种形式并存数量：超过100座 加氢站： 储氢方式：高压气氢加

17、注压力：35/70MPa氢燃料成本：40元/kg数量：超过1000座储氢方式：高压气氢/液氢加注压力：35/70MPa氢燃料成本：40元/kg数量：超过5000座储氢方式：高压气氢/液氢加注压力：35/70MPa氢燃料成本：25元/kg料电池车： 800010000辆510万辆80100万辆图 8：2020 版氢能与燃料电池汽车技术路线图燃资料来源：面向碳中和的新能源汽车创新与发展（欧阳明高），整理综上所述，构建零碳电力为主、氢能为辅的能源结构是碳中和、资源约束、能源安全等三方面背景下我国能源发展转型的必由之路。、 政策支持不断，氢能产业快速发展2019 年氢能源首次写入政府工作报告，政府工作

18、任务中明确“将推动充电、加氢等设施建设”。其实，自 2011 年以来有关部门已经从战略、产业结构、科技、财政等方面相继发布了一系列政策，引导鼓励氢燃料电池等氢能产业发展。时间政策部门主要内容2015 年 4 月关于 2016-2020 年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知财政部、科技部、工业和信息化部、发展改革委对符合国家技术标准且日加氢能力不少于200 公斤的新建燃料电池汽车加氢站每个站奖励 400 万元。2015 年 5 月中国制造 2025国务院实现燃料汽车的运行规模进一步扩大，达到 1000 辆汽车的运行规模，到 2025 年制氢、加氢等配套基础设施基本完善，燃料电池汽车实现区域小规

19、模运营。2016 年 6 月能源技术革命行动计划（2016-2030 年）国家发展改革委国家能源局提出 15 项重点创新任务，其中包括氢能与燃料电池创新任务2016 年 10 月中国氢能产业基础设施发展蓝皮书（2016）氢能展业的发展路线图中国标准化研究院、全国氢能标准化技术委员会到 2020 年，加氢站数量达到 100 座；燃料电池车辆达到 10000 辆，氢能轨道交通车辆达到 10 列；到 2030 年，加氢站数量达到 1000 座，燃料电池车辆保有量达到200 万辆；到 2050 年，加氢站网络构建完成，燃料电池车辆保有量达到 1000 万辆2016 年 10 月节能与新能源汽车技术路线

20、图中国汽车工程师学会路线图由 1+7 组成，包括节能月新能源机车总体技术路线图，及节能汽车、只能网联、汽车制造、汽车动力电池、汽车轻量化等七项技术路线图2016 年 12 月2016-2020 年新能源汽车推广应用财政支持政策财政部、科技部、工业和信息化部、发展改革委纯电动补贴逐步退坡，但燃料电池汽车补贴在 2020 年前保持不变，且每辆燃料电池汽车最高可获 50 万元国家补贴。2017 年 12 月“十三五”战略性新兴产业发展规划国务院进一步发展壮大与氢能源相关的新能源汽车、新能源，节能环保等战略性新兴产业通过产业集聚，以产业链和创新链协同发展为途径，培育新业态、新模式，发展特色产业集群，带

21、动区域经济转型，行程创新经济集聚发展新格局。2017 年 12 月质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气国家标准全国氢能标准化技术委员会是首个氢能领域团体标准，改标准规定了燃料电池汽车用氢气的属于和定义、要求氢中主要杂质气体的测试方法，还规定了氢气的抽样、采样与浓度计算方法，清奇的包装、标志与储运，以及安全要求等，在制定过程中始终与国际相关标准保持同步。2018 年 1 月关于免征新能源汽车车辆购置税的公告财政部、国家税务总局、工信部、科技部针对购置新能源车辆给予免征车辆购置税，自 2018 年 1 月 1 日起至 2020 年 12 月31 日止。该政策延长了 2014 年下发的关于免征新能源汽车

22、车辆购置税公告，对新能源车消费者来说是利好政策。表 1：我国“十三五”及“十四五”期间主要氢能及燃料电池相关政策，2018 年 2 月关于调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知财政部新能源汽车补贴退坡燃料电池车补贴不变，确定享受新能源补贴的纯电动乘用车工况续驶里程不得低于 150km，插电式混合动力（含增程式）乘用车工况续驶里程不得低于 50km。2018 年 4 月汽车动力蓄电池和氢燃料电池行业白名单暂行管理办法中国汽车工业协会、中国汽车动力电池产业创新联盟经工业和信息化部授权，中国汽车工业协会、中国汽车动力电池产业创新联盟自 2018 年 4 月 26 日起正式启动汽车动力蓄电池和氢

23、燃料电池行业白名单申报受理评审工作。纳入白名单的评价领域包括关键材料、电芯、电池系统、氢燃料电池等，旨在提高关键材料、电芯、电池系统、氢燃料电池等产品研发和制造水平，提升产品性能和质量、建立产品生产规范和质量保障体系。2018 年 6 月燃料电池电动汽车燃料电池堆安全要求国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会标准规定了燃料电池电动汽车用燃料电池堆在氢气安全、电气安全、机械结构等方面的安全要求。并且该标准适用于车用质子交换膜燃料电池堆。2018 年 12 月汽车产业投资管理规定国家发改委规定将燃料电池汽车明确地划分在纯电动汽车投资项目类别，与纯电动汽车、插电式混合动力汽车等形成并列，并对

24、新建独立纯电动汽车投资项目所在省份提出了产能利用率和产能要求，对项目建设内容提出了研发、产能、生产以及管理体系等全面的数据量化目标。另一方面，燃料电池项目投资被明确归于其他投资项目板块，首次被单独列出，设定了新建车用燃料电池电堆系统投资项目的具体要求和门槛，并在共计九章四十八条新规中，单独占据一条版面。2019 年 1 月柴油货车污染治理攻坚战行动计划工信部、公安部、财政部、生态环境部、交通运输部等11 部门要积极推广应用新能源物流配送车，鼓励各地组织开展燃料电池货车示范运营建设加氢示范站。2019 年 2 月鼓励外商投资产业目录（征求意见稿）公开征求意见公告国家发改委、商务部意见稿从上游氢气

25、制储运，到中游加氢站、燃料电池系统，再到下游新能源汽车等全产业链，均纳入了鼓励外商投资范围。2019 年 3 月绿色产业指导目录(2019 版)国家发改委、工信部等 7 部门目录共包括节能环保产业、清洁生产产业、清洁能源产业、生态环境产业、基础设施绿色升级、绿色服务等六大部分。燃料电池装备制造、氢能利用设施建设和运营等两项被列入了清洁能原产业。2019 年 3 月2019 年政府工作报告国务院要稳定汽车消费，继续执行新能源汽车购置优惠政策，推动充电、加氢等基础设施建设。此后，4 月 9 日，国务院关于落实政府工作报告重点工作部门分工的意见中提出，要稳定汽车消费，继续执行新能源汽车购置优惠政策，

26、推动充电、加氢站等设施建设。2019 年 5 月2019 年新能源汽车标准化工作要点工信部要加快燃料电池电动汽车等标准建设，完成燃料电池电动汽车安全标的技术审核，完成燃料电池电动汽车定型试验规程标准的技术审查，加快车载氢系统标准修订。2019 年 6 月关于继续执行的车辆购置税优惠政策的公告财政部、税务总局7 月 1 号中华人民共和国车辆购置税法正式实施后，继续执行车辆购置税优惠政策。其中，自 2018 年 1 月 1 日至 2020 年 12 月 31 日，购买新能源汽车免征车辆购置税。2019 年 9 月交通强国建设纲要国务院要科学规划建设城市停车设施，加强充电、加氢、加气和公交站点等设施

27、建设，全面提升城市交通基础设施智能化水平。2019 年 11 月关于推动先进制造业和现代服务业深度融合发展的实施意见国家发改委联合 14个部门意见中第三大类“探索重点行业重点领域融合发展新路径”里的第八项类目提到：“加强新能源生产使用和制造业绿色融合，推动氢能产业创新、集聚发展，完善氢能制备、储运、加注等设施和服务”。2020 年 1 月储能技术专业学科发展行动计划（20202024 年）教育部、国家发改委、能源局重点推进燃料电池、相变储能、储氢、相变材料等基础理论研究。2020 年 4 月2020 年新能源汽车标准化工作要点工信部提出持续优化标准体系，加快燃料电池汽车等重点领域标准研制，积极

28、参与全球技术法规协调，深入参与国际标准制定，广泛开展国际合作交流。2020 年 4 月关于完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知财政部、工信部、科技部、国家发改委提出调整补贴方式，将当前对燃料电池汽车的购置补贴，调整为选择有基础、有积极性、有特色的城市或区域，重点围绕关键零部件的技术攻关和产业化应用开展示范，中央财政将采取“以奖代补”方式对示范城市给予奖励，争取 4 年左右建立氢能和燃料电池产业链完善关键核心技术，实现突破，形成布局合理、协同发展的良好局面。2020 年 5 月2020 年政府工作报告国务院加大氢燃料电池基础科研投入，突破核心材料和关键部件的技术瓶颈，促进产品国产化；鼓励、推

29、动各地因地制宜开展氢能示范应用，推动大规模产业集群的形成；通过政策引导社会资本投入，鼓励能源企业牵头建立稳定、便利、低成本的氢能供应体系；完善标准法规建设，加快氢气纳入能源管理体系后的管理细则制定；制定国家级顶层氢能规划，合理规划加氢站，制定长期稳定的燃料电池汽车发展政策。2020 年 5 月2020 年新能源汽车标准化工作要点工信部加快燃料电池电动汽车加氢枪、加氢口等标准的制定，完成加氢通信协议的标准立项；推动燃科电池电动汽车碰撞后安全要求等整车标准，低温冷起动、能耗与续驶里程、动力性能等整车试验方法标准，以及燃料电池电动汽车发动机、空气压缩机车载氢系统等关键部件标准的立项。2020 年 5

30、 月关于建立健全清洁能源消纳长效机制的指导意见（征求意见稿）国家能源局将探索建立清洁能源就地消纳模式。清洁能源富集地区，鼓励推广电制氢等应用，采取多种措施提升电力消费 需求，扩大本地消纳空间。2020 年 9 月关于开展燃料电池汽车示范应用的通知财政部、工信部、科技部、国家发改委、能源局确定将燃料电池汽车的购置补贴政策，调整为燃料电池汽车示范应用支持政策，以形成布局合理、各有侧重、协同推进的燃料电池汽车发展新模式。示范期暂定为 4年。2020 年 10 月新能源汽车产业发展规划（2021-2035）国务院办公厅攻克氢能储运、加氢站、车毂储氢等氢燃料电池汽车应用支撑技术。提高氢燃料制储运经济性。

31、因地制宜开展工业副产氢及可再生能源制氢技术应用。开展多种形式储运技术示范应用，逐步降低氢燃料储运成本。健全氢燃料制储运、加注等标准体、系。加强氢燃料安全研究，强化全链条安全监管。推进加氢基础设施建设。完善加氢基础设施的管理规范，引导企业根据氢燃料供给、消费需求等合理布局加氢基础设施，提升安全运行水平2020 年 12 月新时代的中国能源发展白皮书国务院2030-2035 年实现氢能及燃料电池汽车的大规模的应用，燃料电池汽车保有量达100 万辆左右。到 2025 年，我国加氢站的建设目标为至少 1000 座，氢燃料成本下滑至 40 元/kg.到 2035 年加氢站的建设目析:至少 5000 座，

32、氢燃料成本下滑至 25元/kg。2021 年 1 月西部地区鼓励类产业目录（2020 年本）国家发改委贵州省:氢加工制造、氢能燃料电池制造，输氢管道和加氢站建设；陕西省:风电、光伏、氢能、地热等新能源及相关装置制造产业，地热、氢能等新能源产业运营服务；内蒙古自治区，高性能稀土永磁、催化、抛光、台金、储氢、发光等稀土功能材料、器件开发及生产、氢加工制造、能燃料电池制造、输氢音道和加氢站建设。2021 年 2 月关于加快建立健全绿色低碳循环发属经济体系的指导意见国务院文件提及，我国要提升可再生能源利用比例，大力推动风电光伏发电发展，因地制宜发展水能、地热能、海洋能、氢能、物质能、热发电等内容。20

33、21 年 3 月“十四五”规划和 2035 年远景目标纲要要前瞻谋划未来产业，在氢能与储能等前沿科技和产业变革领域，组织实施未来产业孵化与加速计划，谋划布局一批未来产业。2021 年 3 月关于加快建立绿色生产和消费法规政策体系的意见国家发改委、司法部加大对分布式能源、智能电网、储能技术，多能互补的政策支持力度，研究制定氢能、海洋能等新能源发展的标准规范和支持政策2021 年 4 月2021 年能源工作指导意见国家能源局开展氢能产业试点示范，探索多种技术发展路线和应用路径。结合氢能、储能和数字化与能源融合发展等新兴领域、产业发展亟需的重要领域，研究增设若干创新平台。深化中欧智慧能源、氢能、风电

34、、储能等能源技术创新合作，推动一批合作示范项目落地实施。资料来源：各政府官网，整理、 氢能发展已在路上，应用场景广泛随着氢能应用技术发展逐渐成熟，以及全球应对气候变化压力持续增大，氢能产业关注度日益提升，氢能及燃料电池技术作为实现低碳环保发展的重要创新技术，正在迎接一轮高速发展窗口；2020 年，我国“碳达峰碳中和”战略提出后，氢能产业再次迎来新一轮的投资热度，和氢能发展应用密切相关的各环节龙头企业均加大在氢能产业的布局和发展。上游制氢：阳光电源、隆基股份、宝丰能源（1）2021 年 3 月 18 日， 阳光电源发布国内首款绿氢 SEP50 PEM 电解槽（功率 250kW），是目前国内可量产

35、功率最大的 PEM 电解槽。公司早在 2019 年便与中科院大连物化所在合肥签订氢产业化战略合作协议，共同成立“PEM 电解制氢技术联合实验室”，并先后在山西榆社县、吉林榆树市、吉林白城市等地推动制氢项目建设并取得积极进展。未来阳光电源计划形成“风-光-储-电-氢”业务全面发展格局，力争成为全球领先的绿氢系统解决方案及服务供应商。（2）2021 年 3 月 31 日，西安 隆基氢能科技有限公司注册成立，注册资本金 3亿元，隆基股份董事长李振国亲自担任法定代表人、董事长兼总经理，体现出隆基对氢能发展利用的重视；该公司未来发展重点将主要聚焦制氢环节，李振国也曾表示“把绿氢变得低廉便宜也是隆基下一步

36、要建立的能力”。此外，隆基股份于 2021 年 4 月 13 日与中国石化签署战略合作协议，未来将在分布式光伏、光伏+绿氢、化工材料等多领域形成深度的合作关系，共同开拓清洁能源应用市场。2021 年 5 月 31 日，隆基新型氢能装备项目正式落户无锡，该项目一期注册资本 1 亿元，投资总额 3 亿元，预计到 2022 年底将达到年产 1.5GW 氢能装备的能力。（3）2021 年 4 月 20 日，由 宝丰能源组织实施的“国家级太阳能电解水制氢综合示范项目”在宁夏正式投产，包括 20 万千瓦光伏发电装置和产能为 2 万标方/小时的电解水制氢装置，是目前全球单场规模最大、单台产能最大的电解水制氢

37、项目。公司计划用 20 年时间，实现以新能源制取的绿氢替代燃料煤制氢，使公司摆脱煤炭资源制约，实现二氧化碳的近零排放。图 9：阳光电源 PEM 电解槽图 10：宝丰能源“国家级太阳能电解水制氢综合示范项目”资料来源：阳光电源先进技术研讨会资料来源：上海证券报中游加氢：中国石化、中国石油（1）2021 年 3 月，中国石化计划在“十四五”期间规划布局 1000 座加氢站或油氢合建站，这一规模约为 2020 年底全国加氢站总数的 8 倍。此外，2020 年 9月拥有中国石化自主知识产权的首套高纯氢气生产示范装置在高桥石化成功投产，推动公司 2020 年年产氢气量超过 350 万吨。中国石化正积极调

38、整加氢站规划布局，确保氢能成为中国石化最具竞争力的战略新兴业务与实践绿色低碳新发展理念的新标杆。（2）2021 年 5 月 18 日，中国石油直属科研机构中国石油石油化工研究院正式成立氢能、生物化工和新材料三个新研究所。中国石油早在 2018 年起便积极布局氢能供给产业链，先后在张家口、北京、上海临港等地推动加氢储氢相关设施的建设。图 11：中国石化琼海银丰撬装加氢站图 12：中国石油张家口冬奥太子城加氢站资料来源：搜狐网资料来源：环球网下游用氢：潍柴动力、宝武集团、国家电投（1）2021 年 4 月 23 日， 潍柴动力定增方案获批，拟投资 20 亿元用于燃料电池产业链建设项目，达产后可形成

39、年产 2 万氢燃料电池、3 万台新型燃料电池的相关产能布局。公司自 2016 年收购弗尔赛正式布局燃料电池领域，并先后于2018 年 5 月和 11 月收购英国锡里斯 19.9%和巴拉德 20%股份，进一步加大在燃料电池领域的研发和布局。2021 年 4 月，国家燃料电池技术创新中心和“氢进万家”科技示范工程两大国家级项目同时启动并由潍柴动力担纲建设，体现出公司在燃料电池领域的技术领先实力。（2）2021 年 3 月， 宝武集团旗下的全球低碳创新研究基地八一钢铁的富氢碳循环高炉试验项目已启动第二阶段的工程建设，成功后再大幅提高冶炼炉利用系数的同时还可以减少 30%的二氧化碳排放。早在 2019

40、 年宝武清洁能源公司正式成立，持续推进氢能业务并驱动钢铁能源结构优化，缓解能源约束，支撑主业低碳冶炼，助推国家氢能发展与低碳社会构建。图 13：潍柴动力与巴拉德在氢燃料电池技术全面合作图 14：八一钢铁富氢碳循环高炉资料来源：网易资料来源：中国炼铁网国家电投早于 2017 年 5 月便注册成立国家电投集团氢能科技发展有限公司，意在国家电投整体氢能产业战略布局框架下高起点、快节奏的开展氢能产业关键科技核心创新，主要在燃料电池研发、动力系统研发、制储技术研究等方面实现突破；2021 年 1 月，国家电投氢能公司举行了 A 轮融资引战签约仪式，与未来科学城、国家电投中央研究院、嘉兴氢合等股东签署增资

41、协议，为氢能公司的发展继续赋能出力。公司有望利用其在可再生能源发电、储能、氢能等方面的综合布局，打通可再生能源发电+储能（氢气）全产业链。2、 发展目标：低碳前提下降本+规模化整个氢能产业链涉及的行业广泛，从上游的制氢、到中游的储运、再到下游的氢能应用，涵盖能源化工、交通运输和机械设备等多个行业。目前我国主要的氢能产业链链条为煤制氢高压气氢集束管车运输工业应用（合成氨、甲醇等）；未来随着技术进步和产业规模的快速发展，最具实用性、经济性和可持续发展潜力的应用路线将转变为电解水制氢液氢+管输工业+交通+建筑+储能全方位应用。图 15：氢能产业链全景图中游储运下游应用钢铁工业化工储运状态储运方式炼油

42、船舶气态集装格集装管束（拖车）管道飞机交通高铁氢燃料电池车液态槽罐车有机载体乘用车 物流车 客车公交固态储氢金属储能介质储能再生能源 中游：氢气属于类危险品，对运输安全性较高；未来液氢与管道运输有望成为最主要、成熟的氢气储运方式 下游： 氢能燃料电池系统组装而成的燃料电池车是未来氢能产业链的主要发展方向上游制氢电解水制氢（可再生能源发电）工业副产制氢煤基制氢上 游：制氢的技术路线多元化，不存在单一最优模式；基于碳排放和可持续发展考虑，电解水制氢有望成为未来氢气制取主流方式资料来源：绘制根据 Energy Transitions Commision 在Making the Hydrogen Ec

43、onomy Possible的预测，全球的氢能需求有望从 2020 年的 1.15 亿吨提升至 2050 年的超过 10 亿吨，其中：用于终端消费的氢能需求有望突破 5 亿吨（主要集中在工业端的水泥、钢铁、化工等细分行业，以及建筑端的供暖使用）；用于绿色氨气生产和合成燃料生产的氢能需求分别为 0.8 和 1 亿吨（均集中在交通领域，其中在船运领域氢能需求有望占终端需求的 80%）；储能领域未来的氢能应用规模仍有不确定性（占未来储能需求的 25%），范围从 0.8 亿吨2.7 亿吨不等。图 16：氢能 2050 年应用规模预测用于消费用于绿色氨气生产用于合成燃料生产用于储能储能弹性工业交通建筑储

44、能1908583127518总计资料来源：Making the Hydrogen Economy Possible(ETC)，单位：百万吨在当前时点来看，技术最成熟、未来发展前景相对最为广阔的是交通领域的燃料电池汽车。汽、柴油作为传统车用燃料，统治汽车领域约百年的时间，在新能源革命的大潮及全球碳中和的趋势下，车用动力的变革已经开始，“用得起、买得起”已经成为不同动力汽车能否商业化推广放量的关键。“用得起”：燃料要清洁、且成本要低。根据欧阳明高 2021 年中国电动汽车百人会发言，从基于可再生能源的能源动力组合全链条能效分析，如果能源供给侧端的电价相同，总体能效差别等于成本差别，充电电池能做的事

45、情就可以不用氢燃料电池，因为制氢的电价不会比充电电价更便宜（综合效率方面，电动车（77%）燃料电池（30%）内燃机（13%）。有一些场景用氢燃料依然是不错的选择：长距离客、货运（重卡、大巴、公交）、锂电能量衰减比较快的地区（北方）、物流叉车、轮船等，以及大规模储能、工业原料。表 2：基于可再生能源的能源动力组合全链条能效分析环节能量损失项目电动车燃料电池内燃机汽车100%可再生能源燃料环节电解二氧化碳捕捉 运输、储存、加注-5%-22%-22%-22%-44%燃料生产效率95%61%44%充电设备-5%电池充电-5%动力环节氢转化为电-46%DC/AC 转换-5%-5%发动机效率-5%-5%-

46、70%综合效率77%30%13%资料来源：面向碳中和的新能源汽车创新与发展（欧阳明高），整理我们基于当前各类动力汽车能源成本的经济性测算也可以得出类似结论：当前时点在乘用车方面，电动（插电混动）汽车的经济性远好于汽油车和燃料电池车（对于轿车类型，电动车的百公里成本约 10 元，而汽油和燃料电池车的百公里成本分别达到 33 元和 63 元）。表 3：不同类型动力汽车能源成本经济性测算类型车型经济性（MPGe）百英里能耗单位能源成本单位百英里成本（美元）百公里成本（元）轿车汽油2021 Honda Civic 4Dr362.8gal/100 mi2.94美元/加仑8.2333.23电动2021 T

47、esla Model 3 Long Range AWD13425KWh/100 mi9.8美分/千瓦时2.459.89插电混动s Prime13325KWh/100 mi9.8美分/千瓦时2.459.89燃料电池20Limited651.56kg/100 mi10美元/千克15.6363.08SUV汽油2021 Honda HR-V FWD303.3gal/100 mi2.94美元/加仑9.7039.17电动2021 Tesla Model Y Long Range AWD12527KWh/100 mi9.8美分/千瓦时2.6510.68插电混动ota RAV4 Prime 4WD9436KW

48、h/100 mi9.8美分/千瓦时3.5314.24燃料电池2021 Hyundai Nexo571.79kg/100 mi10美元/千克17.8672.09资料来源：经济性和百公里能耗数据来自 F，能源成本数据来自 Wind，整理；人民币对美元汇率取 6.5而对于燃料电池发展最快的重卡，虽然当前时点燃料电池重卡仍不具优势，但随着规模化的推进、技术的进步、以及加氢成本的下降，2030 年燃料电池重卡在政府补贴支持的情况下（约 9 万美元或 60 万人民币）经济性已经可以和柴油重卡媲美；到了 2050 年燃料电池重卡经济性有望优于柴油重卡。表 4：柴油重卡及燃料电池重

49、卡经济性测算柴油重卡2020燃料电池重卡柴油重卡2030E燃料电池重卡柴油重卡2050E燃料电池重卡购车成本估算柴油发动机及后处理（美元）200002000020000废热回收系统（美元）750062505000传动装置（美元）870087008700燃料存储设备（美元）363529443631248836311736燃料电池系统（美元）871642025012000电机（美元）450045004500电池（美元）218150021815002181500车身（美元）750007500075000750007500075000总制造成本（美元）1117812211081105311137381

50、09281104736x 制造商溢价5总购车成本（美元）134137265330132637130799131137120446燃料成本估算燃料价格2.78 美元/加仑16 美元/千克3.73 美元/加仑4.7 美元/千克4.09 美元/加仑2.5 美元/千克单位距离燃料消耗10 英里/加仑10.7 英里/千克13 英里/加仑14 英里/千克15.6 英里/加仑17 英里/千克设计里程（英里）100000010000001000000100000012000001200000总燃料成本（美元）27800014953272869233357143146151

51、76471平均购车成本（美元/英里）0.130.210.1平均燃料成本（美元/英里）0.281.50.290.340.260.15平均维修成本（美元/英里）7平均总成本（美元/英里）0.582.020.590.680.540.42资料来源：光大证券 2020 年 4 月外发的报告氢能重卡，蓄势待发氢能与燃料电池产业前沿系列七“买得起”：通过技术研发、规模化降本，使汽车购买成本下降，达到可平价消费区间。目前看，锂电池车购买成本已经可以与传统燃油车相抗衡，进入市场化快速放量阶段；氢能燃料电池车目前因为还处于规模化初期，仍需要 5

52、-10 年时间通过规模化降本，作为锂电的互补，未来也值得期待。图 17：锂电动汽车产业发展不同阶段节能与新能源汽车发展规划2011-2020补贴政策起点、应用推广十城千辆政策补贴门槛提升、推广全国补贴逐步退坡提质阶段百万辆级放量阶段销量达10万辆级导入阶段 十城千辆推广1,200,0001,000,000800,000600,000400,000200,00002009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019示范推广数量:纯电动汽车纯电动汽车销量资料来源：Wind，；单位：辆表 5：目前制氢的四大技术路线、 上游：电力降本助力绿氢“用

53、得起”灰氢不可取，蓝氢可以用，废氢可回收，绿氢是方向制氢是氢能产业链的最前端环节，当前技术路线多元化不存在单一最优模式，需要因地制宜选择适合所在地资源禀赋、经济条件等客观环境的制氢手段。制备氢气的方法已较为成熟，从多种来源中都可以制备氢气，每种技术的成本及环保属性都不相同，主要分为四种技术路线：工业尾气副产氢、电解水制氢、化工原料制氢、化石燃料制氢等。而按照制氢的清洁程度（一般是碳排放量）分类，（1）以化石能源为原料，通过甲烷重整等方法生产的氢气称为 灰氢，碳排放量相对最高；（2）在以化石能源为原料的制作过程中增加碳捕捉和贮存环节，进而生产的氢气成为 蓝氢，碳排放量相对较低；（3）可再生能源电

54、解水得到的氢气为 绿 氢，生产过程可以基本做到零碳排放。方式原料原理化石燃料制氢煤、焦炭以煤在蒸汽条件下气化产生含氢和一氧化碳的合成气，合成气经变换和分离制得氢，可以制取纯度大于 99%的氢气天然气、石油天然气、石油产品生成一氧化碳同水的合成气，然后通过 PSA 法或膜法分离法转化为二氧化碳和氢气，从而制取高纯度氢气化工原料制氢甲醇、氨甲醇裂解制氢、氨分解制氢等都属于含氢化合物高温热分解制氢含氢化合物由一次能源制得工业尾气制氢合成氨生产尾气炼油厂回收富氢气体制氢氯碱厂回收副产氢制氢生产一吨合成氨，排气量约 150-250Nm3。在生产合成氨的同时，对排放气回收利用，通过 PSA 装置提取纯氢作

55、为合成氨生产的副产品，具有极大的经济价值在催化重整过程中，烃类发生转移反应，副产大量的富氢气体；在加氢精制、加气裂化反应、渣油催化裂化等过程中均有排放气、副产富氢气体产生。采用膜法分离装置或PSA 提氢装置，就可使这些富氢气体得到回收利用氯碱厂以食盐水（NaCl）为原料，采用离子膜或石棉隔膜电解槽生产烧碱（NaOH）和氯气（Cl2），同时可得到副产品氢气。把这类氢气再去掉杂质，可制得纯氢。我国许多氯碱厂都采用 PSA 提氢装置处理，可获得高纯度氢气焦炉煤气中氢的回收利用焦炭生产过程中，可获得焦炉煤气，其氢的含量约为 50-60%。可以变压吸附法（PSA 法）提取纯氢传统水电解制氢可再生能源制氢

56、电解液一般是含有 30%左右氢氧化钾（KOH）的溶液，当接通直流电后，水就分解为氢气和氧气资料来源：化石原料制氢技术发展现状与经济性分析（黄格省等），整理化石燃料制氢有着更高的效率，但是其全生命周期碳排放量远高于其他方式。虽然使用化石燃料制氢（煤、天然气等）拥有超过 80%的利用效率，但是其制氢的全生命周期平均二氧化碳排放量近 14 kgCO2/kg H2；作为对比，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仅不到 2 kgCO2/kg H2，在当前“碳达峰、碳中和”背景下更具发展潜力。图 18：目前各类制氢技术的全生命周期 C

57、O2 排放量图 19：目前各类制氢技术的制氢效率1614121086420化石燃料核能生物质可再生能源90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%化石燃料核能生物质可再生能源资料来源：Life cycle greenhouse gases emission analysis of hydrogen production from S-I thermochemical process coupled to a high temperature nuclear reactor（Mario R. Giraldi 等），单位：kgCO2/kg H2资料来源：Life cycle asse

58、ssment of hydrogen fuel production processes（C. Koroneos 等）展望未来，绿氢生产有望基本实现零碳排放。未来随着电解水技术的持续进步、可再生能源发电规模的持续发展、设备利用小时数的持续提升，2050 年可再生能源发电制氢的全生命周期二氧化碳排放量有望降至 0.5 kg CO2/kgH2,LHV 左右。图 20：2050 年各类制氢技术的全生命周期 CO2 排放量预测水能（5000 年利用小时）+PEM电解槽风能（2400 年利用小时）+PEM电解槽太阳能（1500 年利用小时）+PEM电解槽天然气（运距1700km）+自热重整+碳捕集98%

59、天然气（运距1700km）+蒸汽甲烷重整+碳捕集90%天然气（运距5000km）+蒸汽甲烷重整+碳捕集90%天然气（运距1700km）+自热重整天然气（运距1700km）+蒸汽甲烷重整天然气（运距5000km）+蒸汽甲烷重整0.8绿氢蓝氢9.211.0024681012能源生产氢气生产设备建设资料来源：Hydrogen Decarbonization PathwaysA Life-cycle Assessment（Hydrogen Council），单位：kg CO2/kgH2,LHV注：假设 2050 年各类电解槽生产设备的制造和安装碳排放量为 0绿氢生产

60、成本仍相对较高，未来降本空间潜力较大，且碳税的增加有望加快绿氢对其他能源类型的替代。在现有技术和规模的情况下，绿氢的生产成本仍相对较高（约 4 美元/kg H2，灰氢和蓝氢的生产成本在 1.52 美元/kg H2 左右）；但是随着可再生能源电价的持续降低和电解槽技术的提升，绿氢生产成本仍将持续下降；如果考虑到碳税在未来的引入（假设 50 美元/吨），则绿氢的生产成本分别有望在 2030/2032/2038 年超过蓝氢/灰氢/LNG（亚洲）。图 21：目前绿氢成本仍高于灰氢及蓝氢图 22：绿氢成本下降过程中和各类能源比较的盈亏平衡点55443322203011002032203820412045