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氢能源行业制氢专题研究报告：重视制氢环节投资机会1.双碳背景下，氢能应用大有可为氢能下游应用空间广阔，交运、储能、工业、建筑齐发力。据能源转型委员会预测，全球氢能需求有望从2019年1.15亿吨上升至2050年10亿吨，其中氢燃料电池车应用可达6000万吨，储能应用可达2.7亿吨，远超车用氢能，工业领域氢能需求超过3亿吨。1）交通运输领域：氢燃料电池车先行，氢燃料电池船舶、氢燃料电池飞机蓄势待发。在交通运输领域，氢能不仅应用于燃料电池车，目前正向其他交通运输领域扩展，例如氢燃料电池船舶，氢燃料电池飞机。至2050年氢燃料电池船舶与氢燃料电池飞机的氢气需求将会远超氢燃料电池车对于氢气的需求。氢燃料电池车目前仍处于大规模商业化初期，氢燃料电池降本决定了其市场化进程。至2050年，随着氢燃料电池的技术突破与规模效应带来的成本下降，由于氢燃料电池续航能力强、低温适应能力强、能源补给时间短等优势，不仅氢燃料电池车的渗透率将快速上升，其他交通运输领域对于氢能的应用也有望迎来重要转折点。2）储能领域：碳中和背景下可再生能源迅猛发展，储能势在必行，氢储能将扮演重要角色。随着可再生能源发电在发电侧占比逐渐增大，其随机性、间歇性、能量密度低等特点，会加剧电力系统供需两侧的双重波动性与不确定性，系统调峰难度大。在此场景下，储能迎来发展机遇。据全球互联网合作组织预测，传统电力系统调节手段将无法满足可再生能源发电产生的波动性储能需求，随着可再生能源发电装机规模的扩大，为平滑电力系统波动性问题的储能需求也将提高。氢能兼具清洁二次能源与高效储能载体的双重角色，是实现可再生能源大规模跨季节储存、运输的最佳整体解决方案。目前我国依旧存在弃风、弃光等问题，利用富余的可再生能源电解水制氢，再将氢能运输至能源消费中心利用，可以有效解决可再生能源不稳定及运输问题，氢储能将在储能领域占据一席之地。3）工业领域：氢能助力工业部门深度脱碳，碳中和背景下，工业部门将是氢能发展的催化剂。氢气在现代工业中主要应用于石油领域的炼油和化学工业的主要原料。全球每年在工业领域消耗的氢气量超过了500亿Nm3。目前，为了改善石油和天然气等化石燃料品质，必须对其进行精炼，如烃的增氢、煤的气化、重油的精炼等，这些过程中都需要消耗大量的氢气。在化工业中，制备甲醇和合成氨均需要氢气做原料，尤其是合成氨的用氢量最大。未来工业领域的应用将主要在氢能炼钢、绿氢化工和天然气掺氢三大场景，由此助力工业部门深度脱碳。4）建筑领域：氢能作为清洁能源解决建筑用能仍处起步阶段。国外正积极探索建筑应用的技术解决方式。目前，以日本、韩国、欧洲为代表正在应用户用燃料电池装置，日本应用居多，为建筑发电的同时，产生余热用于供暖、洗浴热水。我国目前技术路径尚不清晰，建筑与人口密度大，管道系统复杂，用能特点与国外有较大差异。综合来看，在双碳背景下，未来氢能的应用场景势必大幅扩充，氢能上游——制氢领域有望迎来爆发。2.制氢：多元化发展供给格局，可再生能源制氢将成主流我国制氢以碳排放最高的煤制氢为主，电解水制氢仍不具规模。目前全球制氢原料中，天然气使用最为广泛，占比达到48%，其次是醇类，占比为30%，电解水使用最少，占比仅为4%。而我国制氢原料中煤制氢最为广泛，占比高达62%，其次为天然气重整制氢占比为19%，电解水制氢占比最少，仅为1%。目前，全球制氢技术的主流选择是天然气制氢，这主要是由于天然气制氢的成本较低。此外，由于清洁性好、效率高、成本低，采用天然气重整制氢具有较大利润空间。采用电解水制氢是当前制氢环节的研究热点，技术也较为成熟，其他新型制氢法尚未应用于大规模制氢。2.1化石能源制氢：目前主流制氢方式，碳捕捉将增加成本煤制氢：煤制氢一般包括煤气化、煤气净化、一氧化碳变换以及氢气提纯等主要生产环节，核心技术在于先经过不同的气化技术将煤转变为气态产物，再经过低温甲醇洗等分离过程，进一步转换成高纯度的氢气。与传统的石油化工所采用的烃类蒸气转化制氢相比，国内采用的煤制氢工艺原料成本低，装置规模大，但设备投资大。煤制氢需要大型的气化设备，煤制氢一次装置投资价格较高。煤制氢成本构成中煤炭费用仅占比36.9%，氧气费用占比25.9%，由于煤制氢投入大，制造及财务费用对其成本影响较大，占比达到22.5%，燃料动力费用占比7.9%。据IEA数据，结合CCUS的煤制氢将增加130%的运营成本和5%的燃料和投资成本，使最终制氢成本增加12元/kg，最终制氢成本为24元/kg。天然气制氢：天然气制氢技术中，蒸汽重整制氢较为成熟，是国外主流制氢方式。其原理是：先对天然气进行预处理，甲烷和水蒸气在转化炉中反应生成一氧化碳和氢气等；经余热回收后，在变换塔中，一氧化碳和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气。天然气制氢成本构成中，天然气费用是其最主要因素，占比高