氢能源行业研究报告：可再生能源制氢专题分析.docx

氢能源行业研究报告：可再生能源制氢专题分析1、实现全球零碳经济愿景，利用氢能是必然之举从全球能源结构看，终端能源中化石能源消费仍占据了较大比例。2019年全球终端能源消费达415EJ，其中石油、天然气、煤炭占比分别为42%、15%、11%，化石能源总占比为78%，是长久以来全球碳排放的主要来源。而若想达成2050年全球零碳经济的愿景，未来全球能源结构必将出现翻天覆地的变化。在2050年零碳场景下，直接电力和氢气（及其衍生品）将是未来全球能源结构中最为重要的两个组成部分，在2050年全球能源结构中的占比分别达到68%和18%，氢气（及其衍生品）将作为直接电力最为重要的补充，在钢铁、长途航运、储能、化肥生产等领域发挥不可替代的作用。1.1、氢气的特质决定了其广泛的利用价值氢是地球上分布最广的元素之一，以化合态存在于各种化合物中，如水、煤、天然气、石油及生物质中，被誉为21世纪的终极能源。但氢气易造成钢设备的氢致开裂及氢腐蚀，叠加其每立方米释放热量较低的性质，在氢气压缩和氢气储运技术尚未成熟前，影响了人们对氢气的认知。实际上，氢能是高效环保的二次能源，能量密度与相对安全性高于其他燃料。其能量密度高，是汽油的3倍有余；其使用装置的使用效率高，燃料电池的能量转换效率是传统内燃机的2倍；其反应产物是水，排放产物绝对干净，没有污染物及温室气体排放；安全性相对可控，引爆条件比汽油更为严苛；其物质储备丰富，未来氢能的制取存在更多的可能性。1.2、氢能产业链在未来将发生重大变革完善的氢能产业链包含：上游氢气制取、储运、加注；中游燃料电池及其核心零部件的制造；下游为燃料电池及氢气应用，涉及交通、工业能源、建筑等多领域。预计到2050年，氢能产业链上下游均有重大变革。目前氢能产业链上游普遍通过化石燃料制氢+高压气氢拖车形式进行氢气制取与储运，未来将向可再生能源电解水制氢+液氢管运的形式转变；下游氢能目前主要应用在工业领域，包含炼化、合成氨、甲醇生产等，未来将在工业、交通、建筑、储能等多领域进行全方位的应用，特别是在交通领域，氢气高能量密度的特性使其在航空、船运、重卡等领域颇具应用潜力，交通领域的氢气需求有望从2018年的不及1万吨增长至2050年的2.96亿吨；而目前看，氢燃料电池车是技术最成熟、未来最具潜力的下游应用方向，其也将带动中游燃料电池及相关零部件市场规模增幅快速提高。从投融资角度看，2020年氢能产业链上游投融资规模为712亿元，其中制氢领域项目投资环节多，设备投资大、投资周期长，是上游投融资规模中占比最高的环节，达95%；中下游燃料电池及汽车领域2020年投融资规模为515.2亿元，较2021年同比增长78.5%，燃料电池汽车、系统、电堆是目前投资重点环节，合计占比达91%，未来短期内系统、电堆、膜电极、双极板、空压机将会是投融资重点环节，而质子交换膜、催化剂、碳纸等环节仍面临较大的资金缺口，短期内发展受阻。2、灰氢在未来将被逐渐替代，蓝氢成为过渡解决方案从制取原理看，制氢方式大体可分为四类，化石能源制氢、工业副产制氢、高温分解制氢、电解水制氢，以及光解水、生物质等技术尚不成熟的其他制氢方式。化石能源、工业副产及高温分解制氢由于在生产氢气的过程中排放大量CO2，由其所制氢气也被定义为灰氢；在制灰氢过程中结合碳捕集、利用及封存技术（CCUS）减少碳排放后所得氢气被称为蓝氢；而通过可再生能源电解水所制氢气被称为绿氢，其制氢过程中几乎没有碳排放。目前化石能源制氢仍是全球包括中国在内的主流制氢方式。全球制氢量最高的工艺路线是天然气制氢，占全球制氢量的48%；煤制氢产量占比约为18%，主要来源于中国的煤制氢（ETC）。中国“富煤缺油少气”的能源禀赋致使煤制氢路线产氢量在国内占比最高，2019年达到63.54%，其次是工业副产氢和天然气制氢，而电解水制氢仅有微量示范应用。未来电解水制氢将逐步对化石能源和工业副产制氢进行替代。中短期来看，中国氢气来源仍以化石能源制氢为主，以工业副产氢作为补充，可再生能源制氢的占比将逐年升高。预计到2050年，约70%左右的氢气由可再生能源电解水制取，其余20%由化石能源制取，10%由生物制氢等其他技术供给。2.1、灰氢是中国目前氢气产能的最主要来源2.1.1、化石能源制氢是灰氢的中坚力量（1）煤制氢煤制氢成本最低、技术最成熟、运用最广泛。其工艺技术一般有两种，即煤气化与煤焦化。以煤气化为例，其工艺流程是将煤炭经高温气化形成合成气，并进行混合气体净化、CO变换分离，之后再经CO2分离、氢气提纯尾气处理等工序后得到高纯度氢气。煤制氢优势在于工艺技术成熟、原料成本低、装置规模大，但是其设备结构复杂、配套装置投资成本高、且气体分离成本高、产氢效率低、CO2排放高。（2）天然气制氢天然气水蒸气重整制氢（SMR）目前为国内外普遍