氫能源迎爆發風口!帶動十萬億級新興產業

今年以來的美股市場上,明星股不僅僅是以蘋果和特斯拉為代表的大型科技股,氫能源概念亦是一大風口。最近,氫能源概念的風頭更是蓋過電動車,領頭羊—氫燃料電池製造商普拉格能源(Plug Power)在最近八個交易日內累計漲幅達四成。

當前全球氫能的開發利用步伐逐漸加快,氫能對各國意義重大,多國從頂層設計推動氫能源。其中中國將氫能寫入政府工作報告,日本將發展氫能視為國策,韓國將氫能源定位為三大戰略投資領域之一,各國均積極發展氫能源並制定了相應的路線圖。

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麥肯錫最近一份研究報告展示了美國氫經濟路線圖,包括五個使用路徑:運輸;發電和電網平衡;工業燃料;原料;住宅和商業建築燃料。該研究指出:“通過跨部門擴張,到2030年美國的氫需求將達到1700萬噸,到2050年將達到6300萬噸,大致相當於能源需求的14%。”

根據我國《節能與新能源汽車技術路線圖》,到2020年燃料電池汽車在公共服務領域的示範應用要達到5000輛的規模;到2025年,實現氫燃料電池汽車的推廣應用,規模達到5萬輛;到2030年,實現氫燃料電池汽車的大規模推廣應用,氫燃料電池汽車規模超過1百萬輛。到2020年、2025年、2030年加氫站數量達100、300、1000座。

早前,我國備受市場關注的氫能“以獎代補”政策已經落地。而“以獎代補”政策將發揮真金白銀扶持行業的作用,有望使氫能複製新能源汽車快速發展的路徑。有預測表示,未來氫能在中國終端能源體系中的佔比將達到10%至15%,氫能將與電力協同互補,共同作為終端能源體系的消費主體,並帶動形成十萬億級的新興產業。

氫能源迎爆發風口!帶動十萬億級新興產業

根據國際氫能委員會的預測,到2050年全球氫能源消費佔總能源需求的18%,氫能源及應用年均市場規模超2.5萬億美元(考慮相關產品如燃料電池車市場規模超4萬億美元)。

氫能是公認的最潔淨的燃料,具有高能量、無汙染、零碳零汙染的特點,是一種重要的能源形式。氫能市場空間巨大,可形成龐大產業群,氫能更將成為未來經濟發展的新動能,對企業與地方政府發展意義重大。

從不同能源的燃油熱值與發電建設成本方面考慮,氫能源均具優勢。從燃料熱值角度看,氫能源高於天然氣、汽油、煤和乙醇等其他能源。氫氣燃料熱值幾乎是其他化石燃料的3倍多。從發電建設成本來講,氫能源發電建設成本最低。EIA數據顯示,氫氣發電建設成本僅580美元/千瓦,在光伏、風能、天然氣、生物質能、石油發電等眾多方式中成本最低。

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從全球氫能產業發展來看,氫能開發利用已經進入商業化應用階段,已在交通、發電、航天等領域實現氫能及燃料電池技術產業化突破。

作為氫能的重要應用,氫燃料汽車在我國乃至全球範圍內尚屬起步階段,未來如獲發展也將大幅提振工業氫氣市場。

中國的氫能源經濟地圖,呈現了3+1的產業鏈集群分佈,暨華東、華北、中南和四川省。3+1地區政府出臺了相應的扶持政策,湧現了貫穿從氫能製備到下游整車應用的產業鏈集群。

氫能源產業鏈的完善需要很多專用裝備支持,而且大多數技術含量高,可分為制氫、儲氫、運氫、加氫站運營、燃料電池及下游應用五個部分,且主要集中在制氫、儲氫領域。

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在制氫領域,在國家氫能源戰略政策的驅動下,我國能源結構具有從碳氫化合物能源向氫能源轉變的趨勢,氫能源有望成為下一代基礎能源。

產業鏈上游是氫氣的製備,主要技術方式有傳統能源的熱化學重整、電解水和光解水等。中游是氫氣的儲運環節,主要技術方式包括低溫液態、高壓氣態和固體材料儲氫。

氫能燃料電池的主要下游是氫能燃料電池車,與傳統汽車相比,氫能燃料電池車具有環境友好、續航里程長、動力系統效率高、能源補給時間短等特點。

氫能燃料電池車中最重要的部分就是燃料電池電堆,而膜電極(MEA)則是質子交換膜燃料電池中最核心的部件,此外燃料電池還包括質子交換膜、氣體擴散層和催化劑等關鍵組成部分。

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圖表來源:信達證券

從氫能投資機會方面來看,根據中國氫能聯盟的預計,到2030年中國氫氣需求量將達到3500萬噸,在終端能源體系中佔比5%,到2050年在中國終端能源體系中佔比至少達到10%,氫氣需求量接近6000噸,可減排7億噸二氧化碳,產業鏈產值約12萬億元。

我國氫能市場發展初期(2020-2025年左右),氫氣年均需求約為2200萬噸,氫能市場發展中期(2030年左右),氫氣年均需求約3500萬噸,氫能市場發展元氣(2050年左右),氫氣年均需求約6000萬噸。

其中交通運輸領域用情比例19%,相當於減少8357萬噸原油或者1000億立方米天然氣;工業領域用氫3370萬噸,建築及其他領域用氫110萬噸,相當於減少1.7億噸標準煤。

從全球氫能產業發展來看,氫能開發利用進入商業化應用階段,已在交通、發電、航天等領域實現氫能及燃料電池技術產業化突破。

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日本豐田MIRAI氫能源汽車結構示意圖

隨著燃料電池技術的不斷完善,以燃料電池為核心的新興產業將使氫能的清潔利用得到最大發揮,主要表現在氫燃料電池汽車、分佈式發電、氫燃料電池叉車和應急電源產業化初現端倪。

燃料電池有望複製鋰電發展路徑,呈現爆發式增長,關鍵零部件有望受益。目前國內燃料電池行業尚處於“十城千輛”階段,伴隨產業化落地加快核心零部件有望受益。

目前燃料電池系統約佔整車成本50%以上,電堆約佔系統成本60%,膜電極約佔電堆成本31%。目前上游原材料中膜電極、質子交換膜國內部分實現國產化,氣體擴散層尚需進口,中游系統和電堆以及下游政策和已能完全國產化。


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從國內汽車企業的市場佈局來看,佈局客車與專用車領域的企業也居多。目前氫燃料電池客車還停留在示範運行的階段。氫燃料電池汽車仍處研發試行階段,預計車輛產業化及快速推廣要到2020-2025年,市場普及預計要在2025-2030年。

當前氫能源產業處於發展導入期,整個行業發展成本大,需要政策的推動和扶持,因此企業也將面臨政策方向的影響。隨著行業高速發展和產業鏈下游快速增長的需求,氫能源市場有望迎來廣闊的市場空間。


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