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        畢馬威-能源行業:一文讀懂氫能產業-220915

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        日期:2022-09-16 08:46:30 研報出處:畢馬威
        行業名稱:能源行業
        研報欄目:行業分析 蔡忠銓,林偉,沈瑩  (PDF) 62 頁 2,511 KB 分享者:kg***1
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        研究報告內容
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          能源是國民經濟的命脈。http://www.hibor.com.cn【慧博投研資訊】隨著工業化和城鎮化進程的不斷提升,我國已成為全球能源消費大國。http://www.hibor.com.cn(慧博投研資訊)與此同時,我國能源對外依存度高、結構有待優化、碳排放量大等問題也不斷顯現,可持續發展、能源轉型、能源安全等成為我國重點發展領域。氫能是一種來源豐富、綠色低碳、應用廣泛的二次能源,正逐步成為全球能源轉型發展的重要載體之一。

          2022年3月,國家發展改革委、國家能源局聯合印發《氫能產業發展中長期規劃(2021-2035年)》,以實現“雙碳”目標為總體方向,明確了氫能是未來國家能源體系的重要組成部分,是用能終端實現綠色低碳轉型的重要載體,也是戰略性新興產業和未來產業的重點發展方向。氫能作為高效低碳的能源載體,綠色清潔的工業原料,在交通、工業、建筑、電力等多領域擁有豐富的落地場景,未來有望獲得快速發展。

          本報告從氫能的特點和主要類型入手,對氫能產業鏈、各國發展策略、我國氫能產業政策、氫能產業投融資等進行了詳細的梳理,并對氫能未來發展趨勢進行了展望。主要發現包括:

          市場規模

          從全球角度來看,當前氫能產量約7,000萬噸左右,且主要為化石能源制氫。隨著全球低碳轉型進程的加快,氫能特別是清潔氫能將得到迅速發展。根據國際主要能源機構的預測,到2050年,氫能產量將達到5-8億噸區間,且基本為以藍氫和綠氫為代表的清潔氫能。從占比角度來看,氫能有望從目前僅約0.1%全球能源占比上升到2050年12%以上的占比。

          自2020年“雙碳”目標提出后,我國氫能產業熱度攀升,發展進入快車道。2021年中國年制氫產量約3,300萬噸,同比增長32%,成為目前世界上最大的制氫國。中國氫能產業聯盟預計到2030年碳達峰期間,我國氫氣的年需求量將達到約4,000萬噸,在終端能源消費中占比約為5%,其中可再生氫供給可達約770萬噸。到2060年碳中和的情境下,氫氣的年需求量有望增至1.3億噸左右,在終端能源消費中的占比約為20%,其中70%為可再生能源制氫。

          氫能產業鏈

          氫能產業鏈主要包括上游制氫,中游氫儲運、加氫站,以及下游多元化的應用場景。目前來看,其主要應用場景分布于交通業、工業、發電以及建筑領域。

          制氫:電解水制氫是最有發展潛力的綠色氫能生產方式,特別是利用可再生能源進行電解水制氫是目前眾多氫氣來源方案中碳排放最低的工藝,與全球低碳減排的能源發展趨勢最為吻合。目前電解水制氫主要有3種技術路線:堿性電解(AWE)、質子交換膜(PEM)電解和固體氧化物(SOEC)電解。其中堿性電解水制氫技術相對最為成熟、成本最低,更具經濟性,已被大規模應用。PEM電解水制氫技術已實現小規模應用,且適應可再生能源發電的波動性,效率較高,發展前景好。固體氧化物電解水制氫目前以技術研究為主,尚未實現商業化。

          儲能和運輸:高壓氣態儲氫、低溫液態儲氫已進入商業應用階段,而有機液態儲氫、固體材料儲氫尚處于技術研發階段。其中,氣態儲氫是目前發展相對成熟、應用較廣泛的儲氫技術,但該方式仍然在儲氫密度和安全性能方面存在瓶頸。長管拖車為主的氣態運輸,是當前較為成熟的運輸方式。

          加氫站:從規模來看,2021年中國新建100座加氫站,累計建成數量達218座,位居世界首位。2022上半年國家進一步統籌推進加氫網絡建設,全國已建成加氫站超270座。從區域分布來看,當前我國加氫站可實現除西藏、青海、甘肅外的省份全覆蓋,同時又具有一定的區域集中性特征,位列前4的省份依次為廣東省、山東省、江蘇省和浙江省。

          應用場景:目前工業和交通為主要應用領域,建筑、發電等領域仍然處于探索階段。據預測,到2060年工業領域和交通領域氫氣使用量分別占比60%和31%,發電領域和建筑領域占比分別為5%和4%。

          交通領域:

          燃料電池汽車是交通領域主要應用場景,未來有望實現高速增長。2020年由于受到疫情等因素影響,我國燃料電池汽車產銷量出現下降,但2021年燃料電池汽車產量和銷量分別同比增加35%和49%;今年以來燃料電池汽車產銷量進一步增加,上半年燃料電池汽車產量1,804輛,已經超過去年全年。我國《氫能產業發展中長期規劃(2021-2035年)》顯示,計劃到2025年我國燃料電池車輛保有量達到5萬輛。據此計算,未來幾年我國燃料電池汽車保有量的年均增長率將超過50%。燃料電池汽車主要包括燃料電池系統、車載儲氫系統、整車控制系統等。其中,燃料電池系統是核心,成本有望隨著技術進步和規模擴大而下降。燃料電池汽車適合重型和長途運輸,在行駛里程要求高、載重量大的市場中更具競爭力。

          工業領域:

          氫不僅作為工業燃料,也可以作為工業原料幫助工業減碳發展。在氫冶金、合成燃料、工業燃料等的帶動下,2060年工業部門氫需求量將達到7,794萬噸,接近交通領域的兩倍。例如,在鋼鐵領域,2020年國內鋼鐵行業碳排放總量約18億噸,占全國碳排放總量的15%左右。按照2030年減碳30%目標,需減排5.4億噸,面臨巨大挑戰。氫冶金是鋼鐵行業實現“雙碳”目標的革命性技術,綠氫有望逐漸成為化工生產常規原料。就化工行業而言,氫氣是合成氨、合成甲醇、石油精煉和煤化工行業中的重要原料。目前,工業用氫主要依賴化石能源制取。隨著可再生能源發電價格持續下降,到2030年國內部分地區有望實現綠氫平價,綠氫將進入工業領域,逐漸成為化工生產常規原料。

          發電領域:

          氫能發電主要有兩種方式。一種是將氫能用于燃氣輪機,帶動電機產生電流輸出,即“氫能發電機”。氫能發電及可以被整合到電網電力輸送線路中,以此實現電能的合理化應用,減少資源浪費。另一種是利用電解水的逆反應,氫氣與氧氣(或空氣)發生電化學反應生成水并釋放出電能,即“燃料電池技術”。燃料電池可應用于固定或移動式電站、備用峰值電站、備用電源、熱電聯供系統等發電設備。目前兩種氫能發電均存在成本較高的問題。燃料電池發電成本大約2.5-3元/度,而其他技術發電成本基本低于1元/度。降低成本是氫能在發電領域發展的關鍵。

          建筑領域:

          氫能供熱供暖在建筑中不占優勢,初期在建筑中主要采用混合氫氣。氫氣在建筑中的應用相對有限,與天然氣供熱等比較,氫氣供熱在效率、成本、安全和基礎設施的可得性等方面均有短板。早期氫氣在建筑中的使用將主要是混合形式,在2030年代后期,純氫在建筑中的使用有望超過混合氫氣。

          氫能行業融資

          今年上半年,氫能行業股權融資延續去年以來的火熱,共發生融資事件21筆,融資金額15.9億元,融資數量和金額分別比去年同期增加50%和137%。

          由于氫能行業處于起步階段,氫能企業目前的融資主要集中在早期輪次,其中A輪無論是數量還是金額都位居前列,2022年上半年氫能領域A輪投資7筆,投資金額合計6.5億元。

          從地區分布來看,上海、浙江、四川、北京等地氫能企業融資領先其他地區。其中上海、江蘇是國內燃料電池車研發與示范最早的地區,四川是國內可再生能源制氫和燃料電池的核心部件電堆研發的重要地區,北京是較早開展燃料電池電堆和關鍵零部件研發的地區。

          上半年氫能企業融資主要集中在產業鏈中游,燃料電池的研發是投資熱點,燃料電池的電堆、系統等高精尖技術備受資本青睞,共14筆。產業鏈上游制氫、儲氫和加氫環節的投資共5筆,比去年增加4筆,氫能行業融資從扎堆燃料電池向上游產業延伸,投資者更加注重布局氫能全產業鏈。

          隨著氫能產業的發展,企業間的國際投資與合作也不斷加強。在利用外資方面,我國氫能企業不斷加強與技術領先的外資企業合作,設立合資公司深化氫能領域布局。在對外直接投資方面,我國企業主要關注通過收購國外先進的氫能技術企業進入氫能產業。

          趨勢及展望

          在政策支持、企業積極參與和受到資本青睞等多重有利因素的影響下,預計氫能產業的發展將呈現出星火燎原之勢。展望未來,產業發展的主要趨勢包括:

          氫能有望在交通運輸領域率先實現商業化。預計“十四五”期間,中國氫能應用的需求增量主要來自于交通運輸領域,氫燃料電池汽車的大規模推廣是關鍵驅動力,長期來看工業領域仍是氫能應用的第一大領域,需求會在更有利的政策環境和技術環境下進一步釋放。

          綠色制氫、氫燃料電池關鍵材料、加氫站設備國產化將成為氫能行業熱門賽道。隨著下游應用需求不斷釋放,目前已有超過三分之一的央企在制定包括制氫、儲氫、加氫、用氫等全產業鏈的布局。大型央企入局產生了強有力的帶動作用,預計資本市場對氫能關注度將持續升溫,投資者重點關注綠色制氫、氫燃料電池關鍵材料、加氫站設備國產化等賽道,推動我國氫能科技迭代創新。

          氫能區域產業布局快速形成。氫能產業布局與區域資源稟賦高度相關,且短期內氫能長距離、大規模儲運的成本瓶頸依然存在。預計在產業發展初期階段,各地將優先打造區域內產業生態,隨著產業進一步成熟,區域之間通過輸氫管道等基礎設施,由近及遠連接形成全國性網絡。

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