氢能源行业深度报告：绿氢第四次能源革命的载体.docx

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1、1 .氢能是未来重要的产业方向1.1. 核心驱动因素氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，能帮助可再生能源大规模消纳，实现电网大规模 调峰和跨季节、跨地域储能，加速推进工业、建筑、交通等领域的低碳化.氢能的核心驱动因素可总结为 三点：1 ）能源发展的规律结果；2 ）碳达峰、碳中和的必然选择；3）缓解能源危机，摆脱地域资源约 束。全球能源向着减碳加氢的方向发展，而氢能是能源变革的规律结果。从能源革命的层面看，能源结构 由以煤碳为主，转向以可再生能源为主的多元能源结构，每一次能源变革都向着能量密度提高、环保经再 生型转变。能源系统本质上为碳氢系统，氢比例越高，能源越干净、热值越高，因此

2、从高碳燃料向低碳燃 料转变,最终答案指向完全不含碳的氢能，而氢气来源广泛、热值高、清洁无碳，被誉为21世纪终极能 源。全球碳中和已达成共识，而氢能为深度脱碳的必然选择。为积极应对全球气候和环境变化挑战，满足巴 黎协定温控目标要求，国际各主要经济体加快了能源绿色低碳转型进程,全球碳中和已达成共识，欧洲、 北美、日韩均规划2050年前实现碳中和.我国规划2030年前达到峰碳值,2060年实现碳中和。而 支持双碳目标增量的将是不含碳的太阳能等可再生能源,但其具有间歇性和波动性,必须大规模发展储能， 并从源头上解决能源的无破化，有电化学储能、氢储能等方式，电化学储能中，电池是一个短周期、高 频率、分布

3、式的储能装置，但若需要大规模、集中式、长周期的储能,只能选择氢能。因此氢能尤其是绿 氢，是深度脱碳的必然选择。摆脱传统资源的地域束缚，掌控能源领域的自主性.由于不可再生能源的过度开发，全球面临着严重能源 危机，同时全球能源资源分布不均匀。石油方面，全球石油资源主要分布在中东地区、中南美洲以及北美 洲，而中国的石油资源占比仅为15%.锂资源方面，全球58%的锂资源集中在南美玻利维亚、阿根廷 和智利，而中国的锂资源量占比为5.9%。因此摆脱资源依赖,强化自主可控是我们发展的必经之路。而 氢是自然界最普遍存在的元素，氢气可取自水、天然气、化工废气、丙烷、甲醇等，原料来源极广，可以 真正做摆脱资源束缚

4、，是国内自主可控的关键。1.2. 优势：环保、热值高、来源多样、储运灵活、损耗少氢能具备清洁低碳、热值高、来源多样、储运灵活、损耗少等优势，被誉为21世纪的“终极能源”。1） 环保：与传统的化石燃料不同，氢气和氧气可以通过燃烧产生热能，也可以通过燃料电池转化成电能；而 在氢转化成电和热的过程中，只产生水,并不产生温室气体或细粉尘;2）热值高:其热值可达到143MJkg, 约为汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍；3）来源多样：可以使用水电解制备，也可以通过化 石燃料、生物化学法、副产气体回收等多种方式制取；4）储运灵活：氢可以气态、液态或固态的金属氢 化物等形态出现，能适应不同场景的要求

5、；5）损耗少：可以取消远距离高压输电，以远近距离均可的管 道输氢为取代，安全性相对提高，能源无效损耗减少。氢气作为能源载体和储能方式，可以配合可再生能 源形成低碳能源体系，是工业深度脱碳与新能源深度脱网的结合。氢气可由可再生能源制备，可再生能源 发电，再电解水制氢，从源头上杜绝了碳排放。此外通过转化为氢储能，可以将可再生能源规模化引入 能源体系，同时解决了可再生能源消纳问题，避免弃风、弃光、弃水现象，最终构筑以可再生能源为主体 的新型电力系统。S2:氢能的卦点和性能优势榜定性无他域限制.无时间限制有间歇性和波动性向谓能性H有气态.液态.明惑三抑形式无时间限制 来源化石燃14法.电解水制箭.副产

6、气回收等应用燃料、化工JR闻储虢、燃料电池发电形式单一存储周期有限爱眼于风.光、水等自然资源风扰.光伏主要用于发电规模21年国内产超3000万吨21年国内光伏发电325900GWh,风电发电652600Gwh一行亚道穿膨菊T数据朱源：艾瑞咨询，东昊证条研究所1.3. 各国政策持续加码，海外绿氢加速发展各国氢能政策不断加码，海外绿氢加速发展。全球积极推进氢能发展，其中近年来在碳中和+能源安全双 轮驱动下，大力发展可再生能源制氢。中国：非化工区制氢松绑+发布电解制氢补贴，23年绿氢进入快速 发展期。近年中央顶层设计逐步完善，发布氢能产业发展中长期规划（20212035年）。多地响应国 家氢能发展战

7、略发布本地氢能规划，叠加风光大基地鼓励就地消纳，倒逼绿氢项目建设，已有4个省级 行政区、3个市级行政区发布关于新能源制氢制度松绑的相关政策，并通过直接生产补贴、电价优惠和配 套奖励（风光指标）支持绿氢发展，国内绿氢招标密集落地，23年行业进入快速发展期。欧洲：通过CBAM碳关税，绿氢进入实质发展阶段。将在2030年达到1000万吨绿氢产能，本土至 少安装40 GW的电解槽产能（至2024年达到6GW） , CBAM碳关税范围扩展至氢气，灰氢和蓝 氢将收取关税，其中绿氢更具经济性，为发展打下坚实基础.22年12月，西班牙、葡萄牙和法国启动 H2Med能源互联项目，氢气管道预计每年运输200万吨绿

8、氢,并将于2030年投入使用，绿氢进入实 质发展阶段.美国：IRA提供最高3美元kg的税收抵免，大幅推动绿氢商业化进程。22年公布国 家清洁氢战略与路线图，规划2030/2040/2050年生产1000/2000/5000万吨清洁氢能源，计划到 2030年成本降至2美元kg , 2035年降至1美元kg.同时，IRA法案大幅推动绿氢商业化进程， 为其提供最高3美元kg的税收抵免，预计为美国多地绿氢生产成本减半。此外两党基础设施法计 划提供80亿美元建设区域清洁氢中心，10亿美元开发水电解制氢技术,5亿美元支持制氢和再循环计 划。日本：氢能政策、资金、技术完善，大力发展海上运输健。日本通过完善的

9、法律法规、政府的资金扶持及 广泛的国际合作，将在2030年前后建立商业规模的供应链，制氢成本降低到30日元/Nm3,并达到300 万吨/年，到2050年实现2000万吨/年。但受限于自然资源稀缺、土地面积受限，日本可再生能源制氢 成本高，因此需要高度依赖海外进口，主要依靠海上运氢，构建液化氢+甲基环己烷（MCH）运输链，日 本与澳大利亚、文莱、挪威和沙特阿拉伯就氢燃料采购问题进行合作。韩国：多项激励措施推动氢经济发 展，2030年构建100兆瓦级绿氢量产体系。2020年2月，韩国颁布全世界首部促进氢经济和氢安全 管理法，围绕氢定价机制、氢能基础设施以及氢全产业链的安全管理提出了系统的法律框架。

10、政府计划 2030年构建100兆瓦级绿氢量产体系，2040年建立海外制氢基地，通过进口满足绿氢需求，成本卜.降到 3000韩元kg, 2050年氢进口代替原油进口、氢能覆盖大型工业用能的发展目标。2 .市场空间：绿氢替代空间广阔，碳排放趋严催生新应用场景2.1. 氢气来源：绿氢替代灰氢已成趋势全球纯氢产量达7000万吨，中国为第一大制氢国。根据国际能源署，2021年全球氢气总产量（含合成 气）约9400万吨，同比增长5.5%,占全球终端能源比重约2.5%,其中每年纯氢制备产量约为70万 吨。伴随世界各国减排承诺方案的推进，预计2030年全球氢气产量有望突破1.5亿吨。自2020年“双 碳”目标

11、提出以来，我国氢能产业发展加速，氢能产量由2017年的1915万吨增长至2021年的3300万 吨，5年CAGR达14.6%, 2021年32%的同比增速更是创卜新高。灰氢为当前主流制氢方式，无碳排放的绿氢将逐步取代灰氢。氢制取来源包括化石能源制氢、工业副产气 制氢、电解水制氢、其他可再生能源制氢等方式，根据制氢工艺和二氧化碳排放量的不同，可划分为灰氢、 蓝氢和灰氢三种路径，其中灰氢指通过化石燃料燃烧/工业副产转化而来的氢能，生产过程中释放大量的 二弱化碳，无法实现零碳生产，因技术成熟且成本较低，成为当前主流制氢方式，占当前全球氢气产量的 95%；蓝氢是在灰氢的基础上利用碳捕捉封存技术（CCU

12、S）减少生产过程中的碳排放，实现低碳制氢， 作为过渡性的技术手段；绿氢则是通过光伏发电、风电及太阳能等可再生能源电解水制氢或生物质等其他 环保方式制氢，在制备过程中不会产生二氧化碳，为真正意义上的绿色环保零碳氢气”，目前受制于技术 门槛和较高成本，尚未实现大规模应用。目前化石能源是全球氢气生产的主要来源,电解水制氢占比仅004%.从产量结构来看，2021年全球 9400万氢气产量主要来源于化石能源制氢，占比高达81% ,其中煤制氢占全球产量的19% ;天然气制 氢全球占比高达62% ,低碳排放制氢占比仅0.7% ,其中电解水制氢产量仅3.5万吨，占比0.04% 从我国制氢结构来看,由于我国天然

13、气紧缺依赖进口,煤炭资源丰富,我国氢能生产来源主要以煤炭为主，2020年我国煤制氢占比高达62% ,天然气制氢占比19% ,工业副产氢占比18% ,电解水制氢占比达1%相较灰氢，绿氢在碳排放、储能、制氢纯度和生态循环方面具有显著优势。1)绿氢具备“零碳排”的制备优 势，减碳空间极大。煤制氢路线下每生产1吨氢气平均需要消耗煤炭约6-8吨，排放15-20吨左右的 二氧化碳，此外还会产生大量高盐废水及工业废渣。天然气制氢路线下每吨氢气的生成将排放9-11吨二 氧化碳。根据IEA, 2021年全球9400万吨氢气产量的二辄化碳排放量超9000万吨，低碳排制氢产量 不足100万吨。灰氢减碳空间极大，而绿

14、氢在制备过程中几乎不排放温室气体，每生产1吨氢气碳排量 仅0.03吨，在双碳目标要求下灰氢势必被更清洁的绿氢所取代。2)绿氢储能具有规模大、时间长、储存与转化形式多样等优势，可解决新能源消纳问题。近年来新能源 的迅速发展使得电力输送和综合消纳等困难凸显，而可再生能源发电的随机性、季节性、反调峰特性及不 可预测性导致部分电能品质较差，叠加储能技术有限，“弃风弃光”问题快速增长。而用新能源发电制氢, 有利于提高可再生能源利用效率，助力消纳新能源弃风弃光问题。绿氢作为储能的方式，或将绿氢转为 绿氨、绿醇，具备以下优势：储能规模大且时间长：电化学储能的容量是兆瓦级(MW),储能时间 是1天以内；抽水蓄

15、能容量是吉瓦级(GW),储能时间是1周-1个月：而氢能储能的容量是太瓦级(TW), 时间可以达到1年以上；可跨长距离储能：氢储能可以做到跨区域长距离储能；能量转化形式多 样化：从能量转换上看，氢能不仅可转换为电能，还可以转换为热能、化学能多种形式的能源。56% Capture 90% CaptureRenewable or from US GridNuclearPOw-图9:不同制氢方式的二氧化碳排放量行也朝荆缪选3）绿氢制氢纯度高。不同制氢方式所得的氢气纯度不同，采用电解水绿氢方式制氢，氢气纯度最高，其 中PEM水电解制氢初产物氢含量便高达99%,提纯后纯度进一步提升至99.999%,具有明

16、显优异性，适 用于对氢气纯度、杂质含量要求苛刻的冶金、陶瓷、电子、航天航空等行业。绿氢逐步取代灰氢成为必然。根据主要国际能源组织的预测，到2050年全球的绿氢产量将远远高于蓝氢。 IEA预测2030年电解水制氢及生物质制氢等绿氢产量占比将达34%, 2050年全球绿氢产量将达3.23 亿吨，较蓝氢产量高58%。至2060年，几乎全部的氢气需求都将由低排放技术满足，其中近80%是电 解水制氢，届时电解水制氢将成为具有成本竞争力的制氢工艺，耦合CCUS的化石能源制氢产量则将满 足16%的氢气需求。而彭博新能源财经则预测2050年全球氢能产量将达到8亿吨，且全为绿氢。2.2. 氢气应用I助力工业领域脱碳，绿氢催生新增需求氢能的应用场景集中在交通、工业、发电及建筑四大领域。其中，交通、工业为主要应用领