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2022年氢能源前景投资深度报告(2万字)
我国氢气的产量全球第一,基础制氢工业基础良好。我国拥有庞大规模的原料气体及工业气体生产和使用,根据《中国氢能源及氢燃料电池产业白皮书 2020》显示我国氢气产能约每年 4100 万吨,产量约 3342 万吨。
1、复盘:由政策主导期逐渐转向商业化运营期
氢燃料电池行业此前具备阶段性行情,主要系受国家产业政策的影响。我国氢燃料电池汽车的示范运行从重大赛事(北京奥运会和上海世博会)起步,之后随着我国氢燃料电池汽车技术水平提升和参与主体扩大,示范推广区域逐渐拓展到了佛山、张家口、苏州等多个城市,示范车型也逐步从氢燃料电池客车(公交车为主)扩大到物流车、环卫车等,2019 年氢能写入政府工作报告后,氢能汽车商业 化进程提速,但在发展到千辆级规模后增长乏力,2021 年 8 月氢燃料电池汽车补 贴政策正式落地,北京、上海、广东等三个城市群入选首批奖励范围,氢燃料电 池汽车行业发展进入快车道。2、氢能产业链:产业链较长、参与主体多、应用领域广阔
从能源战略角度出发,氢能是实现各类能源转换的“枢纽”,可以实现不同能源品 种向各类终端的传输,能够增加未来低碳能源网络的灵活性和稳定性,是实现“零 碳排放”的终极能源。氢能具有来源广、燃烧热值高、能量密度大、可储存、可再 生、可电可燃、零碳排等优点,属于可再生二次能源,通过氢燃料电池技术既可 以应用于汽车、轨道交通、船舶等领域,也可应用于分布式发电(家用/商用)和 储能领域;还可以通过直接燃烧为炼化、钢铁、冶金等行业提供高效原料、还原 剂和高品质的热源。氢燃料电池本质上就是一个电化学反应的发电装置,而锂电池是储能装置。氢燃 料电池是一种非燃烧过程的能量转换装置,通过电化学反应将阳极的氢气和阴极 的氧气(空气)的化学能转化为电能。氢燃料电池发电不受卡诺循环的限制,发 电效率可以达到 50%以上,若实现热电联供,氢燃料的总利用率可高达 80%以上;此外氢燃料电池装置不含或含有很少的运动部件,运行安静,较少需要维修;另 外电化学反应清洁、完全,产物对环境无污染。2.1、能源端:制氢工业基础良好,储运产业体系尚不成熟
2.1.1 制氢——氢气产量全球第一,副产氢是氢燃料电池车辆理想氢源
我国氢气的产量全球第一,基础制氢工业基础良好。我国拥有庞大规模的原料气体及工业气体生产和使用,根据《中国氢能源及氢燃料电池产业白皮书 2020》显示我国氢气产能约每年 4100 万吨,产量约 3342 万吨。我国 60%以上的氢气源 自煤制氢,我国的煤炭资源丰富,煤制氢技术的发展成熟,我国煤制氢产能最大 的企业是国家能源集团,目前煤化工板块年产超过 400 万吨氢气,世界排名第一。目前,商业化应用的制氢技术主要有工业副产品提纯、化石能源重整、电解水制 氢等。水电解制氢是“零碳排放”模式下氢气的主要来源,俗称“绿氢”,目前制氢成 本较高;来源于煤炭和天然气等化石能源的氢气,俗称“灰氢”,成本相对较低;若使用碳捕捉与封存(CCS)技术,可以使碳排放量能够减少 90%以上,采用 CCS 技术制取的氢气被称为“蓝氢”,CCS 技术将大幅增加制氢成本。其他“零碳 排放”制氢如光解水制氢、生物质制氢,尚处于试验阶段,能量转换率偏低。2.1.2、储运——高压气态为主,政策亟需放开
受制于基础设施以及技术差距,中国氢能价值链中的储存和输送环节仍然相对薄 弱,氢气实现大规模、长距离储运技术的商业化仍需要解决成本与技术的平衡问 题。氢能源储运条件苛刻,经济性是制约氢能源大规模应用的重要因素。我国目 前储存氢能的方式有高压气态储氢和低温液态储氢两种,并采用管束车、槽车等 交通运输工具的方式实现配送,固态储氢和有机液态储氢尚处于示范阶段。在当 前技术条件下,各类存储方式下氢气的质量与体积相比于等量能量的汽油仍存在 显著劣势,氢气储运未来将按照“低压到高压”、“气态到多相态”的技术发展方向, 逐步提升氢气的储存和运输能力。氢气储存方面,高压气态储氢是目前的主要储氢方式,但由于储氢量小,适 用于小规模、短距离的运输场景;液态储氢还有赖于法规的放开。目前车用储氢瓶方面,Ⅳ型瓶(70MPa)是国外的主流技术路线(美、加、日已实现量产), 而Ⅲ型瓶(35MPa)是我国主流的技术路线(Ⅳ型瓶正研究试验)。氢气运输方面,高压长管拖车是氢气近距离输运的重要方式,技术较为成熟;管道运氢成本是最低的,适用于大规模、长距离的氢气运输。运输储氢罐方 面,国内常用 20MPa 长管拖车运氢,国外则采用 45MPa 纤维全缠绕高压氢 瓶长管拖车运氢,单车运氢可提至 700 公斤。2.1.3、加氢——前期运营有赖财政补贴
加氢站是氢能发展利用的关键环节,加氢站的三大核心装备为氢气压缩机、储氢 系统和加氢机。中国加氢站和氢燃料电池客车车载供氢系统尚处于 35MPa 压力 的技术水平,核心设备依赖进口。欧美日加氢站普遍采用与汽车配套的 70MPa 压力标准,并实现设备量产。目前我国多数加氢站尚不能满足商业化运营需求。日加氢能力为 500 公斤,加注压力为 35MPa 的外供加氢站建站费用约为 1500 万元/座(不含土地成本),其中氢气压缩机占加氢站总成本 30%左右,运营成本 中氢气成本(含储运成本)占 70%左右。目前全国多地政府对加氢站建设进行补 贴,多为投资额的 20%-30%,部分地区对终端产品的氢气销售价格也会适当补贴。2.2、关键部件:氢燃料电池动力系统核心零部件国产化提速
随着产业链上下游协同发展的深化,氢燃料电池汽车产业链国产化进程不断提 速。我国氢燃料电池汽车产业链经过近年来快速发展,目前已初步掌握了氢燃料 电池发动机、电堆及膜电极、空压机、氢气循环泵等核心部件的关键技术,基本 建立了具有自主知识产权的车用氢燃料电池技术体系,质子交换膜、膜电极和双 极板等关键技术指标接近国际水平,逐步在不同区域形成规模化产业集群,尤其 是华东、华南以及华北地区氢燃料电池汽车产业基础良好。据 GGII 不完全统计, 含地方子公司在内,国内有电堆厂商超过 59 家,系统厂商超过 100 家;BOP 中, 空压机企业有超过 20 家,氢循环部件企业超过 14 家,增湿器企业超过 7 家。氢燃料电池动力系统是氢燃料电池汽车的核心构成,在整车购置成本中占比超过 60%,氢燃料电池动力系统(发动机系统)主要由氢燃料电池发动机、电压变换 器(DC/DC)、驱动电机、控制系统等构成,其中氢燃料电池发动机主要部件包 括电堆、氢气供给系统、空气供给系统等,膜电极、双极板、质子交换膜、催化 剂、气体扩散层、氢气循环泵、空气压缩机为氢燃料电池动力系统的八大关键部 件,也是本次氢燃料电池汽车国补政策中明确可以补贴的关键零部件。氢燃料电池电堆是发动机系统的核心部件,是氢气和氧气发生电化学反应及产生 电能的场所。鉴于单个氢燃料电池单元输出功率较小,实践中通常通过将多个氢 燃料电池单元以串联方式层叠组合构成电堆来提高整体输出功率。因此,电堆是 由双极板与膜电极交替叠合,各单体之间嵌入密封件,经前、后端板压紧后用螺 杆拴牢,构成的复合组件。其中膜电极组件是由质子交换膜、催化剂与气体扩散 层组合而成的,为反应发生场所;双极板是带流道的金属或石墨薄板,其主要作 用是通过流场给膜电极组件输送反应气体,同时收集和传导电流并排出反应产生 的水和热。2.3、应用端:氢能应用场景广泛,横跨交通、发电、储能、工业领域
氢能应场景广泛,借助氢燃料电池技术横跨交通、发电、储能、工业领域。氢能 在交通、发电、储能等领域均具有广泛的应用场景,其中交通领域中的氢燃料电 池汽车是目前商业化程度最高的终端应用产品,氢燃料电池汽车与传统内燃机车 在加注氢燃料、续航、驾驶性能和耐久性方面已经相差无几,是真正意义上的零排放的车;并且相对于锂电池汽车,氢燃料电池汽车在载重、加氢时间和续航方 面优势明显;而氢燃料电池发电具备清洁环保、效率高和无间断发电等优点,在 固定式发电领域和家用热电联产应用广阔;氢作为储能介质,未来结合光伏、风 电将重塑能源格局;“工业+绿氢”模式可突破“双控”天花板,国内氢气目前主要用 途在于制氨、制甲醇、炼油及煤化工等工业原料范畴,随着国内可再生能源发电 成本大幅下降,绿氢成本问题将逐渐得到解决,绿氢代替灰氢用于工业领域有望 重构化工行业发展格局。3、氢燃料电池汽车:政策推动下,开启放量降本
氢燃料电池汽车在载重、加氢时间、续航和环保方面优势明显。氢燃料电池发动 机系统本质为可移动发电装置,在运行过程中使用车载储氢装置携带氢燃料通过 电化学反应发电;而锂电池本身为电化学储能装置,其充放电过程为锂离子与正 负极材料间可逆的电化学反应。氢燃料电池发动机系统与锂电池汽车动力系统在 运行过程中均不存在污染排放,作为燃油发动机的良好替代被应用于整车中。纯 电动汽车基于锂电池本身电能充放特点,在中短距离运输中拥有良好的适用性, 而氢燃料电池汽车由于具有长续航里程、低温性能优越、加注时间短等优势,更适合用于长途、大型、商用车领域,预计未来氢燃料电池汽车将与纯电动汽车长期并存互补,有望形成“乘锂商氢”新能源汽车市场格局,氢燃料电池重卡成为氢 燃料电池商用车大规模应用的突破口。3.1、政策端:全球各国氢能产业布局加速,政策驱动效应明显国外:氢能纳入国家能源战略高度,多国争抢氢燃料电池汽车的技术高地。目前, 全球已有 30 多个国家将氢能纳入国家能源发展战略,并从国家层面制定了氢能 产业的发展战略规划,发展氢能和氢燃料电池汽车产业已成为全球共识,其中北 美(美国)、欧洲(德国)和东亚地区(日本、韩国、中国)是产业化程度较高 的地区。从全球主要发达国家的氢能战略布局看,氢燃料电池汽车的研发与商业 化应用是各国关注的重点。与此同时,各国也在拓宽氢能在发电、储能和工业脱 碳中的应用规模。根据国际氢能委员会《氢能源未来发展趋势报告》,预计到 2050 年,氢能消耗量将占据全球能源消费总量的 18%左右。国内:国家政策持续加码,产业规划逐渐明晰。国家宏观层面,自“十五”至“十四 五”,连续将氢燃料电池汽车列入五年科学技术发展规划中,积极建设“三纵三横” 的研发布局,其中“三纵”即指氢燃料电池汽车、混合动力汽车和纯电动汽车,氢 燃料电池汽车一直是新能源汽车版图的重要组成。之后氢能政策规划不断明晰, 多次将氢能列入能源发展规划并发布了相关政策,以加快氢能及氢燃料电池汽车 的大规模推广应用。2019 年 3 月 5 日“推动加氢设施建设”首次写入政府工作报告, 2020 年 4 月《中华人民共和国能源法(征求意见稿)》将氢能列入能源范畴,氢能将不再仅作为危化品管理,加氢基础设施发展有望驶入快车道。2020 年 9 月, 国家五部委联合下发《关于开展氢燃料电池汽车示范应用的通知》,正式制定了 氢燃料电池汽车国补政策,氢燃料电池汽车产业已逐步由前期的基础布局向市场化、规模化方向发展。氢燃料电池汽车国补政策正式落地。2020 年 9 月 16 日财政部、工业和信息化部、 科技部、发展改革委、国家能源局五部委联合发布《关于开展氢燃料电池汽车示 范应用的通知》,补贴政策从之前对氢燃料电池汽车的购置补贴转为以“以奖代补” 方式对入围的示范城市给予奖励。与其他新能源汽车补贴不同的是,本次奖励主 体是产业链上优秀企业所在城市(地级及以上)联合组成的城市群,奖励额度最 高 18.7 亿元(氢燃料电池汽车推广应用奖励 15 亿元、氢能供应奖励 2 亿元、额完成任务奖励 1.7 亿元),补贴重点围绕核心零部件的技术攻关和产业化应用, 以加速关键零部件的国产化进程。3.2、市场端:氢燃料电池汽车行业商业化趋势确定
国外以氢燃料电池乘用车为主,国内以氢燃料电池商用车为主。目前氢燃料电池 汽车是全球氢能产业化最高的终端应用产品,截至 2020 年底,全球氢燃料汽车 保有量达到 33398 辆,主要分布在日、韩、中国、美等四大市场,欧洲有小部分 汽车。2020 年韩国市场保有量达到 10707 辆,一跃成为全球第一大氢燃料汽车 保有量国家。美国和中国紧随其后,氢燃料汽车保有量分别为 8931 辆和 7355 辆。目前全球氢燃料电池乘用车主流车型是现代 Nexo 和丰田 Mirai。截至 2021 年上 半年,韩国现代汽车氢燃料电池车 NEXO 自 2018 年上市以来,全球累计销量达 17852 辆。其中,在韩国本土累计销量突破了 15123 辆大关,成为全球首款在单 一国家销量过万的氢燃料电池车型,其中韩国本土是 NEXO 最大销量市场。与现代 NEXO 不同的是,海外一直是丰田 Mirai 的主要销售市场。截至 2021 年上半 年,丰田 Mirai 累计全球销量为 16386 辆,略低于现代 NEXO。2018 年韩国现代 公布了其氢燃料电池乘用车第二代 Nexo,起售价为 62,385 美元(约合人民币 40.37 万);2020 年 12 月丰田公布第二代氢燃料电池乘用车 Mirai,日本售价为 710 万日元(约合人民币 44.48 万元),享受日本补贴后最低售价为 570 万日元 (约合人民币 35.71 万元)。3.3、典型应用场景:重卡领域氢燃料电池优势明显
重卡是氢燃料电池最理想的应用场景之一。氢燃料电池相较锂电池而言,具有能 量密度高、续航能力强、加氢快等优势,更适合固定路线且长距离运输的重卡。纯电动重卡续航里程较短、充电时间较长,导致相关市场推广并不十分理想。即 便是采用换电模式减少充电时间,但是也只能在换电站辐射的作业半径内进行运 输工作,而提升续航里程将面临载重量的降低,这都大大限制了电动重卡的适用 场景。而氢燃料更符合重卡的使用需求。一方面相较锂电池,氢燃料电池能量密 度更高,在相同续驶里程下,氢燃料电池重卡凭借自重低的优势增加有效荷载;另一方面,氢燃料电池车加氢时间较短,大约能在 10-15 分钟内完成氢气加注, 而纯电动车充电时间较长,快充也需要 1-2 小时;同时氢燃料电池没有工作温度 限制,而低温一直是锂电池的“天敌”,因此在北方冬季氢燃料电池车的优势更为 明显。氢燃料重卡占新能源重卡比重持续扩大。从氢燃料种类看,2021 年 1-11 月新能 源重卡技术路线仍以纯电动为主,但氢燃料占比在持续扩大。其中,纯电动车型 的占比达到 91.91%,相比去年同期的 98.57%减少了约 6.7 个百分点;氢燃料电 池重卡和柴油混合动力重卡占比分别为 7.83%和 0.26%,氢燃料电池车型占比同 比有明显上升,相比去年同期上升 7.09 个百分点。3.4、市场演变:有望形成以发动机系统、电堆企业牵头的行业格局
当前,我国氢燃料电池汽车市场商业化趋势确定,即将迎来放量降本,氢燃料电 池汽车作为新能源汽车的重要技术路线之一,有望与锂电产业链形成“双雄”的市 场格局。政策端:国家氢燃料电池汽车补贴政策落地和《中华人民共和国能源法(征 求意见稿)》将氢能列入能源范畴,分别从财政补贴和法规上为氢燃料电池 汽车推广扫清障碍。全国绝大部分省市均发布氢能产业发展方案,且氢能以 被多地政府列入十四五发展规划,未来氢能有望国家能源体系中的重要一部 分。在补贴方面,除国家示范城市的补贴外,各地均在前期发布多种形式、 数额较大的地方补贴。目前形成了部分区域产业聚集的特点,主要包括京津 冀、长三角、珠三角、山东半岛、成都和武汉等地区产业集群和示范应用。供给端:氢燃料电池汽车保有量近八千辆,在市场推动下我国氢燃料电池产 业链体系逐步建立,关键零部件国产化进程不断加速,成本下降幅度大。氢 燃料电池产业链国产化进展迅速,产业外巨头开始介入氢燃料电池领域,将 加快关键零部件国产程度和技术水平。补贴政策重点强调技术突破的八大零 部件包括电堆、空压机、氢泵、膜电极、双极板、质子膜、扩散层和催化剂, 目前除了国产的质子膜和扩散层其他均实现了较大的商业化应用。需求端:“双碳”政策引爆氢能需求,尤其是钢铁、电力、石化、煤炭等领域, 氢燃料电池重卡成为市场热点。与锂电池相比,氢燃料电池具有长续航里程、 低温性能优越、加注时间短等优势,比较适合长距离的重载和商用车领域, 目前业内已基本形成“乘锂商氢”的共识,氢燃料电池重卡迎来战略窗口期。碳中和背景下氢能的下游应用从交通领域拓展至工业领域,带动上游电解水 制氢设备的快速发展以及钢铁领域的氢冶金应用,氢气的广泛应用将促进氢 气的存储、运输、加氢等环节的发展,有利于氢燃料电池汽车的大规模推广。4、氢燃料电池汽车政策频频加码,企业业绩增长确定性高
4.1、亿华通:深耕氢燃料电池汽车领域,市场龙头地位稳固
亿华通于 2020 年 8 月在科创板上市,是一家专注于氢燃料电池发动机系统研发 及产业化的高新技术企业,并实现了氢燃料电池发动机系统的批量生产。公司产 品目前主要应用于客车、物流车等商用车型,已与国内主流的商用车企业北汽福 田、宇通客车、中通客车以及吉利商用车等建立了深入的合作关系,搭载公司发 动机系统的氢燃料电池客车已先后在北京、张家口、郑州、成都、淄博等地上线 运营。公司股权结构较为分散,与下游整车客户深度绑定,董事长张国强先生为公司实 际控制人,直接控制公司 18.59%股份,公司多位高管、核心技术人员直接持有 公司股份,公司客户宇通客车和申龙客车间分别间接持股公司 3.92%、3.59%。4.2、美锦能源:“膜电极-电堆-发动机-整车-加氢站”全产业链布局
美锦能源主要从事煤炭、焦化、天然气、氢燃料电池汽车为主的新能源汽车等商 品的生产销售,拥有储量丰富的煤炭和煤层气资源,具备“煤-焦-气-化”一体化的 完整产业链,是全国最大的独立商品焦和炼焦煤生产商之一。公司的氢能源业务 是公司煤焦业务产业链的延伸,公司焦化业务的副产品为氢气,而氢气作为清洁 能源可有效达到碳中和,公司正在形成“产业链+区域+综合能源站网络”的三维格 局,是实现氢能全产业链布局的头部企业。公司焦化主业与氢能板块构成强协同效应。炼焦工艺过程中释放的焦炉煤气中富 含氢气(氢含量 55%左右),焦炉煤气制氢是目前可实现的大规模低成本高效率 获得工业氢气的重要途径。公司在制氢和发展加氢站方面具有得天独厚的优势。根据公司“产业链+区域+综合能源站网络”的总体布局,公司在氢能行业广泛布局, 目前已形成“膜电极 MEA-氢燃料电池电堆-氢燃料电池动力系统总成-整车制造+ 加氢站”较为完整的产业链,并复制成熟的广东氢能发展模式在山西晋中、山东青 岛、浙江嘉兴积极落地氢能产业园,覆盖国内主要经济区域。4.3、东岳集团:质子交换膜性能国际领先,一体化布局优势显著
东岳集团创建于 1987 年,位于淄博东岳经济开发区。公司坚持科技创新,聚焦 新能源、新环保、新材料产业,建成了全球一流的氟硅材料园区和完整的氟、硅、 膜、氢四大产业链和产业群,是中国氟硅行业的龙头企业,建有亚洲规模最大的 氟硅材料生产基地。公司主要从事新型环保冷媒、含氟高分子材料、有机硅材料、 氯碱离子膜和氢燃料质子交换膜等的研发和生产,主导产品绿色环保制冷剂、聚 四氟乙烯高分子材料,规模、技术、市场占有率世界第一,是杜邦、大金、三菱、 海尔、海信、格力、美的、长虹等国内外著名企业的优秀供应商。在氢燃料电池膜研发上历时 16 年,东岳集团氢燃料电池膜已经获得奔驰和福特 (AFCC)公司氢燃料电池膜全面认证,寿命突破 6000 小时,性能全球领先,成为 全球满足量产车性能、寿命需求的两家公司之一。目前东岳集团已经与奔驰、福 特、上汽、现代、巴拉德等全球50 多家上下游配套企业建立了合作关系。为加快实现氢燃料电池膜产业化和市场化应用,2017 年 12 月,东岳集团正式创 建山东东岳未来氢能材料有限公司,致力于建成全球领先的高性能氢燃料电池膜 及关键材料供应商。东岳未来氢能是目前国内唯一、全球少有的拥有从中间体- 单体-树脂-质子交换膜(氢燃料电池膜、电解制氢膜、液流储能电池膜)全产 业链技术和产业基础的企业,技术护城河高,产品面向氢燃料汽车、电解水制氢、 储能等多个热点领域,未来发展潜力巨大。2020 年 4 月,东岳集团决定将东岳未来氢能于上海证券交易所科创板独立发行上 市;2020 年 6 月,东岳未来氢能完成股权增资,分别与中金启辰、江苏投管、上 海国和、中车时代和东岳硅材 5 家投资企业签约,增资额 3 亿元;2020 年 11 月, 东岳 150 万平方米氢燃料电池质子交换膜生产线一期工程投产,一期工程年产量 为 50 万平方米,现已投产。东岳集团是国内少有的具有含氟质子交换膜产品的龙头企业,国产替代势在必行。质子交换膜按照分子结构可以分为非氟类、部分含氟类以及全氟类,全氟类质子 交换膜分子结构最稳固、耐用性最好以及寿命最长,是质子交换膜发展的方向。东岳集团已经具有成熟的全氟磺酸质子交换膜产品生产能力,在全国范围内开展 销售,可用于质子交换膜氢燃料电池、电解水制氢等领域。从质子传导率和稳定 性等指标评价,全氟磺酸膜是车用质子交换膜的最佳选择。我们认为,东岳未来 氢能是最有希望在氢能产业与美国戈尔、科慕等形成竞争的国内企业。5、碳中和背景下,氢能应用多点开花,成长空间广阔
5.1、可再生能源制氢:绿电绿氢耦合发展,推动储能新格局
可再生能源制氢是唯一能实现全周期零碳排放的制氢方式,“绿电+绿氢”被视为 是实现碳中和的有力武器,可有效克服可再生能源间歇性、储存性问题。可再生 能源制氢当前主流技术是采用电解水制氢,即将弃风、弃光能源所发电力接入电 解槽电解制氢,并通过储氢罐等设备存储为后续氢燃料电池发电做备用,有助于 解决新能源消纳问题,保障电力系统的安全稳定运行。电解槽根据电解质的不同可以分为碱性电解槽、质子交换膜电解槽、固体氧化物 电解槽 3 种。目前,碱性电解水制氢(ALK)技术发展最为成熟,制氢成本也相 对较低,已基本实现工业大规模应用,但是能源效率较低,且无法快速调节制氢 速率,与可再生能源发电适配性较差;PEM 制氢技术具有更宽泛的运行功率范围 及更短的启动时间,可实现高电流密度电解、功耗低、体积小、生成气体纯度高、 容易实现高压化,能够很好适应可再生能源的波动性,国外发展较为成熟,在我 国尚处于实验研发阶段;SOEC 制氢技术能耗最低且能量转换效率最高,有望成 为主流可再生能源规模化制氢技术,目前国内外均处于实验研发阶段。5.2、氢冶金:钢铁行业实现碳中和的有效途径
碳中和催化钢铁行业低碳升级,氢冶金技术是实现钢铁行业零碳排放的有效途 径。“十四五”更趋严格的能耗“双控”要求和“双碳”目标约束,促使钢铁行业将碳减 排摆在更突出的位置。钢铁行业要实现大幅碳减排,需要对传统冶炼工艺进行创 新性变革,而氢冶金是实现低碳近零排放的终极冶金技术。氢能在冶金领域的创 新与应用,将推动传统“碳冶金”向新型“氢冶金”转变,使钢铁生产摆脱对化石能源 的绝对依赖,从源头上解决碳排放问题。气基竖炉直接还原更适用于发展氢冶金。氢冶金工艺目前主要有富氢还原高炉与 气基直接还原竖炉两类工艺。富氢还原高炉工艺是对现有长流程工艺的改进,减 碳幅度为 10%-20%,减排潜力有限;气基直接还原竖炉工艺是直接还原技术,不 需要炼焦、烧结、炼铁等环节,能够从源头控制碳排放,相较于高炉富氢还原减 碳幅度可达 50%以上,减排潜力较大,是迅速扩大直接还原铁生产的有效途径。但气基竖炉存在吸热效应强、入炉 H2气量增大、生产成本升高、H2 还原速率下 降、产品活性高和难以钝化运输等诸多问题。欧洲、日本、韩国等国家和地区的钢铁企业均制定了包括氢能冶金在内的低碳冶 金技术路线图,加快研发、试验和应用,为实现碳中和目标寻求工艺技术突破。目前国内部分钢铁企业已发布氢冶金规划,建成示范工程并投产,取得一定的创 新突破,但示范工程尚处于工业性试验阶段,还存在基础设施不完善、相关标准 空白、成本较高、安全用氢等问题,而且现阶段考虑气源、制备、储运、成本等 因素所用氢气多数仍为“灰氢”,距离实现“绿氢冶金”还有很长的路要走。未来还需 深入研究分布式绿色能源利用、氢气制备与存储、氢冶金、CO脱除等领域的关 键技术,形成以氢能为核心的新型钢铁冶金生产工艺。6、投资分析
从整个能源体系来看,氢燃料电池汽车与纯电动汽车互补,氢能与可再生能源发 电互补,并可以充当弃电的储能介质,实现与水电、风电、光伏发电互补,未来 有望纳入国家能源战略体系。随着氢燃料电池产业的推进和以氢为核心的储能的 发展,氢气作为沟通交通、发电和储能三大领域的关键能源气体,是能源体系中 的重要一环,未来地位有望与石化资源比肩。从下游应用领域来看,我国氢燃料电池汽车市场商业化趋势确定,即将迎来放量 降本。1)氢燃料电池汽车国补政策的落地奠定了未来氢燃料电池汽车市场商业化 运营的基础;2)核心部件国产化超预期,目前我国已初步掌握氢燃料电池发动机、 电堆、膜电极、质子交换膜等核心部件的关键技术,基本建立了具有自主知识产 权的车用氢燃料电池技术体系,具备大规模产业化条件;3)叠加“双碳”目标驱 动,具备“零碳”属性的氢燃料电池汽车迎来快速放量期。在当前补贴政策下, 车辆购置成本大幅下降,氢燃料电池汽车全生命周期成本同燃油车比优势明显, 预计到 2025 年市场保有量有望突破 10 万辆,2025 年市场规模接近 700 亿元, 我们认为届时市场将形成以氢燃料电池发动机系统、电堆企业牵头的行业格局。多领域巨头频频入局电解水制氢,可再生能源制氢成为新一轮市场投资热点。“绿 电+绿氢”的组合拳给氢能产业注入新动力,有望改善当前产业链上游(氢气的制储运加)环节的发展滞后的行业现状,带来氢气成本的下降并促进氢气储运、加氢环节成本的下降。👇 原创阅读 👇
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