氢能：万亿赛道的机会与痛点 | 一文读懂（附报告原文分享）

氢能源：零碳重要抓手

1. 氢能源助力碳中和，各国积极布局

2016年，《巴黎协定》制定了“将全球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在2℃以内，并努力将温度上升幅度限制在1.5℃以内”的长期目标。

多国宣布在一定时间内实现碳中和，而在今年的COP26气候大会，各国更是积极加码全球碳中和。在此背景下，发展氢能是推进减碳、优化能源结构，是达成零碳排放的重要举措之一。

海通证券梁中华在报告中指出，当前，全球多国已经出台氢能顶层设计和战略路线。根据国际氢能委员会的报告，在全球已有31个国家在国家层面提出了氢能相关战略，这些国家占全球GDP的73%。值得注意的是，由于各国的资源禀赋存在差异，发展氢能的路线也存在差异。

2021年9月22日，在中央碳达峰、碳中和，“1+N”政策体系中首个顶层设计文件《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》，着重提到了，“统筹推进氢能制储输用，全链条发展，推动加氢站建设，推进可再生能源制氢等低碳前沿技术攻关”的重要举措。与此同时，各地政府也将氢能领域作为实现，双碳目标的重要抓手，截至11月中旬，我国有20多个省级市、40多个地级市推出了60多个氢能产业规划。

2. 氢能源上下游产业链一览

氢能源产业链分为上游制氢、中游储运和下游终端消费三个环节，涉及的产业领域非常广泛。

从生产端来看，氢能的优势在于制取、储运便利，相对环保。

一是氢能来源广泛，除了以化石燃料制氢外，还可利用风电、太阳能等通过电解水形式制氢。

二是储运相对便利，氢可以气、液态存储于高压罐中，也可以固态存储于储氢材料中，相对于风能、太阳能等更具优势。

三是相对绿色环保，氢能的燃烧产物是水，在使用可再生能源制氢的前提下能实现零碳排放。

从应用端来看，氢能的优势在于高效、应用广泛。

一是高效，相对于其他常见能源，氢气燃烧的热值更高，能达到142KJ/g，远高于其他能源，从而能够提升效率。

二是氢气的应用广泛，既可以用作燃料电池发电，应用于汽车，船舶和航空领域，作为燃料气体或化工原料进入生产。目前在已经规模化应用的能源中，仅有石油能具备供热、供电、交通燃料等多种功能，而氢气无疑又是一种具有多种能源特性、适用多种场景的优质能源。

海通证券指出，我国是世界第一产氢大国，发展氢能具有较好的条件。目前国际制氢年产量6300万吨左右，中国每年产氢约2200万吨，占世界氢产量的三分之一，且大部分是相对成本较为低廉的煤制氢，可为氢能及燃料电池产业发展的初级阶段提供充足的低成本的氢源。

而且我国制备氢气的资源很丰富，弃电资源能作为氢能供给的重要来源。我国每年在风电、光伏、水电等可再生能源上的弃电约1000 亿千瓦时，可用于电解水制氢约200万吨，可再生能源有望成为中国绿氢供给的主要来源。

目前我国也是全球发展氢能速度较快的国家之一，在截至2021年初全球投资的氢能项目中，我国占比较高。据国际氢能协会统计，全球氢能产业链上已建成、在建和规划项目共228个，主要分布在欧洲、澳大利亚、亚洲、中东、智利等国家和地区。从地域分布来看，预计欧洲的投资份额最大（约45%），其次是亚洲，而中国占亚洲总投资的50%左右，居首位。

海通证券认为，虽然潜力大、增速快，但我国氢能行业仍存在以下痛点。

一是需要加大研发和应用绿氢制造技术的比例。我国生产的大都是高排放的灰氢，依据制取方式和过程中碳排放量的不同，氢气可分为化石能源燃烧产生的灰氢、通过碳捕集和封存技术来减少碳排放制取的蓝氢， 以及由清洁能源和可再生能源制取的绿氢。从能源转换效率和排放量来看，低排放、 高效率的绿氢，尤其是水力、风能电解制氢才是未来的主要方向。

中国当前煤化工行业发展较为成熟，2016年我国煤制氢占比高达62%，在以煤炭作为制氢主要来源的情况下， 碳排放水平相比直接使用煤炭所差无几，无法达到低碳的要求。

二是制取、储运技术薄弱，绿氢价格短期或将较高。目前我国氢价相对较低，为60-70元/公斤，主要是由于煤制氢成本较低，且政府给予大量补贴。如果未来绿氢占比提高、补贴金额减少，氢气价格或将出现明显的抬升。

除了生产成本，我国氢气储运成本也面临上涨的可能。目前国内普遍采用20MPa气态高压储氢和长管拖车运输的方式，成本约为20元/公斤，占氢气终端消费价格的一半。随着今后国内用氢规模的扩大、运输距离的拉长，液氢运输才能满足高效经济的要求。但在国内现有技术下，液化过程总成本高昂，且前期设备固定投资较大，这将进一步抬 、升未来氢气的价格。

三是目前氢能的应用场景比较单一，主要作为传统化工原料。当前，我国氢气主要应用于化工和钢铁等领域，其中，仅有少量的高纯度氢气作为工业原料，如高纯度电子氢气等，而应用于燃料电池的能源用氢不足0.1%。可以看出，目前氢气消费仍然集中于传统高能耗领域，并未能发挥其减碳效果。

氢能正成为全球能源系统的主要组成部分

氢能源在广泛领域的应用是向可再生能源系统和清洁能源载体转变的驱动力，未来发展空间巨大，相关产业链将得到长足发展。

（一）前言

在2015年联合国气候变化大会COP21在巴黎召开之际，195个国家同意将全球变暖控制在工业革命之前的气温水平上浮2摄氏度范围之内。为实现这一目标，到2050年世界各国需要将能源消耗相关二氧化碳排放削减60%，即使同期全球人口数量将增长20亿。

面对上述挑战，行之有效的办法是进行能源消费变革，具体体现在：① 能源效率的巨幅提升；② 向清洁能源和低碳燃料载体的过渡；③ 对于剩余在用化石燃料排放的二氧化碳,其工业收集、存储、再用比例的提升；④ 利用可再生能源。

• 可再生能源系统驱动（1~3）：通过提供一种长期的能源存储方法，氢能实现可再生能源大规模集成和可再生能源发电。氢能允许跨地域和跨季节的能源分配，并能为能源系统的弹性提供缓冲，提高未来低碳能源系统运行的灵活性。
• 交通运输脱碳化(4)：今天的交通运输行业几乎完全依赖于化石燃料，并贡献了20%以上的二氧化碳排放，氢动力车辆以其高性能和快充便利性，能够补充动力电池汽车缺陷以实现交通运输行业的广泛脱碳。
• 工业用能源的脱碳化(5)：在重工业,以往不易通过电能完成的脱碳过程，特别是那些需要高温处理的，可以借助氢气实现。氢气在这一过程中产生的热量和能量也能够用于其他形式的工业化应用。
• 建筑热力和能源的脱碳化(6)：在现有天然气网络覆盖的地区，氢气能够搭载在现有基础设施上，并提供一种加热脱碳的成本效益型方法。
• 为工业提供清洁原料(7)：当前用氢气作为工业原料的总量每年超过5500万吨，这一部分能够实现完全脱碳化。通过使用化学原料和收集的碳相结合，氢气也可以用来生产清洁化学品；通过被用作铁矿石还原剂，氢气可以被用来生产钢铁。