一、我國氫能發(fā)展規(guī)劃介紹

　　1、多部門支持氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展

　　繼2019年3月氫能被首次寫入政府工作報告后，國務院、國家發(fā)改委、國家能源局等多部門陸續(xù)印發(fā)了支持、規(guī)范氫能源行業(yè)的發(fā)展政策，主要包括氫能發(fā)展 技術路線、氫能基礎設施建設、燃料電池汽車發(fā)展等內(nèi)容。

　　2、三大氫燃料電池“示范城市群”落地，推動氫能跨區(qū)域發(fā)展

　　2021年8月，財政部、工業(yè)和信息化部、科技部、國家發(fā)展改革委和國家能源局《關于啟動燃料電池汽車示范應用工作的通知》正式印發(fā)，宣告京津冀、上海、 廣東成為國內(nèi)三大氫燃料電池汽車示范城市群，示范期為期四年。國家將采取“以獎代補”的方式，按照示范城市群任務目標完成情況給予獎勵。“示范城市群 ”的落地，將加快燃料電池關鍵核心技術自主化與產(chǎn)業(yè)化進程，有助于探索氫能商業(yè)化模式和燃料電池產(chǎn)業(yè)政策的建立，推動氫能跨省跨區(qū)域協(xié)同發(fā)展。

　　3、多省市發(fā)布氫能產(chǎn)業(yè)建設目標

　　目前，共有近30個省份及直轄市已發(fā)布氫能發(fā)展相關政策方案。其中，出臺了專項氫能整體產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策的共有5省，分別為北京、河北、四川、山東、內(nèi)蒙古; 出臺了氫燃料汽車細分領域專項政策的共有4省，分別為廣東、重慶、浙江、河南。其他大多數(shù)省份地區(qū)均將氫能相關發(fā)展規(guī)劃納入新能源汽車產(chǎn)業(yè)、或整體能源 發(fā)展、或戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展、或全省十四五規(guī)劃當中。

　　二、海外氫能發(fā)展規(guī)劃介紹

　　1、歐盟將氫能戰(zhàn)略“ 三步走”計劃，綠氫生產(chǎn)為首要任務

　　2020年7月,歐盟發(fā)布了《歐盟氫能戰(zhàn)略》,提出了歐洲長期發(fā)展氫能的戰(zhàn)略藍圖。該戰(zhàn)略旨在通過投資、監(jiān)管、市場創(chuàng)建以及研究和創(chuàng)新等一系列措施來促進 氫能產(chǎn)業(yè)化，同時概述了全面的投資計劃，包括制氫、儲氫、運氫的全產(chǎn)業(yè)鏈，以及現(xiàn)有天然氣基礎設施、碳捕集和封存技術等投資，預計總投資超過4500億 歐元。 歐盟明確主首要任務是開發(fā)綠色氫能。2024與2030年歐洲可再生能源產(chǎn)氫量要分別達到100萬噸和1000萬噸，可再生能源電解槽裝機量要分別達到6GW和 40GW，而目前歐洲完成安裝的可再生能源電解槽僅為1GW，占制氫總容量的1.4%。

　　2、發(fā)展氫能將為歐盟帶來巨大的社會經(jīng)濟和環(huán)境效益

　　據(jù)《歐洲氫能路線圖》預計，到2050年，歐盟的氫氣需求約為5600萬噸，約占總能源需求的四分之一，氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有顯著環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。到2030 年，氫能將為歐盟創(chuàng)造1300億歐元的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，出口潛力將達到700億歐元，凈出口額將達500億歐元，氫能產(chǎn)業(yè)將為歐洲創(chuàng)造約100萬個就業(yè)崗位。到2050 年，歐盟氫能產(chǎn)業(yè)將達到8200億歐元，提供540萬個就業(yè)崗位，氫能將減少歐盟約5.6億噸碳排放。

　　氫能將可能給交通、工業(yè)、建筑等領域用能帶來巨大轉變，并有希望帶動歐盟能源體系的基礎設施投資。2030年，歐盟將在電解槽領域新增240億～420億歐 元投資，2050年將達到1800億～4700億歐元。由于氫能生產(chǎn)對運輸、貯存等行業(yè)的拉動，到2030年，氫能將帶動歐盟新增可再生能源發(fā)電設施達到80GW～ 120GW水平，同時拉動氫能運輸和儲存行業(yè)650億歐元投資。

　　3、歐洲部分國家氫能戰(zhàn)略：大力發(fā)展可再生能源制氫

　　目前英國、法國、德國、意大利等主要歐洲國家紛紛發(fā)布了國家氫能戰(zhàn)略，明確了2030年氫能發(fā)展目標以及相應的投資計劃，這些戰(zhàn)略不僅將帶動能源結構 改變，更將帶動相關技術集成，連帶其他行業(yè)的技術革新。 確立以可再生能源為基礎的氫氣發(fā)展路徑。截至2020年底，歐洲共有總裝機量為21.3GW的151個電解水制氫項目在推進。其中有82個項目宣布了其制氫電 力來源，風能、太陽能和水能等可再生能源將為這些電解槽提供99%的動力

　　氫能產(chǎn)業(yè)鏈圖譜

　　三、氫能產(chǎn)業(yè)鏈上游

　　我國氫能產(chǎn)業(yè)具備長期發(fā)展?jié)摿?/p>

　　根據(jù)中國氫能聯(lián)盟的預測，在2030年碳達峰愿景下，我國氫氣的年需求量預期達到3,715萬噸，在終端能源消費中占比約為5%;可再生氫產(chǎn)量約為500萬噸，部署電解槽裝機約80GW。在2060年碳中和愿景下，我國氫氣的年需求量將增至1.3億噸左右，在終端能源消費中占比約為20%。其中，工業(yè)領域用氫占比仍然最 大，約7,794萬噸，占氫總需求量60%;交通運輸領域用氫4,051萬噸，建筑領域用氫585萬噸，發(fā)電與電網(wǎng)平衡用氫600萬噸。

　　1、制氫——化石能源制氫是我國目前主要氫源

　　2019年，我國氫氣主要來源于化石能源制氫(煤制氫、天然氣制氫);其中，煤制氫與產(chǎn)量達到2,124噸，占我國氫能產(chǎn)量的63.54%，天然氣制氫產(chǎn)量為460 萬噸，占我國氫能產(chǎn)量的14%，而電解水制氫產(chǎn)量僅約為50萬噸。 煤制氫技術路線穩(wěn)定高效，制備工藝成熟，也是成本最低的制氫方式，經(jīng)測算，在原料煤價格在800元/噸時，制氫成本約為12.64元/kg。 ? 天然氣制氫技術中，蒸汽重整制氫較為成熟，是國外主流的制氫方式，經(jīng)測算，在天然氣價格為2.5元/Nm3時，天然氣制氫的成本約為12.79/kg，其中天然氣 原料成本占據(jù)總成本的70%以上。

　　2、儲氫運氫

　　氣、液、固三種方式比較

　　氫儲存的方式有高壓氣態(tài)儲氫、低溫液態(tài)儲氫和固態(tài)儲氫。目前高壓氣態(tài)儲運氫技術相對成熟，是我國現(xiàn)階段主要的儲運方式。 氣氫通常以20MPa鋼制氫瓶儲存，并通過長管拖車運輸，適用于短距離、小規(guī)模輸運。管道輸氫是實現(xiàn)氫氣大規(guī)模、長距離運輸?shù)闹匾绞剑ㄔO成本較 大，目前我國僅有100km管道建設。液態(tài)儲氫是指在標準大氣壓下，將氫氣冷卻至零下252.72攝氏度液化儲存在特制的高度真空的絕熱容器中，常溫常壓下液氫的密度為氣氫的845倍，適用于距 離較遠、運輸量較大的場合，但裝置投資較大，能耗較高。 固態(tài)儲運是以金屬氫化物、化學氫化物或納米材料等作為儲氫載體，通過化學吸附和物理吸附的方式實現(xiàn)氫的存儲。固態(tài)儲氫具有儲氫密度高、安全性好、氫 氣純度高等優(yōu)勢。但技術復雜，成本高，尚無規(guī)模化使用。

　　三種形式的結合應用前景

　　對于高壓氣態(tài)運氫運輸，當運輸距離為50km時，運輸成本為3.6元/kg，隨著距離的增加長管拖車運輸成本大幅上升，當運輸距離為500km時，氫氣的運輸成 本達到29.4元/kg。因此，長管拖車只適合短距離運輸(小于200km)。 液氫槽罐車運氫成本對距離不敏感，當加氫站距離氫源點50-500km時，運輸價格在10.4-11.0元/kg范圍內(nèi)，這是由于液氫成本主要來源于液化過程中的耗電 費用，僅與載氫量有關，而與距離無關。因此，液氫罐車在長距離運輸下更具成本優(yōu)勢。 管道運氫成本主要來源于與輸送距離正相關的管材折舊及維護費用，當輸送距離為100km時，運氫成本僅為0.5元/kg。但管道運氫成本很大程度上受到需求 端的影響，在當前加氫站尚未普及、站點較為分散的情況下，管道運氫的成本優(yōu)勢并不明顯。但隨著氫能產(chǎn)業(yè)逐步發(fā)展，氫氣管網(wǎng)終將成為低成本運氫方式的 最佳選擇。

　　四、氫產(chǎn)業(yè)鏈中游(燃料電池動力系統(tǒng))

　　我國氫燃料電池汽車發(fā)展現(xiàn)狀

　　在政策的支持下，2016-2020年我國氫燃料電池汽車產(chǎn)量逐年提升;2020年受疫情影響，行業(yè)產(chǎn)量下滑至1199輛。截止2020年底，我國氫燃料電池汽車保有 量為7352輛，進入商業(yè)化初期。 2020年，燃料電池商用車價格約為200萬/輛，隨著燃料電池系統(tǒng)生產(chǎn)規(guī)模化與燃料電池電堆核心零部件國產(chǎn)化，在2025年燃料電池汽車保有量達到5-10萬輛 的預期下，我們預計燃料電池汽車銷售價格將以每年10%的幅度下降。

　　1、氫燃料電池汽車結構

　　氫燃料電池汽車的核心為燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)，其結構主要包括燃料電池發(fā)動機、車載儲氫系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。其中，燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)主要由燃料電池電堆、 氫氣供給系統(tǒng)、氧氣供給系統(tǒng)、發(fā)動機控制器等構成。 供氫系統(tǒng)將氫從氫氣罐輸送到燃料電池電堆;由空氣過濾器、空氣壓縮機和加濕器組成的供氣系統(tǒng)為燃料電池堆提供氧氣;水熱管理系統(tǒng)采用獨立的水和冷卻劑 回路來消除廢熱和反應產(chǎn)物(水)。燃料電池系統(tǒng)產(chǎn)生的電力通過動力控制單元驅動電動機，從而驅動車輛行駛，輔助電池則在需要時提供額外的電力。(報告來源：未來智庫)

　　2、膜電極關鍵材料

　　質子交換膜

　　膜電極(MEA)由質子交換膜、催化層和氣體擴散層組成，是燃料電池發(fā)電的關鍵核心部件，同時也是多相物質傳輸和電化學反應的場所，決定了燃料電池的 性能、壽命和成本。主要性能指標包括單位表面積的輸出功率(功率密度)、貴金屬用量(單位功率輸出的鉑用量)、壽命和成本。膜電極生產(chǎn)目前采用的是 第二代生產(chǎn)技術——催化劑涂膜(CCM)技術，具有卷對卷(Roll-to-Roll)連續(xù)化高速生產(chǎn)能力。國際上，日、美、歐、加拿大等國家和地區(qū)憑借多年技術 積累，在膜電極的基礎研究和制備技術上一直處于領先地位。目前，國際上最先進的膜電極商業(yè)化產(chǎn)品的功率密度在1.4~1.5W/cm2范圍內(nèi)，國內(nèi)量產(chǎn)膜電極 的功率密度為1.0~1.2W/cm2。

　　催化劑

　　在燃料電池中，催化劑起到分解氫氣和氧氣進行電化學反應產(chǎn)生電流的作用。目前商用催化劑為鉑碳催化劑，而稀有金屬鉑的高成本是燃料電池商業(yè)化的主要 阻礙之一。國外催化劑用量已實現(xiàn)<0.2g/kW，而我國催化劑用量普遍處于0.3-0.4g/kW的水平。因此低鉑和非鉑催化劑的開發(fā)成為降低燃料電池成本的關鍵。 催化劑需要平衡成本與耐久性兩方面的需求，新型高穩(wěn)定、高活性鉑或非鉑催化劑是研究熱點。鉑合金催化劑取得很大進展，如鉑鈷、鉑鎳等正在得到實際應 用;非鉑催化劑性能與穩(wěn)定性還有待提升。

　　燃料電池電堆成本下降趨勢

　　國內(nèi)燃料市場目前市場區(qū)域性訂單多，同時批量供貨的競爭者開始增多，市場競爭開始由一向多發(fā)展，市場集中度逐年下降，2020年CR5為64%，較2019年降 低14%，預計2-3年內(nèi)仍會下降。 2020年，膜電極、雙極板、燃料電池電堆、氫氣循環(huán)泵、空壓機等核心材料和關鍵部件價格均有明顯下降，同比2019年降幅在20%-50%。其中，燃料電池電 堆、空壓機價格接近腰斬;膜電極實現(xiàn)20%-30%降價;氫氣循環(huán)泵價格從3萬元降到1-2萬元/臺，國產(chǎn)氫氣循環(huán)泵相比進口產(chǎn)品可便宜70%以上。

　　氫能關鍵裝備市場展望

　　生產(chǎn)端市場前景——電解槽

　　電解槽是制備綠氫的關鍵設備，其技術路線、性能、成本是影響綠氫市場走勢的重要因素，目前質子交換膜(PEM)電解水和堿性電解水技術目前已經(jīng)商業(yè)化 推廣的條件，未來具備較強的商業(yè)價值。 堿性電解槽成本較低，經(jīng)濟性較好，我國堿性電解水制氫代表企業(yè)有中船重工718所、考克利爾競立、天津市大陸制氫設備有限公司等，近期陽光電源、協(xié)鑫集 團等光伏企業(yè)也紛紛布局堿性電解水制氫設備項目。

　　燃料電池汽車與電堆市場前景

　　根據(jù)上海、北京、廣東、山西、山東、江蘇、河北、河南、四川、湖北等十個省份及直轄市明確規(guī)劃，2023和2025年燃料電池汽車保有量分別達到3.01和7.95 萬輛，2020年底國內(nèi)燃料電池汽車保有量約7352輛。我們預測我國燃料電池汽車2025年銷量從當前不足3000輛增長到2.5萬輛，未來4年CAGR為88%。 根據(jù)燃料電池汽車平均功率為100kW，燃料電池電堆當前價格為3000元/kW以及年均下降幅度為200kW/元進行測算，2021-2025年燃料電池電堆新增市場需 求的CAGR為87%。2025/2030年，燃料電池電堆新增市場分別為75/238億元。

　　燃料電池核心零部件市場前景

　　隨著氫燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展，其上游零部件膜電極與雙極板市場需求隨之增長。我們根據(jù)目前各省市發(fā)布的氫燃料電池汽車投放量規(guī)劃預測，2021-2025年我國 氫燃料電池車用膜電極與雙極板的年新增市場需求的CAGR為83%。2025/2030年前我國膜電極新增市場37/173億元，雙極板新增市場將達到12/52億元。

　　儲氫瓶市場前景

　　未來幾年，我國儲氫瓶市場將主要由燃料電池商用車推動。據(jù)目前各省市發(fā)布的氫燃料電池汽車投放量規(guī)劃測算，我們2021-2025年我國氫燃料電池車載儲氫 瓶年新增市場需求的CAGR達到78%，2025/2030年前車載儲氫瓶新增市場達到32/111億元。與之對應，2021-2025年生產(chǎn)儲氫瓶用碳纖維年增需求的CAGR 為88%，2025/2030年儲氫瓶用碳纖維新增需求量將達到0.6/2.5萬噸。