“氢”洁世界，“能”创未来.pdf

1 Table_FirstTable_First|Table_ReportType证券研究报告 行业深度研究 Table_ First| Table _Sum mar y “氢 ”洁世界， “能 ”创未来 电气设备行业 投资要点： 氢能 是 我国 解决能源安全及环境问题的重要能源途径 氢能核心优势在于清洁高效 、 可储可运 、应用场景丰富 、解决弃风光 等，当前我国面临 环境 及能源安全 双重考验 ， 碳中和目标的提出 更是 要求我国加快向清洁能源转型， 因此 ， 氢能的发展 将成为 我国能源转型的关键补充 。 我国已 初步 建立起氢能全产业链， 产业发展 路线 清晰 氢能产业链包括 制氢、储运、加氢站、氢燃料电池应用等多个环节 ， 已初步建立起氢能全产业链，其中 制氢端我国拥有丰富的氢能供给 ， 约占全球氢能供给三分之一 ， 储、运、加氢等基础设施建设有序进行 ， 氢燃料电池性能 已 满足 商业化 需求 ， 按照白皮书发展规划 ， 未来我国氢能 发展将分阶段稳步进行 ： 1）制氢端 短期优先选用工业副产氢，中期采用化石能源制氢结合碳捕捉技术，长期采用可再生能源电解水制氢； 2）储运端 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； 3）燃料电池系统端 将持续围绕功率、性能、寿命、成本四大要素而发展。具体应用集中在交通领域，从商用车切入、乘用车跟进。 预计到 2050年氢能在中国能源体系中的占比约为 10%，氢气需求量接近6000万吨，年经济产值超过 10万亿元，全国加氢站达到 10000座以上，燃料电池汽车年产量达到 520万辆。 “政策扶持 ”&“技术进步 ”是 下一阶段 氢能大规模 商业化 的 关键 从氢能实际应用来看，氢燃料电池汽车是氢能高效利用的最有效途径，当前氢能产业链已初具雏形，但燃料电池汽车的大规模商业化应用依然受经济性及实用性制约。因此，产业发展初期的政策扶持显得尤为重要，政策扶持下产业进入规模化 -降本 -开拓市场的良性内循环，此外，持续的技术进步也将反哺解决各环节核心技术的成本制约，进一步提升商业化竞争力。 推荐逻辑及投资机会 燃料电池系统成本的不断下 降以及性能的不断提升是大规模商业化应用前首要解决的问题，我们认为产业链上下游中，核心零部件国产化各细分领域龙头 最 先受益，推荐关注空压机、铂催 化剂、氢罐、膜领域龙头：雪人股份、贵研铂业、富瑞特装、东岳集团；其次上下游配套的加氢设备、加氢站建设也为传统公司带来新业务扩张弹性，关注厚普股份、深冷股份；最后，我们认为长期来看，电堆及系统也将走出具有长期竞争力的公司，关注电堆及系统生产商亿华通、大洋电机、腾龙股份、雄韬股份。 风险提示 行业政策不及预期、技术突破不及预期、宏观经济景气度不及预期 Table _Fi rst|Table _Rep ortDa te 2020 年 11 月 23 日 Table_ First| Table _Ratin g 投资建议： 中性 上次建议： 中性 Table_ First| Table _Auth or 吴程浩 分析师 执业证书编号： S0590518070002 电话： 0510-85613163 邮箱： wuchglsc Table _Fi rst|Table _Cha rt 一年内行业相对大盘走势 Table_ First| Table _Con tacte r Table_ First| Table _Relat eRep ort 相关报告 1、工信部发布新能源汽车下乡 电气设备 2020.07.17 、新版双积分落地，推动新能源汽车长期高效发展 电气设备 2020.06.29 3、光伏电池片价格下调，或受海外疫情影响 电气设备 2020.03.29 请务必阅读报告末页的重要声明 -20%1%22%43%2019-09 2020-01 2020-05 2020-09电气设备2 请 务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究 正文目录 1 “氢能时代 ”大幕拉开 . 4 1.1 氢能是第三次能源变革的重要媒介 . 4 1.2 投资总结： “政策扶持 ”&“技术进步 ”双引擎驱动氢能产业发展 . 5 2 氢能是中国构建多元化能源体系关键一环 . 6 2.1 氢能开发利用是能源清洁化的大势所趋 . 6 2.2 能源短缺和环境恶 化，加速推动全球氢能开发 . 7 2.3 中国减排任务艰巨，发展清洁能源迫在眉睫 . 10 2.4 氢 &电耦合是构建我国现代能源体系的重要途径 .11 2.5 中国氢能 兼具产业基础及应用市场，综合优势显著 . 13 3 产业发展基础先行，国产化同步推进 . 14 3.1 制氢：大规模低成本氢气是关键，路线由 “灰氢 ”向 “绿氢 ”发展 . 15 3.2 储运氢：氢气的储存和运输效率亟待提高 . 18 3.3 加氢站：核心设备依赖进口，国产化逐步开启 . 20 4 氢燃料电池汽车拉开氢能商业化利用序幕 . 23 4.1 燃料电池是氢能高效利用的重要途径，交通领域成长性最强 . 23 4.2 燃料电池系统期待技术突破和规模效应 . 25 4.3 “以奖代补 ”新政引导产业进入规模化 -降本 -技术提升良性循环 . 30 5 推荐逻辑及投资机会 . 33 6 风险提示 . 34 图表目录 图表 1：氢能在未来能源技术中的应用 . 4 图表 2：氢能产业链投资逻辑导图 . 5 图表 3：氢能来源广泛 . 6 图表 4： “氢经济 ”循环示意图 . 6 图表 5：主流燃料的热值比较表 . 7 图表 6：全球能源体系转型过程 . 7 图表 7：日本氢能发展战略 . 8 图表 8：美国氢能发展战略 . 9 图表 9：韩国氢能发展战略 . 9 图表 10：全球主要碳排放大国二氧化碳排放情况，绝对值（左） -人均（右） . 10 图表 11：低于 2 情景和既定政策情景的 CO2排放量比较（百万吨 CO2） .11 图表 12：低于 2 情景下终端能源消费（百万吨标煤） .11 图表 13：电 &氢耦合能源网络架构 . 12 图表 14：氢储能与其他储能技术的对比 . 13 图表 15：中国氢气产量约占全球三分之一 . 13 图表 16：未来氢能在我国能源 体系中占比 . 13 图表 17：我国氢能基础设施产业发展规划 . 15 图表 18：制氢方式 . 15 图表 19：全球（左）与中国（右）制氢路线结构 . 15 图表 20：不同制氢工艺技术路线对比 . 16 图表 21：中国氢气供给结构预测 . 17 图表 22：储氢瓶组类别 . 18 图表 23：不同储氢方式对比 . 19 图表 24：氢气不同运输方式技术对比 . 20 3 请 务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究 图表 25：加氢站技术路线图（外供氢及站内制氢） . 20 图表 26：中国加氢站布局情况 . 21 图表 27：加氢站盈利能力三大决定因素 . 21 图表 28：中国加氢站氢气交货价格组成 . 22 图表 29：中国汽油零售价格组成（ 92# 5.5 元 /L） . 22 图表 30：外供高压氢加氢站建设成本构成 . 22 图表 31：氢燃料电池反应原理 . 23 图表 32：全球燃料电池交通运输领域出 货情况 . 23 图表 33：我国燃料电池汽车保有量（辆） . 24 图表 34：燃料电池重卡 . 24 图表 35：推荐目录中燃料电池汽车车型情况 . 24 图表 36：中国与日韩燃料电池乘用车综合对比 . 25 图表 37：氢燃料电池汽车运行原理 . 25 图表 38：燃料电池系统构成 . 26 图表 39：燃料电池系统成本结构 . 26 图表 40：国内燃料电池电堆存在的主要短板 . 26 图表 41： Pt/C 催 化剂及工作原理 . 27 图表 42：国内外全氟质子交换膜性能对比 . 27 图表 43：国内外碳纸性能对标 . 28 图表 44：国内外双极板性能对比 . 29 图表 45：国内外金属双极板新能对比 . 29 图表 46：国内燃料电池技术路线目标实现情况 . 29 图表 47：技术进步条件下燃料电池成本下降情况 . 30 图表 48：规模化条件下燃料电池成本下降情况 . 30 图表 49：燃料电池汽车城市群示范目标和积分评价体系 . 31 图表 50：重卡颗粒物、 NOx 排放占比 . 32 图表 51：重卡每增加百公里续 航对应动力系统增重 . 32 图表 52：中国氢能产业布局（截止 2020 年初） . 33 图表 53：氢能产业链相关上市公司 . 33 4 请 务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究 1 “氢能时代 ”大幕拉开 1.1 氢能是第三次能源变革的重要媒介 全球能源行业正经历着以低碳化、无碳化、低污染为方向的第三次能源变革，随着全球能源需求不断增加，全球电气化趋势明显，未来以可再生能源增长幅度最大的电力能源结构将持续变化，进一步形成以石油、天然气、煤炭、可再生能源为主的多元化能源结构。 氢能作为一种清洁、高效、安全、可持 续的二次能源，可通过一次能源、二次能源及工业领域等多种途径获取 ，氢能将成为第三次能源变革的重要媒介 。 氢能 可以用于交通运输，作为石油精炼、氨生产的原料，以及金属精炼和住宅部门的加热和烹饪等方方面面。而且，氢气有潜力成为整合不同基础设施的能源载体，以提高经济效率、可靠性、灵活性，而且其中许多用途将有助于减少电力和交通部门的碳排放。氢还可以为电力部门提供大规模的长期能量存储。此外，氢能源存储系统可以提供辅助电网服务，如应急、负荷跟踪和调节储备，这些服务可以提供额外的能量来源，从而降低电解制氢的成本。氢还可以成为 VRE 和交通部门之间的另一座桥梁。 图表 1：氢能在未来能源技术中的应用 来源： DOE， 国联证券研究所 5 请 务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究 1.2 投资总结： “政策扶持 ”&“技术进步 ”双引擎 驱动氢能产业 发展 2019 年氢能源首次写入政府工作报告，将氢能纳入中国能源体系之中，我国真正开启氢能大发展元年，按照白皮书路线规划，预计到 2050 年氢能在中国能源体系中的占比约为 10%，氢气需求量接近 6000 万吨，年经济产值超过 10 万亿元，全国加氢站达到 10000 座以上，燃料电池汽车年产量达到 520 万辆。 氢能产业链分为制氢、储运、加氢站、氢燃料电池应用等多个环节。与锂电池产业链相比，氢能源与燃料电池产业链更长，复杂度更高 ，理论经济价值含量更大 。 从氢能实际应用来看，氢燃料电池 汽车 是氢能高效利用的最有效途径， 当前氢能产业链已初具雏形，且 燃料电池系统 性能已满足商业化需求，但燃料电池汽车的大规模商业化应用依然受经济性及实用性制约。因此，产业发展初期的政策扶持显得尤为重要，政策扶持下产业进入规模化 -降本 -开拓市场的良性内循环 ，此外，持续的技术进步 也将反哺解决各环节核心技术的成本制约，进一步提升商业化竞争力。 从经济性 及技术进步角度来看，各环节都将分阶段发展 满足商业化需求： 制氢产业： 短期优先选用工业副产氢，中期采用化石能源制氢结合碳捕捉技术，长期采用可再生能源电解水制氢； 氢能储运： 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； 燃料电池系统： 将持续围绕功率、性能、寿命、成本四大要素而发展。具体应用集中在交通领域，从商用车切入、乘用车跟进。 图表 2： 氢能产业链投资逻辑导图 来源：国联证券研究所 6 请 务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究 2 氢能是中国构建多元化能源体系关键一环 2.1 氢能开发利用是能源清洁化的大势所趋 氢能大储量、零污染、高效率 氢 （ H） 是宇宙储量最丰富的 元素 ，它构成了宇宙质量的 75%，在地球上排第三，大储量保证其作为能源供给的充足性。 氢元素主要以水的形式存在，原料非常容易获取。此外，氢气的供能方式主要是和氧气反应生成水释放化学能，其产物除了水无其他中间产物，整个供能过程无浪费、零污染。 图表 3：氢能来源广泛 来源：国联证券研究所 氢能源生产和使用形成可循环闭环，实现可持续发展 1970 年通用汽车首次提出 “氢经济 ”的概念。近年来，随着燃料电池的迅速发展，氢能作为最适宜的燃料也随之进入一个高速发展阶段。氢能来自于水用，使用后的产物仍为水，由此形成一个可循环闭环系统，具有可持续性。 图表 4： “氢经济 ”循环示意图 7 请 务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究 来源：国联证券研究所 氢气比能量高，易于实现轻量化和高续航 氢气是常见燃料中热值最高的（ 142KJ/g），约是石油的 3 倍，煤炭的 4.5 倍。 这意味着 消耗相同质量的石油、煤炭和氢气，氢气所提供的能量最大，这一特性是满足汽车、航空航天等实现轻量化的重要因素之一。 现阶段来看，氢气作为能量载体的最大竞争对手是锂电池。目前电池市场发展已经很成熟，然而氢能具备电池所不能比拟的优势，氢气 的比能量远远超过电池，并且没有工作温度限制（电池工作温度范围 在 -20 60 ）。 图表 5：主流燃料的热值比较表 燃料 成分 化学反应 热值 kJ/g 氢气 H2 H2+O2H2O 142 天然气 CH4 CH4+O2CO2+H2O 56 汽油 C8H18 C8H18+O2CO2+H2O 48 煤 C C+O2CO2 33 乙醇 C2H5OH C8H18+O2CO2+H2O 27 甲醇 CH3OH C8H18+O2CO2+H2O 20 来源：国联证券研究所 2.2 能源短缺和环境恶化，加速推动全球氢能开发 脱碳加氢和清洁高效 是百年来能源科技进步的趋势 纵观能源的发展历史，从最初使用固态的木柴、煤炭，到液态的石油，直至气态的天然气，不难看出其 H/C 比提高的趋势和固 -液 -气形式的渐变过程。木柴的氢碳比在 1:3 10 之间，煤为 1:1，石油为 2:1，天然气为 4:1。在 18 世纪中叶至今，氢碳比上升超过 6 倍。每一次能源的 “脱碳 ”都会推动人类社会的进步和文明程度的提高，可以预见未来能源利用形式中，氢能的占比将会继续提高。 图表 6：全球能源体系转型过程 来源： CNKI，国联证券研究所 8 请 务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究 氢虽然主要用作化工基础原料，但在能源转型过程中，其更重要的是作为一种清洁能源和良好的能源载体，具有清洁高效、可储能、可运输、应用场景丰富等特点。氢能能够帮助工业、建筑、交通等主要终端应用领域实现低碳化，包括作为燃料电池汽车应用于交通运输领域，作为储能介质支持大规模可再生能源的整合和发电，应用于分布式发电或热电联产为建筑提供电和热，为工业领域直接提供清洁的能源等。 目前全球用氢量约 1.15 亿吨，其中约 61%用于炼油和生产化肥等， 39%用于生产甲醇和其他化学品以及燃料等。预计 2050 年氢能将承担全球 18%的能源 需求，氢能产业将创造 3000 万个工作岗位，减少 60 亿吨 CO2排放，创造 2.5 万亿美元的市场价值。日本、美国、欧洲等主要工业国家均将氢能列入国家能源发展战略，氢能产业的发展已初具规模，但发展重点有所不同。 日本政府大力推进氢能全产业链发展，致力实现 “氢能社会 ” 为解决过度依赖进口化石能源、核电重启困难以及国内可再生能源禀赋一般等问题，日本政府高度重视氢能产业的发展。日本经济产业省（ METI） 2019 年提出了氢能与燃料电池战略路线图，其目标是：第一阶段创造需求，到 2025 年加速推广和普及氢能交通、民用市场；第二阶段解决供应问题，到 2030 年实现氢燃料发电和通过扩大氢能进口解决大规模供给；到 2040 年，建立起零碳排放的供氢体系，使氢加入传统的 “电、热 ”系统构建全新的二次能源结构。截至 2018 年底，日本建有加氢站113 座，氢燃料车 2839 辆，家用氢燃料电池 22 万台。 图表 7： 日本氢能发展战略 名称 现状 2020 年 2030 年 战略目标 氢源 化石能源制氢 可再生能源制氢 零碳排放制氢（ CCS、可再生能源） 氢气消费量（万吨 /年） 0.02 0.4 30 1000 燃氢电站 研发 100 万千瓦 17 日元 /kWh （ 1 元 /kWh） 3000 万千瓦 12 日元 /kWh （ 0.7 元 /kWh） 加氢站（座） 113 160 900 取代加油站 氢燃料乘用车（万辆） 0.28 4 80 取代汽油车 氢燃料巴士（辆） 2 100 1200 取代汽油车 氢燃料叉车（辆） 40 500 1 万 取代汽油车 家用燃料电池（万台） 22 140 530 取代传统居民供能系统 来源：国联证券研究所 美国重点开展燃料电池研究和布局加氢站建设 2014 年美国颁布的全面能源战略确定了氢能在交通转型中的引领作用，并规划 20302040 年将全面实现氢能源经济。美国能源部 2019 年提出了国家氢能发展路线图。目前美国氢能重点发展领域一是开展燃料电池系统研发，各级政府均提供大量资金资助科研机构进行氢能和燃料电池关键零件研发工作。二是布局建设加氢站，如美国加州每年计划拨款 2000 万美元用于加氢站建设，直到加州至少有 100座加氢站；到 2025 年建立 200 座加氢站。截至 2018 年底，美国建 有加氢站 42 座，氢燃料车 5899 辆。 9 请 务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究 图表 8：美国氢能发展战略 指标 2019年 2025年 2030年 2050年 氢能需求 /万吨 1100 1300 1700 乘用车 /万辆 0.76 20 530 物流车 /万辆 2.5 12.5 30 乘用车加氢站 /座 63 580 5600 物流车加氢站 /座 120 600 1500 年投资 /亿美元 13 80 就业人数 /万人 10 50 产值 /亿美元 1400 7500 终端能源需求 14% 减排 CO2 16% 来源：国联证券研究所 德国重视氢能交通工具的开发和氢能与可再生能源的协同发展 德国是欧洲氢能发展较快的国家，已在通信基站、加氢站、燃料电池车、氢能列车、氢源建设等方面有所应用。德国联邦交通和数字基础设施部等正在编制国家氢能发展战略，目标是将氢能与大力发展可再生能源战略相结合，大力推进低碳转型发展。其重点发展领域一是开发零排放氢能交通工具，如清洁巴士、氢能列车等（德国铁路电气化程度较低，约 59%的火车未实现电气化，德国政府试图使用燃料电池火车来解决环境和电气化程度低的问题）；二是投资可再生能源绿色制氢工艺及设施建设。 2019 年上半年部分德国企业在德国发起了 GET H2 倡议，目标是利用氢能促进能源转型。合作企业计划在德国埃姆斯兰地区建立氢能基础设施，将该地区的能源、工业、运输和供热部门联系起来，建造 105 兆瓦的电制氢（ Power to Gas）设施，利用风能生产 “绿色氢气 ”，并利用现有基础设施运输、储存及应用氢气。截至 2018年底，德国建有加氢站 60 座，氢燃料车 500 辆。 韩国氢能发展目标是氢能产业 与传统制造业结合促进经济增长 韩国政府发展氢能的目标是通过发展氢经济减少对石油进口的依赖，同时将氢技术与汽车、航运和石油化工等传统制造业联系起来，为钢铁生产、石油化工和机械工程等传统行业带来新的投资和就业机会，形成新的经济增长点。韩国政府 2019 年初发布氢能发展路线图 2040，计划到 2040 年，氢气供应量达到 526 万吨，累计生产氢燃料电池汽车 620 万辆（含出口 330 万辆），建设 1200 座。截至 2018 年底，韩国建有加氢站 14 座，氢燃料车 300 辆。 图表 9：韩国氢能 发展战略 10 请 务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究 指标 2022年 2040年 氢能供应 /万吨 526 氢气价格 /韩元（人民币） /kg 6000（ 35.4 元） 3000（ 17.7 元） 乘用车累计产量 /万辆 8.1 620 乘用车累计自用 /万辆 6.5 290 其中：出租车 8 公交车 0.2 4 卡车 3 加氢站 /座 310 1200 发电 /GW 1.5 15 其中居民家用 50 MW 2.1GW 就业人数 /万人 42 产值 /万亿韩元 43（ 2592亿元人民币） 来源：国联证券研究所 2.3 中国减排任务艰巨，发展清洁能源迫在眉睫 中国承诺到 2060 年实现 “碳中和 ”，减排任务艰巨 2020 年 9 月 22 日，习主席在第 75 届联合国大会一般性辩论的讲话中指出： “人类需要一场自我革命，加快形成绿色发展方式和生活方式，建设生态文明和美丽地球。巴黎协定是保护地球家园需要采取的最低限度行动，各国必须迈出决定性步伐。中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030 年前达到峰值，努力争取 2060 年前实现碳中和。 ” 我国减排任务艰巨，年排放量位居世界第一。 根据联合国数据， 2018 年中国碳排放达到 137 亿吨，同比增长 1.6%。尽管我国碳排放的增速已经放缓，但从总量看，占全球总排放量的 1/4 以上，仍是全球排名第一的碳排放国。作为世界工厂，在产业链日趋完善、国产制造加工能力与日俱增的同时，我国的碳排放量也快速攀升。作为负责任的大国，走低碳节能发展之路既是我国的责任所系，亦是使命所向。 图表 10：全球主要碳排放大国二氧化碳排放情况，绝对值（左） -人均（ 右）