燃料电池产业链系列报告之九：氢气基础设施产业分析：看好优势区域的一体化副产氢气供应商.pdf

- 1 - 敬请参阅最后一页特别声明 市场数据 (人民币） 市场优化平均市盈率 18.90 国金燃料电池指数 5213.28 沪深 300 指数 3654.88 上证指数 2881.97 深证成指 8810.13 中小板综指 8502.93 相关报告 1. 重载领域 FCV 成本优势明显 燃料电池物流车经济性分析 2.产业核心环节、国产化初见成效 燃料电池电堆行业分析 3.成本下降路径：国产化、规模经济和技术进步 -PEMFC 4燃料电池车用氢安全性分析 -氢气安全吗？ 5.燃料电池的氢气来源分析 -负荷中心附近的氯碱副产氢是最优选择 6.氢气储存运输问题分析 -气氢拖车能够解决目前需求、其他方向潜力大 7.燃料电池系列研究之加氢站 -中期看用户绑定，长期看低成本氢获取能力 8. 基础设施先行，加氢站和氢气产业链率先受益 张帅 分析师 SAC 执业编号： S1130511030009 (8621)61038279 zhangshuai gjzq 蒲强 分析师 SAC 执业编号： S1130516090001 puqiang gjzq 刘妍雪 联系人 liuyanxue gjzq 杨翼荥 联系人 yangyiying gjzq 杜旷 舟 联系人 dukzgjzq 看好优势区域的一体化副产氢气供应商 氢气基础设施产业分析 行业观点 随着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， 重要性不断上升， 未来地位有望与石化资源比肩 ，我们预计 2050 年市场价值超万亿。 氢气供应方面，短期要解决有无问题，中期关键是成本，长期则需要保证足够的供应量。 短期 看， 由于 气氢运输存在经济半径，而且现有工业氢品质与燃料电池用氢要求 有所差异 ，区域内稳定、高质、低成本的副产氢是 最佳 来源 。 中期看，随着液氢技术成熟、供应体系完善，低成本成为企业竞争的关键 。 运输距离、运输规模、液化 环节 的低电价 与低电耗 、加氢站利用率都将影响成本 。为了综合降低成本，一体化成为必须 。 长期看， 副产氢供应受限于主产品产能，无法满足 庞大的 氢气需求，煤制氢、成本快速下降的光伏电解水制氢有望成为未来主要氢气来源。 对于氢气企业，一体化是成败的关键。 上游制氢、运氢、加氢要紧密一体化，以 确保氢气供应、品质与利润空间 。 行业早期标准不完善的背景下， 一体化可以更好地把控氢气供应和品质；对氢气企业而言，一体化降低综合成本、增厚利润。 上游气体企业与下游燃料电池制造和运营企业 要 松散一体化 ， 保证车有站、站有车 ， 这 对上下游均是很好的保障。 区域布局是氢气企业 成败 的第二个关键 。 只有布局在燃料电池发展潜力大的区域才能实现氢气销售收入的快速增长。长三角是目前最重要的市场，珠三角和环渤海各有优劣，但也是非常有潜力的区域。 长三角地区兼具燃料电池制造基础良好、地方财政富裕、副产氢气供应充足三大优势，是中国燃料电池产业发展的最重要区域，区域内氢气企业具备先天区位优势，如嘉化能源、卫星石化、华昌化工等企业 。 对环渤海地区而言，山东的氯碱副产氢气是巨大的优势，缺点是需求区域相对分散，运输距离比较长 。 长期看，中国氢气产能潜力巨大、成本低廉，因此除了国内市场之外也有望覆盖日本韩国这两个燃料电池发展迅速的区域内国家 。 投资建议 ： 推荐 具备区位、成本优势以及与下游运营企业合作的 嘉化能源（ 600273.SH） 、 建议 关注 环渤海地区重要供应商 滨化 股份（ 601678.SH） 、长三角地区副产氢供应者 卫星石化（ 002648.SZ） 、 华昌化工（ 002274.SZ） 。 风险提示 ： 政策风险 、 技术风险 、 市场竞争风险 、 基础设施建设不及预期 。 证券简称 预测净利润 （亿元） 氢能源布局 2 0 18A 2 0 19E 2 0 20E 嘉化能源 11.04 12.7 15.24 副产氢气、合作液氢、江苏浙江加氢站布局、下游延伸 滨化股份 7.02 5.97 6.57 亿华通合作 ，参与加氢站 建设 卫星石化 9.41 10.82 11.9 与浙能投合作 华昌化工 1.42 规划加氢站、氢气供应；涉及生产电堆以及推广应用 2564338141975014583066467463180619180919181219190319国金行业 沪深 300 2019年 06月 16 日 新能源与汽车研究中心 燃料电池产业链系列报告之九 ) 行业深度研究 证券研究报告 行业深度研究 - 2 - 敬请参阅最后一页特别声明 内容目录 综述：氢能发展初期长三角氢气企业最为受益 .5 一、氢能远期需求过万亿，政策推动氢气需求快速增长 .9 1.氢能源需求广阔，远期需求过万亿 .9 2.政策推动下，燃料电池车推广、 加氢站建设提速 . 11 3.氢气需求快速增长，规模效应促成本下降 .12 二、氢气供应：短期氯碱、烷烃副产氢，长期煤制氢、光伏电解 .14 1.一次能源制氢：成本低、初始投资额大，适合大规模制氢 .16 2.化学工业副产氢：氯碱工业、烷烃裂解副产氢是现阶段最优选择 .17 3.化工原料制氢：成本较高，适合站内制氢 .17 4.电解水制氢：最清洁，长期来看低成本的光伏电解水制氢将是重要来源 .18 三、考虑运输成本，具备区位优势的副产氢经济性更佳 .20 1.气氢拖车是目前主流运输方式，液氢罐车是未来重要方向 .20 2.长三角氢气丰富，助力氢能源发展 .21 2.1 氯碱副产氢：现 有产能 43 万吨，长三角、山东丰富 .23 2.2 PDH副产氢：现有产能 25 万吨，规划产能 124 万吨，长三角丰富 .24 2.3 乙烷制乙烯制氢：未来重要来源，规划产能达 161 万吨 .25 四、一体化是氢气企业未来成败的关键 .27 1.制氢、运氢、加氢站一体化企业比单一氢气企业更有优势 .27 2.产业发展 初期，上游氢气企业必须与下游用户需求绑定 .28 五、投资建议：关注积极进行氢气资源充分利用的化工企业 .29 1.嘉化能源：长三角一体化氢气供应商，与下游紧密合作 .29 2.滨化股份：环渤海重要氢气供应商，打通制氢、运氢、加注全流程 .30 3.卫星石化：长三角轻烃裂解龙头，潜在副产氢丰富 .31 4.华昌化工：老牌煤化工企业，成功生产电堆切入下游 .32 六、风险提示 .34 图表目录 图表 1：副产氢 +气氢拖车是中短期最佳氢气来源 .5 图表 2：不同制氢方式和运氢方式配合所得到的氢气成本范围 .6 图表 3：各类 制氢方法对比 .6 图表 4：长三角燃料电池车规划、加氢站规划独占鳌头 .7 图表 5：现阶段长三角副产氢丰富助力长三角发展 .8 图表 6：推荐标的一览 .8 图表 7：能源发展历史是减碳增氢的历史 .9 图表 8：能源能量密度逐步提升 .9 图表 9：各国大力推广燃料电池车 .9 图表 10：氢能 是唯一可同时用于交通、储能、发电等领域的新 能源 .10 行业深度研究 - 3 - 敬请参阅最后一页特别声明 图表 11：远期氢能全面替代传统能源后，市场规模超 15 万亿元 .10 图表 12： 2050 年全球氢能源消费占比达到 18%，市场规模超 2.5 万亿元 .10 图表 13：预计 2050 年全球燃料电池车用氢气市场规模达 4600 亿元 . 11 图表 14:氢能源政策支持不断加码 . 11 图表 15：预计 2020 年燃料电池车需求破万辆 . 11 图表 16：氢气需求快速增长 .13 图表 17：伴随规模效应氢气成 本逐步下降 .13 图表 18：伴随规模效应加氢站固定成本逐步下降 .13 图表 19：我国工业氢气来源以一次能源制氢和副产氢为主 .14 图表 20：燃料电池汽车用燃料氢气技术标准 .14 图表 21：各类制氢方法对比 .15 图表 22：煤制氢工艺流程图 .16 图表 23：天然气制氢工艺流程图 .16 图表 24：煤制氢、天然气制氢成本对比 .16 图表 25：氯碱氢提纯工艺流程图 .17 图表 26：甲醇制氢的三种技术 .17 图表 27：甲醇裂解制氢工艺流程示意图 .18 图表 28：甲醇重整燃料电池系统 .18 图表 29：甲醇制氢成本约 20 元 /kg .18 图表 30：液氨制氢原理 .18 图表 31：电解水制氢成本 .19 图表 32：制氢成本与电价对应关系 .19 图表 33：可再生能源发电制氢 .19 图表 34：气氢拖车运输单位成本 .20 图表 35：各类运输方案对比 .20 图表 36：不同运输规模和运输距离下的三种运氢模式成本比较 .21 图表 37：长三角燃料电池车规划、加氢站规划独占鳌头 .21 图表 38：氯碱副产、烷烃裂解副产氢现有产能、未来产能 .22 图表 39：我国现有副产氢富余产能分布 .22 图表 40：我国现有 +规划副产氢产能分布 .22 图表 41：我国现有副产氢富余产能分布 .23 图表 42：我国烧碱产能分布 .24 图表 43：建成 PDH产能 .24 图表 44：我国 PDH现有副产氢富余产能分布 .25 图表 45：我国现有 +规划 PDH副产氢产能分布 .25 图表 46：乙烯制乙烷规划产能 .25 图表 47：环渤海规划乙烷制乙烯副产氢 产能丰富 .26 图表 48：使用率高于 60%时，布局加氢站盈利能力更强 .27 图表 49：伴随规模效应，氢气运输成本下降 .28 行业深度研究 - 4 - 敬请参阅最后一页特别声明 图表 50：伴随规模效应，加氢站固定成本成本下降 .28 图表 51：推荐标的一览 .29 图表 52：公司传统业务布局 .29 图表 53：滨化股份相关产业链布局结构 .31 图表 54：公司产业链布局情况 .32 图表 55：公司产业链布局情况 .32 行业深度研究 - 5 - 敬请参阅最后一页特别声明 综述： 氢能发展初期长三角氢气企业最为受益 氢 能源具备来源广、能量密度高、可储存、可再生、 零 噪音、 零 污染的优势，也是唯一可同时用于交通、储能、发电等领域的新能源，氢能源将是未来能源的主角 ，远期市场规模超万亿。 氢气 之于燃料电池车 ，正如 石油之于汽车 ，如何获取低成本氢气是燃料电池 车 行业 能否顺利发展的关键因素之一，同时，伴随燃料电池车行业的快速发展，也为氢气产业链（制氢、运氢、储氢、加氢站） 带来巨大机会，我们认为 未来 具备低成本的氢气供应商 将类比于如今的 “中国石油”。 本文旨在探究短期、中期、长期的氢气来源和氢能行业的核心竞争力所在。 中短期视角来看： 综合 品质 、成本、稳定性、环保四大因素，氯碱副产氢、烷烃副产氢是现阶段最适合的制氢方式，副产氢 +气氢拖车具备经济性。 从氯碱副产氢、烷烃裂解副产氢富余产能来看，现有总产能为 68 万吨，可供25 万辆商用车或 468 万辆乘用车使用，以氯碱副产氢为主 ，是短期主 要的氢气来源 ；未来释放总产能为 285 万吨，可供 104 万辆商用车或 1952 万辆乘用车使用，均为烷烃裂解副产氢 ，基本可以满足燃料电池车的氢气需求。 长期视角来看： 随着重卡等重载运输领域燃料电池化，以及发电、冶金还原保护等领域需求的启动， 我们预测 2030 年氢气需求超 1300 万吨， 一次能源（煤、天然气）制氢将成为重要的氢气来源，此外，伴随光伏发电成本的快速下降，光伏电解水制氢具备低成本、无排放、体量大的优势，将是长期最优解决方案 。 图表 1：副产氢 +气氢拖车是中短期最佳氢气来源 来源： 百川资讯，公司公告， 国金证券研究所 行业深度研究 - 6 - 敬请参阅最后一页特别声明 制氢的 方式 主要 包括 一次能源制氢 （煤气制氢、天然气制氢）、化学工业副产氢（氯碱工业副产氢、 烷烃裂解 副产氢 ） 、化工原料制氢（甲醇裂解、液氨裂解等）、电解水制氢。 一次能源制氢 前期投资成本高、制氢成本低，适合大规模制氢；氯碱工业副产氢、烷烃裂解副产氢纯度高、成本低，是现阶段最理想的氢气来源； 化工原料制氢成本较高适合站内制氢；电解水制氢最清洁，未来伴随可再生能源发展，电价下降后可成为重要氢气来源。 运氢的方式主要 包括 气氢拖 车 （ T） 、液氢罐车 （ L） 和 气氢管道运输 。 目前气氢拖车是氢气运输的主流方式，但不适合远距离运输， 因此 靠近终端需求的氢气来源 经济性更佳。伴随氢能发展 、液氢技术成熟， 适用于大规模、远距离的液氢罐车将是未来的重要方向，具备液氢技术储备的企业未来 竞争优势更大 。 从使用成本来看， 3.5T 的物流车百公里油耗为 10L， 3.5T 的燃料电池物流车百公里耗氢量为 2.5kg，目前柴油价格为 6.8 元 /L，则与汽油价格具有同等竞争力的氢气价格为 27 元 /kg。如果使氢燃料电池车具有较强的竞争力（百公里耗氢成本较百公里耗油成本低 20%以上），则氢气成本需控制在22 元 /kg 以下。 图表 2：不同制氢方式和运氢方式配合所得到的氢气成本范围 注： T： 气氢拖车； L： 液氢罐车 来源： 炼油厂制氢技术路线选择，大规模工业制氢工艺技术及其经济性比较 ， 国金证券研究所 图表 3：各类制氢方法对比 一次能源制氢 副产氢 化工原料制氢 电解水制氢 制氢工艺 煤气制氢 天然气制氢 氯碱副产 烷烃副产 甲醇裂解 制氢 氨分解 制氢 电解水 制氢 适用规模 大规模 10000-20000 Nm3/h 大规模 1000 Nm3/h - - 小规模 2500 Nm3/h 小规模 4300 Nm3/h 单台 300 Nm3/h 初始投资额 大 12.4 亿元 大 6 亿元 - - 中 1000 万元 小 100 万元 中 1400 万元 原料 煤炭，水 天然气，水 盐，水 丙烷 /乙烷 甲醇，水 液氨 水 制氢成本 （元 /kg） 9.9 12.83 - - 21.24 20 31.6 成本影响 要素 煤炭 价格 天然气 价格 - 甲醇价格 液氨价格 电价 来源： 炼油厂制氢技术路线选择，大规模工业制氢工艺技术及其经济性比较 ，国金证券研究所 行业深度研究 - 7 - 敬请参阅最后一页特别声明 对于氢气企业，一体化是未来成败的关键。 一方面要上游制氢、运氢、加氢的紧密一体化，另一方面也要力争实现上游气体企业与下游燃料电池制造和运营企业相互结合的松散一体化。 上游一体化的重要性在于保证供应、锁定利润。行业早期标准不完善的背景下，制氢与加氢割裂容易导致供应不稳定和品质的不可控；对于企业而言，一体化还是从产业链着手降低成本、提高利润的重要方式。 在产业发展早期，由于基础设施建设需要适度超前， 上游气体企业与下游燃料电池制造和运营企业要松散一体化，避免 出现 有站无车或有车无站的困境， 这 对上下游均是很好的保障。 区域布局是氢气企业成败的第二个关键。 综合考虑区域 燃料电池制造基础、氢气供应和地区财政能力，我们认为长三角、珠三角和环渤海地区是最主要的燃料电池发展区域，而综合比较而言，长三角在三个区域中优势最大。 从区域需求来看，考虑燃料电池初期推广由国家补贴 +地方补贴共同推动， 主要应用领域集中在商用车（物流车、公交车等）；财政实力强大、基础配套完善 的区域将赢得快速发展，主要包括长三角、环渤海、珠三角等区域。 图表 4：长三角燃料电池车规划、加氢站规划独占鳌头 燃料电池车规划 加氢站规划 城市 2000 2025 2030 2020 2025 2030 长三角 5000 50000 200000 40 200 500 山东 2000 50000 100000 20 200 500 张家口 1800 21 佛山 1000 28 43 57 武汉 2000 520 30100 山西 700 7500 3 20 重庆 10 25 35 来源：各地方政府官网，国金证券研究所 从氯碱副产氢、烷烃裂解副产氢区域分布来看，现阶段 长三角以及环渤海区域的山东是主要的贡献者；依托得天独厚的区位优势，在现有运输条件下长三角发展氢能产业具备极强的比较优势。而环渤海区域由于运输半径限制，短期来看山东省是该区域具备先发优势的地区，中长期液氢储运技术成熟后，山东大量的高纯副产氢将带动该区域的产业发展。 长三角现有产能达 25 万吨，可供 9 万辆商用车或 172 万辆乘用车使用，未来释放产能达 88 万吨，可供 32 万辆商用车或 601 万辆乘用车使用 ，足以满足中短期氢气需求。 环渤海现有产能达 31 万吨 ，可供 11 万辆商用车或 211 万辆乘用车使用， 未来释放产能达 126 万吨，可供 46 万辆商用车或 864 万辆乘用车使用 ，但半数以上产能集中在山东，未来伴随氢气需求增长，可利用液氢拖车将山东副产氢运往渤海区域氢气需求较大的区域。 行业深度研究 - 8 - 敬请参阅最后一页特别声明 图表 5：现阶段长三角副产氢丰富助力长三角发展 来源： 百川资讯，公开资料， 国金证券研究所 关注 具备区位优势、成本优势、一体化优势的氢气企业。 推荐 具备区位优势、成本优势以及与下游运营企业建立合作的嘉化能源（ 600273.SH）、 建议关注 环渤海地区重要供应商滨化股份（ 601678.SH）、长三角地区副产氢气供应者卫星石化（ 002648.SZ）、华昌化工（ 002274.SZ）。 图表 6：推荐标的一览 证券代码 证券简称 净利润 （ 亿 元） 氢能源布局 2018A 2019E 2020E 600273.SH 嘉化能源 11.04 12.7 15.24 AP 合作、国投入股、与重塑、富瑞氢能合作参与加氢站以及运营 601678.SH 滨化股份 7.02 5.97 6.57 亿华通合作，参与加氢站建设 002648.SZ 卫星石化 9.41 10.82 11.9 与浙能投合作 002274.SZ 华昌化工 1.42 规划加氢站、氢气供应；涉及生产电堆以及推广应用 来源： wind，国金证券研究所 行业深度研究 - 9 - 敬请参阅最后一页特别声明 一、氢能远期需求过万亿，政策推动氢气需求快速增长 1.氢能源需求广阔，远期需求过万亿 能源紧张 +环保问题， 发展 清洁的可再生能源 是应有之义 。 1） 目前一次能源需求以石油、天然气、煤炭为主，占比超 85%， 2017 年全球已探明石油储量可供 50.2 年产量，天然气储量可供 52.6 年产量，煤炭储量可供134 年产量，全球能源需求逐年增长的背景下，传统不可再生资源日渐枯竭，各国积极发展可再生能源。 2）温室效应的背景下， 2016 年 175 个国家签署巴黎协定，主要目标是将本世纪平均气温上升幅度控制在 2 摄氏度，考虑全球二氧化碳排放以能源系统为主，各国积极发展清洁能源。 3）近年来，欧洲、日本、美国相继出台政策， 2030 年将完 全禁止传统汽油、柴油内燃机使用。 从能源发展历史来看， 氢能 优势明显 。 1）从 环保的角度来看 ，煤炭 的碳氢比 是 1:1，石油 的碳氢比 是 1:2，天然气 的碳氢比 是 1:4，氢气 零碳排最为环保 。 2）从能量密度来看，煤炭 的能量密度 是木柴的 160 倍，石油 的能量密度 是煤炭的 2 倍，氢气 的能量密度 是石油的 3 倍 ，氢气能量密度最高 。 图表 7： 能源 发展历史是减碳增氢的历史 图表 8：能源能量密度逐步提升 来源： DOE， 国金证券研究所 来源： DOE，国金证券研究所 氢能优势突出、 是唯一可同时用于交通、储能、发电 等领域的新能源 。 1）氢能作为清洁的二次能源，具备来源广、能量密度高、可储存、可再生、 0噪音、 0 污染的优势， 是唯一可同时 用于交通、储能（可用氢来储存风能、太阳能）、发电等领域 的新能源 。 各国积极发展氢能源。 日本提出发展氢能社会，将 氢能定位为未来核心二次能源（与电力、热能并列） ，计划 2030 年 530 万台家用燃料电池投入使用，燃料电池乘用车保有量达 80 万辆。 韩国计划 2030 年燃料电池汽车保有量达 180 万辆， 2040 年燃料电池产量扩大至 15GW，约韩国目前发电量（ 133GW）的 11%， 2040 年氢能市场规模达 43 万亿韩元（折合 2494 亿人民币）。 图表 9：各国大力推广燃料电池车 2020 2022 2023 2025 2028 2030 日本 40 000 200 000 800 000 韩国 81 000 1 800 000 中国 5 000 50 000 1 000 000 美国 13 000 40 000 美国：加州 1 000 000 024681012木柴、煤炭 石油 天然气 氢气 碳氢比 020406080100120140160木柴 煤炭 石油 天然气 氢气 能量密度（ MJ/kg） 行业深度研究 - 10 - 敬请参阅最后一页特别声明 2020 2022 2023 2025 2028 2030 法国 5 000 20 000-50 000 来源： IEA，国金证券研究所 图表 10：氢能 是唯一可同时用于交通、储能、发电等领域的新能源 来源： DOE，国金证券研究所 氢能全面取代传统能源市场规模超 15 万亿。 参考 2017 年传统能源消费量及单价， 远期 氢气 全面替代传统能源后，市场规模达 15.5 万亿元。根据国际氢能委员会的预测，到 2050 年全球氢能源消费占总能源需求的 18%，市场规模超 2 万亿。 图表 11：远期氢 能 全面替代传统能源后，市场规模 超 15 万亿元 石油 天然气 煤炭 消费量（亿吨油当量） 46.2 31.6 37.3 单价（美元 /吨油当量） 372.4 118.4 42.6 市场规模（万亿美元） 1.72 0.37 0.16 市场规模（万亿人民币） 11.9 2.6 1.1 来源： BP，国金证券研究所 图表 12： 2050 年全球氢能源消费占 比达到 18%，市场规模超 2.5 万亿元 来源： Hydrogen Council， 国金证券研究所