繼2019年兩會上氫能被首次寫入《政府工作報告》後，氫能頂層設計正式問世。

一、“十四五”構建“大氫能”圖景
    發改委2022年3月23日發布的《氫能産業發展中長期規劃（2021-2035年）》提出：堅持以市場應用為牽引，合理布局、把握節奏，有序推進氫能在交通領域的示範應用，拓展在儲能、分布式發電、工業等領域的應用，推動規模化發展，加快探索形成有效的氫能産業發展的商業化路徑。

1、全球最大制氫國

    事實上，不隻國家部委，地方政府也在不斷發力。據不完全統計，截至去年11月，已有北京、河北、四川、山東、内蒙古等29個省市區出台了涉及氫能産業發展的政策，超過48座城市發布了氫能規劃。

    中國有着巨大的氫能發展潛力。作為世界上最大的制氫國，中國年制氫産量約3300萬噸，其中，達到工業氫氣質量标準的約1200萬噸。此外，可再生能源裝機量全球第一。國家發改委介紹稱，當前國内氫能全産業鍊規模以上工業企業超過300家，集中分布在長三角、粵港澳大灣區、京津冀等區域。

   另據國際氫能協會統計，2021年全球氫能産業鍊上已建成、在建和規劃項目共228個，主要分布在歐洲、澳大利亞、亞洲、中東、智利等國家和地區。從地域分布來看，預計歐洲的投資份額最大（約45％），其次是亞洲，而中國占亞洲總投資的50％左右，居首位。
   放眼全球，多國已出台氫能頂層設計和戰略路線。海通證券指出，在全球已有31個國家在國家層面提出了氫能相關戰略，這些國家占全球GDP的73％。綜合來看，海外各國的國家氫能戰略，首要目标在于盡快脫碳，其次才是增加能源種類。其中，澳大利亞、俄羅斯、加拿大等國還有擴大氫能出口的戰略目标。而重點技術領域上，主要集中在降低氫價、發展氫燃料交通和工業脫碳上。值得注意的是，由于各國的資源禀賦存在差異，發展氫能的路線也存在差異。
   按照制氫路線的不同，氫能分為灰氫、藍氫、綠氫三種。灰氫以煤、天然氣等化石能源為原料；藍氫則是将天然氣通過蒸汽甲烷重整或自熱蒸汽重整制成；綠氫由可再生能源制成，制氫過程完全沒有碳排放，是氫能利用的最理想形态。
   剛剛結束的北京冬奧會，中國首度大規模應用藍氫和綠氫，北京及其周邊地區共有11座制氫廠投入保供，其中7座為綠氫，4座為藍氫。冬奧期間，還将火炬燃料全替換為氫能，同時示範運行超1000輛氫燃料電池車，并配備30多個加氫站。

2、氫燃料電池車市場規模：十年百倍

    截至 2021 年，全球主要國家氫燃料電池車保有量 49562 台，同比增長 49%。2021年全球主要國家氫燃料電池車銷量 16313 台/yoy+68%。

    受強勢補貼政策驅動，韓國市場延續 了 2020 年的增長勢頭，21 年銷量 8498 台，占全球銷量的 52%。
    美國 21 年銷量 3341 台， 較 2020 年激增 2.5 倍，主要原因是 2020 年疫情銷量基數過低；
    日本 21 年銷量 2464 台 /yoy+67%，主要受益于 2020 年底新一代豐田 Mirai 的上市。
    中國 21 年銷量 1586 台 /yoy+35%，随着示範城市群落地和北京冬奧會利好，我們認為今年下半年銷量有望開始提速，22 年 1~2 月國内燃料電池汽車産銷 356 和 371 輛，同比增長 5.0 倍和 3.1 倍。

    中汽協數據，截至 2021 年，國内燃料電池汽車保有量為 8938 輛，2016~2021 年國内氫燃料電池汽車銷量分别為 629、 1275、1527、2737、1177、1586 輛，根據發改委 2022 年 3 月 23 日發布的《氫能産業發展中長期規劃（2021-2035 年）》，規劃到 2025 年，氫燃料電池車輛保有量約 5 萬輛，2022-2025 年 CAGR=54.0%。
    根據示範城市群申報，截至 2025 年累計推廣 3.3 萬輛，根據各地方政府産業規劃，2025 年規劃累計推廣 8 萬輛。
    相比純電動車型，氫燃料電池車克服了能源補充時間長、低溫環境适應性差的問題，提高了營運效率。按照“氫電互補、宜氫則氫、宜電則電”的原則，與純電動車型應用場景形成互補。
    如果氫燃料電池在商用車領域全面推廣，潛在年銷量有望超過 180 萬輛（2020 年中國商用車（重卡、市政環衛車、公交 車和大巴車）年銷量合計 180.6 萬輛），潛在市場空間為 2160 億元/年。

3、氫燃料電池車經濟性決定因素：購置成本、氫耗、氫氣價格
    氫燃料電池車全生命周期成本遠高于燃油車和電動車，想要實現氫燃料電池車全面的商用化推廣，需要大幅度降低成本。燃料電池汽車成本由車輛購置成本、使用成本、車輛維護成本構成。
    燃料電池汽車的燃料經濟性決定了使用成本，它與兩個因素直接相關：百公裡氫耗量和氫氣價格。而氫氣的價格由制氫成本、儲運成本和加氫成本構成。

    因此，氫燃料電池車全生命周期成本下降需要氫能全産業鍊的努力。

4、氫燃料電池車降本空間：氫燃料電池車 VS 電動車 VS 柴油車
     我們選取載重 18t 的一汽解放 J6L4×2 廂式運輸車，車輛使用場景為車隊營運重卡，該運輸車需要滿足日均 500km 以上的長途運輸需求，使用時間為 5 年完成 100 萬公裡。
    全生命周期成本來看，補貼前，燃料電池重卡高出燃油重卡 36%，高出純電重卡 46%。補貼後，燃料電池汽車低于柴油重卡，略高于純電重卡 7%。
    購置成本：補貼前氫燃料電池車的購置成本分别高過燃油重卡 80%，高于純電重卡 35%。 補貼後，氫燃料電池車購置成本低于燃油車 16%，低于電動車 75%。
    運營成本：燃油重卡柴油費用為 1.61 元/公裡，電動車電費為 0.88 元/公裡，補貼前燃料電 池重卡能源氫氣費用為 2.01 元/公裡，補貼後為 1.58 元/公裡，略低于柴油重卡，高于純電 重卡 80%。
    如果電價持續下降，電動車及氫燃料電池汽車性能及成本的達到《節能與新能源汽車技術路 線圖》2025/2030 年目标， 2025 年/2030 年燃料電池重卡分别比純電動重卡低 2%和 22%。

二、氫燃料電池車購置成本：燃料電池系統和儲氫供氫系統
1、燃料電池系統：基礎材料國産化提速，邁入技術快速發展的十年
    《氫能産業發展中長期規劃（2021-2035 年）》規劃到 2025 年，氫燃料電池車輛保有量約 5 萬輛，未來 4 年燃料電池系統累計市場需求為 155 億元，根據各地方政府規劃的 2025 年推廣氫燃料電池汽車數量累計 8 萬輛，未來 4 年燃料電池系統累計市場規模為 248 億元，如果燃料電池系統在商用車領域全面推廣，年銷量達到 180 萬輛車，潛在年需求為 2160 億元。
    我國已經初步實現了 PEMFC 全産業鍊的國産化，逐步發展到産業規模持續擴張、基礎設施逐步完善的産業化初期階段。
    2017 年以來，國内燃料電池系統核心技術取得顯著進步，初步掌握了整車、動力系統與關鍵部件的關鍵技術，基本建立了具有自主知識産權的燃料電池轎車與燃料電池城市客車動力系統技術平台，實現了百輛級動力系統與整車的生産能力。
    我國燃料電池汽車行業已基本形成以整車制造及燃料電池系統為牽引的燃料電池汽車供應鍊和産業鍊體系，産業鍊覆蓋燃料電池汽車整車、燃料電池系統及零部件，以及加氫、制氫、儲氫等環節。
    氫能在交通領域的應用将逐步向長續航、大載重的場景過渡。
    根據氫藍時代常務副總裁曹桂軍在 2021 勢銀氫能與燃料電池産業年會上發表的《燃料電池系統開發與多場景應用》的主題演講，預計 2025 年燃料電池系統主要額定功率為 130~180kW，燃料電池系統最大額定功率将大于 180kW，氫能在交通領域的應用将逐步向長續航、大載重的場景過渡。
    截至 2021 年，國内燃料電池系統技術水平已遠超燃料電池技術發展路線中規劃的水平。
    根據氫藍時代動力科技有限公司常務副總裁曹桂軍在 2021 勢銀氫能與燃料電池産業年會 上發表的《燃料電池系統開發與多場景應用》的主題演講，電堆的國産化率和技術指标快 速提升。
    其中，單堆功率從 45~60kW 提升至 150~200kW；電堆功率密度從 2.5kW/L 提升至 4~4.5kW/L；關鍵零部件國産化率從 50%提升至 90~98%；系統集成度從 300W/kg 提升至 450W/kg；環境适應性普遍提高，一般可達到-30℃冷啟動；基礎材料不斷突破，産業化加速，系統成本下降趨勢明顯，電堆價格可低于 2000/kW，系統成本可低于 5000/kW。
    預計 2025 年燃料電池系統主要額定功率為 130~180kW，燃料電池系統最大額定功率将大于 180kW，氫能在交通領域的應用将逐步向長續航、大載重的場景過渡。
    國内主流燃料電池系統廠商的技術指标領先行業。
    根據高工氫電，在系統體積功率密度方面，國内燃料電池系統已達成的技術指标與燃料電池技術發展路線中規劃的功率密度 350W/kg 相比，已經優于該目标 1.6~2.0 倍，例如：億華通 G20+、上海重塑 Prisma 鏡星 12+、氫時代 QSD-150、國鴻氫能鴻途 G110 的質量功率密度分别為 810W/kg、702W/kg、603W/kg、555W/kg；在額定功率方面，億華通 G20+、氫時代 QSD-150 達到了 240kW、150.7kW，上海重塑 Prisma 鏡星 12+、上海捷氫 PROMEP4H、雄韬股份 VISH-130B 達到了 130kW，還有頭部企業超過 160 kW。
    電堆方面，國鴻氫能的鴻芯 GI 質量功率密度超過 3.8 kW/L，神力科技的 SFC-C9 達到 4.3 kW/L，均超過燃料電池技術發展路線中規劃的 2.5 kW/L 的功率密度規劃。
    燃料電池系統：行業市場集中度維持高位，基于對政策和未來市場前景的良好預期，進入的企業持續增加，市場集中度有下降趨勢。
    2017 年~2022 年 3 月，工信部燃料電池推薦車型數量累計配套燃料電池系統前三名分别為：億華通、重塑科技、國鴻氫能，分别有 137、89、86 款燃料電池系統進入推薦車型數量配套。
    電堆競争格局：國鴻氫能電堆國内累計市占率超過 50%，排名第一。根據 GGII 的統計， 2015~2021 年，國鴻氫能電堆累計配套氫燃料電池車約 5000 套，市占率 50%，排名第一； 神力科技、新源動力電堆分别累計配套氫燃料電池車 1000、1000 輛，位列二、三。
    2021 年，中國電堆出貨量為 757MW，同比增長 128%，出貨量 TOP10 電堆企業分别為國鴻氫能、氫晨科技、神力科技、愛德曼、清能股份、氫璞創能、濰柴動力、國電投氫能、東方氫能、航天氫能（上海）。
2、車載儲/供氫系統：70MPa IV 型瓶量産準備中，核心材料和部件開始導入國産供應商
    按照《氫能産業發展中長期規劃（2021-2035 年）》規劃，到 2025 年氫燃料電池車輛保有 量約 5 萬輛，未來 4 年車載儲氫系統累計市場規模為 48 億元，根據各地方政府規劃的 2025 年推廣氫燃料電池汽車數量累計 8 萬輛，未來 4 年車載儲氫系統累計市場規模為 77 億元，如果燃料電池系統在商用車領域全面推廣，年銷量達到 180 萬輛車，潛在年需求為 1532 億元。

    根據《氫燃料電池汽車車載高壓儲氫瓶報告》目标， 2023 年我國将具備 70MPa IV 型儲氫瓶批量生産能力。
IV 型儲氫瓶相較于Ⅲ型瓶具備明顯優勢：
1）輕量化：客車車頂可以裝載 1200~2000 升壓縮氣體能源；
2）比Ⅲ型瓶降低 70%氫耗；
3）公路運輸支持 1000 公裡續航裡程。
4）運營成本比 III 型瓶低 60-70%。目前國内主要應用 35MPa 和 70MPa Ⅲ型瓶，國際市場廣泛使用 70MPaIV 型瓶。
    DOE 對儲氫系統降本目标提出了要求，2025 年儲氫系統成本為 1500 美金/輛，2030 年為 1330 美金/輛。
    III 型儲氫瓶碳纖維占系統總成本的 63%~65%，IV 型儲氫瓶碳纖維占系統總成本的 77%~78%，碳纖維國産化是儲氫瓶降本的關鍵。
    國内用于 IV 型瓶的碳纖維産品在性能上接近國際領先水平，批次穩定性提高後，有望實現國産替代。
    21 年初開始，主要供應商日本東麗收緊碳纖維供應（源于政府壓力），國内供應商在優先滿足航天軍工領域應用外僅有少部分量可以供應。
    國内主流儲氫瓶企業碳纖維近兩年逐漸開始國産化小批量替代。
    國内車載儲氫系統市場格局從集中逐漸走向分散。
    國外 70MPa 氫氣瓶研究起步較早，應用相對成熟，主要機構包括挪威 HexagonComposites、美國 Quantum、日本豐田、韓國 ILJINComposite 等，目前産品以Ⅳ型瓶為主，儲氫密度均在 5.0wt%左右。
    2021 年中國車載儲氫系統出貨量前五企業集中度（CR5）為 80.23%，相較 2020 年下降 7.33pct，比 2019 年下降 17.31pct。
    2020~2021 年前三家分别為國富氫能、舜華新能源、科泰克。
    2019~2021 年國富氫能市占率從 43.7%下降到 37.9%，保持第一，逐年略有下降。
    車載儲氫瓶組市場參與主體逐年增多，市場集中度下降，競争性增強。
    2021 年國内市場出貨量前三企業集中度為 76.95%，持續下降。2019 年國内儲氫瓶供應商前 5 家分别為國富氫能、科泰克、天海工業、中材科技、斯林達。2020 年中集安瑞科開始參與市場競争。2019~2021 年，國富氫能市場出貨量市占率從 51.3%下降至 35.6%，仍位居第一。
    大容積 IV 型瓶開始量産準備，中集安瑞科有望後來居上。
    國内主要以搭載 35MPaⅢ型瓶為主， 70MPaⅢ型瓶在樣車或小批量車型應用。
    GGII 統計，2021 年中國市場車載儲氫 出貨量為 30284 支/yoy+122.43%，70 MPa 儲氫瓶出貨量達到 1203 支，出貨量占比達到 4%。
    IV 型瓶的開發技術難度高，存在結構設計、材料加工、長絲束碳纖維批量化、碳纖維纏繞技術等多重門檻，技術瓶頸較高。
    國内部分企業為加快技術發展步伐，采用技術引進方式涉入 IV 型儲氫瓶市場，代表性企業有中集安瑞科、佛吉亞斯林達等企業。國富氫能、天海工業、亞普股份、奧揚科技等采用自研方式進行 IV 型儲氫瓶量産準備。

三、使用成本：綠氫制備+儲運+加氫站建設

1、綠氫規模：風光裝機規模上升催生氫儲能大市場，電價下降保障下遊應用
    根據《中國氫能源及燃料電池産業白皮書（2020）》預測，在 2030 年碳達峰願景下，我國氫氣的年需求量預期達到 3715 萬噸，在終端能源消費中占比約為 5%；在 2060 年碳中和願景下，我國氫氣的年需求量将增至 1.3 億噸左右，在終端能源消費中占比約為 20%。
    預計 2030 年，電解水制氫占比将從 20 年的 1.5%提升至 10%，産量約為 372 萬噸。
    根據《中國氫能及燃料電池産業手冊（2020 年）》，2020 年國内氫氣産量約 3342 萬噸，電解水制氫為 50 萬噸，占比 1.5%。
    根據《中國氫能源及燃料電池産業白皮書（2020）》預測， 2030、2040、2050、2060 年，電解水制氫占比将逐漸提升到 10%、25%、45%、70%。  
    雙碳目标明确後，風電發電戰略地位提升。
    根據國家能源局最新消息：2021 年我國風電和光伏發電新增裝機規模達到 100.54GW，其中風電新增 47.57GW，光伏發電新增 52.97GW。
    我們預計 2025/2030 年中國風電/光伏總新增裝機容量為 193/237GW，到 2025/2030 年中國風電/光伏總裝機容量為 1281/2390GW。要實現 2030 年綠氫産量 372 噸，需要 155GW 光伏裝機。
    若以光伏發電制備綠氫，按光伏每年工作 1200 小時計算，每 GW 裝機每年發電量是 12 億度，可以生産氫 2.4 萬噸，生産 372 萬噸氫氣需要 155GW 的光伏裝機。
    我們預計 2025 年/2030 年中國電解水制氫系統累計市場規模分别為 128/1189 億元。
    根據 發改委 2022 年 3 月 23 日發布的《氫能産業發展中長期規劃（2021-2035 年）》，規劃到 2025 年，可再生能源制氫量達到 10-20 萬噸/年，2025 年電解水制氫系統累計市場空間為 64~128 億元。
    根據《中國氫能産業發展報告（2020）》預測，随電解水制氫裝備成本下降和風光裝機量增長，2030 年可再生氫産量約為 372 萬噸，需部署電解槽系統裝機 65GW。

    電解槽是電解水制氫系統的核心部分，預計 2030 年累計市場規模為 535 億元。
    制氫成本的下降主要依靠電解槽技術進步、新能源電價下降。
    電價成本占制氫總成本的約 80%，是影響成本的主要因素；電解系統設備成本：占總成本的 10%~20%。
    《中國氫能産業發展報告（2020）》種提到制氫的目标：在電解水制氫比例加大的條件下，2025 年平均制氫成本将不高于 20 元/kg；2030 年平均制氫成本将不高于 15 元/kg；2050 年平均制氫成本将不高于 10 元/kg。
1）電解槽技術進步和規模化帶來的成本下降：
A．堿性電解槽國産化率高，成本低。
堿性電解水制氫裝備我國已國産化率達 95%，氫氣閥門與儀表需進口。國産化的核心電解槽部件中，隔膜和電極技術水平與國外有差距，導緻電流密度與能效較國外有差距，但國内成本優勢明顯。預計 2025 年/2050 年堿性電解系統成本有望從 1250~2000 元/kW 降低到 600~1000 元/ kW 。
B．PEM 電解水制氫電解槽質子交換膜依賴進口，降本空間大。
PEM 電解水制氫裝備國産化率約 80%，核心部件國内具備生産能力，但膜樹脂、膜溶液等原材料多為進口。國内 PEM 電解水裝備已實現小規模商業化應用，但設備成本降本空間大。PEM 電解系統成本有望從 6000~12000 元/kW 降低至 800~2000 元/kW。
2）風光發電成本的下降。
根據 CPIA 及 CWEA 的數據，我們測算，當電價降至 0.2 元 /kWh 時，電解水制氫成本将降低至 18 元/kg 左右。當電價降至 0.1 元/kWh 時，電解水制氫成本将降低至 13 元/kg 左右。
2、氣态/液态/固态多種路線百家争豔，儲運技術進步助力全産業鍊降本
1）壓縮氣态儲氫：具有成本低、技術成熟等優點，在國内外均得到廣泛應用，不斷提升壓力等級是技術升級的主要方向。
    根據《氫燃料電池汽車車載高壓儲氫瓶報告（2021）》，目前運輸環節以長管拖車為主，20 MPaⅠ型瓶長管運氫車充裝量在 350kg 左右，Ⅱ型瓶長管運氫車的充裝量在 450kg 以上，适用于短距離、小規模輸運。
    目前 30 MPa 長管拖車已經量産，正往 50 MPa 壓力等級升級。加氫站内儲氫裝置使用站用分級儲氫瓶組國内技術領先，目前 70MPa 加氫站配置的 90MPa 站内儲氫瓶組已基本實現國産化。
    管道輸氫是實現氫氣大規模、長距離運輸的重要方式，建設成本較大，靈活性不夠，目前我國僅有 100km 管道建設，據《中國氫能産業基礎設施發展藍皮書》預測，2030 年我國氫氣管道有望達到 3000km。
2）低溫液态儲氫：在國外應用較多，國内應用僅限航天領域，民用領域處于示範運營階 段，我們預計 25 年以後有望成為主流儲運方式之一。
    液态儲氫運輸方式主要為液氫槽罐車，單車運氫量可達 7000 公斤，适用于距較遠、運輸量較大的場合。目前，日本、美國已将液氫罐車作為加氫站運氫的重要方式之一。
    我國液氫主要應用于航空和軍工領域，民用液氫發展緩慢，氫液化設備主要由美國空氣産品、普萊克斯、德國林德等廠商提供。
    目前我國已經發布液氫生産、貯存和運輸的國家标準，民用液氫領域已經彙聚了中科富海、 航天 101 所、國富氫能、鴻達興業等一批機構和企業，液氫儲運已經經入示範運營階段。
3）固态儲氫：使用貨車運輸，具有儲氫密度高、安全性好、氫氣純度高等優勢，技術複雜，成本較高，尚無規模化使用。
    在國内，固體材料儲氫尚在技術提升階段，固體材料儲氫已經在國外分布式發電、風電制氫、規模儲氫中得到示範應用。
    壓力等級提升，可顯著降低氣态運氫成本，50MPa 長管拖車 500km 運輸成本 9.64 元/kg 。 20MPa 長管拖車運氫一般适用于 200km 内的短距離和運量較少的運輸場景，随着距離增 加，50MPa 下的成本優勢越來越明顯。
    從經濟性角度出發，加大鋼瓶儲氫壓力勢在必行，我們認為這将是未來高壓氣氫運輸的發展方向。
3、加氫站：設備國産化規模化，推動加氫站投資下降
    根據《中國氫能及燃料電池産業手冊（2020 版）》，美國、歐洲、日本和韓國 2030 年分别 規劃加氫站 5600 座，1000 座、1200 座和 900 座，預計 2030 年全球加氫站總數達 13710 座，2021-2030 年 CAGR=39%。
    預計我國加氫站 2025 /2030 年累計市場規模分别為 100/375 億元。


關鍵假設：
1）根據中國氫能聯盟預測，2025 年建成加氫站 1000 座，2030 年 5000 座，2021~2025 年複合增速為 46.3%，2025~2030 年複合增速為 37.9%；
2）根據《中國氫能産業發展報告 2020》假設，500kg 加氫站 2020 年建設投資 1200 萬元，預計 2025 年建設成本降低至 1000 萬元，2030 年降低至 750 萬元，國内加氫站建站總成本有望下降超過 50%。
    加氫站建設成本的下降主要來自于設備生産規模擴大以及關鍵設備如壓縮機、加氫機的國産化，主要的關鍵設備包括隔膜壓縮機、站内儲氫容器、預冷機等，成本占比分别為：30%、11%、7%；即使不考慮設備國産化的因素，随着加氫站規模逐漸從 500kg 提升到 1500kg，加氫環節成本也會從 15.6kg 下降到 6.4kg。
    産業鍊梳理氫能産業鍊包含了上遊制氫、中遊儲運氫、加氫和下遊用氫等環節。
   上遊制氫可分為化石燃料制氫、工業副産氫、電解水制氫等，中遊儲運氫可分為氣态、液态、固态儲運；下遊用氫主要側重燃料電池産業，氫燃料電池的應用是目前氫能産業發展的主要方向。

來源：華泰證券，中國能源報，國際金融報

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