在碳排放導(dǎo)致全球氣候變暖的大背景下，以低碳減排為目標(biāo)的能源革命正在全球范圍內(nèi)展開。為減少對化石能源的依賴，在提出2030年碳達(dá)峰和2060年碳中和的雙碳目標(biāo)后，中國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型正在奔跑加速。
中國在能源轉(zhuǎn)型上做的努力經(jīng)歷了水、風(fēng)、光、核等多個階段，作為清潔能源的重要方向，風(fēng)光電的快速發(fā)展可以預(yù)見。特別是今年以來，支持風(fēng)電、光伏發(fā)電的發(fā)展政策密集出臺，光伏和風(fēng)電的產(chǎn)能擴(kuò)張飆漲，產(chǎn)業(yè)規(guī)模日漸擴(kuò)大，風(fēng)電、光伏發(fā)電迎來了高光時代。
但當(dāng)前電力具有供需實時平衡以及難以大規(guī)模儲存的特點。無論是風(fēng)電還是光電，都是具有偶發(fā)性（或周期性）的非穩(wěn)定能源，大規(guī)?？稍偕茉窗l(fā)電并網(wǎng)加劇了電力系統(tǒng)供需兩側(cè)的雙重波動性與不確定性，系統(tǒng)調(diào)峰難度大，運維較為困難。隨著未來可再生能源發(fā)電占比的進(jìn)一步提升，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)手段將無法滿足可再生能源發(fā)電產(chǎn)生的波動性儲能需求。據(jù)預(yù)測，當(dāng)全國非水可再生能源裝機(jī)達(dá)到1500-2000GW以上，傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)和優(yōu)化手段將到達(dá)天花板。
而氫能是兼具清潔與高效儲能載體的雙重角色，通過將風(fēng)能、太陽能、核能等能源轉(zhuǎn)化為氫能，實現(xiàn)可再生能源大規(guī)?？缂竟?jié)儲存、運輸，成為當(dāng)前新能源領(lǐng)域的最佳整體解決方案。
氫能儲能方案是推動傳統(tǒng)化石能源清潔高效利用和支撐可再生能源大規(guī)模發(fā)展的理想互聯(lián)媒介，是實現(xiàn)交通運輸、工業(yè)和建筑等領(lǐng)域大規(guī)模深度脫碳的最佳選擇。氫能的重要性，已被包括中國在內(nèi)的主要國家接受和重視，被譽(yù)為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉础?br>
在我國12月24日召開的2022年全國能源工作會議上，明確指出要重點推動可再生能源、儲能、氫能等技術(shù)攻關(guān)。據(jù)國際氫能委員會預(yù)測，到2050年全球環(huán)境20%的二氧化碳的減排要靠氫氣來完成，氫能將創(chuàng)造3000萬個工作崗位，減少60億噸二氧化碳排放，創(chuàng)造2.5萬億美元的市場價值，在全球能源需求占比中有望達(dá)到18%，主導(dǎo)脫碳社會。
如果說過去十年風(fēng)電和光電是清潔能源領(lǐng)域的焦點，那“風(fēng)光”之后，氫能或?qū)⒊蔀槲磥硎曛攸c開發(fā)和探索的清潔能源，有望成為下一個投資風(fēng)口。
01中國具備良好的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)，潛力巨大
中國是第一產(chǎn)氫大國，氫能的生產(chǎn)利用已經(jīng)非常廣泛，自2009年產(chǎn)量首次突破1000萬噸以來，已經(jīng)連續(xù)9年保持世界第一，且整體呈穩(wěn)步增長趨勢。2020年全國氫氣產(chǎn)量約為2500萬噸，約占全球產(chǎn)量的三分之一，同比增長13.6%，但主要是作為工業(yè)原料使用而非能源。如果中國未來大力發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)將具備較好的基礎(chǔ)。
在基礎(chǔ)設(shè)施加氫站數(shù)量的建設(shè)方面，中國的35MPa加氫站技術(shù)已趨于成熟，目前開始主攻70MPa加氫站技術(shù)。中國的加氫站建設(shè)從2016年開始提速，2016年至2018年實現(xiàn)翻倍增長，2019年建成的數(shù)量是2018年的2倍。截至2020年年底，中國已建成的加氫站有69座，僅次于日本和德國。日、德、中三個國家加氫站數(shù)量占全球總數(shù)的56%，領(lǐng)先地位明顯。
在氫能源汽車應(yīng)用方面，根據(jù)中汽協(xié)發(fā)布的數(shù)據(jù)，2021年1-11月中國燃料電池汽車產(chǎn)銷均完成0.1萬輛。當(dāng)前燃料電池汽車的保有量接近8000輛。從國家此前發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》的規(guī)劃來看，到2035年燃料電池汽車保有量將達(dá)100萬輛左右，也就意味著未來十幾年內(nèi)燃料電池汽車有著百萬的增長空間，氫燃料電池市場發(fā)展?jié)摿薮蟆?br>
02風(fēng)光電+氫將成未來趨勢，新能源巨頭相繼進(jìn)軍氫能領(lǐng)域
氫能源按照生產(chǎn)來源劃分，主要可分為“灰氫”、“藍(lán)氫”和“綠氫”三類。灰氫由化石能源制取氫氣，過程會排放溫室氣體；藍(lán)氫能夠可持續(xù)儲存；綠氫由核能、可再生能源通過電解水等手段制取，過程沒有溫室氣體排放。
當(dāng)前我國氫氣生產(chǎn)結(jié)構(gòu)以“煤制氫”為主，占比達(dá)到62%；其次是天然氣制氫，占比為18%；工業(yè)副產(chǎn)氫占比18%；電解水制氫也就是“綠氫”占比僅1%。
化石能源制氫過程產(chǎn)生CO2等溫室氣體，且制得的氫氣含有雜質(zhì)，后續(xù)對氫氣的提純和排碳的處理有較高要求。工業(yè)副產(chǎn)提純制氫是將富含氫的工業(yè)尾氣作為原料，能避免氫氣浪費，但長遠(yuǎn)來看無法作為大規(guī)模集中化的氫供應(yīng)來源。而電解水制氫純度高，雜質(zhì)少，易于與可再生能源結(jié)合，且制氫過程不排放溫室氣體，符合綠色氫氣的發(fā)展路徑。
盡管當(dāng)前電解水制氫占比小，但考慮減排效益，與大規(guī)模光伏發(fā)電或風(fēng)力發(fā)電配套的電解水制綠氫將成為未來的發(fā)展趨勢。同時，可再生能源成本的持續(xù)下降也為清潔能源制氫提供了經(jīng)濟(jì)可行性。2020年，光伏、風(fēng)力發(fā)電度電成本分別為0.30、2.35元/kWh；預(yù)計到2030年將會分別降至0.20、0.25元/kWh。
綠氫成為氫能產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展對象，風(fēng)光電+制氫自然潛力巨大，新能源巨頭們也嗅到了商機(jī)，接連布局氫能領(lǐng)域。今年以來，隆基股份（601012.SH）、陽光能源（00757.HK）、晶科（601778.SH）、協(xié)鑫（002015.SZ）、林洋能源（601222.SH）先后進(jìn)軍氫能。風(fēng)電領(lǐng)域，金風(fēng)科技（002202.SZ）、水發(fā)興業(yè)能源（00750.HK）和明陽智能（601615.SH）也相繼布局氫能，希望能趕上風(fēng)口。
03政府明確發(fā)展信號，氫能產(chǎn)業(yè)是萬億級市場
氫能將作為中國清潔高效能源生產(chǎn)和消費體系的重要構(gòu)成部分，根據(jù)《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書（2019年版）》對中國氫能發(fā)展總體目標(biāo)作出的規(guī)劃，到2050年，氫能在交通運輸、儲能、工業(yè)、建筑等領(lǐng)域廣泛使用，氫需求量將由目前的2000多萬噸提升至約6000萬噸，氫能產(chǎn)業(yè)鏈價值將超過10萬億元。到2050年氫的終端銷售價格降至20元/kg，加氫站數(shù)量將達(dá)到12000座，氫燃料電池汽車保有量達(dá)到3000萬輛。
我國已將氫能寫入《政府工作報告》、《2020年國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展計劃》、《2020年能源工作指導(dǎo)意見》，甚至在“十四五規(guī)劃”中，氫能作為前沿科技和產(chǎn)業(yè)變革領(lǐng)域，首次在“五年規(guī)劃”中被提及。中國氫能源產(chǎn)業(yè)是一個萬億級的市場，將推動中國能源結(jié)構(gòu)加從傳統(tǒng)化石燃料向清潔能源轉(zhuǎn)變，率先布局的企業(yè)有望乘上風(fēng)口，而風(fēng)光電與制氫的結(jié)合將讓新能源巨頭們再次捕捉到巨大商機(jī)。
氫能源產(chǎn)業(yè)專題分析:痛點和機(jī)會
氫能是一種優(yōu)質(zhì)的二次能源，其制取便利、高效環(huán)保、應(yīng)用廣泛，能助力減碳、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)。全球已有多國在國家層面提出了氫能相關(guān)戰(zhàn)略，而在我國實現(xiàn)?2030年碳達(dá)峰，2060年“碳中和”的進(jìn)程中，發(fā)展氫能及相關(guān)產(chǎn)業(yè)、技術(shù)將是重要抓手。
發(fā)展氫能：零碳的重要抓手
氫能是指氫在物理與化學(xué)變化過程中釋放的能量，它是一種理想的二次能源，被認(rèn)為是全球能源轉(zhuǎn)型的重大戰(zhàn)略方向。其產(chǎn)業(yè)鏈分為上游制氫、中游儲運和下游終端消費三個環(huán)節(jié)，涉及的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域非常廣泛。
從生產(chǎn)端來看，氫能的優(yōu)勢在于制取、儲運便利，相對環(huán)保。一是氫能來源廣泛，除了以化石燃料制氫外，還可利用風(fēng)電、太陽能等通過電解水形式制氫。二是儲運相對便利，氫可以氣、液態(tài)存儲于高壓罐中，也可以固態(tài)存儲于儲氫材料中。三是相對綠色環(huán)保，氫能的燃燒產(chǎn)物是水，在使用可再生能源制氫的前提下能實現(xiàn)零碳排放。
從應(yīng)用端來看，氫能的優(yōu)勢在于高效、應(yīng)用廣泛。一是高效，相對于其他常見能源，氫氣燃燒的熱值更高，遠(yuǎn)高于其他能源，從而能夠提升效率。二是氫氣的應(yīng)用廣泛，既可以用作燃料電池發(fā)電，應(yīng)用于汽車，船舶和航空領(lǐng)域，也可以單獨作為燃料氣體或化工原料進(jìn)入生產(chǎn)，同時還可以在天然氣管道中摻氫燃燒，應(yīng)用于建筑供暖等。
我國氫能現(xiàn)狀：潛力大，難點多
中國的能源結(jié)構(gòu)仍然以化石能源為主，急需加強(qiáng)清潔能源發(fā)展。從一次能源消費結(jié)構(gòu)來看，我國煤炭、石油、天然氣等化石能源的占比高達(dá)84.1%，非化石能源占比僅為15.9%，相2025年20%的要求還有一定距離。
從最終能源消費結(jié)構(gòu)來看，化石能源占比也依然高達(dá)61.9%，電能占比僅為26.9%，而且從發(fā)電方式來看，高碳排放的火電仍是我國主要發(fā)電方式，占比高達(dá)70.7%。氫能作為綠色、清潔、高效的二次能源，可優(yōu)化現(xiàn)有能源結(jié)構(gòu)、有效降低二氧化碳排放量，改善環(huán)境問題，助力“雙碳”目標(biāo)的實現(xiàn)。
從資源稟賦和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)看，中國是世界第一產(chǎn)氫大國，中國發(fā)展氫能具有較好的條件。國際氫能協(xié)會統(tǒng)計顯示，目前國際制氫年產(chǎn)量6300萬噸左右，中國每年產(chǎn)氫約2200萬噸，占世界氫產(chǎn)量的三分之一，且大部分是相對成本較為低廉的煤制氫，可為氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的初級階段提供充足的低成本的氫源。
而且我國制備氫氣的資源很豐富，棄電資源能作為氫能供給的重要來源。中國是全球第一大可再生能源發(fā)電國，截至2020年底，中國可再生能源發(fā)電裝機(jī)總規(guī)模達(dá)9.3億千瓦，占全球總量的80%以上。
雖然潛力大、增速快，但我國氫能行業(yè)仍面臨以下難點。
一是我國生產(chǎn)的大都是高排放的灰氫。依據(jù)制取方式和過程中碳排放量的不同，氫氣可分為化石能源燃燒產(chǎn)生的灰氫、通過碳捕集和封存技術(shù)來減少碳排放制取的藍(lán)氫，以及由清潔能源和可再生能源制取的綠氫。從能源轉(zhuǎn)換效率和排放量來看，無疑低排放、高效率的綠氫，尤其是水力、風(fēng)能電解制氫才是未來的主要方向。
二是制取、儲運技術(shù)薄弱，綠氫價格短期或?qū)⑤^高。從縱向比較上看，我國僅有廣東省公布了自2016年以來能源用氫的價格，可以看到近年來一直保持上漲的趨勢。
雖然我國的氫氣價格并不算高，但需要注意，這一方面是由于我國氫氣供給目前以煤制氫為主；另一方面，是由于目前政府在消費用氫上給予大量補(bǔ)貼，但補(bǔ)貼難以長期維持。除了生產(chǎn)成本，我國氫氣儲運成本也面臨上漲的可能。
三是目前氫能的應(yīng)用場景比較單一，主要作為傳統(tǒng)化工原料。目前氫氣消費仍然集中于傳統(tǒng)高能耗領(lǐng)域，并未能發(fā)揮其減碳效果，這一方面是由于我國目前制備高純度氫氣能力有限，另一方面也是因為相關(guān)的應(yīng)用技術(shù)發(fā)展還尚未成熟。
未來趨勢：空間廣闊、賽道眾多
我國發(fā)展氫能及相關(guān)產(chǎn)業(yè)是大勢所趨，但仍面臨眾多難點、堵點。那么，未來氫能源相關(guān)產(chǎn)業(yè)將會有多大的發(fā)展空間，又有哪些值得關(guān)注的細(xì)分賽道呢？
首先，從總量來看，氫能需求預(yù)計將保持年均3.5%左右的增速，成為我國能源體系的重要組成部分。根據(jù)中國氫能聯(lián)盟預(yù)計，到2030年碳達(dá)峰情景下，氫能在中國終端能源體系的占比將從2019年的2.7%提高到6%，而到2060年碳中和情景下，這一比重將提高到20%。
氫能需求的增長，勢必帶來生產(chǎn)端的增長。根據(jù)中國氫能協(xié)會在2019年《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書》中的預(yù)測，氫能產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值在2050年將達(dá)到從2019年的3000億元增加至12萬億元，年均增速12.6%。而在考慮?碳達(dá)峰、碳中和?的目標(biāo)后，預(yù)計實際增速還將高于此。
而產(chǎn)能的擴(kuò)充將創(chuàng)造更多就業(yè)和投資。根據(jù)國際氫能委員會2017年的報告《氫能源未來發(fā)展趨勢》，到2050年，全球氫能產(chǎn)業(yè)將每年創(chuàng)造2.5萬億美元的市場收益，并提供超過3000萬個工作崗位。
具體來看氫能源行業(yè)的細(xì)分賽道，哪些有發(fā)展機(jī)遇？這取決于目前行業(yè)面臨的最大痛點是什么，要特別關(guān)注我國當(dāng)前氫能領(lǐng)域的薄弱環(huán)節(jié)、“卡脖子”領(lǐng)域。
一方面是如何獲取更平價低碳的綠氫。首先是提高綠氫占比，其次，在當(dāng)前技術(shù)條件下，我國氫能終端消費價格高于其他能源，要推廣氫能的使用，就要實現(xiàn)綠氫平價。
另一方面是如何更廣泛、高效地應(yīng)用綠氫。在當(dāng)前氫氣的主要應(yīng)用領(lǐng)域如氨和甲醇制取上，而在鋼鐵、水泥等其他化工領(lǐng)域和水運、航空等交通領(lǐng)域，氫氣的滲透率也將繼續(xù)提高，但這還需要將當(dāng)前使用的灰氫轉(zhuǎn)為綠氫，從而減少排放。
在當(dāng)前全球各主要經(jīng)濟(jì)體提出的頂層氫能戰(zhàn)略中，最受關(guān)注的應(yīng)用領(lǐng)域是化工、冶煉、中重型運輸和公交。這說明，這些是在當(dāng)前最具有緊迫性，也更具有可行性的技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，也是未來我國在氫能綜合應(yīng)用中更應(yīng)關(guān)注和突破的方向。
