氢能源产业专题分析:痛点和机会

氢能是一种优质的二次能源,其制取便利、高效环保、应用广泛,能助力减碳、优化能源结构。全球已有多国在国家层面提出了氢能相关战略,而在我国实现‚2030年碳达峰,2060年“碳中和”的进程中,发展氢能及相关产业、技术将是重要抓手。

发展氢能:零碳的重要抓手

氢能是指氢在物理与化学变化过程中释放的能量,它是一种理想的二次能源,被认为是全球能源转型的重大战略方向。其产业链分为上游制氢、中游储运和下游终端消费三个环节,涉及的产业领域非常广泛。

氢能源行业产业链  

氢能源行业产业链  

来源:前瞻产业研究院,海通证券研究所,朝阳永续Go-Goal金融终端

从生产端来看,氢能的优势在于制取、储运便利,相对环保。一是氢能来源广泛,除了以化石燃料制氢外,还可利用风电、太阳能等通过电解水形式制氢。二是储运相对便利,氢可以气、液态存储于高压罐中,也可以固态存储于储氢材料中。三是相对绿色环保,氢能的燃烧产物是水,在使用可再生能源制氢的前提下能实现零碳排放。

从应用端来看,氢能的优势在于高效、应用广泛。一是高效,相对于其他常见能源,氢气燃烧的热值更高,远高于其他能源,从而能够提升效率。二是氢气的应用广泛,既可以用作燃料电池发电,应用于汽车,船舶和航空领域,也可以单独作为燃料气体或化工原料进入生产,同时还可以在天然气管道中掺氢燃烧,应用于建筑供暖等。

我国氢能现状:潜力大,难点多

中国的能源结构仍然以化石能源为主,急需加强清洁能源发展。从一次能源消费结构来看,我国煤炭、石油、天然气等化石能源的占比高达84.1%,非化石能源占比仅为15.9%,相2025年20%的要求还有一定距离。

从最终能源消费结构来看,化石能源占比也依然高达61.9%,电能占比仅为26.9%,而且从发电方式来看,高碳排放的火电仍是我国主要发电方式,占比高达70.7%。氢能作为绿色、清洁、高效的二次能源,可优化现有能源结构、有效降低二氧化碳排放量,改善环境问题,助力“双碳”目标的实现。

从资源禀赋和产业基础看,中国是世界第一产氢大国,中国发展氢能具有较好的条件。国际氢能协会统计显示,目前国际制氢年产量6300万吨左右,中国每年产氢约2200万吨,占世界氢产量的三分之一,且大部分是相对成本较为低廉的煤制氢,可为氢能及燃料电池产业发展的初级阶段提供充足的低成本的氢源。

而且我国制备氢气的资源很丰富弃电资源能作为氢能供给的重要来源。中国是全球第一大可再生能源发电国,截至2020年底,中国可再生能源发电装机总规模达9.3亿千瓦,占全球总量的80%以上。

2012-2020年我国氢气产量

2012-2020年我国氢气产量

虽然潜力大、增速快,但我国氢能行业仍面临以下难点

一是我国生产的大都是高排放的灰氢。依据制取方式和过程中碳排放量的不同,氢气可分为化石能源燃烧产生的灰氢、通过碳捕集和封存技术来减少碳排放制取的蓝氢,以及由清洁能源和可再生能源制取的绿氢。从能源转换效率和排放量来看,无疑低排放、高效率的绿氢,尤其是水力、风能电解制氢才是未来的主要方向。

二是制取、储运技术薄弱,绿氢价格短期或将较高。从纵向比较上看,我国仅有广东省公布了自2016年以来能源用氢的价格,可以看到近年来一直保持上涨的趋势。

虽然我国的氢气价格并不算高,但需要注意,这一方面是由于我国氢气供给目前以煤制氢为主;另一方面,是由于目前政府在消费用氢上给予大量补贴,但补贴难以长期维持。除了生产成本,我国氢气储运成本也面临上涨的可能。

三是目前氢能的应用场景比较单一,主要作为传统化工原料。目前氢气消费仍然集中于传统高能耗领域,并未能发挥其减碳效果,这一方面是由于我国目前制备高纯度氢气能力有限,另一方面也是因为相关的应用技术发展还尚未成熟。

未来趋势:空间广阔、赛道众多

我国发展氢能及相关产业是大势所趋,但仍面临众多难点、堵点。那么,未来氢能源相关产业将会有多大的发展空间,又有哪些值得关注的细分赛道呢

首先,从总量来看,氢能需求预计将保持年均3.5%左右的增速,成为我国能源体系的重要组成部分。根据中国氢能联盟预计,到2030年碳达峰情景下,氢能在中国终端能源体系的占比将从2019年的2.7%提高到6%,而到2060年碳中和情景下,这一比重将提高到20%。

氢能需求的增长,势必带来生产端的增长。根据中国氢能协会在2019年《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》中的预测,氢能产业链产值在2050年将达到从2019年的3000亿元增加至12万亿元,年均增速12.6%。而在考虑‚碳达峰、碳中和‛的目标后,预计实际增速还将高于此。

而产能的扩充将创造更多就业和投资。根据国际氢能委员会2017年的报告《氢能源未来发展趋势》,到2050年,全球氢能产业将每年创造2.5万亿美元的市场收益,并提供超过3000万个工作岗位。

具体来看氢能源行业的细分赛道,哪些有发展机遇?这取决于目前行业面临的最大痛点是什么,要特别关注我国当前氢能领域的薄弱环节、“卡脖子”领域。

一方面是如何获取更平价低碳的绿氢。首先是提高绿氢占比,其次,在当前技术条件下,我国氢能终端消费价格高于其他能源,要推广氢能的使用,就要实现绿氢平价。

一方面是如何更广泛、高效地应用绿氢。在当前氢气的主要应用领域如氨和甲醇制取上,而在钢铁、水泥等其他化工领域和水运、航空等交通领域,氢气的渗透率也将继续提高,但这还需要将当前使用的灰氢转为绿氢,从而减少排放。

在当前全球各主要经济体提出的顶层氢能战略中,最受关注的应用领域是化工、冶炼、中重型运输和公交。这说明,这些是在当前最具有紧迫性,也更具有可行性的技术应用领域,也是未来我国在氢能综合应用中更应关注和突破的方向。

(来源于海通证券)

责任编辑:Zeshuai

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