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小鲸产业链|一文看懂氢能源:争相布局的“零碳能源”
近日,首批氢能车示范城市群启动。根据五部委发布的《关于启动燃料电池汽车示范应用工作的通知》文件,京沪粤三个城市群成为首批入选氢燃料电池汽车示范城市群的重点区域。

财联社(上海,编辑 胡劼)讯,近日,首批氢能车示范城市群启动。根据五部委发布的《关于启动燃料电池汽车示范应用工作的通知》文件,京沪粤三个城市群成为首批入选氢燃料电池汽车示范城市群的重点区域。二级市场方面,氢能源概念股表现不俗。不到一个月,全柴动力、美锦能源涨幅接近80%,深冷股份、大洋电机、浙江新能等个股轮番涨停。鲸平台认为,氢能本身具有发热值高、储量丰富等天然优势,在“碳中和、碳达峰”的大背景下,氢能产业的发展具有可持续性。

一图看懂氢能源产业链

鲸平台制图资料来源:开源证券

上游:“电解水制氢” 有望成为主流

氢气的热值是142KJ/g,约为石油的3倍,煤炭的4.5倍,可作为优秀的化石燃料替代品。按原料分类,目前的制氢方式主要为化石燃料制氢(灰氢)、工业副产制氢(蓝氢)和电解水制氢(绿氢)三种。据头豹研究院,由于中国煤炭资源较为丰富且受制氢技术限制,灰氢是主流,占比约64%,但是其制氢过程中的碳排量高,约14kg·CO2/kg·H2 ,不利于中国实现”双碳目标”。蓝氢和绿氢分别占比约32%和4%,其中绿氢工艺流程最为稳定可靠,基本实现零碳排放,但单位制氢成本是煤制氢的4至5倍,若电解成本下降,电解水制氢有望成为中国主流的制氢方式。

储运方式大PK:固态氢气储运最安全

氢气的能量密度低,燃点低,相较于石油、天然气等传统化石燃料,氢气储运环节的成本和技术要求较高。

目前,氢的储存主要分为三种方式:气态储氢、液态储氢和固体储氢。据头豹研究院,气氢储运主要分为长管拖车和管道运输,其中气氢长管拖车是目前中国技术掌握最成熟,应用最广泛的氢储运方式,中国加氢站的外进氢气均采用长管拖车进行运输。液氢运输对液化的设备要求高,且投资成本高,能耗大,目前中国液氢运输的主要方式则是依靠槽罐车运输,且只有航天、军事领域应用。固态氢气储运具有安全高效及高密度等优点,是三种方式中最理想的储氢方式,但因其技术复杂,目前仍处于试验阶段。随着储氢合金技术的突破、成熟以及成本的降低,固体合金储氢有望成为中国主要的储氢方式。

在氢储运成本方面,液氢储运的经济距离约500km,运输成本约6.3元/kg,是中长距离氢储运理想的运输方式,中国正加速布局液氢储运,目前仅应用于航天及军事领域,至2050年或将实现民用。管道运输的单位成本最低,但投入成本高(约500万/km),建设难度大,短期内尚无法实现规模化应用。

中国三种氢储运方式成本,2020

资料来源:头豹研究院

加氢站建设成本是传统加油站的3倍

目前中国加氢设施产业处于起步阶段,相关技术水平较为落后,导致加氢站采用的核心设备主要依赖进口。加氢站的成本主要包括设备成本和安装施工成本,其中设备成本占总成本的70%以上。据方正证券研究所测算,目前建设一座35MPa,500kg/d固定式加氢站的投资成本约为1500-2000万元,政店补贴300-500万元不等,相当于传统加油站的3倍。按照当前氢气的价格,每天约加注400辆氢燃料汽车可实现收支平衡。除建设成本外,加氢站还面临着设备维护、运营、人工等费用成本,折合氢气加注成本约13-18元/kg。随着核心设备生产技术的提升,规模经济发挥作用,预计加氢站的建设成本将有所降低。

数据来源:公司官网、方正证券研究所

中游:燃料电池系统是氢能产业链核心

燃料电池通过氢气装置内部的化学反应,将化学能转换为电能。而电堆是燃料电池系统最为核心的部件,由膜电极和双极板等技术难度较大的零部件组成。

燃料电池将化学能转换为电能

燃料电池电堆结构示意图

高工产研氢电研究所(GGII)数据显示,电堆成本约占燃料电池系统成本的60%。开源证券研究所根据国鸿氢能和雄韬股份等公司新品发布会上的报价,截至2020年底,国产电堆面向战略合作伙伴,最低报价已下探至2000元/kW,对应燃料电池系统最低价格达到6000元/kW。国产电堆的规模化效应逐步释放,将有效降低燃料电池价格,促进燃料电池商用车与乘用车的推广。电堆的性能评价包括体积功率密度以及使用寿命等。国外厂商以丰田、巴拉德和Hydrogenics为典型,研发历史悠久,其中巴拉德对膜电极的研发已超过40年,电堆整体性能优于国内厂商。国内电堆近年通过自主研发以及技术引进的方式,正逐步实现燃料电池电堆技术上的“追赶升级”。潍柴动力去年已建成两万套级产能的燃料电池发动机及电堆生产线,今年上半年营收增33.8%,利润增37.4%;雄韬股份在氢能产业链上已完成膜电极、燃料电池电堆、燃料电池发动机系统等关键环节的卡位布局,目前自主研发的电堆已顺利投产。

下游:2025年氢能源汽车市场规模将达800亿元

因能量转换效率高、续航里程长,氢能源车在长距离、大功率的商用车场景上具有优势。但目前氢能源车成本较高,加氢站建设成本昂贵且数量少,消费者购买意愿不强,氢能源车尚未得到大范围应用。据头豹研究院,目前,客车、物流车是氢能源车规模增长的主要力量,在氢能源汽车保有量的占比在80%以上。

中国氢能源汽车销量及保有量,2016-2025年预测

资料来源:头豹研究院

氢能源汽车市场空间巨大。2016至2019年,中国氢能源汽车销量及保有量均大幅增长,分别由2016年的629辆和639辆上升至2019年的2,737辆与6,175辆,年复合增长率分别为63%和114%;2020年因受疫情等因素影响,中国氢能源车的销量大幅下降,仅1,177辆,同比下降57%。

根据《中国氢能产业发展报告2020》,预计中国氢能源汽车保有量由2020年的7,352辆增长至在2025年的10万辆,年复合增长率高达115%,市场规模将达到800亿元。鲸平台认为,随着燃料电池技术的成熟和生产成本的下降,重卡和乘用车的市场空间将被打开。

原创文章,作者:胡劼。转载或内容合作请联系鲸平台,违规转载法律必究。

氢能
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