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氢能作为一种清洁能源，在双碳背景下得到极大发展，随着动力电池在应用中逐渐成为人们关注的焦点。与动力电池产业链相比，氢能产业链更长、更复杂，有更多可挖掘的机会。本系列全面梳理氢能产业链机遇。
这份目录
1.事件背景
2.理解氢能
3.氢能产业链上游
4.氢能产业链中游
5.市场空间
6.摘要及相关上市公司
7。独家核心提示
一、事件背景
12月14日，以“20年氢能燃烧未来”为主题的“2021氢能产业高峰论坛”在上海举行。业内人士预测，随着全球化石燃料时代向绿色能源时代转型，2030年全球氢气总消费量有望达到2亿吨。在2030年二氧化碳排放达到峰值的背景下，我国氢气年需求量预计将达到3715万吨。从产业发展来看，氢燃料电车、氢替代煤等新能源相关产业可能迎来重要转折点。
其次，知道氢能
氢是宇宙中最丰富的元素，在地球所有元素中排名第三。如此丰富的资源使它有充足的能源供应。其次，自然界中大部分氢都是以水的形式存在，原料容易获得。氢是由水产生的，水通过与氧气反应生成水，释放出化学能，使用后的产物仍然是水。整个过程无其他中间产物，无浪费，无污染。由此形成一个循环闭环系统，具有很大的可持续性优势。在我国“碳中和、二氧化碳排放峰值”的背景下，氢能的商业化利用逐渐成为市场关注的焦点。
第三，氢能产业链的上游
氢能产业链上游主要包括制氢、储氢运氢、注氢。
1。制氢
目前，全球年制氢能力约为7000万吨。国外市场以天然气为主，中国以煤炭为主。我国碱水电解制氢技术相对成熟，应用广泛，但存在单体制氢能力低、电流密度低、占地面积大等问题。质子交换膜电解制氢在国内外处于R&D和小应用阶段，我国质子交换膜制氢技术与国际先进水平差距较大。因此，短期来看，我国制氢技术主要以成熟的碱水电解技术为主，而中长期来看，碱性、质子交换膜等制氢方式并存。其他制氢方法包括生物质制氢、光解水制氢、核制氢等。，但它们还处于实验研发阶段，并没有大规模应用。
1)化石能源制氢是目前中国的主要氢源
2019年我国氢气主要来源于化石能源生产氢气；其中，煤制氢产量达到2124吨，占我国氢能产量的63.54%，天然气制氢达到460万吨，占我国氢能产量的14%。煤制氢技术路线稳定高效，制备工艺成熟，也是成本最低的制氢方式。在天然气制氢技术中，蒸汽重整是一种成熟的制氢方法，是国外的主流方式。据计算，当天然气价格为2.5元/Nm3时，天然气制氢成本约为12.79/kg，其中天然气原料成本占总成本的70%以上。
3)需要有效利用工业副产品氢
我国工业副产氢资源丰富，可作为我国氢能发展初期的过渡氢源。化石能源制氢过程中的碳排放量巨大，从工业副产品中提取氢气不仅可以减少碳排放，还可以提高资源利用率和经济效益。目前我国废工业副产氢气产量约450万吨，其中PDH和乙烷裂解副产氢气约30万吨，主要分布在华东和沿海地区。氯碱副产氢气约33万吨，主要分布在新疆、山东、内蒙古、上海、河北等省市。焦炉煤气副产氢气约271万吨，主要分布在华北和华中地区。合成氨副产氢气约118万吨，主要分布在山东、陕西、河南等省份。
4)电解水制氢是未来的主流技术
水电解制氢主要包括碱性电解(AWE)、质子交换膜(PEM)电解和固体氧化物(SOEC)电解。碱水制氢技术路线成熟，设备成本低，更经济。PEM电解水因其对可再生能源发电波动的良好适应性和较高的能量转换效率，成为主流电解水技术。根据国际能源署(IEA)的数据，2015-2019年，PEM电解槽装机量占全球新增电解槽的80%以上。
2。储氢和运输环节
储氢方法包括高压气态储氢、低温液态储氢和固态储氢。目前，高压气态氢储运技术相对成熟，是我国目前主要的储运方式。
1)高压气态储氢
气氢通常储存在20MPa的钢氢瓶中，用长管拖车运输，适合短途、小规模运输。管道输氢是实现氢气大规模长距离输送的重要途径，但建设成本高，但管道输氢成本很大程度上受需求侧影响。在氢加气站尚未普及、场站分散的现状下，管道输氢的成本优势并不明显。目前国内只有100公里的管道建设。但随着氢能产业的逐步发展，氢气管网最终将成为低成本氢气运输的最佳选择。据预测，2030年中国的氢气管道有望达到3000公里。
2)低温液态储氢
液态储氢是指氢气在标准大气压下冷却至零下252.72摄氏度，液化后储存在特制的高真空绝热容器中。液体罐车的氢气运输成本对距离不敏感，适用于距离远、运输量大的场合，但设备投资大、能耗高。
液氢关键技术和设备国产化是核心。长期以来，由于缺乏换热器、绝热体等设备和民用标准，国内液氢主要应用于航空航天和军事领域。国内液氢进展缓慢，氢液化设备主要由国外厂商提供。随着近两年国内氢能的崛起，一批民用液氢领域的机构和企业聚集，如福海、航天101所、郭芙氢能、鸿达兴业等，在相关技术上取得重大突破。同时，国家出台了液氢生产、储存、运输国家标准，使液氢有了民用标准，实现了液氢行业国内标准的零突破。
3)固态储氢
固态储运利用金属氢化物、化学氢化物或纳米材料作为储氢载体，通过化学吸附和物理吸附实现储氢。固体储氢具有储氢密度高、安全性好、氢气纯度高等优点。但是技术复杂，成本高，没有大规模使用。
3。注氢链路
充氢主要是充氢站。目前国内氢气加气站的设计最大氢气加注量通常为500kg/天或1000kg/天。北京大兴氢能科技园氢气加气站项目是全球最大的氢气加气站，最大加气能力为4800Kg/天。除土地成本外，建设35MP容量、日加氢量500kg的固定氢加气站平均投资约1500万元。未来几年，随着设备生产规模的扩大和压缩机、加氢机等关键设备的国产化，压缩系统、储氢系统、加氢系统的成本将明显下降，国内加氢站建设成本有望下降20%以上。
四。氢能产业链中游
氢能产业链的中游是氢燃料电池动力系统，主要包括燃料电池堆等主要部件。
1。燃料电池堆
燃料电池堆可以说是氢能汽车的心脏。燃料电池堆主要由催化剂、质子交换膜、气体扩散层、双极板以及密封件、端板和集电板等其他结构部件组成。燃料电池堆的成本占燃料电池系统成本的60%以上，因此降低堆的成本是燃料电池汽车商业化的关键。
1)质子交换膜
质子交换膜是膜电极的重要组成部分，是燃料电池发电的关键核心部件。全球从事质子膜研究的主要公司有美国戈尔公司、日本朝日玻璃公司，以及东岳氢能、泛亚微芯等十余家在华公司。其中，美国戈尔公司在增强膜方面具有知识产权优势。目前应用最广泛的是戈尔公司的Nafion系列膜，全球市场占有率在90%以上。东岳氢能拥有完整的全氟磺酸树脂产业链，是继戈尔、科牧之后国内市场份额最大的企业。目前已实现量产和大批量供货，但在产品可靠性、使用寿命、规模化生产和应用体验等方面还有待提高。
2)催化剂
催化剂也是膜电极的重要组成部分。在燃料电池中，催化剂可以分解氢和氧进行电化学反应产生电流。目前商业化的催化剂是铂碳催化剂，稀有金属铂的高成本是燃料电池商业化的主要障碍之一，因此开发低铂和非铂催化剂成为降低燃料电池成本的关键。
日本田中贵金属、英国庄信丰丸、比利时优美克是全球最大的燃料电池催化剂供应商，催化剂制备技术绝对处于领先地位，已经能够实现性能稳定、可靠性高的量产。国内催化剂厂商包括贵研铂、中紫科技、武汉喜马拉雅、上海吉平新能源等也在从事相关产品的研发。
3)气体扩散层
位于气体流场层和催化层之间的气体扩散层(GDL)由碳纸和防水剂PTFE组成，在支撑膜电极、收集电流、传导气体、控制反应水(气)和热量等方面起着重要作用。气体扩散层的成本主要以加工成本为主，规模化生产会带来大幅的成本降低，因此批量生产是实现气体扩散层成本降低的关键。
国外有日本Toray和三菱、德国Sigri、美国AvCarb、韩国JNTG等厂商，都实现了气体扩散层的规模化生产，针对不同的应用场景都有多种产品。目前我国的气体扩散层技术还在探索中，复写纸材料的实验室技术可以与一些国际先进产品相媲美，但实现产品规模化生产还有一定差距。
4)双极板
双极板是燃料电池堆的核心部件，起着支撑机械结构、均匀布气、排水、导热导电的作用。双极板可分为石墨双极板、金属双极板和复合双极板。
石墨双极板:技术最成熟，已基本国产化，但耐久性和工程性有待验证。我国石墨双极板技术近年来发展迅速，技术水平与国外相当，但厚度通常在2mm以上。
复合膜碳板:0.8mm薄板技术在国外已有突破。目前，在我国薄炭板的开发中，除了郭虹获得加拿大Ballard公司的授权技术外，其他复合膜炭板还处于研发阶段；
金属板双极板:与石墨板相比，更有利于小型化，从而提高燃料电池堆的功率密度。表面改性多涂层结构是金属双极板的主要发展方向，国内部分企业已经实现了金属板的小规模量产。
2。其他主要组成部分
1)空气压缩机
空气压缩机将空气压入烟囱，为烟囱提供合适的压力氧气。空气压缩机的性能对燃料电池系统的效率、紧凑性和水平衡特性有重要影响。燃料电池系统的空气压缩机有三种:离心式空气压缩机、罗茨式空气压缩机和螺杆式空气压缩机。其中，离心式空气压缩机在效率、噪音、体积、无油、功率密度等方面综合效果良好，逐渐成为市场主流选择。从国产化率来看，空气压缩机是我国国产化程度较高的燃料电池的关键部件。据TrendBank统计，空压机国产化率接近100%。
2)氢气循环系统
氢气循环系统的作用是将电池堆未反应的氢气再次循环到电池堆的氢气入口，从而提高氢气的利用率和氢气相关的安全性。同时，电池堆内部电化学反应产生的水也循环到燃料电池堆的入口，从而提高了电池堆的润湿程度，提高了水管理能力。氢气循环系统分为主动循环和被动循环两种形式。主动循环的关键部件是氢气循环泵，被动循环的关键部件是氢气喷射器。2020年，中国氢循环系统市场将逐步实现国产化替代。2020年国内氢气循环系统市场规模预计4100万元。
3)车载储氢瓶
高压气态储氢容器主要分为四种类型:纯钢金属瓶(ⅰ型)、钢内纤维缠绕瓶(ⅱ型)、铝内纤维缠绕瓶(ⅲ型)和塑料内纤维缠绕瓶(ⅳ型)。目前我国的III型瓶技术比较成熟，其中35MPa已经广泛应用于氢燃料电瓶车，70MPa刚刚开始普及。国外IV型瓶技术成熟，应用广泛。但我国IV型瓶仍处于研发阶段，面临技术落后、碳纤维性能差、缺乏标准等问题。
车载储氢成本主要受规模、关键碳纤维材料、高压管阀等影响。目前35MPa车载氢气瓶成本为6000元/kg。未来随着车辆规模的扩大以及关键碳纤维材料和高压管阀的国产化，成本有望大幅降低。此外，经过充分的技术验证，低温高压等新技术也可能在提高储氢密度和降低成本方面发挥重要作用。
五.市场空间
1。氢气供应终端
随着光伏制氢项目的逐步投产和普及，我国制氢平均成本有望降至每公斤11.42元。目前，由于行业仍处于引进和发展阶段，氢气价格可能会受到供需波动的影响。这里假设毛利率为10%，预测氢气的平均值。结合氢气需求，预计30/40/50年氢气供应端市场空间将达到57.275/5850.38/7615.9亿元。
2。氢换料站
根据《中国节能与新能源汽车路线图》对氢加气站数量的规划，预计2025年达到1000座，2035年达到5000座，预计到2050年将建成1万座氢加气站。根据中国工业研究院的数据，氢气成本约占加氢价格的70%，预计2050年加氢能力将达到每天4000公斤。推测25/35/50年氢加气站市场空间分别为68.26/871.59/2647.43亿元。
3。燃料电池
根据我国燃料电池汽车、商用车和乘用车的发展现状，预计2050年燃料电池汽车市场规模将达到500万辆。根据技术发展，预计2050年商用车和乘用车成本将进一步下降，分别降至30万元和10万元。基于上述数据，估算单车价值，计算燃料电池汽车的市场空间。预计21/25/35/50年燃料电池汽车空间规模将达到165/869/3850/9900亿元。
六。摘要和相关上市公司
总结:从我国氢能战略来看，需要突破交通领域关键设备和材料的技术，以及国内的应用，进而通过交通领域的应用推动氢能储运的发展，最终推动可再生能源制氢后终端需求市场的成熟。氢能市场的投资机会可以分为两个阶段:第一阶段是关键设备和材料的市场机会，第二阶段是储氢、运输和配送的市场机会。目前，从事综合氢能业务发展的企业可以充分受益于国家补贴支持的市场增长红利，具有积极的发展前景。
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七.独家提示
近年来，氢能频频成为市场关注的焦点。其实还是预期收入比的问题。相比新能源中的光伏、风电，氢能有望更好，因为氢能的适用性更广，近两年来光伏无疑是王者，但是用同样的钱做光伏能得到预期的收益吗？因此，股票交易往往是一个经济账户。这就是氢能被推到风口浪尖的原因，更不用说氢能是碳减排的最佳选择。
以上是我自己的研究方向和思路，也就是分享给大家。
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文章来源：laughing168
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