氢能源行业专题研究：沿着氢能源应该布局哪些化工股？

1：国内外现状及远景：对标欧美、加速布局，前景广阔

氢能源是涉及化工、物流、燃料电池、机械装备和汽车的新兴产业

氢能源在全球和中国的兴起主要的推动因 素是碳达峰和碳中和的需求，2030年中国 碳达峰之后，为满足2060年碳中和的要求， 预计每年需要减排约3亿吨二氧化碳。因 此除了装置节能改造、光伏风电、CCUS等 手段之外，在能源领域用低碳能源和无碳 的氢气代替传统的化石能源成为推动双碳 战略的选项之一。

在政策的刺激下，目前国内氢能源产业已 经开始加速发展，氢能源产业链较长，主 要分为上游的氢气生产、净化、储运和氢 气的加注，中游的燃料电池以及相关零部 件的生产，下游的氢能源汽车的生产制造 和运营。

目前中国的氢气生产及其能源应用已经有 了一定的基础，具体来看制氢（包括净化） 技术成熟，但是在双碳战略和氢能源车推 广的要求下，制氢成本和制氢中的碳排放 有待降低；储运主要针对化工用户，针对 加氢站的储运产业刚刚起步；加氢站呈零 星点状分布，有待进一步建设；燃料电池 关键材料和零部件与国外差距较大，但国 内企业在奋起直追；氢能源汽车以公交车 和短程试运营车为主，乘用车较少，但长 期增长空间值得期待。

氢能与锂电可以互补，未来氢能在发电和供热等领域有潜在应用

氢能源汽车是未来氢能利用的最主要方向，跟锂电 池驱动的汽车相比，氢燃料电池汽车具有非常明显 的优点： a. 无污染：氢燃料电池的电化学反应产物只有水。不 产生任何对环境有污染的物质。 b. 高效率：燃料电池的发电效率可以达到50%以上，还 有进一步提升的空间，这是由燃料电池的转换性质 决定的，直接将化学能转换为电能，不需要经过热 能和机械能（发电机）的中间变换。 c. 续航里程优秀：以丰田Mirai为例，最大功续航里程 可达550km以上。 d. 加注氢气时间短：3-5分钟即可完成氢燃料的加注， 而加注形式也和汽油车加油类似。

氢燃料电池汽车和采用锂电池的纯电动汽车都是新 能源汽车的重要技术路线。从技术特点及发展趋势 看，纯电动汽车更适用于城市、短途、乘用车等领 域，而氢燃料电池汽车更适用于长途、大型、商用 车等领域。我们认为氢燃料电池汽车将与纯电动汽 车长期并存互补，共同满足交通运输和人们的出行 需要。此外，未来的氢气应用场景中还可能包括氢气发电、 燃料电池热电联产、氢气热泵、氢气冶金、天然气 掺氢等方式，上述领域技术在发展过程中（有些技 术问题需要解决，比如氢气对金属的腐蚀、冶金引 起氢脆风险的控制等等），但产业化阶段还处于早 期。

中国氢能源的政策体系和标准规范正在逐步形成

自从2006年《国家中长期科学和技术发展规划纲 要(2006-2020年)》提出将“氢能及燃料池技术” 作为未来能源技术发展方向之一以来，截止2021 年年底，据不完全统计中国已经发布了至少35项 氢能源相关的政策；此外接近30个省份出台了省 级相关的氢能源规划，制氢、储运和燃料电池的 相关标准也日渐成熟。在政策的助力下，中国的 氢能源预计将迎来快速发展期。

当前的政策的方向主要包括：完善氢能源管理的 标准（例如是否从危化品转为能源进行管理）、 鼓励低成本制氢、推进高安全低成本储运体系的 建立、提高关键设备和材料国产化等方面去入手。 不过值得注意的是，政策的鼓励固然是好事，但 需要警惕投资主体多样化所导致的投资过热，目 前氢能源在中国处于起步阶段，不顾市场实际需 求盲目“大跃进”对行业的健康发展有害无利。（报告来源：未来智库）

现状：氢气的化工应用较为成熟，但氢气的能源应用正在兴起

目前我国氢气主要是合成氨、炼油和甲醇企业在生产，用途也主要集中在上述领域，由于多数是化工企业内部使用，所以在统计上不是很透 明，有2500万吨和3400万吨两种说法，从原料角度来说主要来自化石能源制氢和工业副产氢（主要是丙烷脱氢、氯碱和乙烷裂解）。根据莫 尼塔的统计，中国2017年氢气的消费量超过2500万t，基本全部用于工业．其中生产合成氨用氢占比为37%、甲醇用氢占比为19%、炼油用氢 占比为9%、直接燃烧占比为16%。传统产氢和用氢行业积累了丰富的氢气生产储运和利用经验，给氢能相关技术标准的建立和完善奠定了基 础。

供应体系有待时间进行完善：成本、安全性和碳排放将是关键因素

中国氢能源供应体系预计在未来30年发生较为显著的演化，而成本、安全性和碳排放将是影响这种演化的主要因素，从制氢路线上来 说，当前最适合氢能源汽车的制氢路线是化工副产氢（低成本副产品、较高的纯度和净化成本、供应稳定、碳排放较少），而远期来 看将逐渐过渡到可再生能源电解水制氢为主；必要时化石能源制氢结合CCUS也是可选择的路线之一（未来可能出现CCUS商业化之后把 该部分成本考虑进去）；储运方面预计从当前的高压储罐过渡到液氢和高压储罐并行，管道和固态储氢作为补充（当然以液氨等化工 品作为储氢材料也在讨论）；加氢站方面，从当前的合建站零星分布过渡到多元化网络化的氢能基础设施体系。

2：制氢、储运和加注现状及如何布局相关的化工股

2.1：制氢：成本、安全性和碳排放是主要的考虑因素

制氢成本直接影响氢气供应总成本，降成本是大势所趋

氢气生产的原料成本约占氢气零售价格的一半，因此低成本的制氢原料 对于氢能源车的经济性具有十分重要的意义，当前全球和中国的氢气主 要以煤炭和天然气为主，制氢价格高且波动大。 氢能产业初期，氯碱工业、丙烷脱氢和炼焦副产的氢气是氢能源汽车的 最佳的氢气来源，副产的氢气成本较低，经过提纯后可用于氢燃料电 池，且目前副产氢以低附加值利用为主，企业有动力转换应用场景。  化石燃料制氢工艺中，煤制氢和天然气制氢的经济性远好于其他制氢路 线，尤其是在煤炭资源丰富的中国。但是碳排放已经成为影响煤制氢经 济性的重要因素，如果采用煤制氢+CCUS的方式，则煤制氢将不再具有 经济性。

化工副产氢是短期最合适的燃料电池用氢来源

化工副产氢是短期最合适的燃料电池用氢来源，国内焦炉煤气回收、氯碱、PDH 和乙烷裂解行业可提供充足氢气资源，据不完全统计 目前中国化工副产氢规模达到450万吨以上，可以供接近100万辆氢燃料电池公交车使用。跟煤炭天然气直接制氢相比，具有碳排放低 的优点；目前副产氢的主要利用方式是生产盐酸和双氧水等低附加值产品，或者直接当做燃料气烧掉，价值没有得到很好的利用，如 果转换为氢能源的应用场景，长期来看可以给企业带来额外的收益；尤其值得一提的是，PDH和乙烷裂解等集中分布在沿海发达地 区，与氢能源重点发展地区相匹配，是当前阶段最为理想的氢气来源。

长期来看电解水制氢是终极路线，但目前成本不占优势

利用可再生能源电解水制氢从碳排放角度看是一条终极路线，尤其是在弃风弃光比较严重的西北地区，可以同时解决光伏风电的利用 率问题和发展氢能的问题。但当前的成本的问题依然没有解决，且只有个别企业在进行试点布局，其中燕山石化已经建成投产 2000Nm³/h电解水制氢及氢气提纯设施，这是中国石化首套质子交换膜(PEM)制氢示范站，配套建立了可实时监控高纯氢质量的在线分 析检测设施，氢气纯度达99.999%，电池氢产品已成功销往北京市4座服务冬奥的加氢站及北京市场。而煤化工龙头宝丰能源近期拟以 自有资金10亿元在宁夏宁东设立全资子公司，通过太阳能发电制取绿氢用于化工生产，实现新能源替代化石能源，减少煤炭消耗和二 氧化碳排放。（报告来源：未来智库）

质子交换膜：电解水制氢和燃料电池的关键材料，国产化进行中

不论是在PEM电解水装置中还在在燃料电池电堆中，质子交换膜都是核心的部件，目前水电解制氢所用质子交换膜多为全氟磺酸膜， 制备工艺复杂，长期被美国和日本企业垄断，其中杜邦Nafion™系列膜具有低电子阻抗、高质子传导性、良好的化学稳定性、机械稳 定性、防气体渗透性等优点，是目前电解制氢选用最多的质子交换膜（主要使用Nafion 117、Nafion 115、Nafion 212和 Nafion 211系列）。虽然德日和国内也有不少在研和送样测试产品，但从工程应用角度考虑，暂时还无法替代杜邦的产品。

随着氢气成本的降低，非化工应用场景的经济性将逐渐凸显

氢气供应成本的降低将显著扩大目前非化工用氢的经济性，根据氢能联盟基于国际能源署和美国能源部数据所做的一份研究,若制氢 成本为2.50美元/千克,则氢能源约可满足全球能源需求的8%。到2030年,制氢成本降为1.80美元/千克,则氢能源约可满足全球能源需 求的15%。虽然这并不意味着2030年氢能源可以满足所有能源需求,但表明,未来的能源体系中氢能源将作为清洁能源载体将发挥重要 作用，预计到2050年氢能源可满足全球终端能源需求的18%。而供氢成本的降低需要打制氢、储运以及碳管理等“组合拳”。

2.2：储运：高压和低温远期将并存，关注碳纤维增强高压储罐

固态储氢商业化尚早，碳纤维增强高压储罐有望受益行业增长

尽管国内固态储氢技术得到了一定程度实际应用，但各种储氢材料的单位质量储氢率仍然偏低，难以满足车载储氢的技术要求，需要 更高单位质量储氢率的新型储氢材料，短期内找到一种适合大规模商业化的材料可能性较小，因此短期内我们认为常规的高压储罐依 然是储氢的主流，而70MPa的技术发展趋势决定了碳纤维和芳纶增强的储罐是行业的首选，目前II 型和 IV型瓶中主要利用 CFRP 作 为主承力结构材料，CFRP 轻质高强特性可带来更高的工作压力、使用寿命，同时可有效降低重容比，全球市场由东丽、东邦、三菱 丽阳三家企业主导，国内碳纤维企业光威复材也在布局储氢业务，建议投资者关注，此外芳纶纤维在军工领域作为增强材料使用多 年，在氢气储罐上也有一定的潜力。

运输：目前以长管拖车为主，液氢槽罐车预计将成为远期主要方式

由于液态氢的能量密度高于气态氢的能量密度，因此值得在长 距离输送大量氢气，然而液化过程耗能较多，需要消耗运输的 氢的能量的30%，相当于每运输1kg氢气消耗7-10kWh能量。由 于冷氢与环境温度之间存在较大的温差，因此对所用材料和绝 缘有很高的要求。通常，液态氢运输适用距离应该超过200- 1000km，并且运输温度应该保持在-253°C左右，目前液态运 输的技术在国内还不成熟，但有望成为远期主流的运输方式 （类似发达国家的运输方式）。

管道运输可以长距离运输大量氢气，在工业领域特别有利。但 建设管道网络的成本昂贵，尤其是在城市区域搭建网管需要考 虑的因素太多。若是氢气输送的需求网络密集，则建设氢管道 网络非常有利。目前中国已经投运几条短距离的输氢管道，如 全长42千米的巴陵—长岭氢气输送管线和全厂25千米的济源— 吉利氢气管道。

2.3：加注：加氢站建设加速推进，未来两桶油将成为最大的玩家

燃料电池汽车：疫情导致产销短期下滑，长期上行趋势预计不变

交通领域将是氢能消费的重要突破口,实现从辅助能源到主力能源的过 渡。根据氢能联盟等权威机构的预测： 在商用车领域,燃料电池商用车销量在2030年将达到36万辆,占商用车总销 量的7%(乐观情景将达到72万辆,占商用车总销量13%);到2050年销量有望达 到160万辆,市场占比达到37%(乐观情景将达到300万辆,占商用车总销量70% 以上)。在乘用车领域,2030年和2050年燃料电池乘用车销量在全部乘用车 销量中的比重有望达到3%和14%。

到2050年交通领域氢能消费达到2,458万吨/年,折合1.2亿吨标准煤/年,占 交通领域整体用能的19%(乐观情景达到4178万吨/年,占交通领域整体用能 的28%)。其中,货运领域氢能消费占交通领域氢能消费的比重髙达70%,是交 通领域氢能消费增长的主要驱动力。 受疫情影响，2020年中国燃料电池汽车产销量分别是1199辆和1177辆， 同比分别下降57.5%和56.8%。短暂触底后，燃料电池汽车市场今年迎 来反弹乃至反转。2021年9月，燃料电池汽车产销分别完成155辆和173 辆，同比分别增长50.7倍和172.0倍。1-9月，燃料电池汽车产销分别 完成879辆和906辆，同比分别增长54.2%和56.5%。随着燃料电池汽车技术参数的提升及整体成本的快速下降，燃料电池 汽车产业有望步入加速增长期。

加氢站布局速度加快，华东华南是目前布局主力

类似锂电池汽车，氢燃料电池汽车和加氢站之间当前也面对着鸡生蛋或者蛋生鸡的局面，在加氢站数量不足的情况下，氢能源车的推广受到 一定的钳制，而氢能源车保有量不足，又使得企业投资加氢站的风险增大。当前的发展策略主要还是从重点区域入手，在沿海发达地区的示 范区进行试点，先用公交车和特种物流车慢慢培育氢气的需求，从而由点及面，慢慢渗透；在广东、山东和上海等重点地区，加氢站的布局 在政策的推动下正在加速发展，有望为氢能源车的发展逐步解决基础设施的问题。

加氢站投资主体多样化，两桶油预计将成为最大的玩家

当前中国加氢站投资主体多样化，能源公司、化工企业、独立气体公司、装备公司、燃料电池企业、车企和车辆运营企业纷纷加入投资阵 营。加氢站的核心竞争力是位置和区域氢燃料电池保有量，两桶油正在凭借其制氢—储运体系以及现有的加油站资源布局加氢站，预计将成 为最大的玩家。（报告来源：未来智库）

根据氢能联盟的预测，中国加氢站将于2050年达到1.2万座。加氢设备的国产化突破与规模化生产,加氢站建设成本将大幅下降,至2050年单座 加氢站的平均建设成本将为800万元(不含土地成本)。中国未来加氢基础设施的市场规模在2030~2050年间突破千亿规模,于2050年达到千亿元 的市场规模。规模的提升，成本的降低，反过来将降低氢气供应成本，从而进一步提升产业规模。

3：投资分析：当前氢能源行业存在的问题，投资需要注意

氢气安全性的问题：氢气存在两个固有的属性导致其安全隐患较其他能源更大，首先是分子特别小，因此对储运过程中的安全性要求极 为严格；其次是氢气的爆炸极限是从4%-75%，爆炸极限非常宽，这意味着泄露之后极易形成爆炸性混合气体（尽管在开放空间中氢气可 以快速扩散，但是在隧道等密闭空间中，氢气的扩散受到外界条件的限制，将容易形成混合型爆炸气体）。

氢脆的问题：氢气由于分子量小，容易对容器和管道材料形成损伤，影响储存和运输过程中的安全性，目前行业内主要通过限制氢气浓 度、使用特殊储运材料和涂层等手段进行防护。

政策支持一定是好事吗？：受政策刺激国内氢能产业成为热点，多地宣布 上马氢能项目，大力发展燃料电池车，布局氢能产业链，在双碳战略限制 了高耗能行业的投资的背景下，氢能的目前政策支持投资的行业之一，地 方政府及企业的投资热情是否会造成产能的过剩是值得研究的问题，尤其 是对于技术壁垒不高的环节来说。

锂电池的骗补会在氢能源重演吗？：要特别警惕以骗补为目的的氢能“大 跃进”给这个新兴行业带来的危害，氢能的发展和推广将是一个缓慢而长 期的过程，这一点我国在锂电行业有类似的教训。

技术短板很多：目前氢能源行业几乎在所有环节都落后于欧美日韩，尤其 是储运技术和燃料电池的关键材料和零部件领域，虽然国内的企业进步很 多，但依然不能忽视技术开发的不确定性给投资带来的风险。

报告节选：

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）