核心要点：
氢能上游：2019年氢能渗透率仅2.7%，煤制氢为当前主流&绿氢长期降本空间大
1）氢能渗透率：2019年我国氢气产能约4100万吨/年，产量约3342万吨，占终端能源总量份额仅2.7%，政 策扶持至2050年氢气需求量在终端能源体系中占比有望达10%，至2060年有望达20%。
2）制氢：国内化石燃料制氢为当前最主流，绿氢降本空间大为长期发展趋势。
①化石燃料制氢：2019年产量占比78%，其中煤制氢占比64%，天然气制氢占比14%。国内煤制氢工艺成 熟，性价比高，原料煤800元/吨时，制氢成本约12.64元/kg。
②工业副产氢：2019年产量占比21%，我国排空的工业副产氢发掘潜力大。
③电解水制氢：2019年产量占比仅1%，碱性、PEM、SOEC电解为当前三大工艺，电力成本占比约 40%~80%，0.3元/度电价下碱性制氢成本约20元/kg，经济性制约规模化发展，可再生能源电力成本下降&设 备降本&技术进步驱动绿氢平价。2050年，绿氢供应占比有望达70%。
✓ 氢能中游：气态储氢为主，固液态产业化有待技术攻关，加氢站加速布局
1）储运：高压气态储氢为主流，我国普遍采用20MPa气态高压储氢与集束管车运输的方式，远距离+大 规模场景液态储运潜力较大，固液态储氢产业化有待降本和技术攻关。
2）加注：加注成本尚高，加氢站加速布局，规模化建设有望降低成本。
✓ 氢能下游：燃料电池为常见终端应用形式，主要用于交通&建筑领域
1）交通领域发展形势：电池种类为质子交换膜燃料电池(PEMFC)，2019年底国内平台已接入电池车3712 辆。
①道路运输：商用车/乘用车分别在耐久性&成本/体积功率密度方面要求更高；商用车领先发展， 2030- 2035年，商用车可达产业化要求，乘用车技术达到规模应用水平。
②非道路运输：我国正在重工、轨交、船舶等领域积极探索，仍需运营验证&性能改进。
2）建筑领域发展形势：电池种类为固体氧化物燃料电池（SOFCs），美日已实现商业化，我国尚在初步 研发阶段。
一，政策体系逐渐明朗，行业预期不断升温
国家相关扶持政策密集出台，加速氢能产业化进程
✓ 国家层面的氢能产业扶持政策密集出台，氢能地位不断提升。
地方政府产业规划为氢能产业发展注入动力
✓ 多省发布氢能及燃料电池车产业规划，加速氢能产业化进程。自2019年以来北京、山东、河北、浙 江等省市相继出台氢能及燃料电池车发展规划或扶持政策，并从产业规模、企业数量、燃料电池汽 车、加氢站等方面明确阶段目标。
二， 氢能渗透率有望提升，长期发展潜力广阔
氢能渗透率仅2.7%，至2050年需求有望达6000万吨
✓ 据中国氢能产业联盟与石油和化学规划院的统计，2019年我国氢气产能约4100万吨/年，产量约3342万 吨，按照能源管理，换算热值占终端能源总量份额仅2.7%。
✓ 据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书2019/2020》数据，至2050年，氢能在交通运输、储能、工业、 建筑等领域广泛使用，氢气年需求量将提升至6000万吨，在我国终端能源体系中占比达10%，产业产值 达到12万亿；至2060年为实现碳中和目标，氢气年需求量将增加至1.3亿吨左右，在我国终端能源体系 中占比达到20%。
✓ 据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书2019/2020》数据，至2050年氢能年需求量达6000万吨，可减排7 亿吨二氧化碳。其中交通运输、工业领域、建筑及其他领域用氢占比分别达41%、57%、2%。
三，生产-储运-加注-应用构成整个氢能产业链
3.1 制氢：三种主流制氢路径，绿氢助力深度脱碳
三种主流制氢路径，产业基础较为成熟
✓ 氢气目前主要由三种主流制取路径：1）以煤炭、天然气为代表的化石能源重整制氢；2）以焦炉煤 气、氯碱尾气、丙烷脱氢为代表的工业副产气制氢；3）电解水制氢。我国氢能的生产利用已较为 广泛，制成的氢气主要应用在工业原料或生产供热中。
✓ 此外还有其他制氢方式包括生物质制氢、太阳能光催化分解水制氢、核能制氢等，但仍然处于试验 和开发阶段，尚未形成工业化应用。
2019年我国化石能源制氢占比78%，煤制氢占据主导地位
✓ 我国主要以煤炭为原材料，煤气化制氢占据主导地位。
✓ 据中国氢能联盟及车百智库数据，2019年中国氢气产量约3342万吨，其中煤制氢产量2124万吨，占 比64%，工业副产氢708万吨，占比21%，天然气制氢460万吨，占比14%，电解水制氢50万吨，占 比1%左右；据Hydrogen From Renewable Power 2017数据显示，全球制氢中48%来自天然气重整制 氢，30%来自石油制氢；18%来自煤制氢，4%为电解水制氢。
三种主流制氢路径及优缺点比较
✓ 国内现阶段氢气主要由化石能源制氢或副产氢获得，为实现碳减排和化石能源替代的目标，后续主 要有两种发展路径：1）发展蓝氢，即在灰氢制作过程中结合CCUS降低碳排放，但化石能源制氢及 工业副产氢最多只能降低80%碳排放，更多是向绿氢转变中的过渡阶段。2）发展绿氢，即待可再 生能源占比提升电价成本下降后，全面推广电解水制氢。
化石能源制氢：煤制氢技术成熟，性价比高
✓ 化石能源制氢以煤制氢和天然气制氢两种主要制氢方式为代表，是国内最主流的制氢方式。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，经我们测算，在原料煤价格在800元/吨时，制氢成 本约为12.64元/kg。
化石能源制氢：天然气制氢为国外主流应用，国内天然气制氢经济性低于海外
✓ 天然气制氢技术中，是国外主流的制氢方式，其中蒸汽重整制氢较为成熟，经我们测算，在天然气价格为 0.838元/m3时，天然气制氢的成本约为12.83/kg，其中天然气原料成本占据总成本的70%以上。中国天然气 资源供给有限且含硫量高，预处理复杂，制氢经济性远低于国外。
工业副产氢：氢能发展空间潜力亟待挖掘
✓ 工业副产氢为生产化工产品的同时所得氢气，主要有焦炉煤气、氯碱化工、轻烃利用、合成氨醇等工业副 产氢。目前我国排空的工业副产氢产量约为450万吨。其中，PDH以及乙烷裂解副产氢约为30万吨；氯碱副 产氢约为33万吨；焦炉煤气副产氢约为271万吨；合成氨醇等副产氢约为118万吨。国内工业副产氢呈现向 下游利用发展的趋势，实现下游产品多元化。
电解水制氢：三大主要工艺路径——碱性电解、PEM电解、SOEC电解
电解水制氢：成本分析——电价&设备折旧成本占比高
电解水制氢成本主要包括：设备成本，能源成本（电力），原料费用（水）以及其他运营费用等。能源成 本即电力成本占比最大，一般为40%~80%。
• 设备成本：1）电解槽（电解电堆）：是电解水制氢系统的核心部分，成本占比约40%~50%，包含电池、 PTL、双极板、端板和其他小部件，其中最核心的部分为膜电极组件；2）系统辅机：包括整流器、水净化 单元、氢气处理（压缩和存储）和冷却组件，成本占比约50%-60%。
运营成本：与电价相关度高，商业用电条件下（0.6元/kwh）碱性和PEM电解水制氢成本超40元/kg，0.3元 /kwh电价下碱性制氢成本可降至20元/kg左右。
• 碱性电解水制氢典型项目成本分析：0.3元/kwh电价下，电费成本占比为67%，其次设备折旧成本占比19%。
绿氢降本驱动因素：电价下降、电解槽降本、技术进步
✓ 1）可再生能源度电成本下降：全球可再生能源发电成本持续下降并逐渐开始低于化石燃料发电成本，根据 彭博新能源财经测算，2009-2020年全球光伏和陆上风电的平准化发电成本(LCOE)分别下降了85%和60%， 中国光伏发电目前的LCOE在0.029-0.059美元/kwh之间，在多数地区已经具备了与新建燃煤发电竞争的能力 。未来可再生能源电力成本将持续降低。
✓ 2）电解槽成本下降：由于电解槽供应链规模的加速发展，对比2020年成本的预测大幅降低了30-50%，氢能 促进会预计到2030年，系统级电解槽成本将下降至200-250美元/千瓦。
✓ 3）技术进步带来能效提升&原料优化：当前电解水制氢效率约为55kWh/kg氢气（即电耗约4.5kWh/m³）； 随着规模化生产&工艺技术优化（如使用更薄的隔膜、更高效的催化剂、减少稀有金属的使用等），未来电 解槽的效率有望降低至40kWh/kg氢气（即电耗约3.7kWh/m³），由于材料及催化剂的优化，设备折旧、其他 原材料成本也有望降低50%以上。
考虑碳减排成本，绿氢与灰氢同价时间有望提前至2030年左右
✓ 引入碳排成本，绿氢将提前至2030年左右与灰氢同价。根据国际氢能委员会测算，假设到2030年碳排成本增 长至为50美元/吨（二氧化碳当量），2040年150美元/吨，2050年300美元/吨，可将绿氢与灰氢实现同价的时 间提前至2028年至2034年。确切的时间将取决于各地资源禀赋和政策要求。
✓ 国内绿氢降本潜力：根据氢促会预测，到2050年国内绿氢制备成本有望降至10元/kg。 • 1）设备成本：随着技术发展、电解槽生产规模扩大以及自动化水平提高，到2030年电解水制氢设备的固定 成本有望降低50-60%。
2）制备成本：①十四五期间，我国将在积极利用工业副产氢的同时，大力发展可再生能源电解水制氢示范 ，氢气平均制备成本降至20元/kg；②到2030年，国内电解水制氢规模将达到75GW左右，氢气平均制备成 本15元/kg左右；③远期到2050年，我国将以可再生能源发电制氢为主，氢气平均制备成本降至10元/kg。
国内绿氢降本空间大，长期看绿氢占比有望大幅提升
绿氢是未来氢能供应发展的重点，2050年供应占比有望达70%。据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书 》预测，到2050年，氢气年均需求量约6000万吨，中国能源结构从传统化石能源为主转向以可再生能源 为主的多元格局，可再生能源电解水制氢将成为有效供氢主体，供应占比有望达70%，煤制氢配合CCS 技术、生物制氢和太阳能光催化分解水制氢等技术成为有效补充。
