氫能源，產業化迎來真實導入期

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氫能源：綠色零排放，或是能源終極形式。從歷史變遷的縱向角度看，人類利用能源的發展歷史是不斷走向清潔化的過程，氫能源是目前已知最綠色清潔的能源，其反應產物只有水，因此有望成為能源的終極形式。從橫向對比角度看，氫能源相較於其他形式的能源具有功率密度優勢，在發電領域具有建設成本優勢。目前氫能源應用的主要阻礙在於分散式應用場景利用綜合成本高，並且氫氣使用的便利性和其他能源相比有較大差距。以全球氫能源乘用車發展為例，氫能源產業化應用尚處於導入期，需要政策支持。我們認為，在各國產業政策及補貼的推動下，氫能源產業發展有向好趨勢，國內市場也有望真實進入導入期，但產業鏈仍需完善。

從氫能源非工業應用看：燃料電池是使用氫能源的理想方式，下游交通運輸需求漸成主流。氫能源應用有多種方式，可以通過傳統熱機也可以通過燃料電池。由於燃料電池跳出了熱循環的限制，因而具有更少的能量損失，能量利用效率更高。同時，燃料電池利用氫能源具有噪音小等優點。因此燃料電池是氫能源利用的理想形式。氫能源燃料電池下游有便攜設備、固定式應用和交通運輸式應用，據國外研究機構 Fuel Cell Today 和 E4tech 數據顯示，交通運輸裝載的氫燃料電池量逐年增長，2017 年全球燃料電池裝機中，交通運輸需求佔比 68.05%。交運需求已經成為燃料電池的主要需求，也是氫能源非工業應用的主要需求。

氫能源產業鏈：日益完善，整裝待發。氫能源產業鏈包括上游制氫產氫、氫氣儲存運輸、加氫站運營、中游燃料電池系統及零部件生產製造、下游氫燃料電池應用等眾多環節。同時，圍繞氫氣展開的主產業鏈條需要大量高技術含量機械設備支持，主要集中在制氫和壓縮領域。我們認為，制氫路徑會按照制氫地的資源稟賦不同而有所變化，儲氫環節主要還是氣態儲氫，但合金儲氫前景較好，加氫站環節會呈現中央制氫與分散式制氫共存互補的格局，燃料電池環節的機會在於質子交換膜、低成本催化劑以及儲氫瓶，下游應用環節中汽車市場最大，汽車應用市場中，我們預計氫燃料電池商用車市場最先爆發。

氫能源：綠色零排放，或是能源終極形式

歷史縱向看：能源使用清潔程度不斷提升

環境保護意識的增強推動能源利用向著綠色、清潔化的方向發展。從最開始的草木發展到如今的風能、太陽能、核能、地熱能等多種形式， 能源使用過程的污染物排放逐漸降低，這代表這人類能源使用的方向。而目前已知的所有能源中，最為清潔的是氫能，氫氣使用過程產物是水，可以真正做到零排放、無污染，被看做是最具應用前景的能源之一，或成為能源使用的終極形式。我們這篇報告主要是研究氫能源產業鏈情況（主要是研究非工業用途，尤其是在燃料電池上的應用），望其未來的可行性和機會所在。

氫能源應用阻礙：分散式應用場景綜合成本高與加氫難

雖然氫氣在理論層面相較於其他能源具有功率密度優勢，且用於發電時建設成本較低，但是這僅考慮了發電時利用氫能源的模式。氫能源大範圍推廣使用離不開分散式使用場景，當應用場景發生變化時，氫能源使用需要考慮的影響因素就變得更為複雜。

分散式應用場景中與替代產品相比成本較高

氫能源的清潔利用主要是通過燃料電池，燃料電池應用在分散式應用場景中的時候與其他可替代方式相比，還存在成本高的問題。以氫能源燃料電池汽車為例，應用氫能源首先要考慮購買產品的成本，燃料電池本就是技術含量高的產品，應用到汽車上時使得汽車的一次性購置成本迅速增長；其次考慮維護成本，燃料電池汽車比其他汽車更為精密，因此其維護成本更高；接著考慮消耗燃料的成本，氫氣由於在製備、儲存、運輸等過程中需要更多的技術處理而具有更高的單位成本；最後考慮配套設施設施成本，燃料電池汽車使用需要眾多加氫站支持，加氫站由於需要配置大型壓縮機等大型設備，具有比加油站和充電站更高的建設成本。綜合考慮之下，分散式應用場景中，氫能源應用綜合成本很高。

根據羅蘭貝格提供的燃料電池汽車的數據測算，歐洲市場燃料電池小汽車的綜合使用成本達到 0.24 歐元/km，高於純電動和柴油汽車的綜合使用成本。因為氫氣出售時會考慮氫氣製備、運輸以及加氫站建設、運營等成本，所以氫氣價格裡面包含了這些相關配套設施的成本。因此這一成本就是氫能源以燃料電池形式應用到小汽車上的全成本。

氫氣使用便利程度不如可替代產品

氫氣利用另一大難題是加氫難。因為設備與技術要求，加氫站的建設運營成本遠高於加油站和充電站，目前加氫站的數量還不足以完全滿足商業化應用的需求。汽油和電力的廣泛使用是以加油站和電網覆蓋為前提的，氫能源大規模使用也要以加氫站覆蓋為基礎。截止 2017 年底，全球共計加氫站 328 個，而國內僅有 9 座。加氫站覆蓋範圍小對於氫能源的利用有不小的阻礙。

產業化現狀：尚處於導入期，需要政策支持

國際汽車製造商協會數據顯示，2017 年全球銷售乘用車接近 0.71 億輛，而勢銀智庫數據顯示 2017 年全球 FCV（燃料電池汽車）銷量 3260 輛（燃料電池汽車大多使用氫能源作為燃料，極少數使用其他燃料，在此暫且先認為這些 FCV 都使用了氫氣做燃料），氫能源在汽車領域滲透率不過 0.0046%，在汽車應用領域氫能源產業化尚處於導入期。

因為目前氫能源的利用尚處於導入期，因此需要政策支持引導。世界各國都針對氫能源利用出台了各自的扶持政策，由於氫能源燃料電池汽車市場有望成為氫能源最大的消費端，支持政策主要集中在燃料電池汽車產業鏈。

國外政策支持：消費端補貼與製造端補貼並舉

從補貼形式看，大多國家把補貼放在了消費環節，以購置稅費抵免或者購置補貼的形式發放，僅德國將補貼放在了開發製造環節。前者屬於需求端的刺激，後者屬於供給端刺激。供給側（生產製造領域）補貼促進企業研發新車型，有利於在無形中促進企業形成研發能力，就算補貼斷了，多年的技術積累不會隨著補貼停止而消失。因此從這個角度看，德國將研發補貼放在生產領域不無道理。國內補貼政策也可借鑒此類方法，在補貼政策上實行多途徑刺激，在消費端和研發端同時給予補貼，既保證政策效果也利於產業技術積澱。

從補貼力度看，各國補貼力度波動幅度較大。美國和英國補貼在 5000 美元/輛上下，日韓則給予消費者 22000 美元/輛左右的補貼。這也是日韓在燃料電池汽車領域技術領先的原因之一。

國內政策支持：補貼力度大

國內方面補貼政策最早是在 2009 年出現，主要形式是免徵購置稅，同時還會在購買時給予一次性的不同額度的補貼。從補貼力度看，我國的補貼力度是最大的，按 2017 年標準，僅乘用車補貼就高達 20 萬元/輛，高於日韓 22000 美元/輛的標準，大型客貨則高達 50 萬元/輛，遠超出國外最高額度。2018 年補貼有所調整，原來對應的 20、30、50 萬元/輛，分別調整為對應補貼上限。

雖然我國氫能源燃料電池汽車補貼高出國外很多，但是全部都是以購置補貼形式發放的，沒有在氫能源燃料電池汽車生產製造領域設置補貼政策。我們可以考慮在需求側和供給側同時補貼。需求刺激與技術進步刺激並舉，可能是更健康的產業政策，對產業發展更為有利。

同時，我們看到國家從 2014 年起將加氫站納入了補貼範圍，這是刺激配套產業加速發展，是從整條產業鏈的角度出發看問題，對氫能源燃料電池汽車發展有促進作用。

氫能源應用方式及場景：主要通過燃料電池，交通運輸需求漸成主流

目前全球範圍內，氫能源分散式應用主要是通過燃料電池。氫能源利用可以通過熱機（通過利用內能做功的機械）也可以通過燃料電池，通過熱機利用氫氣的原理是：燃料在燃燒室內燃燒，氣體膨脹推動傳動裝置，實現機械驅動。另一種利用方式就是通過燃料電池的形式，氫氣不直接燃燒，先分解成原子，再分解成質子和電子，電子通過外電路產生電流做功。熱機利用氫能源的方式還屬於熱循環的過程，存在熱量的浪費，能量利用效率低。燃料電池利用氫能源的方式不受熱循環原理影響，因而具有更高的能量利用效率，同時還有更低的噪音。因此燃料電池應用是氫能源利用的主流途徑。

氫能源主產業鏈：日益完善，整裝待發

氫能源主產業鏈包括上游氫氣製備、氫氣運輸儲存、中游氫燃料電池、下游氫能源燃料電池應用等多個環節。上游氫氣製備包括氯鹼工業副產氫、電解水制氫、化工原料制氫（甲醇裂解、乙醇裂解、液氨裂解等）、石化資源制氫（石油裂解、水煤氣法等）和新型制氫方法（生物質、光化學等）等多種途徑；氫氣儲存包括氣態儲氫、液態儲氫、固態合金儲氫三種方式，氫氣運輸包括罐車運輸、管道運輸等方法途徑；中游氫燃料電池涉及質子交換膜、擴散材料、催化劑等多種零部件和關鍵材料；下游燃料電池應用包括攜帶型應用、固定式應用、交通運輸應用。

制氫

製取氫氣目前主要的方法有化工原料制氫、石化資源制氫、電解水制氫等多種途徑。化工原料制氫主要使用的原料是甲醇、乙醇、液氨等，具有製取氫氣純度高、反應要求低等優點；石化資源制氫主要使用石油、水煤氣、天然氣等資源，具有規模效應，且原料易獲取；電解水制氫使用的原材料是水，具有原料可再生、可依賴的特點，如果使用清潔電力可實現全程無污染，但是過程中耗費大量電能，成本昂貴；生物質能制氫反應速度較慢，且不能滿足大規模使用要求。

儲氫

儲氫方式有三種，分別是氣態儲氫、液態儲氫、固態儲氫。氣態儲氫主要是將氫氣直接儲存在高壓罐中，又細分為低壓儲存和高壓儲存，低壓儲存使用巨大的水密封儲槽儲存，高壓儲存是通過對氫氣加壓減小體積儲存在容器中；液態儲氫是將氫氣冷卻到一定低的溫度之下，使氫氣呈現液態，然後再將其儲存到特定容器中；固態儲氫是利用金屬合金（一般稱為儲氫合金）晶格間隙吸附氫原子，（涉及到氫氣分子轉化為氫原子的過程），同時表面還可以在表面結合一部分氫分子。

加氫站

目前，為了支持燃料電池汽車發展，各國積極建設氫能源燃料電池汽車配套設施。根據規劃，到 2020 年，中國將建成 100座加氫站，到 2030 年將建成 1000 座加氫站，日本在 2020 年前建成 160 個加氫站，韓國計划到 2020 年建成 80 座加氫站，德國到 2020 年也預計達到 100 座加氫站的規模。世界上幾個建設加氫站的大國都以 2020 年 100 座加氫站為目標。而截至2017 年底我國加氫站共有 9 座，北京、上海各 2 座，深圳、廣州各 1 座，還有一座移動加氫站，另外 2 座歸屬新源動力和宇通客車，這距離我國 2020 年 100 座加氫站的目標還有很大距離，同時也表明，未來兩年內加氫站建設進度會急劇增加，相關方面需求巨大，也是機會點。

氫燃料電池

氫能源燃料電池是氫能源清潔高效利用的核心，同樣也是整條氫能源主產業鏈的核心所在。燃料電池主要由膜電極組（MEA）、雙極板、集流板、端板組成，其中膜電極組又是由質子交換膜、催化劑、氣體擴散層組成。

下游應用

氫能源燃料電池下游主要分三大市場，分別是便攜設備市場、固定式系統應用市場、交通運輸應用市場。在燃料電池下游市場中，交通運輸領域裝機佔到了近 70%。我們將簡要介紹便攜設備和固定應用設備，之後著重分析氫燃料電池汽車。

應用場景則包括氫能源家用燃料電池、電信行業無間斷電源或備用電源等。

汽車市場：國外乘用車技術成熟，國內商用車先行

氫燃料電池汽車市場呈現日韓做乘用車、中國做客車、美國做專用車的格局。日本豐田本田等車企 2000 年前後就開始做燃料電池汽車，至今已經有近 20 年的技術積累，且將燃料電池汽車應用於汽車時間較早，產品經過市場多年檢驗，技術成熟。雖然中國也有燃料電池汽車，但是發布時間較短，應用於汽車經驗不足。中國的燃料電池汽車主要是客車，2017 年中國生產的1000 多輛氫能源燃料電池汽車均是商用車（清華大學氫燃料電池實驗室主任王誠曾在接受媒體採訪時表示）。美國燃料電池技術在卡車上的應用比較成熟。2016 年美國發布全球第一款燃料電池卡車，續航里程接近 2000Km，此後日本、中國相繼發布燃料電池專用車，但性能有較大差距，後來者難以望其項背。

總結與展望：看好配套設施市場

我們認為 2018 年是氫能源產業化應用元年，未來 3-5 年是導入期，5-10 年後開始進入成長期，時間上展望，是 2025 年前後的事情。目前國內市場尚處於概念期向真實導入期轉化的時間節點，未來 3 年左右的導入期產業鏈的場景會是配套設施先行，之後再是商用車生產製造的跟進，可能會伴隨有國外乘用車進入中國市

技術落地方案：多種形式共存

不同環節有多種方案可以選擇，目前來看，各環節多種形式共存、互補是大概率事件。

綜合之前的對比分析，我們認為在制氫環節，中央制氫與加氫站分散式制氫相互補充是較為合理的運行模式，制氫技術路線會根據制氫地點資源稟賦有所變化。

在儲氫環節，未來一階段主要的方案仍是高壓氣態儲氫。氣態儲氫畢竟方便快捷，液態儲氫和固態合金儲氫無論是從可操作性還是從技術要求上來講都較為複雜，不適合在儲氫站和氫能源燃料電池汽車上應用。

在加氫站環節，站內製氫加氫站是長期的發展趨勢，外供氫加氫站在短期內將與站內製氫加氫站共存。這是因為站內製氫加氫對制氫設備有一定的技術要求，而國內技術尚不成熟。加氫站環節可能的格局是：有資金和資源的企業引進國外先進技術，在國內共同成立企業運營加氫站，採用天然氣或甲醇重整制氫的路線；有資金沒有技術的企業選擇購買國外設備或者國內已經引進相關技術企業生產的相關設備產氫加氫；沒有資源也沒有先進技術的企業選擇外供氫方案。隨著產業發展，競爭格局變化，最後一類企業由於外供氫體量受運輸等因素限制，會在競爭中逐漸被淘汰。

在燃料電池環節，國外的核心技術，比如質子交換膜的生產工藝，是不會直接給國內企業的，因此這一環節最可能的方案是低端車型使用自主研發的性能有待提升的燃料電池系統，而高端車型則直接購買國外性能領先的燃料電池系統。在國內補貼與其他相關政策以及市場的驅動下，國內技術突破之後，國產化燃料電池系統將迎來更大需求，但這應該是 10 年-20 年的技術積累之後的場景了。

在氫能源燃料電池汽車環節，目前主流需求是物流車，這是因為物流車對燃料電池系統和儲氫罐的要求不像乘用車那麼高。 2-3 年的短期內難看到乘用車需求的大規模爆發，但技術成熟階段（10 年-20 年之後），行業進入成長期之後需求將主要集中在乘用車領域。場。所以整條產業鏈我們要關注的是：1）氫能源的生產及其設備等附屬產業；2）加氫站運營服務產業；3）燃料電池核心技術的突破和氫能源商用車生產製造產業鏈。

整理自信達證券。