中商情報(bào)網(wǎng)訊：在能源短缺和環(huán)境惡化兩大困境的威脅下，可持續(xù)清潔能源的開發(fā)日益迫切。目前可替代的新能源包括可再生電力、生物質(zhì)和氫能等，氫能的優(yōu)勢(shì)在于，儲(chǔ)量大、污染小、效率高、可持續(xù)發(fā)展等。因此，氫能被認(rèn)為是最理想的新能源，也是最有希望成為能源的終極解決方案。

一、產(chǎn)業(yè)鏈

制氫產(chǎn)業(yè)鏈中上游為原料，主要包括煤炭、天然氣、工業(yè)副產(chǎn)等；中游為制氫技術(shù)方法，目前我國(guó)制氫的主要方法有煤制氫、天然氣制氫、工業(yè)副產(chǎn)制氫及電解水制氫等；下游為氫氣的儲(chǔ)存，高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)、低溫液態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)，固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)及有機(jī)物液體儲(chǔ)氫技術(shù)是國(guó)內(nèi)常見的四種儲(chǔ)氫技術(shù)。

資料來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院

二、上游分析

1.原材料占比

從各制氫路徑的特點(diǎn)來看，傳統(tǒng)制氫工業(yè)中以煤、天然氣等化石能源為原料，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)看無法作為大規(guī)模集中化的氫能供應(yīng)來源。電解水制氫純度等級(jí)高，雜質(zhì)氣體少，易與可再生能源結(jié)合，被認(rèn)為是未來最有發(fā)展?jié)摿Φ木G色氫能供應(yīng)方式。

數(shù)據(jù)顯示，目前我國(guó)制氫原料中，煤炭使用最為廣泛，占比達(dá)到64%，其次是工業(yè)副產(chǎn)占比達(dá)21%，天然氣占比達(dá)14%，電解水使用最少，占比僅為1%。

數(shù)據(jù)來源：中國(guó)氫能聯(lián)盟、中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

2.煤炭

從供應(yīng)潛力看，中國(guó)當(dāng)前煤化工行業(yè)發(fā)展較為成熟，煤制氫產(chǎn)量大且產(chǎn)能分布廣，并可以基于當(dāng)前的煤氣化爐裝置生產(chǎn)氫氣，并利用變壓吸附（PSA）技術(shù)將其提純到燃料電池用氫要求。

近年來，我國(guó)原煤產(chǎn)量持續(xù)增加，2016年原煤產(chǎn)量33.64億噸，2020年我國(guó)原煤產(chǎn)量38.44億噸，同比增長(zhǎng)0.9%。2021年1-8月我國(guó)原煤產(chǎn)量達(dá)25.97億噸，同比增長(zhǎng)4.4%。

數(shù)據(jù)來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)庫(kù)

煤制氫需要大型的氣化設(shè)備，煤制氫一次裝置投資價(jià)格較高，單位投資成本在1~1.7萬元/（Nm3/h）之間。只有規(guī)模化生產(chǎn)才能降低成本，在大規(guī)模制氫條件下，其投資與運(yùn)營(yíng)成本能夠得到有效攤銷，在煤價(jià)200~1000元/噸時(shí)，制氫成本約6.77~12.14元/kg。因此，煤制氫不適合分布式制氫，適合于中央工廠集中制氫。

中國(guó)煤制氫成本隨煤炭?jī)r(jià)格變化趨勢(shì)圖

數(shù)據(jù)來源：未勢(shì)能源

3.天然氣

蒸汽重整制氫（SMR）在天然氣制氫技術(shù)中發(fā)展較為成熟、應(yīng)用較為廣泛。其生產(chǎn)過程需要將原料氣的硫含量降至1ppm以下，以防止重整催化劑的中毒，因此制得氫氣的雜質(zhì)濃度相對(duì)較低。中國(guó)天然氣資源供給有限且含硫量較高，預(yù)處理工藝復(fù)雜，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)天然氣制氫的經(jīng)濟(jì)性遠(yuǎn)低于國(guó)外。

目前，國(guó)內(nèi)天然氣生產(chǎn)增速放緩。數(shù)據(jù)顯示，2021年8月中國(guó)天然氣產(chǎn)量為158.7億立方米，同比增長(zhǎng)11.3%。2021年1-8月天然氣產(chǎn)量為1360.5億立方米，同比增長(zhǎng)10.8%。

數(shù)據(jù)來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)庫(kù)

根據(jù)天然氣價(jià)格的變化，天然氣制氫成本可從7.5元/kg增加到24.3元/kg，其中天然氣原料成本的占比到70~90%。

中國(guó)天然氣制氫成本變化趨勢(shì)圖

數(shù)據(jù)來源：未勢(shì)能源

4.電解水

目前國(guó)內(nèi)堿性電解水制氫成本在各電解水制氫技術(shù)路線中最具經(jīng)濟(jì)性。

對(duì)比目前已經(jīng)商業(yè)化的堿性電解與PEM電解兩條技術(shù)路線的制氫成本，電解槽成本在制氫系統(tǒng)設(shè)備成本中的占比分別為50%、60%，假設(shè)年均全負(fù)荷運(yùn)行小時(shí)7500h、使用電價(jià)0.3元/kWh，則堿性與PEM電解水的制氫成本分別為約21.6元/kg、31.7元/kg，其中電費(fèi)成本是制氫成本構(gòu)成的主要部分，占比分別為86%和53%。

從供應(yīng)潛力看，2019年中國(guó)全年棄風(fēng)電量169億千瓦時(shí)、棄光電量46億千瓦時(shí)、棄水電量約300億千瓦時(shí)，三者合計(jì)總棄電總量達(dá)到515億千瓦時(shí)5，理論上可制氫92萬噸。

數(shù)據(jù)來源：國(guó)家能源局、中國(guó)氫能發(fā)展報(bào)告2020

三、中游分析

1.制氫技術(shù)對(duì)比

人工制氫的方法主要包括化石燃料制氫、電解水制氫、光解水制氫以及微生物制氫等，其中化石燃料制氫原料主要包括煤、石油、天然氣等。目前化石燃料制氫方法較為成熟，并且具備產(chǎn)量高、成本較低的優(yōu)點(diǎn)，但制氫過程都有溫室氣體排放；電解水是一種制取純氫的最簡(jiǎn)單的方法，但是其消耗的電能太高導(dǎo)致不夠經(jīng)濟(jì)，因而其發(fā)展受到很大限制；光解水被視為最理想的制氫途徑，但目前技術(shù)尚不成熟。

資料來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

目前，全球制氫技術(shù)的主流選擇是化石能源制氫，主要是由于化石能源制氫的成本較低，其中天然氣重整制氫由于清潔性好、效率高、成本相對(duì)較低，占到全球48%。我國(guó)能源結(jié)構(gòu)為“富煤少氣”，煤制氫成本要低于天然氣制氫，因而國(guó)內(nèi)煤制氫占比最大達(dá)62%，其次為天然氣制氫占比達(dá)19%。

數(shù)據(jù)來源：中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)、中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

2.氫氣產(chǎn)量

中國(guó)為全球第一產(chǎn)氫大國(guó)，氫氣產(chǎn)量由2016年1850萬噸增至2020年2500萬噸，近年來能源問題是全球性大問題，預(yù)計(jì)2021年我國(guó)氫氣產(chǎn)量可達(dá)2689萬噸。

數(shù)據(jù)來源：中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)、中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

3.綠氫

根據(jù)《中國(guó)氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書》的預(yù)測(cè)，受益于可再生能源成本下降以及碳排放約束，2020-2030年間綠氫（可再生能源電解制氫）比例將從3%上升至15%。其中，光伏制氫是最具潛力的電解水制氫方式，目前已經(jīng)初具經(jīng)濟(jì)性。

根據(jù)Hemado數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年全球電解水成本在4.2美元/千克，其中運(yùn)行成本0.2美元/千克，前期電解裝置系統(tǒng)投資成本1.8美元/千克，電力成本2.2美元/千克。

同時(shí)根據(jù)Hemado數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，未來電解水制備成本將不斷下行。受益于近年可再生能源技術(shù)成熟和規(guī)?；l(fā)展，可再生電力成本預(yù)計(jì)在未來十年會(huì)顯著下降；而伴隨產(chǎn)能增加、技術(shù)進(jìn)步，電解裝置的轉(zhuǎn)化效率和滿載小時(shí)數(shù)將持續(xù)提升，這也促使單位氫氣生產(chǎn)對(duì)應(yīng)的電解裝置成本將持續(xù)下降。

數(shù)據(jù)來源：Hemado、中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

4.重點(diǎn)企業(yè)分析

資料來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

5.上市企業(yè)分析

資料來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

四、下游分析

1.儲(chǔ)氫方式對(duì)比

目前，我國(guó)加氫站一般采用高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫。低溫液態(tài)氫主要作為航天火箭推進(jìn)器燃料，其儲(chǔ)罐和拖車已在我國(guó)航天等領(lǐng)域應(yīng)用，隨著技術(shù)的不斷成熟，液態(tài)儲(chǔ)氫有望成為工業(yè)氫氣的主要儲(chǔ)存形式；

高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫是目前最常用、最成熟的儲(chǔ)氫技術(shù)，其儲(chǔ)存方式是將工業(yè)氫氣壓縮到耐高壓容器中，鋼瓶是最常用的高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫容器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壓縮氫氣制備能耗低、充裝和排放速度快等優(yōu)點(diǎn)，但也存在著安全性能較差和體積比容量低等不足，目前我國(guó)加氫站一般采用高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫；

固態(tài)儲(chǔ)氫方式是極具發(fā)展?jié)摿Φ囊环N儲(chǔ)氫方式，能有效克服高壓氣態(tài)和低溫液態(tài)兩種儲(chǔ)氫方式的不足，具有能量密度大、操作容易、運(yùn)輸方便、成本低、安全程度高等優(yōu)點(diǎn)，適合對(duì)體積要求較嚴(yán)格的場(chǎng)合，如氫能燃料電池汽車。

資料來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

2.重點(diǎn)企業(yè)分析

資料來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

3.加氫站

加氫站是氫燃料電池產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化的重要基礎(chǔ)設(shè)施。截至2020年11月21日我國(guó)累計(jì)建成88座加氫站，較去年年底新增27座。其中已投入運(yùn)營(yíng)的有80座，另有50座正在建設(shè)當(dāng)中，還有99座正在規(guī)劃中。

資料來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院整理