氫能源行業(yè)深度報(bào)告：綠電制綠氫是趨勢(shì)，氫能產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展加速

　　發(fā)展氫能是達(dá)到全球“雙碳”目標(biāo)的重要途徑。氫能是一種來(lái)源豐富、綠色低碳、應(yīng)用廣 泛的二次能源，能幫助可再生能源大規(guī)模消納，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)大規(guī)模調(diào)峰和跨季節(jié)、跨地域儲(chǔ) 能，加快推進(jìn)工業(yè)、建筑、交通等領(lǐng)域的低碳化。目前全球氫能發(fā)展如火如荼，中國(guó)國(guó)家 發(fā)改委、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)了《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃(2021-2035 年)》確定了氫 能是未來(lái)國(guó)家能源體系的重要組成部分，海外對(duì)綠氫的重視程度也越來(lái)越高，2020 年歐 盟發(fā)布了《歐盟氫能戰(zhàn)略》，旨在推動(dòng)氫能在工業(yè)、交通、發(fā)電等全領(lǐng)域應(yīng)用;同年美國(guó)發(fā) 布《氫能計(jì)劃發(fā)展規(guī)劃》，指定多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，期望成為氫能產(chǎn)業(yè)鏈中的市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo) 者。我們認(rèn)為氫能的開(kāi)發(fā)和利用有望引發(fā)深刻的能源革命，必須重視氫能行業(yè)的發(fā)展和投 資機(jī)會(huì)。

　　1.1 氫能介紹：清潔能源零碳排放，符合雙碳戰(zhàn)略大有可為

　　氫能清潔低碳、熱值高、來(lái)源多樣、儲(chǔ)運(yùn)靈活，有望成為 21 世紀(jì)的“終極能源”。氫能是 指以氫及其同位素為主體的反應(yīng)中或氫狀態(tài)變化過(guò)程中所釋放的能量。與其他燃料不同， 氫能可以利用化石燃料生產(chǎn)，也可以利用可再生能源來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)，其燃燒僅生成水，不會(huì) 產(chǎn)生污染環(huán)境的物質(zhì)，而且燃燒產(chǎn)生的熱值較高，能通過(guò)能源載體和循環(huán)碳經(jīng)濟(jì)可以實(shí)現(xiàn) 可持續(xù)的氫利用。

　　根據(jù)氫能生產(chǎn)來(lái)源和生產(chǎn)過(guò)程中的碳排放情況，可將氫分為灰氫、藍(lán)氫、綠氫?；覛涫侵?通過(guò)化石燃料燃燒產(chǎn)生的氫氣。藍(lán)氫是指在制氫過(guò)程中增加 CCUS(Carbon Capture， Utilization and Storage)碳捕捉、利用與儲(chǔ)存技術(shù)產(chǎn)生的氫氣。綠氫是利用風(fēng)電、水電、 太陽(yáng)能、核電等可再生能源制備出的氫氣，制氫過(guò)程完全沒(méi)有碳排放。

　　目前氫能主要以灰氫方式制取，綠氫占比有望快速提升。目前的氫氣主要是灰氫，約占全球氫氣產(chǎn)量的 95%，灰氫在制備過(guò)程中會(huì)排放較多的二氧化碳。綠氫在制備過(guò)程中完全零 排放且可以與可再生能源耦合，未來(lái)占比有望不斷提高，逐步取代灰氫。

　　氫能制備方式多種多樣，綠氫主要通過(guò)電解水制氫。目前全球制氫主要技術(shù)方式有煤制氫、 天然氣制氫、工業(yè)富產(chǎn)氫等。從全球來(lái)看，天然氣制氫占據(jù)主要位置，2021 年份額達(dá) 62%， 煤制氫占 19%，工業(yè)副產(chǎn)氫占比 18%，而電解水制氫僅占 0.04%。從國(guó)內(nèi)看，煤制氫是 我國(guó)主要的制氫來(lái)源，2021 年份額占制氫總量的 64%，工業(yè)副產(chǎn)氫占比 21%，天然氣制 氫占比 14%，而電解水制氫僅占 1.52%。煤制氫技術(shù)較為成熟、產(chǎn)量大且分布廣、排碳量 大，噸煤制氫 0.11~0.13 噸。天然氣制氫耗水量小，氫氣產(chǎn)率高，蒸汽重整制氫較為成熟， 排碳量大，噸天然氣制氫 0.23 噸。工業(yè)副產(chǎn)氫是指在生產(chǎn)化工產(chǎn)品的同時(shí)得到氫氣，主 要有焦?fàn)t煤氣、氯堿化工、輕烴利用、合成氨醇等副產(chǎn)工藝。由于其顯著的減排效果和較 高的經(jīng)濟(jì)性?xún)?yōu)勢(shì)，噸焦炭制氫 0.017 噸。電解水制氫主要工藝路線為堿性電解、PEM 電 解和 SOEC 電解。其中堿性電解槽技術(shù)最為成熟，生產(chǎn)成本較低;PEM 電解水流程簡(jiǎn)單、 能耗較高，啟停速度快能較好配合風(fēng)光的波動(dòng)性，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)初步商用。

　　制氫成本是制約氫能源發(fā)展的主要因素。化石能源制氫技術(shù)成熟，成本較低，煤制氫成本 普遍在 10.1-13.4 元/kg，天然氣制氫成本為 13.4-16.8 元/kg，甲醇制氫成本約為 16.8-22.4 元/kg。工業(yè)副產(chǎn)氫具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)和減少碳排放優(yōu)勢(shì)，但是排放過(guò)程中含有腐蝕性氣體會(huì)造 成一定環(huán)境污染，制氫成本約為 11.2-16.8 元/kg。電解水制氫成本目前普遍在 16.8-33.6 元/kg 左右，相比化石能源制氫和副產(chǎn)氫成本較高，主要系消耗電量較大，但整個(gè)工藝過(guò) 程簡(jiǎn)單無(wú)污染。生物制氫原材料成本低，但是氫含量較低，目前應(yīng)用較少。

　　現(xiàn)階段電解水制氫成本較高主要是由于電解槽設(shè)備成本較高以及電費(fèi)較高。未來(lái)隨著技術(shù) 進(jìn)步，電解槽成本有望進(jìn)一步下降，同時(shí)伴隨風(fēng)能，太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)的不斷提升，未來(lái)電 費(fèi)有望進(jìn)一步下降。綜合來(lái)看，電解水制氫是未來(lái)制氫的主流路線。