2022年中国氢能研究系列（一）：产业链全景图研究报告

加氢、燃料电池、氢燃料电池汽车、氢能冶金、绿金化工撰写人：黎明琛报告提供的任何内容（包括但不限于数据报告提供的任何内容（包括但不限于数据、文字、图表、图像等）均系头豹研究院独有的高度机密性文件（在报告中另编、汇编本报告内容，若有违反上述约定的行为发生，头豹研究院保留采取法律措施、追究相关人员责任的权利。头豹研究院开展的所有商业活动均使用“头豹研究院”或“头豹”研究报告|告20|22/06/02研究报告|告20|22/06/02概览摘要“十四五”规划提出了对氢能整体发展的清晰布局，政策内容覆盖氢能制储运加等生产供给环节和工业、交通、储能等应用需求领域，此外在2022年冬奥会中氢能应用起到了突出的建设示范效果。在政府政策和社会资本的共同关注下，中国氢能产业发展本文将围绕中国氢能的“制储运加转用”产业链全景分析氢能产业发展进程及优秀企业发展情况。©2021LeadLeo碳中和系列化石燃料制氢和高压气态长管拖车是中国目前主要的氢能制储运方式，未来将形成可再生能源电解水制氢并通过管道运输的生产模式。中国加氢站建设的设备成本占比高达70%，设备国产化水平不足，未来朝着“加燃料电池是氢能能量转换的重要设备，电堆是其核心部件，约占总成本的65%，受氢能交通领域驱动，发展迅速；中国氢能交通领域遵循燃料电池商用汽车优先发展原则，氢燃料电池汽车保有量有望在2030年达100万辆；中国氢能工业领域的应用场景主要为氢能冶金和绿金化工，氢能冶金是钢铁行业低碳转型的重要方氢气成本在产业链占比高，制氢技术是政府扶持和企业投资的重点方向，宝丰能源、美锦能源、卫星化学表现亮眼；储氢瓶的技术突破是目前中国储氢行业聚焦的重点，中材科技、中集安瑞科、鸿达兴业表现亮眼；加氢站建设主体呈现多元化，但市场集中度相对较高，厚普股份、中国石化表现亮眼；中国燃料电池领域竞争格局尚未明朗，大洋机电表现较为亮眼；氢力氢为利用大数据服务助力氢燃料电池汽车运营；小柿子公司推动氢能产业联盟发展；产学研深度融合，推动产业技术研发升级；冶金生产全流程低碳优化，2©2022LeadLeo2研究报告|2022/06碳中和系列------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------©2022LeadLeo3研究报告|2022/06碳中和系列u电堆：由众多单体电池按照特定工艺串联组装制成的发电装置。其中每个单体电池都由双极板、膜电极和相关套件组成，其内部通过注入氢气和氧气发生氧化还原反应形成电子运动，从而产生电流。u质子交换膜：燃料电池电堆内部膜电极的一层薄膜，负责阻隔、分离气体燃料和氧化剂，同时负责传导燃料电池内部电化学反应下由正极向负极的质子传播。u双极板：电堆中重要的结构材料，主要负责导热、导电、排水。u催化剂：燃料电池电堆内部负责催化燃料发生电化学反应发电的材料。u储氢瓶：用于充装高压氢气或低压液态氢且安装在固定位置的储存装置。u液氢：由氢气经过降温而得到的液体，是一种无色、无味的低温高能液体燃料。u氢脆：是溶于钢中的氢，聚合为氢分子，造成应力集中，超过钢的强度极限，在钢内部形成细小的裂纹，又称白点。u电解槽：电解槽由槽体、阳极和阴极组成，多数用隔膜将阳极室和阴极室隔开。按电解液的不同分为水溶液电解槽、熔融盐电解槽和非水溶液电解槽三类。当直流电通过电解槽时，在阳极与溶液界面处发生氧化反应，在阴极与溶液界面处发生还原反应，以制取所需产品。©2022LeadLeo45碳中和系列5碳中和系列©2022LeadLeo研究报告|2022/06Chapter1产业全景400-072-5588研究报告|2022/06碳中和系列“十四五”规划政策覆盖氢能全产业链，从图表2：中国氢能产业发展相关政策，2021-2022年政策文件颁布时间颁布主体主要内容及作用《氢能产业发展中长年）》在交通领域的示范应用，拓展在储能、分布式发电、工业应用，加快探索形成有效的氢能产业发展的商《“十四五”新型储能发《关于促进钢铁工业《关于完善能源绿色政策措施的意见》《“十四五”原材料工业材料技术，推动石化化工行业探索可再生能源发电制《“十四五”能源领域科《综合运输服务“十四《“十四五”工业绿色发等重大降碳工程示范；鼓励氢能等替代能源在钢铁、水《“十四五”全国清洁生《“十四五”规划和2035©2022LeadLeo6制氢储运氢加氢能量转换 其他工艺制氢化石燃料分类制氢情况中国工业副产氢制氢供应潜力，2020PEM电解水制氢成本构成年单位：万吨30煤制氢天然气制氢石油制氢其他2711183328%13%12%15%电力设备折旧制氢储运氢加氢能量转换 其他工艺制氢化石燃料分类制氢情况中国工业副产氢制氢供应潜力，2020PEM电解水制氢成本构成年单位：万吨30煤制氢天然气制氢石油制氢其他2711183328%13%12%15%电力设备折旧其他43%轻烃利用氯碱合成氨焦炉煤气16%73%研究报告|2022/06碳中和系列图表3：中国氢能产业全景图储氢金属稀土储氢材料长管拖车管道运输液氢槽罐车液氢储罐总体而言，目前中国氢储运以高压气氢长管拖车为主（>90%）目前中国液氢储运仅用于航空及军事领域，未来5年内有望民用化目前中国固态储运处于试验阶段，尚未形成标准化固态储运技术中接·SUPCON中接·SUPCON压缩设备加氢设备储氢设备其他设备站内制氢加氢站站内制氢加氢站目前中国加氢站建设的设备成本占总成本站外供氢加氢站加氢站建设运营成本结构比重高达75%，投资建设企业呈现多元化比重高达75%，投资IS25%压缩机加注机25%50%10%15%储氢瓶其它费用50%10%15%电控系统氢燃料电池电堆成本构成15%35%25%8%17%催化剂质子交换膜碳纸双极板其他数据采集系统电控系统氢燃料电池电堆成本构成15%35%25%8%17%催化剂质子交换膜碳纸双极板其他数据采集系统气体循环系统热管理系统7IS电堆核心组件本土化率较低7IS催化剂质子交换膜气体扩散层双极板用氢非道路交通领域非道路交通领域道路交通领域氢能冶金绿氢化工热电联产以上仅为部分代表性企业，不代表行业整体情况©2022LeadLeo7碳中和系列8碳中和系列8©2022LeadLeo研究报告|2022/06Chapter2产业链分析400-072-5588电力成本降低研究报告|2022/06碳中和系列中国是世界上产量最高的氢气制备国家，当前以化石燃料制氢为主，占比约64%，工业副产制氢和电解水制氢分别占比约32%和4%。但化石燃料制氢和工业副产制氢一方面原料受能源转型的影响原料供给减少；另一产生的氢气纯度高（>99%同时生产过程基本实现零碳排放。但目前电解水单位制氢倍，制氢量通常小于200m3/h，电解成本过高是目前制约电解水制氢发展的主要因素。未来随着电解水技术和可再生能源发电的发展，电解水制氢有望成为中国主流的制氢方式，实现“绿氢”的规图表4：中国制氢主要技术对比及驱动因素制氢方式原理成本构成/发展现状化石燃料制氢以煤在蒸汽条件下气化产生含氢和一氧化碳的合成气，合成气经变换 3 天然气、石油产品生成CO的合成气，然后通过PSA或膜法分离法转化为工业副产制氢在工业生产过程中，利用富含氢气的终端废弃物或副产物作为原料，采用变压吸附法（PSA）2）需提纯并去除杂质，无法作为大规模集电解水制氢电解液一般是含有30%左右KOH的溶液，接通直流电后，水在电解槽中 2）碱性电解制氢技术已大规模应用，质子交换膜电解制氢技驱动因素驱动因素>实现2050年全球零碳目标，需要改变传统化石能源结构。氢气热值为142KJ/g，约是石油的3倍，煤炭的4.5倍，是现有化石燃料的理想替代品，在实现能源替代以及交通工具轻量化方面发挥不可替代并缓解可再生能源因波动和间歇性产生的电力消©2022LeadLeo9技术升级技术升级研究报告|2022/06碳中和系列n储运氢发展概览高压气态储运是目前工业中最常用、技术最成熟的氢储运方式，中国氢能产业高压气态长管拖车进行氢气的储运。受技术原因限制，中国长管拖车普遍使用20Mpa钢质量约300公斤；国外已实现45MPa纤维全缠绕氢瓶长管拖车运氢，单车运气量可拖车储氢压力、降低储氢罐质量及形成生产规模化效应能够有效提升运氢量和降低储运成本，2025望具备45MPa储氢罐批量生产能力。随着氢气产业发展成熟，氢能运输需求规模不断扩大，可实现超大规模图表5：中国储运氢主要技术对比及驱动因素储运方式原理压力经济距离适用场景发展现状气态储运长管拖车或管道中进行储运管道液态储运固态储运4-驱动因素驱动因素Ø中国西北地区可再生能源丰富，是未来氢气的主要产地，但能源消费主要分布在东供需失衡©2022LeadL©2022©2022LeadLeo碳中和系列研究报告|2022/06C400-072-5588研究报告|2022/06碳中和系列图表18：氢力氢为、小柿子公司案例分析氢力氢为公司名称：氢力氢为成立时间：2020年总部地址：中国上海对应行业：租赁行业氢力氢为汽车运营（深圳）有限公司（以下简称“氢力氢为”）是一家专业从事氢燃料电池汽车集约化运营一站式解决方案综合服务商，聚焦于氢能源两大体系：氢燃料车辆运营和氢能源供应链，拥有多种中重型物流车、客车、专用车等车型，业务区域覆盖全国范围氢燃料市场相对成熟的长江三角洲和珠江三角洲十多个城市；其动力系统是目前装载氢燃料电池车辆最多、运营数据最全的产品之一氢力氢为佛山输运配送业务运营案例氢力氢为为广东省佛山市的京东物流提供门到门运输配送业务，运营车辆达20辆、类别为8.7T厢式货车，运输频率为每天30车次，每台车平均运营行程超200公里解决方案：采用塑云科技（深圳）有限公司氢燃料电池汽车大数据闭环产品服务，对氢燃料电池车辆的运营数据进行监控管理并提供合理指令公司名称：小柿子公司成立时间：2018年总部地址：中国北京对应行业：道路运输行业小柿子（北京）汽车供应链管理有限公司（以下简称“小柿子公司”）为山西美锦能源全资子公司，以氢能源汽车运营为核心业务，通过互联网着力打造5G智慧氢能车的运营平台。目前正在筹建中国规模最大的氢能厢式冷链物流货运车队，配备4.5T和8.3T氢能厢式冷链车各1,000辆，未来将在全国开展以厢式冷链物流车为主，物流重卡同步运营的运输配送合作小柿子北京房山重卡运营案例为北京房山有降碳和对重卡运输业务存在需求的企业提供运输服务，配备12T/18T的厢式货车和49T的重型，选择往返运距在300公里以内且方便加氢的路线©2022LeadLeo研究报告|2022/06碳中和系列产学研深度融合，推动产业技术研发升级；冶金生产全流程低碳优图表19：核能-制氢-冶金耦合技术和全球首例120万吨氢冶金示范工程案例分析钢产量全球第一公司名称：中国宝武成立时间：2016年总部地址：中国上海对应行业：钢铁制造行业中国核科技开拓者公司名称：中核集团成立时间：1999年总部地址：中国北京对应行业：其他制造行业中国工科最高学府单位名称：清华大学成立时间：1911年总部地址：中国北京对应行业