2023年氢能产业系列报告word：深度解析制氢成本探寻氢能时代的投资机会.docx

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1、内容目录1 .发展氢能成全球共识，可再生能源制氢任重道远51.1. 氢能一未来能源变革的关键组成51.2. 世界各国积极制定氢能战略，可再生能源制氢成发展重要方向61.3. 中国可再生能源制氢技术处于大规模应用推广阶段82 .我国氢源短期仍以化石燃料制氢及工业副产氢为主82.1. 氢气的分类822化石燃料制氢：短期仍将为氢气最主要来源102.1.1, 短期内煤制氢仍会是我国制氢主流技术102.1.2, 结合CCUS技术的煤制氢仍具有一定发展优势12223.天然气制氢：在局部地区具备经济性142.3.工业副产氢：短期氢源的有效补充163 .聚焦未来：绿氢开启万亿氢能赛道183.1. 电解水制氢是

2、实现3060目标的必由之路183.2. 主要电解水制氢技术路线解析193.3. 多因素驱动绿氢降本223.3.1. 电力价格决定电解水制氢的经济性223.3.2. 碱性电解水制氢降本测算233.3.3. PEM制氢降本测算253.4. 电解槽及关键材料的投资机会273.4.1. 电解槽设备整体市场空间测算273.4.2. 电解槽关键材料及重点技术方向283.4.3. 电解槽关键领域的投资机会294 .投资建议305 .风险提示30图表目录图1：化石能源仍是我国能源供应主导（“十三五”末我国能源结构）5图2：20232060年中国氢气需求量预测（单位:万吨）6图3：2060年中国氢气需求结构6图

3、4：氢气具体应用场景概览6图5：主要国家/地区氢源过渡情况7图6：兰州新区氢能产业园项目签约仪式8图7：宁夏宝丰能源集团太阳能电解制氢储能研究与示范项目IoXioOONm3/h电解水制氢工程项目8图8：氢气分类9图9：2023年中国制氢结构9图10：2023全球制氢结构9图11：2023-2050年我国制氢结构及预测分析10图12：煤制氢的产能适应性特点11图13：不同制氢方式平准化制氢成本12图14：煤制氢成本随煤炭价格变化趋势（横坐标为煤炭价格）12图15：净零排放情景下2023-2050年按技术划分的制氢平准化成本（单位:美元/公斤）12图16：煤制氢CCUS技术改造工艺流程示意图13图

4、17：不考虑CCUS技术的煤制氢全流程碳足迹构成13图18：考虑CCUS技术的煤制氢全流程碳足迹构成13图19：CCUS技术成本变化（单位：元kgC02）14图20：天然气制氢成本变化趋势（横坐标为天然气价格）15图21：2023年中国各省天然气产量分布图15图22：各省市天然气基准门站价15图23：不同制氢方法的制氢成本（单位：元kgH2）16图24：2012-2023年全国电力装机结构占比变化19图25：碱性水电解制氢的原理20图26：碱性水电解的工艺流程20图27：PEM电解水制氢的原理20图28：PEM电解的工艺流程20图29：碱性电解制氢成本构成22图30：PEM电解制氢成本构成22

5、图32：不同条件下制氢成本与电解槽工作时间的关系（横坐标表示电解槽年工作时间，单位：h；纵坐标表示制氢成本，单位：元kg）24图33：碱性电解水制氢成本预测（制取每公斤氢气成本）25图34：PEM电解制氢在不同电价下的制氢成本（横坐标为电价，单位：元/KWh）.26图35：PEM制氢成本预测（制取每公斤氢气成本）27图36：碱性电解槽成本组成28图37：PEM电解槽成本组成28表1：各国当前氢能战略主要目标7表2：煤气化制氢与超临界水煤气化制氢比较10表3：我国工业副产氢的供应潜力17表4：部分化工企业工业副产氢理论产能17表5：政策支持绿氢产业发展18表6：电解水制氢技术和特性比较21表7：

6、并网制氢和离网制氢的优缺点比较22表8：碱性电解水制氢成本测算23表9：PEM电解制氢成本测算25表10：电解槽系统市场规模预测27表11：电解槽技术突破目标及研发重点28表12：国内主要电解水装备企业291 .发展氢能成全球共识，可再生能源制氢任重道远1.1. 氢能一未来能源变革的关键组成氢能作为洁净能源利用是未来能源变革的重要组成部分。随着工业化进程的加速，能源需求日益增长，由化石燃料为主体的能源结构带来CO2排放总量的快速上升。全球各国面临资源枯竭，环境污染等问题，因此，“清洁、低碳、安全、高效”的能源变革是大势所趋。然而传统的可再生能源（如风能、太阳能、水电等）存在随机性大、波动性强等

7、缺点，导致了弃水、弃风，弃光现象；而氢作为清洁的二次能源载体，可以高效转化为电能和热能。利用可再生能源制氢，不仅可以解决一部分“弃风弃光”问题，还可为燃料电池提供氢源，为工业领域提供绿色燃料，或将实现由化石能源到可再生能源的过渡，可以说氢能或是未来能源革命的颠覆性方向。图1：化石能源仍是我国能源供应主导（十三五末我国能源结构）非化石能源,煤炭石油天然气非化石能源资料来源：中国能源革命进展报告20233镌邦研究所氧气需求量大，应用领域广泛。根据中国氢能联盟预测，在2060年碳中和目标下，到2030年，我国氢气的年需求量将达到3715万吨，在终端能源消费中占比约为5%。到2060年，我国氢气的年需

8、求量将增至1.3亿吨左右，在终端能源消费中的占比约为20%,可再生能源制氢产量约为1亿吨。氢能既可以用作燃料电池发电，应用于汽车、火车、船舶和航空等领域，也可以单独作为燃料气体或化工原料进入生产，同时还可以在天然气管道中掺氢燃烧，应用于建筑供暖等。其中，2060年用氢需求中，工业领域用氢依旧占全国氢能源应用领域的主导地位，约为7794万吨，占氢总需求量60%；交通运输领域用氢约为4051万吨，占总需求的31%；建筑领域和电力领域用氢相对较少，总占比约为9%o图3:2060年中国氧气需求结构图2:20232060年中国氢气需求量预测（单位：万吨）资料来源：中国氢能联盟，镌邦研究所建筑领域，电力领

9、域,工业领域，交通领域建筑领域电力领域资料来源：中国氢能联盟，福邦研究所如tMt18%=37G交通城巾交通小量隼建筑物供热供电燃料电池油家用如程中品下城审Ie送用轻型卡IV货，电联产（老车(1CV)HiStt)1蠢工业供热供电短程中梨车区域选输用+k车-（MDT区域运用客运列车燃氯忸炉燃级忸炉（老旧庆院）.（龙城区平房）燃料电悔备用发电机葩单播环燃级纶机多功能车长金运用at屯卡车混合式热聚离岛发热第和料炉工业原料也嵬线路大客车城市交处短途公共汽车（SiS蝴和人员的大生双轮天M气IM1锅炉Ii用大容本氢螭炉燃料电池热然科电沌热电联产（老25K,城区平房）燃料电池运程发电机电W（建房屋）图4:氢气

10、具体应用场景概览资料来源：氯气平价之路瓦谯邦研究所1.2. 世界各国积极制定氢能战略,可再生能源制氢成发展重要方向世界主要国家积极发展氢能推动技术进步、实现深度脱碳。国际氢能委员报告显示，自2023年2月以来，全球范围内启动了131个大型氢能开发项目。预计到2030年，全球氢能领域投资总额将达到5000亿美元。世界能源理事会预计,到2050年氢能在全球终端能源消费量中的占比可高达25%。从全球范围看，日本、韩国、德国、美国等超过20个国家和地区都已制定国家氢能发展战略，积极培育氢能及燃料电池技术攻关和产业发展。根据万燕鸣等发表的全球主要国家氢能发展战略分析对主要国家氢能政策的梳理：日本于202

11、3年发布第六次能源基本计划，将氢作为实现能源安全、应对气候变化和2050碳中和目标的主要动力，计划将氢能打造为具有国际竞争力的新兴产业；德国发展氢能的最初目的是深度脱碳，受俄乌冲突影响，或将加快氢能战略部署；美国颁布基础设施投资和就业法案等一系列政策，美国政府将投入95亿美元用于加快区域氢能中心建设以及氢能全产业链示范及研发，持续推动氢能技术进步。根据1BST预计，至2025年制定氢能战略的国家所代表的GDP之和将超过全球总量的80%o表1:各国当前氢能战略主要目标日本韩国德国美国澳大利亚脱碳JJ能源供应多样化经济增长极技术进步推动可再生能源部署大规模氢能出口XXXX资料来源：万燕鸣等全球主要

12、国家氢能发展战略分析，德邦研究所注：J代表国家氢能战略中的重要战略目标：代表国家氢能战略中的次要战略目标；X代表未在国家氢能战略中布局该方向可再生能源制氧成为世界各国的发展方向。根据万燕鸣等发表的全球主要国家氢能发展战略分析，各国均将洁净氢能视作清洁能源转型与碳中和的重要路径,主要有两条技术路线：化石燃料制氢耦合CCS/CCUS技术和可再生能源电解水制氢技术。各国在实现制氢减排的具体路径上存在差异：到2030年左右，以实现深度脱碳为主要驱动力的欧洲国家普遍确立可再生能源制氢的优势地位；而以实现能源安全为主要驱动力的日本，国内居民端氢能应用体系仍将基于现有化石能源基础设施部署，韩国也计划逐步由天

13、然气制氢过渡为可再生能源制氢：而美国和澳大利亚，根据本国技术能力和氢能战略目标的不同，分别采取技术中立与可再生氢优先的战略。到2050年左右，几乎所有国家都将可再生能源制氢作为主导的制氢方式，欧洲甚至将可再生能源制氢作为唯一的氢源选择。资料来源：UweA1brechteta1.Internationa1HydrogenStrategies.万燕鸣等：全球匚,更国家氢能发展战略分析，饯邦研究所1.3. 中国可再生能源制氢技术处于大规模应用推广阶段可再生能源制氢成我国制氢主要发展方向。氢能产业发展中长期规划（2023-2035年）将清洁低碳作为氢能发展的基本原则，提出构建清洁化、低碳化、低成本的多

14、元制氢体系，将发展重点放在可再生能源制氢，并提出严格控制化石能源制氢。可再生能源制氢结合氢燃料电池，可以调节电网负荷和储能，能够大幅提高可再生能源发电并网比例，减少弃水、弃风、弃光。国内的可再生能源制氢项目正如火如荼地建设中。据2023中国电解水制氢产业蓝皮书，中国已有超过百个在建和规划中的电解水制氢项目，涵盖了石油、化工、钢铁和交通等多个领域。在2023年之前，大型电解水制氢设备在大工业领域几乎没有涉及；2023年以后，双碳目标的提出极大推动了电解水制氢项日在工业领域的应用。近两年以来，中国能建、国家电网、三峡集团、北京能源、深圳能源等央企、国企纷纷布局绿氢项目。中国能建投资建设的兰州新区建设的氢能产业园项目（一期）已开工，投资额达30亿元，未来可具备年产2万吨制氢能力和10万标方储氢能力：北京能源在锡林郭勒盟多伦县投建的风光储氢制绿氨项目，建成后预计每日可利用电解水制氢300吨。23 .我国氢源短期仍以化石燃料制氢及工业副产氢为主3.1. 氢气的分类目前根据制取方式和碳排放量的不同将氢能按颜色主要分为灰氢、蓝氢和绿氢三种。氢能的制备主要路线主要有三条：（1）以化石燃料（包括煤炭、天然气等）为原料制氢以及工业副产制氢，这类制备方式是目前技术最成熟的制氢路线，但存在制取过程中会产生碳排放的问题，因此