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氢能源专题报告:应用多点开花,行业蓄势待发

频道:历史     来源:网络     发布:2020-02-14 14:54:14     手机版

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来源:未来智库

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1. 氢能源有望迎来政策支持

今年春节新冠疫情触动人心,国内经济活动受到较大冲击。2 月 9 日国务院发布《关于切实加强疫情科学 防控有序做好企业复工复产工作的通知》,提出各地政府要推动企业有序复工。在疫情冲击缓解后,预计后续将 通过积极的货币和财政政策加以对冲。我们认为新能源有望成为政策倾斜的重点,而氢能源作为新能源大版图 中的一环,具备很多独特优势,有希望迎来更多政策支持。具体看来,其优势主要有以下 4 点:

1)纵向拉动:氢能源在新能源中产业链最长,上下游拉动最明显;

2)横向联动:氢能源是其他新能源形式的有机互补(锂电、风光);

3)边际效应:2019 年燃料电池汽车销量 2737 辆,行业基数低,边际改善大;

4)技术进步:燃料电池成本年化下降 30%。

1.1 氢能源产业链更长,纵向效应明显

与电动汽车和动力电池产业链相比,氢能源与燃料电池产业链更长,涉及的上下游环节更多。目前的电动 汽车产业链的重心主要在动力电池的制造上,从动力电池产业链下游至上游分别为动力电池、电池单体、中游 材料、原材料 4 个环节,中游材料又分为正极、负极、隔膜、电解液这四大材料,分别有其各自的上游原材料, 由此导致产业链较长,环节较为复杂;动力电池之外的其他环节则相对简单,整个产业链的最上游发电以及输 电环节分别有现成的发电站与电网,下游电能应用与转化环节配合电机电控即形成整车。相比之下,氢能源和

燃料电池产业链则更长,与动力电池相应的部分是燃料电池本身的制造,其在中游材料部分可分解为双极板、 膜电极、密封层等,分别对应不同的上游产品,复杂度与动力电池产业链相当;除此之外,氢能与燃料电池有 两个新增环节:1)制氢与氢气储运,在制氢方面主要是化工副产氢、煤/油制氢、电解水制氢,在储运方面, 主要通过管道运输或者运输车运输,最后通过加氢站供应给终端消费者;2)供气系统,对应有氢气瓶、空压机、 增湿器等零部件,分别对应各自的中游材料及上游原材料。以上两个新增环节使得氢能源与燃料电池产业链长 度与复杂程度均高于电动汽车与动力电池产业链,因而其投资对产业链的拉动效果有望更加明显。

1.2 氢能源是新能源大版图的关键一环

我们一直强调,氢能源是新能源大版图的关键一环,它有助于缓解目前新能源领域的两大痛点:1)弥补电 动车不适应长途重载和低温的缺点;2)弥补了可再生能源不适合储存的缺点。

在电动汽车方面,续航里程与充电焦虑一直是业内人士与终端用户最关心的一个问题。虽然近五年来动力 电池产业化技术取得了长足的进步,量产车型续航里程从 150 公里提高到了 500 公里左右,充电时间从 10 小时 缩短至快充的 1 小时以内,基本解决市内出行问题。但在长途重载领域依然有待突破,电动化在货车领域的渗 透依然只有每年 10 万辆左右,远低于乘用车。此外锂电池在低温情况下的容量与性能均有明显折扣,使其在寒 冷地区的应用受到较大限制。

在可再生能源方面,目前光伏与风电行业均已处于平价前夕,平价后行业发展将由政策驱动转变为消纳驱 动,电网消纳能力将成为制约行业发展的首要因素。可再生能源无法控制、无法储存是导致其消纳难的主要原 因。氢能源提供了一种可行的能量储存方式,为解决可再生能源消纳问题提供了一种可行的方法。光伏发电、 风力发电等可再生能源电力在无法被电网消纳的情况下,通过电解等方式将电能转化为化学能储存在氢气中, 然后在电网缺电且可再生能源无法响应时通过燃料电池发电回送电网,亦可将氢直接通过管道/拖车运输至消费 终端,通过燃料电池完成各种情景下的终端消费。在终端消费中,既可通过移动式燃料电池系统用于运输,亦 可通过固定式燃料电池系统用作居民用电、备用电源、工农业生产等等。

1.3 氢能源基数低,扶持政策的边际效用更强

目前氢能源尚处于发展的初期阶段,扶持政策对行业发展的边际促进效果更强。新能源产业的发展与补贴政策密不可分,光伏、风电、电动汽车行业均经历了补贴与退补的过程:在行业发展初期,政府通过设置补贴 来提高新能源产品的经济性,从而提升市场需求,扩大产业规模;在产业发展到一定规模后,在规模增长与技 术进步的驱动下新能源产品成本快速降低,从而降低需求对补贴的依赖程度,在此过程中补贴逐步退坡;在产 业规模和技术水平到达可以与传统产品“平价”时,政府补贴完全退出,新能源产业可以与传统产业同台竞争。目前光伏、风电、电动汽车行业已经或者即将达到“平价”阶段,行业规模已经发展到万亿等级,扶持政策对 行业的促进作用有限。而氢能源尚处于发展初期,行业基数较小,扶持政策的边际效应更强。

目前的燃料电池车行业与 2010-2013 年电动汽车行业非常相似,政策对于行业影响甚大。2010-2013 年间我 国电动汽车行业年销量在万辆级,随着电动汽车补贴推向全国、国家出台新能源车发展规划、购置税与车船税 减免等政策陆续发布,行业规模在 2014-2015 年间迅速站上 10 万辆的量级;随后补贴退坡快速推进,但行业发 展并未停滞,而是于 2018 年站上百万辆的量级。目前燃料电池车行业与 2010-2013 年间的电动汽车行业非常相 似,2019 年总销量仅为 2737 辆,补贴资金对于行业发展的边际促进效应非常明显。

1.4 技术快速突破,成本快速下降

随着行业的持续成长,目前产业链各环节技术快速突破,成本快速下降。按照美国能源部的测算,年产量 1000 台/年时的燃料电池系统成本为 215 美元/kW;生产规模扩大 10 倍至 1 万台/年可使成本降低 57%至 93 美元 /kW;生产规模扩大 100 倍至 10 万台/年可使成本降低 73%至 59 美元/kW。据我们对国内燃料电池系统龙头公 司专家的访谈,2019 年行业成本下降幅度约为 30%,2020 年预计还能再下降 30%。

2. 车用市场蓄势待发,非车用市场多点开花

2.1 车用市场蓄势待发

燃料电池汽车是氢能的重要应用场景,目前在高速成长期。据中汽协统计,2019 年中国燃料电池汽车销量 为 2737 辆,同比增长 79%,2016 年以来的年均复合增长率达 63%。

分车型来看,目前形成销量的燃料电池汽车均为商用车,且商用车中又以客车为主。2019 年年度销量中, 燃料电池客车占比为 93.7%,货车占比仅为 6.3%。客车与货车因其使用场景简单、有固定场站,较适宜使用燃 料电池车。在推广初期,加氢站等设施尚较有限,公交车、码头/园区/机场货车、叉车是较为理想的示范应用场 景,私人应用则较为困难,因而目前销量以商用车为主。在各地公交车商用示范带动下,加氢站建设逐步铺开, 城市与区域配套设施逐步完善,车用市场蓄势待发。

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天然气掺氢示范项目完工。据国电投东北公司报道,2019 年 9 月 30 日国家电投朝阳可再生能源掺氢示范 项目第一阶段工程圆满完工,这是我国首个天然气掺氢试点项目。该项目利用燕山湖发电公司现有的碱液电解 制氢站新建氢气充装系统,氢气经压缩瓶储后通过集装箱式货车运至掺氢地点;厂外在朝阳朝花药业公司建设 天然气掺氢设施,实现天然气掺氢示范。天然气掺氢是利用现有基础设施实现氢气长距离输运的一种解决方案, 对于解决可再生能源消纳问题意义重大。目前在欧洲与美国均已有不同程度的天然气掺氢示范项目投运,限于 安全考虑,目前掺混比例一般在 10%以下。

氢能轨道列车正式投运。据佛山日报报道,2019 年 11 月 29 日中国首列商业运营的氢能源有轨电车在广东 省佛山市高明区正式上线。高明氢能有轨电车总投资为 10.7 亿元,规划全长 17.4 公里,设车站 20 座。当日上 线的示范线为首期工程,全长 6.57 公里,共设置车站 10 座。该氢能源列车由中车四方股份从 2013 年起联合业 内权威科研院所,历时近两年率先开发成功,由位于佛山高明的佛山中车四方轨道车辆有限公司制造。在国际 上,德国、英国、日本、韩国等均有氢能火车相关项目,其中德国在 2018 年率先实现了氢能火车的商业化应用。

氢冶钢示范工程将开建。据河北新闻网报道,11 月 22 日河钢集团与意大利特诺恩集团签署备忘录,商定 双方在氢冶金技术方面开展深入合作,利用世界最先进的制氢和氢还原技术,联手中冶京诚共同研发、建设全 球首例 120 万吨规模的氢冶金示范工程。项目将从分布式绿色能源、低成本制氢、焦炉煤气净化、气体自重整、 氢冶金、成品热送、二氧化碳脱出等全流程进行创新研发,探索出一条世界钢铁工业发展低碳、甚至“零碳” 经济的最佳途径,从改变能源消耗结构入手,彻底解决钢铁冶金过程产生的环境污染和碳排放问题,从而引领 传统钢铁冶金工艺变革。传统炼钢工艺的重要原材料是焦炭,氢气冶钢通过使用氢气替代焦炭作为还原剂,使 得零碳炼钢成为可能。

可再生能源制氢储能示范项目再添进展。在光伏方面,据集邦新能源报道,2019 年 7 月下旬阳光电源在山 西晋中榆社县签订了 300MW 光伏和 50MW 制氢综合示范项目;2019 年 9 月 25 日阳光电源在山西省长治市屯 留区吾元镇举行 200MW 光伏发电项目一期开工暨二期 500MW 光伏制氢项目签约仪式。在风电方面,据张家口 日报报道,2019 年 10 月 15 日,国内首个风电制氢工业应用项目河北建投沽源风电制氢综合利用示范项目施工 进入最后调试阶段,项目包括 200MW 风电场与 10MW 电解水制氢系统。项目建成后可形成年制氢 1752 万标准 立方米的生产能力,对提升坝上地区风电消纳能力具有重要意义。

3. 国家政策稳步出台,地方政策加速铺开

在国家方面,目前尚未出台氢能专项政策,氢能主要作为新能源车的一个子类出现在新能源车相关政策中。2019 年 3 月 16 日的《政府工作报告》提到“推动充电、加氢等基础设施建设”,这是氢能首次被写入政府工作 报告。2019 年 3 月 26 日,财政部、工业和信息化部、科技部和发展改革委联合发布《关于进一步完善新能源 汽车推广应用财政补贴政策的通知》,提及燃料电池汽车另行公布。目前行业依然在等待新补贴方案的出台。

据我们不完全统计,2019 年以来地方出台的氢能专项政策达 30 余项。其中江苏、浙江、河北、山东、上 海、天津均有省级政策,市县级政策主要来自张家港、常熟、宁波、嘉兴、嘉定、潍坊、济南、佛山、广州、 张家口、六安、白城、成都、株洲、六盘水等地。其中张家港、嘉善、常熟、上海、白城、张家口、成都、株 洲、六盘水、天津、佛山南海、佛山高明、潍坊等地为具体详尽的氢能产业发展规划,另有神木、乌海、茂名、 贵阳等地的氢能产业发展规划正在编制中。

在重点区域,目前已经形成了省市两级规划引领和保障行业发展的局面。省级规划统筹全局并规划出重点 发展地区,市级规划分解发展目标、落实相关政策。具体来看,江苏省级规划于 2019 年 8 月出台,将南京、苏 州、无锡、南通、扬州列为重点发展地区;苏州规划已于 2018 年 3 月推出,苏州下辖的张家港和常熟也分别于 2019 年 3 月和 2 月推出了详细计划;南通发展重点是如皋,已于 2018 年 10 月出台具体支持政策。浙江省级规 划亦于 2019 年 8 月发布,发展重点是嘉兴、宁波、杭州、舟山等地;宁波和嘉兴分别于 2019 年 1 月和 2020 年 1 月出台工作意见,嘉兴下属嘉善于 2019 年 2 月出台实施方案。上海早在 2017 年即已推出燃料电池车发展规 划,2019 年 5 月又推出长三角氢走廊建设发展规划,其下辖嘉定区于 2019 年 6 月发布氢燃料电池车产业集聚 区规划与鼓励政策。山东省级规划曾于 2019 年 6 月出现讨论稿,但政府网站尚未见正式发出;山东下辖济南与 潍坊分别于 2019 年 9 月和 2020 年 1 月出台当地规划,青岛的规划工作尚在进行中。广东尚未有省级规划出台, 广州在 2019 年 10 月出台十条促进氢能发展的措施,但未提及发展目标;佛山作为行业先行者于 2018 年 10 月 发布详细的产业发展规划,下属南海区与高明区分别于 2019 年 10 月和 12 月发布本区详细规划;云浮曾与 2017 年 12 月出台氢能产业发展工作方案。河北于 2019 年 8 月发布推进氢能产业发展实施意见,下属重点区域张家 口于 2019 年 6 月发布氢能张家口建设规划。此外,一些具有资源或产业基础的地区也基于自身定位在 2019 年 推出氢能专项规划,主要包括安徽六安、吉林白城、湖南株洲、四川成都、贵州六盘水等。

各地政府规划的目标基本可以分为近期、中期、远期三类,近期目标节点主要是在 2020-2023 年之间,中 期目标节点均为 2025 年,远期目标节点为 2030 年。从规划的目标参数来看,主要涉及产业规模、技术水平、 推广示范规模等几个方面。在近期目标方面,产业规模目标基本在 100 亿元左右,加氢站数量目标基本在 10-40 座之间,燃料电池车方面目标基本在千辆级。

在中期目标方面,产业规模目标基本在 500 亿元左右,加氢站数量目标基本在 20-200 座之间,燃料电池车 目标基本在万辆级。

在远期目标方面,产业规模目标基本在千亿左右,加氢站数量在百座级,燃料电池车在万辆以上。

为了保障规划的实施,各地均配套出台了不同程度的补贴和支持政策,基本覆盖加氢站建设、燃料电池车 购置与运营、研发投资、首台套设备奖补、公共服务平台建设、人才引进补贴等各方面。由于各地具体政策细 分方式不同,这里不再详述。

4. 央企吹响进攻号角,海外龙头企业加速布局

与电动车行业明显不同,我们注意到国企央企以及海外龙头企业对于氢能源更为积极。我们相信这是来源 于两点:1)氢能源与传统能源的联系更为紧密;2)氢能源的前段投资更大,对于大型企业来说更有优势。同 样我们也相信通过大型公司的推动,氢能源的发展将更为顺利。

我们梳理了部分典型公司的布局如下:

中石化成立氢能公司,参股上海重塑。据中国电力新闻网报道,11 月 6 日中石化与法国液化空气集团签署 合作备忘录,探讨加强氢能领域合作。中国石化将成立氢能公司,致力于氢能技术研发以及基础设施网络建设, 法液空将成为中国石化氢能公司的参股方之一,共同推动氢能和燃料电池汽车整体解决方案在中国的推广和应 用。2019 年 7 月,中石化在佛山建成国内首座油氢合建站。2019 年 9 月,中石化资本公司战略参股上海重塑, 持股比例 21%。

国电投全产业链稳健布局,天然气掺氢有突破。国电投在氢能领域布局较早,在 2017 年即设立了专门的氢 能子公司“国家电投集团氢能科技发展有限公司”,公司在 2019 年进展繁多。3 月 25 日国电投氢能宁波办事处 揭牌,该办事处将在宁波重点推进双极板和氢燃料电池总装两条中试线、氢能产业园一期建设、氢能交通示范 应用等项目实施,及双极板生产制造公司和电堆总装产线公司的筹备及设立。7 月国家电投氢能公司 100 千瓦 功率金属双极板燃料电池电堆宣告研制成功。9 月与西门子签署《绿色氢能发展和综合利用合作谅解备忘录》, 双方将聚焦氢能供需两侧关键技术的联合研发与应用,重点围绕氢能技术联合创新研发、2022 北京冬奥会绿色 制氢科创项目、氢能产业能力培育和标准制定、第三方市场合作等领域开展高技术合作。9 月 30 日,朝阳可再 生能源电解制氢掺入天然气示范项目第一阶段工程圆满完工,具有重大意义。

宝武钢设立清洁能源公司,重点推动氢能发展。2019 年 11 月 15 日,宝武清洁能源有限公司揭牌成立。宝 武清能将驱动钢铁能源结构优化,缓解能源约束,促进可再生能源消纳,支撑主业低碳冶炼,助推国家氢能发 展与低碳社会构建。聚焦专业整合与能力提升,快速融入规划、开拓市场,推动宝山、上海及长三角等地区氢 能规划落地,助力产业发展;要耦合发展天然气、LNG 产业,协调发展清洁电力产业,并研究捕捉能源专业化 运营及发展机遇。要引领钢铁业清洁能源应用,加速产城融合,驱动钢铁生态圈绿色发展。

河钢氢能冶金开建。2019 年 3 月 21 日,河钢集团与中国工程院战略咨询中心、中国钢研、东北大学在北 京签订合作协议,联合组建“氢能技术与产业创新中心”,共同推进氢能技术创新与产业高质量发展,打造氢能 应用研究和科技成果转化平台。2019 年 11 月,河钢第一座加氢示范站——35/70MPa 加氢示范站(邯郸)项目 开建。2019 年 11 月 22 日河钢集团与意大利特诺恩集团签署备忘录,商定双方在氢冶金技术方面开展深入合作, 利用世界最先进的制氢和氢还原技术,联手中冶京诚共同研发、建设全球首例 120 万吨规模的氢冶金示范工程。

三大气体公司加速布局。1)林德。林德本身在全球与中国均已有大量氢能相关的布局。最近的一次是 2019 年 12 月,林德宣布与宝武清能签署合作备忘录。双方将共同投资液氢生产装置和基础设施,并在中国液氢市场 的调查研究、布局规划、氢能源产业发展、项目开发等领域开展互惠合作。2)法液空。在欧美亚均有大量制氢、 加氢、燃料电池技术布局,最近一次是 2019 年 11 月与中石化合作,参股中石化氢能公司。3)空气化工。2019 年公司海盐氢能源及配套产业园基地项目落户浙江嘉兴海盐,此外公司于 2019 年 3 月与三江化工及嘉化能源共 同签署《氢能综合利用三方战略合作框架协议》。

海外车企新车型不断推出。1)丰田。2019 年 9 月,丰田汽车分别与一汽和广汽集团签订了电动化及智能 网联领域战略合作框架协议。其中,协议称双方还将致力于氢燃料电池车的推出。2020 年初,丰田汽车发布了 其第二代氢燃料电池车 Mirai,新车将于 2020 年底在日本、北美及欧洲等地开始销售,但尚不考虑引进国内。2) 本田。2019 年 11 月,丰田推出燃料电池车第二代 Clarity FCV;3)现代。现代于 2018 年推出了其新一代燃料 电池车 Nexo,2019 年销量有可能超越丰田 Mirai。


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