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电气设备行业深度报告：氢能源开启向上周期

核心内容

本报告分析了氢能源在碳中和大背景下的发展动因与前景，指出我国氢能源产业正处于从零到一突破的关键期，且政策支持力度大。氢能源作为高效、环保的二次能源，有望成为继锂电池、光伏之后新能源领域的又一重要市场。

主要观点

• 氢能源在交通、工业、储能等领域具有广阔的应用空间，其能量密度是汽油的3倍，且反应产物为水，环保性突出。
• 我国氢能源产业链布局快速推进，预计2021-2035年将实现氢能源汽车推广、规模降本、技术完善，2035年后氢能将逐步取代化石能源。
• 政策推动氢能发展，2020年国家将氢能纳入能源范畴，地方政策支持加氢站建设与燃料电池汽车推广，补贴方式从购置补贴转为“以奖代补”。
• 清洁能源制氢是未来趋势，尤其是光伏制氢，随着技术进步与成本下降，氢气成本有望降至30元/KG以下，实现与化石能源平价。
• 燃料电池系统是氢能产业链的核心，电堆占燃料电池系统成本的60%以上，膜电极、双极板、空压机等关键零部件的技术突破将推动国产替代。
• 加氢站建设是氢能推广的基础，国内主要采用外供氢模式，未来油氢合建站将作为降低成本的有效手段。

关键信息

1、政策支持与产业链布局

• 国家层面：2020年9月，财政部等五部门发布《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》，对燃料电池汽车的示范应用实施“以奖代补”政策。
• 地方层面：河北、山西、浙江、天津、广东、重庆、上海、北京等地均出台氢能发展政策，明确加氢站建设与燃料电池汽车推广目标。
• 补贴方式：从全国范围的购置补贴转为“以奖代补”，对入围城市群的燃料电池汽车和氢能供应给予奖励。

2、氢气制取与储运

• 制取方式：目前石化制氢占主导，清洁能源制氢是未来趋势。其中，煤制氢占比较高，但碳排放强度高，电解水制氢成本高但未来有望下降。
• 储运方式：国内以高压气态储运为主，液氢与管道运输在规模化后将逐步普及。
• 成本结构：压缩机是加氢站成本占比最高的部分，储氢瓶压力目前为35MPa，低于国际通用的70MPa。

3、燃料电池系统

• 核心组成：电堆与气体循环系统构成燃料电池系统，电堆占系统成本60%以上。
• 电堆技术：由膜电极和双极板组成，其中膜电极是核心，国内企业已实现部分量产。
• 膜电极：东岳、科润等企业已实现质子交换膜的规模化生产，性能接近国际水平。
• 双极板：国内石墨双极板已实现量产，金属双极板尚处于小批量生产阶段，未来有望替代。
• 供气系统：国内在空气供给系统方面仍与国外有差距，空压机技术尚需突破。

4、下游应用

• 燃料电池汽车：预计2025年国内燃料电池汽车保有量达10万台，2035年达100万台。目前主要应用于商用车，乘用车市场尚未打开。
• 市场前景：燃料电池汽车的环保性优于锂电池与传统燃油车，但经济性仍需提升。

5、受益企业

• 核心燃料电池系统公司：亿华通、重塑股份（拟上市）、潍柴动力等。
• 上游制氢环节：隆基股份、阳光电源等。
• 氢能产业链配套服务：美锦能源、雄韬股份、雪人股份等。

投资机会

随着政策落地与技术进步，氢能产业链将逐步实现商业化，相关企业有望受益。重点关注燃料电池系统、电堆、膜电极、双极板、空压机等环节的国产替代企业。

风险提示

• 加氢基础设施建设不及预期。
• 技术进步不及预期。
• 政策低于预期。

图表目录

• 图1：氢能与电能协同互补
• 图2：氢气在能源转换系统中具备储能的作用
• 图3：全球氢能需求年均复合增长预计约4%，其中交通领域需求年均复合增长达16%
• 图4：2000年以来世界主要经济体在氢能源领域积极布局
• 图5：煤制氢单位二氧化碳排放量高于石油和天然气制氢
• 图6：煤制氢成本随煤炭价格下降而降低
• 图7：焦炉煤气副产氢的成本略低于其他方式
• 图8：制氢系统拓扑结构
• 图9：电-氢转换示意图
• 图10：随着电价降低氢气生产成本显著降低
• 图11：天然气重整站加氢站流程与设备
• 图12：电解水站内供氢流程与设备
• 图13：不同氢气来源下的站外供氢加氢园区流程与设备
• 图14：压缩机是加氢站中成本占比最高的部分
• 图15：燃料电池系统原理
• 图16：燃料电池核心构成示意图
• 图17：燃料电池电堆结构示意
• 图18：电堆中单节电池结构示意
• 图19：电堆是燃料电池系统的主要成本
• 图20：随着电堆的生产套数增多，规模化效应将显著带动成本下降
• 图21：东岳质子交换膜的交换容量可达1 mmol/g，厚度可达15微米以下
• 图22：涡轮式、螺杆式和离心式空压机综合性能较为理想
• 图23：亿华通发展历程可分为技术探索、技术推广、批量商业化三个阶段
• 图24：亿华通的股东中含有下游车企，下游子公司布局氢能源产业链多个环节
• 图25：重塑系燃料电池销量具有较高的市场份额
• 图26：潍柴动力投资燃料电池领域的龙头企业，形成自己的燃料电池
• 图27：雄韬股份自有平台和战略投资参股/控股并行发展氢能源
• 图28：氢燃料电池乘用车目前在购置成本和使用成本上较油车和电车不占优势
• 图29：燃料电池商用车的运行成本与油车接近，高于电动车

表格目录

• 表1：氢气相较于汽油、天然气，热值与相对安全性更高
• 表2：国家将氢能源纳入能源范畴并制定了宏观上具体的发展规划
• 表3：国内多数省份出台政策支持氢能源产业链发展
• 表4：初步判断0.5元/KWh用电成本对应的碱性电解槽和PEM电解槽制氢气成本分别为28元/KG和37元/KG
• 表5：气态储氢成本低适合小规模存储
• 表6：随着氢气用量提升液氢运输和管道运输将是未来的主流
• 表7：各地政府出台的氢能源发展战略中明确指出加氢站建设的具体规划
• 表8：国内厂商自研的电堆在参数上逐渐接近国际上一流的电堆厂商
• 表9：车企燃料电池车载铂量具有异质性
• 表10：金属双极板具有更强的导电性能，国内仍处于中式阶段
• 表11：海外车企选用涡轮增压式空压机的比例更高
• 表12：燃料电池汽车现有购置和运营成本高于锂电池汽车，燃料电池汽车最终环保性更佳
• 表13：氢燃料电池乘用车目前在购置成本和使用成本上较油车和电车不占优势
• 表14：燃料电池商用车的运行成本与油车接近，高于电动车
• 表15：2021年Q1燃料电池汽车产销量不及2019年和2020年同期
• 表16：氢能源产业链国内重点公司（含上市&非上市）
• 表17：重塑股份历年重视研发投入（单位：万元）
• 表18：雪人股份拟定增募资不超6.7亿元，用于两大氢能项目建设
• 表19：产业链受益公司盈利预测与估值表