深度报告-20220522-华宝证券-氢能产业深度研究报告_制氢格局_短期煤气化有优势_长期PEM制氢空间大_41页_4mb

制氢格局分析总结

核心内容

氢能作为绿色低碳的二次能源，在“双碳”战略下成为能源转型的重要载体。目前，我国氢气产量约3300万吨，主要依赖化石能源制氢，其中煤制氢占比最高（63%），其次是天然气制氢（13%）、工业副产氢（21%）和电解水制氢（3%）。随着可再生能源发展，电解水制氢，尤其是PEM技术，将逐步成为主流。

主要观点

1. 短期制氢格局

   • 煤气化制氢在资源和成本上具有明显优势，技术成熟度高，且具备实现经济性CCS的潜力。
   • 焦炉煤气制氢成本较低，但面临焦炭产量下降和原料气减少的压力。
   • 天然气制氢成本较高，且依赖进口，资源紧张。
   • 甲醇制氢受下游行业资源挤占影响，成本相对较高。

2. 长期制氢趋势

   • 电解水制氢，特别是PEM技术，具有较大的降本空间和低碳优势，未来与可再生能源发电的适配性更强。
   • 随着可再生能源装机容量提升和电价下降，电解水制氢成本有望大幅降低。
   • 电解水制氢的降本主要来源于电价、能耗效率提升、设备寿命延长、规模效应和折旧成本下降。

3. 技术发展与成本对比

   • 碱性电解水（AWE）和PEM电解水制氢技术均具备工业化应用基础，但PEM在效率和降本潜力上更具优势。
   • 煤气化+CCS和天然气+CCS成本增加显著，但仍是当前可行的低碳路径。
   • 电解水制氢成本受电价和能耗影响较大，未来随着技术进步，有望实现规模化、低成本化。

关键信息

制氢工艺方式

焦炉煤气制氢

• 工艺原理：通过变压吸附技术回收焦炉煤气中的氢气，需经过压缩、预处理、PSA吸附、脱氧干燥等步骤。
• 成本：2022年4月华北地区为2.60元/m³，华东为2.69元/m³，西北为2.46元/m³，成本受炼焦煤价格影响显著。
• 碳排放：与天然气制氢相当或略高，但可结合CCS技术实现减排。
• 产能：2021年国内焦炉煤气产量约1858亿立方米，潜在氢气产量约912万吨。
• 投资强度：1.7万~2.4万元/m³.H，项目投资包括设备、土建施工、公辅装置等。

煤气化制氢

• 工艺流程：包括气化反应、煤气净化、CO变换、变压吸附提纯等步骤。
• 成本：2022年4月内蒙为1.08元/m³，华东为1.20元/m³，华南为1.21元/m³。
• 碳排放：CO₂排放量约为2kg/m³，可通过CCS技术实现零排放。
• 投资强度：1.25万~1.77万元/m³.H，高纯氢项目投资强度可达3.3万元/m³.H。
• 产业链公司：航天工程、神马股份、兰石重装等。

天然气制氢

• 工艺流程：包括脱硫、甲烷蒸汽转化、中变反应、PSA提纯等步骤。
• 成本：2022年4月新疆为1.81元/m³，华北为2.16元/m³，华东为3.42元/m³。
• 碳排放：CO₂排放量约为0.43kg/m³，可结合CCS技术进一步降低。
• 投资强度：0.6万~1.4万元/m³.H，高纯氢项目投资强度可达2.9万元/m³.H。
• 产业链公司：金宏气体、华特气体等。

甲醇制氢

• 工艺流程：甲醇水蒸气重整制氢，包括重整反应、冷却净化、PSA提纯等步骤。
• 成本：2022年4月新疆为1.88元/m³，华南为2.43元/m³，西北为2.25元/m³。
• 碳排放：CO₂排放量约为0.74kg/m³，低于煤制氢但高于天然气制氢。
• 投资强度：1.8万~2.3万元/m³.H。
• 产业链公司：华特气体、四川亚联高科等。

电解水制氢

• 技术类型：包括碱性电解水（AWE）、质子交换膜电解水（PEM）、高温固体氧化物电解水（SOEC）。
• 成本趋势：预计到2035年，AWE制氢降本空间为24%~36%；PEM制氢降本空间为22%~31%。
• 碳排放：零碳排放，为绿氢发展提供重要路径。
• 投资强度：AWE电解槽成本结构中电力成本占比高，PEM电解槽则因设备成本较高，投资强度更高。
• 产业链公司：涉及电解槽制造、质子膜、催化剂、双极板等。

投资建议

• 短期：关注煤气化制氢相关设备制造和工程类公司，因其具备资源和成本优势。
• 长期：重点布局电解水制氢产业链，尤其是PEM技术，因其具备更高的降本潜力和低碳优势。
• 关注领域：包括质子膜、催化剂、双极板、电解槽制造等，以及具备可再生能源资源和配套能力的企业。

风险提示

• 电解水制氢技术进步和材料突破进展缓慢。
• 国内碳排放约束可能低于预期，影响CCS成本和氢气成本。