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氫能源產業鏈系列:是否有10倍股投資機會?

2022-03-21 18:42
安福雙
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2022年2月4日,舉世矚目的北京冬奧會在國家體育場盛大開幕,在萬眾期待中,主火炬以一種特別的方式亮相,與往屆奧運會大量使用液化天然氣或丙烷等氣體作為火炬燃料有所不同,此次北京冬奧會首次使用氫能作為火炬燃料。由燕山石化提供的氫氣,在開幕式作為燃料點燃冬奧賽場的主火炬。

在場館外,1000余輛氫燃料電池汽車連日穿梭于各賽區場館,為賽事提供交通保障服務。整個賽事期間,北京和北京周邊共有11座制氫廠投入保供。

長期以來,我國氫燃料電池汽車受困于技術和成本等難題,一直處于小規模推廣階段。而本次在這場國際性賽事“”北京冬奧會”期間,氫燃料電池汽車肩負運輸主力的重任,可見國家政策導向對其的重視態度。

1、為什么要發展氫能?

我國氫能源產量豐富,根據中央廣播電視總臺在 2021 年 5 月專訪中國科學院院士歐陽明高時披露的數據,每年沒有充分使用的工業副產氫能就有 1000 萬噸。

此外,由于相對較高的棄風棄光資源在未來成本下降的趨勢下也為綠氫生產提供了充足的電力保障,而且氫能還可應用于儲能,達到未來電力波峰波谷的調節作用。

歐陽明高院士曾表示,氫能戰略是國家的大戰略,也是碳中和的重要組成部分,未來在可再生能源的長周期儲能調峰中將扮演重要角色。

氫能用于儲能領域的優勢體現在:(1)氫和電能之間通過電解水與燃料電池技術可實現高效率的相互轉換;壓縮的氫氣有很高的能量密度;(2)氫氣具有成比例放大到電網規模應用的潛力,可將具有強烈波動特性的風能、太陽能轉換為氫能,更利于儲存與運輸,所存儲的氫氣可用于燃料電池發電,或單獨用作燃料氣體,也可作為化工原料。

其劣勢在于經濟成本較高,目前一套PEM電解+高壓儲氫罐的氫儲能系統的單位投資約9000 元/kW,而電化學儲能成本約為4800元/KW,應用最為廣泛的抽水蓄能系統成本約為 7000 元/kW,兩者在經濟成本上均優于氫能,未來如何實現氫儲能成本下降是決定其能否能大范圍推廣的決定性因素。

氫能與鋰電不同的是資源不會成為氫能發展的關鍵掣肘,而反觀鋰電池產業鏈,在全球大力發展新能源汽車和電化學儲能的背景下,鋰資源的需求規模巨大,未來有可能因為鋰資源出現較大缺口從而造成鋰價快速上漲。

在2021年11月2日舉行的世界頂尖科學家碳大會·未來能源發展論壇上,2019年諾貝爾化學獎得主斯坦利·惠廷厄姆表示,鋰電池的重要材料鋰礦資源也越來越無法滿足高速發展的產業需求。全球大部分鋰礦產自南美洲,據惠廷漢姆估算,兩三年內南美洲的鋰礦就會減產,鋰供應鏈可能在10年內遇到問題。

2、現在位于發展的那個階段?

2020年10月27日,由工業和信息化部指導、中國汽車工程學會組織全行業1000余名專家編制的《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》發布,報告提出2030-2035年實現氫能及燃料電池汽車的大規模的應用,燃料電池汽車保有量達100萬輛左右。

由于產量規模仍然較小,燃料電池系統成本仍然較高,因此現階段整車成本仍然高于動力電池汽車和燃油車。

我國燃料電池汽車產業相較于國外發達國家起步晚,增速快,目前仍處于發展初期。相較于國外在二十世紀九十年代開啟燃料電池技術在民用汽車的應用,我國的燃料電池產業發展始于 2001 年被列入國家五年發展計劃;在政策的支持和 15 余年的技術積累下,目前已達到量產、投放市場的標準。

2016年起我國燃料電池汽車推出規模破百輛,2016-2019 年銷量 CAGR 達 63%。2020年燃料電池汽車產銷量分別為 1126/1127 輛,同比下降 60%/59%,系疫情影響。2021年Q1 公開的燃料電池車招標及中標信息數量達 805 輛,超去年銷量的 65%,全年燃料電池車產銷有望再創新高。

2020 年 9 月,財政部為首的五部門發布《關于開展燃料電池汽車示范應用的通知》,將對燃料電池汽車的購置補貼政策,調整為燃料電池汽車示范應用支持政策,對符合條件的城市群開展燃料電池汽車關鍵核心技術產業化攻關和示范應用給予獎勵。

因此,當下的氫燃料電池產業正處于2009 年電動汽車行業的 “ 十城千輛 ” 階段,燃料電池的“十城千輛 “、“以獎代補”政策將開啟燃料電池產業化序幕,若以鋰電動力發展路徑來看,燃料電池在未來5-10年內有望得到規;纳虡I應用。

但這并不意味這是對鋰電動力車的完全取代。根據歐陽明高 2021 年中國電動汽車百人會發言,從基于可再生能源的能源動力組合全鏈條能效分析,如果能源供給側端的電價相同,總體能效差別等于成本差別,充電電池能做的事情就可以不用氫燃料電池,因為制氫的電價不會比充電電價更便宜 ( 綜合效率方面,電車動車 (77 % )>燃料電池 (30% ) >內燃機 (13% ) )。

但在有一些場景用氫燃料依然是不錯的選擇:比如長距離客貨運(重卡、大巴、公交)、鋰電能量衰減比較快的地區(北方)、物流叉車、輪船等,以及大規模儲能、工業原料。

3、氫能的產業鏈

氫能產業鏈包含上游制氫、中游儲運氫以及下游用氫等眾多環節,其中上游制氫環節根據路線不同可分為化石燃料制氫、工業副產氫、電解水制氫等,中游儲運氫根據氫能儲運狀態的不同可分為氣態、固態儲運;連接儲運和下游應用的是加氫站環節;下游主要用氫包括工業用氫和燃料電池產業,其中工業用氫主要用作化工、冶金等產業原材料及能源使用,燃料電池產業主要包括燃料電池制造以及燃料電池整車制造,氫燃料電池的應用是目前氫能產業發展的主要方向。

3.1 上游制氫

氫能源按生產來源劃分,可以分為“灰氫”、“藍氫”和“綠氫”三類!盎覛洹笔侵咐没剂鲜、天然氣和煤制取氫氣,制氫成本較低但碳排放量大;“藍氫”是指使用化石燃料制氫的同時,配合碳捕捉和碳封存技術,碳排放強度相對較低但捕集成本較高;“綠氫”是利用風電、水電、太陽能、核電等可再生能源電解制氫,制氫過程完全沒有碳排放,但成本較高。

目前,我國氫氣主要來自灰氫。

從來源看,我國的氫源結構目前仍是以煤為主,來自煤制氫的氫氣占比約 62%、天然氣制氫占 19%,電解水制氫僅占 1%,工業副產占 18%。就消費情況看,目前的氫能基本全部用于工業領域,其中,生產合成氨用氫占比為 37%、甲醇用氫占比為 19%、煉油用氫占比為 10%、直接燃燒占比為 15%、其他領域占比為 19%。

綜合能源效率、污染物排放、碳排放、成本來看,目前工業副產氫是中短期最為理想的氫源,我國氯堿、煉焦以及化工等行業有大量工業副產氫資源,足以滿足近期和中期氫氣的增量需求。但因渠道、價格、信息等原因,這些副產氫很大一部分被用來直接燃燒甚至排空。

長期來看,使用可再生能源風/光能電解水制氫將是大勢所趨,電解水制氫具有綠色環保、生產靈活、純度高(通常在 99.7%以上)以及副產高價值氧氣等特點,這種方式的主要問題在于制取成本受電價的影響很大,電價占到總成本的 70%以上。

若采用現有電力生產,制氫成本約為 30-40元/公斤,且考慮火電占比較大,依舊面臨碳排放問題。一般認為當電價低于 0.3元/千瓦時(利用“谷電”電價),電解水制氫成本會接近傳統化石能源制氫。

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