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                                          1. “氫能時代”大幕拉開

1.1 氫能是第三次能源變革的重要媒介

全球能源行業(yè)正經(jīng)歷著以低碳化、無碳化、低污染為方向的第三次能源變革，隨 著全球能源需求不斷增加，全球電氣化趨勢明顯，未來以可再生能源增長幅度最大的 電力能源結(jié)構(gòu)將持續(xù)變化，進一步形成以石油、天然氣、煤炭、可再生能源為主的多 元化能源結(jié)構(gòu)。

氫能作為一種清潔、高效、安全、可持續(xù)的二次能源，可通過一次能源、二次能 源及工業(yè)領(lǐng)域等多種途徑獲取，氫能將成為第三次能源變革的重要媒介。氫能可以用 于交通運輸，作為石油精煉、氨生產(chǎn)的原料，以及金屬精煉和住宅部門的加熱和烹飪 等方方面面。而且，氫氣有潛力成為整合不同基礎(chǔ)設(shè)施的能源載體，以提高經(jīng)濟效率、 可靠性、靈活性，而且其中許多用途將有助于減少電力和交通部門的碳排放。氫還可 以為電力部門提供大規(guī)模的長期能量存儲。此外，氫能源存儲系統(tǒng)可以提供輔助電網(wǎng) 服務(wù)，如應(yīng)急、負荷跟蹤和調(diào)節(jié)儲備，這些服務(wù)可以提供額外的能量來源，從而降低 電解水制氫設(shè)備成本。氫還可以成為 VRE 和交通部門之間的另一座橋梁                 

1.2 投資總結(jié)：“政策扶持”&“技術(shù)進步”雙引擎驅(qū)動氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展

2019 年氫能源**寫入《政府工作報告》，將氫能納入能源體系之中，我國 真正開啟氫能大發(fā)展元年，按照白皮書路線規(guī)劃，預(yù)計到 2050 年氫能在中國能源體 系中的占比約為 10%，氫氣需求量接近 6000 萬噸，年經(jīng)濟產(chǎn)值超過 10 萬億元，全 國加氫站達到 10000 座以上，燃料電池汽車年產(chǎn)量達到 520 萬輛。

氫能產(chǎn)業(yè)鏈分為制氫、儲運、加氫站、氫燃料電池應(yīng)用等多個環(huán)節(jié)。與鋰電池產(chǎn) 業(yè)鏈相比，氫能源與燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈更長，復(fù)雜度**，理論經(jīng)濟價值含量**。從 氫能實際應(yīng)用來看，氫燃料電池汽車是氫能高效利用的最有效途徑，當(dāng)前氫能產(chǎn)業(yè)鏈 已初具雛形，且燃料電池系統(tǒng)性能已滿足商業(yè)化需求，但燃料電池汽車的大規(guī)模商業(yè) 化應(yīng)用依然受經(jīng)濟性及實用性制約。因此，產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期的政策扶持顯得尤為重要， 政策扶持下產(chǎn)業(yè)進入規(guī)模化-降本-開拓市場的良性內(nèi)循環(huán)，此外，持續(xù)的技術(shù)進步也 將反哺解決各環(huán)節(jié)核心技術(shù)的成本制約，進一步提升商業(yè)化競爭力。

從經(jīng)濟性及技術(shù)進步角度來看，各環(huán)節(jié)都將分階段發(fā)展?jié)M足商業(yè)化需求：

? 制氫產(chǎn)業(yè)：短期優(yōu)先選用工業(yè)副產(chǎn)氫，中期采用化石能源制氫結(jié)合碳捕捉技術(shù)， 長期采用可再生能源電解水制氫；

? 氫能儲運：將按照“低壓到高壓”“氣態(tài)到多相態(tài)”的技術(shù)發(fā)展方向，逐步提升氫氣 的儲存和運輸能力；

? 燃料電池系統(tǒng)：將持續(xù)圍繞功率、性能、壽命、成本四大要素而發(fā)展。具體應(yīng)用 集中在交通領(lǐng)域，從商用車切入、乘用車跟進。  

2. 氫能是中國構(gòu)建多元化能源體系關(guān)鍵一環(huán)

2.1 氫能開發(fā)利用是能源清潔化的大勢所趨

? 氫能大儲量、零污染、高效率

氫（H）是宇宙儲量最豐富的元素，它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的 75%，在地球上排第三， 大儲量保證其作為能源供給的充足性。氫元素主要以水的形式存在，原料非常容易獲 取。此外，氫氣的供能方式主要是和氧氣反應(yīng)生成水釋放化學(xué)能，其產(chǎn)物除了水無其 他中間產(chǎn)物，整個供能過程無浪費、零污染。

? 氫能源生產(chǎn)和使用形成可循環(huán)閉環(huán)，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展

1970 年通用汽車**提出“氫經(jīng)濟”的概念。近年來，隨著燃料電池的迅速發(fā)展， 氫能作為最適宜的燃料也隨之進入一個高速發(fā)展階段。氫能來自于水用，使用后的產(chǎn) 物仍為水，由此形成一個可循環(huán)閉環(huán)系統(tǒng)，具有可持續(xù)性。

? 氫氣比能量高，易于實現(xiàn)輕量化和高續(xù)航

氫氣是常見燃料中熱值**的（142KJ/g），約是石油的 3 倍，煤炭的 4.5 倍。這 意味著消耗相同質(zhì)量的石油、煤炭和氫氣，氫氣所提供的能量最大，這一特性是滿足 汽車、航空航天等實現(xiàn)輕量化的重要因素之一。

現(xiàn)階段來看，氫氣作為能量載體的最大競爭對手是鋰電池。目前電池市場發(fā)展已 經(jīng)很成熟，然而氫能具備電池所不能比擬的優(yōu)勢，氫氣的比能量遠遠超過電池，并且 沒有工作溫度限制（電池工作溫度范圍在-20℃~60℃）。

2.2 能源短缺和環(huán)境惡化，加速推動全球氫能開發(fā)

? 脫碳加氫和清潔高效是百年來能源科技進步的趨勢

縱觀能源的發(fā)展歷史，從最初使用固態(tài)的木柴、煤炭，到液態(tài)的石油，直至氣態(tài) 的天然氣，不難看出其 H/C 比提高的趨勢和固-液-氣形式的漸變過程。木柴的氫碳比 在 1:3～10 之間，煤為 1:1，石油為 2:1，天然氣為 4:1。在 18 世紀中葉至今，氫碳 比上升超過 6 倍。每一次能源的“脫碳”都會推動人類社會的進步和文明程度的提高， 可以預(yù)見未來能源利用形式中，氫能的占比將會繼續(xù)提高。

氫雖然主要用作化工基礎(chǔ)原料，但在能源轉(zhuǎn)型過程中，其更重要的是作為一種清 潔能源和良好的能源載體，具有清潔高效、可儲能、可運輸、應(yīng)用場景豐富等特點。氫能能夠幫助工業(yè)、建筑、交通等主要終端應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)低碳化，包括作為燃料電池 汽車應(yīng)用于交通運輸領(lǐng)域，作為儲能介質(zhì)支持大規(guī)模可再生能源的整合和發(fā)電，應(yīng)用 于分布式發(fā)電或熱電聯(lián)產(chǎn)為建筑提供電和熱，為工業(yè)領(lǐng)域直接提供清潔的能源等。

目前全球用氫量約 1.15 億噸，其中約 61%用于煉油和生產(chǎn)化肥等，39%用于生 產(chǎn)甲醇和其他化學(xué)品以及燃料等。預(yù)計 2050 年氫能將承擔(dān)全球 18%的能源需求，氫 能產(chǎn)業(yè)將創(chuàng)造 3000 萬個工作崗位，減少 60 億噸 CO2排放，創(chuàng)造 2.5 萬億美元的市 場價值。日本、美國、歐洲等主要工業(yè)**均將氫能列入**能源發(fā)展戰(zhàn)略，氫能產(chǎn) 業(yè)的發(fā)展已初具規(guī)模，但發(fā)展重點有所不同。

? 日本政府大力推進氫能全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，致力實現(xiàn)“氫能社會”

為解決過度依賴進口化石能源、核電重啟困難以及國內(nèi)可再生能源稟賦一般等問 題，日本政府高度重視氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省（METI）2019 年提出了《氫 能與燃料電池戰(zhàn)略路線圖》，其目標(biāo)是：**階段創(chuàng)造需求，到 2025 年加速推廣和 普及氫能交通、民用市場；第二階段解決供應(yīng)問題，到 2030 年實現(xiàn)氫燃料發(fā)電和通 過擴大氫能進口解決大規(guī)模供給；到 2040 年，建立起零碳排放的供氫體系，使氫加 入傳統(tǒng)的“電、熱”系統(tǒng)構(gòu)建全新的二次能源結(jié)構(gòu)。截至 2018 年底，日本建有加氫站 113 座，氫燃料車 2839 輛，家用氫燃料電池 22 萬臺。

? 美國重點開展燃料電池研究和布局加氫站建設(shè)

2014 年美國頒布的《全面能源戰(zhàn)略》確定了氫能在交通轉(zhuǎn)型中的引領(lǐng)作用，并 規(guī)劃 2030~2040 年將全面實現(xiàn)氫能源經(jīng)濟。美國能源部 2019 年提出了《**氫能 發(fā)展路線圖》。目前美國氫能重點發(fā)展領(lǐng)域一是開展燃料電池系統(tǒng)研發(fā)，各級政府均 提供大量資金資助科研機構(gòu)進行氫能和燃料電池關(guān)鍵零件研發(fā)工作。二是布局建設(shè)加 氫站，如美國加州每年計劃撥款 2000 萬美元用于加氫站建設(shè)，直到加州至少有 100 座加氫站；到 2025 年建立 200 座加氫站。截至 2018 年底，美國建有加氫站 42 座， 氫燃料車 5899 輛

? 德國重視氫能交通工具的開發(fā)和氫能與可再生能源的協(xié)同發(fā)展

德國是歐洲氫能發(fā)展較快的**，已在通信基站、加氫站、燃料電池車、氫能列 車、氫源建設(shè)等方面有所應(yīng)用。德國聯(lián)邦交通和數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施部等正在編制《**氫 能發(fā)展戰(zhàn)略》，目標(biāo)是將氫能與大力發(fā)展可再生能源戰(zhàn)略相結(jié)合，大力推進低碳轉(zhuǎn)型 發(fā)展。其重點發(fā)展領(lǐng)域一是開發(fā)零排放氫能交通工具，如清潔巴士、氫能列車等（德 國鐵路電氣化程度較低，約 59%的火車未實現(xiàn)電氣化，德國政府試圖使用燃料電池 火車來解決環(huán)境和電氣化程度低的問題）；二是投資可再生能源綠色制氫工藝及設(shè)施 建設(shè)。2019 年上半年部分德國企業(yè)在德國發(fā)起了 GET H2 倡議，目標(biāo)是利用氫能促 進能源轉(zhuǎn)型。合作企業(yè)計劃在德國埃姆斯蘭地區(qū)建立氫能基礎(chǔ)設(shè)施，將該地區(qū)的能源、 工業(yè)、運輸和供熱部門聯(lián)系起來，建造 105 兆瓦的電制氫（Power to Gas）設(shè)施， 利用風(fēng)能生產(chǎn)“綠色氫氣”，并利用現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施運輸、儲存及應(yīng)用氫氣。截至 2018 年底，德國建有加氫站 60 座，氫燃料車 500 輛。

? 韓國氫能發(fā)展目標(biāo)是氫能產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)制造業(yè)結(jié)合促進經(jīng)濟增長

韓國政府發(fā)展氫能的目標(biāo)是通過發(fā)展氫經(jīng)濟減少對石油進口的依賴，同時將氫技 術(shù)與汽車、航運和石油化工等傳統(tǒng)制造業(yè)聯(lián)系起來，為鋼鐵生產(chǎn)、石油化工和機械工 程等傳統(tǒng)行業(yè)帶來新的投資和就業(yè)機會，形成新的經(jīng)濟增長點。韓國政府 2019 年初 發(fā)布《氫能發(fā)展路線圖 2040》，計劃到 2040 年，氫氣供應(yīng)量達到 526 萬噸，累計生 產(chǎn)氫燃料電池汽車 620 萬輛（含出口 330 萬輛），建設(shè) 1200 座。截至 2018 年底， 韓國建有加氫站 14 座，氫燃料車 300 輛。

2.3 中國減排任務(wù)艱巨，發(fā)展清潔能源迫在眉睫

? 中國承諾到 2060 年實現(xiàn)“碳中和”，減排任務(wù)艱巨

我國減排任務(wù)艱巨，年排放量位居世界**。根據(jù)聯(lián)合國數(shù)據(jù)，2018 年中國碳 排放達到 137 億噸，同比增長 1.6%。盡管我國碳排放的增速已經(jīng)放緩，但從總量看， 占全球總排放量的 1/4 以上，仍是全球排名**的碳排放國。作為世界工廠，在產(chǎn)業(yè) 鏈日趨完善、國產(chǎn)制造加工能力與日俱增的同時，我國的碳排放量也快速攀升。作為 負責(zé)任的大國，走低碳節(jié)能發(fā)展之路既是我國的責(zé)任所系，亦是使命所向。

? 應(yīng)對氣候變化要求我國持續(xù)大規(guī)模開發(fā)可再生能源

根據(jù)既定的能源戰(zhàn)略，未來我國將構(gòu)建清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系，顯 著特征之一是大幅提高可再生能源在一次能源消耗中的占比。為應(yīng)對全球氣候變化， 履行《巴黎協(xié)議》中碳減排目標(biāo)，據(jù)**可再生能源中心測算，我國既定能源政策仍 需降低化石能源使用占比來達成氣候變化低于 2℃的目標(biāo)。

根據(jù)《中國可再生能源展望 2018》的預(yù)測，2020-2030 年間，中國將迎來光伏 與風(fēng)電大規(guī)模建設(shè)高峰。其中，新增光伏裝機容量約 80-160GW/年，新增風(fēng)電裝機 約 70-140GW/年。到 2050 年，從我國一次能源需求來看，非化石能源的總體比例將 達到 70%，風(fēng)能和太陽能成為我國能源系統(tǒng)的**主力，在可再生能源中的占比將 分別達到 44%和 27%。

得益于未來產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整，能效水平的大幅提升和工業(yè)與交通領(lǐng)域的電氣化 提升，2050 年的我國終端能源需求總量得到控制，化石能源消費大幅縮減，電力消 費顯著上升。

2.4 氫&電耦合是構(gòu)建我國現(xiàn)代能源體系的重要途徑

? 氫&電耦合體系可突破可再生能源發(fā)展的限制

目前，我國能源發(fā)展逐步從總量擴張向提質(zhì)增效轉(zhuǎn)變，能源效率、能源結(jié)構(gòu)、能 源安全已成為影響我國能源高質(zhì)量發(fā)展的三大關(guān)鍵所在。相比其他轉(zhuǎn)型方式，氫能與 電能結(jié)合將成為構(gòu)建現(xiàn)代能源體系的重要途徑。電能是多種能源間靈活高效轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵媒介，能量轉(zhuǎn)換效率通常在 90%以上。

電氣化水平的提升，有利于提升能源利用效率、降低化石能源在終端能耗中的占比， 并緩解我國能源資源與負荷中心逆向分布的問題。據(jù)國網(wǎng)能源研究院預(yù)測，到 2050年電力在我國終端能源消費的比重將增長至 47%，超出全球平均水平。

氫能與電能同屬二次能源，更容易耦合電能、熱能、燃料等多種能源并與電能一 起建立互聯(lián)互通的現(xiàn)代能源網(wǎng)絡(luò)。更為重要的是，氫能可實現(xiàn)不連續(xù)生產(chǎn)和大規(guī)模儲 存，這將顯著增加電力網(wǎng)絡(luò)的靈活性。

在可再生能源方面，目前光伏與風(fēng)電行業(yè)均已處于平價前夕，平價后行業(yè)發(fā)展將 由政策驅(qū)動轉(zhuǎn)變?yōu)橄{驅(qū)動，電網(wǎng)消納能力將成為制約行業(yè)發(fā)展的首要因素。 與基于 化石能源的電能和石油制品生產(chǎn)方式相比，可再生能源具有明顯的分布和不穩(wěn)定生 產(chǎn)的特征，且區(qū)別于電網(wǎng)與石油網(wǎng)絡(luò)相互獨立的特征，氫能與電能的深度耦合恰能 支撐**份額的可再生能源電力的發(fā)展，主要表現(xiàn)為兩點：1）氫能可滿足可再生能 源規(guī)模化、長周期儲能需求；2）氫能可作為燃料，通過燃料電池為交通和工業(yè)領(lǐng)域 提供電能、熱能，有效降低化石能源的使用，繼續(xù)提升電力在能源系統(tǒng)中的比重。據(jù)中國氫能聯(lián)盟預(yù)測，2050 年氫能將在我國能源體系中的占比達到 10%。

同時，可再生能源制氫與氫儲運、氫應(yīng)用技術(shù)的不斷進步，有望使部分優(yōu)勢地區(qū) 的可再生能源擺脫電網(wǎng)設(shè)施及消納條件的限制。通過大規(guī)模開發(fā)風(fēng)、光等可再生能源 電站，以較低的發(fā)電成本就地制氫，通過氫能儲運網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)可再生能源高效、低成本 的區(qū)域輸送調(diào)配，而豐富的氫能應(yīng)用場景和電、氫深度耦合體系將有力支持大規(guī)模氫 氣的消納。屆時，氫能有望成為我國重要的出口能源重構(gòu)世界能源格局。這為突破可 再生能源發(fā)展瓶頸提供了新的思路和空間。電氫耦合將成為現(xiàn)代能源體系的重要特征， 電氫能源體系將為開發(fā)我國豐富的可再生能源提供可靠的載體并培育適合的產(chǎn)業(yè)生 態(tài)，可再生能源有望突破現(xiàn)階段各種約束，迎來巨大的發(fā)展空間。

此外，將氫氣應(yīng)用于儲能領(lǐng)域，可以同時兼顧以下優(yōu)勢：

1）具備低的儲能成本：固定式儲能電池成本比儲氫容器成本大約高 10 倍， 單車在儲能優(yōu)勢下降到 3~5 倍（燃料電池的效率導(dǎo)致儲能量比車在動力電池高一倍，同時，儲氫體積能量密度低需要高壓力）；

2）與儲電的互補性：相比動力電池的高頻調(diào)節(jié)，氫儲能屬于低頻調(diào)節(jié)，兩者互 補性強；

3）靈活的制運儲方式：長管拖車經(jīng)濟運輸半徑 300 公里以內(nèi)；1 千公里以上可 長途輸電-當(dāng)?shù)刂茪洌蛱烊粴夤艿罁綒涞取?/span>

此外，將氫氣應(yīng)用于儲能領(lǐng)域，可以同時兼顧以下優(yōu)勢：

1）具備低的儲能成本：固定式儲能電池成本比儲氫容器成本大約高 10 倍， 單車在儲能優(yōu)勢下降到 3~5 倍（燃料電池的效率導(dǎo)致儲能量比車在動力電池高一倍，同時，儲氫體積能量密度低需要高壓力）；

2）與儲電的互補性：相比動力電池的高頻調(diào)節(jié)，氫儲能屬于低頻調(diào)節(jié)，兩者互 補性強；

3）靈活的制運儲方式：長管拖車經(jīng)濟運輸半徑 300 公里以內(nèi)；1 千公里以上可 長途輸電-當(dāng)?shù)刂茪洌蛱烊粴夤艿罁綒涞取?/span>

2.5 中國氫能兼具產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)及應(yīng)用市場，綜合優(yōu)勢顯著

中國具有豐富的氫能供給經(jīng)驗和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。經(jīng)過多年的工業(yè)累計，中國已是世界 上最大制氫國，初步評估現(xiàn)有工業(yè)制氫產(chǎn)能為 2500 萬噸/年，可為氫能及燃料電池產(chǎn) 業(yè)化發(fā)展初期階段提供低成本的氫源。富集的煤炭資源輔之以二氧化碳捕捉與封存技 術(shù)可提供穩(wěn)定、大規(guī)模、低成本的氫源供給。同時，中國是全球**大可再生能源發(fā) 電國，每年僅風(fēng)電、光伏、水電等可再生能源棄電約 1000 億千瓦時，可用于電解水 制氫約 200 萬噸，未來隨著可再生能源規(guī)模的不斷壯大，可再生能源制氫有望成為 中國氫源供給的主要來源。

中國氫能應(yīng)用市場潛力巨大。氫能在能源、交通、工業(yè)、建筑等領(lǐng)域具有廣闊的 應(yīng)用前景，尤其以燃料電池車為代表的交通領(lǐng)域是氫能初期應(yīng)用的突破口與主要市場。中國汽車銷量已連續(xù)十年居全球**，其中新能源汽車銷量占全球總銷量的 50%。工信部在新發(fā)布的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃 2021-2035 年》中，將以新能源汽車 高質(zhì)量發(fā)展為主線，探索新能源汽車與能源、交通、信息通信等深度融合發(fā)展的新模 式，重點向燃料電池車拓展。在工業(yè)領(lǐng)域，中國航貼、水泥、化工等產(chǎn)品產(chǎn)量連續(xù)多 年居世界首位，氫氣可為其提供高品質(zhì)的燃料和原料。在建筑領(lǐng)域，氫氣通過發(fā)電、 直接燃燒、熱電聯(lián)產(chǎn)等形式為居民住宅或商業(yè)區(qū)提供電熱水冷多聯(lián)供。未來，隨著碳 減排壓力的增大與氫氣規(guī)模化應(yīng)用成本的降低，氫能有望在建筑、工業(yè)能源領(lǐng)域取得 突破性進展。

中國氫能與燃料電池技術(shù)基本具備產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)。經(jīng)過多年科技攻關(guān)，中國已掌握 了部分氫能基礎(chǔ)設(shè)施與一批燃料電池相關(guān)核心技術(shù)，制定出臺了**標(biāo)準(zhǔn) 86 項次， 具備一 定的產(chǎn)業(yè)裝備與燃料電池整車的生產(chǎn)能力；中國燃料電池車經(jīng)過多年研發(fā)積 累，已形成自主特色的電-電混合技術(shù)路線，并經(jīng)歷規(guī)模示范運行。

根據(jù)中國氫能聯(lián)盟的預(yù)計，到 2030 年，中國氫氣需求量將達到 3500 萬噸，在 終端能源體系中占比 5%。到 2050 年氫能將在中國終端能源體系中占比至少達到 10%，氫氣需求量接近 6000 萬噸，可減排約 7 億噸二氧化碳，產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值約 12 萬億元。