摘要
各当地针相继出台，燃料电池技能落地空间大，钢铁减碳方针已根本清晰。燃料电池方面，各当地针清晰了国家关于燃料电池工业展开的支撑情绪，包含以奖代补、当地主导、分区推行与全工业链支撑。钢铁方面，正在编制的《钢铁职业碳达峰及降碳举动计划》已形成修正完善稿，职业方针开端定为2025年前，钢铁职业完成碳排放达峰。
储能、交通、钢铁职业均有较大落地空间。储能：氢能作为电力储能的一种办法，能够作为电力供给中的中心载体。交通：商用车天然对载重、长途运送、低温启动有着较高的要求，咱们以为氢能是商用车脱碳的必由之路。航天范畴减排挑选有限，氢燃料或成远期关键途径。钢铁：咱们以为富氢高炉有望用氢气彻底代替喷吹煤并代替约10%焦炭用量。咱们测算2060年氢气需求量有望到达4000万吨以上。
现在氢能终端运用价格较高，咱们估计电解水制氢本钱将在2040年前完成与煤炭制氢平价。跟着电解水制氢技能进步，咱们预期电解水制氢本钱将在2030年下降至约10元/kWh，并在2040年前完成与煤炭制氢平价;储运加环节一起降本，终端氢价或在2030年降至35元/kg以下，燃料车动力运用端完成柴油平价。
终端硬件商场需求确定性强。轿车职业氢燃料电池有较清晰落地场景，罐泵阀商场规划有望乘势攀升，据咱们测算，对应车用储氢瓶、阀体商场规划有望在2060年到达148亿元/210亿元。制氢方面，咱们估计2060年电解设备超2万亿元商场;储运设备方面，咱们估计高压储氢瓶将迎来快速展开的十年，我国储氢瓶商场有望迎来高速添加期，并生长为全球最大商场。
危险
技能展开节奏较慢，氢能工业链支撑方针推行不及预期。
正文
方针：燃料电池落地空间大，钢铁减碳方针已根本清晰
各当地针相继出台，燃料电池技能落地空间大
各当地针相继出台，燃料电池技能落地空间大。2020年《关于展开燃料电池演示运用的告诉》、《新动力轿车工业展开规划(2021-2035年)》等全国性燃料电池支撑方针相继出台，清晰了国家关于燃料电池工业展开的支撑情绪，支撑方针的特色包含以奖代补、当地主导、分区推行与全工业链支撑。首要方针包含进步氢燃料制储运经济型、加速推进工业化进程。跟着全国性方针的落地，当地性方针也相继开端出台，包含：山东省计划2025年出产燃料电池发动机50000台，燃料电池轿车20000辆;上海市计划2025年建成并运转70座加氢站，运用推行超10000辆燃料电池轿车;河南省计划2025建成80个加氢站，推行燃料电池轿车5000辆等。咱们以为，各当地针方针首要聚集于建造加氢站以及推行燃料电池车，为燃料电池技能的落地供给较大空间。
钢铁作为第一大碳排放工业职业，减碳方针已根本清晰
钢铁作为第一大碳排放工业职业，减碳方针已根本清晰。我国钢铁职业2019年碳排放量达15.4亿吨，在工业职业占比47%，位列第一，占全国碳排放总量约18%，是碳减排的重要范畴。正在编制的《钢铁职业碳达峰及降碳举动计划》已形成修正完善稿，职业碳达峰方针开端定为：2025年前，钢铁职业完成碳排放达峰;到2030年，钢铁职业碳排放量较峰值下降30%，估计将完成碳减排量4.2亿吨。
当地政府与钢企活跃呼应国家方针，推进钢铁职业尽早完成碳中和。咱们观察到现在各地政府已着手拟定钢铁相关的碳达峰及碳中和举动计划，推进区域优先完成碳中和。例如国内钢铁出产重点区域河北省唐山市与邯郸市经过推行严格的限产减排方针，压降区域粗钢产值，控制区域碳排放。另一方面，上市钢铁企业活跃呼应政府召唤，开端拟定本身碳达峰及碳中和方针，探究碳减排实践技能途径。国内钢企龙头宝武集团作为第一大钢铁集团率先发布碳中和的方针，力求2023年完成碳达峰，2025年具有减碳30%的工艺技能能力，2035年力求减碳30%，2050年力求完成碳中和。咱们以为当地政府与钢企活跃的呼应与落地国家方针将推进钢铁职业率先完成碳达峰及碳中和。
展开氢冶金技能是完成钢铁职业碳中和的重要一环，钢铁氢冶金进入新的展开阶段。咱们以为展开氢冶金技能是完成碳中和的重要一环，首要原因为：1)氢可代替首要碳排放来历的CO与铁矿进行复原反响。钢铁锻炼中大量的C02排放来自于高炉锻炼环节用CO作为复原剂复原铁矿石，而氢作为清洁动力可必定程度上代替CO起到复原效果，依据不同的氢冶金工艺，最多可削减80%以上的碳排放。2)废钢资源紧缺，限制电炉展开。废钢收回量一年仅为2.7亿吨，无法供给10亿吨以上的钢铁需求，电炉遭到现在原料缺少与本钱较高的限制，难以快速取代高炉。3)电炉锻炼现在仍首要用火电，直接产生大规划碳排放。咱们观察到，现在我国多家钢铁企业已开端研制氢能冶金项目，碳中和布景下，我国钢铁氢冶金技能已进入新的展开阶段。
图表：高炉电炉炼钢本钱差距限制电炉展开
资料来历：Wind，中金公司研讨部
需求端剖析：2060年氢气总需求有望到达4439万吨
储能范畴：2060年电力储能关于氢能的年需求量有望到达613万吨
储能需求的测算
碳中和需求电力清洁化，带来电力灵敏性资源需求的添加。碳达峰、碳中和布景下，电网若要接收可再生动力成为主力电源，不仅仅是发电侧的变革，更需应对电力体系平衡和安全应战。可再生动力在可调度性和可猜测性上逊于传统动力，因此浸透率的进步将带来电力体系平衡和安全的新应战。咱们看到近几年在风景可再生电力浸透率高的商场如澳大利亚、英国、美国加州，都呈现过极点气候下电力体系平衡安全的危险事件。咱们以为电力清洁化转型布景下，关于电力灵敏性调峰资源的需求也将添加，电网需求挖掘灵敏性资源潜力，包含火电改造、抽水蓄能、储能、用户侧呼应等等。
咱们关于2060年以风景为主力的零碳电力结构对储能的需求进行量级匡算，依据2060年发电量18,500TWh(较2020年增速CAGR2.2%)、发电量结构中火/水/核/风/光别离0%/10%/16%/23%/51%、单日最高用电负荷26亿千瓦的假定，咱们估计若要完成新动力的高份额消纳、尽或许削减弃电量，到2060年电力体系关于储能装机的需求量或达1000TWh以上(调频装机0.1TWh等级，日度调峰装机10TWh等级，季度调峰装机1000TWh等级)。季度调峰装机需求最大，首要因为季度调峰需求电力的长时刻、跨时节存储、而调度频次相对较低;调频以及日度调峰的装机容量要求相对较小、但调用频率更高。
图表:电力体系调峰调频需求测算(2060年)
资料来历：IRENA，中金公司研讨部
为什么储能范畴要用氢气
氢能能够为电力储能的一种办法，能够作为电力供给中的中心载体，当电力出产过剩时，不能上网的冗余电量能够用来制氢，从而将电能转化为氢能;在用电负荷添加时，能够用贮存的氢能进行发电，从而到达平衡供需的目的。
氢能满意储能根本要求，而且在季度调峰上具有必定的比较优势。氢能燃料电池的呼应速度能够到达秒级，满意电网关于储能设备的根本要求，现在来看在日间调峰和调频范畴，因为电-氢-电的两次能量转化和能量损失，其在经济性上较难超越抽水蓄能和电化学储能。但相比于这两种技能道路，氢能具有自衰减率低、能量密度高、本钱具有规划效应的特征，咱们以为跟着本钱的下降，以及火电机组(当前供给了类似时节性储能的电网调节功用)的退役，氢能有望在季度调峰场景发挥比较优势：
►自衰减率低，氢能经存储后根本没有衰减(气体逃逸)，而锂电池电量的存储周期一般至多一个月，因此氢能能够用于对电能更长时刻、跨时节进行存储。
►能量密度高，氢气能量密度为140MJ/kg，是锂电池的近200倍，因此其占地面积更小，长时刻寄存的存储本钱相对更低。
►本钱具有规划效应，依据权威论文预算，在80%的可再生动力浸透率下，储能设备需求具有在极点状况下继续放电120小时的能力，因此时节性储能需求具有更大的单体规划。而电化学的功率和容量互为关联，需求添加放电时刻就需求添加装机容量和功率，本钱根本是线性添加，更大的单体规划关于项目出资没有明显的规划效应;而一些物理、机械储能技能与电化学不同，体系输出功率由电堆设定/反响条件决议，而体系容量由存储介质用量决议，能够别离设定，且功率器件本钱占比较高，因此跟着续航时刻变长，体系容量变大，单位功率的出本钱钱得到摊薄。
图表:电力体系各类储能办法的比照
资料来历：GGII，IRENA，中金公司研讨部
储能范畴氢能需求测算
咱们匡算若由氢能满意一部分的时节性储能调峰需求(氢能与抽水蓄能、紧缩空气储能、热储能、电力跨区互联等技能道路竞赛)，则到2060年电力体系储能关于氢能的年需求量或到达613万吨，较为可观。现在来看，氢气的易燃性对大规划氢气贮存的安全性提出高要求，咱们以为这也成为氢储能单位出本钱钱较高的原因之一，未来提效和降本将成为氢能展开的关键点。
此外，氢能运用规划广，除电力体系外，还可用于供热。氢能的终端运用能够以燃料电池发电的办法，也能够以焚烧供热的办法，完成在供热范畴的运用。当前我国正在继续推进北方区域冬季清洁取暖规划，氢能作为清洁动力，具有杰出的适用性。到2019年末，全国城市会集供热总量39.25亿GJ，若全部由氢能满意则对应潜在2800万吨的年需求。
交通范畴：2060年交通范畴对氢气总需求有望到达3031万吨
轿车职业
虽然锂电现已能满意乘用车根本的续航需求，但咱们依然以为氢燃料电池在续航上有较大优势。而且，乘用车对载重、额定功率的要求不如商用车那么高，现在国内现已能够批量出产运用于轻型车辆的燃料电池出产体系，咱们以为乘用车将会成为氢燃料电池车试运营的前驱。
商用车天然对载重、长途运送、低温启动有着较高的要求，而锂电道路难以处理这三个难题。即使固态里电池技能老练，载重与充电时长仍会掣肘锂电在商用车的运用，因此氢能是商用车脱碳的必选计划。中短期来看，各地政府相继出台方针推行氢燃料电池车及加氢站建造，《节能与新动力轿车技能道路图2.0》规划到2025年全国规划内推行氢燃料电池车10万辆，2030-2035年推行到达百万辆;商用车中，咱们以为政府对客车职业收购干涉能力强，且整车厂相对会集，客车或将最早推行氢能;重卡则因其载重、续航、低温的高要求对氢燃料电池推行最为急切。远期来看，跟着上游制氢、储氢、运氢规划化，中游氢燃料动力体系逐步国产化，咱们估计氢燃料电池车有望完成与柴油车平价，并削减动力耗费本钱。据咱们测算，到2030/2060年，氢燃料电池车(商用车及乘用车)年销量将别离到达29万辆/200万辆，燃料电池车保有量134万辆/1546万辆，对应总氢气需求将到达129万吨/3031万吨。
图表:2021E-2060E氢燃料电池车销量拆分
资料来历：中汽协，中金公司研讨部
图表:2021E-2060E氢燃料电池车保有量测
资料来历：中汽协，中金公司研讨部
图表:2021E-2060E轿车职业氢气总需求量猜测
资料来历：中汽协，中金公司研讨部
航空航天
航天减排挑选有限，氢燃料或成远期关键途径。航空范畴的减排的或许手段首要有三种：进步动力利用功率、碳捕捉技能和运用代替动力。依据国际民航组织猜测，单纯进步动力利用功率无法到达碳中和的方针，寻找代替动力是远期的必然挑选。因为飞机飞翔对能量供给要求高，且半途无法充电，现阶段的电池无法处理该难题，而氢燃料热值高、加氢速度快、质量功率密度高，或成为处理该难题的密钥。现在，世界各国对氢能在航空范畴的运用还处在尝试阶段，美国、欧洲、俄罗斯等国已展开相关研讨并进行试飞，但商业化运用仍将是远期方针。
钢铁：2060年钢铁职业氢气需求量有望达796万吨
钢铁职业首要氢冶金技能：富氢复原高炉和气基直接复原竖炉工艺
富氢复原高炉工艺是经过喷吹氢气和天然气、焦炉煤气等含氢介质参加炼铁的进程，可削减大约10-20%的碳排放。高炉富氢复原炼铁是经过喷吹焦炉煤气或改质焦炉煤气代替部分焦炭，用于复原铁矿石，焦炉煤气经过催化裂解成为改质焦炉煤气，其间的氢气含量可到达60%以上。因为选用富氢煤气作为复原剂，焦炭占比会相应下降，但焦炭仍需承担料柱骨架、保障炉内煤气顺利流动的效果，因此该工艺下的碳排放减量有限，碳减排起伏约为10-20%。
咱们测算，富氢复原高炉工艺吨钢氢气耗费量为10.2千克。因该工艺仅能代替小部分的焦炭，咱们假定氢气将代替100%的喷吹煤和10%的焦炭进行复原。一般高炉锻炼需求参加吨钢约145千克喷吹煤和385千克焦炭，依据喷吹煤、焦炭与氢气的热值以及考虑到约20%的转化功率损失，咱们测算大约需求吨钢10.2千克的氢气耗费以产生与一般高炉平等的温度。
图表：富氢复原高炉工艺流程图
资料来历：《我国展开氢冶金的适合工艺道路》，中金公司研讨部
图表：2020年富氢复原高炉工艺耗费氢气量测算
资料来历：我国钢铁工业协会，中金公司研讨部
气基直接复原竖炉为经过运用氢气或氢气与一氧化碳混合气体作为复原剂，将铁矿石转化为直接复原铁后再将其投入电炉进行进一步锻炼，可削减约50~80%的碳排放量。依据参加的复原性气体中氢气的占比，气基直接复原竖炉工艺可分为富氢气基竖炉和全氢气基竖炉。因为氢气作为首要复原剂，二氧化碳排放量削减起伏更大，可达50%以上。
咱们测算，气基直接复原竖炉工艺吨钢氢气耗费量约为40.5千克。因我国天然气资源相对缺少，咱们以为现在国际上较为老练的天然气气基直接复原竖炉工艺较难在我国完成大规划商业化运用，估计我国将展开焦炉煤气及煤制气气基直接复原竖炉。依据辽宁现有煤制气气基竖炉项目，吨钢需求参加1800规范立方米的复原性气体，其间外购氢气约为450规范立方米，其余复原性气体由煤或焦炉煤气制备而来。依据外购氢气体积及密度，咱们测算气基直接复原竖炉公司大约需求耗费吨钢40.5千克的氢气。
图表：气基直接复原竖炉工艺流程图
资料来历：《我国展开氢冶金的适合工艺道路》，中金公司研讨部
图表：2020年气基直接复原竖炉工艺耗费氢气量测算
资料来历：我国钢铁工业协会，中金公司研讨部
咱们以为，富氢气基直接复原竖炉工艺较有展开前景，且咱们估计将于2050年左右形成较大规划的商业化运用。相较于气基直接复原竖炉工艺，富氢复原高炉工艺制氢本钱及煤气循环本钱较高且碳减排潜力有限，因此我国更适合展开气基竖炉工艺。一起，因为全氢竖炉环境下的强吸热反响及氢气贮存难度高导致的高本钱，富氢气基竖炉将在我国碳中和碳达峰进程中发挥更有用的效果。依据全球现在正在进行探究的高炉富氢复原项目，咱们判别，我国的高炉富氢氢冶金技能估计于2050年前后才可进行较大规划的商业化运用。
图表：咱们以为，富氢气基直接复原竖炉工艺较有展开前景
资料来历：《我国展开氢冶金的适合工艺道路》，中金公司研讨部
图表：全氢环境下的氢复原具有强吸热效应
资料来历：《我国展开氢冶金的适合工艺道路》，中金公司研讨部
图表：富氢竖炉中放热反响与吸热反响一起进行
资料来历：《我国展开氢冶金的适合工艺道路》，中金公司研讨部
2060年钢铁职业氢气需求量有望达795.7万吨
2060年国内首要钢炉将分为富氢高炉、一般电炉、和气基竖炉三种。2020年国内首要钢炉为一般高炉和一般电炉两种，两者粗钢产值占比别离约90%和10%。现在因为氢能技能暂不老练且本钱较高，咱们估计富氢高炉和气基竖炉两种技能将在2025年开端逐步运用，而受益于碳中和方针，咱们估计一般电炉也将迎来较快速度展开。考虑到在碳中和状况下，咱们测算的一般电炉本钱最优，富氢高炉次之，其次是气基竖炉，咱们估计2060年一般电炉/富氢高炉/气基竖炉粗钢产值占比为50%/35%/33%。
图表：各类型钢炉粗钢产值占比测算
资料来历：Mysteel，我国钢铁工业协会，《钢铁职业“十三五”煤控中期评价与后期展望》，中金公司研讨部
2060年生铁将首要由富氢高炉与气基竖炉出产。咱们估计2030/60年国内粗钢产值约8.80亿吨/6.47亿吨，较2020年下降12%/35%。考虑到几种技能在后续流程将参加废钢以添加粗钢产值，咱们测算高炉的生铁粗钢比约为1.15，气基竖炉的生铁粗钢比约为1.43，由此测算一般高炉/富氢高炉/气基竖炉2030年生铁产值为5.51亿吨/0.38亿吨/0.12亿吨，2060年生铁产值为0亿吨/1.97亿吨/1.47亿吨，2060年生铁将首要由富氢高炉与气基竖炉出产。
图表：各类型钢炉粗钢和生铁产值测算
资料来历：Mysteel，我国钢铁工业协会，《钢铁职业“十三五”煤控中期评价与后期展望》，中金公司研讨部
咱们以为2060年钢铁职业氢气需求量有望达795.7万吨。原资料方面，一般高炉吨铁喷吹煤/焦炭用量别离约为145kg/385kg，咱们考虑到富氢高炉有望用氢气彻底代替喷吹煤并代替约10%焦炭用量，依据喷吹煤、焦炭和氢气发热量计算，咱们估计富氢高炉吨铁氢气用量约113Nm3或10kg。气基竖炉方面，咱们估计吨铁所需复原气约1800Nm3，其间1350Nm3复原气能够直接由出产焦炭的副产品焦炉煤气制备，剩余450Nm3为氢气，因此气基竖炉吨铁氢气用量约450Nm3或40.5kg。由此咱们测算2030/60年钢铁职业氢气用量别离为98.7亿Nm3/885.1亿Nm3或88.8万吨/795.7万吨。
图表：钢炉氢气需求测算
资料来历：Mysteel，我国钢铁工业协会，《钢铁职业“十三五”煤控中期评价与后期展望》，中金公司研讨部
在考虑碳中和状况下，2060年一般电炉吨钢本钱有望最低
咱们以为2060年炼钢首要原资料本钱均有望下降。本钱方面，一般高炉首要原料为铁矿石、焦炭、喷吹煤、和废钢，富氢高炉首要为铁矿石、焦炭、废钢、氢气，一般电炉首要为废钢、石墨电极，气基竖炉首要为氢气、其他复原气、氧化球团等。咱们估计因为供给量添加、需求下降、供需格局变化等原因，未来首要原资料本钱均有望下降。咱们测算铁矿石/焦炭/废钢/电解水制氢价格2030年较2020年别离削减28%/19%/26%/61%，2060年较2020年别离削减57%/51%/52%/78%。
图表：炼钢首要原资料本钱变化状况
资料来历：Mysteel，我国钢铁工业协会，《钢铁职业“十三五”煤控中期评价与后期展望》，中金公司研讨部
图表：一般高炉吨钢本钱测算(元)
资料来历：Mysteel，我国钢铁工业协会，《钢铁职业“十三五”煤控中期评价与后期展望》，中金公司研讨部
图表：富氢高炉吨钢本钱测算(元)
资料来历：Mysteel，我国钢铁工业协会，《钢铁职业“十三五”煤控中期评价与后期展望》，中金公司研讨部
图表：一般电炉吨钢本钱测算(元)
资料来历：Mysteel，我国钢铁工业协会，《钢铁职业“十三五”煤控中期评价与后期展望》，中金公司研讨部
图表：气基竖炉吨钢本钱测算(元)
资料来历：Mysteel，我国钢铁工业协会，《钢铁职业“十三五”煤控中期评价与后期展望》，中金公司研讨部
跟着氢气本钱下降，咱们以为富氢高炉与气基竖炉吨钢本钱有望大幅下降。依据之前的假定，咱们测算了各类型高炉在2020/30/60年的吨钢本钱，在考虑碳中和状况下，咱们在本钱项中添加了为完成零碳排放的碳捕捉本钱。归纳来看，据咱们测算，在考虑碳中和状况下，跟着氢气本钱的下降，2060年富氢高炉/气基竖炉吨钢本钱有望较2020年别离-50%/-62%。据咱们测算，跟着气基竖炉本钱的下降，在不考虑碳中和状况下，2030年气基竖炉本钱有望挨近一般电炉本钱，2060年气基竖炉本钱有望低于一般电炉本钱。在考虑碳中和状况下，气基竖炉吨钢本钱在2060年也有望挨近一般电炉的吨钢本钱。
在考虑碳中和状况下，咱们以为2060年一般电炉吨钢本钱有望最低。跟着废钢和电力本钱下降，据咱们测算，在考虑碳中和状况下，2060年一般电炉吨钢本钱有望较2020年下降46%;跟着铁矿石和焦炭本钱下降，在考虑碳中和状况下，2060年一般高炉吨钢本钱有望较2020年下降47%。在不考虑碳中和状况下，2060年一般高炉吨钢本钱均最低，为1698元，但考虑碳中和状况下，2060年一般高炉本钱将攀升至1986元，成为本钱最高的挑选。一般电炉吨钢本钱受碳中和影响较小，考虑碳中和状况下2060年一般电炉吨钢本钱最低为1860元。
图表：各类型钢炉炼钢本钱比较
资料来历：Mysteel，我国钢铁工业协会，《钢铁职业“十三五”煤控中期评价与后期展望》，中金公司研讨部
总结：2060年储能、交通、钢铁范畴对氢气需求有望到达4439万吨
图表：储能、交通、钢铁范畴对氢气总需求的测算
资料来历：中金公司研讨部
氢能平价测算
现在氢能终端运用价格较高，燃料电池轿车动力运用环节平价仍需进一步降本。2020年我国终端氢加注本钱普遍在50-80元/kg。从本钱端看，制氢/运氢/加氢本钱占比别离在37%/27%/36%。依据咱们测算，关于一辆氢燃料电池重卡，若要在动力运用端完成与柴油平价，终端氢价格需下降至30元/kg以内，氢动力各环节仍需进一步降本。
图表:我国加氢站售价(2020年)
资料来历：我国电动轿车百人会，中金公司研讨部
图表:终端氢本钱构成(2020年)
资料来历：IEA，我国氢能联盟，中金公司研讨部
咱们估计电解水制氢本钱将在2040年前完成与煤炭制氢平价
现在电解水制氢本钱较高，我国以化石动力制氢及工业副产氢为主，中长期以可再生动力电解水制氢为主。从氢能制备端来看，2019年我国可再生动力电解水制氢本钱达20元/kg，远高于煤制氢的约8-10元/kg的出产本钱，也高于工业副产氢的约10+元/kg的出产本钱。较高的出产本钱使得我国现在电解水制氢量很少，2019年我国化石动力制氢、工业副产氢供给氢气量占比别离达72%、28%，电解水制氢仅有少量演示运用。中长期来看，咱们以为跟着电解槽设备降本、可再生动力发电本钱下降，电解水制氢将逐步成为干流制氢办法。
图表:我国电解水及化石动力制氢本钱(2019年)
资料来历：IEA，中金公司研讨部
图表：全球出口中的隐含碳占全球碳排放近1/4图表:我国工业副产氢本钱(2020年)
资料来历：我国电动轿车百人会，中金公司研讨部
图表:我国氢能供给结构(2019年)
资料来历：我国电动轿车百人会，中金公司研讨部
图表:我国氢能供给结构猜测
资料来历：我国氢能联盟，中金公司研讨部
电解水制氢短期以碱性水解为主，中长期PEM电解制氢占比逐步进步。现在电解水制氢首要包含碱性电解和质子交流膜(PEM)电解两种干流技能道路，其间碱性电解技能相对较为老练，已完成充分工业化，本钱较PEM电解低30%。而PEM电解槽所用中心零部件及资料均与质子交流膜燃料电池相同，未来将跟着其间心零部件的国产化率进步、技能进步与规划效应快速降本。咱们以为PEM电解技能因具有运转灵敏、利于快速变载等优势，与风电、光伏具有杰出的匹配性，将跟着设备快速降本市占率逐步进步。
图表：各电解水制氢技能比照
资料来历：我国知网，中金公司研讨部
图表:2020年PEM电解本钱高于碱性电解制氢
资料来历：IEA，我国电动轿车百人会，中金公司研讨部
图表:PEM电解槽本钱拆分(2019年测算)
资料来历：IRENA，中金公司研讨部
图表：PEM电解水制氢体系设备快速降本，市占率逐步进步
资料来历：我国电动轿车百人会，中金公司研讨部
咱们以为电解制氢规划化、电解技能进步、新动力电价下降将一起驱动电解水制氢本钱下降。
►规划化：现在电解槽制氢设备规划普遍较小，经过将多电解槽堆组合以添加电解槽体系全体容量可有用下降体系单位本钱开销;一起制作端规划化出产亦可完成有用降本。
►技能进步：依据IRENA猜测，碱性电解功率将从现在的50-83kWh/kgH2下降至2050年的42kWh/kgH2以下，运用寿命将进步至10万小时以上。
►新动力发电本钱下降：现在光伏风电等新动力装机量不断添加，度电本钱仍处于快速下降时期，咱们估计2025年后可再生动力电价将下降至0.2元/kWh以下，推进电解水制氢本钱进一步下降。
图表:电解槽规划扩展可下降体系本钱
注：以单电堆0.7MW测算;资料来历：IEA，中金公司研讨部
图表:碱性电解制氢关键技能指标预期
资料来历：IRENA，中金公司研讨部
在电解槽等设备降本、制氢技能进步、电力价格下降的一起驱动下，咱们预期电解水制氢本钱将在2030年下降至约10元/kWh，并在2040年前完成与煤炭制氢平价，成为最具竞赛力的制氢计划。
图表:各制氢技能道路本钱下降曲线
资料来历：IRENA，IEA，中金公司研讨部
咱们估计终端氢价格将在2030年下降至35元/kg以下，并在2050年降至约20元/kg
除制氢本钱外，终端用氢本钱还涉及氢储运及加注本钱，关于燃料电池轿车而言，单位氢耗也将影响用氢本钱。
储运加环节一起降本，咱们估计终端氢价在2030年降至35元/kg以下。储运端，咱们在《举足“氢”重，跬步千里》中，详细阐述了各储运技能道路将并行展开，规划化与技能进步一起推进降本。加注端，中心加注设备的国产化、设备制作规划化、加氢站利用率进步将推进降本，一起油氢电混建站也可节约相关基础设备本钱，为未来潜在探究方向。咱们估计在制储运加各环节的一起降本下，终端氢价格将在2030年下降至35元/kg以下，并在2050年降至约20元/kg。
氢价与百公里氢耗下降，咱们估计2030年燃料轿车将在动力运用端完成与柴油平价。对燃料电池轿车而言，氢耗为另一大动力运用本钱的影响因素。现在燃料电池重卡百公里氢耗约8-12kg，咱们估计随燃料电池技能进步，燃料电池重卡百公里平均氢耗将在2025年下降至8.5kg，并在2030年下降至8kg。归纳氢价与百公里氢耗等数据，咱们估计2030年氢燃料电池重卡将在动力运用端完成与柴油平价。
图表:咱们预期2030年前氢燃料电池重卡将在动力运用端完成与柴油平价
资料来历：IRENA，IEA，中金公司研讨部
需求对应的硬件端剖析
氢能在轿车范畴运用前景较为清晰，对应硬件商场规划有望乘势攀升
储氢瓶：现在，我国干流商业化运用储氢瓶为III型瓶，IV型瓶技能已相对老练，咱们以为未来有望彻底代替III型瓶。液压储氢技能储氢密度更高，在国外已有小规划运用，或成为远期技能打破方针。现在，国内30MPa储氢瓶单价在1.1-1.3万元/支，据咱们测算，到2030年我国氢燃料轿车储氢瓶需求将到达29万支，到2060年我国储氢瓶需求将到达200万支，储氢瓶商场规划峰值将达148亿元。
氢气循环泵：氢气循环泵是燃料电池中担任氢气供给的重要零部件。现在，德国普旭为全球氢气循环泵供给龙头，我国大部分氢气循环泵仍依赖进口，进口价格约3万元/台。2020年以来，国内氢气循环泵出产厂家兴起，国产代替进程加速，咱们估计中期可将平均单价降至1-2万元/台，远期来看，单套本钱或许下降至1万以下。据咱们测算，到2060年我国氢气循环泵需求量将到达400万台，商场规划将有望到达200亿元以上。
图表:2021E-2060E储氢瓶需求测算
资料来历：动力界，中汽协，中金公司研讨部
图表:2021E-2060E储氢瓶商场空间测算
资料来历：动力界，中汽协，中金公司研讨部
图表:2021E-2060E氢气循环泵商场空间测算
资料来历：动力界，中汽协，中金公司研讨部
图表:2021E-2060E氢气循环泵需求量测算
资料来历：北极星氢能网，中汽协，中金公司研讨部
制氢、储氢、运氢设备：技能进步、提质降本孕育中长期广阔商场
制氢设备：2060年电解设备超2万亿元商场
水电解制氢的本钱首要包含固定资产折旧、运维费用(一般维护、电池组替换)、电力费用，其间电力是最首要的本钱，现在在水电解制氢的彻底本钱中占比近80%，其次便是设备本钱开销，占比近15%。
绿氢的设备本钱开销包含电解槽堆和电解厂的其余部分，包含电力电子设备和工厂基础设备。电解槽堆的本钱将跟着电解槽制作规划的扩展，以及开发更廉价的电池资料而下降。跟着工厂中电解槽数量的添加，盈亏平衡本钱将跟着折旧本钱逐步下降。依据O.Schmidt等人在《Futurecostandperformanceofwaterelectrolysis:Anexpertelicitationstudy》中的研讨，现在1MW的AEC和PEM电解设备的固定资产出资别离约为1000欧元/kW和2000欧元/kW，SOE电解设备现在没有商业化运用，预估现在的固定资产投入为3000-5000欧元/kW。咱们估计至2030年PEM和SOE将成为干流的水电解技能，而跟着未来电解设备规划的放大，估计AEC技能的出资将下降至750欧元/kW，PEM技能的出资将下降至850-1650欧元/kW，SOE技能的出资有望大幅下降至1050-4250欧元/kW，但下降起伏具有不确定性，部分专家以为至2030年SOE电解设备的出资有望下降至与AEC和PEM设备挨近的水平。依据北京低碳清洁动力研讨院郭秀盈等人在《可再生动力电解制氢本钱剖析》中对海外NEL、McPhy和GINER等公司电解设备的研讨，电解设备容量从1MW放大至40MW的固定本钱开销削减约60%，咱们假定40MW的AEC/PEM/SOEC电解设备本钱别离约为400/800/1600欧元/kW(2021年)，2060年因为技能进步等因素驱动本钱别离下降至300/400/400欧元/kW。
图表：电解水设备本钱拆分
资料来历：《Futurecostandperformanceofwaterelectrolysis:Anexpertelicitationstudy》，中金公司研讨部
从商场来看，假定2060年以电解水办法制氢需求为1.3亿吨氢气，假定选用不同品种的电解水设备，据咱们测算，AEC/PEM/SOEC电解水设备商场空间别离为2.2/2.5/2.2万亿元，根本相近，也便是2060年电解水设备商场超2万亿元。
储运设备：高压储氢瓶迎来十年高速添加期
氢气的储运首要包含气态储运、液态储运和固态储运三类。因为氢气在一切元素中质量最轻，常温常压下为气态，且密度最小，此外燃点低，因此推进的氢气的高压、安全和低本钱储运是氢气工业链中的重要环节。现阶段我国首要选用高压气态储运，低温液态储运在航天等范畴取得运用，我国氢能联盟估计中期(2030年)，我国氢气储运将以高压、液态氢罐和管道输运相结合，远期(2050年)我国氢气管网散布愈加密布，车载储氢将选用更高储氢密度、更具安全性的储氢技能。详细来看：
►气态储运：高压气态储运是现阶段运用最广泛的途径，选用高压氢瓶或高压容器储藏氢气，经过高压长管拖车进行短距离运送(小于150公里)，国内储氢瓶技能尚落后于国外，国内单车运氢质量约300公斤，国外经过选用更高压的储氢瓶可将单车运量提至700公斤。此外，管道运送也是一种气态完成办法，但管道建造本钱高，2019年我国氢气管道长度仅100公里，美国和欧洲别离有2,500/1,600公里。
►液态储运：低温液态储运在航天等范畴取得运用，国内民用范畴没有规范化运用。低温液态储运的进程能耗较大，储运本钱较高，但相较于气态储运，运送距离更远、运量更大。海外具有相对老练的液态储运经历，我国民用范畴相关事例较少。此外，有机液体储氢也是一种液态完成办法，但反响温度、脱氧功率的技能问题尚待进一步优化。
►固态储运：国内相关技能尚处于研讨或演示阶段。固体储氢具有密度高、压力低等优势，但资料端反响温度、循环功能仍待优化。国外相关技能在燃料电池潜艇中取得商业运用，国内则在部分范畴得到演示运用。
图表：氢气储运办法的技能比照
资料来历：我国钢研科技集团，我国氢动力及燃料电池工业白皮书，中金公司研讨部
图表：国内外首要氢能储运企业
资料来历：六安市氢能工业展开规划(2020-2025)，中金公司研讨部
关于高压气态储氢，国内储氢瓶处于三代技能，国外干流为四代技能。从一型瓶到四型瓶，工作压力逐步增大，所用资料质量逐步减轻，一起跟着质量下降和功能进步，三型瓶和四型瓶完成了从固定式到移动式的改变。
相较于三型瓶，四型瓶功能更佳、本钱更低，国内正加速技能研制。2020年8月，我国技能监督情报协会同意发布《车用紧缩氢气塑料内胆碳纤维全环绕气瓶》，添补了此前我国四瓶型技能规范的空白。2021年1月沈阳斯林达成为国内首家四型瓶经过“三新“(新资料、新技能、新工艺)技能评审的企业。从斯林达产品的参数比照来看，四瓶型较三型瓶容积扩展7%的一起质量削减24%。一起，压力循环次数和运用寿命均有明显进步。
此外，依据中科院宁波资料所特种纤维事业部数据，三代和四代储氢瓶中，碳纤维复合资料占本钱比重60%-80%，跟着压力等级上升，碳纤维资料运用量相应添加。在平等压力条件下，四型瓶较三型瓶本钱低7%-11%，首要差异源于四型瓶以塑料内胆替换了此前的金属内胆。
图表：四代储氢瓶首要功能比照
资料来历：车用紧缩氢气铝内胆碳纤维全环绕气瓶(GB/T35544-2017)等，我国氢动力及燃料电池工业白皮书，中金公司研讨部
图表：三型瓶与四型瓶功能比照(2020年)
资料来历：斯林达，中金公司研讨部
图表：三型瓶与四型瓶本钱比照(2020年)
资料来历：中科院宁波资料所特种纤维事业部，中金公司研讨部
咱们以为，我国储氢瓶商场有望迎来十年高速添加期，并生长为全球最大商场。依据全球储氢瓶抢先企业Hexagon数据，2020年全球高压储氢瓶商场规划约20亿美元，Hexagon估计2025/2030年全球商场将添加至约110/690亿美元;其间2030年我国商场有望添加至270亿美元，占全球商场规划达39%。此外依据第三方咨询机构势银咨询(Trendbank)计算，2020年我国高压储氢瓶商场约4.1亿元，2025/2030年有望添加至39.2/200.0亿元，2020-2025和2025-2030年复合增速别离约57%/39%。
图表：全球高压储氢瓶商场及地域散布
资料来历：Hexagon，中金公司研讨部
图表：2030年全球高压储氢瓶商场散布猜测
资料来历：Hexagon，中金公司研讨部
图表：我国高压储氢瓶商场规划及猜测
资料来历：Trendbank，中金公司研讨部
国内首要参加公司正加紧攻克70MPa大容积储氢瓶商用化。2015-2016年国内四型瓶研制遇到阻碍，相关技能规范发展停滞，2020年10月技能规范空白被添补。国内储氢瓶参加公司首要为车载天然气气瓶出产厂商，包含中材科技、富瑞氢能、京城股份、中集安瑞科、斯林达、科泰克等。斯林达等多家企业的70MPa储氢瓶已进入装车试验阶段。
2019年以来富瑞特装、京城股份、中集安瑞科先后经过本钱商场融资、技能合作等办法加速储氢瓶技能研制。其间2021年3月中集安瑞科发布公告与HexagonPurusHK达成合营协议，将建立合营公司在我国及东南亚区域展开供给紧缩氢气储运处理计划的事务。HexagonPurus建立于2016年，首要从事紧缩天然气(CNG)与氢气储运事务，并具有全球最早进的四型高压储氢瓶技能。依据在资料、工艺、设备范畴积累的丰厚经历，HexagonPurus已取得戴姆勒、丰田的燃料电池重卡的氢动力体系订单。2019/2020财年(到2020/6/30)HexagonPurus收入2.91/1.87亿挪威克朗(约合2.22/1.43亿元)。
工业链层面，碳纤维资料是国内储氢瓶展开面临的应战之一。结合前述剖析，碳纤维复合资料在三型瓶和四型瓶中的本钱占比别离约64%/77%，是储氢瓶中的首要资料和本钱源。依据广州赛奥炭纤维技能有限公司发布的《2019全球碳纤维复合资料商场报告》，2019年全球碳纤维需求量约10.4万吨，我国大陆需求量约3.8万吨，占全球需求量的36%。但2019年我国大陆碳纤维进口量达2.6万吨，进口依存度到达68%。以金额计，2019年我国大陆进口依存度到达74%。进口来历方面，日本、美国、我国台湾为三大首要进口源，别离占我国大陆需求量的28%/12%/11%(按金额计)。在压力容器范畴，碳纤维首要进口自日本东丽等厂商，国内运用企业缺少议价权和工业自主权。
图表：2019年全球碳纤维运转产能散布
资料来历：赛奥炭纤维技能，中金公司研讨部
图表：2019年我国碳纤维需求来历散布
资料来历：赛奥炭纤维技能，中金公司研讨部
本文选编自“中金点睛”，作者：邓学、裘孝锋等，智通财经修改：张金亮。
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中金 碳中和 氢能基建
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