（報告出品方/作者：中信證券，張若海、祖國鵬、伍家豪）

　　1.碳中和下的氫能定位與産業全景 1.1發展與定位：氫能發展曆程與近期政策

　　氫能應用發展從火箭發動機轉向機車與汽車，碳中和背景下氫能相關的重點政策數量上升明顯，部分相關文件包括： 2020年11月2日：《國務院辦公廳關于印發新能源汽車産業發展規劃（2021—2035年）的通知》（氫燃料供給體系建設穩步推進） ； 2021年2月22日：《國務院關于加快建立健全綠色低碳循環發展經濟體系的指導意見》（因地制宜發展氫能、加強新能源汽車充換電和加氫等配套基礎設施建設） ； 2021年10月24日：《中共中央國務院關于完整準确全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》（統籌推進氫能的制儲輸用全鍊條發展、推動加氫站建設） ； 2021年10月26日：《國務院關于印發2030年前碳達峰行動方案的通知》（氫冶金、運輸工具裝備低碳轉型、加氫站、建立健全氫制、儲、輸、用标準）； 2021年11月7日：《中共中央國務院關于深入打好污染防治攻堅戰的意見》（推動氫燃料電池汽車示範應用）。

　　從氫能相關政策統計看氫能發展

　　氫能頂層規劃在途，碳中和背景下對于氫能的定位布局再度提升至新高度。 2021年7月16日，工信部公布《對十三屆全國人大四次會議第5736号建議的答複》,公開表示将積極配合相關部門制定氫能發展戰略； 2021年10月12日，國家發改委網站發布《高技術司組織召開氫能産業發展系列座談會》，有關方面一緻表示，氫能産業健康有序發展對我國能源綠色低碳轉型、 實現碳達峰碳中和目标具有重要意義，需要進一步強化頂層設計、加快技術創新、完善政策體系，努力實現高質量發展。

　　年度視角看，2020年成為氫能政策力度全面提升的臨界點。由于2019年及之前的相關政策數量和對氫能産業的提及相對較少，2020、2021年政策量化力度同比提升分别為241.2%、61.1%。

　　氫能政策發文較多的部門為國務院、環境部、交通部，關注氫能頂層規劃對各部委的工作定位。近兩年氫能相關政策來源于國務院、發改委、交通部、環境部較多。從提及氫能産業的政策文件來源統計看發文來源分布出現小幅變化，整體保持穩定。

　　地方政策布局超前，産業鍊帶動效應更強

　　地方政府對氫能超前布局明顯。 通過政策視角，我們将碳中和領域的幾個能源賽道進行橫向對比，從2021全年絕對政策力度看氫能略低于風電與儲能，行業仍處于相對初期的階段。 地方政府超前布局氫能明顯：作為一個仍處于發展初期的賽道，氫能的相關地方政策與中央政策的力度比值為2.42，超過風電（2.28）僅次于光伏（3.26），反映 了地方省市政策對氫能的超前布局明顯。從政策來源分布可以看到，氫能政策力度約70%來自省級和市級部門，25%來自中央/國務院。

　　氫能産業鍊對地方經濟帶動效應相對更強，且受限于儲運成本，各地方政府傾向于打通制氫到用氫的各個環節。 氫能産業鍊包含了上遊制氫、中遊儲運氫和下遊用氫等衆多環節，尤其下遊用氫又涉及了交通、冶金、化工、儲能、供熱等多個領域，對于各個地方的産業鍊帶 動效應和減污降碳的效果明顯。

　　2.氫能應用領域的現狀分析 2.1制氫

　　碳中和戰略拉動氫能需求側擴容，帶動供給側空間提升與結構變革

　　碳中和戰略拉動綠氫需求提升的趨勢确定性高。 氫能作為零排放的二次能源，在碳中和的背景下具有不可或缺的 地位，下遊主要的增量需求來源主要來自工業、化工、交通、供 電供熱等領域，尤其是其中脫碳困難的領域。

　　當前氫氣主要來自化石能源與工業副産。 當前我國氫氣主要應用于化工領域的原料端，幾乎都來自化石能 源制氫和工業副産氫，大多屬于碳基能源制取的灰氫。

　　水電解制氫是中期趨勢，确定性高。 随着風電光伏成本的不斷降低，帶動綠電成本的降低，水電制綠 氫的經濟性也會随之改善并有望達到平價。從政策端、專利研發 端看，都有大幅轉向電解制氫的布局和研發，整體确定性較高。

　　産能超過4000萬噸但結構亟需調整，電解制綠氫産量CAGR達25%

　　從中國氫氣的供需結構看：減污降碳的增量需求與綠氫供給同步對接，電解制綠氫CAGR達25%。

　　從供給看：截至2020年，我國氫氣供給量約2500萬噸，其中化石能源制氫占比約67%，工業副産氫占比約30%，兩項共計占比97%。中期看2020對比2030年預測 結果看，工業副産氫相對依賴相關工業産量，提升彈性不高（750提升至805萬噸）；、化石能源制氫依賴我國以煤為主的國情，存在25%的提升空間（1675提升至 2100萬噸），但碳捕集與封存會一定程度拉高成本；電解水制氫預計從75萬噸提升至525萬噸，CAGR約25%增速最高；長期看電解水制氫會逐漸成為主流。（報告來源：未來智庫）

　　如果中國氫氣供給需求達到3500萬噸，其中15%由綠氫替代，大約需要超過4萬台1000标方的電解水制氫設備。 從需求看：當前我國合成氨和甲醇用氫占比超過一半達到56%，大部分氫氣作為原料應用于必要的化工生産中，但仍沒有大規模應用于減污降碳場景。

　　2.2儲運氫

　　氣态儲氫最成熟，中期關注氨儲氫落地與液氫的技術進步

　　壓縮氣态儲氫：将氫氣加壓存儲于高壓容器中，儲氫密 度與存儲壓力、容器類型相關，氣壓為35至70兆帕。

　　低溫液态儲氫：低溫條件下對氫氣進行液化存儲，溫度 約為20K（約零下253攝氏度）。

　　儲氫材料吸附儲氫：利用金屬合金、有機液體等材料與 氫氣的可以反應，實現對氫氣的吸附存儲和釋放。

　　有機物儲氫：利用液氨、甲醇等液體材料在特定條件下 與氫氣發生反應生成穩定化合物，并通過改變條件實現 氫氣釋放。

　　安全、效率、成本制約或成共存局勢，研發端液氫更熱

　　安全、效率、成本三方制衡，不同場景可能形成互補局勢。 技術成熟度看：氣态儲氫技術最為成熟且應用規模最大，液态儲氫在國外 同樣有較長時間的應用，材料儲氫和有機物儲氫相對初期且應用規模極小。 優勢看：高壓氣态、儲氫材料、有機物儲氫相對更安全；低溫液态、有機 物儲氫相對更高效；高壓氣态、有機物儲氫成本相對更低。

　　液氫專利積累最多，儲氫專利授權未出現研發結構變化。 從儲氫相關專利授權數量看，液化儲氫的專利總量接近120項，相比其他 技術路徑具有明顯的技術積累優勢。同時部分國外的場景已經進行了較長 時間的液化儲氫技術驗證，成本雖高但在長距離大規模儲氫運氫場景具有 密度高純度高的優勢。 從近三年專利授權數量占總數量的比值看，

　　2.3用氫：減排空間看電力與工業占比8成，交通涉及“能源飯碗”自主化

　　氫能細分領域應用應把握碳中和與能源自主可控兩條主線，電熱生産、工業、交通排碳占比約90%。

　　從碳中和視角看，工業深度脫碳對氫能的需求确定性高：氫能被定位為碳中和戰略的必要一環，可以從各個領域的減碳空間看氫能應用的發展趨勢。根據IEA的測 算統計，我國電力熱力生産排碳占比超過一半，電熱生産、工業、交通排碳占比約90%，其中減污降碳難度較高的領域必然成為氫能發展的重點。

　　從能源自主可控視角看，商用車可能成為氫能在交通領域的根據地：我國2019年石油對外依賴度已經高達72%。中汽中心《面向碳達峰、碳中和目标的汽車産業實施路線圖》研究成果顯示，乘用車碳排放一年是4億噸， 商用車碳排放一年約6億噸，氫能在交通領域很可能與電車形成長期的互補。

　　從轉型路徑視角看，綠氨的儲運成熟且同樣具有廣闊減排空間：要立足以煤為主的基本國情，抓好煤炭清潔高效利用，增加新能源消納能力，推動煤炭和新能源優化組合”，清晰的 點出了“先立後破、穩紮穩打”的能源轉型節奏。風電光伏等清潔能源具有高波動性的特征，導緻了電力系統短期内大量依賴新能源存在一定困難，所以立足以 煤為主的國情抓好煤炭情節利用同樣是轉型過程中的必要一環，近期包括燃煤鍋爐混綠氨燃燒等綠色技術同樣會為綠氫在電力熱力生産打開需求空間。

　　綜合來看，電力電熱生産在過渡到風電光伏等清潔能源的過程中，綠氫或綠氨對煤電的改造會成為必經之路；鋼鐵、水泥等工業領域一直是減污降碳的難點，氫 無論作為工業原料還是供能來源均能輔助工業領域完成深度脫碳；交通運輸領域，乘用車方面電氣化改造大勢已成，而商用車碳排放占比超過6成可能成為氫能源 的根據地。

　　3.綠氫前沿 3.1制氫

　　電解水制氫是綠色環保、純度極高、未來重點發展的的制氫技術

　　定義：電解水制氫是指在直流電的作用下将水分解以制取氫氣和氧氣的技術。

　　優勢：綠色環保，耦合可再生能源發電可實現高效制綠氫，氫氣産品純度高，一般可達到99.9%以上，生産的是“綠氫”。 綠氫是可再生能源（如風電、水電、太陽能）等制氫，制氫過程完全沒有碳排放，而灰氫和藍氫由于是利用化石燃料制得， 都有不同程度的碳排放。

　　目前國内氫能主要來源于煤制氫，約占氫産能64%，工業副産氫制氫占21%，天然氣制氫占14%，電解水制氫占比不到2%。 中國氫能聯盟預測2030年電解水制氫占比将逐漸提升到15%，未來十年提升空間超4倍，2060年電解水制氫占比将提升到 70%。

　　堿性水電解技術最為成熟，質子交換膜技術制綠氫發展潛力較大

　　目前存在四種主要的電解槽技術，其效率在60%到90%之間：堿性水電解槽(ALK)、質子交換膜水電解槽(PEM) 、陰離子 交換膜水電解槽(AEM)和固體氧化物水電解槽(SOEC)。其中，AEM和SOEC技術仍處于起步、實驗室研發階段。 ALK水電解制氫是我國目前最成熟的電解水制氫技術，生産成本較低，但存在堿液流失、腐蝕、能耗高等問題，适應波動 性較差，與風光結合時需要配備儲能。PEM水電解制氫技術的運行電流密度高、能耗低、産氫壓力高，适應可再生能源發 電的波動性特征，易于與可再生能源消納相結合，在綠氫制備領域發展潛力較大。

　　3.2儲運氫

　　儲運氫是氫能産業布局的關鍵環節之一

　　氫氣為易燃、易爆氣體，當氫氣濃度為4.1%～74.2%時，遇火即爆。因此氫氣儲存運輸難度大，儲運氫技術成為氫能應用的安 全、成本控制的關鍵。 儲氫技術的關鍵點在于如何提高氫氣的能量密度。常以氫氣的質量密度，即釋放出的氫氣質量與總質量之比，來衡量儲氫技術 的優劣。美國能源局DOE要求2020年國内車載氫能電池的氫氣質量密度須達到4.5%，2025年達到5.5%，最終目标是6.5%。

　　目前技術成熟，運用比較廣泛的是高壓氣體儲氫和低溫液态儲氫方式，同時還有金屬儲氫、有機液體儲氫、碳質儲氫等技術正 處于發展階段。金屬氫化物儲氫技術則表現出巨大潛力，但目前還處在研究階段; 低溫液态儲氫技術具有單位質量和單位體積 儲氫密度大的絕對優勢，但目前儲存成本過高，主要體現在液化過程耗能大，以及對儲氫容器的絕熱性能要求極高兩個方面， 目前低溫液氫技術多用于航天，但也越來越有向民用發展的趨勢。

　　壓縮氣體儲氫與低溫液态儲氫作為常規儲氫手段技術已相當成熟

　　由于氫氣的密度低，标準狀态下（氣壓約0.1兆帕）的密度僅約90克/立方米。因此，以高壓貯存氫氣是高效利用氫氣的重要途徑。 液态氫氣的密度超過70千克/立方米，是标準狀态下氫氣密度的近千倍。若單看體積密度，冷卻氫氣至液态儲存的效率遠高于壓縮儲 存，是一種相對高質量的儲氫技術。

　　因其低密度的特性，必須要使用複合材料包覆的壓力容器。經過發展叠代，該技術已經相對成熟。常壓下氫氣的沸點低達約零下 250攝氏度，因此，液态儲氫的容器絕熱要求很高，且液化過程耗能極大，可達儲存氫氣本身能量的30%左右；低溫液态儲罐隻有 在大量遠距離（200千米以上）的氫氣儲運場景下才具備應用優勢 。 目前低溫液态儲氫的主要應用場景是航天燃料。美國AP和PRAX兩大集團壟斷了全球逾三分之二的液氫市場，中國航天科技集團六 院101所研制的我國首套自主知識産權的基于氦膨脹制冷循環的氫液化系統在2021年10月調試成功。

　　3.3用氫

　　氫供動能，重卡、軌道、航運、航空逐個擊破

　　氫供動能包括通過電化學反應提供動力的裝置（燃料電池）和通過氫的燃燒提供動力的裝置。 氫燃料電池具有燃料能量轉化率高、噪音低以及零排放等優點，可廣泛應用于汽車、飛機、列車等交通工具以及固定電站 等方面。其中，氫燃料電池汽車已經展現了其巨大的技術可行性和能源戰略意義。

　　氫燃料電池可以達到45%~50%的燃料效率，以及與動力電池組合的混動模式的動力總成，使得氫能源車與常規燃料汽車相比，有比較明顯的能效優勢。通過氫氣 燃燒提供動力的裝置，主要包括以氫為燃料的噴氣發動機和以氫為燃料的往複式内燃機。它們具有無污染、熱效率高、噪音小等優點，但均處于研究試驗階段。 氫能汽車的能耗水平低于純燃油車，并還有進一步降低的空間，在假定的4RMB/Nm³的氫氣價格下，實際的燃料費用，氫能汽車低于燃油車，高于柴油天然氣車 和純電動車，未來綠氫的價格還會進一步下降。氫能在替代公路貨運方面的減排效果是最顯著的。氫能替代10%以燃油為燃料的公路運輸周轉量，碳排放減少量 可望超過7000萬噸。（報告來源：未來智庫）

　　氫氣煉鋼，是實現鋼鐵生産零排放目标的最成熟技術之一

　　傳統的高爐煉鐵通過焦炭燃燒提供還原反應所需要的熱量并産生還原劑一氧化碳，将鐵礦石還原得到鐵，并産生大量的二 氧化碳氣體。氫能煉鋼則利用氫氣替代一氧化碳做還原劑，其還原産物為水，沒有二氧化碳排放，煉鐵過程綠色無污染， 是實現鋼鐵生産過程節能減排的最佳方案之一。

　　全球工業部門45%的碳排放來自鋼鐵、合成氨、乙烯、水泥等生産過程，氫能兼有工業原料和能源産品的雙重屬性，被認 為是解決工業深度脫碳的重要可行方案。但目前存在的問題在于：現階段氫氣成本過高，據國際能源署測算，中國目前氫 能市場價格約為每噸6萬元人民币或7800歐元，采用氫能煉鐵工藝成本比傳統高爐冶煉工藝至少高五倍以上。

　　報告節選：

　　（本文僅供參考，不代表我們的任何投資建議。如需使用相關信息，請參閱報告原文。）

　　精選報告來源：【未來智庫】。未來智庫 - 官方網站

　　,

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!