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绿色能源与前瞻性行业:氢能全景图(上)制氢篇,商业模式起步,绿氢初试锋芒-20230419-平安证券-58页.pdf

2023年4月19日证券研究报告商业模式起步,绿氢初试锋芒平安证券研究所绿色能源与前瞻性产业研究团队皮秀证券投资咨询资格S1060517070004邮箱pixiu809@pingan.com.cn张之尧一般证券业务资格S1060122070042邮箱zhangzhiyao757@pingan.com.cn——氢能全景图(上)制氢篇2要点总结氢能:零碳可持续的理想能源,前景广阔。氢能是一种优质的二次能源,具备清洁零碳、可再生的优势。从应用端节能减排的角度来看,氢能可在多种场景替代汽油、柴油、天然气等能源,促进工业、交通等领域深度脱碳。从供给侧能源安全的角度来看,氢能够以水为原料、使用风电、光伏作为清洁电源制取,是优质可再生能源。目前氢作为能源应用的程度不高,主要作为工业原料使用;未来,随着各国大力推广绿电制氢和氢能应用,氢能有望实现大规模发展,并广泛应用于工业、交通、电力、建筑等领域。IEA预计,2030年全球氢能需求将达到1.8亿吨;从我国各地已公布的规划目标来看,2025年我国氢能产业规模有望达到7000亿元。制氢环节概述:三大路线并存,绿氢蓄势待发。制氢是氢能产业链的上游环节,制氢环节的清洁和降本是氢能产业大规模发展的基础。氢气制备方式主要包括化石燃料制氢、工业副产氢和电解水制氢三类。化石燃料制氢和化工副产氢属于传统路线,技术相对成熟,成本较低,但存在碳排放等问题,CCUS、提纯等环节存在一定机遇。可再生电力电解水制氢(“绿氢”)是零碳排、可持续的“终极路线”,成本是制约其普及的瓶颈因素。电耗和折旧构成绿氢的主要成本,我们估算基准假设下碱性和PEM电解水制氢单位成本分别为21.9和25.3元/kg;国内现存绿氢项目采用部分绿电自供、外购部分低价绿电+长时运营的模式,并通过大规模采购控制电解设备成本,已经可以实现经济性,例如中石化库车绿氢项目LCOH可低至12.93元/kg,接近工业副产氢甚至煤制氢水平。目前绿氢产业进入高速增长期,IEA预计2023年全球制氢电解槽新增装机4.1GW(同比+356%),产能将达到21.5GW。绿氢:电解槽和材料存在壁垒,国内企业发力。电解水制氢技术路线包括碱性电解(ALK)、质子交换膜电解(PEM)、固体氧化物电解(SOEC)和阴离子交换膜电解(AEM)等。碱性电解技术成熟、设备成本低,是目前的主流路线;PEM技术制氢效率高、灵活性好,产业化在即;SOEC和AEM技术处于研发阶段,存在发展潜力。电解槽是制氢的核心设备,存在技术壁垒:碱性电解槽单槽“大标方”趋势明显,厂商制造工艺、集成能力和关键材料技术形成壁垒;PEM电解槽关键材料依赖进口,PEM电解槽国产化需要材料环节进一步突破。从竞争格局来看,中国和欧洲电解槽企业产能规模全球领先。国内市场中,考克利尔竞立、派瑞氢能和隆基氢能为第一梯队;新能源上市公司积极入局、非上市公司技术扎实,国内电解槽企业实力强劲,推动绿氢降本增效、快速发展。投资建议:绿氢产业爆发在即,关注电解槽和材料环节。绿氢是氢能发展的终极路线,电解槽和关键材料存在壁垒,建议关注上市公司中电解槽环节具备技术实力的隆基绿能、阳光电源、华电重工,布局电解槽的弹性标的华光环能、昇辉科技,材料环节具备潜力的贵研铂业(催化剂)。风险提示:(1)绿氢需求增长不及预期的风险。(2)国内企业技术突破不及预期的风险。(3)国际市场环境发生变化的风险。mNyRtRrRtNmMmQsRqRoRyR9PaO9PoMqQmOpMlOoOtPlOmOpPaQqRnRvPqMtRNZoMoOCONTENT目录一、氢能:零碳可持续的理想能源,前景广阔四、绿氢:电解槽和材料存在壁垒,国内企业发力五、投资要点与风险提示三、传统制氢路线:碳捕捉、提纯等环节存在机遇二、制氢环节概述:三大路线并存,绿氢蓄势待发41.1能源安全和节能减排两大因素驱动一、二次能源的革新•按能源的基本形态分类,能源可分为一次能源和二次能源。一次能源,即天然能源,指在自然界现成存在的能源,如煤、石油、天然气、水能等;二次能源指由一次能源加工转换而成的能源产品,如电力、煤气、汽油、氢能等。由于人类现阶段面临严峻的能源危机和环境问题,一次能源和二次能源领域的革新势在必行。•可再生性是一次能源面临的重大问题。一次能源可分为可再生能源(可不断得到补充或在较短周期内再生的能源)和非再生能源(经过亿万年形成、短期无法恢复的能源)。现阶段,我们应用的能源以非再生的化石能源为主,未来面临枯竭的危机,因此开发风电、光伏等可再生能源尤为重要。•二次能源的革新是解决碳排放问题的关键。二次能源是联系一次能源和能源用户的中间纽带,可分为过程性能源(能量比较集中的物质运动过程,可直接应用,如电能)和含能体能源(包含能量的物质,可储存运送,如柴油、汽油等)。汽油等能源在燃烧过程中会产生二氧化碳和污染物质。解决能源应用的碳排放问题,就需要开发优质的含能体能源,如锂电和氢能。资料来源:百度百科,平安证券研究所氢能在能源体系中的位置自然界现成存在的能源二次能源一次能源能源构成自然获取加工转换一次能源加工转换而成的能源产品定义分类可再生:水能、风能、太阳能、核能等不可再生:煤、石油、天然气等过程性能源:主要为电能含能体能源:柴油、汽油、电池中储存化学能的物质、氢能等痛点发展趋势核心问题:对不可再生能源的依赖可能导致能源危机;其它重要考量:开采和应用对环境的影响、可获得性、安全性、供能稳定性等核心问题:燃料燃烧是碳排放的主要来源其它重要考量:成本、能量密度、应用的便捷性等煤/石油等传统不可再生能源→风、光等安全、清洁的可再生能源柴油、汽油等碳排放高的能源储用方式→锂电、氢能等零碳高效的能源储用方式51.1氢能是一种优势突出、前景广阔的二次能源•氢能的开发和应用对促进节能减排、保障能源安全具有战略意义。•从应用端节能减排的角度来看,氢能是一种优质的二次能源,可以作为汽油、柴油等能源的替代,与锂动力电池形成互补。−与汽油、柴油相比,氢的燃烧或电化学产物只有水,不存在碳排放和污染物;同时,氢具有更高的质量能量密度。−与锂电动汽车相比,氢能驱动的燃料电池车续航更久,且加注迅速、无充电痛点。•从供给侧能源安全的角度来看,氢能够以水为原料制取,储量丰富,且理论上可循环制取;同时,使用风电、光伏电解水制氢可以解决弃风弃光的消纳问题,从而进一步推动风电、光伏等可再生一次能源的应用。资料来源:太平洋汽车,Tesla官网,平安证券研究所氢能的优势质量能量密度高:142MJ/kg,是汽油的3倍,酒精的3.9倍,焦炭的4.5倍;通过燃料电池可实现综合转化效率90%以上。清洁零碳:氢的燃烧或电化学反应终产物只有水,没有传统能源使用中产生的污染物和碳排放。加注快捷:氢向车载气瓶中加注十分迅速,类似汽油加注的方式,与动力电池充电相比快捷得多。续航能力强:丰田Mirai2021款氢燃料电池车续航可达850km;TeslaModelX官方续航536km氢能的优势应用端:清洁、高效、便利供给端:来源广,承接弃风弃光VS汽油、柴油VS锂电承接弃风弃光:使用风电、光伏电解水制氢可以解决弃风弃光的消纳问题,推动风电、光伏的应用。来源广泛:氢元素在自然界中存量很高,可以水为

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