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碳中和丨氢能产业发展现状及投资逻辑分析

时间:2021-08-20 16:30:19   来源:   阅读数:811
1、 行业现状
 
煤炭仍然是中国目前能源结构中的主要能源。目前,我国年二氧化碳排放量约为120亿吨,预计2030年碳达峰时可控制在130亿吨,在碳中和的背景下,未来将逐步采用更多更清洁的能源体系替代煤炭,降低煤炭使用比例。到2050年,中国计划使氢能占终端能源系统的10%。近一半的氢能将用于交通运输领域。除燃料电池车外,还将包括船舶、轨道交通和无人机。此外,在冶金、化工、建筑等行业使用氢能也能显著减少碳排放。
 
1.1为什么选择氢能:理论证明
 
技术观点
 
燃料价值高:氢的热值(142kj/g)是石油的3倍,煤碳的4.5倍。氢燃料电池的概念效率可以达到90%之上。目前,其转换效率约为50-60%,高于成熟燃料汽车发动机的25-35%。因此,氢燃料电池动力系统更适合作为客车、卡车和各种重型机械等重型车辆的动力源。大部分能量被转换成电能而不是热能。
 
对于环境能真正做到零污染,接触氧气后,催化剂产生化学反应,只有水和电,没有其他废气和污染物。
 
作为一种燃料电池,它比锂电池有很多优点,其应用前景比锂电池更广阔。具体优点包括加氢速度快(使用场景与加油相同)、适合低温环境(可在零下30度连续工作,可作为高空无人机长期稳定的动力源)、无废电池。
 
商业视角
 
行业成本快速下降:根据德勤分析数据,2019年中国氢燃料电池客车总成本(TCO、采购成本和运营成本)为178美元/100公里,预计到2029年TCO将降至55美元/100公里,小于纯电动客车和燃料客运车的成本费用。目前,行业生产成本中最关键的燃料电池系统也从2019年的12000元/kW下降到上半年的5000-6000元/kW。
 
其产业链比锂等储能电池更长。氢能可以广泛应用于其他工业领域,具有较大的理论经济价值和众多的应用场景。随着产业规模的扩大和多元化经营,成本有望进一步降低。
 
1.2产业发展规划与政策支持
 
在国资委监管的央企中,氢能业务的至少有26家。目前,全国已有23个省份出台了氢能规划,26个地方出台了市、区氢能规划。未来10年,经济总产值将超过10万亿元。
 
《节能与新能源汽车技术路线图2.0》:明确2025年燃料电池汽车保有量高达十万辆,加氢站500座;到2030年,完成价格实惠、加氢站1000座、燃料电池汽车100万辆的发展目标。
 
在补贴政策方面,国家主要采取奖励而非补贴的形式,可以减少补贴欺诈的动机,使投资更加理性。主要形式是燃料电池汽车的采购、运行过程中的氢气成本和加氢站的投资。
 
1.3行业应用
 
近年来,燃料电池将主要应用于交通运输领域,但在储能、分布式发电、集中供电和供热等方面有着广泛的应用。一些高质量的示范项目场景包括港口一体化项目,具有以下优势:一是港口物流车辆密集,可以替代高污染、高排放的作业车辆。其次,港口交通便利,适合建设加氢站,甚至增设管网系统,具有较高的经济效益。第三,港口通常有大型钢铁厂和热电联产焦化企业,副产氢气来源有保障。
 
1.4技术分析
 
目前,日本在技术上走在世界前列。氢能领域专利技术中,日本占56%,中国居美国后面排第三位。其中,排名前20位的中国企业主要是能源企业,如中石化、万华化学、中石油、国能集团等,在制氢技术上取得了一定成就,但也有不少企业如一汽、潍柴等较早涉足燃料电池领域。
 
2、 产业链分析
 
燃料电池汽车产业链可分为氢气、储存、运输和加氢、汽车制造和运营三个环节。汽车制造的核心部件包括:燃料电池系统、空气循环系统、储氢系统、电控系统等,燃料电池以电堆为核心部件,需要四个辅助系统:供氢系统、供气系统、水管理系统和热管理系统。电堆又可分为质子交换膜、催化剂、气体交换层和双极板。
 
目前,该行业的主要技术难点在于电堆制造和膜电极生产。单膜电极效率和叠层密封后的综合效率是企业的主要研发方向。从成本上看,燃料电池系统的核心部分是燃料电池堆,占成本的近50%。在燃料电池堆中,催化剂占有非常重要的地位,成本占比达到51%。燃料电池电堆的主要催化剂是铂,国内消耗量远高于国外,成本较高已变成阻碍燃料电池发展壮大的巨大瓶颈。其次是双极板,占成本的24%。
 
目前上游制氢和加氢站建设企业主要是传统能源企业,如中石化、中石油、神华、华能集团等;整车制造的主要代表是潍柴、一汽、东风等传统重卡生产企业,以及汽车企业下属的燃料电池企业,如未势能源(长城汽车)和上海捷氢(上汽)。在电堆和燃料电池系统的代表性企业中,走在资本化道路前列的全产业链布局企业很多,包括北京亿华通(科技创新板上市公司)、上海重塑、南科燃料、新源动力、国鸿氢能等。
 
从地域分布看,分布全国各地,主要可分为东北、京津冀、华北、华东、华南、华中六大区域,其中佛山、山东、上海、江苏等试点集中地区。
 
3、 行业投资逻辑
 
氢能领域更符合传统产业的发展逻辑,更强调规模对降低成本的作用。在产业链的不同环节,项目的核心重点略有不同。
 
同时,行业内企业必须具备自主研发能力,以本土化、规模化、低成本为核心发展方案。无论是哪个环节,产品能否兼顾性能、寿命和成本目标都是顾客关注的焦点。由于氢燃料电池汽车零部件远远多于电动汽车,企业需要具备一定的产业链整合和量产能力。在一定环节上,首先要确立地方优势,扩大自身生产经营能力,逐步实现产业融合和整车制造。
 
目前,行业投资主要是企业发起的战略投资和以新能源赛道为重点的产业资本。由于整个行业还处于起步阶段,各个环节都有很多发展潜力。目前的投资方向主要集中在膜电极制备和燃料电池系统集成方面,具有一定技术实力和规模的中前期项目。但质子交换膜Nafion、铂催化剂、碳纸扩散膜等核心材料属于自己的新材料和精细化工产业,核心技术仍掌握在日、欧、美企业手中,涉及资金较少。未来,产业链的其他环节可能还有其他突破,如生物制氢、光伏电解水制氢等。

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关键词:碳中和
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