毕马威-能源行业:一文读懂氢能产业-220915

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日期:2022-09-16 08:46:30 研报出处:毕马威
行业名称:能源行业
研报栏目:行业分析 蔡忠铨,林伟,沈莹  (PDF) 62 页 2,511 KB 分享者:kg***1
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研究报告内容
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  能源是国民经济的命脉。http://www.hibor.com.cn【慧博投研资讯】随着工业化和城镇化进程的不断提升,我国已成为全球能源消费大国。http://www.hibor.com.cn(慧博投研资讯)与此同时,我国能源对外依存度高,结构有待优化,碳排放量大等问题也不断显现,可持续发展,能源转型,能源安全等成为我国重点发展领域。氢能是一种来源丰富,绿色低碳,应用广泛的二次能源,正逐步成为全球能源转型发展的重要载体之一。

  2022年3月,国家发展改革委,国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,以实现“双碳”目标为总体方向,明确了氢能是未来国家能源体系的重要组成部分,是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体,也是战略性新兴产业和未来产业的重点发展方向。氢能作为高效低碳的能源载体,绿色清洁的工业原料,在交通,工业,建筑,电力等多领域拥有丰富的落地场景,未来有望获得快速发展。

  本报告从氢能的特点和主要类型入手,对氢能产业链,各国发展策略,我国氢能产业政策,氢能产业投融资等进行了详细的梳理,并对氢能未来发展趋势进行了展望。主要发现包括:

  市场规模

  从全球角度来看,当前氢能产量约7,000万吨左右,且主要为化石能源制氢。随着全球低碳转型进程的加快,氢能特别是清洁氢能将得到迅速发展。根据国际主要能源机构的预测,到2050年,氢能产量将达到5-8亿吨区间,且基本为以蓝氢和绿氢为代表的清洁氢能。从占比角度来看,氢能有望从目前仅约0.1%全球能源占比上升到2050年12%以上的占比。

  自2020年“双碳”目标提出后,我国氢能产业热度攀升,发展进入快车道。2021年中国年制氢产量约3,300万吨,同比增长32%,成为目前世界上最大的制氢国。中国氢能产业联盟预计到2030年碳达峰期间,我国氢气的年需求量将达到约4,000万吨,在终端能源消费中占比约为5%,其中可再生氢供给可达约770万吨。到2060年碳中和的情境下,氢气的年需求量有望增至1.3亿吨左右,在终端能源消费中的占比约为20%,其中70%为可再生能源制氢。

  氢能产业链

  氢能产业链主要包括上游制氢,中游氢储运,加氢站,以及下游多元化的应用场景。目前来看,其主要应用场景分布于交通业,工业,发电以及建筑领域。

  制氢:电解水制氢是最有发展潜力的绿色氢能生产方式,特别是利用可再生能源进行电解水制氢是目前众多氢气来源方案中碳排放最低的工艺,与全球低碳减排的能源发展趋势最为吻合。目前电解水制氢主要有3种技术路线:碱性电解(AWE),质子交换膜(PEM)电解和固体氧化物(SOEC)电解。其中碱性电解水制氢技术相对最为成熟,成本最低,更具经济性,已被大规模应用。PEM电解水制氢技术已实现小规模应用,且适应可再生能源发电的波动性,效率较高,发展前景好。固体氧化物电解水制氢目前以技术研究为主,尚未实现商业化。

  储能和运输:高压气态储氢,低温液态储氢已进入商业应用阶段,而有机液态储氢,固体材料储氢尚处于技术研发阶段。其中,气态储氢是目前发展相对成熟,应用较广泛的储氢技术,但该方式仍然在储氢密度和安全性能方面存在瓶颈。长管拖车为主的气态运输,是当前较为成熟的运输方式。

  加氢站:从规模来看,2021年中国新建100座加氢站,累计建成数量达218座,位居世界首位。2022上半年国家进一步统筹推进加氢网络建设,全国已建成加氢站超270座。从区域分布来看,当前我国加氢站可实现除西藏,青海,甘肃外的省份全覆盖,同时又具有一定的区域集中性特征,位列前4的省份依次为广东省,山东省,江苏省和浙江省。

  应用场景:目前工业和交通为主要应用领域,建筑,发电等领域仍然处于探索阶段。据预测,到2060年工业领域和交通领域氢气使用量分别占比60%和31%,发电领域和建筑领域占比分别为5%和4%。

  交通领域:

  燃料电池汽车是交通领域主要应用场景,未来有望实现高速增长。2020年由于受到疫情等因素影响,我国燃料电池汽车产销量出现下降,但2021年燃料电池汽车产量和销量分别同比增加35%和49%;今年以来燃料电池汽车产销量进一步增加,上半年燃料电池汽车产量1,804辆,已经超过去年全年。我国《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》显示,计划到2025年我国燃料电池车辆保有量达到5万辆。据此计算,未来几年我国燃料电池汽车保有量的年均增长率将超过50%。燃料电池汽车主要包括燃料电池系统,车载储氢系统,整车控制系统等。其中,燃料电池系统是核心,成本有望随着技术进步和规模扩大而下降。燃料电池汽车适合重型和长途运输,在行驶里程要求高,载重量大的市场中更具竞争力。

  工业领域:

  氢不仅作为工业燃料,也可以作为工业原料帮助工业减碳发展。在氢冶金,合成燃料,工业燃料等的带动下,2060年工业部门氢需求量将达到7,794万吨,接近交通领域的两倍。例如,在钢铁领域,2020年国内钢铁行业碳排放总量约18亿吨,占全国碳排放总量的15%左右。按照2030年减碳30%目标,需减排5.4亿吨,面临巨大挑战。氢冶金是钢铁行业实现“双碳”目标的革命性技术,绿氢有望逐渐成为化工生产常规原料。就化工行业而言,氢气是合成氨,合成甲醇,石油精炼和煤化工行业中的重要原料。目前,工业用氢主要依赖化石能源制取。随着可再生能源发电价格持续下降,到2030年国内部分地区有望实现绿氢平价,绿氢将进入工业领域,逐渐成为化工生产常规原料。

  发电领域:

  氢能发电主要有两种方式。一种是将氢能用于燃气轮机,带动电机产生电流输出,即“氢能发电机”。氢能发电及可以被整合到电网电力输送线路中,以此实现电能的合理化应用,减少资源浪费。另一种是利用电解水的逆反应,氢气与氧气(或空气)发生电化学反应生成水并释放出电能,即“燃料电池技术”。燃料电池可应用于固定或移动式电站,备用峰值电站,备用电源,热电联供系统等发电设备。目前两种氢能发电均存在成本较高的问题。燃料电池发电成本大约2.5-3元/度,而其他技术发电成本基本低于1元/度。降低成本是氢能在发电领域发展的关键。

  建筑领域:

  氢能供热供暖在建筑中不占优势,初期在建筑中主要采用混合氢气。氢气在建筑中的应用相对有限,与天然气供热等比较,氢气供热在效率,成本,安全和基础设施的可得性等方面均有短板。早期氢气在建筑中的使用将主要是混合形式,在2030年代后期,纯氢在建筑中的使用有望超过混合氢气。

  氢能行业融资

  今年上半年,氢能行业股权融资延续去年以来的火热,共发生融资事件21笔,融资金额15.9亿元,融资数量和金额分别比去年同期增加50%和137%。

  由于氢能行业处于起步阶段,氢能企业目前的融资主要集中在早期轮次,其中A轮无论是数量还是金额都位居前列,2022年上半年氢能领域A轮投资7笔,投资金额合计6.5亿元。

  从地区分布来看,上海,浙江,四川,北京等地氢能企业融资领先其他地区。其中上海,江苏是国内燃料电池车研发与示范最早的地区,四川是国内可再生能源制氢和燃料电池的核心部件电堆研发的重要地区,北京是较早开展燃料电池电堆和关键零部件研发的地区。

  上半年氢能企业融资主要集中在产业链中游,燃料电池的研发是投资热点,燃料电池的电堆,系统等高精尖技术备受资本青睐,共14笔。产业链上游制氢,储氢和加氢环节的投资共5笔,比去年增加4笔,氢能行业融资从扎堆燃料电池向上游产业延伸,投资者更加注重布局氢能全产业链。

  随着氢能产业的发展,企业间的国际投资与合作也不断加强。在利用外资方面,我国氢能企业不断加强与技术领先的外资企业合作,设立合资公司深化氢能领域布局。在对外直接投资方面,我国企业主要关注通过收购国外先进的氢能技术企业进入氢能产业。

  趋势及展望

  在政策支持,企业积极参与和受到资本青睐等多重有利因素的影响下,预计氢能产业的发展将呈现出星火燎原之势。展望未来,产业发展的主要趋势包括:

  氢能有望在交通运输领域率先实现商业化。预计“十四五”期间,中国氢能应用的需求增量主要来自于交通运输领域,氢燃料电池汽车的大规模推广是关键驱动力,长期来看工业领域仍是氢能应用的第一大领域,需求会在更有利的政策环境和技术环境下进一步释放。

  绿色制氢,氢燃料电池关键材料,加氢站设备国产化将成为氢能行业热门赛道。随着下游应用需求不断释放,目前已有超过三分之一的央企在制定包括制氢,储氢,加氢,用氢等全产业链的布局。大型央企入局产生了强有力的带动作用,预计资本市场对氢能关注度将持续升温,投资者重点关注绿色制氢,氢燃料电池关键材料,加氢站设备国产化等赛道,推动我国氢能科技迭代创新。

  氢能区域产业布局快速形成。氢能产业布局与区域资源禀赋高度相关,且短期内氢能长距离,大规模储运的成本瓶颈依然存在。预计在产业发展初期阶段,各地将优先打造区域内产业生态,随着产业进一步成熟,区域之间通过输氢管道等基础设施,由近及远连接形成全国性网络。

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