氢能源汽车优缺点（氢能源行业深度研究）-知识分享

（报告出品方/作者：东吴证券，周尔双，黄瑞连）

一、政策利好频出，我国氢能产业有望迎来加速期

1.1. 氢气天然优势显著，是理想的“清洁能源”

相较煤炭、天然气、石油等传统燃料，氢气具备热值高、能量密度大、反应零排放等天然优势，是我国碳中和目标下理想的“清洁能源”。我国氢气产量全球领先，2020年达到2500万吨， 2012-2020年CAGR约5.74%。但是从下游应用来看，我国氢气仍主要应用于化工领域，以氨、甲醇等大宗材料合成为主，在能源消费领域渗透较低。

1.2. 政策利好不断，我国氢能发展将迎来加速期

多重利好政策加持下，我国氢能源行业有望进入高速成长期。氢能于2021M3被正式纳入“十四五” 规划“前沿科技和产业变革领域”，国家多部门对支持&规范氢能源的利好政策频出，涵盖氢能源技术路线、燃料电池汽车发展规划、氢能产业基础设施建设等细分领域。

国家和地方多重利好政策加持下，我国氢能源行业有望进入高速成长期，氢能将成为我国能源体系的重要组成部分，在交通运输、工业等领域有望实现持续渗透，产生较为广阔的经济市场。预计2036-2050年氢能源在我国能源消费中的占比将达到10%，年经济产值将超过10万亿元。在地方政策方面，已有超过20个省市发布氢能相关政策规划，明确2025&2030年氢能发展目标。

二、制氢：电解水制氢是长期发展方向，电解槽实现国产化

2.1 全球仍以化石能源制氢为主，电解水制氢渗透率较低

氢气制取方式繁多，可再生电力电解水制氢为低碳路径下的终极目标。①根据原材料的不同，氢气制取主要分为化石燃料制氢、工业副产氢和电解水制氢三大类，其中工业副产氢难以满足大规模集中供应；②对于化石能源和电解水制氢，根据碳排放量的不同，又划分为灰氢、蓝氢和绿氢三大类，其中蓝氢通过CCS（碳捕捉）技术降低化石燃料制氢的碳排放量，而绿氢采用可再生电力电解水制取，不仅可有效降低制取过程中的碳排放量，而且原材料可再生，符合可持续发展性。

全球范围内来看，现阶段氢气制取仍以化石能源为主，电解水制氢渗透率较低。①天然气制氢以甲烷水蒸气重整技术（SMR）为主，是世界主流制氢方式；我国受“富煤少气”能源结构限制，天然气制氢成本较高，而煤化工制氢技术已相对成熟，具备大规模&低成本的优势，已在我国大范围应用。 ②相较而言，电解水制氢在全球范围内仍处于发展初级阶段，2020年全球&我国电解水制氢占比分别仅为2%和1%，成长空间广阔。

2.2. 电解水制氢为长期发展方向，制氢电解槽装机量快速增长

长期来看，为实现我国2030年碳达峰、2060年碳中和的目标，“灰氢不可取、蓝氢可利用、绿氢是主力”为氢气制取发展的大方向。据中国氢能联盟研究院预测，2030年、 2040年和2050年我国可再生能源电解水制氢占比将分别达到15%、45%和70%。

虽然电解水制氢过程可实现零排放，但却是当下成本最高的制氢方式，电力成本为大规模应用的核心壁垒。电解水制氢耗电量大，目前电力来源仍以商业用电为主，2020 年电力在电解水制氢中的成本占比高达85.3%。（报告来源：未来智库）

2.3. 碱性电解槽是主流技术路线，本土企业基本实现国产化

根据电解质的不同，电解水制氢技术分为碱性（AWE）、质子交换膜（PEM）和固体氧化物（SOEC）三大类，目前全球范围内以碱性&PEM为主，2020年新增装机量合计全球占比高达92%。

①碱性水电解技术在我国广泛应用，技术成熟，商业化程度高，但是存在一定能耗较高、电解效率偏低等弊端，本土关键设备性能已接近国际先进水平；②对于PEM电解，国外已实现百兆瓦级别电解水制氢系统的应用，国内技术仍与海外存在较大差距，设备投资成本较高，仍处于产业化初期；③SOEC电解技术效率较高，而且热能可替代部分电能，能耗明显下降，但仍处于实验室级别，并未实现大规模商业化。

三、储运氢：储氢瓶市场广阔，高压储氢技术亟待突破

3.1. 高压气态储氢技术成熟，是我国当前主要储氢方式

储氢技术主要包括物理&化学两大类，根据存储状态可细分为高压气态储氢、低温液态储氢、固态储氢（物理吸附和化学氢化物）和有机液态储氢，其中高压气态储氢技术成熟度高、成本较低，是现阶段我国主要的储氢方式

3.2.长管拖车运氢应用广泛，管道输氢受制于高昂成本

高压气氢为我国氢气主要运输途径，20MPa长管拖车应用广泛，暂无法满足大规模氢气使用。商用氢气运输主要包括高压气氢、低温液氢和管道输氢三种方式，具体来看：①高压气氢运输：将高压氢气（通常20MPa)存储在压力容器中，灵活性高但载氢量小，适用于短距离&小体量输氢。②液氢槽车：运输效率高，约为气氢拖车运量的10倍，适合远距离& 大批量运输，但氢气液化功耗与运输损耗较大，而且液化关键设备高度依赖进口，成本较高。

3.3.受益燃料电池汽车渗透率提升，储氢瓶市场广阔

根据材质和工艺的不同，商用高压储氢瓶分为四大类型。其中I型瓶为全钢瓶，重量大，仅适用于加氢站固定式储氢；II型瓶采用钢质内胆碳纤维环绕，相较I型重量有所下降，但储氢密度依旧较低，难以满足车载储氢要求；III型瓶和IV型瓶适用于车载储氢，其中IV型瓶的塑料内胆颠覆原有气瓶技术，具备优异的抗氢脆腐蚀、高储氢密度、质量轻等优势。

四、加氢站：受制于高昂建设成本，设备国产化为降本核心

4.1.全球加氢站扩建进程加速，亚洲地区为产业重心

加氢站主要用于氢燃料汽车氢气加注，是联系产业链上游制氢和下游应用的重要枢纽，高密度的加氢站建设是氢燃料汽车大规模推广的必备条件。按照氢气来源的不同，分为外供氢和站内制氢两大类，其中外供氢加氢站又细分为气态氢拖车运输、液态氢运输和氢管道运输三大类，目前全球常采用长管拖车外供、高压存储气态氢的工艺。

随着氢燃料汽车的逐步导入，全球投入运营加氢站的数量快速增长。2020年全球共有553座加氢站投入运营，2014-2020年全球投入运营加氢站数量CAGR 达到20.46%，保持快速增长的态势。细分来看，亚洲地区为全球加氢站的扩建重心。截至2020年底，亚洲共有275座加氢站投入运营，占据全球近半份额，主要分布在中日韩三国，其中日本 142座、中国69座、韩国60座。

4.2. 政策扶持下，我国加氢站扩建力度持续加大

在政策扶持下，2016年起我国加氢站迈入建设高峰期。据GGII数据，2016年我国仅有3座加氢站新建，2020年新建加氢站数量快速增长至55座，2016-2020年CAGR高达 106.92%，正处于高速发展的导入阶段。

若按照地域划分，我国加氢站分布表现出较强的产业集聚现象。截至2020年底，广东省已建成31座加氢站，占我国加氢站建成总数的25%，并有16座处于在建状态。我国加氢站分布整体呈现较强的地域性，一方面取决于各地区政策规划及执行力度不同，另一方面由于氢气运输成本较高，也受到上游氢气产能的约束。

4.3. 我国加氢站建设成本高昂，降本路径逐步清晰

我国大多数加氢站暂未实现商业化运营，大范围扩建仍存在较大瓶颈，主要体现在：

首先，氢气在我国属于危险化学品，加氢站仍存在审批程序繁琐和不规范、行政许可要求不统一、主管部门不清晰等问题，一定程度上阻碍了我国新建加氢站的建设进度。

其次，我国加氢站建设&运营成本高昂，普遍没有实现盈利，是大规模普及的一大核心壁垒。 ①通常情况下，我国一座加注压力35MPa、日加注量500kg固定式加氢站的初始投资额高达1500- 2000万元（政府补贴300-500万元）；②从产业链角度来看，上游氢能供应体系不健全，下游燃料电池汽车暂未大规模放量，加氢站暂不具备商业化运营的条件，导致运营成本也普遍较高。

五、燃料电池：市场正在快速打开，锂电设备公司加速布局

5.1. 燃料电池汽车优点显著，有望与BEV形成互补

氢燃料电池汽车指以氢气为燃料，经电化学反应产生电能并作为动力源的汽车，运行过程零排放、无污染，能量转换效率高。相较BEV，FECV可解决其两大痛点：①锂离子能量密度有限，BEV 难以满足中长距离重载运输的需求，而氢气热值高、能量密度大，FECV续航能力可比肩甚至超越传统燃油车；②此外，FECV加注时间一般仅需15Min，可解决BEV充电时间长的短板。

5.2. 受益FECV持续导入，燃料电池市场正在快速打开

短期来看，全球燃料电池汽车销售仍以乘用车为主，正处快速增长期。现代NEXO、丰田Mirai、本田Clarity和奔驰 GLC F-Cell为全球主流FECV车型，据IEA数据，2020年疫情影响下，以上四大 FECV车系在全球仍合计实现销售9024辆，同比+13.74%。具体来看，韩国为全球燃料电池汽车产销中心。受益韩国本土市场快速放量，2020年现代NEXO 实现销售6781辆，同比+35.97%，在四大车系全球合计销量中的占比高达75.1%，同比+12.2pct。

在持续性政策推动下，我国FECV市场已经取得从0到 1的突破。2015年我国FECV销量仅为10辆，2019年快速增长至2737辆，期间CAGR高达306.74%，2020年销售出现明显下降，主要系国内氢燃料电池汽车示范城市群未定，车企对市场推广趋于保守。我国FECV市场定位与海外存在较大差异，仍以中长距离&重载的商用车为主，与BEV在车型上形成互补效果。特别的，2020年开始示范城市群政策开始重点推进FECV在重卡车型上得应用。

5.3. 燃料电池系统为FECV最核心部件，基本实现国产化

传统氢燃料电池汽车包含燃料电池系统、电驱动系统、电池系统等功能部件，其中燃料电池系统技术壁垒高，是决定FECV整车性能的核心环节。

从成本端看，燃料电池系统是FECV整车的价值量中心，在整车成本中的占比高达64%。我国燃料电池系统供应商主要包括三大类：①较早从事燃料电池行业且具备自主核心技术，如新源动力、亿华通等；②以国际技术引进&合作见长、具备一定批量化生产能力的企业，如重塑股份、国鸿氢能等；③通过投资、产业链合作与技术引进等方式拓展燃料电池相关业务的企业，如大洋电机、雄韬股份等。从技术层面来看，国内燃料电池系统在额定功率、质量功率密度、低温启动能力等关键指标上已逐步接近国际领先水平。

六、本土部分氢能设备企业梳理

杭氧股份：空分设备龙头，加快布局氢业务

公司是行业领先的空分设备和石化设备开发、设计、制造成套企业，所从事的主要业务为设备销售与工程业务、气体业务。①公司设备业务分为空分设备和石化设备，其中以空分设备为主；② 利用在空分设备设计制造的优势，实现产业链的延伸，大力进军工业气体领域，目前已发展成为国内最主要的工业气体供应商之一。2021H1公司气体销售、空分设备分别实现收入30.75、21.23 亿元，占营收比重分别为54.74%、37.80%。

伴随下游行业复苏，公司主营设备、气体业务同步回暖，营业收入、归母净利润呈现持续增长态势， 2017- 2020 年公司营业收入、归母净利润CAGR分别为15.81%、32.67%，2021Q1-Q3公司实现营收89.62亿元、实现归母净利润10.47亿元，分别同比增长24.03%、62.08%，业绩进一步提速。

科威尔：测试电源领军企业，燃料电池测试业务开始放量

公司是一家专注于测试电源行业的综合测试设备供应商，公司主要产品线有测试电源、燃料电池测试装备、功率半导体测试及智能制造装备等，主要应用于新能源发电、电动车辆、燃料电池、功率半导体等工业领域。此外，由于测试电源的通用性和行业延展性，公司产品还应用于轨道交通、汽车电子、智能制造、机电设备、航空航天、实验室认证等众多行业领域。（报告来源：未来智库）

2020年受疫情影响公司经营业绩出现了一定下滑，2021Q1-Q3实现营业收入、归母净利润分别为 1.72亿元、0.49亿元，分别同比增长47.63%、39.10%，重回正增长通道。2021H1燃料电池测试设备收入2362万元，占营收比达到23.25%，是公司收入的第二大来源。

冰轮环境：CCUS&氢能装备有望成为第二成长曲线

冰轮环境成立于1956年，长期深耕冷热产业链，早期以制冷压缩机起家，现有主营业务涵盖低温冷冻设备、中央空调设备、环保制热装备、氢能开发等。公司产品广泛应用于食品冷链、石化、能源、医药、冰雪体育等领域，主要客户包括思念集团、双汇集团、天缘食品等国内知名企业，并在40 余个国家建有生产基地，为全球120多个国家和地区用户提供全产品生命周期服务。

受益“双碳”政策推进，CCUS有望成为公司新一轮增长点。CCUS指碳捕获、封存与利用技术，公司深耕碳捕集核心装备气体增压机组&二氧化碳液化机组多年，受益碳中和背景下行业景气度提升，公司在手CCUS项目快速增长，主要涉及石油化工、燃煤电厂等行业。

在氢能装备领域，公司已经取得实质性进展突破。据公司公告，2021年公司研发的喷油螺杆氢气输送压缩机、氢气循环泵、高压加氢压缩机等产品已通过中国通用机械工业协会的科学技术成果鉴定，部分产品整体性能达到国际先进水平，有效填补了国内空白。此外，公司参与起草的液氢存储和运输国家标准已获批，研发用于氢液化的新型高效氦气螺杆压缩机被国家能源局遴选为第一批能源领域首台（套）重大技术装备项目。在客户端，公司已与重塑股份、东德实业、国富氢能确定战略合作关系，并积极拓展爱德曼、清能、潍柴动力等主流氢燃料电池客户。