2016年氢能产业链深度研究报告 氢能产业链

２０１６年氢能产业链深度研究报告

人类历史上每一次能源利用的里程碑式发展，都会开启一个新的时

代。从木柴到煤炭再到石油，人类文明也随之飞速进步，同时也越

来越离不开能源。而目前煤炭和石油等石化能源正面临着枯竭，人

类文明又将面临一个重大的转折。未来能源的选择将何去何从？答

案似乎模糊却也清晰，高效、清洁、可持续是要素，其中高效是必

要条件。高效就意味着能量密度高，寻踪能源发展史不难发现每次

能源的更迭都是在向更高的能量密度发展。由此来看，目前所知的

燃料中能量密度最高就是氢气，同时它还具备清洁和可持续的优势，

因此氢能极大概率将成为能源的终极之路。

主要观点

1. 氢能储量大污染小效率高，有望取代传统能源，市场直逼4万亿美元。

氢是最理想的替代能源。氢元素是宇宙最丰富的元素，它构成了宇宙质

量的75%。氢取自于水，反应后生成水，实现了可循环零污染，同时

氢能热值142KJ/g，效率高，并且无工作温度限制。

目前全球传统能源的年均消费量有45亿亿英热单位，对应市场空间超

过3万8千亿美元。如果氢能源成功替代传统能源，其市场空间将直

逼4万亿美元。

2. 上游电解水制氢技术将成主流，成本是掣肘，期待电价下降带来利润

空间。

制氢途径主要有热化学重整、电解水和光解水三类。当前主要以石化燃

料化学重整为主，但是该方法不可持续也不环保；光解水是理论上最理

想的技术，但仍处于研究阶段。

电解水高效低碳可持续，并且技术业已成熟，高电价引起的高成本是目

前的主要障碍。近几年，可再生能源发电的装机总量和发电量都在快速

增长，电价下降是必然趋势，所以我们预测未来5-10年电解水制氢即

将“有利可图”。

3. 中游高密度储氢是关键，高压气态是过渡，看好化学储氢带来产业突

破。

高密度储氢有低温液态储氢、高压气态储氢，储氢材料储氢三种。低温

储氢不经济；高压气态储氢是目前商业应用的主要方式，但是比容量低

限制了它的长远发展。

化学储氢是最理想的，比容量高、安全性好、成本低，但是材料的可逆

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吸放氢和吸放氢温度技术问题尚待攻克，一旦取得突破将打通整条氢能

源产业链。

4. 下游固定式领域发展稳定，汽车领域或将激发1万5千亿美元的市

场空间，无人机上的应用将是未来看点。

氢能源应用以燃料电池为基础，目前主要分布在叉、固定式和便携式三

个方面。

固定式领域发展快速，2013出货功率187百万瓦特，年增长率达到

50%。交通领域，叉车市场向好，在美国年复合增速高达52%，小型

车或在丰田Mirai 首发引领下取得突破，看1万5千亿美元的市场空间。

消费级无人机预计将迎来爆发元年，其功能系统目前主要是锂电池，搭

载氢燃料电池的无人机具有轻量和高续航特性或将强势逆袭。

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２０１６年氢能产业链深度研究报告

目录

一、能源短缺和环境恶化，可持续清洁能源的开发迫在眉睫 . ................................................................................ 7

（一）传统石化能源可用年数不超过120年 .................................................................................................. 7

（二）环境恶化，生存受到挑战 .................................................................................................................... 8

（三）可持续清洁能源的开发是唯一解决方案 ............................................................................................... 9

二、氢能源是终极能源之路 .................................................................................................................................. 9

（一）氢能大储量、零污染、高效率 ............................................................................................................. 9

（二）氢能源生产和使用形成可循环闭环，实现可持续发展 .......................................................................... 9

（三）氢气比能量高，易于实现轻量化和高续航 . ......................................................................................... 10

（四）未来电和氢将成为能源结构两大支柱，实现能源的标准化 ................................................................. 12

三、氢能源正处于产业化前夕，市场空间直逼4万亿美元 .................................................................................. 12

（一）氢能大蓝海，想象空间无限 . .............................................................................................................. 13

（二）氢能发展已进入市场推广阶段，政策支持发展有保障 ........................................................................ 13

（三）氢能产业链三大环节：上游看电解水、中游看化学储氢、下游交通领域值得期待 .............................. 17

1、氢能产业链分为上游制氢、中游储氢和下游应用三大环节 . .................................................................. 17

2、上游制氢：电解水制氢将成主流，成本将随电价下降而下降 ............................................................... 18

3、中游储运：高密度储氢是关键，储氢材料突破将助力氢能大发展 ........................................................ 22

4、下游应用：万事俱备只欠东风，交通领域起飞在即，无人机上的应用有望成为突破口 . ........................ 26

四、氢能产业链上的公司梳理............................................................................................................................. 34

（一）A 股标的梳理 .................................................................................................................................... 34

（二）推荐公司 . .......................................................................................................................................... 36

1、三环集团：固体氧化物燃料电池隔膜板的主要供应商 . ......................................................................... 36

2、富瑞特装：全球首家突破储氢材料技术的企业 .................................................................................... 38

3、长城电工：控股中国燃料电池领域规模最大的企业新源动力9%的股权 . .............................................. 39

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图表目录

图表 1 全球能源消费结构 .................................................................................................................................. 7

图表 2 传统能源储量/消费量.............................................................................................................................. 7

图表 3 传统石化原料的用途............................................................................................................................... 8

图表 4 年均碳排放............................................................................................................................................. 8

图表 5 环境恶化实例 ......................................................................................................................................... 8

图表 6 新能源替代传统能源结构图 .................................................................................................................... 9

图表 7 氢能源发展史 ....................................................................................................................................... 10

图表 8 氢经济示意图 ....................................................................................................................................... 10

图表 9 主要燃料的热值比较表 ..........................................................................................................................11

图表 10 氢和锂电比能量比较............................................................................................................................11

图表 11 氢能实际应用 ..................................................................................................................................... 12

图表 12 氢能社会展望图.................................................................................................................................. 12

图表 13 氢能市场空间预测 .............................................................................................................................. 13

图表 14 美国能源署氢能源计划 ....................................................................................................................... 13

图表 15 支持氢能国家分布 .............................................................................................................................. 14

图表 16 各国氢能相关政策 .............................................................................................................................. 14

图表 17 氢能产业链......................................................................................................................................... 18

图表 18 氢气制备途径 ..................................................................................................................................... 18

图表 19 全球制氢能力（百万标准立方英尺/天）.............................................................................................. 19

图表 20 目前制氢主要原料 .............................................................................................................................. 19

图表 21 目前氢气主要用途 .............................................................................................................................. 19

图表 22 主要制氢技术成本对比 ....................................................................................................................... 20

图表 23 氢气成本与石油和天然气售价对比...................................................................................................... 20

图表 24 典型制氢工艺中各类能源的转化效率和温室气体排放量 ...................................................................... 20

图表 25 光解水制氢原理示意图 ....................................................................................................................... 21

图表 26 电极和反应物能带示意图.................................................................................................................... 21

图表 27 电解水制氢成本构成........................................................................................................................... 21

图表 28 可再生发电装机容量和发电量............................................................................................................. 21

图表 29 电解水制氢成本下降预期.................................................................................................................... 21

图表 30 典型储氢技术 ..................................................................................................................................... 22

图表 31 储氢钢瓶示意图.................................................................................................................................. 23

图表 32 钢瓶储氢容量和DOE 目标 ................................................................................................................. 23

图表 33 储氢钢瓶分类 ..................................................................................................................................... 23

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图表 34 储氢体积比密度.................................................................................................................................. 24

图表 35 固体储氢材料分类 .............................................................................................................................. 24

图表 36 碳基储氢材料 ..................................................................................................................................... 25

图表 37 MOFs 储氢材料 . ................................................................................................................................. 25

图表 38 化学储氢机理图.................................................................................................................................. 25

图表 39 氢化物理论储氢量（wt%）................................................................................................................. 25

图表 40 不同储氢材料的特点........................................................................................................................... 26

图表 41 “高效储氢”技术发展路线 . .................................................................................................................... 26

图表 42 氢能应用领域 ..................................................................................................................................... 26

图表 43 分地区燃料电池出货量（百万瓦特） .................................................................................................. 27

图表 44 分应用燃料电池出货量 ....................................................................................................................... 27

图表 45 便携式燃料电池.................................................................................................................................. 27

图表 46 美军燃料电池应用分类 ....................................................................................................................... 27

图表 47 2012年军用燃料电池资金支持项目 .................................................................................................... 27

图表 48 燃料电池作通信基站备用电源............................................................................................................. 28

图表 49 热电联产示意图.................................................................................................................................. 28

图表 50 燃料电池固定式领域出货量（万台） .................................................................................................. 29

图表 51 燃料电池固定式领域出货量（百万瓦特） ........................................................................................... 29

图表 52 固定式领域燃料电池全球主要制造商 .................................................................................................. 29

图表 53 燃料电池和锂离子电池动力车性能对比............................................................................................... 30

图表 54 全球燃料电池车增长迅速（台） ......................................................................................................... 30

图表 55 乘用车型燃料电池车占比最大............................................................................................................. 30

图表 56 美国燃料电池叉车销量（辆）............................................................................................................. 30

图表 57 叉车主要销售客户 .............................................................................................................................. 30

图表 58 燃料电池叉车主要制造商.................................................................................................................... 31

图表 59 全球汽车总销量（万辆）.................................................................................................................... 31

图表 60 运输领域能源消耗量（百万吨油当量）............................................................................................... 31

图表 61 小型燃料电池车发展历程.................................................................................................................... 32

图表 62 日本Mirai 性能参数 . ........................................................................................................................... 32

图表 63 电动车和燃料电池车成本和里程关系 .................................................................................................. 32

图表 64 Mirai 订单超预期 ................................................................................................................................ 33

图表 65 全球加氢站分布.................................................................................................................................. 33

图表 66 全球加氢站变化.................................................................................................................................. 33

图表 67 A 股标的公司列表............................................................................................................................... 34

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