氢能源汽车的优点和缺点,氢能源汽车的优缺点都有哪些?未来展前景如何?

（报告出品方/作者：海通证券，梁中华，李林芷 ）

1. 发展氢能：零碳的重要抓手

氢能是指氢在物理与化学变化过程中释放的能量，它是一种理想的二次能源，被认 为是全球能源转型的重大战略方向。其产业链分为上游制氢、中游储运和下游终端消费 三个环节，涉及的产业领域非常广泛。

从生产端来看，氢能的优势在于制取、储运便利，相对环保。一是氢能来源广泛， 除了以化石燃料制氢外，还可利用风电、太阳能等通过电解水形式制氢。二是储运相对 便利，氢可以气、液态存储于高压罐中，也可以固态存储于储氢材料中，相对于以电网 运输，波动大、损耗多的风能、太阳能等更具优势。三是相对绿色环保，氢能的燃烧产 物是水，在使用可再生能源制氢的前提下能实现零碳排放，而传统化石能源通过制氢， 而不是直接发电，其碳排放强度也会有所下降。

从应用端来看，氢能的优势在于高效、应用广泛。一是高效，相对于其他常见能源， 氢气燃烧的热值更高，能达到 142KJ/g，远高于其他能源，从而能够提升效率。二是氢 气的应用广泛，既可以用作燃料电池发电，应用于汽车，船舶和航空领域，也可以单独 作为燃料气体或化工原料进入生产，同时还可以在天然气管道中掺氢燃烧，应用于建筑 供暖等。目前在已经规模化应用的能源中，仅有石油能具备供热、供电、交通燃料等多 种功能，而氢气无疑又是一种具有多种能源特性、适用多种场景的优质能源。

自《巴黎协定》制定了‚将全球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在 2℃以内， 并努力将温度上升幅度限制在 1.5℃以内‛的长期目标后，多国宣布在一定时间内实现 碳中和。而发展氢能来推进减碳、优化能源结构，是达成零碳排放的重要举措之一。

当前，全球多国已经出台氢能顶层设计和战略路线。在全球已有 31 个国家在国家层面提出了氢能相关战略，这些国家占全球 GDP 的 73%。 综合来看，海外各国的国家氢能战略，首要目标在于尽快脱碳，其次才是增加能源种类， 其中澳大利亚、俄罗斯、加拿大等国还有扩大氢能出口的战略目标。而重点技术领域上， 主要集中在降低氢价、发展氢燃料交通和工业脱碳上。值得注意的是，由于各国的资源 禀赋存在差异，发展氢能的路线也存在差异，例如天然气资源丰富的俄罗斯，就以发展 以天然气为原料的蓝氢，而非常见的绿氢为主要技术方向。

在 2021 年 9 月 22 日，在中央碳达峰、碳中和‚1+N‛ 政策体系中首个顶层设计文件《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工 作的意见》，着重提到了‚统筹推进氢能‘制储输用’全链条发展‛，‚推动加氢站建设‛， ‚推进可再生能源制氢等低碳前沿技术攻关‛，‚加强氢能生产、储存、应用关键技术研 发、示范和规模化应用‛等氢能源产业的重要举措。与此同时，各地政府也将氢能领域 作为实现‚双碳‛目标的重要抓手，截至 11 月中旬，我国有 20 多个省级市、40 多个 地级市推出了 60 多个氢能产业规划。

我们预计，国家战略层面的氢能源顶层设计方案或将在近期出台。为达到‚双碳‛ 目标，氢能将受到国家政策的大力支持。我们预计，方案将设定氢能源相关产业发展的 时间表、路线图，并设定量化目标。在重点推动领域方面，可再生能源制氢、氢能储运、 氢燃料电池、相关基础设施建设等领域或将被提及。

2. 我国氢能现状：潜力大，难点多

中国的能源结构仍然以化石能源为主，急需加强清洁能源发展。从一次能源消费结 构来看，我国煤炭、石油、天然气等化石能源的占比高达 84.1%，非化石能源占比仅为 15.9%，相较 2025 年 20%的要求还有一定距离，而相比 2060 年 80%的目标还相去甚 远。从最终能源消费结构来看，化石能源占比也依然高达 61.9%，电能占比仅为 26.9%， 而且从发电方式来看，高碳排放的火电仍是我国主要发电方式，占比高达 70.7%。氢能 作为绿色、清洁、高效的二次能源，可优化现有能源结构、有效降低二氧化碳排放量， 改善环境问题，助力‚双碳‛目标的实现。

而且我国制备氢气的资源很丰富，弃电资源能作为氢能供给的重要来源。中国是全 球第一大可再生能源发电国，截至 2020 年底，中国可再生能源发电装机总规模达 9.3 亿千瓦，占全球总量的 80%以上。我国每年在风电、光伏、水电等可再生能源上的弃电 约 1000 亿千瓦时，可用于电解水制氢约 200 万吨，可再生能源有望成为中国绿氢供给 的主要来源。

目前我国也是全球发展氢能速度较快的国家之一，在截至 2021 年初全球投资的氢 能项目中，我国占比较高。据国际氢能协会统计，全球氢能产业链上已建成、在建和规 划项目共 228 个，主要分布在欧洲、澳大利亚、亚洲、中东、智利等国家和地区。从地 域分布来看，预计欧洲的投资份额最大（约 45%），其次是亚洲，而中国占亚洲总投资 的 50%左右，居首位。（报告来源：未来智库）

虽然潜力大、增速快，但我国氢能行业仍面临以下难点。

一是我国生产的大都是高排放的灰氢。依据制取方式和过程中碳排放量的不同，氢 气可分为化石能源燃烧产生的灰氢、通过碳捕集和封存技术来减少碳排放制取的蓝氢， 以及由清洁能源和可再生能源制取的绿氢。从能源转换效率和排放量来看，无疑低排放、 高效率的绿氢，尤其是水力、风能电解制氢才是未来的主要方向。

中国当前煤化工行业发展较为成熟，2016 年我国煤制氢占比高达 62%，相比来看， 全球水平氢气供给中仅有 18%为煤制氢，而在氢能产业最为发达的日本，其煤制氢的比 重仅为 6%，电解水制取的绿氢占比高达 63%。在以煤炭作为制氢主要来源的情况下， 碳排放水平相比直接使用煤炭所差无几，无法达到低碳的要求，所以当前我们面临的一 个难点是需要加大研发和应用绿氢制造技术的比例。

二是制取、储运技术薄弱，绿氢价格短期或将较高。从纵向比较上看，我国仅有广 东省公布了自 2016 年以来能源用氢的价格，可以看到近年来一直保持上涨的趋势。从 横向比较上看，2021 年上半年，德国氢气价格为 74.4 元/公斤，美国为 106.35 元/公斤， 日本为 70 元/公斤，而中国仅为 60-70 元/公斤。

虽然我国的氢气价格并不算高，但需要注意，这一方面是由于我国氢气供给目前以 煤制氢为主，根据国际能源署的数据，2018 年煤制氢的价格约在 1.2-2.2 美元/千克，而 绿氢的价格高达 3-7.5 美元/千克，所以短期氢价相对较低。另一方面，是由于目前政府 在消费用氢上给予大量补贴，实际中用氢价格仅为 40 元/千克左右，但补贴难以长期维 持。如果未来绿氢占比提高、补贴金额减少，氢气价格或将出现明显的抬升。

除了生产成本，我国氢气储运成本也面临上涨的可能。目前国内普遍采用 20MPa 气态高压储氢和长管拖车运输的方式，成本约为 20 元/公斤，占氢气终端消费价格的一半。但气态运输储氢密度低，压缩能耗高，仅适用于日需求量在 300 千克以下、运输距 离较短的加氢站，随着今后国内用氢规模的扩大、运输距离的拉长，50MPa 气态高压储 氢或液氢运输才能满足高效经济的要求，目前国外采用低温液态储氢的比例高达 70%。 但在国内现有技术下，液化过程总成本高昂，且前期设备固定投资较大，这将进一步抬 升未来氢气的价格。

三是目前氢能的应用场景比较单一，主要作为传统化工原料。当前，我国氢气主要 应用于化工和钢铁等领域，具体分布在石化、化工、焦化等行业，主要作为化工原料用 于生产甲醇、合成氨以及各类化工产品如化肥等。其中，仅有少量的高纯度氢气作为工 业原料，如高纯度电子氢气等，而应用于燃料电池的能源用氢不足 0.1%。可以看出，目 前氢气消费仍然集中于传统高能耗领域，并未能发挥其减碳效果，这一方面是由于我国 目前制备高纯度氢气能力有限，另一方面也是因为相关的应用技术发展还尚未成熟。（报告来源：未来智库）

3. 未来趋势：空间广阔、赛道众多

我国发展氢能及相关产业是大势所趋，但仍面临众多难点、堵点。那么，未来氢能 源相关产业将会有多大的发展空间，又有哪些值得关注的细分赛道呢？

首先，从总量来看，氢能需求预计将保持年均 3.5%左右的增速，成为我国能源体 系的重要组成部分。根据行业权威机构中国氢能联盟预计，到 2030 年碳达峰情景下， 氢能在中国终端能源体系的占比将从 2019 年的 2.7%提高到 6%，而到 2060 年碳中和 情景下，这一比重将提高到 20%。这对应着我国对氢气的年需求量，从 2020 年的 3342 万吨，增长至 2030 年和 2060 年的 3715 万吨和 1.3 亿吨，年均增速约为 3.5%。这一 目标相较于该机构 2019 年制定的，未考虑‚双碳‛目标下，年均增速 2.0%的方案更为 积极。

对比国际上的路线图，我们预计实际增速可能高于此，或将在 6%左右。国际能源 署在《2050 年净零排放——全球能源部门路线图》中预测，为实现在 2050 年碳中和， 全球对氢气的需求将从 2020 年的 0.87 亿吨增长至 5.3 亿吨，年均增长 6.2%。为实现碳中和、全球降 温 1.5 度的目标，到 2050 年，全球对氢气的需求为 6.6 亿吨，占全球最终能源需求的 22%，年均增速达 7.0%。这两个目标均较国内机构要更积极，也就是说，如果碳中和 的进程需要加快，氢能源行业发展也会进一步提速。

氢能需求的增长，势必带来生产端的增长。前文提到，根据中国煤炭工业协会的统 计口径，2012-2020 年，我国氢气产量的年均增速约为 5.7%，呈现稳步增长趋势，预 计下一阶段生产增速将略有提高，以满足日益增长的国内消费和出口需求。

而产能的扩充将创造更多就业和投资。到 2050 年，全球氢能产业将每年创造 2.5 万亿美元的市场收益，并 提供超过 3000 万个工作岗位。而其与麦肯锡 2021 年 2 月发布的《氢能观察》中又进一 步提到，到 2030 年，对氢能源及整个价值链的总投资预计将达到 5000 亿美元。我国作 为产氢大国，产量约占全球的 1/3，并综合考虑发展速度，预计我国每年在氢能领域的 新增的就业和投资也将相当可观。

具体来看氢能源行业的细分赛道，哪些有发展机遇？这取决于目前行业面临的最大 痛点是什么，要特别关注我国当前氢能领域的薄弱环节、‚卡脖子‛领域。

一方面是如何获取更平价低碳的绿氢。

首先是提高绿氢占比。预计到 2050 年，随着我国能源结构转型，从以化石能源为主转为以可再生能源为主的能源消费结构， 通过可再生能源电解水制氢将成为主要的氢气来源，预计绿氢占比达到 70%以上，高排 放的灰氢占比将逐步缩减至 20%。在 2020 年考虑‚双碳‛目标后，这一目标也再次更 新，中国氢能联盟专家委员会主任余卓平提到，我国可再生能源制氢产量在 2030 年和 2060 年要分别达到 500 万吨和 1 亿吨，占比分别为 13.5%和 76.9%。

其次，在当前技术条件下，我国氢能终端消费价格高于其他能源，要推广氢能的使 用，就要实现绿氢平价。中国氢能联盟专家委员会主任余卓平分析，如果到 2025 年我 国风电、光伏的新增装机发电成本降低到 0.3 元/千瓦时，绿氢成本将降到约 25 元/千克， 能够与天然气制氢进行竞争。等 2030 年可再生能源发电成本降低到 0.2 元/千瓦时后， 绿氢成本将低至 15 元/千克，可以与现在化石能源加上碳捕集技术制氢的价格进行竞争。

另一方面是如何更广泛、高效地应用绿氢。能源转型委员会预测了到 2050 年氢能 在各行业的渗透率，在当前氢气的主要应用领域如氨和甲醇制取上，氢气渗透率将达 100%，而在钢铁、水泥等其他化工领域和水运、航空等交通领域，氢气的渗透率也将 继续提高，但这还需要将当前使用的灰氢转为绿氢，从而减少排放。国际氢能委员会分 析，在 2050 年氢气的消费结构中，43.2%的氢气将被用于交通领域，而第二大用途则 是用于工业，占比为 27.3%，另外，还有 9.8%和 16.7%的氢气将被运用于发电和热力。

其中，在运输方面，氢气主要用于制造燃料电池供电动汽车使用；而在工业领域， 主要是作为工业或能源原料；在发电领域，氢是储存可再生能源的主要选择之一，氢和 氨可用于燃气轮机以提高电力系统灵活性；在热力领域，氢气可以混合到现有天然气网 络中，未来也可以在氢气锅炉或燃料电池中直接使用。

为了实现在供给端平价和需求端广泛应用的目标，当前哪些氢能源产业领域和赛道 更值得关注？首先，我们可以参考政府报告中提到的重点技术领域，《2030 年碳达峰行 动方案》中提到了多项与氢能源相关的行动，如氢冶金试点、推广氢燃料动力车辆、推 进加氢站建设、创新低成本可再生能源制氢技术等。而在工信部发布的《‚十四五‛工 业绿色发展规划》中，也提到了发展可再生能源电解制氢技术，氢燃料燃气轮机、超高 压氢气压缩机、高效氢燃料电池等新能源装备，绿氢炼化等降碳技术等方向。（报告来源：未来智库）

而在当前全球各主要经济体提出的顶层氢能战略中，最受关注的应用领域是化工、 冶炼、中重型运输和公交。这说明，这些是在当前最具有紧迫性，也更具有可行性的技 术应用领域，也是未来我国在氢能综合应用中更应关注和突破的方向。

具体地，我们按产业链的上中下游分别寻找未来的焦点赛道。从生产端看，核心在 于如何低成本制取零碳排放的绿氢，与此相关的赛道包括电解槽、催化剂、碳捕集和封 存（CCUS）等。其中，可以从低碳电力和水中产生干净的氢气，是未来增加绿氢供给 的核心。近年来我国电解制氢项目及装机容量增速较快，从 2015 年的 1.63MW，增至 2020 年的 23.47MW，年均增速高达 70.5%。要实现到 2030 年和 2060 年绿氢占比达 13.5%和 76.9%的目标，分别需要部署电解槽装机 80GW 和 500GW，这意味着在 2020-2030 年间要保持年均 125.6%的超高增速，而在 2030 年后，年增速逐步趋于正常。

从储运端看，需要提高储运的效率、增加基础设施供应，主要涉及的赛道包括高压 气氢储运、液化储运、氢气管网建设等。

在储运的基础设施上，氢气管网建设有较大的发展空间。工业氢气运输主要以管道 形式为主，低压管道运氢适合大规模、长距离的情况，在未来有极大的需求。全球在 2020 年共建成输氢管道 6000 公里，其中，中国仅有 400 公里，占比为 6.7%。而根据刘自亮 等的研究，预计在中速发展的情况下，到 2050 年全球将建成长距离和短距离输氢管道 7.5 万和 100 万公里，年均增速约为 18.9%。中国预计到 2030 年将建成氢气管道 3000 公里，年均增速为 22.3%，较全球增长更快。

从需求端看，值得关注的赛道包括氢燃料电池与催化剂，氢燃料车以及相关的基础 设施建设等。

氢燃料电池通过将氢气和氧气转化为水，从而产生电能，是未来氢气应用在化工、交通、发电等领域的重要形式。我国燃料电池系统的规模将从 2019 年的 1 万套，增长到 2050 年的 550 万套。这其中 需要重点攻克的技术难关，是催化剂的研发。氢燃料电池的核心系统是电堆，电堆系统 的核心是催化剂和质子交换膜，其中催化剂占燃料电池电堆成本的 40%以上。目前燃料 电池的催化剂主要是昂贵的铂基，且我国目前还未能实现量产，未来对燃料电池的高需 求，势必需要我国能尽快开发高效低成本的低铂或非铂催化剂。

氢燃料电池在交通运输行业中的应用是未来的重要增长点。目前我国燃料电池汽车 占新能源汽车销量的比重最高也不超过 0.4%。其中，截至 2020 年 8 月，燃料电池车主 要以物流车和客车为主，乘用车占比仅为 0.1%，且主要用于租赁。根据车百智库的预测， 氢燃料电池汽车保有量将在 2025、2035 和 2050 年分别达到 10 万、100 万和 3000 万 辆，年均增速约为 25.6%，主要应用于重卡、客车等大型车辆中，在乘用车中的渗透率 也将提高到 12%。

而氢燃料汽车的广泛应用，还需要基础设施，如加氢站的配套建设。截至 2020 年 底，全球共建成加氢站约 544 座，其中我国 128 座，占比约为 23.5%。预计我国加氢站数量在 2035 年将达到 1500 座，在 2050 年将达到 10000 座以上，为实现这一目标，加氢站数量的年均增速达 15.6%。而根据香 橙研究会统计的情况，当前我国加氢站建设的速度在全球领先，在建数量远超其他国家 和地区，可以预见在近期，我国将继续推进氢能基础设施领域建设。

虽然目前我国氢能源产业规划的顶层设计尚未公布，但根据各省份已经公布的氢能 源产业发展规划、路线图，我们也可以研判，在短期内，在应用端发力会是氢能产业发 展的重心。

综合来看，氢能产业未来具有广阔的发展空间。短期发展视角来看，可以关注氢能 应用领域的热点赛道，尤其是氢燃料电池、燃料电池车及加氢站建设。而从中长期发展 视角看，可以关注上游的可再生能源制氢、电解槽等赛道，以及中游的液氢储运、输氢管道建设等赛道。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】。未来智库 - 官方网站

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（报告出品方/作者：海通证券，梁中华，李林芷 ）

1. 发展氢能：零碳的重要抓手

氢能是指氢在物理与化学变化过程中释放的能量，它是一种理想的二次能源，被认 为是全球能源转型的重大战略方向。其产业链分为上游制氢、中游储运和下游终端消费 三个环节，涉及的产业领域非常广泛。

从生产端来看，氢能的优势在于制取、储运便利，相对环保。一是氢能来源广泛， 除了以化石燃料制氢外，还可利用风电、太阳能等通过电解水形式制氢。二是储运相对 便利，氢可以气、液态存储于高压罐中，也可以固态存储于储氢材料中，相对于以电网 运输，波动大、损耗多的风能、太阳能等更具优势。三是相对绿色环保，氢能的燃烧产 物是水，在使用可再生能源制氢的前提下能实现零碳排放，而传统化石能源通过制氢， 而不是直接发电，其碳排放强度也会有所下降。

从应用端来看，氢能的优势在于高效、应用广泛。一是高效，相对于其他常见能源， 氢气燃烧的热值更高，能达到 142KJ/g，远高于其他能源，从而能够提升效率。二是氢 气的应用广泛，既可以用作燃料电池发电，应用于汽车，船舶和航空领域，也可以单独 作为燃料气体或化工原料进入生产，同时还可以在天然气管道中掺氢燃烧，应用于建筑 供暖等。目前在已经规模化应用的能源中，仅有石油能具备供热、供电、交通燃料等多 种功能，而氢气无疑又是一种具有多种能源特性、适用多种场景的优质能源。

自《巴黎协定》制定了‚将全球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在 2℃以内， 并努力将温度上升幅度限制在 1.5℃以内‛的长期目标后，多国宣布在一定时间内实现 碳中和。而发展氢能来推进减碳、优化能源结构，是达成零碳排放的重要举措之一。

当前，全球多国已经出台氢能顶层设计和战略路线。在全球已有 31 个国家在国家层面提出了氢能相关战略，这些国家占全球 GDP 的 73%。 综合来看，海外各国的国家氢能战略，首要目标在于尽快脱碳，其次才是增加能源种类， 其中澳大利亚、俄罗斯、加拿大等国还有扩大氢能出口的战略目标。而重点技术领域上， 主要集中在降低氢价、发展氢燃料交通和工业脱碳上。值得注意的是，由于各国的资源 禀赋存在差异，发展氢能的路线也存在差异，例如天然气资源丰富的俄罗斯，就以发展 以天然气为原料的蓝氢，而非常见的绿氢为主要技术方向。

在 2021 年 9 月 22 日，在中央碳达峰、碳中和‚1+N‛ 政策体系中首个顶层设计文件《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工 作的意见》，着重提到了‚统筹推进氢能‘制储输用’全链条发展‛，‚推动加氢站建设‛， ‚推进可再生能源制氢等低碳前沿技术攻关‛，‚加强氢能生产、储存、应用关键技术研 发、示范和规模化应用‛等氢能源产业的重要举措。与此同时，各地政府也将氢能领域 作为实现‚双碳‛目标的重要抓手，截至 11 月中旬，我国有 20 多个省级市、40 多个 地级市推出了 60 多个氢能产业规划。

我们预计，国家战略层面的氢能源顶层设计方案或将在近期出台。为达到‚双碳‛ 目标，氢能将受到国家政策的大力支持。我们预计，方案将设定氢能源相关产业发展的 时间表、路线图，并设定量化目标。在重点推动领域方面，可再生能源制氢、氢能储运、 氢燃料电池、相关基础设施建设等领域或将被提及。

2. 我国氢能现状：潜力大，难点多

中国的能源结构仍然以化石能源为主，急需加强清洁能源发展。从一次能源消费结 构来看，我国煤炭、石油、天然气等化石能源的占比高达 84.1%，非化石能源占比仅为 15.9%，相较 2025 年 20%的要求还有一定距离，而相比 2060 年 80%的目标还相去甚 远。从最终能源消费结构来看，化石能源占比也依然高达 61.9%，电能占比仅为 26.9%， 而且从发电方式来看，高碳排放的火电仍是我国主要发电方式，占比高达 70.7%。氢能 作为绿色、清洁、高效的二次能源，可优化现有能源结构、有效降低二氧化碳排放量， 改善环境问题，助力‚双碳‛目标的实现。

而且我国制备氢气的资源很丰富，弃电资源能作为氢能供给的重要来源。中国是全 球第一大可再生能源发电国，截至 2020 年底，中国可再生能源发电装机总规模达 9.3 亿千瓦，占全球总量的 80%以上。我国每年在风电、光伏、水电等可再生能源上的弃电 约 1000 亿千瓦时，可用于电解水制氢约 200 万吨，可再生能源有望成为中国绿氢供给 的主要来源。

目前我国也是全球发展氢能速度较快的国家之一，在截至 2021 年初全球投资的氢 能项目中，我国占比较高。据国际氢能协会统计，全球氢能产业链上已建成、在建和规 划项目共 228 个，主要分布在欧洲、澳大利亚、亚洲、中东、智利等国家和地区。从地 域分布来看，预计欧洲的投资份额最大（约 45%），其次是亚洲，而中国占亚洲总投资 的 50%左右，居首位。（报告来源：未来智库）

虽然潜力大、增速快，但我国氢能行业仍面临以下难点。

一是我国生产的大都是高排放的灰氢。依据制取方式和过程中碳排放量的不同，氢 气可分为化石能源燃烧产生的灰氢、通过碳捕集和封存技术来减少碳排放制取的蓝氢， 以及由清洁能源和可再生能源制取的绿氢。从能源转换效率和排放量来看，无疑低排放、 高效率的绿氢，尤其是水力、风能电解制氢才是未来的主要方向。

中国当前煤化工行业发展较为成熟，2016 年我国煤制氢占比高达 62%，相比来看， 全球水平氢气供给中仅有 18%为煤制氢，而在氢能产业最为发达的日本，其煤制氢的比 重仅为 6%，电解水制取的绿氢占比高达 63%。在以煤炭作为制氢主要来源的情况下， 碳排放水平相比直接使用煤炭所差无几，无法达到低碳的要求，所以当前我们面临的一 个难点是需要加大研发和应用绿氢制造技术的比例。

二是制取、储运技术薄弱，绿氢价格短期或将较高。从纵向比较上看，我国仅有广 东省公布了自 2016 年以来能源用氢的价格，可以看到近年来一直保持上涨的趋势。从 横向比较上看，2021 年上半年，德国氢气价格为 74.4 元/公斤，美国为 106.35 元/公斤， 日本为 70 元/公斤，而中国仅为 60-70 元/公斤。

虽然我国的氢气价格并不算高，但需要注意，这一方面是由于我国氢气供给目前以 煤制氢为主，根据国际能源署的数据，2018 年煤制氢的价格约在 1.2-2.2 美元/千克，而 绿氢的价格高达 3-7.5 美元/千克，所以短期氢价相对较低。另一方面，是由于目前政府 在消费用氢上给予大量补贴，实际中用氢价格仅为 40 元/千克左右，但补贴难以长期维 持。如果未来绿氢占比提高、补贴金额减少，氢气价格或将出现明显的抬升。

除了生产成本，我国氢气储运成本也面临上涨的可能。目前国内普遍采用 20MPa 气态高压储氢和长管拖车运输的方式，成本约为 20 元/公斤，占氢气终端消费价格的一半。但气态运输储氢密度低，压缩能耗高，仅适用于日需求量在 300 千克以下、运输距 离较短的加氢站，随着今后国内用氢规模的扩大、运输距离的拉长，50MPa 气态高压储 氢或液氢运输才能满足高效经济的要求，目前国外采用低温液态储氢的比例高达 70%。 但在国内现有技术下，液化过程总成本高昂，且前期设备固定投资较大，这将进一步抬 升未来氢气的价格。

三是目前氢能的应用场景比较单一，主要作为传统化工原料。当前，我国氢气主要 应用于化工和钢铁等领域，具体分布在石化、化工、焦化等行业，主要作为化工原料用 于生产甲醇、合成氨以及各类化工产品如化肥等。其中，仅有少量的高纯度氢气作为工 业原料，如高纯度电子氢气等，而应用于燃料电池的能源用氢不足 0.1%。可以看出，目 前氢气消费仍然集中于传统高能耗领域，并未能发挥其减碳效果，这一方面是由于我国 目前制备高纯度氢气能力有限，另一方面也是因为相关的应用技术发展还尚未成熟。（报告来源：未来智库）

3. 未来趋势：空间广阔、赛道众多

我国发展氢能及相关产业是大势所趋，但仍面临众多难点、堵点。那么，未来氢能 源相关产业将会有多大的发展空间，又有哪些值得关注的细分赛道呢？

首先，从总量来看，氢能需求预计将保持年均 3.5%左右的增速，成为我国能源体 系的重要组成部分。根据行业权威机构中国氢能联盟预计，到 2030 年碳达峰情景下， 氢能在中国终端能源体系的占比将从 2019 年的 2.7%提高到 6%，而到 2060 年碳中和 情景下，这一比重将提高到 20%。这对应着我国对氢气的年需求量，从 2020 年的 3342 万吨，增长至 2030 年和 2060 年的 3715 万吨和 1.3 亿吨，年均增速约为 3.5%。这一 目标相较于该机构 2019 年制定的，未考虑‚双碳‛目标下，年均增速 2.0%的方案更为 积极。

对比国际上的路线图，我们预计实际增速可能高于此，或将在 6%左右。国际能源 署在《2050 年净零排放——全球能源部门路线图》中预测，为实现在 2050 年碳中和， 全球对氢气的需求将从 2020 年的 0.87 亿吨增长至 5.3 亿吨，年均增长 6.2%。为实现碳中和、全球降 温 1.5 度的目标，到 2050 年，全球对氢气的需求为 6.6 亿吨，占全球最终能源需求的 22%，年均增速达 7.0%。这两个目标均较国内机构要更积极，也就是说，如果碳中和 的进程需要加快，氢能源行业发展也会进一步提速。

氢能需求的增长，势必带来生产端的增长。前文提到，根据中国煤炭工业协会的统 计口径，2012-2020 年，我国氢气产量的年均增速约为 5.7%，呈现稳步增长趋势，预 计下一阶段生产增速将略有提高，以满足日益增长的国内消费和出口需求。

而产能的扩充将创造更多就业和投资。到 2050 年，全球氢能产业将每年创造 2.5 万亿美元的市场收益，并 提供超过 3000 万个工作岗位。而其与麦肯锡 2021 年 2 月发布的《氢能观察》中又进一 步提到，到 2030 年，对氢能源及整个价值链的总投资预计将达到 5000 亿美元。我国作 为产氢大国，产量约占全球的 1/3，并综合考虑发展速度，预计我国每年在氢能领域的 新增的就业和投资也将相当可观。

具体来看氢能源行业的细分赛道，哪些有发展机遇？这取决于目前行业面临的最大 痛点是什么，要特别关注我国当前氢能领域的薄弱环节、‚卡脖子‛领域。

一方面是如何获取更平价低碳的绿氢。

首先是提高绿氢占比。预计到 2050 年，随着我国能源结构转型，从以化石能源为主转为以可再生能源为主的能源消费结构， 通过可再生能源电解水制氢将成为主要的氢气来源，预计绿氢占比达到 70%以上，高排 放的灰氢占比将逐步缩减至 20%。在 2020 年考虑‚双碳‛目标后，这一目标也再次更 新，中国氢能联盟专家委员会主任余卓平提到，我国可再生能源制氢产量在 2030 年和 2060 年要分别达到 500 万吨和 1 亿吨，占比分别为 13.5%和 76.9%。

其次，在当前技术条件下，我国氢能终端消费价格高于其他能源，要推广氢能的使 用，就要实现绿氢平价。中国氢能联盟专家委员会主任余卓平分析，如果到 2025 年我 国风电、光伏的新增装机发电成本降低到 0.3 元/千瓦时，绿氢成本将降到约 25 元/千克， 能够与天然气制氢进行竞争。等 2030 年可再生能源发电成本降低到 0.2 元/千瓦时后， 绿氢成本将低至 15 元/千克，可以与现在化石能源加上碳捕集技术制氢的价格进行竞争。

另一方面是如何更广泛、高效地应用绿氢。能源转型委员会预测了到 2050 年氢能 在各行业的渗透率，在当前氢气的主要应用领域如氨和甲醇制取上，氢气渗透率将达 100%，而在钢铁、水泥等其他化工领域和水运、航空等交通领域，氢气的渗透率也将 继续提高，但这还需要将当前使用的灰氢转为绿氢，从而减少排放。国际氢能委员会分 析，在 2050 年氢气的消费结构中，43.2%的氢气将被用于交通领域，而第二大用途则 是用于工业，占比为 27.3%，另外，还有 9.8%和 16.7%的氢气将被运用于发电和热力。

其中，在运输方面，氢气主要用于制造燃料电池供电动汽车使用；而在工业领域， 主要是作为工业或能源原料；在发电领域，氢是储存可再生能源的主要选择之一，氢和 氨可用于燃气轮机以提高电力系统灵活性；在热力领域，氢气可以混合到现有天然气网 络中，未来也可以在氢气锅炉或燃料电池中直接使用。

为了实现在供给端平价和需求端广泛应用的目标，当前哪些氢能源产业领域和赛道 更值得关注？首先，我们可以参考政府报告中提到的重点技术领域，《2030 年碳达峰行 动方案》中提到了多项与氢能源相关的行动，如氢冶金试点、推广氢燃料动力车辆、推 进加氢站建设、创新低成本可再生能源制氢技术等。而在工信部发布的《‚十四五‛工 业绿色发展规划》中，也提到了发展可再生能源电解制氢技术，氢燃料燃气轮机、超高 压氢气压缩机、高效氢燃料电池等新能源装备，绿氢炼化等降碳技术等方向。（报告来源：未来智库）

而在当前全球各主要经济体提出的顶层氢能战略中，最受关注的应用领域是化工、 冶炼、中重型运输和公交。这说明，这些是在当前最具有紧迫性，也更具有可行性的技 术应用领域，也是未来我国在氢能综合应用中更应关注和突破的方向。

具体地，我们按产业链的上中下游分别寻找未来的焦点赛道。从生产端看，核心在 于如何低成本制取零碳排放的绿氢，与此相关的赛道包括电解槽、催化剂、碳捕集和封 存（CCUS）等。其中，可以从低碳电力和水中产生干净的氢气，是未来增加绿氢供给 的核心。近年来我国电解制氢项目及装机容量增速较快，从 2015 年的 1.63MW，增至 2020 年的 23.47MW，年均增速高达 70.5%。要实现到 2030 年和 2060 年绿氢占比达 13.5%和 76.9%的目标，分别需要部署电解槽装机 80GW 和 500GW，这意味着在 2020-2030 年间要保持年均 125.6%的超高增速，而在 2030 年后，年增速逐步趋于正常。

从储运端看，需要提高储运的效率、增加基础设施供应，主要涉及的赛道包括高压 气氢储运、液化储运、氢气管网建设等。

在储运的基础设施上，氢气管网建设有较大的发展空间。工业氢气运输主要以管道 形式为主，低压管道运氢适合大规模、长距离的情况，在未来有极大的需求。全球在 2020 年共建成输氢管道 6000 公里，其中，中国仅有 400 公里，占比为 6.7%。而根据刘自亮 等的研究，预计在中速发展的情况下，到 2050 年全球将建成长距离和短距离输氢管道 7.5 万和 100 万公里，年均增速约为 18.9%。中国预计到 2030 年将建成氢气管道 3000 公里，年均增速为 22.3%，较全球增长更快。

从需求端看，值得关注的赛道包括氢燃料电池与催化剂，氢燃料车以及相关的基础 设施建设等。

氢燃料电池通过将氢气和氧气转化为水，从而产生电能，是未来氢气应用在化工、交通、发电等领域的重要形式。我国燃料电池系统的规模将从 2019 年的 1 万套，增长到 2050 年的 550 万套。这其中 需要重点攻克的技术难关，是催化剂的研发。氢燃料电池的核心系统是电堆，电堆系统 的核心是催化剂和质子交换膜，其中催化剂占燃料电池电堆成本的 40%以上。目前燃料 电池的催化剂主要是昂贵的铂基，且我国目前还未能实现量产，未来对燃料电池的高需 求，势必需要我国能尽快开发高效低成本的低铂或非铂催化剂。

氢燃料电池在交通运输行业中的应用是未来的重要增长点。目前我国燃料电池汽车 占新能源汽车销量的比重最高也不超过 0.4%。其中，截至 2020 年 8 月，燃料电池车主 要以物流车和客车为主，乘用车占比仅为 0.1%，且主要用于租赁。根据车百智库的预测， 氢燃料电池汽车保有量将在 2025、2035 和 2050 年分别达到 10 万、100 万和 3000 万 辆，年均增速约为 25.6%，主要应用于重卡、客车等大型车辆中，在乘用车中的渗透率 也将提高到 12%。

而氢燃料汽车的广泛应用，还需要基础设施，如加氢站的配套建设。截至 2020 年 底，全球共建成加氢站约 544 座，其中我国 128 座，占比约为 23.5%。预计我国加氢站数量在 2035 年将达到 1500 座，在 2050 年将达到 10000 座以上，为实现这一目标，加氢站数量的年均增速达 15.6%。而根据香 橙研究会统计的情况，当前我国加氢站建设的速度在全球领先，在建数量远超其他国家 和地区，可以预见在近期，我国将继续推进氢能基础设施领域建设。

虽然目前我国氢能源产业规划的顶层设计尚未公布，但根据各省份已经公布的氢能 源产业发展规划、路线图，我们也可以研判，在短期内，在应用端发力会是氢能产业发 展的重心。

综合来看，氢能产业未来具有广阔的发展空间。短期发展视角来看，可以关注氢能 应用领域的热点赛道，尤其是氢燃料电池、燃料电池车及加氢站建设。而从中长期发展 视角看，可以关注上游的可再生能源制氢、电解槽等赛道，以及中游的液氢储运、输氢管道建设等赛道。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】。未来智库 - 官方网站