1/42 2024 年 1 月 29 日 行业|深度|研究报告 行业研究报告 慧博智能投研 氢能兼具 能源与 化工原 料属性，是理 想的连 接新老 能源 的媒介。绿氢在 制氢过 程中完 全没有 碳排放。在现有的能 源转型 和气 候 变化的 背景下，绿氢 被认为 是未 来取代传 统高碳 能源的 关键能 源之一。第三 次能源革命中，可再 生能源 与新能 源汽车 产业链 驱动我 国经 济发展的 成果有 目共睹。世界 各国 均 不想在 绿氢为代表的第四次能源浪潮 中落后，都 把绿氢作为国家能源发展的新方向。目前 绿氢行业的前景依然广阔，生产成本 也逐渐 下降，市场规 模逐渐 扩大。预计未 来几 年将会有 更多的 绿氢项 目和应 用出现，为全 球可持续发展 做出重 要贡献。本篇文章 将 详细 介绍氢 能的概 念、分 类 等基 本内容，并 具体分析 绿氢所 具备的 优势。此外，我们还 将梳理目前推 动 行业 发展的 因素，并对绿 氢行业 现状和 发展 趋势 进行 深入分 析。接 着，我 们将对 绿氢 的 产业链各环节 及相关 公司进 行梳理，展望 市场空 间。希 望通 过 这些 介 绍，能 够启发 大家对 绿氢 行 业的了 解。目录 一、行业概述.1 二、行业 驱动因 素.4 三、行业 现状及 趋势.9 四、绿氢 制取.11 五、绿氢 储备及 加注.16 六、绿氢 应用.20 七、相关 公司.37 八、市场 空间分 析.39 九、参考 研报.42 1 1 氢能是一种优质且 最具可持续发 展潜力的二 次能源。与 电能类似，氢能 需要由 一次能 源转化 获得，而不像煤、石 油、天 然气可 以直接 开采。氢能的 能量密 度高、储存方 式简单，是大 规模、长周期 储能的 理想选择，为 可再生 能源规 模化消 纳提供 了解决 方案，并能 在不同行 业和地 区间进 行能量 再分配。因此 发展氢能是提 高能源 安全、促进能 源革命、引领 产业转 型升 级、实现 双碳 目 标绿色 发展的 重要途 径。2/42 2024 年 1 月 29 日 行业|深度|研究报告 2 根据氢能生产来源 和生产过程中 的碳排放情 况，可将氢 分为灰氢、蓝氢、绿氢。灰 氢是指 通过化 石燃料燃烧产生 的氢气。蓝氢 是指在 制氢过 程中增加 CCUS（Carbon Capture，Utilizationand Storage）碳捕捉、利用 与储存 技术产 生的氢 气。绿 氢是利 用风电、水 电、太阳 能、核 电等可 再生能 源制备 出的氢 气，制氢过程 完全没 有碳排 放。目前氢 能主要以灰 氢方式制取，绿氢逐步取 代灰氢成为 必然。目前 的氢气 主要是 灰氢，约占全 球氢气 产量的 95%，灰 氢在制 备过程 中会排 放较多 的二氧 化碳。绿氢在制 备过程 中完全 零排放 且可以 与可再 生能源耦合，未来占 比有望 不断提 高，逐 步取代 灰氢。3/42 2024 年 1 月 29 日 行业|深度|研究报告 2 1“”煤制氢路 线下每 生产 1 吨氢 气平均 需要消 耗煤炭约 6-8 吨，排放 15-20 吨左右 的二氧 化碳，此外 还会产生大量高 盐废水 及工业 废渣。天然气 制氢路 线下每 吨氢 气的生成 将排放 9-11 吨 二氧化 碳。根据 IEA，2021 年全球 9400 万 吨氢气 产量的 二氧化 碳排放 量超 9000 万 吨，低 碳排 制氢产 量不足 100 万吨。灰氢减碳空间 极大，而绿氢 在制备 过程中 几乎不 排放温 室气 体，每生产 1 吨氢气 碳排量仅 0.03 吨，在双碳目标要求 下灰氢 势必被 更清洁 的绿氢 所取代。2 近年来新 能源的 迅速发 展使得 电力输 送和综 合消纳 等困 难凸显，而可再 生能源 发电的 随机性、季节 性、反调峰特 性及不 可预测 性导致 部分电 能品质 较差，叠加 储能技术 有限，弃风弃 光 问题 快速增 长。而 用新能源发 电制氢，有利 于提高 可再生 能源利 用效率，助 力消纳新 能源 弃 风弃光 问题。绿氢作 为储能 的方式，或 将绿氢 转为绿 氨、绿 醇，具 备以下 优势：1）储 能规模大 且时间 长：电 化学储 能的容 量是兆 瓦级（MW），储 能时间是 1 天以内；抽水 蓄能容 量是吉 瓦级（GW），储 能时间是 1 周-1 个月；而氢 能储能的容 量是太 瓦级（TW），时间 可以达到 1 年以上；2）可跨长距 离储能：氢储 能可以 做到 跨区域 长距离储能；3）能 量转化 形式多 样化：从能量 转换上 看，氢能不仅 可转换 为电能，还可 以转换 为热能、化学能多 种形式 的能源。3 不同制氢 方式所 得的氢 气纯度 不同，采用电 解水绿 氢方 式 制氢，氢气纯 度最高，其中 PEM 水电 解制氢初产 物氢含量便高 达 99%，提 纯后纯度进一 步提升 至 99.999%，具有明 显优异性，适 用于对氢气纯 度、杂质含量 要求苛 刻的冶 金、陶 瓷、电 子、航 天航空 等行 业。3 氢能产业链包括制氢到用氢一系列环节，我国在技术、材料、装备等环节与国外先进水平仍有一定差距。从氢气制 备到使 用过程 来看，氢能产 业链可 分为制 氢、储运氢、加氢和 用氢四 个环节。根据 清华大 学的研究，我 国氢能 相关技 术已取 得长足 发展，但在氢 气的 制取、储 运、应 用等环 节仍存 在关键 技术未 被突破，与国 外先进 水平相 比还有 一定 差 距。4/42 2024 年 1 月 29 日 行业|深度|研究报告 1“”碳中和的目标推动 氢能加速发展。为达到 2016 年 巴 黎协定 提出的 在本世 纪中叶 前努力 将全球 温度控制较前 工业化 时期温 度上升 幅度限 制在 1.5 的 目标，碳中和已经成为全 球的共同愿景 和一致行动。目前全球 已有包 括欧盟、英国、加拿 大、日 本等多 个国 家和地区 超过 130 个 国家和 地区提 出了 碳 中和 或 零碳 目 标且大 部分计 划在 2050 年 实现。中国也 提 出自己的 碳中和 目标，即氧化 碳排放 力争 2030年前达到 峰值，2060 年前实 现碳中 和。通 过氢能 实现 深度脱碳 是实 现 碳中和 的必然 选择。2023 年 2 月 9 日，欧洲议会环境、公共卫生和 食品安 全委员会（ENVI）正式通过了欧洲碳边界 调整机制（CBAM）协议（也称碳关 税），2023 年 4 月 18 日，欧洲 议会通 过了新 的欧盟 碳边境 调节机 制（CBAM）；4 月 25 日在欧 盟理事 会获得 通过。至此，CBAM 已走完 所有流 程。过 渡期从 2023 年 10月 1 日至 2025 年 12 月 31 日，进口商需 递交碳 排放报 告。从 2026 年开始，欧盟 将逐年 减少碳 市场 上生产企业 10%的 免费配 额直至 2035 年 完全取 消免费 配额，同期要 求产品 进口者 需要根 据产品 生成过 程中产生的碳 排放支 付碳费 用，并 逐年提 高费率。CBAM 按照委 员会的 提议涵 盖钢铁、水泥、铝、化肥和 电力，并 扩展到 氢气、特定条 件下的 间接排 放、某些前体 以及一 些下游 产品，例如螺 钉和螺 栓以及 类似 的物品铁 或钢。新的协 议扩大 加入氢 气（欧 盟很多国家把 绿氢纳 入脱碳 主要燃 料，而 非欧盟 国家主 要是 用煤炭生 产灰氢）、若 干化学 前驱物、一些 钢铁下游产品（例如 螺丝、螺栓等），以 及在特 定条件 下的 范畴二间 接排放。我国是欧盟第一大 贸易伙伴和最 大商品进口 来源国，受 欧盟隐含碳税影响 大。我国 出口欧 盟的中 间产 品中 80%的碳排 放来 自金属、化学 品和非 金属矿 物，属 于 欧盟碳市 场高泄 露风险 部门，一旦纳 入碳边 境调节会对出 口产生 巨大影 响。基于 2015-2019 年数 据统计，我国出 口受影 响的贸 易额将 占出口 欧盟总 额12%，约 427.5 亿美元。其中 石油化工和钢铁两 者合计 贸易出口分别占受 影响贸易额的 27%，受影响 较大。化工 和钢铁 行业减 碳势在 必行。5/42 2024 年 1 月 29 日 行业|深度|研究报告 我国碳减排压力大 任务重。从 总量来 看，中国是 全球碳 排放第一 大国，根据（BP）发 布的 世界能 源统计年鉴（第 70 版）统计 数据显 示，2020 年，亚 太地 区碳排放 量占全 球总排 放量的 一半以 上，合 计占比达 52%。2020 年，我 国能源 消费总 量为 49.8 亿 吨标 准煤，能 源相关的 CO2 排放量约 99 亿吨，占全球比例为 30.7%，是北 美地区 的一倍。2 以钢铁、水泥、工 业制造业是碳 排放大户面 临压力。2020 年我国单位 GDP 能耗为 3.4 吨 标准煤/万美元，单位 GDP 碳 排放量为 6.7 吨 CO2/万美 元，均 远高 于世界平 均水平 及美国、日本、德国、法国、英国等国家。其中 石化化 工、煤 化工、钢铁、有色冶 炼、水泥等工 业制造 业合计 碳排放 占比 29%。6/42 2024 年 1 月 29 日 行业|深度|研究报告 氢作为能源，更是 重要的载体，实现传统化 石能源与可 再生能源的连接，实现两者平稳 过渡。在 双碳目标和 ESG 背景下以传统企业为主的电力、交 通、建筑、工业企业陆续通过布局氢 能加速绿色低碳转 型。工业领域 的氢冶 金，化 工行业 的绿氢 耦合，电力领 域的 天然气官 网掺氢，园区 领域热 电联供 成为各 传统企业布局 方向。绿氢，作为能 源载体 和物料 起始的 小分 子，已经 开始在 能源和 石油化 工两条 路线进 行渗透，将来 将成为 替代煤 炭石油 天然气 等化石 能源，作为 未来无碳 循环物 料和能 源体系 的基石。3 2020 年 12 月国务院新 闻办公室 21 日 发布 新时代 的中 国能源发 展白 皮书提 出走新 时代能 源高质 量发展之路，并提 出新时 代的 中 国能源 发展要 贯彻 四 个革 命、一个 合作 能 源安全 新战略，围绕 推动能 源消费革命、能源 供给革 命、能 源技术 革命、能源体 制革 命，全方 位加强 国际合 作，实 现开放 条件下 能源安全。同 时，党 的二十 大报告 指出，要 以新 安全格 局保 障新发展 格局。能源是 保障社 会发展 和国家 安全的重要 物质基 础，保 障能源 安全是 发展的 底线。地缘冲突背景下能 源波动性加剧，能源安全 重要性凸显。2022 年的 俄乌地 缘冲突，全球 公共卫 生事件等综合因 素导致 全球能 源市场 出现供 需错配，全球 能源 市场波动 加剧。能源安 全重要 性凸显。当前 我国主要能源 石油和 天然气 大量依 赖进口，2022 年石油 和天 然气对外 依赖度 71.2%和 40.2%，高依赖 度始终是国内 能源供 应格局 所面临 的挑战。可再生能源的发展 符合能源安全 大方向。十 四五 期 间，可再生 能源发 电量取 得新突 破，根 据国家 能源局数据，2022 年国内风 电光伏 发电量 首次突破 1 万 亿千 瓦时，达到 1.19 万亿 千瓦时，同比 增长 21%，占全社会 用电量的 13.8%，同比 提高 2 个百分 点，可 再 生能源整 体发电 量达到 2.7 万亿千 瓦时，占全社会总用电量 31.6%，较 2021 年提升 1.7%。7/42 2024 年 1 月 29 日 行业|深度|研究报告 构建可再生能源 氢能产业链助力实 现能源自主可 控：风电、光伏等 可再生 能 源不 可避免 的存在 间歇性大，季 节性强，波动 性高的 特点，这些特 点给电 网调 峰填谷造 成挑战。通过 可再生 能源电 解水制 氢的方式可以 促进大 规模可 再生能 源整合 发电，能源消 纳，并在跨地 区能源 分发，新增能 源弹性 缓冲，工业能源脱碳 化等 7 个领 域发挥 重要作 用。2023 年 3 月国家 发改委发 布的 氢能产 业发展 中长期 规划（2021-2035 年）首次 明确氢 能是未 来国 家能源 体系 的重要组 成部分，同时 确立工业副产 氢和可再生制氢就近利用的氢 能利用体系。确立 2025 年可再生能 源制氢量达到 10-20 万吨/年，实现 CO2 减排100-200 万吨/年的，2023 年形成多元化 氢能应用生 态的目标。4 国家及地方政府印 发了一系列的 政策文件支 持氢能产业 发展。回溯 政策历 程，我 国早在 2022 年 3 月印发的氢 能产业 发展中 长期规 划(2021-2035 年)文件 中正式确 立了氢 能的能 源战略 地位。此后，国家及地方政 府印发 了一系 列的政 策文件 支持氢 能产业 发展。在政策 引领下，各地 也在积 极布局 氢能及 燃料电池产业，当前 上海、北京、深圳等 城市具 有明确 的氢 能产业规 划。具 体来看，上海 氢能产 业政策 体系相对完善，主要 将临港 作为氢 能产业 聚集发 展地，北京 氢能产业 政策体 系布局 较早，大兴区 已落地 氢能专项政策，深圳 亦在 21 年就已 布局氢 能产业 发展体 系，初步形成 京津冀、长三 角、珠 三角等 氢能产 业发展集群。8/42 2024 年 1 月 29 日 行业|深度|研究报告 多地发布绿氢生产 补贴政策，给 予制氢端前 期发展保障。西北部 地区拥 有丰富 的风光 资源，绿氢项 目 多集中于此，其中，内蒙 古、宁 夏、吉 林、甘 肃、青 海、新疆均出 台了相 应的绿 氢产能 规划，加总规 划量至 2025 年达到 100 万吨，除规划 外，内 蒙古、吉林、甘肃、新 疆等多 地区也 发布了 绿氢生 产补贴 政策，补贴额最 高高达 10 元/kg，预 计后续 其他地 区有望 逐步 跟进出台 相关政 策，规 划指引 叠加补 贴保障，制氢端迎大 发展机 遇。9/42 2024 年 1 月 29 日 行业|深度|研究报告 1 可再生资源分布不 均匀，区域绿 氢实现经济 性是第一步。西北可 再生资 源丰富，当地 煤化工 企用氢 需求量大。利 用当地 可再生 能源配 备 电解 水制氢 设备，对应 当地的煤 化工、炼化厂 的需求 实现就 地消纳，这种模式将 储运成 本最小 化，大 幅降低 用氢成 本。管道运输扩大绿氢 供给半径，用 氢成本的下 降是新增需 求推广的基础。西 氢东 送 输氢管 道纳入 石油天然气 全 国一张 网 建设 实施方 案，管道运 输是绿 氢 由点到面 全覆盖 的基础。输氢 管道可 以实现 大规模、长距 离输送 氢气，并且兼 顾经济 性。未 来，可 依托 西氢东送 管道建 设支线 及加氢 母站，助力京 津冀氢能走 廊的高 效构建，助力 京津冀 地区 双碳 目标 的 实现。2 10/42 2024 年 1 月 29 日 行业|深度|研究报告 以风光氢 储一体 化项目 为导向，绿氢 项目呈 现高 增 长态 势。当前 国内已 投产的 绿氢项 目规模 达到 5.4 万吨，其中 位于新 疆库车 的国内 最大光 伏制氢 示范项 目于 2023 年 8 月 30 日全面投 产，绿 氢项目 规划持续高增，近两年 已立项 的绿氢 项目合 计达到 483.31 万吨，绿氢项 目将迎 来落地 放量。3 目前供给 端绿氢 占比处 于低位。从我 国产量 结构上 来看，由于我 国资源 结构富 煤少气，氢能 供给依 然依赖化石能源制氢（灰氢）。氢气下游需求主要集中在交通、工业为主要的应用领域。从氢气的用途来看，最大应用 领域是 作为生 产合成 氨中间 原料，氢气产 能占 比约为 30%；第 二是 生产甲 醇，包 括煤经 甲醇制烯烃的中 间原料，氢气 产能占 比约为 28%；第三是 焦炭 和兰炭副 产氢的 综合利 用，占 比约为 15%(已扣除 制氨醇，避免重 复计算)；第四 是炼厂 用氢，占比约为 12%；第五是现 代煤化 工范畴 内的煤间 接液化、煤直接液 化、煤 制天然 气、煤 制乙二 醇的中 间原料 氢气，占比约为 10%；其 他方式 氢气利 用占比 约为5%。当前氢气供需趋于 平衡，消纳问 题逐步显现。从氢 气产 量和消耗 量来看，当前 我国氢 气供需 趋于平 衡。从已立项 绿氢产 能的量 级看，绿氢规 模将在 未来几 年内 高速增长，在当 前氢气 供需趋 于平衡 的情况 下，绿氢消纳 问题可 预见 性 的将逐 步显现。11/42 2024 年 1 月 29 日 行业|深度|研究报告 1 目前主要的制氢方 式包括化石燃 料制氢、工 业副产制氢 和电解水制氢三类。化石 燃料制 氢是传 统的制 氢方法，技 术成熟、成本 较低，但生产 过程中 二氧化 碳排 放量较大。工业 副产制 氢是指 将富含 氢气的 工业尾气作为 原料，主要采 用变压 吸附法（PSA 法），回 收 提纯制氢。电解 水制氢 是在直 流电下 将水分 子分解为氢气 和氧气，分别 在阴、阳极析 出，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，但当下 生产成 本较高。化石 燃料 制 氢目 前仍是主 流；电 解水制 氢产业 尚未完 全规模 化，但是未来 最有发 展潜力 的绿色 氢能生 产方式。化石燃料 制氢和 工业副 产制氢 方式得 到的氢 气为 灰氢；灰氢 基 础上应 用用碳 捕捉、碳封存 等技术（CCUS）将碳保 留下来，制备 得到的 氢气为 蓝氢；通 过光伏发 电、风 电、水 电等可 再生电 力供能 的电解槽制 取的氢 为 绿氢。12/42 2024 年 1 月 29 日 行业|深度|研究报告 我国是全球第一大 制氢国。根 据中国 煤炭 工业协 会数据，2022 年我国氢气 产量达 4004 万吨，同比 增长 21.3%。截至 2021 年底，煤 制氢在 我国仍 占据主 导地 位，占比 62%，天然气 制氢占 18%，电解 水制氢占比不 足 1%。我 国大力 发展风、光等 清洁能 源为电 解水制氢 产业化 发展提 供保障，预计到 2050 年，电解水制氢占比将 大幅提高至 49%，成为主流的制 氢方 式。2 当下电解水制氢主 要有四种技术 路径。根 据电解 质种类 不同，电 解水制 氢主要 分为碱 性电解 水制氢（ALK）、质 子交换 膜电解 水制氢（PEM）、阴离子 交 换膜电解 水制氢（AEM）和固体 氧化物 电解水制氢（SOEC）四 种技术 路线。其中，ALK 较 为成 熟且已 经实现 了大规 模应用，是目 前 使用最广 泛的电 解水制 氢方式；PEM 电解水 技术虽然当下成本较高，但有较好的发 展前景。一方面，其与可再生能源发电的波动性和随机性匹配性强，且灵活性 和效率 较高。另一方 面，PEM 水电 解槽以 PEM 传导质 子，PEM 氢气 渗透率 低，产 生的氢 气纯度高。过去几 年，欧 美等发 达国家 和地区 掌握着 PEM 的核心 技术，推动了 PEM 的规模 化应用。我国 13/42 2024 年 1 月 29 日 行业|深度|研究报告 也积极进 行研究 攻关，并已实 现质子 交换膜 电解水 制氢 兆瓦级示 范。SOEC 的电耗 低于前 两种技 术，目前处于初 步示范 阶段，尚未实 现商业 化。AEM 水 电解 研 究刚刚起 步。较高的制氢成本是 制约大规模应 用发展的关 键，电耗+设备折旧成本占比超 90%。电解水 制氢 的成本 一般包含固 定成本 及可变 成本两 部分，固定成 本主要 为设 备折旧、人工运 维方面 的成本，可变 成本主 要涉及电耗、水耗成 本。从 目前碱 性电解 制氢和 PEM 电解 制氢两种 技术路 线的成 本构成 情况来 看，电 耗和设备折旧 合计分 别占据 92.1%和 94.1%，因 此电耗 及设 备折旧的 成本控 制能够 对电解 水制氢 的工业 化发展起重要 推动作 用。碱 性电解 路线的 电耗比 重较 PEM 电解路线 高，占 比为 74.9%；PEM 电解路 线的设备折旧比 重较碱 性电解 路线高，占比为 43.5%。在 目前 的电解水 制氢路 线中，碱性电 解制氢 路线成 熟，成本相较 而言最 低，是 当前最 容易实 现产业 化的方 式。14/42 2024 年 1 月 29 日 行业|深度|研究报告 现阶段电解水制氢 的成本较化石 燃料制氢更 高，导致其 大范围应用受到限 制。考虑到电 费等于度电 价格乘以电耗，因此通 过降低可再生 能源度电成 本以及降低 电耗，将能够显著 降低制氢成本。3 电解槽是电解水制 氢的关键，目前 以碱性电 解槽为主流，招标量占比达到 94%。从 2023 年的招标 数据看，碱性 电解槽 招标量（MW）占比 达到 94%，PEM 电 解槽仅为 6%，碱性 电解槽 及相关 设备将在 2-3年内加速 发展。碱性电解水制氢原 理：水分子在 直流电的作 用下，在电 解池发生阴极析氢 反应（HER）和阳极析氧反应（OER），阴极反应产生 氢气，阳极反 应产生氧气。该系统以 碱性溶 液作为 电解液，阴阳 两极插 入电解槽中并由隔膜进行分隔，关键材料主要包括隔膜、电极及催化剂。常用的碱性电解液包括氢氧化钾、氢氧化钠 以及氢 氧化钙，工业 上常使用 30%的 KOH 溶 液或 26%的 NaOH 溶液。未来，高 产氢量、低能 耗及快 速响应 是电解 槽技术 进一 步研发升 级的方 向。碱 性电解 槽产氢 量提升 可以通过提高电解槽的体积大小，或增加运行电流的密度；能耗降低涉及到极间电圧控制、电解槽流场优化、小室一致 性、材 料导电 率等。快速响 应需要 电解槽 面对 高波动性 的 新能 源发电，达到 分钟级 的冷启 动速度。碱性电解槽结构：碱性电解水制 氢系统由碱 性电解槽主 体和 BOP 辅助系统组成。电解 槽主体 部件包 括极板、极 框、隔 膜、电 极等，槽中包 含大量 的电解 小室；BOP 辅助 系统包 括八大 系统，分别为：电源 供应系统、控制系 统、气 液分离 系统、纯化系 统、碱 液系 统、补水 系统、冷却干 燥系统 和其他 附属系 统。1）电极：是电化 学反应 发生的 场所。传统的 碱性电 解槽 一般采用 低成本 的金属 电极，包括多 孔金属 框架结构（如钢或 者镀镍 合金钢 材料）以及表 面涂覆 的催 化剂层，目前主 要有镍 网喷涂 雷尼镍、泡沫 镍等形式的电 极，能 够 有效 提高单 位面积 的电流 密度，从而 增加产氢 量。2）隔膜：用于 确保离 子通过 完成反 应，并 防止氢 气和 氧气的混 合，隔 膜质量 的好坏 直接影 响氢气、氧气的纯度 以及电 耗的大 小。常 用的隔 膜包括 一代的 石棉 隔膜，聚 四氟乙 烯树脂 改性石 棉隔膜，二代 的聚苯硫醚隔膜 PPS，聚砜类 隔膜 PSF 和聚 醚醚 酮隔膜 PEEK。目前三 代复合 隔膜产 品的开 发已 经在国 内逐渐起步，具有更 好的隔 气性、稳定性 及低电 阻、低 能耗。15/42 2024 年 1 月 29 日 行业|深度|研究报告 3）密封垫片：多 选用复 合聚四 氟乙烯 材质，用于实 现 极片之间 的绝缘，其性 能影响 气体的 产量与 稳定性，同时 也关系 到极板 与隔膜 的使用 寿命。4）极板 和极框：是 电解 槽中用 于支撑 电极和 隔膜的 组 件，能够 进行导 电。极 板通常 采用铸 铁金属 板、镍板或不 锈钢金 属板。从碱性电 解水系 统整体 成本构 成来看，电解 槽主体 部分 成本约占 整体系 统成本的 45%，BOP 辅助系 统成本约占 55%。1）碱性电解槽主体部分：极板、电极、隔膜、密封 垫片 在碱性电 解槽成 本构成 里面分 别占比 44%、28%、8%及 8%。双极 板、紧 固螺杆 等机加 工件的 工艺 相对简单，未来 电解槽 的升级 发展主 要依靠 以电极、隔膜、密封 垫片为 代表的 核心材 料。2）BOP 辅助系统部分：对 该部分 的成本 进一步 细分，电源成本 占 50%，去离 子 水循环 系统占 比 22%，氢气纯化 系统占比 20%，冷却 系统占比 8%。16/42 2024 年 1 月 29 日 行业|深度|研究报告 碱性电解槽因成本 更低应用较广，PEM 今年起逐步起 量，后续两者有望 搭配出货。碱 性电 解槽成 本更低，更加 受到广 泛应用，PEM 电解槽 今年起 开始招 标应 用，未来 两年 PEM 电解槽 有望作 为碱性 电解槽的补充存 在，用 于应对 新能源 发电的 波动和 低负载。电解槽及配套关键 设备部件同迎 机遇。随着 绿氢 项目的 高增将带 动制氢 设备需 求，电 解槽作 为核心 设备将率先受 益。同 时，配 套辅件 设备及 价值含 量高的 核心 零部件也 将同时 受益带 动。1 氢能储运 是大规 模用氢 的必要 保障：在氢能 产业发 展过 程中，氢 的存储 运输是 连接氢 气生产 端与需 求端的关键桥 梁，因 此高效、低成 本的氢 气储运 技术是 实现 大规模用 氢的必 要保障。制氢平价供应趋势 已现，储运将 成为行业重 点发展。随 着新能源 设备端 的降本 以及政 策推动，绿氢 的制取已趋于 平价，尤其在 西部新 能源低 廉电价 地区，然而 目前终端 应用的 使用成 本仍在 高位，产业链 成本的大头已 从生产 端转向 储运端。氢能产业标准体系 出台，推动中 游环节发展。氢气 的储 存、运输 和加注 环节相 关标准 的模糊 是阻碍 产 业链中游发 展的重 要原因 之一，2023 年以来 各项标 准逐步 落地出台，并且 六部门 联合印 发了 氢能产 业标准体系 建设指 南（2023 版），从 国家 层面提 出了标 准制修订 工作的 重点，随着标 准体系 的出台 以及加氢站 许可证 等政策 的逐步 放开，中游储 运加环 节将 配套迎来 发展机 遇。主流高压气态储氢 安全隐患大，固态储氢或 成为未来技 术热点。从技 术路线 上看，氢能储 运主要 有四种形式：高 压气态 储氢、低温液 态储氢、固态 储氢和 有机 液体储氢。目前 最常用 的是 高压气态储氢，即利 17/42 2024 年 1 月 29 日 行业|深度|研究报告 用高压将 氢气压 缩到高 压容器 中，其 技术成 熟度最 高，氢气压缩 能耗低，另外 氢气储 存多采 用钢瓶，结构简单、充放气 速度快，但存 在较大 的安全 隐患；低温 液态 储供模 式下，液氢体 积能量 密度大，因此 储运简单安 全、运 输成本 低，但 把氢气 液化耗 能较大，液 化 1kg 的氢气 需要耗电 4-10 千瓦 时，且 液氢的存储容器 需要具 有抗冻、抗压 以及严 格绝热 的特性，因 此综合成 本较高，目前 主要用 于航天 航空领 域。固态储氢 是利 用储氢 材料与 氢气反 应生成 稳定化 合物，相比于高 压气态 和低温 液态两 种储氢 方式，具有操作容易、运输 方便、成本低、安全 性高等 明显优 势，长期来看发 展潜力 最大。有机液 体储氢 是 通过不饱和液体有机物的可逆加氢和脱氢反应来实现储氢，目前仍有较多的技术难题尚未攻克，导致费用较高、氢气纯度 不够，但是有 机液体 储氢能 够在常 温下运 输，安全性较 高，并 且可以 利用现 有加油 站设施 进行加注，在 未来极 具应用 前景。18/42 2024 年 1 月 29 日 行业|深度|研究报告 管道建设方案铺开，中国进入输 氢管网建设 元年。三 桶 油管道建 设发力，西氢 东送 受 到推广，内蒙 古发布内 蒙古自 治区新 能源倍 增行动 实施方 案，规划 到 2025 年全区绿氢 生产能 力突破 50 万吨，绿氢产能在全 国占比 超过 50%，并研究 以绿氢 为载体 的新能 源跨区域 输送模 式，结 合绿氢 长 时性 储能属 性，推动输氢 管道规 划布局，通过 将绿氢 运送至 全国各 地，变输电为 输氢，以绿氢 为载体 实现新 能源跨 区域输送。当 前过半 绿氢规 划及项 目大多 集中在 内蒙古，绿 氢制取供 给地位 确立。液氢运输 也进入 标准放 开阶段。液氢 运输一 直以来 受限 制于标准 的落地 与政策 松绑，2023 年起标 准开始落地，关注示 范运用 项目落 地。液 氢从设 备技术 难点 看，在于 膨胀机 的国产 化替代 以及液 氢储罐 的绝热性能，前者决 定液氢 单位能 耗，后 者决定 氢储存 过程 中的损失 率；对 于液氢 整体运 营来看，每天 的液化规模越 大，对 应液化 氢气的 单位能 耗越少，而压 缩的 过程电费 占据大 头，故 电价越 低，液 态成本 整体越便宜。19/42 2024 年 1 月 29 日 行业|深度|研究报告 2 氢能高速建设示范将落地。国务院国资委提出共建中国氢能高速行动倡议，旨在加快构建以京津冀、上海、广 东、郑 州和河 北五城 示范群 为基础 的氢能 高速 网络建设，包含 对高速 运营车 辆和加 氢站给 予政策支持的 内容，如减免 高速通 行费以 及优化 加氢站 的建 设和运营 成本等，极大 的推动 和保障 了氢燃 料电池汽车的 运营。随着上 游制氢 和下游 燃料电 池车的 高速 发展，以 及相关 标准的 出台及 政策松 绑，中 游的基础设施 建设将 开始配 套起量。20/42 2024 年 1 月 29 日 行业|深度|研究报告 中石化发 布了氢 能中长 期发展 战略，按照 油 气氢电 服 一体化综 合能源 服务的 思路，推进加 氢站网 络布局，规划到 2025 年，建成 加氢能力 12 万吨/年 左右。这意味着 若加氢 站加注 量为 500kg/天，则 对应将落地建设 650 余 座加氢 站。当 前加氢 站数量为 350 余座，加氢站 的建设 数量高 增将带 动配套 加氢站 设备，例如加氢 站压缩 机、储 氢罐等 需求，以及外 供式加 氢站 带动的长 管拖车 高压氢 气罐需 求。目前氢能 的成本 较高，使用范 围较窄，氢能 应用处 于起 步阶段。氢能源 主要应 用在工 业领域 和交通 领域中，在建 筑、发 电和发 热等领 域仍然 处于探 索阶段。根 据 IEA 数据，2021 年全球 氢气需 求量超 9400万吨，同 比增长 5%，其中增 量中约 67%是来 自化工 领 域。2021 年 全球氢 气需求 来源中，炼油、合成 氨、甲醇、钢 材的氢 气需求 比例分 别为 42.6%、36.2%、16.0%和 5.3%。根据中 国氢能 联盟预 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%，电力领 域和建 筑领域 占比分 别为 5%和 4%。1 1 推动能耗双控转向 碳排放双控，高碳排放产 业受控。我 国逐步把 碳排放 总量纳 入考虑，实施 碳排放 双控可以有效 避免能 源总量 控制的 局限性，在控 制化石 能源 消费的同 时鼓励 可再生 能源发 展，并 且给予 地方政府更多 的绿色 空间。国家发 改委发 布的 产业结 构调 整指导目 录（2023 年本）由 鼓励、限制 和淘 21/42 2024 年 1 月 29 日 行业|深度|研究报告 汰三类目 录组成，传统 方式制 备的工 业合成 氨、甲 醇、炼化、冶 金等被 归类为 限制或 淘汰类，其新 增产能将会受 到限制。产业结构转型背景 下，传统化工 工业绿色升 级改造受到 积极引导。目 前国内 化工工 业行业 仍属于 以化石燃料为主 要能源 基础和 原料的 高耗能 高碳排 放行业，新 型产业结 构转型 背景下，传统 高耗能、高碳 排放的 项目新增 产能将受 到扩张限 制。高耗能行 业重点领域 节能降碳 改造升级 实施指南（2022 年 版），针对炼油、煤化 工、合 成氨等 化工行 业出台 了具体 的实 施指南，提出引 导工艺 和技术 绿色化 水平的 升级改造、相 关前沿 技术加 强攻关 并加快 淘汰不 符合绿 色低 碳转型要 求的落 后设备 和技术，相关 政策为 以可再生氢为 基础的 清洁化 工产业 发展奠 定了发 展基础。氢基绿色化工将成 为产业转型的 重要突破口，绿氢需求 先后受替代渗透和 新增项目带动。氢气 在化 工领域被广泛 运用为 原料，随着环 保、准 入等政 策的出 台和 实施，传 统化工 加清洁 能源配 套项目 受到积 极推广，氢基 绿色化 工将成 为化工 产业的 重要转 型方向。绿 氢在化工 行业驱 动力来 自现有 替代及 新增需 求两部分，包 括既有 传统工 艺流程 的绿氢 替代和 新型化 工生 产的绿氢 利用两 种模式。由于 现代化 工项目 工艺复杂、投 资大且 周期长，绿氢 作为原 料在化 工生产 中的 大规模利 用需要 进行较 多产线 的升级 改造，短期内成本较 高且风 险较大，因此 短期内 绿氢将 主要在 既有 传统工艺 流程中 发挥对 传统化 石能源 制氢的 替代作用，并 在条件 相对成 熟的少 部分绿 氢新型 化工项 目中 逐步开展 试点应 用。新 型化工 路径采 取的工 艺技术不同于 现有传 统生产 路径，已有项 目进行 改造的 难度 大，因而 仅适用 于新建 项目。合成氨、甲醇的 生产在 中国以 煤化工 为主要 路径，工厂 大多采用 煤气化 制氢的 传统方 式获取 氢气。石油炼化 作为石 油化工 行业的 主要生 产环节，对氢 气的 需求量大，大型 炼化厂 几乎均 有场内 制氢设 备，采取天然 气重整 或煤气 化作为 主要氢 气供给 方式。22/42 2024 年 1 月 29 日 行业|深度|研究报告 2 合成氨供 需趋紧，产能 有望迎 来逐步 恢复。过去国 内合 成氨产能 面临严 重过剩 问题，从统计 数据看，2017 年国内 合成氨 产能超 过同年 合成氨 表观消 费量约 25.9%，十三五 以来，工信 部要求 合成氨 行业淘 汰高碳排放 的落后 工艺缩 减产能，从 2016 年到 2022 年国 内合成氨 产能下 降近 700 万吨/年（2016 年产能 7156 万吨）。受农 业需求 拉动，合成氨 表观消 费量与 产量快速 增长，供需态 势缩紧。我国 合成氨 消费中农业 消费量（尿素 等氮肥）占到 了总消 费量的 约七 成，2018 年 起国内 开始调 整种植 结构，农作物播种面积 上涨、氮肥需 求增加，根据 国家统 计局数 据，2018 年至 2021 年氮肥 产量年 均增长 率达 3.2%，合成氨表 观消费 量跟随 上涨，年均增长 8.6%。合成氨制备过程需 大量氢气，传 统制备方式 碳排放量高。氨是最 基础的 化工原 料之一，在化 工领域 被广泛应用，作为工 业上最 基本、结构最 简单的 含氮原 料，几乎所有 的含氮 化合物 的最上 游都源 自于氨。氨可用于尿 素等化 肥农业 原料（氮肥）、以及 硝酸等 化工 用品生产，也可 用作新 型绿色 燃料。工业上 高温高压下氮 气与氢 气反应 合成氨，传统 的合成 氨在生 产氢 气原料的 过程中 采用的 是煤或 者天然 气制氢，生产过程中 产生大 量碳排 放。根 据中国 气体工 业协会 数据，2020 年我 国合成 氨行业 二氧化 碳的总 排放量2.19 亿吨，占 到了化 工行业 排放总 量的 19.9%。23/42 2024 年 1 月 29 日 行业|深度|研究报告 制氢环节是工业合 成氨主要碳排 放来源，电 解水制氢可 实现零碳排放。合 成氨 工业对 氢气来 源无特 殊要求，可采 用绿氢 替代煤 制氢与 天然气 制氢，替代煤 制氢 后减碳超 2 亿吨/年，实现除 供热环 节外的 零碳排放。传 统工业 合成氨 生产采用 Harber Bosch 工 艺，反应方程 式为 3H2+N2 2NH3，其 中的 N2 来自空气分 离，工 艺简单，氢气 来自煤 制氢或 天然气 制氢，工艺较 为复杂。煤制 氢合成 氨以及 天然气 制氢合成氨都 是 留氢 去碳，碳排放 较为严 重，是 合成氨 工 业主要的 碳排放 来源。绿氨规划已超 800 万吨，有望率 先实现规模化 示范，将带动百万吨氢 气 增量。根 据当前 绿氨各 项目规划统计，规划量 级已超 800 万 吨，项 目地点 多集中 于内 蒙古、河 北、甘 肃、辽 宁等地 区，根 据合成 氨工艺流程，每吨合 成氨需 氢约 0.18