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氢能行业分析报告
2021年氢能行业分析报告
2021年7月
在碳达峰、碳中和的目标驱动下,氢能源地位逐步提升,国企的产业参与比例正逐步提升。
在氢能政策渐趋明朗以及国资的积极布局下,氢能行业格局或迎来新变化,产业化节奏有望提速。
央企氢能产业参与度提升,或为行业注入三大动力。
根据国资委发布的信息,目前超过三分之一的中央企业已经在制定包括制氢、储氢、加氢、用氢等全产业链布局,取得了一批技术研发和示范应用成果。
央企对氢能产业的参与充分体现了碳中和目标下氢能赛道的发展前景。
同时,央企的参与有望在三方面为行业发展注入动力:
央企多元化下覆盖产业链条长、技术积累丰富,有助于氢能在新领域、新场景的应用推广,给行业带来技术迭代动力;央企在传统主业上现金流积累充沛、融资成本低,预计可为行业发展提供资金动力;央企在政策以及资源整合上也有优势,有望为行业优化重组带来整合动力。
政策体系渐趋明朗,行业参与者逐步发力。
2020年受疫情和政策预期的影响,行业产出节奏放缓。
但随着中央层面燃料电池示范应用政策框架的落地以及示范城市群的补充申报完成,氢能领域特别是燃料电池车产业链企业开始逐步发力,产业链订单今年以来逐步增加。
同时,部分省市的氢能地方产业规划也完成了一轮更新,政策体系渐趋明朗。
行业“游戏规则”的确立,也有助于激励规模化、技术领先的龙头企业脱颖而出。
降本将成为氢能产业化的关键推手。
氢能全产业链的高成本是目前制约产业化发展的因素。
预计未来在绿氢制备、运氢储氢、燃料电池电堆等关键领域,都有成本下降的空间。
新能源电解水制氢降本的路径在于光伏发电成本的进一步下降,度电成本降至0.2元/KWh的水平,基本可以与化石能源制氢平价。
运氢储氢环节主要依赖于高压储氢瓶的普及和压缩成本的下降。
电堆环节的降本目前已经在加速进行,未来单位功率成本的进一步下降,一方面需要技术升级继续提升功率密度,另一方面需要产量大规模增长后的规模效应,摊薄单位成本。
未来在政策推动、央企加入、关键材料国产化以及技术迭代的推动下,氢能产业链降本和市场规模扩大有望形成正向循环,产业化可期。
一、央企助阵或为行业发展带来新动力
7月16日,国务院新闻办公室举行新闻发布会邀请国务院国有资产监督管理委员会秘书长介绍2021年上半年中央企业经济运行情况。
在发布会上,国资委官员指出,目前超过三分之一的中央企业已经在制定包括制氢、储氢、加氢、用氢等全产业链布局,取得了一批技术研发和示范应用成果。
氢能是一种清洁脱碳、应用场景丰富的二次能源,也是可再生能源储存和转化的理想载体和媒介,未来在传统工业、交通、建筑等领域脱碳中有望扮演重要作用。
在“碳达峰”和“碳中和”的背景下,氢能或在能源舞台上占据一席之地。
央企对氢能产业的参与充分体现了碳中和目标下氢能赛道的发展前景。
2019年开始,氢能相关政策被写入政府工作报告。
之后,传统的石化、煤炭、电力、冶金等能源、原材料领域的央企已经开始涉足氢能产业。
我们整理了代表性央企在氢能领域的规划和布局,央企对氢能布局主要分为三类:
一类是传统的能源是生产企业,在化石能源制氢以及加氢站建设上布局较多;第二类是电力企业,在未来新建新能源电站规划中积极布局电解水制氢以及风光氢储能一体化等项目;第三类是利用原有的产业链优势,在工业、交通等领域拓展氢能新兴应用。
随着有越来越多的央企涉足氢能领域,产业的发展将出现新的动力:
央企多元化下覆盖产业链条长、技术积累丰富,有助于氢能在新领域、新场景的应用推广,给行业带来技术迭代动力。
央企在传统主业上现金流积累充沛、融资成本低,预计可为行业发展提供资金动力。
央企在政策以及资源整合上也有优势,有望优化行业整合重组的动力。
二、政策框架逐渐清晰,激励目标明确
2020年行业产出节奏放缓。
GGII数据显示,2020年国内共销售氢燃料电池汽车1497辆,同比2019年下降53.07%,其主要原因有二:
疫情影响。
受2020年上半年的疫情和无法按时复工复产的影响,生产企业产能利用率明显降低。
政策不确定性。
根据之前政策,燃料电池汽车补贴政策将在2020年退出,新的补贴政策和其补贴力度不确定性较大,企业基于此预期不敢盲目生产。
2020年9月,五部委发布《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》(以下简称《通知》)采用定点示范和以奖代补方法进行补贴,但由于年内企业集中精力准备申报材料,生产上也未有明显的提升。
按照新政《通知》中的框架,未来政策鼓励以城市群组队的形式发展燃料电池汽车产业,即各城市围绕燃料电池汽车产业链上当地企业的技术水平和能力以及与上下游企业的合作情况,自愿与相关城市组队,强强联合并协商产生牵头城市。
示范城市群在示范期间的基础目标包括:
(1)燃料电池汽车搭载的基础材料、关键零部件技术取得突破并产业化。
(2)氢能经济性明显提高。
车用氢能价格显著下降,终端售价不超过35元/公斤。
燃料电池汽车、关键零部件价格明显下降。
(3)应用新技术的车辆加快推广应用——车辆推广规模超过1000辆,建成并投运加氢站超过15座。
(4)政策法规环境逐步建立并完善。
根据新政的积分评价体系,每个示范城市群在燃料电池汽车推广应用和氢能供应两个领域的补贴上限分别为15/2亿元。
五部门根据相应标准对其进行节点考核、奖励积分,积分上限分别为15000/2000分,原则上1积分约奖励10万元。
燃料电池车按额定功率折算为标准车,2020-2023年单位标准车对应的积分分别为1.3/1.2/1.1/0.9分,逐年退坡递减。
乘用车,轻中型货车、中小型客车,重型货车和大型客车三类燃料电池车的折算系数上限分别为1.9/1.6/2.8。
根据《通知》计算,单位乘用车在2020-2023年间可享受的最大奖励金额分别为24.7/22.8/20.9/17.1万元,单位轻中型货车、中小型客车在2020-23年间可享受的最大奖励金额分别为20.8/19.2/17.6/14.4万元,单位重型货车、大型客车在2020-23年间可享受的最大奖励金额分别为36.4/33.6/30.8/25.2万元。
不考虑大功率货运车辆设计总质量的额外补贴
政策给予大功率货运车辆(燃料电池系统的额定功率大于80kW)更高的积分奖励额度,对于最大设计总质量12~25(含)吨、25~31(含)吨、31吨以上的,分别按1.1/1.3/1.5倍计算积分。
我们推算,最大设计总质量为31吨以上的重型货车,在2020~2023年间可享受的最大奖励金额分别为54.6/50.4/46.2/37.8万元。
在各类车型的补贴金额方面,此次奖励积分补贴政策与以往购置补贴政策有以下不同:
(1)大功率重型货车是补贴力度最大的车型,最高补贴54.6万元/辆,超过旧政的无差异补贴(50万元/辆);
(2)乘用车补贴略有上调,2020-2022年补贴金额均超过旧政的20万元/辆,2020年最高,为24.7万元/辆;(3)轻中型货车、大中小型客车补贴均下调,下调幅度超过10万元。
上述变化反映了“重点推动燃料电池汽车在中远途、中重型商用车领域的产业化应用”的政策导向。
目前来看,以上海、苏州、南通等多个城市为代表的长三角区域已经形成了国内最大的氢燃料电池汽车产业集聚生态体系,并且产业链仍在不断完善中;以广州、深圳、佛山等城市为代表的珠三角地区也是国内布局和发展氢能的先发地区,在构筑氢能与燃料电池汽车产业体系方面走在了全国前列,其独具特色的产业发展路径和发展模式也缩小了我国与燃料电池产业发展先进国家的关键核心技术差距;以张家口、北京等城市为代表的京津冀区域,有望在短期受益于冬奥会推动下的燃料电池市场扩张。
因此,以上燃料电池产业发展较迅速的区域有望享受到燃料电池示范群的红利。
除了燃料电池示范应用的中央层面政策,各地方政府也推出了相应的产业政策发展规划,有助于长期市场的培育。
中央对产业补贴政策的确立以及部分省市氢能产业规划的更新,使得政策体系渐趋明朗。
行业“游戏规则”的确立有助于激励规模化、技术领先的龙头企业脱颖而出。
三、产业链降本持续推进中
氢能全产业链的高成本是目前制约产业化发展的因素,未来在绿氢制备、运氢储氢、燃料电池电堆等关键领域都有成本下降的空间。
1、制氢
目前化石能源制氢相对普遍,主要是因为多数为副产氢气,成本分摊相对较低。
煤制氢在大规模制氢条件下,煤价200~1000元/吨对应的制氢综合成本区间为0.61~1.09元/Nm3;与此相比,工业副产氢制氢略高在1.5~2元/Nm3之间。
(1)碳中和背景下,“绿氢”将成为未来制氢发展趋势
水电解制氢是制取“绿氢”的主要途径,电解水制氢成本主要由两部分构成:
电价和电解槽。
目前,碱性电解槽已经基本国产化,价格为2000~3000元/kW,而PEM电解槽依赖于进口,价格在7000~12000元/kW,价格明显偏高。
产能方面,PEM电解槽单槽制氢约200Nm3/h;而碱性电解槽为PEM电解槽的5倍。
当全负荷运行7500小时,假设电价为0.5元/kWh,每生产1Nm3氢气耗费5kWh总电力,电解槽折旧成本为40万元/年(PEM电解槽折旧成本为120万元/年),1kg氢气对应11.12Nm3氢气,则碱性电解与PEM电解制氢成本分别为22元/kg、32元/kg。
其中,电费成本分别占比为78%和36%。
在相同条件下,显然碱性电解更具有经济性,但缺点是对电压环境要求比价高。
(2)目前低成本的化石能源制氢成为氢能应用推广导入期不可或缺的条件
待商业模式稳定以及新能源发电成本逐步下降之后,预计2030年前后,新能源电解水制氢成本或“平价”于化石能源制氢,“绿氢”的普及有望大规模推开,其关键推手在于燃料电池和电解槽设备的效率提升。
2、燃料电池:
2020年燃料电池系统和电堆成本下降迅速
根据GGII数据统计,2020年我国燃料电池系统和电堆价格已经实现30%~50%的下降,其中燃料电池电堆和空压机价格下降近50%,膜电极降价30%,氢气循环泵价格下降至1~2万元/台,空压机价格降至2~5万,其降价原因有以下几点:
(1)燃料电池电堆
主要是由于膜电极和双极板等材料实现国产化叠加氢燃料企业价格竞争加剧,降低了电堆价格;国鸿氢能战略合作价1999元/KW,雄涛氢瑞合作伙伴价1999元/kW,电堆价格进入1元/W时代。
(2)膜电极
2020年国产膜电极技术水平不断提升,国内氢燃料电池膜电极出货量为3.68万m2,同比增长62.11%。
鸿基创能、武汉理工氢电等国内企业膜电极产品批量上车,导致膜电极价格下降。
(3)氢气循设备
氢气循环设备主要有氢循环泵和引射器两类,2020年国产氢气循环泵实现批量上车,德国普旭氢循环泵基本退出国内市场;氢气引射器方面,未势能源、浙江宏昇等企业纷纷推出国产引射器,并进入上车验证阶段。
(4)空压机
2020年国产空压机市场份额超过90%,出货量为4068台,同比增长7.3%,但高端空压机仍需要进口,相比进口空压机单价超过10万/台,国产空压机单台价格已经降至2~5万元。
3、燃料电池系统降本
可通过降低催化剂铂的用量或将其替代,降低膜电极和双极板的成本,规模化生产以及核心材料和关键部件国产化。
具体分为以下几点:
(1)催化剂
催化剂是燃料电池电堆的关键材料之一,占电堆成本的36%,电堆采用铂作为催化剂。
铂作为稀有金属,由于其产量低,价格昂贵,每辆氢燃料汽车需用铂36~150克,且主要依赖于进口,每克成本高达200元。
未来可通过提高催化剂的活性来实现铂用量降低,例如丰田采用铂钴合金降低铂用量;另一方面寻找代替铂的催化剂。
例如,采用镍和镍基合金等廉价金属代替。
(2)膜电极和双极板
膜电极和双极板是燃料电池电堆的核心部件。
膜电极方面,现行大部分膜电极生产工艺为CCM(catalystcoatingmembrane),未来工艺发展方向为有序化膜电极,伴随技术发展和国产化膜电极成本将进一步下降。
双极板方
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