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下載手機APP 在我國2060年到達“碳中和”方針的布景下，咱們以為氫能作為二次動力不可或缺。咱們關于各職業(yè)關于氫氣的需求以及氫能平價時刻進行了測算，試圖框算氫能職業(yè)各細分范疇的商場空間。
摘要
各當?shù)蒯樝嗬^出臺，燃料電池技能落地空間大，鋼鐵減碳方針已根本清晰。燃料電池方面，各當?shù)蒯樓逦藝谊P于燃料電池工業(yè)展開的支撐情緒，包含以獎代補、當?shù)刂鲗?、分區(qū)推行與全工業(yè)鏈支撐。鋼鐵方面，正在編制的《鋼鐵職業(yè)碳達峰及降碳舉動計劃》已形成修正完善稿，職業(yè)方針開端定為2025年前，鋼鐵職業(yè)完成碳排放達峰。
儲能、交通、鋼鐵職業(yè)均有較大落地空間。儲能：氫能作為電力儲能的一種辦法，能夠作為電力供給中的中心載體。交通：商用車天然對載重、長途運送、低溫啟動有著較高的要求，咱們以為氫能是商用車脫碳的必由之路。航天范疇減排挑選有限，氫燃料或成遠期關鍵途徑。鋼鐵：咱們以為富氫高爐有望用氫氣徹底代替噴吹煤并代替約10%焦炭用量。咱們測算2060年氫氣需求量有望到達4000萬噸以上。
現(xiàn)在氫能終端運用價格較高，咱們估計電解水制氫本錢將在2040年前完成與煤炭制氫平價。跟著電解水制氫技能進步，咱們預期電解水制氫本錢將在2030年下降至約10元/kWh，并在2040年前完成與煤炭制氫平價;儲運加環(huán)節(jié)一起降本，終端氫價或在2030年降至35元/kg以下，燃料車動力運用端完成柴油平價。
終端硬件商場需求確定性強。轎車職業(yè)氫燃料電池有較清晰落地場景，罐泵閥商場規(guī)劃有望乘勢攀升，據(jù)咱們測算，對應車用儲氫瓶、閥體商場規(guī)劃有望在2060年到達148億元/210億元。制氫方面，咱們估計2060年電解設備超2萬億元商場;儲運設備方面，咱們估計高壓儲氫瓶將迎來快速展開的十年，我國儲氫瓶商場有望迎來高速添加期，并生長為全球最大商場。
危險
技能展開節(jié)奏較慢，氫能工業(yè)鏈支撐方針推行不及預期。
正文
方針：燃料電池落地空間大，鋼鐵減碳方針已根本清晰
各當?shù)蒯樝嗬^出臺，燃料電池技能落地空間大
各當?shù)蒯樝嗬^出臺，燃料電池技能落地空間大。2020年《關于展開燃料電池演示運用的告訴》、《新動力轎車工業(yè)展開規(guī)劃(2021-2035年)》等全國性燃料電池支撐方針相繼出臺，清晰了國家關于燃料電池工業(yè)展開的支撐情緒，支撐方針的特色包含以獎代補、當?shù)刂鲗?、分區(qū)推行與全工業(yè)鏈支撐。首要方針包含進步氫燃料制儲運經(jīng)濟型、加速推進工業(yè)化進程。跟著全國性方針的落地，當?shù)匦苑结樢蚕嗬^開端出臺，包含：山東省計劃2025年出產(chǎn)燃料電池發(fā)動機50000臺，燃料電池轎車20000輛;上海市計劃2025年建成并運轉(zhuǎn)70座加氫站，運用推行超10000輛燃料電池轎車;河南省計劃2025建成80個加氫站，推行燃料電池轎車5000輛等。咱們以為，各當?shù)蒯樂结樖滓奂诮ㄔ旒託湔疽约巴菩腥剂想姵剀嚕瑸槿剂想姵丶寄艿穆涞毓┙o較大空間。
鋼鐵作為第一大碳排放工業(yè)職業(yè)，減碳方針已根本清晰
鋼鐵作為第一大碳排放工業(yè)職業(yè)，減碳方針已根本清晰。我國鋼鐵職業(yè)2019年碳排放量達15.4億噸，在工業(yè)職業(yè)占比47%，位列第一，占全國碳排放總量約18%，是碳減排的重要范疇。正在編制的《鋼鐵職業(yè)碳達峰及降碳舉動計劃》已形成修正完善稿，職業(yè)碳達峰方針開端定為：2025年前，鋼鐵職業(yè)完成碳排放達峰;到2030年，鋼鐵職業(yè)碳排放量較峰值下降30%，估計將完成碳減排量4.2億噸。
當?shù)卣c鋼企活躍呼應國家方針，推進鋼鐵職業(yè)盡早完成碳中和。咱們觀察到現(xiàn)在各地政府已著手擬定鋼鐵相關的碳達峰及碳中和舉動計劃，推進區(qū)域優(yōu)先完成碳中和。例如國內(nèi)鋼鐵出產(chǎn)重點區(qū)域河北省唐山市與邯鄲市經(jīng)過推行嚴格的限產(chǎn)減排方針，壓降區(qū)域粗鋼產(chǎn)值，控制區(qū)域碳排放。另一方面，上市鋼鐵企業(yè)活躍呼應政府召喚，開端擬定本身碳達峰及碳中和方針，探究碳減排實踐技能途徑。國內(nèi)鋼企龍頭寶武集團作為第一大鋼鐵集團率先發(fā)布碳中和的方針，力求2023年完成碳達峰，2025年具有減碳30%的工藝技能能力，2035年力求減碳30%，2050年力求完成碳中和。咱們以為當?shù)卣c鋼企活躍的呼應與落地國家方針將推進鋼鐵職業(yè)率先完成碳達峰及碳中和。
展開氫冶金技能是完成鋼鐵職業(yè)碳中和的重要一環(huán)，鋼鐵氫冶金進入新的展開階段。咱們以為展開氫冶金技能是完成碳中和的重要一環(huán)，首要原因為：1)氫可代替首要碳排放來歷的CO與鐵礦進行復原反響。鋼鐵鍛煉中大量的C02排放來自于高爐鍛煉環(huán)節(jié)用CO作為復原劑復原鐵礦石，而氫作為清潔動力可必定程度上代替CO起到復原效果，依據(jù)不同的氫冶金工藝，最多可削減80%以上的碳排放。2)廢鋼資源緊缺，限制電爐展開。廢鋼收回量一年僅為2.7億噸，無法供給10億噸以上的鋼鐵需求，電爐遭到現(xiàn)在原料缺少與本錢較高的限制，難以快速取代高爐。3)電爐鍛煉現(xiàn)在仍首要用火電，直接產(chǎn)生大規(guī)劃碳排放。咱們觀察到，現(xiàn)在我國多家鋼鐵企業(yè)已開端研制氫能冶金項目，碳中和布景下，我國鋼鐵氫冶金技能已進入新的展開階段。
圖表：高爐電爐煉鋼本錢差距限制電爐展開
資料來歷：Wind，中金公司研討部
需求端剖析：2060年氫氣總需求有望到達4439萬噸
儲能范疇：2060年電力儲能關于氫能的年需求量有望到達613萬噸
儲能需求的測算
碳中和需求電力清潔化，帶來電力靈敏性資源需求的添加。碳達峰、碳中和布景下，電網(wǎng)若要接收可再生動力成為主力電源，不僅僅是發(fā)電側(cè)的變革，更需應對電力體系平衡和安全應戰(zhàn)。可再生動力在可調(diào)度性和可猜測性上遜于傳統(tǒng)動力，因此浸透率的進步將帶來電力體系平衡和安全的新應戰(zhàn)。咱們看到近幾年在風景可再生電力浸透率高的商場如澳大利亞、英國、美國加州，都呈現(xiàn)過極點氣候下電力體系平衡安全的危險事件。咱們以為電力清潔化轉(zhuǎn)型布景下，關于電力靈敏性調(diào)峰資源的需求也將添加，電網(wǎng)需求挖掘靈敏性資源潛力，包含火電改造、抽水蓄能、儲能、用戶側(cè)呼應等等。
咱們關于2060年以風景為主力的零碳電力結(jié)構(gòu)對儲能的需求進行量級匡算，依據(jù)2060年發(fā)電量18,500TWh(較2020年增速CAGR2.2%)、發(fā)電量結(jié)構(gòu)中火/水/核/風/光別離0%/10%/16%/23%/51%、單日最高用電負荷26億千瓦的假定，咱們估計若要完成新動力的高份額消納、盡或許削減棄電量，到2060年電力體系關于儲能裝機的需求量或達1000TWh以上(調(diào)頻裝機0.1TWh等級，日度調(diào)峰裝機10TWh等級，季度調(diào)峰裝機1000TWh等級)。季度調(diào)峰裝機需求最大，首要因為季度調(diào)峰需求電力的長時刻、跨時節(jié)存儲、而調(diào)度頻次相對較低;調(diào)頻以及日度調(diào)峰的裝機容量要求相對較小、但調(diào)用頻率更高。
圖表:電力體系調(diào)峰調(diào)頻需求測算(2060年)
資料來歷：IRENA，中金公司研討部
為什么儲能范疇要用氫氣
氫能能夠為電力儲能的一種辦法，能夠作為電力供給中的中心載體，當電力出產(chǎn)過剩時，不能上網(wǎng)的冗余電量能夠用來制氫，從而將電能轉(zhuǎn)化為氫能;在用電負荷添加時，能夠用貯存的氫能進行發(fā)電，從而到達平衡供需的目的。
氫能滿意儲能根本要求，而且在季度調(diào)峰上具有必定的比較優(yōu)勢。氫能燃料電池的呼應速度能夠到達秒級，滿意電網(wǎng)關于儲能設備的根本要求，現(xiàn)在來看在日間調(diào)峰和調(diào)頻范疇，因為電-氫-電的兩次能量轉(zhuǎn)化和能量損失，其在經(jīng)濟性上較難超越抽水蓄能和電化學儲能。但相比于這兩種技能道路，氫能具有自衰減率低、能量密度高、本錢具有規(guī)劃效應的特征，咱們以為跟著本錢的下降，以及火電機組(當前供給了類似時節(jié)性儲能的電網(wǎng)調(diào)節(jié)功用)的退役，氫能有望在季度調(diào)峰場景發(fā)揮比較優(yōu)勢：
?自衰減率低，氫能經(jīng)存儲后根本沒有衰減(氣體逃逸)，而鋰電池電量的存儲周期一般至多一個月，因此氫能能夠用于對電能更長時刻、跨時節(jié)進行存儲。
?能量密度高，氫氣能量密度為140MJ/kg，是鋰電池的近200倍，因此其占地面積更小，長時刻寄存的存儲本錢相對更低。
?本錢具有規(guī)劃效應，依據(jù)權威論文預算，在80%的可再生動力浸透率下，儲能設備需求具有在極點狀況下繼續(xù)放電120小時的能力，因此時節(jié)性儲能需求具有更大的單體規(guī)劃。而電化學的功率和容量互為關聯(lián)，需求添加放電時刻就需求添加裝機容量和功率，本錢根本是線性添加，更大的單體規(guī)劃關于項目出資沒有明顯的規(guī)劃效應;而一些物理、機械儲能技能與電化學不同，體系輸出功率由電堆設定/反響條件決議，而體系容量由存儲介質(zhì)用量決議，能夠別離設定，且功率器件本錢占比較高，因此跟著續(xù)航時刻變長，體系容量變大，單位功率的出本錢錢得到攤薄。
圖表:電力體系各類儲能辦法的比照
資料來歷：GGII，IRENA，中金公司研討部
儲能范疇氫能需求測算
咱們匡算若由氫能滿意一部分的時節(jié)性儲能調(diào)峰需求(氫能與抽水蓄能、緊縮空氣儲能、熱儲能、電力跨區(qū)互聯(lián)等技能道路競賽)，則到2060年電力體系儲能關于氫能的年需求量或到達613萬噸，較為可觀。現(xiàn)在來看，氫氣的易燃性對大規(guī)劃氫氣貯存的安全性提出高要求，咱們以為這也成為氫儲能單位出本錢錢較高的原因之一，未來提效和降本將成為氫能展開的關鍵點。
此外，氫能運用規(guī)劃廣，除電力體系外，還可用于供熱。氫能的終端運用能夠以燃料電池發(fā)電的辦法，也能夠以焚燒供熱的辦法，完成在供熱范疇的運用。當前我國正在繼續(xù)推進北方區(qū)域冬季清潔取暖規(guī)劃，氫能作為清潔動力，具有杰出的適用性。到2019年末，全國城市會集供熱總量39.25億GJ，若全部由氫能滿意則對應潛在2800萬噸的年需求。
交通范疇：2060年交通范疇對氫氣總需求有望到達3031萬噸
轎車職業(yè)
雖然鋰電現(xiàn)已能滿意乘用車根本的續(xù)航需求，但咱們依然以為氫燃料電池在續(xù)航上有較大優(yōu)勢。而且，乘用車對載重、額定功率的要求不如商用車那么高，現(xiàn)在國內(nèi)現(xiàn)已能夠批量出產(chǎn)運用于輕型車輛的燃料電池出產(chǎn)體系，咱們以為乘用車將會成為氫燃料電池車試運營的前驅(qū)。
商用車天然對載重、長途運送、低溫啟動有著較高的要求，而鋰電道路難以處理這三個難題。即使固態(tài)里電池技能老練，載重與充電時長仍會掣肘鋰電在商用車的運用，因此氫能是商用車脫碳的必選計劃。中短期來看，各地政府相繼出臺方針推行氫燃料電池車及加氫站建造，《節(jié)能與新動力轎車技能道路圖2.0》規(guī)劃到2025年全國規(guī)劃內(nèi)推行氫燃料電池車10萬輛，2030-2035年推行到達百萬輛;商用車中，咱們以為政府對客車職業(yè)收購干涉能力強，且整車廠相對會集，客車或?qū)⒆钤缤菩袣淠?重卡則因其載重、續(xù)航、低溫的高要求對氫燃料電池推行最為急切。遠期來看，跟著上游制氫、儲氫、運氫規(guī)劃化，中游氫燃料動力體系逐步國產(chǎn)化，咱們估計氫燃料電池車有望完成與柴油車平價，并削減動力耗費本錢。據(jù)咱們測算，到2030/2060年，氫燃料電池車(商用車及乘用車)年銷量將別離到達29萬輛/200萬輛，燃料電池車保有量134萬輛/1546萬輛，對應總氫氣需求將到達129萬噸/3031萬噸。
圖表:2021E-2060E氫燃料電池車銷量拆分
資料來歷：中汽協(xié)，中金公司研討部
圖表:2021E-2060E氫燃料電池車保有量測
資料來歷：中汽協(xié)，中金公司研討部
圖表:2021E-2060E轎車職業(yè)氫氣總需求量猜測
資料來歷：中汽協(xié)，中金公司研討部
航空航天
航天減排挑選有限，氫燃料或成遠期關鍵途徑。航空范疇的減排的或許手段首要有三種：進步動力利用功率、碳捕捉技能和運用代替動力。依據(jù)國際民航組織猜測，單純進步動力利用功率無法到達碳中和的方針，尋找代替動力是遠期的必然挑選。因為飛機飛翔對能量供給要求高，且半途無法充電，現(xiàn)階段的電池無法處理該難題，而氫燃料熱值高、加氫速度快、質(zhì)量功率密度高，或成為處理該難題的密鑰。現(xiàn)在，世界各國對氫能在航空范疇的運用還處在嘗試階段，美國、歐洲、俄羅斯等國已展開相關研討并進行試飛，但商業(yè)化運用仍將是遠期方針。
鋼鐵：2060年鋼鐵職業(yè)氫氣需求量有望達796萬噸
鋼鐵職業(yè)首要氫冶金技能：富氫復原高爐和氣基直接復原豎爐工藝
富氫復原高爐工藝是經(jīng)過噴吹氫氣和天然氣、焦爐煤氣等含氫介質(zhì)參加煉鐵的進程，可削減大約10-20%的碳排放。高爐富氫復原煉鐵是經(jīng)過噴吹焦爐煤氣或改質(zhì)焦爐煤氣代替部分焦炭，用于復原鐵礦石，焦爐煤氣經(jīng)過催化裂解成為改質(zhì)焦爐煤氣，其間的氫氣含量可到達60%以上。因為選用富氫煤氣作為復原劑，焦炭占比會相應下降，但焦炭仍需承擔料柱骨架、保障爐內(nèi)煤氣順利流動的效果，因此該工藝下的碳排放減量有限，碳減排起伏約為10-20%。
咱們測算，富氫復原高爐工藝噸鋼氫氣耗費量為10.2千克。因該工藝僅能代替小部分的焦炭，咱們假定氫氣將代替100%的噴吹煤和10%的焦炭進行復原。一般高爐鍛煉需求參加噸鋼約145千克噴吹煤和385千克焦炭，依據(jù)噴吹煤、焦炭與氫氣的熱值以及考慮到約20%的轉(zhuǎn)化功率損失，咱們測算大約需求噸鋼10.2千克的氫氣耗費以產(chǎn)生與一般高爐平等的溫度。
圖表：富氫復原高爐工藝流程圖
資料來歷：《我國展開氫冶金的適合工藝道路》，中金公司研討部
圖表：2020年富氫復原高爐工藝耗費氫氣量測算
資料來歷：我國鋼鐵工業(yè)協(xié)會，中金公司研討部
氣基直接復原豎爐為經(jīng)過運用氫氣或氫氣與一氧化碳混合氣體作為復原劑，將鐵礦石轉(zhuǎn)化為直接復原鐵后再將其投入電爐進行進一步鍛煉，可削減約50~80%的碳排放量。依據(jù)參加的復原性氣體中氫氣的占比，氣基直接復原豎爐工藝可分為富氫氣基豎爐和全氫氣基豎爐。因為氫氣作為首要復原劑，二氧化碳排放量削減起伏更大，可達50%以上。
咱們測算，氣基直接復原豎爐工藝噸鋼氫氣耗費量約為40.5千克。因我國天然氣資源相對缺少，咱們以為現(xiàn)在國際上較為老練的天然氣氣基直接復原豎爐工藝較難在我國完成大規(guī)劃商業(yè)化運用，估計我國將展開焦爐煤氣及煤制氣氣基直接復原豎爐。依據(jù)遼寧現(xiàn)有煤制氣氣基豎爐項目，噸鋼需求參加1800規(guī)范立方米的復原性氣體，其間外購氫氣約為450規(guī)范立方米，其余復原性氣體由煤或焦爐煤氣制備而來。依據(jù)外購氫氣體積及密度，咱們測算氣基直接復原豎爐公司大約需求耗費噸鋼40.5千克的氫氣。
圖表：氣基直接復原豎爐工藝流程圖
資料來歷：《我國展開氫冶金的適合工藝道路》，中金公司研討部
圖表：2020年氣基直接復原豎爐工藝耗費氫氣量測算
資料來歷：我國鋼鐵工業(yè)協(xié)會，中金公司研討部
咱們以為，富氫氣基直接復原豎爐工藝較有展開前景，且咱們估計將于2050年左右形成較大規(guī)劃的商業(yè)化運用。相較于氣基直接復原豎爐工藝，富氫復原高爐工藝制氫本錢及煤氣循環(huán)本錢較高且碳減排潛力有限，因此我國更適合展開氣基豎爐工藝。一起，因為全氫豎爐環(huán)境下的強吸熱反響及氫氣貯存難度高導致的高本錢，富氫氣基豎爐將在我國碳中和碳達峰進程中發(fā)揮更有用的效果。依據(jù)全球現(xiàn)在正在進行探究的高爐富氫復原項目，咱們判別，我國的高爐富氫氫冶金技能估計于2050年前后才可進行較大規(guī)劃的商業(yè)化運用。
圖表：咱們以為，富氫氣基直接復原豎爐工藝較有展開前景
資料來歷：《我國展開氫冶金的適合工藝道路》，中金公司研討部
圖表：全氫環(huán)境下的氫復原具有強吸熱效應
資料來歷：《我國展開氫冶金的適合工藝道路》，中金公司研討部
圖表：富氫豎爐中放熱反響與吸熱反響一起進行
資料來歷：《我國展開氫冶金的適合工藝道路》，中金公司研討部
2060年鋼鐵職業(yè)氫氣需求量有望達795.7萬噸
2060年國內(nèi)首要鋼爐將分為富氫高爐、一般電爐、和氣基豎爐三種。2020年國內(nèi)首要鋼爐為一般高爐和一般電爐兩種，兩者粗鋼產(chǎn)值占比別離約90%和10%。現(xiàn)在因為氫能技能暫不老練且本錢較高，咱們估計富氫高爐和氣基豎爐兩種技能將在2025年開端逐步運用，而受益于碳中和方針，咱們估計一般電爐也將迎來較快速度展開?？紤]到在碳中和狀況下，咱們測算的一般電爐本錢最優(yōu)，富氫高爐次之，其次是氣基豎爐，咱們估計2060年一般電爐/富氫高爐/氣基豎爐粗鋼產(chǎn)值占比為50%/35%/33%。
圖表：各類型鋼爐粗鋼產(chǎn)值占比測算
資料來歷：Mysteel，我國鋼鐵工業(yè)協(xié)會，《鋼鐵職業(yè)“十三五”煤控中期評價與后期展望》，中金公司研討部
2060年生鐵將首要由富氫高爐與氣基豎爐出產(chǎn)。咱們估計2030/60年國內(nèi)粗鋼產(chǎn)值約8.80億噸/6.47億噸，較2020年下降12%/35%?？紤]到幾種技能在后續(xù)流程將參加廢鋼以添加粗鋼產(chǎn)值，咱們測算高爐的生鐵粗鋼比約為1.15，氣基豎爐的生鐵粗鋼比約為1.43，由此測算一般高爐/富氫高爐/氣基豎爐2030年生鐵產(chǎn)值為5.51億噸/0.38億噸/0.12億噸，2060年生鐵產(chǎn)值為0億噸/1.97億噸/1.47億噸，2060年生鐵將首要由富氫高爐與氣基豎爐出產(chǎn)。
圖表：各類型鋼爐粗鋼和生鐵產(chǎn)值測算
資料來歷：Mysteel，我國鋼鐵工業(yè)協(xié)會，《鋼鐵職業(yè)“十三五”煤控中期評價與后期展望》，中金公司研討部
咱們以為2060年鋼鐵職業(yè)氫氣需求量有望達795.7萬噸。原資料方面，一般高爐噸鐵噴吹煤/焦炭用量別離約為145kg/385kg，咱們考慮到富氫高爐有望用氫氣徹底代替噴吹煤并代替約10%焦炭用量，依據(jù)噴吹煤、焦炭和氫氣發(fā)熱量計算，咱們估計富氫高爐噸鐵氫氣用量約113Nm3或10kg。氣基豎爐方面，咱們估計噸鐵所需復原氣約1800Nm3，其間1350Nm3復原氣能夠直接由出產(chǎn)焦炭的副產(chǎn)品焦爐煤氣制備，剩余450Nm3為氫氣，因此氣基豎爐噸鐵氫氣用量約450Nm3或40.5kg。由此咱們測算2030/60年鋼鐵職業(yè)氫氣用量別離為98.7億Nm3/885.1億Nm3或88.8萬噸/795.7萬噸。
圖表：鋼爐氫氣需求測算
資料來歷：Mysteel，我國鋼鐵工業(yè)協(xié)會，《鋼鐵職業(yè)“十三五”煤控中期評價與后期展望》，中金公司研討部
在考慮碳中和狀況下，2060年一般電爐噸鋼本錢有望最低
咱們以為2060年煉鋼首要原資料本錢均有望下降。本錢方面，一般高爐首要原料為鐵礦石、焦炭、噴吹煤、和廢鋼，富氫高爐首要為鐵礦石、焦炭、廢鋼、氫氣，一般電爐首要為廢鋼、石墨電極，氣基豎爐首要為氫氣、其他復原氣、氧化球團等。咱們估計因為供給量添加、需求下降、供需格局變化等原因，未來首要原資料本錢均有望下降。咱們測算鐵礦石/焦炭/廢鋼/電解水制氫價格2030年較2020年別離削減28%/19%/26%/61%，2060年較2020年別離削減57%/51%/52%/78%。
圖表：煉鋼首要原資料本錢變化狀況
資料來歷：Mysteel，我國鋼鐵工業(yè)協(xié)會，《鋼鐵職業(yè)“十三五”煤控中期評價與后期展望》，中金公司研討部
圖表：一般高爐噸鋼本錢測算(元)
資料來歷：Mysteel，我國鋼鐵工業(yè)協(xié)會，《鋼鐵職業(yè)“十三五”煤控中期評價與后期展望》，中金公司研討部
圖表：富氫高爐噸鋼本錢測算(元)
資料來歷：Mysteel，我國鋼鐵工業(yè)協(xié)會，《鋼鐵職業(yè)“十三五”煤控中期評價與后期展望》，中金公司研討部
圖表：一般電爐噸鋼本錢測算(元)
資料來歷：Mysteel，我國鋼鐵工業(yè)協(xié)會，《鋼鐵職業(yè)“十三五”煤控中期評價與后期展望》，中金公司研討部
圖表：氣基豎爐噸鋼本錢測算(元)
資料來歷：Mysteel，我國鋼鐵工業(yè)協(xié)會，《鋼鐵職業(yè)“十三五”煤控中期評價與后期展望》，中金公司研討部
跟著氫氣本錢下降，咱們以為富氫高爐與氣基豎爐噸鋼本錢有望大幅下降。依據(jù)之前的假定，咱們測算了各類型高爐在2020/30/60年的噸鋼本錢，在考慮碳中和狀況下，咱們在本錢項中添加了為完成零碳排放的碳捕捉本錢。歸納來看，據(jù)咱們測算，在考慮碳中和狀況下，跟著氫氣本錢的下降，2060年富氫高爐/氣基豎爐噸鋼本錢有望較2020年別離-50%/-62%。據(jù)咱們測算，跟著氣基豎爐本錢的下降，在不考慮碳中和狀況下，2030年氣基豎爐本錢有望挨近一般電爐本錢，2060年氣基豎爐本錢有望低于一般電爐本錢。在考慮碳中和狀況下，氣基豎爐噸鋼本錢在2060年也有望挨近一般電爐的噸鋼本錢。
在考慮碳中和狀況下，咱們以為2060年一般電爐噸鋼本錢有望最低。跟著廢鋼和電力本錢下降，據(jù)咱們測算，在考慮碳中和狀況下，2060年一般電爐噸鋼本錢有望較2020年下降46%;跟著鐵礦石和焦炭本錢下降，在考慮碳中和狀況下，2060年一般高爐噸鋼本錢有望較2020年下降47%。在不考慮碳中和狀況下，2060年一般高爐噸鋼本錢均最低，為1698元，但考慮碳中和狀況下，2060年一般高爐本錢將攀升至1986元，成為本錢最高的挑選。一般電爐噸鋼本錢受碳中和影響較小，考慮碳中和狀況下2060年一般電爐噸鋼本錢最低為1860元。
圖表：各類型鋼爐煉鋼本錢比較
資料來歷：Mysteel，我國鋼鐵工業(yè)協(xié)會，《鋼鐵職業(yè)“十三五”煤控中期評價與后期展望》，中金公司研討部
總結(jié)：2060年儲能、交通、鋼鐵范疇對氫氣需求有望到達4439萬噸
圖表：儲能、交通、鋼鐵范疇對氫氣總需求的測算
資料來歷：中金公司研討部
氫能平價測算
現(xiàn)在氫能終端運用價格較高，燃料電池轎車動力運用環(huán)節(jié)平價仍需進一步降本。2020年我國終端氫加注本錢普遍在50-80元/kg。從本錢端看，制氫/運氫/加氫本錢占比別離在37%/27%/36%。依據(jù)咱們測算，關于一輛氫燃料電池重卡，若要在動力運用端完成與柴油平價，終端氫價格需下降至30元/kg以內(nèi)，氫動力各環(huán)節(jié)仍需進一步降本。
圖表:我國加氫站售價(2020年)
資料來歷：我國電動轎車百人會，中金公司研討部
圖表:終端氫本錢構(gòu)成(2020年)
資料來歷：IEA，我國氫能聯(lián)盟，中金公司研討部
咱們估計電解水制氫本錢將在2040年前完成與煤炭制氫平價
現(xiàn)在電解水制氫本錢較高，我國以化石動力制氫及工業(yè)副產(chǎn)氫為主，中長期以可再生動力電解水制氫為主。從氫能制備端來看，2019年我國可再生動力電解水制氫本錢達20元/kg，遠高于煤制氫的約8-10元/kg的出產(chǎn)本錢，也高于工業(yè)副產(chǎn)氫的約10+元/kg的出產(chǎn)本錢。較高的出產(chǎn)本錢使得我國現(xiàn)在電解水制氫量很少，2019年我國化石動力制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫供給氫氣量占比別離達72%、28%，電解水制氫僅有少量演示運用。中長期來看，咱們以為跟著電解槽設備降本、可再生動力發(fā)電本錢下降，電解水制氫將逐步成為干流制氫辦法。
圖表:我國電解水及化石動力制氫本錢(2019年)
資料來歷：IEA，中金公司研討部
圖表：全球出口中的隱含碳占全球碳排放近1/4圖表:我國工業(yè)副產(chǎn)氫本錢(2020年)
資料來歷：我國電動轎車百人會，中金公司研討部
圖表:我國氫能供給結(jié)構(gòu)(2019年)
資料來歷：我國電動轎車百人會，中金公司研討部
圖表:我國氫能供給結(jié)構(gòu)猜測
資料來歷：我國氫能聯(lián)盟，中金公司研討部
電解水制氫短期以堿性水解為主，中長期PEM電解制氫占比逐步進步。現(xiàn)在電解水制氫首要包含堿性電解和質(zhì)子交流膜(PEM)電解兩種干流技能道路，其間堿性電解技能相對較為老練，已完成充分工業(yè)化，本錢較PEM電解低30%。而PEM電解槽所用中心零部件及資料均與質(zhì)子交流膜燃料電池相同，未來將跟著其間心零部件的國產(chǎn)化率進步、技能進步與規(guī)劃效應快速降本。咱們以為PEM電解技能因具有運轉(zhuǎn)靈敏、利于快速變載等優(yōu)勢，與風電、光伏具有杰出的匹配性，將跟著設備快速降本市占率逐步進步。
圖表：各電解水制氫技能比照
資料來歷：我國知網(wǎng)，中金公司研討部
圖表:2020年PEM電解本錢高于堿性電解制氫
資料來歷：IEA，我國電動轎車百人會，中金公司研討部
圖表:PEM電解槽本錢拆分(2019年測算)
資料來歷：IRENA，中金公司研討部
圖表：PEM電解水制氫體系設備快速降本，市占率逐步進步
資料來歷：我國電動轎車百人會，中金公司研討部
咱們以為電解制氫規(guī)劃化、電解技能進步、新動力電價下降將一起驅(qū)動電解水制氫本錢下降。
?規(guī)劃化：現(xiàn)在電解槽制氫設備規(guī)劃普遍較小，經(jīng)過將多電解槽堆組合以添加電解槽體系全體容量可有用下降體系單位本錢開銷;一起制作端規(guī)劃化出產(chǎn)亦可完成有用降本。
?技能進步：依據(jù)IRENA猜測，堿性電解功率將從現(xiàn)在的50-83kWh/kgH2下降至2050年的42kWh/kgH2以下，運用壽命將進步至10萬小時以上。
?新動力發(fā)電本錢下降：現(xiàn)在光伏風電等新動力裝機量不斷添加，度電本錢仍處于快速下降時期，咱們估計2025年后可再生動力電價將下降至0.2元/kWh以下，推進電解水制氫本錢進一步下降。
圖表:電解槽規(guī)劃擴展可下降體系本錢
注：以單電堆0.7MW測算;資料來歷：IEA，中金公司研討部
圖表:堿性電解制氫關鍵技能指標預期
資料來歷：IRENA，中金公司研討部
在電解槽等設備降本、制氫技能進步、電力價格下降的一起驅(qū)動下，咱們預期電解水制氫本錢將在2030年下降至約10元/kWh，并在2040年前完成與煤炭制氫平價，成為最具競賽力的制氫計劃。
圖表:各制氫技能道路本錢下降曲線
資料來歷：IRENA，IEA，中金公司研討部
咱們估計終端氫價格將在2030年下降至35元/kg以下，并在2050年降至約20元/kg
除制氫本錢外，終端用氫本錢還涉及氫儲運及加注本錢，關于燃料電池轎車而言，單位氫耗也將影響用氫本錢。
儲運加環(huán)節(jié)一起降本，咱們估計終端氫價在2030年降至35元/kg以下。儲運端，咱們在《舉足“氫”重，跬步千里》中，詳細闡述了各儲運技能道路將并行展開，規(guī)劃化與技能進步一起推進降本。加注端，中心加注設備的國產(chǎn)化、設備制作規(guī)劃化、加氫站利用率進步將推進降本，一起油氫電混建站也可節(jié)約相關基礎設備本錢，為未來潛在探究方向。咱們估計在制儲運加各環(huán)節(jié)的一起降本下，終端氫價格將在2030年下降至35元/kg以下，并在2050年降至約20元/kg。
氫價與百公里氫耗下降，咱們估計2030年燃料轎車將在動力運用端完成與柴油平價。對燃料電池轎車而言，氫耗為另一大動力運用本錢的影響因素?，F(xiàn)在燃料電池重卡百公里氫耗約8-12kg，咱們估計隨燃料電池技能進步，燃料電池重卡百公里平均氫耗將在2025年下降至8.5kg，并在2030年下降至8kg。歸納氫價與百公里氫耗等數(shù)據(jù)，咱們估計2030年氫燃料電池重卡將在動力運用端完成與柴油平價。
圖表:咱們預期2030年前氫燃料電池重卡將在動力運用端完成與柴油平價
資料來歷：IRENA，IEA，中金公司研討部
需求對應的硬件端剖析
氫能在轎車范疇運用前景較為清晰，對應硬件商場規(guī)劃有望乘勢攀升
儲氫瓶：現(xiàn)在，我國干流商業(yè)化運用儲氫瓶為III型瓶，IV型瓶技能已相對老練，咱們以為未來有望徹底代替III型瓶。液壓儲氫技能儲氫密度更高，在國外已有小規(guī)劃運用，或成為遠期技能打破方針。現(xiàn)在，國內(nèi)30MPa儲氫瓶單價在1.1-1.3萬元/支，據(jù)咱們測算，到2030年我國氫燃料轎車儲氫瓶需求將到達29萬支，到2060年我國儲氫瓶需求將到達200萬支，儲氫瓶商場規(guī)劃峰值將達148億元。
氫氣循環(huán)泵：氫氣循環(huán)泵是燃料電池中擔任氫氣供給的重要零部件?，F(xiàn)在，德國普旭為全球氫氣循環(huán)泵供給龍頭，我國大部分氫氣循環(huán)泵仍依賴進口，進口價格約3萬元/臺。2020年以來，國內(nèi)氫氣循環(huán)泵出產(chǎn)廠家興起，國產(chǎn)代替進程加速，咱們估計中期可將平均單價降至1-2萬元/臺，遠期來看，單套本錢或許下降至1萬以下。據(jù)咱們測算，到2060年我國氫氣循環(huán)泵需求量將到達400萬臺，商場規(guī)劃將有望到達200億元以上。
圖表:2021E-2060E儲氫瓶需求測算
資料來歷：動力界，中汽協(xié)，中金公司研討部
圖表:2021E-2060E儲氫瓶商場空間測算
資料來歷：動力界，中汽協(xié)，中金公司研討部
圖表:2021E-2060E氫氣循環(huán)泵商場空間測算
資料來歷：動力界，中汽協(xié)，中金公司研討部
圖表:2021E-2060E氫氣循環(huán)泵需求量測算
資料來歷：北極星氫能網(wǎng)，中汽協(xié)，中金公司研討部
制氫、儲氫、運氫設備：技能進步、提質(zhì)降本孕育中長期廣闊商場
制氫設備：2060年電解設備超2萬億元商場
水電解制氫的本錢首要包含固定資產(chǎn)折舊、運維費用(一般維護、電池組替換)、電力費用，其間電力是最首要的本錢，現(xiàn)在在水電解制氫的徹底本錢中占比近80%，其次便是設備本錢開銷，占比近15%。
綠氫的設備本錢開銷包含電解槽堆和電解廠的其余部分，包含電力電子設備和工廠基礎設備。電解槽堆的本錢將跟著電解槽制作規(guī)劃的擴展，以及開發(fā)更廉價的電池資料而下降。跟著工廠中電解槽數(shù)量的添加，盈虧平衡本錢將跟著折舊本錢逐步下降。依據(jù)O.Schmidt等人在《Futurecostandperformanceofwaterelectrolysis:Anexpertelicitationstudy》中的研討，現(xiàn)在1MW的AEC和PEM電解設備的固定資產(chǎn)出資別離約為1000歐元/kW和2000歐元/kW，SOE電解設備現(xiàn)在沒有商業(yè)化運用，預估現(xiàn)在的固定資產(chǎn)投入為3000-5000歐元/kW。咱們估計至2030年PEM和SOE將成為干流的水電解技能，而跟著未來電解設備規(guī)劃的放大，估計AEC技能的出資將下降至750歐元/kW，PEM技能的出資將下降至850-1650歐元/kW，SOE技能的出資有望大幅下降至1050-4250歐元/kW，但下降起伏具有不確定性，部分專家以為至2030年SOE電解設備的出資有望下降至與AEC和PEM設備挨近的水平。依據(jù)北京低碳清潔動力研討院郭秀盈等人在《可再生動力電解制氫本錢剖析》中對海外NEL、McPhy和GINER等公司電解設備的研討，電解設備容量從1MW放大至40MW的固定本錢開銷削減約60%，咱們假定40MW的AEC/PEM/SOEC電解設備本錢別離約為400/800/1600歐元/kW(2021年)，2060年因為技能進步等因素驅(qū)動本錢別離下降至300/400/400歐元/kW。
圖表：電解水設備本錢拆分
資料來歷：《Futurecostandperformanceofwaterelectrolysis:Anexpertelicitationstudy》，中金公司研討部
從商場來看，假定2060年以電解水辦法制氫需求為1.3億噸氫氣，假定選用不同品種的電解水設備，據(jù)咱們測算，AEC/PEM/SOEC電解水設備商場空間別離為2.2/2.5/2.2萬億元，根本相近，也便是2060年電解水設備商場超2萬億元。
儲運設備：高壓儲氫瓶迎來十年高速添加期
氫氣的儲運首要包含氣態(tài)儲運、液態(tài)儲運和固態(tài)儲運三類。因為氫氣在一切元素中質(zhì)量最輕，常溫常壓下為氣態(tài)，且密度最小，此外燃點低，因此推進的氫氣的高壓、安全和低本錢儲運是氫氣工業(yè)鏈中的重要環(huán)節(jié)?，F(xiàn)階段我國首要選用高壓氣態(tài)儲運，低溫液態(tài)儲運在航天等范疇取得運用，我國氫能聯(lián)盟估計中期(2030年)，我國氫氣儲運將以高壓、液態(tài)氫罐和管道輸運相結(jié)合，遠期(2050年)我國氫氣管網(wǎng)散布愈加密布，車載儲氫將選用更高儲氫密度、更具安全性的儲氫技能。詳細來看：
?氣態(tài)儲運：高壓氣態(tài)儲運是現(xiàn)階段運用最廣泛的途徑，選用高壓氫瓶或高壓容器儲藏氫氣，經(jīng)過高壓長管拖車進行短距離運送(小于150公里)，國內(nèi)儲氫瓶技能尚落后于國外，國內(nèi)單車運氫質(zhì)量約300公斤，國外經(jīng)過選用更高壓的儲氫瓶可將單車運量提至700公斤。此外，管道運送也是一種氣態(tài)完成辦法，但管道建造本錢高，2019年我國氫氣管道長度僅100公里，美國和歐洲別離有2,500/1,600公里。
?液態(tài)儲運：低溫液態(tài)儲運在航天等范疇取得運用，國內(nèi)民用范疇沒有規(guī)范化運用。低溫液態(tài)儲運的進程能耗較大，儲運本錢較高，但相較于氣態(tài)儲運，運送距離更遠、運量更大。海外具有相對老練的液態(tài)儲運經(jīng)歷，我國民用范疇相關事例較少。此外，有機液體儲氫也是一種液態(tài)完成辦法，但反響溫度、脫氧功率的技能問題尚待進一步優(yōu)化。
?固態(tài)儲運：國內(nèi)相關技能尚處于研討或演示階段。固體儲氫具有密度高、壓力低等優(yōu)勢，但資料端反響溫度、循環(huán)功能仍待優(yōu)化。國外相關技能在燃料電池潛艇中取得商業(yè)運用，國內(nèi)則在部分范疇得到演示運用。
圖表：氫氣儲運辦法的技能比照
資料來歷：我國鋼研科技集團，我國氫動力及燃料電池工業(yè)白皮書，中金公司研討部
圖表：國內(nèi)外首要氫能儲運企業(yè)
資料來歷：六安市氫能工業(yè)展開規(guī)劃(2020-2025)，中金公司研討部
關于高壓氣態(tài)儲氫，國內(nèi)儲氫瓶處于三代技能，國外干流為四代技能。從一型瓶到四型瓶，工作壓力逐步增大，所用資料質(zhì)量逐步減輕，一起跟著質(zhì)量下降和功能進步，三型瓶和四型瓶完成了從固定式到移動式的改變。
相較于三型瓶，四型瓶功能更佳、本錢更低，國內(nèi)正加速技能研制。2020年8月，我國技能監(jiān)督情報協(xié)會同意發(fā)布《車用緊縮氫氣塑料內(nèi)膽碳纖維全環(huán)繞氣瓶》，添補了此前我國四瓶型技能規(guī)范的空白。2021年1月沈陽斯林達成為國內(nèi)首家四型瓶經(jīng)過“三新“(新資料、新技能、新工藝)技能評審的企業(yè)。從斯林達產(chǎn)品的參數(shù)比照來看，四瓶型較三型瓶容積擴展7%的一起質(zhì)量削減24%。一起，壓力循環(huán)次數(shù)和運用壽命均有明顯進步。
此外，依據(jù)中科院寧波資料所特種纖維事業(yè)部數(shù)據(jù)，三代和四代儲氫瓶中，碳纖維復合資料占本錢比重60%-80%，跟著壓力等級上升，碳纖維資料運用量相應添加。在平等壓力條件下，四型瓶較三型瓶本錢低7%-11%，首要差異源于四型瓶以塑料內(nèi)膽替換了此前的金屬內(nèi)膽。
圖表：四代儲氫瓶首要功能比照
資料來歷：車用緊縮氫氣鋁內(nèi)膽碳纖維全環(huán)繞氣瓶(GB/T35544-2017)等，我國氫動力及燃料電池工業(yè)白皮書，中金公司研討部
圖表：三型瓶與四型瓶功能比照(2020年)
資料來歷：斯林達，中金公司研討部
圖表：三型瓶與四型瓶本錢比照(2020年)
資料來歷：中科院寧波資料所特種纖維事業(yè)部，中金公司研討部
咱們以為，我國儲氫瓶商場有望迎來十年高速添加期，并生長為全球最大商場。依據(jù)全球儲氫瓶搶先企業(yè)Hexagon數(shù)據(jù)，2020年全球高壓儲氫瓶商場規(guī)劃約20億美元，Hexagon估計2025/2030年全球商場將添加至約110/690億美元;其間2030年我國商場有望添加至270億美元，占全球商場規(guī)劃達39%。此外依據(jù)第三方咨詢機構(gòu)勢銀咨詢(Trendbank)計算，2020年我國高壓儲氫瓶商場約4.1億元，2025/2030年有望添加至39.2/200.0億元，2020-2025和2025-2030年復合增速別離約57%/39%。
圖表：全球高壓儲氫瓶商場及地域散布
資料來歷：Hexagon，中金公司研討部
圖表：2030年全球高壓儲氫瓶商場散布猜測
資料來歷：Hexagon，中金公司研討部
圖表：我國高壓儲氫瓶商場規(guī)劃及猜測
資料來歷：Trendbank，中金公司研討部
國內(nèi)首要參加公司正加緊攻克70MPa大容積儲氫瓶商用化。2015-2016年國內(nèi)四型瓶研制遇到阻礙，相關技能規(guī)范發(fā)展停滯，2020年10月技能規(guī)范空白被添補。國內(nèi)儲氫瓶參加公司首要為車載天然氣氣瓶出產(chǎn)廠商，包含中材科技、富瑞氫能、京城股份、中集安瑞科、斯林達、科泰克等。斯林達等多家企業(yè)的70MPa儲氫瓶已進入裝車試驗階段。
2019年以來富瑞特裝、京城股份、中集安瑞科先后經(jīng)過本錢商場融資、技能合作等辦法加速儲氫瓶技能研制。其間2021年3月中集安瑞科發(fā)布公告與HexagonPurusHK達成合營協(xié)議，將建立合營公司在我國及東南亞區(qū)域展開供給緊縮氫氣儲運處理計劃的事務。HexagonPurus建立于2016年，首要從事緊縮天然氣(CNG)與氫氣儲運事務，并具有全球最早進的四型高壓儲氫瓶技能。依據(jù)在資料、工藝、設備范疇積累的豐厚經(jīng)歷，HexagonPurus已取得戴姆勒、豐田的燃料電池重卡的氫動力體系訂單。2019/2020財年(到2020/6/30)HexagonPurus收入2.91/1.87億挪威克朗(約合2.22/1.43億元)。
工業(yè)鏈層面，碳纖維資料是國內(nèi)儲氫瓶展開面臨的應戰(zhàn)之一。結(jié)合前述剖析，碳纖維復合資料在三型瓶和四型瓶中的本錢占比別離約64%/77%，是儲氫瓶中的首要資料和本錢源。依據(jù)廣州賽奧炭纖維技能有限公司發(fā)布的《2019全球碳纖維復合資料商場報告》，2019年全球碳纖維需求量約10.4萬噸，我國大陸需求量約3.8萬噸，占全球需求量的36%。但2019年我國大陸碳纖維進口量達2.6萬噸，進口依存度到達68%。以金額計，2019年我國大陸進口依存度到達74%。進口來歷方面，日本、美國、我國臺灣為三大首要進口源，別離占我國大陸需求量的28%/12%/11%(按金額計)。在壓力容器范疇，碳纖維首要進口自日本東麗等廠商，國內(nèi)運用企業(yè)缺少議價權和工業(yè)自主權。
圖表：2019年全球碳纖維運轉(zhuǎn)產(chǎn)能散布
資料來歷：賽奧炭纖維技能，中金公司研討部
圖表：2019年我國碳纖維需求來歷散布
資料來歷：賽奧炭纖維技能，中金公司研討部
本文選編自“中金點睛”，作者：鄧學、裘孝鋒等，智通財經(jīng)修改：張金亮。
標簽：
中金 碳中和 氫能基建
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摘要
各當?shù)蒯樝嗬^出臺，燃料電池技能落地空間大，鋼鐵減碳方針已根本清晰。燃料電池方面，各當?shù)蒯樓逦藝谊P于燃料電池工業(yè)展開的支撐情緒，包含以獎代補、當?shù)刂鲗?、分區(qū)推行與全工業(yè)鏈支撐。鋼鐵方面，正在編制的《鋼鐵職業(yè)碳達峰及降碳舉動計劃》已形成修正完善稿，職業(yè)方針開端定為2025年前，鋼鐵職業(yè)完成碳排放達峰。
儲能、交通、鋼鐵職業(yè)均有較大落地空間。儲能：氫能作為電力儲能的一種辦法，能夠作為電力供給中的中心載體。交通：商用車天然對載重、長途運送、低溫啟動有著較高的要求，咱們以為氫能是商用車脫碳的必由之路。航天范疇減排挑選有限，氫燃料或成遠期關鍵途徑。鋼鐵：咱們以為富氫高爐有望用氫氣徹底代替噴吹煤并代替約10%焦炭用量。咱們測算2060年氫氣需求量有望到達4000萬噸以上。
現(xiàn)在氫能終端運用價格較高，咱們估計電解水制氫本錢將在2040年前完成與煤炭制氫平價。跟著電解水制氫技能進步，咱們預期電解水制氫本錢將在2030年下降至約10元/kWh，并在2040年前完成與煤炭制氫平價;儲運加環(huán)節(jié)一起降本，終端氫價或在2030年降至35元/kg以下，燃料車動力運用端完成柴油平價。
終端硬件商場需求確定性強。轎車職業(yè)氫燃料電池有較清晰落地場景，罐泵閥商場規(guī)劃有望乘勢攀升，據(jù)咱們測算，對應車用儲氫瓶、閥體商場規(guī)劃有望在2060年到達148億元/210億元。制氫方面，咱們估計2060年電解設備超2萬億元商場;儲運設備方面，咱們估計高壓儲氫瓶將迎來快速展開的十年，我國儲氫瓶商場有望迎來高速添加期，并生長為全球最大商場。
危險
技能展開節(jié)奏較慢，氫能工業(yè)鏈支撐方針推行不及預期。
正文
方針：燃料電池落地空間大，鋼鐵減碳方針已根本清晰
各當?shù)蒯樝嗬^出臺，燃料電池技能落地空間大
各當?shù)蒯樝嗬^出臺，燃料電池技能落地空間大。2020年《關于展開燃料電池演示運用的告訴》、《新動力轎車工業(yè)展開規(guī)劃(2021-2035年)》等全國性燃料電池支撐方針相繼出臺，清晰了國家關于燃料電池工業(yè)展開的支撐情緒，支撐方針的特色包含以獎代補、當?shù)刂鲗?、分區(qū)推行與全工業(yè)鏈支撐。首要方針包含進步氫燃料制儲運經(jīng)濟型、加速推進工業(yè)化進程。跟著全國性方針的落地，當?shù)匦苑结樢蚕嗬^開端出臺，包含：山東省計劃2025年出產(chǎn)燃料電池發(fā)動機50000臺，燃料電池轎車20000輛;上海市計劃2025年建成并運轉(zhuǎn)70座加氫站，運用推行超10000輛燃料電池轎車;河南省計劃2025建成80個加氫站，推行燃料電池轎車5000輛等。咱們以為，各當?shù)蒯樂结樖滓奂诮ㄔ旒託湔疽约巴菩腥剂想姵剀嚕瑸槿剂想姵丶寄艿穆涞毓┙o較大空間。
鋼鐵作為第一大碳排放工業(yè)職業(yè)，減碳方針已根本清晰
鋼鐵作為第一大碳排放工業(yè)職業(yè)，減碳方針已根本清晰。我國鋼鐵職業(yè)2019年碳排放量達15.4億噸，在工業(yè)職業(yè)占比47%，位列第一，占全國碳排放總量約18%，是碳減排的重要范疇。正在編制的《鋼鐵職業(yè)碳達峰及降碳舉動計劃》已形成修正完善稿，職業(yè)碳達峰方針開端定為：2025年前，鋼鐵職業(yè)完成碳排放達峰;到2030年，鋼鐵職業(yè)碳排放量較峰值下降30%，估計將完成碳減排量4.2億噸。
當?shù)卣c鋼企活躍呼應國家方針，推進鋼鐵職業(yè)盡早完成碳中和。咱們觀察到現(xiàn)在各地政府已著手擬定鋼鐵相關的碳達峰及碳中和舉動計劃，推進區(qū)域優(yōu)先完成碳中和。例如國內(nèi)鋼鐵出產(chǎn)重點區(qū)域河北省唐山市與邯鄲市經(jīng)過推行嚴格的限產(chǎn)減排方針，壓降區(qū)域粗鋼產(chǎn)值，控制區(qū)域碳排放。另一方面，上市鋼鐵企業(yè)活躍呼應政府召喚，開端擬定本身碳達峰及碳中和方針，探究碳減排實踐技能途徑。國內(nèi)鋼企龍頭寶武集團作為第一大鋼鐵集團率先發(fā)布碳中和的方針，力求2023年完成碳達峰，2025年具有減碳30%的工藝技能能力，2035年力求減碳30%，2050年力求完成碳中和。咱們以為當?shù)卣c鋼企活躍的呼應與落地國家方針將推進鋼鐵職業(yè)率先完成碳達峰及碳中和。
展開氫冶金技能是完成鋼鐵職業(yè)碳中和的重要一環(huán)，鋼鐵氫冶金進入新的展開階段。咱們以為展開氫冶金技能是完成碳中和的重要一環(huán)，首要原因為：1)氫可代替首要碳排放來歷的CO與鐵礦進行復原反響。鋼鐵鍛煉中大量的C02排放來自于高爐鍛煉環(huán)節(jié)用CO作為復原劑復原鐵礦石，而氫作為清潔動力可必定程度上代替CO起到復原效果，依據(jù)不同的氫冶金工藝，最多可削減80%以上的碳排放。2)廢鋼資源緊缺，限制電爐展開。廢鋼收回量一年僅為2.7億噸，無法供給10億噸以上的鋼鐵需求，電爐遭到現(xiàn)在原料缺少與本錢較高的限制，難以快速取代高爐。3)電爐鍛煉現(xiàn)在仍首要用火電，直接產(chǎn)生大規(guī)劃碳排放。咱們觀察到，現(xiàn)在我國多家鋼鐵企業(yè)已開端研制氫能冶金項目，碳中和布景下，我國鋼鐵氫冶金技能已進入新的展開階段。
圖表：高爐電爐煉鋼本錢差距限制電爐展開
資料來歷：Wind，中金公司研討部
需求端剖析：2060年氫氣總需求有望到達4439萬噸
儲能范疇：2060年電力儲能關于氫能的年需求量有望到達613萬噸
儲能需求的測算
碳中和需求電力清潔化，帶來電力靈敏性資源需求的添加。碳達峰、碳中和布景下，電網(wǎng)若要接收可再生動力成為主力電源，不僅僅是發(fā)電側(cè)的變革，更需應對電力體系平衡和安全應戰(zhàn)。可再生動力在可調(diào)度性和可猜測性上遜于傳統(tǒng)動力，因此浸透率的進步將帶來電力體系平衡和安全的新應戰(zhàn)。咱們看到近幾年在風景可再生電力浸透率高的商場如澳大利亞、英國、美國加州，都呈現(xiàn)過極點氣候下電力體系平衡安全的危險事件。咱們以為電力清潔化轉(zhuǎn)型布景下，關于電力靈敏性調(diào)峰資源的需求也將添加，電網(wǎng)需求挖掘靈敏性資源潛力，包含火電改造、抽水蓄能、儲能、用戶側(cè)呼應等等。
咱們關于2060年以風景為主力的零碳電力結(jié)構(gòu)對儲能的需求進行量級匡算，依據(jù)2060年發(fā)電量18,500TWh(較2020年增速CAGR2.2%)、發(fā)電量結(jié)構(gòu)中火/水/核/風/光別離0%/10%/16%/23%/51%、單日最高用電負荷26億千瓦的假定，咱們估計若要完成新動力的高份額消納、盡或許削減棄電量，到2060年電力體系關于儲能裝機的需求量或達1000TWh以上(調(diào)頻裝機0.1TWh等級，日度調(diào)峰裝機10TWh等級，季度調(diào)峰裝機1000TWh等級)。季度調(diào)峰裝機需求最大，首要因為季度調(diào)峰需求電力的長時刻、跨時節(jié)存儲、而調(diào)度頻次相對較低;調(diào)頻以及日度調(diào)峰的裝機容量要求相對較小、但調(diào)用頻率更高。
圖表:電力體系調(diào)峰調(diào)頻需求測算(2060年)
資料來歷：IRENA，中金公司研討部
為什么儲能范疇要用氫氣
氫能能夠為電力儲能的一種辦法，能夠作為電力供給中的中心載體，當電力出產(chǎn)過剩時，不能上網(wǎng)的冗余電量能夠用來制氫，從而將電能轉(zhuǎn)化為氫能;在用電負荷添加時，能夠用貯存的氫能進行發(fā)電，從而到達平衡供需的目的。
氫能滿意儲能根本要求，而且在季度調(diào)峰上具有必定的比較優(yōu)勢。氫能燃料電池的呼應速度能夠到達秒級，滿意電網(wǎng)關于儲能設備的根本要求，現(xiàn)在來看在日間調(diào)峰和調(diào)頻范疇，因為電-氫-電的兩次能量轉(zhuǎn)化和能量損失，其在經(jīng)濟性上較難超越抽水蓄能和電化學儲能。但相比于這兩種技能道路，氫能具有自衰減率低、能量密度高、本錢具有規(guī)劃效應的特征，咱們以為跟著本錢的下降，以及火電機組(當前供給了類似時節(jié)性儲能的電網(wǎng)調(diào)節(jié)功用)的退役，氫能有望在季度調(diào)峰場景發(fā)揮比較優(yōu)勢：
?自衰減率低，氫能經(jīng)存儲后根本沒有衰減(氣體逃逸)，而鋰電池電量的存儲周期一般至多一個月，因此氫能能夠用于對電能更長時刻、跨時節(jié)進行存儲。
?能量密度高，氫氣能量密度為140MJ/kg，是鋰電池的近200倍，因此其占地面積更小，長時刻寄存的存儲本錢相對更低。
?本錢具有規(guī)劃效應，依據(jù)權威論文預算，在80%的可再生動力浸透率下，儲能設備需求具有在極點狀況下繼續(xù)放電120小時的能力，因此時節(jié)性儲能需求具有更大的單體規(guī)劃。而電化學的功率和容量互為關聯(lián)，需求添加放電時刻就需求添加裝機容量和功率，本錢根本是線性添加，更大的單體規(guī)劃關于項目出資沒有明顯的規(guī)劃效應;而一些物理、機械儲能技能與電化學不同，體系輸出功率由電堆設定/反響條件決議，而體系容量由存儲介質(zhì)用量決議，能夠別離設定，且功率器件本錢占比較高，因此跟著續(xù)航時刻變長，體系容量變大，單位功率的出本錢錢得到攤薄。
圖表:電力體系各類儲能辦法的比照
資料來歷：GGII，IRENA，中金公司研討部
儲能范疇氫能需求測算
咱們匡算若由氫能滿意一部分的時節(jié)性儲能調(diào)峰需求(氫能與抽水蓄能、緊縮空氣儲能、熱儲能、電力跨區(qū)互聯(lián)等技能道路競賽)，則到2060年電力體系儲能關于氫能的年需求量或到達613萬噸，較為可觀。現(xiàn)在來看，氫氣的易燃性對大規(guī)劃氫氣貯存的安全性提出高要求，咱們以為這也成為氫儲能單位出本錢錢較高的原因之一，未來提效和降本將成為氫能展開的關鍵點。
此外，氫能運用規(guī)劃廣，除電力體系外，還可用于供熱。氫能的終端運用能夠以燃料電池發(fā)電的辦法，也能夠以焚燒供熱的辦法，完成在供熱范疇的運用。當前我國正在繼續(xù)推進北方區(qū)域冬季清潔取暖規(guī)劃，氫能作為清潔動力，具有杰出的適用性。到2019年末，全國城市會集供熱總量39.25億GJ，若全部由氫能滿意則對應潛在2800萬噸的年需求。
交通范疇：2060年交通范疇對氫氣總需求有望到達3031萬噸
轎車職業(yè)
雖然鋰電現(xiàn)已能滿意乘用車根本的續(xù)航需求，但咱們依然以為氫燃料電池在續(xù)航上有較大優(yōu)勢。而且，乘用車對載重、額定功率的要求不如商用車那么高，現(xiàn)在國內(nèi)現(xiàn)已能夠批量出產(chǎn)運用于輕型車輛的燃料電池出產(chǎn)體系，咱們以為乘用車將會成為氫燃料電池車試運營的前驅(qū)。
商用車天然對載重、長途運送、低溫啟動有著較高的要求，而鋰電道路難以處理這三個難題。即使固態(tài)里電池技能老練，載重與充電時長仍會掣肘鋰電在商用車的運用，因此氫能是商用車脫碳的必選計劃。中短期來看，各地政府相繼出臺方針推行氫燃料電池車及加氫站建造，《節(jié)能與新動力轎車技能道路圖2.0》規(guī)劃到2025年全國規(guī)劃內(nèi)推行氫燃料電池車10萬輛，2030-2035年推行到達百萬輛;商用車中，咱們以為政府對客車職業(yè)收購干涉能力強，且整車廠相對會集，客車或?qū)⒆钤缤菩袣淠?重卡則因其載重、續(xù)航、低溫的高要求對氫燃料電池推行最為急切。遠期來看，跟著上游制氫、儲氫、運氫規(guī)劃化，中游氫燃料動力體系逐步國產(chǎn)化，咱們估計氫燃料電池車有望完成與柴油車平價，并削減動力耗費本錢。據(jù)咱們測算，到2030/2060年，氫燃料電池車(商用車及乘用車)年銷量將別離到達29萬輛/200萬輛，燃料電池車保有量134萬輛/1546萬輛，對應總氫氣需求將到達129萬噸/3031萬噸。
圖表:2021E-2060E氫燃料電池車銷量拆分
資料來歷：中汽協(xié)，中金公司研討部
圖表:2021E-2060E氫燃料電池車保有量測
資料來歷：中汽協(xié)，中金公司研討部
圖表:2021E-2060E轎車職業(yè)氫氣總需求量猜測
資料來歷：中汽協(xié)，中金公司研討部
航空航天
航天減排挑選有限，氫燃料或成遠期關鍵途徑。航空范疇的減排的或許手段首要有三種：進步動力利用功率、碳捕捉技能和運用代替動力。依據(jù)國際民航組織猜測，單純進步動力利用功率無法到達碳中和的方針，尋找代替動力是遠期的必然挑選。因為飛機飛翔對能量供給要求高，且半途無法充電，現(xiàn)階段的電池無法處理該難題，而氫燃料熱值高、加氫速度快、質(zhì)量功率密度高，或成為處理該難題的密鑰。現(xiàn)在，世界各國對氫能在航空范疇的運用還處在嘗試階段，美國、歐洲、俄羅斯等國已展開相關研討并進行試飛，但商業(yè)化運用仍將是遠期方針。
鋼鐵：2060年鋼鐵職業(yè)氫氣需求量有望達796萬噸
鋼鐵職業(yè)首要氫冶金技能：富氫復原高爐和氣基直接復原豎爐工藝
富氫復原高爐工藝是經(jīng)過噴吹氫氣和天然氣、焦爐煤氣等含氫介質(zhì)參加煉鐵的進程，可削減大約10-20%的碳排放。高爐富氫復原煉鐵是經(jīng)過噴吹焦爐煤氣或改質(zhì)焦爐煤氣代替部分焦炭，用于復原鐵礦石，焦爐煤氣經(jīng)過催化裂解成為改質(zhì)焦爐煤氣，其間的氫氣含量可到達60%以上。因為選用富氫煤氣作為復原劑，焦炭占比會相應下降，但焦炭仍需承擔料柱骨架、保障爐內(nèi)煤氣順利流動的效果，因此該工藝下的碳排放減量有限，碳減排起伏約為10-20%。
咱們測算，富氫復原高爐工藝噸鋼氫氣耗費量為10.2千克。因該工藝僅能代替小部分的焦炭，咱們假定氫氣將代替100%的噴吹煤和10%的焦炭進行復原。一般高爐鍛煉需求參加噸鋼約145千克噴吹煤和385千克焦炭，依據(jù)噴吹煤、焦炭與氫氣的熱值以及考慮到約20%的轉(zhuǎn)化功率損失，咱們測算大約需求噸鋼10.2千克的氫氣耗費以產(chǎn)生與一般高爐平等的溫度。
圖表：富氫復原高爐工藝流程圖
資料來歷：《我國展開氫冶金的適合工藝道路》，中金公司研討部
圖表：2020年富氫復原高爐工藝耗費氫氣量測算
資料來歷：我國鋼鐵工業(yè)協(xié)會，中金公司研討部
氣基直接復原豎爐為經(jīng)過運用氫氣或氫氣與一氧化碳混合氣體作為復原劑，將鐵礦石轉(zhuǎn)化為直接復原鐵后再將其投入電爐進行進一步鍛煉，可削減約50~80%的碳排放量。依據(jù)參加的復原性氣體中氫氣的占比，氣基直接復原豎爐工藝可分為富氫氣基豎爐和全氫氣基豎爐。因為氫氣作為首要復原劑，二氧化碳排放量削減起伏更大，可達50%以上。
咱們測算，氣基直接復原豎爐工藝噸鋼氫氣耗費量約為40.5千克。因我國天然氣資源相對缺少，咱們以為現(xiàn)在國際上較為老練的天然氣氣基直接復原豎爐工藝較難在我國完成大規(guī)劃商業(yè)化運用，估計我國將展開焦爐煤氣及煤制氣氣基直接復原豎爐。依據(jù)遼寧現(xiàn)有煤制氣氣基豎爐項目，噸鋼需求參加1800規(guī)范立方米的復原性氣體，其間外購氫氣約為450規(guī)范立方米，其余復原性氣體由煤或焦爐煤氣制備而來。依據(jù)外購氫氣體積及密度，咱們測算氣基直接復原豎爐公司大約需求耗費噸鋼40.5千克的氫氣。
圖表：氣基直接復原豎爐工藝流程圖
資料來歷：《我國展開氫冶金的適合工藝道路》，中金公司研討部
圖表：2020年氣基直接復原豎爐工藝耗費氫氣量測算
資料來歷：我國鋼鐵工業(yè)協(xié)會，中金公司研討部
咱們以為，富氫氣基直接復原豎爐工藝較有展開前景，且咱們估計將于2050年左右形成較大規(guī)劃的商業(yè)化運用。相較于氣基直接復原豎爐工藝，富氫復原高爐工藝制氫本錢及煤氣循環(huán)本錢較高且碳減排潛力有限，因此我國更適合展開氣基豎爐工藝。一起，因為全氫豎爐環(huán)境下的強吸熱反響及氫氣貯存難度高導致的高本錢，富氫氣基豎爐將在我國碳中和碳達峰進程中發(fā)揮更有用的效果。依據(jù)全球現(xiàn)在正在進行探究的高爐富氫復原項目，咱們判別，我國的高爐富氫氫冶金技能估計于2050年前后才可進行較大規(guī)劃的商業(yè)化運用。
圖表：咱們以為，富氫氣基直接復原豎爐工藝較有展開前景
資料來歷：《我國展開氫冶金的適合工藝道路》，中金公司研討部
圖表：全氫環(huán)境下的氫復原具有強吸熱效應
資料來歷：《我國展開氫冶金的適合工藝道路》，中金公司研討部
圖表：富氫豎爐中放熱反響與吸熱反響一起進行
資料來歷：《我國展開氫冶金的適合工藝道路》，中金公司研討部
2060年鋼鐵職業(yè)氫氣需求量有望達795.7萬噸
2060年國內(nèi)首要鋼爐將分為富氫高爐、一般電爐、和氣基豎爐三種。2020年國內(nèi)首要鋼爐為一般高爐和一般電爐兩種，兩者粗鋼產(chǎn)值占比別離約90%和10%。現(xiàn)在因為氫能技能暫不老練且本錢較高，咱們估計富氫高爐和氣基豎爐兩種技能將在2025年開端逐步運用，而受益于碳中和方針，咱們估計一般電爐也將迎來較快速度展開?？紤]到在碳中和狀況下，咱們測算的一般電爐本錢最優(yōu)，富氫高爐次之，其次是氣基豎爐，咱們估計2060年一般電爐/富氫高爐/氣基豎爐粗鋼產(chǎn)值占比為50%/35%/33%。
圖表：各類型鋼爐粗鋼產(chǎn)值占比測算
資料來歷：Mysteel，我國鋼鐵工業(yè)協(xié)會，《鋼鐵職業(yè)“十三五”煤控中期評價與后期展望》，中金公司研討部
2060年生鐵將首要由富氫高爐與氣基豎爐出產(chǎn)。咱們估計2030/60年國內(nèi)粗鋼產(chǎn)值約8.80億噸/6.47億噸，較2020年下降12%/35%?？紤]到幾種技能在后續(xù)流程將參加廢鋼以添加粗鋼產(chǎn)值，咱們測算高爐的生鐵粗鋼比約為1.15，氣基豎爐的生鐵粗鋼比約為1.43，由此測算一般高爐/富氫高爐/氣基豎爐2030年生鐵產(chǎn)值為5.51億噸/0.38億噸/0.12億噸，2060年生鐵產(chǎn)值為0億噸/1.97億噸/1.47億噸，2060年生鐵將首要由富氫高爐與氣基豎爐出產(chǎn)。
圖表：各類型鋼爐粗鋼和生鐵產(chǎn)值測算
資料來歷：Mysteel，我國鋼鐵工業(yè)協(xié)會，《鋼鐵職業(yè)“十三五”煤控中期評價與后期展望》，中金公司研討部
咱們以為2060年鋼鐵職業(yè)氫氣需求量有望達795.7萬噸。原資料方面，一般高爐噸鐵噴吹煤/焦炭用量別離約為145kg/385kg，咱們考慮到富氫高爐有望用氫氣徹底代替噴吹煤并代替約10%焦炭用量，依據(jù)噴吹煤、焦炭和氫氣發(fā)熱量計算，咱們估計富氫高爐噸鐵氫氣用量約113Nm3或10kg。氣基豎爐方面，咱們估計噸鐵所需復原氣約1800Nm3，其間1350Nm3復原氣能夠直接由出產(chǎn)焦炭的副產(chǎn)品焦爐煤氣制備，剩余450Nm3為氫氣，因此氣基豎爐噸鐵氫氣用量約450Nm3或40.5kg。由此咱們測算2030/60年鋼鐵職業(yè)氫氣用量別離為98.7億Nm3/885.1億Nm3或88.8萬噸/795.7萬噸。
圖表：鋼爐氫氣需求測算
資料來歷：Mysteel，我國鋼鐵工業(yè)協(xié)會，《鋼鐵職業(yè)“十三五”煤控中期評價與后期展望》，中金公司研討部
在考慮碳中和狀況下，2060年一般電爐噸鋼本錢有望最低
咱們以為2060年煉鋼首要原資料本錢均有望下降。本錢方面，一般高爐首要原料為鐵礦石、焦炭、噴吹煤、和廢鋼，富氫高爐首要為鐵礦石、焦炭、廢鋼、氫氣，一般電爐首要為廢鋼、石墨電極，氣基豎爐首要為氫氣、其他復原氣、氧化球團等。咱們估計因為供給量添加、需求下降、供需格局變化等原因，未來首要原資料本錢均有望下降。咱們測算鐵礦石/焦炭/廢鋼/電解水制氫價格2030年較2020年別離削減28%/19%/26%/61%，2060年較2020年別離削減57%/51%/52%/78%。
圖表：煉鋼首要原資料本錢變化狀況
資料來歷：Mysteel，我國鋼鐵工業(yè)協(xié)會，《鋼鐵職業(yè)“十三五”煤控中期評價與后期展望》，中金公司研討部
圖表：一般高爐噸鋼本錢測算(元)
資料來歷：Mysteel，我國鋼鐵工業(yè)協(xié)會，《鋼鐵職業(yè)“十三五”煤控中期評價與后期展望》，中金公司研討部
圖表：富氫高爐噸鋼本錢測算(元)
資料來歷：Mysteel，我國鋼鐵工業(yè)協(xié)會，《鋼鐵職業(yè)“十三五”煤控中期評價與后期展望》，中金公司研討部
圖表：一般電爐噸鋼本錢測算(元)
資料來歷：Mysteel，我國鋼鐵工業(yè)協(xié)會，《鋼鐵職業(yè)“十三五”煤控中期評價與后期展望》，中金公司研討部
圖表：氣基豎爐噸鋼本錢測算(元)
資料來歷：Mysteel，我國鋼鐵工業(yè)協(xié)會，《鋼鐵職業(yè)“十三五”煤控中期評價與后期展望》，中金公司研討部
跟著氫氣本錢下降，咱們以為富氫高爐與氣基豎爐噸鋼本錢有望大幅下降。依據(jù)之前的假定，咱們測算了各類型高爐在2020/30/60年的噸鋼本錢，在考慮碳中和狀況下，咱們在本錢項中添加了為完成零碳排放的碳捕捉本錢。歸納來看，據(jù)咱們測算，在考慮碳中和狀況下，跟著氫氣本錢的下降，2060年富氫高爐/氣基豎爐噸鋼本錢有望較2020年別離-50%/-62%。據(jù)咱們測算，跟著氣基豎爐本錢的下降，在不考慮碳中和狀況下，2030年氣基豎爐本錢有望挨近一般電爐本錢，2060年氣基豎爐本錢有望低于一般電爐本錢。在考慮碳中和狀況下，氣基豎爐噸鋼本錢在2060年也有望挨近一般電爐的噸鋼本錢。
在考慮碳中和狀況下，咱們以為2060年一般電爐噸鋼本錢有望最低。跟著廢鋼和電力本錢下降，據(jù)咱們測算，在考慮碳中和狀況下，2060年一般電爐噸鋼本錢有望較2020年下降46%;跟著鐵礦石和焦炭本錢下降，在考慮碳中和狀況下，2060年一般高爐噸鋼本錢有望較2020年下降47%。在不考慮碳中和狀況下，2060年一般高爐噸鋼本錢均最低，為1698元，但考慮碳中和狀況下，2060年一般高爐本錢將攀升至1986元，成為本錢最高的挑選。一般電爐噸鋼本錢受碳中和影響較小，考慮碳中和狀況下2060年一般電爐噸鋼本錢最低為1860元。
圖表：各類型鋼爐煉鋼本錢比較
資料來歷：Mysteel，我國鋼鐵工業(yè)協(xié)會，《鋼鐵職業(yè)“十三五”煤控中期評價與后期展望》，中金公司研討部
總結(jié)：2060年儲能、交通、鋼鐵范疇對氫氣需求有望到達4439萬噸
圖表：儲能、交通、鋼鐵范疇對氫氣總需求的測算
資料來歷：中金公司研討部
氫能平價測算
現(xiàn)在氫能終端運用價格較高，燃料電池轎車動力運用環(huán)節(jié)平價仍需進一步降本。2020年我國終端氫加注本錢普遍在50-80元/kg。從本錢端看，制氫/運氫/加氫本錢占比別離在37%/27%/36%。依據(jù)咱們測算，關于一輛氫燃料電池重卡，若要在動力運用端完成與柴油平價，終端氫價格需下降至30元/kg以內(nèi)，氫動力各環(huán)節(jié)仍需進一步降本。
圖表:我國加氫站售價(2020年)
資料來歷：我國電動轎車百人會，中金公司研討部
圖表:終端氫本錢構(gòu)成(2020年)
資料來歷：IEA，我國氫能聯(lián)盟，中金公司研討部
咱們估計電解水制氫本錢將在2040年前完成與煤炭制氫平價
現(xiàn)在電解水制氫本錢較高，我國以化石動力制氫及工業(yè)副產(chǎn)氫為主，中長期以可再生動力電解水制氫為主。從氫能制備端來看，2019年我國可再生動力電解水制氫本錢達20元/kg，遠高于煤制氫的約8-10元/kg的出產(chǎn)本錢，也高于工業(yè)副產(chǎn)氫的約10+元/kg的出產(chǎn)本錢。較高的出產(chǎn)本錢使得我國現(xiàn)在電解水制氫量很少，2019年我國化石動力制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫供給氫氣量占比別離達72%、28%，電解水制氫僅有少量演示運用。中長期來看，咱們以為跟著電解槽設備降本、可再生動力發(fā)電本錢下降，電解水制氫將逐步成為干流制氫辦法。
圖表:我國電解水及化石動力制氫本錢(2019年)
資料來歷：IEA，中金公司研討部
圖表：全球出口中的隱含碳占全球碳排放近1/4圖表:我國工業(yè)副產(chǎn)氫本錢(2020年)
資料來歷：我國電動轎車百人會，中金公司研討部
圖表:我國氫能供給結(jié)構(gòu)(2019年)
資料來歷：我國電動轎車百人會，中金公司研討部
圖表:我國氫能供給結(jié)構(gòu)猜測
資料來歷：我國氫能聯(lián)盟，中金公司研討部
電解水制氫短期以堿性水解為主，中長期PEM電解制氫占比逐步進步。現(xiàn)在電解水制氫首要包含堿性電解和質(zhì)子交流膜(PEM)電解兩種干流技能道路，其間堿性電解技能相對較為老練，已完成充分工業(yè)化，本錢較PEM電解低30%。而PEM電解槽所用中心零部件及資料均與質(zhì)子交流膜燃料電池相同，未來將跟著其間心零部件的國產(chǎn)化率進步、技能進步與規(guī)劃效應快速降本。咱們以為PEM電解技能因具有運轉(zhuǎn)靈敏、利于快速變載等優(yōu)勢，與風電、光伏具有杰出的匹配性，將跟著設備快速降本市占率逐步進步。
圖表：各電解水制氫技能比照
資料來歷：我國知網(wǎng)，中金公司研討部
圖表:2020年PEM電解本錢高于堿性電解制氫
資料來歷：IEA，我國電動轎車百人會，中金公司研討部
圖表:PEM電解槽本錢拆分(2019年測算)
資料來歷：IRENA，中金公司研討部
圖表：PEM電解水制氫體系設備快速降本，市占率逐步進步
資料來歷：我國電動轎車百人會，中金公司研討部
咱們以為電解制氫規(guī)劃化、電解技能進步、新動力電價下降將一起驅(qū)動電解水制氫本錢下降。
?規(guī)劃化：現(xiàn)在電解槽制氫設備規(guī)劃普遍較小，經(jīng)過將多電解槽堆組合以添加電解槽體系全體容量可有用下降體系單位本錢開銷;一起制作端規(guī)劃化出產(chǎn)亦可完成有用降本。
?技能進步：依據(jù)IRENA猜測，堿性電解功率將從現(xiàn)在的50-83kWh/kgH2下降至2050年的42kWh/kgH2以下，運用壽命將進步至10萬小時以上。
?新動力發(fā)電本錢下降：現(xiàn)在光伏風電等新動力裝機量不斷添加，度電本錢仍處于快速下降時期，咱們估計2025年后可再生動力電價將下降至0.2元/kWh以下，推進電解水制氫本錢進一步下降。
圖表:電解槽規(guī)劃擴展可下降體系本錢
注：以單電堆0.7MW測算;資料來歷：IEA，中金公司研討部
圖表:堿性電解制氫關鍵技能指標預期
資料來歷：IRENA，中金公司研討部
在電解槽等設備降本、制氫技能進步、電力價格下降的一起驅(qū)動下，咱們預期電解水制氫本錢將在2030年下降至約10元/kWh，并在2040年前完成與煤炭制氫平價，成為最具競賽力的制氫計劃。
圖表:各制氫技能道路本錢下降曲線
資料來歷：IRENA，IEA，中金公司研討部
咱們估計終端氫價格將在2030年下降至35元/kg以下，并在2050年降至約20元/kg
除制氫本錢外，終端用氫本錢還涉及氫儲運及加注本錢，關于燃料電池轎車而言，單位氫耗也將影響用氫本錢。
儲運加環(huán)節(jié)一起降本，咱們估計終端氫價在2030年降至35元/kg以下。儲運端，咱們在《舉足“氫”重，跬步千里》中，詳細闡述了各儲運技能道路將并行展開，規(guī)劃化與技能進步一起推進降本。加注端，中心加注設備的國產(chǎn)化、設備制作規(guī)劃化、加氫站利用率進步將推進降本，一起油氫電混建站也可節(jié)約相關基礎設備本錢，為未來潛在探究方向。咱們估計在制儲運加各環(huán)節(jié)的一起降本下，終端氫價格將在2030年下降至35元/kg以下，并在2050年降至約20元/kg。
氫價與百公里氫耗下降，咱們估計2030年燃料轎車將在動力運用端完成與柴油平價。對燃料電池轎車而言，氫耗為另一大動力運用本錢的影響因素?，F(xiàn)在燃料電池重卡百公里氫耗約8-12kg，咱們估計隨燃料電池技能進步，燃料電池重卡百公里平均氫耗將在2025年下降至8.5kg，并在2030年下降至8kg。歸納氫價與百公里氫耗等數(shù)據(jù)，咱們估計2030年氫燃料電池重卡將在動力運用端完成與柴油平價。
圖表:咱們預期2030年前氫燃料電池重卡將在動力運用端完成與柴油平價
資料來歷：IRENA，IEA，中金公司研討部
需求對應的硬件端剖析
氫能在轎車范疇運用前景較為清晰，對應硬件商場規(guī)劃有望乘勢攀升
儲氫瓶：現(xiàn)在，我國干流商業(yè)化運用儲氫瓶為III型瓶，IV型瓶技能已相對老練，咱們以為未來有望徹底代替III型瓶。液壓儲氫技能儲氫密度更高，在國外已有小規(guī)劃運用，或成為遠期技能打破方針。現(xiàn)在，國內(nèi)30MPa儲氫瓶單價在1.1-1.3萬元/支，據(jù)咱們測算，到2030年我國氫燃料轎車儲氫瓶需求將到達29萬支，到2060年我國儲氫瓶需求將到達200萬支，儲氫瓶商場規(guī)劃峰值將達148億元。
氫氣循環(huán)泵：氫氣循環(huán)泵是燃料電池中擔任氫氣供給的重要零部件?，F(xiàn)在，德國普旭為全球氫氣循環(huán)泵供給龍頭，我國大部分氫氣循環(huán)泵仍依賴進口，進口價格約3萬元/臺。2020年以來，國內(nèi)氫氣循環(huán)泵出產(chǎn)廠家興起，國產(chǎn)代替進程加速，咱們估計中期可將平均單價降至1-2萬元/臺，遠期來看，單套本錢或許下降至1萬以下。據(jù)咱們測算，到2060年我國氫氣循環(huán)泵需求量將到達400萬臺，商場規(guī)劃將有望到達200億元以上。
圖表:2021E-2060E儲氫瓶需求測算
資料來歷：動力界，中汽協(xié)，中金公司研討部
圖表:2021E-2060E儲氫瓶商場空間測算
資料來歷：動力界，中汽協(xié)，中金公司研討部
圖表:2021E-2060E氫氣循環(huán)泵商場空間測算
資料來歷：動力界，中汽協(xié)，中金公司研討部
圖表:2021E-2060E氫氣循環(huán)泵需求量測算
資料來歷：北極星氫能網(wǎng)，中汽協(xié)，中金公司研討部
制氫、儲氫、運氫設備：技能進步、提質(zhì)降本孕育中長期廣闊商場
制氫設備：2060年電解設備超2萬億元商場
水電解制氫的本錢首要包含固定資產(chǎn)折舊、運維費用(一般維護、電池組替換)、電力費用，其間電力是最首要的本錢，現(xiàn)在在水電解制氫的徹底本錢中占比近80%，其次便是設備本錢開銷，占比近15%。
綠氫的設備本錢開銷包含電解槽堆和電解廠的其余部分，包含電力電子設備和工廠基礎設備。電解槽堆的本錢將跟著電解槽制作規(guī)劃的擴展，以及開發(fā)更廉價的電池資料而下降。跟著工廠中電解槽數(shù)量的添加，盈虧平衡本錢將跟著折舊本錢逐步下降。依據(jù)O.Schmidt等人在《Futurecostandperformanceofwaterelectrolysis:Anexpertelicitationstudy》中的研討，現(xiàn)在1MW的AEC和PEM電解設備的固定資產(chǎn)出資別離約為1000歐元/kW和2000歐元/kW，SOE電解設備現(xiàn)在沒有商業(yè)化運用，預估現(xiàn)在的固定資產(chǎn)投入為3000-5000歐元/kW。咱們估計至2030年PEM和SOE將成為干流的水電解技能，而跟著未來電解設備規(guī)劃的放大，估計AEC技能的出資將下降至750歐元/kW，PEM技能的出資將下降至850-1650歐元/kW，SOE技能的出資有望大幅下降至1050-4250歐元/kW，但下降起伏具有不確定性，部分專家以為至2030年SOE電解設備的出資有望下降至與AEC和PEM設備挨近的水平。依據(jù)北京低碳清潔動力研討院郭秀盈等人在《可再生動力電解制氫本錢剖析》中對海外NEL、McPhy和GINER等公司電解設備的研討，電解設備容量從1MW放大至40MW的固定本錢開銷削減約60%，咱們假定40MW的AEC/PEM/SOEC電解設備本錢別離約為400/800/1600歐元/kW(2021年)，2060年因為技能進步等因素驅(qū)動本錢別離下降至300/400/400歐元/kW。
圖表：電解水設備本錢拆分
資料來歷：《Futurecostandperformanceofwaterelectrolysis:Anexpertelicitationstudy》，中金公司研討部
從商場來看，假定2060年以電解水辦法制氫需求為1.3億噸氫氣，假定選用不同品種的電解水設備，據(jù)咱們測算，AEC/PEM/SOEC電解水設備商場空間別離為2.2/2.5/2.2萬億元，根本相近，也便是2060年電解水設備商場超2萬億元。
儲運設備：高壓儲氫瓶迎來十年高速添加期
氫氣的儲運首要包含氣態(tài)儲運、液態(tài)儲運和固態(tài)儲運三類。因為氫氣在一切元素中質(zhì)量最輕，常溫常壓下為氣態(tài)，且密度最小，此外燃點低，因此推進的氫氣的高壓、安全和低本錢儲運是氫氣工業(yè)鏈中的重要環(huán)節(jié)?，F(xiàn)階段我國首要選用高壓氣態(tài)儲運，低溫液態(tài)儲運在航天等范疇取得運用，我國氫能聯(lián)盟估計中期(2030年)，我國氫氣儲運將以高壓、液態(tài)氫罐和管道輸運相結(jié)合，遠期(2050年)我國氫氣管網(wǎng)散布愈加密布，車載儲氫將選用更高儲氫密度、更具安全性的儲氫技能。詳細來看：
?氣態(tài)儲運：高壓氣態(tài)儲運是現(xiàn)階段運用最廣泛的途徑，選用高壓氫瓶或高壓容器儲藏氫氣，經(jīng)過高壓長管拖車進行短距離運送(小于150公里)，國內(nèi)儲氫瓶技能尚落后于國外，國內(nèi)單車運氫質(zhì)量約300公斤，國外經(jīng)過選用更高壓的儲氫瓶可將單車運量提至700公斤。此外，管道運送也是一種氣態(tài)完成辦法，但管道建造本錢高，2019年我國氫氣管道長度僅100公里，美國和歐洲別離有2,500/1,600公里。
?液態(tài)儲運：低溫液態(tài)儲運在航天等范疇取得運用，國內(nèi)民用范疇沒有規(guī)范化運用。低溫液態(tài)儲運的進程能耗較大，儲運本錢較高，但相較于氣態(tài)儲運，運送距離更遠、運量更大。海外具有相對老練的液態(tài)儲運經(jīng)歷，我國民用范疇相關事例較少。此外，有機液體儲氫也是一種液態(tài)完成辦法，但反響溫度、脫氧功率的技能問題尚待進一步優(yōu)化。
?固態(tài)儲運：國內(nèi)相關技能尚處于研討或演示階段。固體儲氫具有密度高、壓力低等優(yōu)勢，但資料端反響溫度、循環(huán)功能仍待優(yōu)化。國外相關技能在燃料電池潛艇中取得商業(yè)運用，國內(nèi)則在部分范疇得到演示運用。
圖表：氫氣儲運辦法的技能比照
資料來歷：我國鋼研科技集團，我國氫動力及燃料電池工業(yè)白皮書，中金公司研討部
圖表：國內(nèi)外首要氫能儲運企業(yè)
資料來歷：六安市氫能工業(yè)展開規(guī)劃(2020-2025)，中金公司研討部
關于高壓氣態(tài)儲氫，國內(nèi)儲氫瓶處于三代技能，國外干流為四代技能。從一型瓶到四型瓶，工作壓力逐步增大，所用資料質(zhì)量逐步減輕，一起跟著質(zhì)量下降和功能進步，三型瓶和四型瓶完成了從固定式到移動式的改變。
相較于三型瓶，四型瓶功能更佳、本錢更低，國內(nèi)正加速技能研制。2020年8月，我國技能監(jiān)督情報協(xié)會同意發(fā)布《車用緊縮氫氣塑料內(nèi)膽碳纖維全環(huán)繞氣瓶》，添補了此前我國四瓶型技能規(guī)范的空白。2021年1月沈陽斯林達成為國內(nèi)首家四型瓶經(jīng)過“三新“(新資料、新技能、新工藝)技能評審的企業(yè)。從斯林達產(chǎn)品的參數(shù)比照來看，四瓶型較三型瓶容積擴展7%的一起質(zhì)量削減24%。一起，壓力循環(huán)次數(shù)和運用壽命均有明顯進步。
此外，依據(jù)中科院寧波資料所特種纖維事業(yè)部數(shù)據(jù)，三代和四代儲氫瓶中，碳纖維復合資料占本錢比重60%-80%，跟著壓力等級上升，碳纖維資料運用量相應添加。在平等壓力條件下，四型瓶較三型瓶本錢低7%-11%，首要差異源于四型瓶以塑料內(nèi)膽替換了此前的金屬內(nèi)膽。
圖表：四代儲氫瓶首要功能比照
資料來歷：車用緊縮氫氣鋁內(nèi)膽碳纖維全環(huán)繞氣瓶(GB/T35544-2017)等，我國氫動力及燃料電池工業(yè)白皮書，中金公司研討部
圖表：三型瓶與四型瓶功能比照(2020年)
資料來歷：斯林達，中金公司研討部
圖表：三型瓶與四型瓶本錢比照(2020年)
資料來歷：中科院寧波資料所特種纖維事業(yè)部，中金公司研討部
咱們以為，我國儲氫瓶商場有望迎來十年高速添加期，并生長為全球最大商場。依據(jù)全球儲氫瓶搶先企業(yè)Hexagon數(shù)據(jù)，2020年全球高壓儲氫瓶商場規(guī)劃約20億美元，Hexagon估計2025/2030年全球商場將添加至約110/690億美元;其間2030年我國商場有望添加至270億美元，占全球商場規(guī)劃達39%。此外依據(jù)第三方咨詢機構(gòu)勢銀咨詢(Trendbank)計算，2020年我國高壓儲氫瓶商場約4.1億元，2025/2030年有望添加至39.2/200.0億元，2020-2025和2025-2030年復合增速別離約57%/39%。
圖表：全球高壓儲氫瓶商場及地域散布
資料來歷：Hexagon，中金公司研討部
圖表：2030年全球高壓儲氫瓶商場散布猜測
資料來歷：Hexagon，中金公司研討部
圖表：我國高壓儲氫瓶商場規(guī)劃及猜測
資料來歷：Trendbank，中金公司研討部
國內(nèi)首要參加公司正加緊攻克70MPa大容積儲氫瓶商用化。2015-2016年國內(nèi)四型瓶研制遇到阻礙，相關技能規(guī)范發(fā)展停滯，2020年10月技能規(guī)范空白被添補。國內(nèi)儲氫瓶參加公司首要為車載天然氣氣瓶出產(chǎn)廠商，包含中材科技、富瑞氫能、京城股份、中集安瑞科、斯林達、科泰克等。斯林達等多家企業(yè)的70MPa儲氫瓶已進入裝車試驗階段。
2019年以來富瑞特裝、京城股份、中集安瑞科先后經(jīng)過本錢商場融資、技能合作等辦法加速儲氫瓶技能研制。其間2021年3月中集安瑞科發(fā)布公告與HexagonPurusHK達成合營協(xié)議，將建立合營公司在我國及東南亞區(qū)域展開供給緊縮氫氣儲運處理計劃的事務。HexagonPurus建立于2016年，首要從事緊縮天然氣(CNG)與氫氣儲運事務，并具有全球最早進的四型高壓儲氫瓶技能。依據(jù)在資料、工藝、設備范疇積累的豐厚經(jīng)歷，HexagonPurus已取得戴姆勒、豐田的燃料電池重卡的氫動力體系訂單。2019/2020財年(到2020/6/30)HexagonPurus收入2.91/1.87億挪威克朗(約合2.22/1.43億元)。
工業(yè)鏈層面，碳纖維資料是國內(nèi)儲氫瓶展開面臨的應戰(zhàn)之一。結(jié)合前述剖析，碳纖維復合資料在三型瓶和四型瓶中的本錢占比別離約64%/77%，是儲氫瓶中的首要資料和本錢源。依據(jù)廣州賽奧炭纖維技能有限公司發(fā)布的《2019全球碳纖維復合資料商場報告》，2019年全球碳纖維需求量約10.4萬噸，我國大陸需求量約3.8萬噸，占全球需求量的36%。但2019年我國大陸碳纖維進口量達2.6萬噸，進口依存度到達68%。以金額計，2019年我國大陸進口依存度到達74%。進口來歷方面，日本、美國、我國臺灣為三大首要進口源，別離占我國大陸需求量的28%/12%/11%(按金額計)。在壓力容器范疇，碳纖維首要進口自日本東麗等廠商，國內(nèi)運用企業(yè)缺少議價權和工業(yè)自主權。
圖表：2019年全球碳纖維運轉(zhuǎn)產(chǎn)能散布
資料來歷：賽奧炭纖維技能，中金公司研討部
圖表：2019年我國碳纖維需求來歷散布
資料來歷：賽奧炭纖維技能，中金公司研討部
本文選編自“中金點睛”，作者：鄧學、裘孝鋒等，智通財經(jīng)修改：張金亮。
標簽：
中金 碳中和 氫能基建
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