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下載手機(jī)APP 在我國(guó)2060年到達(dá)“碳中和”方針的布景下，咱們以為氫能作為二次動(dòng)力不可或缺。咱們關(guān)于各職業(yè)關(guān)于氫氣的需求以及氫能平價(jià)時(shí)刻進(jìn)行了測(cè)算，試圖框算氫能職業(yè)各細(xì)分范疇的商場(chǎng)空間。
摘要
各當(dāng)?shù)蒯樝嗬^出臺(tái)，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(dāng)?shù)蒯樓逦藝?guó)家關(guān)于燃料電池工業(yè)展開(kāi)的支撐情緒，包含以獎(jiǎng)代補(bǔ)、當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)、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(dá)峰及降碳舉動(dòng)計(jì)劃》已形成修正完善稿，職業(yè)方針開(kāi)端定為2025年前，鋼鐵職業(yè)完成碳排放達(dá)峰。
儲(chǔ)能、交通、鋼鐵職業(yè)均有較大落地空間。儲(chǔ)能：氫能作為電力儲(chǔ)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(duì)載重、長(zhǎng)途運(yùn)送、低溫啟動(dòng)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(yuǎn)期關(guān)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(cè)算2060年氫氣需求量有望到達(dá)4000萬(wàn)噸以上。
現(xiàn)在氫能終端運(yùn)用價(jià)格較高，咱們估計(jì)電解水制氫本錢(qián)將在2040年前完成與煤炭制氫平價(jià)。跟著電解水制氫技能進(jìn)步，咱們預(yù)期電解水制氫本錢(qián)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(jià);儲(chǔ)運(yùn)加環(huán)節(jié)一起降本，終端氫價(jià)或在2030年降至35元/kg以下，燃料車動(dòng)力運(yùn)用端完成柴油平價(jià)。
終端硬件商場(chǎng)需求確定性強(qiáng)。轎車職業(yè)氫燃料電池有較清晰落地場(chǎng)景，罐泵閥商場(chǎng)規(guī)劃有望乘勢(shì)攀升，據(jù)咱們測(cè)算，對(duì)應(yīng)車用儲(chǔ)氫瓶、閥體商場(chǎng)規(guī)劃有望在2060年到達(dá)148億元/210億元。制氫方面，咱們估計(jì)2060年電解設(shè)備超2萬(wàn)億元商場(chǎng);儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備方面，咱們估計(jì)高壓儲(chǔ)氫瓶將迎來(lái)快速展開(kāi)的十年，我國(guó)儲(chǔ)氫瓶商場(chǎng)有望迎來(lái)高速添加期，并生長(zhǎng)為全球最大商場(chǎng)。
危險(xiǎn)
技能展開(kāi)節(jié)奏較慢，氫能工業(yè)鏈支撐方針推行不及預(yù)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(dāng)?shù)蒯樝嗬^出臺(tái)，燃料電池技能落地空間大
各當(dāng)?shù)蒯樝嗬^出臺(tái)，燃料電池技能落地空間大。2020年《關(guān)于展開(kāi)燃料電池演示運(yùn)用的告訴》、《新動(dòng)力轎車工業(yè)展開(kāi)規(guī)劃(2021-2035年)》等全國(guó)性燃料電池支撐方針相繼出臺(tái)，清晰了國(guó)家關(guān)于燃料電池工業(yè)展開(kāi)的支撐情緒，支撐方針的特色包含以獎(jiǎng)代補(bǔ)、當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)、分區(qū)推行與全工業(yè)鏈支撐。首要方針包含進(jìn)步氫燃料制儲(chǔ)運(yùn)經(jīng)濟(jì)型、加速推進(jìn)工業(yè)化進(jìn)程。跟著全國(guó)性方針的落地，當(dāng)?shù)匦苑结樢蚕嗬^開(kāi)端出臺(tái)，包含：山東省計(jì)劃2025年出產(chǎn)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)50000臺(tái)，燃料電池轎車20000輛;上海市計(jì)劃2025年建成并運(yùn)轉(zhuǎn)70座加氫站，運(yùn)用推行超10000輛燃料電池轎車;河南省計(jì)劃2025建成80個(gè)加氫站，推行燃料電池轎車5000輛等。咱們以為，各當(dāng)?shù)蒯樂(lè)结樖滓奂诮ㄔ旒託湔疽约巴菩腥剂想姵剀?，為燃料電池技能的落地供給較大空間。
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(guó)鋼鐵職業(yè)2019年碳排放量達(dá)15.4億噸，在工業(yè)職業(yè)占比47%，位列第一，占全國(guó)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(dá)峰及降碳舉動(dòng)計(jì)劃》已形成修正完善稿，職業(yè)碳達(dá)峰方針開(kāi)端定為：2025年前，鋼鐵職業(yè)完成碳排放達(dá)峰;到2030年，鋼鐵職業(yè)碳排放量較峰值下降30%，估計(jì)將完成碳減排量4.2億噸。
當(dāng)?shù)卣c鋼企活躍呼應(yīng)國(guó)家方針，推進(jìn)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?jǐn)M定鋼鐵相關(guān)的碳達(dá)峰及碳中和舉動(dòng)計(jì)劃，推進(jìn)區(qū)域優(yōu)先完成碳中和。例如國(guó)內(nèi)鋼鐵出產(chǎn)重點(diǎn)區(qū)域河北省唐山市與邯鄲市經(jīng)過(guò)推行嚴(yán)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(yīng)政府召喚，開(kāi)端擬定本身碳達(dá)峰及碳中和方針，探究碳減排實(shí)踐技能途徑。國(guó)內(nèi)鋼企龍頭寶武集團(tuán)作為第一大鋼鐵集團(tuán)率先發(fā)布碳中和的方針，力求2023年完成碳達(dá)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(dāng)?shù)卣c鋼企活躍的呼應(yīng)與落地國(guó)家方針將推進(jìn)鋼鐵職業(yè)率先完成碳達(dá)峰及碳中和。
展開(kāi)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(jìn)入新的展開(kāi)階段。咱們以為展開(kāi)氫冶金技能是完成碳中和的重要一環(huán)，首要原因?yàn)椋?)氫可代替首要碳排放來(lái)歷的CO與鐵礦進(jìn)行復(fù)原反響。鋼鐵鍛煉中大量的C02排放來(lái)自于高爐鍛煉環(huán)節(jié)用CO作為復(fù)原劑復(fù)原鐵礦石，而氫作為清潔動(dòng)力可必定程度上代替CO起到復(fù)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(kāi)。廢鋼收回量一年僅為2.7億噸，無(wú)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(qián)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(guó)多家鋼鐵企業(yè)已開(kāi)端研制氫能冶金項(xiàng)目，碳中和布景下，我國(guó)鋼鐵氫冶金技能已進(jìn)入新的展開(kāi)階段。
圖表：高爐電爐煉鋼本錢(qián)差距限制電爐展開(kāi)
資料來(lái)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(dá)4439萬(wàn)噸
儲(chǔ)能范疇：2060年電力儲(chǔ)能關(guān)于氫能的年需求量有望到達(dá)613萬(wàn)噸
儲(chǔ)能需求的測(cè)算
碳中和需求電力清潔化，帶來(lái)電力靈敏性資源需求的添加。碳達(dá)峰、碳中和布景下，電網(wǎng)若要接收可再生動(dòng)力成為主力電源，不僅僅是發(fā)電側(cè)的變革，更需應(yīng)對(duì)電力體系平衡和安全應(yīng)戰(zhàn)?？稍偕鷦?dòng)力在可調(diào)度性和可猜測(cè)性上遜于傳統(tǒng)動(dòng)力，因此浸透率的進(jìn)步將帶來(lái)電力體系平衡和安全的新應(yīng)戰(zhàn)。咱們看到近幾年在風(fēng)景可再生電力浸透率高的商場(chǎng)如澳大利亞、英國(guó)、美國(guó)加州，都呈現(xiàn)過(guò)極點(diǎn)氣候下電力體系平衡安全的危險(xiǎn)事件。咱們以為電力清潔化轉(zhuǎn)型布景下，關(guān)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(chǔ)能、用戶側(cè)呼應(yīng)等等。
咱們關(guān)于2060年以風(fēng)景為主力的零碳電力結(jié)構(gòu)對(duì)儲(chǔ)能的需求進(jìn)行量級(jí)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(fēng)/光別離0%/10%/16%/23%/51%、單日最高用電負(fù)荷26億千瓦的假定，咱們估計(jì)若要完成新動(dòng)力的高份額消納、盡或許削減棄電量，到2060年電力體系關(guān)于儲(chǔ)能裝機(jī)的需求量或達(dá)1000TWh以上(調(diào)頻裝機(jī)0.1TWh等級(jí)，日度調(diào)峰裝機(jī)10TWh等級(jí)，季度調(diào)峰裝機(jī)1000TWh等級(jí))。季度調(diào)峰裝機(jī)需求最大，首要因?yàn)榧径日{(diào)峰需求電力的長(zhǎng)時(shí)刻、跨時(shí)節(jié)存儲(chǔ)、而調(diào)度頻次相對(duì)較低;調(diào)頻以及日度調(diào)峰的裝機(jī)容量要求相對(duì)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(cè)算(2060年)
資料來(lái)歷：IRENA，中金公司研討部
為什么儲(chǔ)能范疇要用氫氣
氫能能夠?yàn)殡娏?chǔ)能的一種辦法，能夠作為電力供給中的中心載體，當(dāng)電力出產(chǎn)過(guò)剩時(shí)，不能上網(wǎng)的冗余電量能夠用來(lái)制氫，從而將電能轉(zhuǎn)化為氫能;在用電負(fù)荷添加時(shí)，能夠用貯存的氫能進(jìn)行發(fā)電，從而到達(dá)平衡供需的目的。
氫能滿意儲(chǔ)能根本要求，而且在季度調(diào)峰上具有必定的比較優(yōu)勢(shì)。氫能燃料電池的呼應(yīng)速度能夠到達(dá)秒級(jí)，滿意電網(wǎng)關(guān)于儲(chǔ)能設(shè)備的根本要求，現(xiàn)在來(lái)看在日間調(diào)峰和調(diào)頻范疇，因?yàn)殡?氫-電的兩次能量轉(zhuǎn)化和能量損失，其在經(jīng)濟(jì)性上較難超越抽水蓄能和電化學(xué)儲(chǔ)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(qián)具有規(guī)劃效應(yīng)的特征，咱們以為跟著本錢(qián)的下降，以及火電機(jī)組(當(dāng)前供給了類似時(shí)節(jié)性儲(chǔ)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(chǎng)景發(fā)揮比較優(yōu)勢(shì)：
?自衰減率低，氫能經(jīng)存儲(chǔ)后根本沒(méi)有衰減(氣體逃逸)，而鋰電池電量的存儲(chǔ)周期一般至多一個(gè)月，因此氫能能夠用于對(duì)電能更長(zhǎng)時(shí)刻、跨時(shí)節(jié)進(jìn)行存儲(chǔ)。
?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(zhǎng)時(shí)刻寄存的存儲(chǔ)本錢(qián)相對(duì)更低。
?本錢(qián)具有規(guī)劃效應(yīng)，依據(jù)權(quán)威論文預(yù)算，在80%的可再生動(dòng)力浸透率下，儲(chǔ)能設(shè)備需求具有在極點(diǎn)狀況下繼續(xù)放電120小時(shí)的能力，因此時(shí)節(jié)性儲(chǔ)能需求具有更大的單體規(guī)劃。而電化學(xué)的功率和容量互為關(guān)聯(lián)，需求添加放電時(shí)刻就需求添加裝機(jī)容量和功率，本錢(qián)根本是線性添加，更大的單體規(guī)劃關(guān)于項(xiàng)目出資沒(méi)有明顯的規(guī)劃效應(yīng);而一些物理、機(jī)械儲(chǔ)能技能與電化學(xué)不同，體系輸出功率由電堆設(shè)定/反響條件決議，而體系容量由存儲(chǔ)介質(zhì)用量決議，能夠別離設(shè)定，且功率器件本錢(qián)占比較高，因此跟著續(xù)航時(shí)刻變長(zhǎng)，體系容量變大，單位功率的出本錢(qián)錢(qián)得到攤薄。
圖表:電力體系各類儲(chǔ)能辦法的比照
資料來(lái)歷：GGII，IRENA，中金公司研討部
儲(chǔ)能范疇氫能需求測(cè)算
咱們匡算若由氫能滿意一部分的時(shí)節(jié)性儲(chǔ)能調(diào)峰需求(氫能與抽水蓄能、緊縮空氣儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能、電力跨區(qū)互聯(lián)等技能道路競(jìng)賽)，則到2060年電力體系儲(chǔ)能關(guān)于氫能的年需求量或到達(dá)613萬(wàn)噸，較為可觀?，F(xiàn)在來(lái)看，氫氣的易燃性對(duì)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(chǔ)能單位出本錢(qián)錢(qián)較高的原因之一，未來(lái)提效和降本將成為氫能展開(kāi)的關(guān)鍵點(diǎn)。
此外，氫能運(yùn)用規(guī)劃廣，除電力體系外，還可用于供熱。氫能的終端運(yùn)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(yùn)用。當(dāng)前我國(guó)正在繼續(xù)推進(jìn)北方區(qū)域冬季清潔取暖規(guī)劃，氫能作為清潔動(dòng)力，具有杰出的適用性。到2019年末，全國(guó)城市會(huì)集供熱總量39.25億GJ，若全部由氫能滿意則對(duì)應(yīng)潛在2800萬(wàn)噸的年需求。
交通范疇：2060年交通范疇對(duì)氫氣總需求有望到達(dá)3031萬(wàn)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(shì)。而且，乘用車對(duì)載重、額定功率的要求不如商用車那么高，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)現(xiàn)已能夠批量出產(chǎn)運(yùn)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(huì)成為氫燃料電池車試運(yùn)營(yíng)的前驅(qū)。
商用車天然對(duì)載重、長(zhǎng)途運(yùn)送、低溫啟動(dòng)有著較高的要求，而鋰電道路難以處理這三個(gè)難題。即使固態(tài)里電池技能老練，載重與充電時(shí)長(zhǎng)仍會(huì)掣肘鋰電在商用車的運(yùn)用，因此氫能是商用車脫碳的必選計(jì)劃。中短期來(lái)看，各地政府相繼出臺(tái)方針推行氫燃料電池車及加氫站建造，《節(jié)能與新動(dòng)力轎車技能道路圖2.0》規(guī)劃到2025年全國(guó)規(guī)劃內(nèi)推行氫燃料電池車10萬(wàn)輛，2030-2035年推行到達(dá)百萬(wàn)輛;商用車中，咱們以為政府對(duì)客車職業(yè)收購(gòu)干涉能力強(qiáng)，且整車廠相對(duì)會(huì)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(duì)氫燃料電池推行最為急切。遠(yuǎn)期來(lái)看，跟著上游制氫、儲(chǔ)氫、運(yùn)氫規(guī)劃化，中游氫燃料動(dòng)力體系逐步國(guó)產(chǎn)化，咱們估計(jì)氫燃料電池車有望完成與柴油車平價(jià)，并削減動(dòng)力耗費(fèi)本錢(qián)。據(jù)咱們測(cè)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(dá)29萬(wàn)輛/200萬(wàn)輛，燃料電池車保有量134萬(wàn)輛/1546萬(wàn)輛，對(duì)應(yīng)總氫氣需求將到達(dá)129萬(wàn)噸/3031萬(wàn)噸。
圖表:2021E-2060E氫燃料電池車銷量拆分
資料來(lái)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(cè)
資料來(lái)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(cè)
資料來(lái)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(yuǎn)期關(guān)鍵途徑。航空范疇的減排的或許手段首要有三種：進(jìn)步動(dòng)力利用功率、碳捕捉技能和運(yùn)用代替動(dòng)力。依據(jù)國(guó)際民航組織猜測(cè)，單純進(jìn)步動(dòng)力利用功率無(wú)法到達(dá)碳中和的方針，尋找代替動(dòng)力是遠(yuǎn)期的必然挑選。因?yàn)轱w機(jī)飛翔對(duì)能量供給要求高，且半途無(wú)法充電，現(xiàn)階段的電池?zé)o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?，F(xiàn)在，世界各國(guó)對(duì)氫能在航空范疇的運(yùn)用還處在嘗試階段，美國(guó)、歐洲、俄羅斯等國(guó)已展開(kāi)相關(guān)研討并進(jìn)行試飛，但商業(yè)化運(yùn)用仍將是遠(yuǎn)期方針。
鋼鐵：2060年鋼鐵職業(yè)氫氣需求量有望達(dá)796萬(wàn)噸
鋼鐵職業(yè)首要?dú)湟苯鸺寄埽焊粴鋸?fù)原高爐和氣基直接復(fù)原豎爐工藝
富氫復(fù)原高爐工藝是經(jīng)過(guò)噴吹氫氣和天然氣、焦?fàn)t煤氣等含氫介質(zhì)參加煉鐵的進(jìn)程，可削減大約10-20%的碳排放。高爐富氫復(fù)原煉鐵是經(jīng)過(guò)噴吹焦?fàn)t煤氣或改質(zhì)焦?fàn)t煤氣代替部分焦炭，用于復(fù)原鐵礦石，焦?fàn)t煤氣經(jīng)過(guò)催化裂解成為改質(zhì)焦?fàn)t煤氣，其間的氫氣含量可到達(dá)60%以上。因?yàn)檫x用富氫煤氣作為復(fù)原劑，焦炭占比會(huì)相應(yīng)下降，但焦炭仍需承擔(dān)料柱骨架、保障爐內(nèi)煤氣順利流動(dòng)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(cè)算，富氫復(fù)原高爐工藝噸鋼氫氣耗費(fèi)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(jìn)行復(fù)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(cè)算大約需求噸鋼10.2千克的氫氣耗費(fèi)以產(chǎn)生與一般高爐平等的溫度。
圖表：富氫復(fù)原高爐工藝流程圖
資料來(lái)歷：《我國(guó)展開(kāi)氫冶金的適合工藝道路》，中金公司研討部
圖表：2020年富氫復(fù)原高爐工藝耗費(fèi)氫氣量測(cè)算
資料來(lái)歷：我國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)，中金公司研討部
氣基直接復(fù)原豎爐為經(jīng)過(guò)運(yùn)用氫氣或氫氣與一氧化碳混合氣體作為復(fù)原劑，將鐵礦石轉(zhuǎn)化為直接復(fù)原鐵后再將其投入電爐進(jìn)行進(jìn)一步鍛煉，可削減約50~80%的碳排放量。依據(jù)參加的復(fù)原性氣體中氫氣的占比，氣基直接復(fù)原豎爐工藝可分為富氫氣基豎爐和全氫氣基豎爐。因?yàn)闅錃庾鳛槭滓獜?fù)原劑，二氧化碳排放量削減起伏更大，可達(dá)50%以上。
咱們測(cè)算，氣基直接復(fù)原豎爐工藝噸鋼氫氣耗費(fèi)量約為40.5千克。因我國(guó)天然氣資源相對(duì)缺少，咱們以為現(xiàn)在國(guó)際上較為老練的天然氣氣基直接復(fù)原豎爐工藝較難在我國(guó)完成大規(guī)劃商業(yè)化運(yùn)用，估計(jì)我國(guó)將展開(kāi)焦?fàn)t煤氣及煤制氣氣基直接復(fù)原豎爐。依據(jù)遼寧現(xiàn)有煤制氣氣基豎爐項(xiàng)目，噸鋼需求參加1800規(guī)范立方米的復(fù)原性氣體，其間外購(gòu)氫氣約為450規(guī)范立方米，其余復(fù)原性氣體由煤或焦?fàn)t煤氣制備而來(lái)。依據(jù)外購(gòu)氫氣體積及密度，咱們測(cè)算氣基直接復(fù)原豎爐公司大約需求耗費(fèi)噸鋼40.5千克的氫氣。
圖表：氣基直接復(fù)原豎爐工藝流程圖
資料來(lái)歷：《我國(guó)展開(kāi)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(fù)原豎爐工藝耗費(fèi)氫氣量測(cè)算
資料來(lái)歷：我國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)，中金公司研討部
咱們以為，富氫氣基直接復(fù)原豎爐工藝較有展開(kāi)前景，且咱們估計(jì)將于2050年左右形成較大規(guī)劃的商業(yè)化運(yùn)用。相較于氣基直接復(fù)原豎爐工藝，富氫復(fù)原高爐工藝制氫本錢(qián)及煤氣循環(huán)本錢(qián)較高且碳減排潛力有限，因此我國(guó)更適合展開(kāi)氣基豎爐工藝。一起，因?yàn)槿珰湄Q爐環(huán)境下的強(qiáng)吸熱反響及氫氣貯存難度高導(dǎo)致的高本錢(qián)，富氫氣基豎爐將在我國(guó)碳中和碳達(dá)峰進(jìn)程中發(fā)揮更有用的效果。依據(jù)全球現(xiàn)在正在進(jìn)行探究的高爐富氫復(fù)原項(xiàng)目，咱們判別，我國(guó)的高爐富氫氫冶金技能估計(jì)于2050年前后才可進(jìn)行較大規(guī)劃的商業(yè)化運(yùn)用。
圖表：咱們以為，富氫氣基直接復(fù)原豎爐工藝較有展開(kāi)前景
資料來(lái)歷：《我國(guó)展開(kāi)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(fù)原具有強(qiáng)吸熱效應(yīng)
資料來(lái)歷：《我國(guó)展開(kāi)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(jìn)行
資料來(lái)歷：《我國(guó)展開(kāi)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(dá)795.7萬(wàn)噸
2060年國(guó)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(guó)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?yàn)闅淠芗寄軙翰焕暇毲冶惧X(qián)較高，咱們估計(jì)富氫高爐和氣基豎爐兩種技能將在2025年開(kāi)端逐步運(yùn)用，而受益于碳中和方針，咱們估計(jì)一般電爐也將迎來(lái)較快速度展開(kāi)?？紤]到在碳中和狀況下，咱們測(cè)算的一般電爐本錢(qián)最優(yōu)，富氫高爐次之，其次是氣基豎爐，咱們估計(jì)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(cè)算
資料來(lái)歷：Mysteel，我國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)，《鋼鐵職業(yè)“十三五”煤控中期評(píng)價(jià)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(jì)2030/60年國(guó)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(cè)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(cè)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(cè)算
資料來(lái)歷：Mysteel，我國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)，《鋼鐵職業(yè)“十三五”煤控中期評(píng)價(jià)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(dá)795.7萬(wàn)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(jì)算，咱們估計(jì)富氫高爐噸鐵氫氣用量約113Nm3或10kg。氣基豎爐方面，咱們估計(jì)噸鐵所需復(fù)原氣約1800Nm3，其間1350Nm3復(fù)原氣能夠直接由出產(chǎn)焦炭的副產(chǎn)品焦?fàn)t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(cè)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(wàn)噸/795.7萬(wàn)噸。
圖表：鋼爐氫氣需求測(cè)算
資料來(lái)歷：Mysteel，我國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)，《鋼鐵職業(yè)“十三五”煤控中期評(píng)價(jià)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(qián)有望最低
咱們以為2060年煉鋼首要原資料本錢(qián)均有望下降。本錢(qián)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(fù)原氣、氧化球團(tuán)等。咱們估計(jì)因?yàn)楣┙o量添加、需求下降、供需格局變化等原因，未來(lái)首要原資料本錢(qián)均有望下降。咱們測(cè)算鐵礦石/焦炭/廢鋼/電解水制氫價(jià)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(qián)變化狀況
資料來(lái)歷：Mysteel，我國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)，《鋼鐵職業(yè)“十三五”煤控中期評(píng)價(jià)與后期展望》，中金公司研討部
圖表：一般高爐噸鋼本錢(qián)測(cè)算(元)
資料來(lái)歷：Mysteel，我國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)，《鋼鐵職業(yè)“十三五”煤控中期評(píng)價(jià)與后期展望》，中金公司研討部
圖表：富氫高爐噸鋼本錢(qián)測(cè)算(元)
資料來(lái)歷：Mysteel，我國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)，《鋼鐵職業(yè)“十三五”煤控中期評(píng)價(jià)與后期展望》，中金公司研討部
圖表：一般電爐噸鋼本錢(qián)測(cè)算(元)
資料來(lái)歷：Mysteel，我國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)，《鋼鐵職業(yè)“十三五”煤控中期評(píng)價(jià)與后期展望》，中金公司研討部
圖表：氣基豎爐噸鋼本錢(qián)測(cè)算(元)
資料來(lái)歷：Mysteel，我國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)，《鋼鐵職業(yè)“十三五”煤控中期評(píng)價(jià)與后期展望》，中金公司研討部
跟著氫氣本錢(qián)下降，咱們以為富氫高爐與氣基豎爐噸鋼本錢(qián)有望大幅下降。依據(jù)之前的假定，咱們測(cè)算了各類型高爐在2020/30/60年的噸鋼本錢(qián)，在考慮碳中和狀況下，咱們?cè)诒惧X(qián)項(xiàng)中添加了為完成零碳排放的碳捕捉本錢(qián)。歸納來(lái)看，據(jù)咱們測(cè)算，在考慮碳中和狀況下，跟著氫氣本錢(qián)的下降，2060年富氫高爐/氣基豎爐噸鋼本錢(qián)有望較2020年別離-50%/-62%。據(jù)咱們測(cè)算，跟著氣基豎爐本錢(qián)的下降，在不考慮碳中和狀況下，2030年氣基豎爐本錢(qián)有望挨近一般電爐本錢(qián)，2060年氣基豎爐本錢(qián)有望低于一般電爐本錢(qián)。在考慮碳中和狀況下，氣基豎爐噸鋼本錢(qián)在2060年也有望挨近一般電爐的噸鋼本錢(qián)。
在考慮碳中和狀況下，咱們以為2060年一般電爐噸鋼本錢(qián)有望最低。跟著廢鋼和電力本錢(qián)下降，據(jù)咱們測(cè)算，在考慮碳中和狀況下，2060年一般電爐噸鋼本錢(qián)有望較2020年下降46%;跟著鐵礦石和焦炭本錢(qián)下降，在考慮碳中和狀況下，2060年一般高爐噸鋼本錢(qián)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(qián)均最低，為1698元，但考慮碳中和狀況下，2060年一般高爐本錢(qián)將攀升至1986元，成為本錢(qián)最高的挑選。一般電爐噸鋼本錢(qián)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(qián)最低為1860元。
圖表：各類型鋼爐煉鋼本錢(qián)比較
資料來(lái)歷：Mysteel，我國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)，《鋼鐵職業(yè)“十三五”煤控中期評(píng)價(jià)與后期展望》，中金公司研討部
總結(jié)：2060年儲(chǔ)能、交通、鋼鐵范疇對(duì)氫氣需求有望到達(dá)4439萬(wàn)噸
圖表：儲(chǔ)能、交通、鋼鐵范疇對(duì)氫氣總需求的測(cè)算
資料來(lái)歷：中金公司研討部
氫能平價(jià)測(cè)算
現(xiàn)在氫能終端運(yùn)用價(jià)格較高，燃料電池轎車動(dòng)力運(yùn)用環(huán)節(jié)平價(jià)仍需進(jìn)一步降本。2020年我國(guó)終端氫加注本錢(qián)普遍在50-80元/kg。從本錢(qián)端看，制氫/運(yùn)氫/加氫本錢(qián)占比別離在37%/27%/36%。依據(jù)咱們測(cè)算，關(guān)于一輛氫燃料電池重卡，若要在動(dòng)力運(yùn)用端完成與柴油平價(jià)，終端氫價(jià)格需下降至30元/kg以內(nèi)，氫動(dòng)力各環(huán)節(jié)仍需進(jìn)一步降本。
圖表:我國(guó)加氫站售價(jià)(2020年)
資料來(lái)歷：我國(guó)電動(dòng)轎車百人會(huì)，中金公司研討部
圖表:終端氫本錢(qián)構(gòu)成(2020年)
資料來(lái)歷：IEA，我國(guó)氫能聯(lián)盟，中金公司研討部
咱們估計(jì)電解水制氫本錢(qián)將在2040年前完成與煤炭制氫平價(jià)
現(xiàn)在電解水制氫本錢(qián)較高，我國(guó)以化石動(dòng)力制氫及工業(yè)副產(chǎn)氫為主，中長(zhǎng)期以可再生動(dòng)力電解水制氫為主。從氫能制備端來(lái)看，2019年我國(guó)可再生動(dòng)力電解水制氫本錢(qián)達(dá)20元/kg，遠(yuǎn)高于煤制氫的約8-10元/kg的出產(chǎn)本錢(qián)，也高于工業(yè)副產(chǎn)氫的約10+元/kg的出產(chǎn)本錢(qián)。較高的出產(chǎn)本錢(qián)使得我國(guó)現(xiàn)在電解水制氫量很少，2019年我國(guó)化石動(dòng)力制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫供給氫氣量占比別離達(dá)72%、28%，電解水制氫僅有少量演示運(yùn)用。中長(zhǎng)期來(lái)看，咱們以為跟著電解槽設(shè)備降本、可再生動(dòng)力發(fā)電本錢(qián)下降，電解水制氫將逐步成為干流制氫辦法。
圖表:我國(guó)電解水及化石動(dòng)力制氫本錢(qián)(2019年)
資料來(lái)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(guó)工業(yè)副產(chǎn)氫本錢(qián)(2020年)
資料來(lái)歷：我國(guó)電動(dòng)轎車百人會(huì)，中金公司研討部
圖表:我國(guó)氫能供給結(jié)構(gòu)(2019年)
資料來(lái)歷：我國(guó)電動(dòng)轎車百人會(huì)，中金公司研討部
圖表:我國(guó)氫能供給結(jié)構(gòu)猜測(cè)
資料來(lái)歷：我國(guó)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(zhǎng)期PEM電解制氫占比逐步進(jìn)步?，F(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(duì)較為老練，已完成充分工業(yè)化，本錢(qián)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(lái)將跟著其間心零部件的國(guó)產(chǎn)化率進(jìn)步、技能進(jìn)步與規(guī)劃效應(yīng)快速降本。咱們以為PEM電解技能因具有運(yùn)轉(zhuǎn)靈敏、利于快速變載等優(yōu)勢(shì)，與風(fēng)電、光伏具有杰出的匹配性，將跟著設(shè)備快速降本市占率逐步進(jìn)步。
圖表：各電解水制氫技能比照
資料來(lái)歷：我國(guó)知網(wǎng)，中金公司研討部
圖表:2020年P(guān)EM電解本錢(qián)高于堿性電解制氫
資料來(lái)歷：IEA，我國(guó)電動(dòng)轎車百人會(huì)，中金公司研討部
圖表:PEM電解槽本錢(qián)拆分(2019年測(cè)算)
資料來(lái)歷：IRENA，中金公司研討部
圖表：PEM電解水制氫體系設(shè)備快速降本，市占率逐步進(jìn)步
資料來(lái)歷：我國(guó)電動(dòng)轎車百人會(huì)，中金公司研討部
咱們以為電解制氫規(guī)劃化、電解技能進(jìn)步、新動(dòng)力電價(jià)下降將一起驅(qū)動(dòng)電解水制氫本錢(qián)下降。
?規(guī)劃化：現(xiàn)在電解槽制氫設(shè)備規(guī)劃普遍較小，經(jīng)過(guò)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(qián)開(kāi)銷;一起制作端規(guī)劃化出產(chǎn)亦可完成有用降本。
?技能進(jìn)步：依據(jù)IRENA猜測(cè)，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(yùn)用壽命將進(jìn)步至10萬(wàn)小時(shí)以上。
?新動(dòng)力發(fā)電本錢(qián)下降：現(xiàn)在光伏風(fēng)電等新動(dòng)力裝機(jī)量不斷添加，度電本錢(qián)仍處于快速下降時(shí)期，咱們估計(jì)2025年后可再生動(dòng)力電價(jià)將下降至0.2元/kWh以下，推進(jìn)電解水制氫本錢(qián)進(jìn)一步下降。
圖表:電解槽規(guī)劃擴(kuò)展可下降體系本錢(qián)
注：以單電堆0.7MW測(cè)算;資料來(lái)歷：IEA，中金公司研討部
圖表:堿性電解制氫關(guān)鍵技能指標(biāo)預(yù)期
資料來(lái)歷：IRENA，中金公司研討部
在電解槽等設(shè)備降本、制氫技能進(jìn)步、電力價(jià)格下降的一起驅(qū)動(dòng)下，咱們預(yù)期電解水制氫本錢(qián)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(jià)，成為最具競(jìng)賽力的制氫計(jì)劃。
圖表:各制氫技能道路本錢(qián)下降曲線
資料來(lái)歷：IRENA，IEA，中金公司研討部
咱們估計(jì)終端氫價(jià)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(qián)外，終端用氫本錢(qián)還涉及氫儲(chǔ)運(yùn)及加注本錢(qián)，關(guān)于燃料電池轎車而言，單位氫耗也將影響用氫本錢(qián)。
儲(chǔ)運(yùn)加環(huán)節(jié)一起降本，咱們估計(jì)終端氫價(jià)在2030年降至35元/kg以下。儲(chǔ)運(yùn)端，咱們?cè)凇杜e足“氫”重，跬步千里》中，詳細(xì)闡述了各儲(chǔ)運(yùn)技能道路將并行展開(kāi)，規(guī)劃化與技能進(jìn)步一起推進(jìn)降本。加注端，中心加注設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化、設(shè)備制作規(guī)劃化、加氫站利用率進(jìn)步將推進(jìn)降本，一起油氫電混建站也可節(jié)約相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)備本錢(qián)，為未來(lái)潛在探究方向。咱們估計(jì)在制儲(chǔ)運(yùn)加各環(huán)節(jié)的一起降本下，終端氫價(jià)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(jià)與百公里氫耗下降，咱們估計(jì)2030年燃料轎車將在動(dòng)力運(yùn)用端完成與柴油平價(jià)。對(duì)燃料電池轎車而言，氫耗為另一大動(dòng)力運(yùn)用本錢(qián)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(jì)隨燃料電池技能進(jìn)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(jià)與百公里氫耗等數(shù)據(jù)，咱們估計(jì)2030年氫燃料電池重卡將在動(dòng)力運(yùn)用端完成與柴油平價(jià)。
圖表:咱們預(yù)期2030年前氫燃料電池重卡將在動(dòng)力運(yùn)用端完成與柴油平價(jià)
資料來(lái)歷：IRENA，IEA，中金公司研討部
需求對(duì)應(yīng)的硬件端剖析
氫能在轎車范疇運(yùn)用前景較為清晰，對(duì)應(yīng)硬件商場(chǎng)規(guī)劃有望乘勢(shì)攀升
儲(chǔ)氫瓶：現(xiàn)在，我國(guó)干流商業(yè)化運(yùn)用儲(chǔ)氫瓶為III型瓶，IV型瓶技能已相對(duì)老練，咱們以為未來(lái)有望徹底代替III型瓶。液壓儲(chǔ)氫技能儲(chǔ)氫密度更高，在國(guó)外已有小規(guī)劃運(yùn)用，或成為遠(yuǎn)期技能打破方針?，F(xiàn)在，國(guó)內(nèi)30MPa儲(chǔ)氫瓶單價(jià)在1.1-1.3萬(wàn)元/支，據(jù)咱們測(cè)算，到2030年我國(guó)氫燃料轎車儲(chǔ)氫瓶需求將到達(dá)29萬(wàn)支，到2060年我國(guó)儲(chǔ)氫瓶需求將到達(dá)200萬(wàn)支，儲(chǔ)氫瓶商場(chǎng)規(guī)劃峰值將達(dá)148億元。
氫氣循環(huán)泵：氫氣循環(huán)泵是燃料電池中擔(dān)任氫氣供給的重要零部件?，F(xiàn)在，德國(guó)普旭為全球氫氣循環(huán)泵供給龍頭，我國(guó)大部分氫氣循環(huán)泵仍依賴進(jìn)口，進(jìn)口價(jià)格約3萬(wàn)元/臺(tái)。2020年以來(lái)，國(guó)內(nèi)氫氣循環(huán)泵出產(chǎn)廠家興起，國(guó)產(chǎn)代替進(jìn)程加速，咱們估計(jì)中期可將平均單價(jià)降至1-2萬(wàn)元/臺(tái)，遠(yuǎn)期來(lái)看，單套本錢(qián)或許下降至1萬(wàn)以下。據(jù)咱們測(cè)算，到2060年我國(guó)氫氣循環(huán)泵需求量將到達(dá)400萬(wàn)臺(tái)，商場(chǎng)規(guī)劃將有望到達(dá)200億元以上。
圖表:2021E-2060E儲(chǔ)氫瓶需求測(cè)算
資料來(lái)歷：動(dòng)力界，中汽協(xié)，中金公司研討部
圖表:2021E-2060E儲(chǔ)氫瓶商場(chǎng)空間測(cè)算
資料來(lái)歷：動(dòng)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(chǎng)空間測(cè)算
資料來(lái)歷：動(dòng)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(cè)算
資料來(lái)歷：北極星氫能網(wǎng)，中汽協(xié)，中金公司研討部
制氫、儲(chǔ)氫、運(yùn)氫設(shè)備：技能進(jìn)步、提質(zhì)降本孕育中長(zhǎng)期廣闊商場(chǎng)
制氫設(shè)備：2060年電解設(shè)備超2萬(wàn)億元商場(chǎng)
水電解制氫的本錢(qián)首要包含固定資產(chǎn)折舊、運(yùn)維費(fèi)用(一般維護(hù)、電池組替換)、電力費(fèi)用，其間電力是最首要的本錢(qián)，現(xiàn)在在水電解制氫的徹底本錢(qián)中占比近80%，其次便是設(shè)備本錢(qián)開(kāi)銷，占比近15%。
綠氫的設(shè)備本錢(qián)開(kāi)銷包含電解槽堆和電解廠的其余部分，包含電力電子設(shè)備和工廠基礎(chǔ)設(shè)備。電解槽堆的本錢(qián)將跟著電解槽制作規(guī)劃的擴(kuò)展，以及開(kāi)發(fā)更廉價(jià)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(qián)將跟著折舊本錢(qián)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(shè)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(shè)備現(xiàn)在沒(méi)有商業(yè)化運(yùn)用，預(yù)估現(xiàn)在的固定資產(chǎn)投入為3000-5000歐元/kW。咱們估計(jì)至2030年P(guān)EM和SOE將成為干流的水電解技能，而跟著未來(lái)電解設(shè)備規(guī)劃的放大，估計(jì)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(shè)備的出資有望下降至與AEC和PEM設(shè)備挨近的水平。依據(jù)北京低碳清潔動(dòng)力研討院郭秀盈等人在《可再生動(dòng)力電解制氫本錢(qián)剖析》中對(duì)海外NEL、McPhy和GINER等公司電解設(shè)備的研討，電解設(shè)備容量從1MW放大至40MW的固定本錢(qián)開(kāi)銷削減約60%，咱們假定40MW的AEC/PEM/SOEC電解設(shè)備本錢(qián)別離約為400/800/1600歐元/kW(2021年)，2060年因?yàn)榧寄苓M(jìn)步等因素驅(qū)動(dòng)本錢(qián)別離下降至300/400/400歐元/kW。
圖表：電解水設(shè)備本錢(qián)拆分
資料來(lái)歷：《Futurecostandperformanceofwaterelectrolysis:Anexpertelicitationstudy》，中金公司研討部
從商場(chǎng)來(lái)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(shè)備，據(jù)咱們測(cè)算，AEC/PEM/SOEC電解水設(shè)備商場(chǎng)空間別離為2.2/2.5/2.2萬(wàn)億元，根本相近，也便是2060年電解水設(shè)備商場(chǎng)超2萬(wàn)億元。
儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備：高壓儲(chǔ)氫瓶迎來(lái)十年高速添加期
氫氣的儲(chǔ)運(yùn)首要包含氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)、液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)和固態(tài)儲(chǔ)運(yùn)三類。因?yàn)闅錃庠谝磺性刂匈|(zhì)量最輕，常溫常壓下為氣態(tài)，且密度最小，此外燃點(diǎn)低，因此推進(jìn)的氫氣的高壓、安全和低本錢(qián)儲(chǔ)運(yùn)是氫氣工業(yè)鏈中的重要環(huán)節(jié)?，F(xiàn)階段我國(guó)首要選用高壓氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)，低溫液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)在航天等范疇取得運(yùn)用，我國(guó)氫能聯(lián)盟估計(jì)中期(2030年)，我國(guó)氫氣儲(chǔ)運(yùn)將以高壓、液態(tài)氫罐和管道輸運(yùn)相結(jié)合，遠(yuǎn)期(2050年)我國(guó)氫氣管網(wǎng)散布愈加密布，車載儲(chǔ)氫將選用更高儲(chǔ)氫密度、更具安全性的儲(chǔ)氫技能。詳細(xì)來(lái)看：
?氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)：高壓氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)是現(xiàn)階段運(yùn)用最廣泛的途徑，選用高壓氫瓶或高壓容器儲(chǔ)藏氫氣，經(jīng)過(guò)高壓長(zhǎng)管拖車進(jìn)行短距離運(yùn)送(小于150公里)，國(guó)內(nèi)儲(chǔ)氫瓶技能尚落后于國(guó)外，國(guó)內(nèi)單車運(yùn)氫質(zhì)量約300公斤，國(guó)外經(jīng)過(guò)選用更高壓的儲(chǔ)氫瓶可將單車運(yùn)量提至700公斤。此外，管道運(yùn)送也是一種氣態(tài)完成辦法，但管道建造本錢(qián)高，2019年我國(guó)氫氣管道長(zhǎng)度僅100公里，美國(guó)和歐洲別離有2,500/1,600公里。
?液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)：低溫液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)在航天等范疇取得運(yùn)用，國(guó)內(nèi)民用范疇沒(méi)有規(guī)范化運(yùn)用。低溫液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)的進(jìn)程能耗較大，儲(chǔ)運(yùn)本錢(qián)較高，但相較于氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)，運(yùn)送距離更遠(yuǎn)、運(yùn)量更大。海外具有相對(duì)老練的液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)經(jīng)歷，我國(guó)民用范疇相關(guān)事例較少。此外，有機(jī)液體儲(chǔ)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(wèn)題尚待進(jìn)一步優(yōu)化。
?固態(tài)儲(chǔ)運(yùn)：國(guó)內(nèi)相關(guān)技能尚處于研討或演示階段。固體儲(chǔ)氫具有密度高、壓力低等優(yōu)勢(shì)，但資料端反響溫度、循環(huán)功能仍待優(yōu)化。國(guó)外相關(guān)技能在燃料電池潛艇中取得商業(yè)運(yùn)用，國(guó)內(nèi)則在部分范疇得到演示運(yùn)用。
圖表：氫氣儲(chǔ)運(yùn)辦法的技能比照
資料來(lái)歷：我國(guó)鋼研科技集團(tuán)，我國(guó)氫動(dòng)力及燃料電池工業(yè)白皮書(shū)，中金公司研討部
圖表：國(guó)內(nèi)外首要?dú)淠軆?chǔ)運(yùn)企業(yè)
資料來(lái)歷：六安市氫能工業(yè)展開(kāi)規(guī)劃(2020-2025)，中金公司研討部
關(guān)于高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫，國(guó)內(nèi)儲(chǔ)氫瓶處于三代技能，國(guó)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(jìn)步，三型瓶和四型瓶完成了從固定式到移動(dòng)式的改變。
相較于三型瓶，四型瓶功能更佳、本錢(qián)更低，國(guó)內(nèi)正加速技能研制。2020年8月，我國(guó)技能監(jiān)督情報(bào)協(xié)會(huì)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(bǔ)了此前我國(guó)四瓶型技能規(guī)范的空白。2021年1月沈陽(yáng)斯林達(dá)成為國(guó)內(nèi)首家四型瓶經(jīng)過(guò)“三新“(新資料、新技能、新工藝)技能評(píng)審的企業(yè)。從斯林達(dá)產(chǎn)品的參數(shù)比照來(lái)看，四瓶型較三型瓶容積擴(kuò)展7%的一起質(zhì)量削減24%。一起，壓力循環(huán)次數(shù)和運(yùn)用壽命均有明顯進(jìn)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(chǔ)氫瓶中，碳纖維復(fù)合資料占本錢(qián)比重60%-80%，跟著壓力等級(jí)上升，碳纖維資料運(yùn)用量相應(yīng)添加。在平等壓力條件下，四型瓶較三型瓶本錢(qián)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(chǔ)氫瓶首要功能比照
資料來(lái)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(guó)氫動(dòng)力及燃料電池工業(yè)白皮書(shū)，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(lái)歷：斯林達(dá)，中金公司研討部
圖表：三型瓶與四型瓶本錢(qián)比照(2020年)
資料來(lái)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(guó)儲(chǔ)氫瓶商場(chǎng)有望迎來(lái)十年高速添加期，并生長(zhǎng)為全球最大商場(chǎng)。依據(jù)全球儲(chǔ)氫瓶搶先企業(yè)Hexagon數(shù)據(jù)，2020年全球高壓儲(chǔ)氫瓶商場(chǎng)規(guī)劃約20億美元，Hexagon估計(jì)2025/2030年全球商場(chǎng)將添加至約110/690億美元;其間2030年我國(guó)商場(chǎng)有望添加至270億美元，占全球商場(chǎng)規(guī)劃達(dá)39%。此外依據(jù)第三方咨詢機(jī)構(gòu)勢(shì)銀咨詢(Trendbank)計(jì)算，2020年我國(guó)高壓儲(chǔ)氫瓶商場(chǎng)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(fù)合增速別離約57%/39%。
圖表：全球高壓儲(chǔ)氫瓶商場(chǎng)及地域散布
資料來(lái)歷：Hexagon，中金公司研討部
圖表：2030年全球高壓儲(chǔ)氫瓶商場(chǎng)散布猜測(cè)
資料來(lái)歷：Hexagon，中金公司研討部
圖表：我國(guó)高壓儲(chǔ)氫瓶商場(chǎng)規(guī)劃及猜測(cè)
資料來(lái)歷：Trendbank，中金公司研討部
國(guó)內(nèi)首要參加公司正加緊攻克70MPa大容積儲(chǔ)氫瓶商用化。2015-2016年國(guó)內(nèi)四型瓶研制遇到阻礙，相關(guān)技能規(guī)范發(fā)展停滯，2020年10月技能規(guī)范空白被添補(bǔ)。國(guó)內(nèi)儲(chǔ)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(dá)、科泰克等。斯林達(dá)等多家企業(yè)的70MPa儲(chǔ)氫瓶已進(jìn)入裝車試驗(yàn)階段。
2019年以來(lái)富瑞特裝、京城股份、中集安瑞科先后經(jīng)過(guò)本錢(qián)商場(chǎng)融資、技能合作等辦法加速儲(chǔ)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(dá)成合營(yíng)協(xié)議，將建立合營(yíng)公司在我國(guó)及東南亞區(qū)域展開(kāi)供給緊縮氫氣儲(chǔ)運(yùn)處理計(jì)劃的事務(wù)。HexagonPurus建立于2016年，首要從事緊縮天然氣(CNG)與氫氣儲(chǔ)運(yùn)事務(wù)，并具有全球最早進(jìn)的四型高壓儲(chǔ)氫瓶技能。依據(jù)在資料、工藝、設(shè)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(dòng)力體系訂單。2019/2020財(cái)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(guó)內(nèi)儲(chǔ)氫瓶展開(kāi)面臨的應(yīng)戰(zhàn)之一。結(jié)合前述剖析，碳纖維復(fù)合資料在三型瓶和四型瓶中的本錢(qián)占比別離約64%/77%，是儲(chǔ)氫瓶中的首要資料和本錢(qián)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(fù)合資料商場(chǎng)報(bào)告》，2019年全球碳纖維需求量約10.4萬(wàn)噸，我國(guó)大陸需求量約3.8萬(wàn)噸，占全球需求量的36%。但2019年我國(guó)大陸碳纖維進(jìn)口量達(dá)2.6萬(wàn)噸，進(jìn)口依存度到達(dá)68%。以金額計(jì)，2019年我國(guó)大陸進(jìn)口依存度到達(dá)74%。進(jìn)口來(lái)歷方面，日本、美國(guó)、我國(guó)臺(tái)灣為三大首要進(jìn)口源，別離占我國(guó)大陸需求量的28%/12%/11%(按金額計(jì))。在壓力容器范疇，碳纖維首要進(jìn)口自日本東麗等廠商，國(guó)內(nèi)運(yùn)用企業(yè)缺少議價(jià)權(quán)和工業(yè)自主權(quán)。
圖表：2019年全球碳纖維運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)能散布
資料來(lái)歷：賽奧炭纖維技能，中金公司研討部
圖表：2019年我國(guó)碳纖維需求來(lái)歷散布
資料來(lái)歷：賽奧炭纖維技能，中金公司研討部
本文選編自“中金點(diǎn)睛”，作者：鄧學(xué)、裘孝鋒等，智通財(cái)經(jīng)修改：張金亮。
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中金 碳中和 氫能基建
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摘要
各當(dāng)?shù)蒯樝嗬^出臺(tái)，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(dāng)?shù)蒯樓逦藝?guó)家關(guān)于燃料電池工業(yè)展開(kāi)的支撐情緒，包含以獎(jiǎng)代補(bǔ)、當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)、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(dá)峰及降碳舉動(dòng)計(jì)劃》已形成修正完善稿，職業(yè)方針開(kāi)端定為2025年前，鋼鐵職業(yè)完成碳排放達(dá)峰。
儲(chǔ)能、交通、鋼鐵職業(yè)均有較大落地空間。儲(chǔ)能：氫能作為電力儲(chǔ)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(duì)載重、長(zhǎng)途運(yùn)送、低溫啟動(dòng)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(yuǎn)期關(guān)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(cè)算2060年氫氣需求量有望到達(dá)4000萬(wàn)噸以上。
現(xiàn)在氫能終端運(yùn)用價(jià)格較高，咱們估計(jì)電解水制氫本錢(qián)將在2040年前完成與煤炭制氫平價(jià)。跟著電解水制氫技能進(jìn)步，咱們預(yù)期電解水制氫本錢(qián)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(jià);儲(chǔ)運(yùn)加環(huán)節(jié)一起降本，終端氫價(jià)或在2030年降至35元/kg以下，燃料車動(dòng)力運(yùn)用端完成柴油平價(jià)。
終端硬件商場(chǎng)需求確定性強(qiáng)。轎車職業(yè)氫燃料電池有較清晰落地場(chǎng)景，罐泵閥商場(chǎng)規(guī)劃有望乘勢(shì)攀升，據(jù)咱們測(cè)算，對(duì)應(yīng)車用儲(chǔ)氫瓶、閥體商場(chǎng)規(guī)劃有望在2060年到達(dá)148億元/210億元。制氫方面，咱們估計(jì)2060年電解設(shè)備超2萬(wàn)億元商場(chǎng);儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備方面，咱們估計(jì)高壓儲(chǔ)氫瓶將迎來(lái)快速展開(kāi)的十年，我國(guó)儲(chǔ)氫瓶商場(chǎng)有望迎來(lái)高速添加期，并生長(zhǎng)為全球最大商場(chǎng)。
危險(xiǎn)
技能展開(kāi)節(jié)奏較慢，氫能工業(yè)鏈支撐方針推行不及預(yù)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(dāng)?shù)蒯樝嗬^出臺(tái)，燃料電池技能落地空間大
各當(dāng)?shù)蒯樝嗬^出臺(tái)，燃料電池技能落地空間大。2020年《關(guān)于展開(kāi)燃料電池演示運(yùn)用的告訴》、《新動(dòng)力轎車工業(yè)展開(kāi)規(guī)劃(2021-2035年)》等全國(guó)性燃料電池支撐方針相繼出臺(tái)，清晰了國(guó)家關(guān)于燃料電池工業(yè)展開(kāi)的支撐情緒，支撐方針的特色包含以獎(jiǎng)代補(bǔ)、當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)、分區(qū)推行與全工業(yè)鏈支撐。首要方針包含進(jìn)步氫燃料制儲(chǔ)運(yùn)經(jīng)濟(jì)型、加速推進(jìn)工業(yè)化進(jìn)程。跟著全國(guó)性方針的落地，當(dāng)?shù)匦苑结樢蚕嗬^開(kāi)端出臺(tái)，包含：山東省計(jì)劃2025年出產(chǎn)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)50000臺(tái)，燃料電池轎車20000輛;上海市計(jì)劃2025年建成并運(yùn)轉(zhuǎn)70座加氫站，運(yùn)用推行超10000輛燃料電池轎車;河南省計(jì)劃2025建成80個(gè)加氫站，推行燃料電池轎車5000輛等。咱們以為，各當(dāng)?shù)蒯樂(lè)结樖滓奂诮ㄔ旒託湔疽约巴菩腥剂想姵剀?，為燃料電池技能的落地供給較大空間。
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(guó)鋼鐵職業(yè)2019年碳排放量達(dá)15.4億噸，在工業(yè)職業(yè)占比47%，位列第一，占全國(guó)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(dá)峰及降碳舉動(dòng)計(jì)劃》已形成修正完善稿，職業(yè)碳達(dá)峰方針開(kāi)端定為：2025年前，鋼鐵職業(yè)完成碳排放達(dá)峰;到2030年，鋼鐵職業(yè)碳排放量較峰值下降30%，估計(jì)將完成碳減排量4.2億噸。
當(dāng)?shù)卣c鋼企活躍呼應(yīng)國(guó)家方針，推進(jìn)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?jǐn)M定鋼鐵相關(guān)的碳達(dá)峰及碳中和舉動(dòng)計(jì)劃，推進(jìn)區(qū)域優(yōu)先完成碳中和。例如國(guó)內(nèi)鋼鐵出產(chǎn)重點(diǎn)區(qū)域河北省唐山市與邯鄲市經(jīng)過(guò)推行嚴(yán)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(yīng)政府召喚，開(kāi)端擬定本身碳達(dá)峰及碳中和方針，探究碳減排實(shí)踐技能途徑。國(guó)內(nèi)鋼企龍頭寶武集團(tuán)作為第一大鋼鐵集團(tuán)率先發(fā)布碳中和的方針，力求2023年完成碳達(dá)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(dāng)?shù)卣c鋼企活躍的呼應(yīng)與落地國(guó)家方針將推進(jìn)鋼鐵職業(yè)率先完成碳達(dá)峰及碳中和。
展開(kāi)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(jìn)入新的展開(kāi)階段。咱們以為展開(kāi)氫冶金技能是完成碳中和的重要一環(huán)，首要原因?yàn)椋?)氫可代替首要碳排放來(lái)歷的CO與鐵礦進(jìn)行復(fù)原反響。鋼鐵鍛煉中大量的C02排放來(lái)自于高爐鍛煉環(huán)節(jié)用CO作為復(fù)原劑復(fù)原鐵礦石，而氫作為清潔動(dòng)力可必定程度上代替CO起到復(fù)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(kāi)。廢鋼收回量一年僅為2.7億噸，無(wú)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(qián)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(guó)多家鋼鐵企業(yè)已開(kāi)端研制氫能冶金項(xiàng)目，碳中和布景下，我國(guó)鋼鐵氫冶金技能已進(jìn)入新的展開(kāi)階段。
圖表：高爐電爐煉鋼本錢(qián)差距限制電爐展開(kāi)
資料來(lái)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(dá)4439萬(wàn)噸
儲(chǔ)能范疇：2060年電力儲(chǔ)能關(guān)于氫能的年需求量有望到達(dá)613萬(wàn)噸
儲(chǔ)能需求的測(cè)算
碳中和需求電力清潔化，帶來(lái)電力靈敏性資源需求的添加。碳達(dá)峰、碳中和布景下，電網(wǎng)若要接收可再生動(dòng)力成為主力電源，不僅僅是發(fā)電側(cè)的變革，更需應(yīng)對(duì)電力體系平衡和安全應(yīng)戰(zhàn)?？稍偕鷦?dòng)力在可調(diào)度性和可猜測(cè)性上遜于傳統(tǒng)動(dòng)力，因此浸透率的進(jìn)步將帶來(lái)電力體系平衡和安全的新應(yīng)戰(zhàn)。咱們看到近幾年在風(fēng)景可再生電力浸透率高的商場(chǎng)如澳大利亞、英國(guó)、美國(guó)加州，都呈現(xiàn)過(guò)極點(diǎn)氣候下電力體系平衡安全的危險(xiǎn)事件。咱們以為電力清潔化轉(zhuǎn)型布景下，關(guān)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(chǔ)能、用戶側(cè)呼應(yīng)等等。
咱們關(guān)于2060年以風(fēng)景為主力的零碳電力結(jié)構(gòu)對(duì)儲(chǔ)能的需求進(jìn)行量級(jí)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(fēng)/光別離0%/10%/16%/23%/51%、單日最高用電負(fù)荷26億千瓦的假定，咱們估計(jì)若要完成新動(dòng)力的高份額消納、盡或許削減棄電量，到2060年電力體系關(guān)于儲(chǔ)能裝機(jī)的需求量或達(dá)1000TWh以上(調(diào)頻裝機(jī)0.1TWh等級(jí)，日度調(diào)峰裝機(jī)10TWh等級(jí)，季度調(diào)峰裝機(jī)1000TWh等級(jí))。季度調(diào)峰裝機(jī)需求最大，首要因?yàn)榧径日{(diào)峰需求電力的長(zhǎng)時(shí)刻、跨時(shí)節(jié)存儲(chǔ)、而調(diào)度頻次相對(duì)較低;調(diào)頻以及日度調(diào)峰的裝機(jī)容量要求相對(duì)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(cè)算(2060年)
資料來(lái)歷：IRENA，中金公司研討部
為什么儲(chǔ)能范疇要用氫氣
氫能能夠?yàn)殡娏?chǔ)能的一種辦法，能夠作為電力供給中的中心載體，當(dāng)電力出產(chǎn)過(guò)剩時(shí)，不能上網(wǎng)的冗余電量能夠用來(lái)制氫，從而將電能轉(zhuǎn)化為氫能;在用電負(fù)荷添加時(shí)，能夠用貯存的氫能進(jìn)行發(fā)電，從而到達(dá)平衡供需的目的。
氫能滿意儲(chǔ)能根本要求，而且在季度調(diào)峰上具有必定的比較優(yōu)勢(shì)。氫能燃料電池的呼應(yīng)速度能夠到達(dá)秒級(jí)，滿意電網(wǎng)關(guān)于儲(chǔ)能設(shè)備的根本要求，現(xiàn)在來(lái)看在日間調(diào)峰和調(diào)頻范疇，因?yàn)殡?氫-電的兩次能量轉(zhuǎn)化和能量損失，其在經(jīng)濟(jì)性上較難超越抽水蓄能和電化學(xué)儲(chǔ)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(qián)具有規(guī)劃效應(yīng)的特征，咱們以為跟著本錢(qián)的下降，以及火電機(jī)組(當(dāng)前供給了類似時(shí)節(jié)性儲(chǔ)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(chǎng)景發(fā)揮比較優(yōu)勢(shì)：
?自衰減率低，氫能經(jīng)存儲(chǔ)后根本沒(méi)有衰減(氣體逃逸)，而鋰電池電量的存儲(chǔ)周期一般至多一個(gè)月，因此氫能能夠用于對(duì)電能更長(zhǎng)時(shí)刻、跨時(shí)節(jié)進(jìn)行存儲(chǔ)。
?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(zhǎng)時(shí)刻寄存的存儲(chǔ)本錢(qián)相對(duì)更低。
?本錢(qián)具有規(guī)劃效應(yīng)，依據(jù)權(quán)威論文預(yù)算，在80%的可再生動(dòng)力浸透率下，儲(chǔ)能設(shè)備需求具有在極點(diǎn)狀況下繼續(xù)放電120小時(shí)的能力，因此時(shí)節(jié)性儲(chǔ)能需求具有更大的單體規(guī)劃。而電化學(xué)的功率和容量互為關(guān)聯(lián)，需求添加放電時(shí)刻就需求添加裝機(jī)容量和功率，本錢(qián)根本是線性添加，更大的單體規(guī)劃關(guān)于項(xiàng)目出資沒(méi)有明顯的規(guī)劃效應(yīng);而一些物理、機(jī)械儲(chǔ)能技能與電化學(xué)不同，體系輸出功率由電堆設(shè)定/反響條件決議，而體系容量由存儲(chǔ)介質(zhì)用量決議，能夠別離設(shè)定，且功率器件本錢(qián)占比較高，因此跟著續(xù)航時(shí)刻變長(zhǎng)，體系容量變大，單位功率的出本錢(qián)錢(qián)得到攤薄。
圖表:電力體系各類儲(chǔ)能辦法的比照
資料來(lái)歷：GGII，IRENA，中金公司研討部
儲(chǔ)能范疇氫能需求測(cè)算
咱們匡算若由氫能滿意一部分的時(shí)節(jié)性儲(chǔ)能調(diào)峰需求(氫能與抽水蓄能、緊縮空氣儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能、電力跨區(qū)互聯(lián)等技能道路競(jìng)賽)，則到2060年電力體系儲(chǔ)能關(guān)于氫能的年需求量或到達(dá)613萬(wàn)噸，較為可觀?，F(xiàn)在來(lái)看，氫氣的易燃性對(duì)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(chǔ)能單位出本錢(qián)錢(qián)較高的原因之一，未來(lái)提效和降本將成為氫能展開(kāi)的關(guān)鍵點(diǎn)。
此外，氫能運(yùn)用規(guī)劃廣，除電力體系外，還可用于供熱。氫能的終端運(yùn)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(yùn)用。當(dāng)前我國(guó)正在繼續(xù)推進(jìn)北方區(qū)域冬季清潔取暖規(guī)劃，氫能作為清潔動(dòng)力，具有杰出的適用性。到2019年末，全國(guó)城市會(huì)集供熱總量39.25億GJ，若全部由氫能滿意則對(duì)應(yīng)潛在2800萬(wàn)噸的年需求。
交通范疇：2060年交通范疇對(duì)氫氣總需求有望到達(dá)3031萬(wàn)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(shì)。而且，乘用車對(duì)載重、額定功率的要求不如商用車那么高，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)現(xiàn)已能夠批量出產(chǎn)運(yùn)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(huì)成為氫燃料電池車試運(yùn)營(yíng)的前驅(qū)。
商用車天然對(duì)載重、長(zhǎng)途運(yùn)送、低溫啟動(dòng)有著較高的要求，而鋰電道路難以處理這三個(gè)難題。即使固態(tài)里電池技能老練，載重與充電時(shí)長(zhǎng)仍會(huì)掣肘鋰電在商用車的運(yùn)用，因此氫能是商用車脫碳的必選計(jì)劃。中短期來(lái)看，各地政府相繼出臺(tái)方針推行氫燃料電池車及加氫站建造，《節(jié)能與新動(dòng)力轎車技能道路圖2.0》規(guī)劃到2025年全國(guó)規(guī)劃內(nèi)推行氫燃料電池車10萬(wàn)輛，2030-2035年推行到達(dá)百萬(wàn)輛;商用車中，咱們以為政府對(duì)客車職業(yè)收購(gòu)干涉能力強(qiáng)，且整車廠相對(duì)會(huì)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(duì)氫燃料電池推行最為急切。遠(yuǎn)期來(lái)看，跟著上游制氫、儲(chǔ)氫、運(yùn)氫規(guī)劃化，中游氫燃料動(dòng)力體系逐步國(guó)產(chǎn)化，咱們估計(jì)氫燃料電池車有望完成與柴油車平價(jià)，并削減動(dòng)力耗費(fèi)本錢(qián)。據(jù)咱們測(cè)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(dá)29萬(wàn)輛/200萬(wàn)輛，燃料電池車保有量134萬(wàn)輛/1546萬(wàn)輛，對(duì)應(yīng)總氫氣需求將到達(dá)129萬(wàn)噸/3031萬(wàn)噸。
圖表:2021E-2060E氫燃料電池車銷量拆分
資料來(lái)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(cè)
資料來(lái)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(cè)
資料來(lái)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(yuǎn)期關(guān)鍵途徑。航空范疇的減排的或許手段首要有三種：進(jìn)步動(dòng)力利用功率、碳捕捉技能和運(yùn)用代替動(dòng)力。依據(jù)國(guó)際民航組織猜測(cè)，單純進(jìn)步動(dòng)力利用功率無(wú)法到達(dá)碳中和的方針，尋找代替動(dòng)力是遠(yuǎn)期的必然挑選。因?yàn)轱w機(jī)飛翔對(duì)能量供給要求高，且半途無(wú)法充電，現(xiàn)階段的電池?zé)o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?，F(xiàn)在，世界各國(guó)對(duì)氫能在航空范疇的運(yùn)用還處在嘗試階段，美國(guó)、歐洲、俄羅斯等國(guó)已展開(kāi)相關(guān)研討并進(jìn)行試飛，但商業(yè)化運(yùn)用仍將是遠(yuǎn)期方針。
鋼鐵：2060年鋼鐵職業(yè)氫氣需求量有望達(dá)796萬(wàn)噸
鋼鐵職業(yè)首要?dú)湟苯鸺寄埽焊粴鋸?fù)原高爐和氣基直接復(fù)原豎爐工藝
富氫復(fù)原高爐工藝是經(jīng)過(guò)噴吹氫氣和天然氣、焦?fàn)t煤氣等含氫介質(zhì)參加煉鐵的進(jìn)程，可削減大約10-20%的碳排放。高爐富氫復(fù)原煉鐵是經(jīng)過(guò)噴吹焦?fàn)t煤氣或改質(zhì)焦?fàn)t煤氣代替部分焦炭，用于復(fù)原鐵礦石，焦?fàn)t煤氣經(jīng)過(guò)催化裂解成為改質(zhì)焦?fàn)t煤氣，其間的氫氣含量可到達(dá)60%以上。因?yàn)檫x用富氫煤氣作為復(fù)原劑，焦炭占比會(huì)相應(yīng)下降，但焦炭仍需承擔(dān)料柱骨架、保障爐內(nèi)煤氣順利流動(dòng)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(cè)算，富氫復(fù)原高爐工藝噸鋼氫氣耗費(fèi)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(jìn)行復(fù)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(cè)算大約需求噸鋼10.2千克的氫氣耗費(fèi)以產(chǎn)生與一般高爐平等的溫度。
圖表：富氫復(fù)原高爐工藝流程圖
資料來(lái)歷：《我國(guó)展開(kāi)氫冶金的適合工藝道路》，中金公司研討部
圖表：2020年富氫復(fù)原高爐工藝耗費(fèi)氫氣量測(cè)算
資料來(lái)歷：我國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)，中金公司研討部
氣基直接復(fù)原豎爐為經(jīng)過(guò)運(yùn)用氫氣或氫氣與一氧化碳混合氣體作為復(fù)原劑，將鐵礦石轉(zhuǎn)化為直接復(fù)原鐵后再將其投入電爐進(jìn)行進(jìn)一步鍛煉，可削減約50~80%的碳排放量。依據(jù)參加的復(fù)原性氣體中氫氣的占比，氣基直接復(fù)原豎爐工藝可分為富氫氣基豎爐和全氫氣基豎爐。因?yàn)闅錃庾鳛槭滓獜?fù)原劑，二氧化碳排放量削減起伏更大，可達(dá)50%以上。
咱們測(cè)算，氣基直接復(fù)原豎爐工藝噸鋼氫氣耗費(fèi)量約為40.5千克。因我國(guó)天然氣資源相對(duì)缺少，咱們以為現(xiàn)在國(guó)際上較為老練的天然氣氣基直接復(fù)原豎爐工藝較難在我國(guó)完成大規(guī)劃商業(yè)化運(yùn)用，估計(jì)我國(guó)將展開(kāi)焦?fàn)t煤氣及煤制氣氣基直接復(fù)原豎爐。依據(jù)遼寧現(xiàn)有煤制氣氣基豎爐項(xiàng)目，噸鋼需求參加1800規(guī)范立方米的復(fù)原性氣體，其間外購(gòu)氫氣約為450規(guī)范立方米，其余復(fù)原性氣體由煤或焦?fàn)t煤氣制備而來(lái)。依據(jù)外購(gòu)氫氣體積及密度，咱們測(cè)算氣基直接復(fù)原豎爐公司大約需求耗費(fèi)噸鋼40.5千克的氫氣。
圖表：氣基直接復(fù)原豎爐工藝流程圖
資料來(lái)歷：《我國(guó)展開(kāi)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(fù)原豎爐工藝耗費(fèi)氫氣量測(cè)算
資料來(lái)歷：我國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)，中金公司研討部
咱們以為，富氫氣基直接復(fù)原豎爐工藝較有展開(kāi)前景，且咱們估計(jì)將于2050年左右形成較大規(guī)劃的商業(yè)化運(yùn)用。相較于氣基直接復(fù)原豎爐工藝，富氫復(fù)原高爐工藝制氫本錢(qián)及煤氣循環(huán)本錢(qián)較高且碳減排潛力有限，因此我國(guó)更適合展開(kāi)氣基豎爐工藝。一起，因?yàn)槿珰湄Q爐環(huán)境下的強(qiáng)吸熱反響及氫氣貯存難度高導(dǎo)致的高本錢(qián)，富氫氣基豎爐將在我國(guó)碳中和碳達(dá)峰進(jìn)程中發(fā)揮更有用的效果。依據(jù)全球現(xiàn)在正在進(jìn)行探究的高爐富氫復(fù)原項(xiàng)目，咱們判別，我國(guó)的高爐富氫氫冶金技能估計(jì)于2050年前后才可進(jìn)行較大規(guī)劃的商業(yè)化運(yùn)用。
圖表：咱們以為，富氫氣基直接復(fù)原豎爐工藝較有展開(kāi)前景
資料來(lái)歷：《我國(guó)展開(kāi)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(fù)原具有強(qiáng)吸熱效應(yīng)
資料來(lái)歷：《我國(guó)展開(kāi)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(jìn)行
資料來(lái)歷：《我國(guó)展開(kāi)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(dá)795.7萬(wàn)噸
2060年國(guó)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(guó)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?yàn)闅淠芗寄軙翰焕暇毲冶惧X(qián)較高，咱們估計(jì)富氫高爐和氣基豎爐兩種技能將在2025年開(kāi)端逐步運(yùn)用，而受益于碳中和方針，咱們估計(jì)一般電爐也將迎來(lái)較快速度展開(kāi)?？紤]到在碳中和狀況下，咱們測(cè)算的一般電爐本錢(qián)最優(yōu)，富氫高爐次之，其次是氣基豎爐，咱們估計(jì)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(cè)算
資料來(lái)歷：Mysteel，我國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)，《鋼鐵職業(yè)“十三五”煤控中期評(píng)價(jià)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(jì)2030/60年國(guó)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(cè)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(cè)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(cè)算
資料來(lái)歷：Mysteel，我國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)，《鋼鐵職業(yè)“十三五”煤控中期評(píng)價(jià)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(dá)795.7萬(wàn)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(jì)算，咱們估計(jì)富氫高爐噸鐵氫氣用量約113Nm3或10kg。氣基豎爐方面，咱們估計(jì)噸鐵所需復(fù)原氣約1800Nm3，其間1350Nm3復(fù)原氣能夠直接由出產(chǎn)焦炭的副產(chǎn)品焦?fàn)t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(cè)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(wàn)噸/795.7萬(wàn)噸。
圖表：鋼爐氫氣需求測(cè)算
資料來(lái)歷：Mysteel，我國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)，《鋼鐵職業(yè)“十三五”煤控中期評(píng)價(jià)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(qián)有望最低
咱們以為2060年煉鋼首要原資料本錢(qián)均有望下降。本錢(qián)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(fù)原氣、氧化球團(tuán)等。咱們估計(jì)因?yàn)楣┙o量添加、需求下降、供需格局變化等原因，未來(lái)首要原資料本錢(qián)均有望下降。咱們測(cè)算鐵礦石/焦炭/廢鋼/電解水制氫價(jià)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(qián)變化狀況
資料來(lái)歷：Mysteel，我國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)，《鋼鐵職業(yè)“十三五”煤控中期評(píng)價(jià)與后期展望》，中金公司研討部
圖表：一般高爐噸鋼本錢(qián)測(cè)算(元)
資料來(lái)歷：Mysteel，我國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)，《鋼鐵職業(yè)“十三五”煤控中期評(píng)價(jià)與后期展望》，中金公司研討部
圖表：富氫高爐噸鋼本錢(qián)測(cè)算(元)
資料來(lái)歷：Mysteel，我國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)，《鋼鐵職業(yè)“十三五”煤控中期評(píng)價(jià)與后期展望》，中金公司研討部
圖表：一般電爐噸鋼本錢(qián)測(cè)算(元)
資料來(lái)歷：Mysteel，我國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)，《鋼鐵職業(yè)“十三五”煤控中期評(píng)價(jià)與后期展望》，中金公司研討部
圖表：氣基豎爐噸鋼本錢(qián)測(cè)算(元)
資料來(lái)歷：Mysteel，我國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)，《鋼鐵職業(yè)“十三五”煤控中期評(píng)價(jià)與后期展望》，中金公司研討部
跟著氫氣本錢(qián)下降，咱們以為富氫高爐與氣基豎爐噸鋼本錢(qián)有望大幅下降。依據(jù)之前的假定，咱們測(cè)算了各類型高爐在2020/30/60年的噸鋼本錢(qián)，在考慮碳中和狀況下，咱們?cè)诒惧X(qián)項(xiàng)中添加了為完成零碳排放的碳捕捉本錢(qián)。歸納來(lái)看，據(jù)咱們測(cè)算，在考慮碳中和狀況下，跟著氫氣本錢(qián)的下降，2060年富氫高爐/氣基豎爐噸鋼本錢(qián)有望較2020年別離-50%/-62%。據(jù)咱們測(cè)算，跟著氣基豎爐本錢(qián)的下降，在不考慮碳中和狀況下，2030年氣基豎爐本錢(qián)有望挨近一般電爐本錢(qián)，2060年氣基豎爐本錢(qián)有望低于一般電爐本錢(qián)。在考慮碳中和狀況下，氣基豎爐噸鋼本錢(qián)在2060年也有望挨近一般電爐的噸鋼本錢(qián)。
在考慮碳中和狀況下，咱們以為2060年一般電爐噸鋼本錢(qián)有望最低。跟著廢鋼和電力本錢(qián)下降，據(jù)咱們測(cè)算，在考慮碳中和狀況下，2060年一般電爐噸鋼本錢(qián)有望較2020年下降46%;跟著鐵礦石和焦炭本錢(qián)下降，在考慮碳中和狀況下，2060年一般高爐噸鋼本錢(qián)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(qián)均最低，為1698元，但考慮碳中和狀況下，2060年一般高爐本錢(qián)將攀升至1986元，成為本錢(qián)最高的挑選。一般電爐噸鋼本錢(qián)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(qián)最低為1860元。
圖表：各類型鋼爐煉鋼本錢(qián)比較
資料來(lái)歷：Mysteel，我國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)，《鋼鐵職業(yè)“十三五”煤控中期評(píng)價(jià)與后期展望》，中金公司研討部
總結(jié)：2060年儲(chǔ)能、交通、鋼鐵范疇對(duì)氫氣需求有望到達(dá)4439萬(wàn)噸
圖表：儲(chǔ)能、交通、鋼鐵范疇對(duì)氫氣總需求的測(cè)算
資料來(lái)歷：中金公司研討部
氫能平價(jià)測(cè)算
現(xiàn)在氫能終端運(yùn)用價(jià)格較高，燃料電池轎車動(dòng)力運(yùn)用環(huán)節(jié)平價(jià)仍需進(jìn)一步降本。2020年我國(guó)終端氫加注本錢(qián)普遍在50-80元/kg。從本錢(qián)端看，制氫/運(yùn)氫/加氫本錢(qián)占比別離在37%/27%/36%。依據(jù)咱們測(cè)算，關(guān)于一輛氫燃料電池重卡，若要在動(dòng)力運(yùn)用端完成與柴油平價(jià)，終端氫價(jià)格需下降至30元/kg以內(nèi)，氫動(dòng)力各環(huán)節(jié)仍需進(jìn)一步降本。
圖表:我國(guó)加氫站售價(jià)(2020年)
資料來(lái)歷：我國(guó)電動(dòng)轎車百人會(huì)，中金公司研討部
圖表:終端氫本錢(qián)構(gòu)成(2020年)
資料來(lái)歷：IEA，我國(guó)氫能聯(lián)盟，中金公司研討部
咱們估計(jì)電解水制氫本錢(qián)將在2040年前完成與煤炭制氫平價(jià)
現(xiàn)在電解水制氫本錢(qián)較高，我國(guó)以化石動(dòng)力制氫及工業(yè)副產(chǎn)氫為主，中長(zhǎng)期以可再生動(dòng)力電解水制氫為主。從氫能制備端來(lái)看，2019年我國(guó)可再生動(dòng)力電解水制氫本錢(qián)達(dá)20元/kg，遠(yuǎn)高于煤制氫的約8-10元/kg的出產(chǎn)本錢(qián)，也高于工業(yè)副產(chǎn)氫的約10+元/kg的出產(chǎn)本錢(qián)。較高的出產(chǎn)本錢(qián)使得我國(guó)現(xiàn)在電解水制氫量很少，2019年我國(guó)化石動(dòng)力制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫供給氫氣量占比別離達(dá)72%、28%，電解水制氫僅有少量演示運(yùn)用。中長(zhǎng)期來(lái)看，咱們以為跟著電解槽設(shè)備降本、可再生動(dòng)力發(fā)電本錢(qián)下降，電解水制氫將逐步成為干流制氫辦法。
圖表:我國(guó)電解水及化石動(dòng)力制氫本錢(qián)(2019年)
資料來(lái)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(guó)工業(yè)副產(chǎn)氫本錢(qián)(2020年)
資料來(lái)歷：我國(guó)電動(dòng)轎車百人會(huì)，中金公司研討部
圖表:我國(guó)氫能供給結(jié)構(gòu)(2019年)
資料來(lái)歷：我國(guó)電動(dòng)轎車百人會(huì)，中金公司研討部
圖表:我國(guó)氫能供給結(jié)構(gòu)猜測(cè)
資料來(lái)歷：我國(guó)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(zhǎng)期PEM電解制氫占比逐步進(jìn)步?，F(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(duì)較為老練，已完成充分工業(yè)化，本錢(qián)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(lái)將跟著其間心零部件的國(guó)產(chǎn)化率進(jìn)步、技能進(jìn)步與規(guī)劃效應(yīng)快速降本。咱們以為PEM電解技能因具有運(yùn)轉(zhuǎn)靈敏、利于快速變載等優(yōu)勢(shì)，與風(fēng)電、光伏具有杰出的匹配性，將跟著設(shè)備快速降本市占率逐步進(jìn)步。
圖表：各電解水制氫技能比照
資料來(lái)歷：我國(guó)知網(wǎng)，中金公司研討部
圖表:2020年P(guān)EM電解本錢(qián)高于堿性電解制氫
資料來(lái)歷：IEA，我國(guó)電動(dòng)轎車百人會(huì)，中金公司研討部
圖表:PEM電解槽本錢(qián)拆分(2019年測(cè)算)
資料來(lái)歷：IRENA，中金公司研討部
圖表：PEM電解水制氫體系設(shè)備快速降本，市占率逐步進(jìn)步
資料來(lái)歷：我國(guó)電動(dòng)轎車百人會(huì)，中金公司研討部
咱們以為電解制氫規(guī)劃化、電解技能進(jìn)步、新動(dòng)力電價(jià)下降將一起驅(qū)動(dòng)電解水制氫本錢(qián)下降。
?規(guī)劃化：現(xiàn)在電解槽制氫設(shè)備規(guī)劃普遍較小，經(jīng)過(guò)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(qián)開(kāi)銷;一起制作端規(guī)劃化出產(chǎn)亦可完成有用降本。
?技能進(jìn)步：依據(jù)IRENA猜測(cè)，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(yùn)用壽命將進(jìn)步至10萬(wàn)小時(shí)以上。
?新動(dòng)力發(fā)電本錢(qián)下降：現(xiàn)在光伏風(fēng)電等新動(dòng)力裝機(jī)量不斷添加，度電本錢(qián)仍處于快速下降時(shí)期，咱們估計(jì)2025年后可再生動(dòng)力電價(jià)將下降至0.2元/kWh以下，推進(jìn)電解水制氫本錢(qián)進(jìn)一步下降。
圖表:電解槽規(guī)劃擴(kuò)展可下降體系本錢(qián)
注：以單電堆0.7MW測(cè)算;資料來(lái)歷：IEA，中金公司研討部
圖表:堿性電解制氫關(guān)鍵技能指標(biāo)預(yù)期
資料來(lái)歷：IRENA，中金公司研討部
在電解槽等設(shè)備降本、制氫技能進(jìn)步、電力價(jià)格下降的一起驅(qū)動(dòng)下，咱們預(yù)期電解水制氫本錢(qián)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(jià)，成為最具競(jìng)賽力的制氫計(jì)劃。
圖表:各制氫技能道路本錢(qián)下降曲線
資料來(lái)歷：IRENA，IEA，中金公司研討部
咱們估計(jì)終端氫價(jià)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(qián)外，終端用氫本錢(qián)還涉及氫儲(chǔ)運(yùn)及加注本錢(qián)，關(guān)于燃料電池轎車而言，單位氫耗也將影響用氫本錢(qián)。
儲(chǔ)運(yùn)加環(huán)節(jié)一起降本，咱們估計(jì)終端氫價(jià)在2030年降至35元/kg以下。儲(chǔ)運(yùn)端，咱們?cè)凇杜e足“氫”重，跬步千里》中，詳細(xì)闡述了各儲(chǔ)運(yùn)技能道路將并行展開(kāi)，規(guī)劃化與技能進(jìn)步一起推進(jìn)降本。加注端，中心加注設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化、設(shè)備制作規(guī)劃化、加氫站利用率進(jìn)步將推進(jìn)降本，一起油氫電混建站也可節(jié)約相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)備本錢(qián)，為未來(lái)潛在探究方向。咱們估計(jì)在制儲(chǔ)運(yùn)加各環(huán)節(jié)的一起降本下，終端氫價(jià)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(jià)與百公里氫耗下降，咱們估計(jì)2030年燃料轎車將在動(dòng)力運(yùn)用端完成與柴油平價(jià)。對(duì)燃料電池轎車而言，氫耗為另一大動(dòng)力運(yùn)用本錢(qián)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(jì)隨燃料電池技能進(jìn)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(jià)與百公里氫耗等數(shù)據(jù)，咱們估計(jì)2030年氫燃料電池重卡將在動(dòng)力運(yùn)用端完成與柴油平價(jià)。
圖表:咱們預(yù)期2030年前氫燃料電池重卡將在動(dòng)力運(yùn)用端完成與柴油平價(jià)
資料來(lái)歷：IRENA，IEA，中金公司研討部
需求對(duì)應(yīng)的硬件端剖析
氫能在轎車范疇運(yùn)用前景較為清晰，對(duì)應(yīng)硬件商場(chǎng)規(guī)劃有望乘勢(shì)攀升
儲(chǔ)氫瓶：現(xiàn)在，我國(guó)干流商業(yè)化運(yùn)用儲(chǔ)氫瓶為III型瓶，IV型瓶技能已相對(duì)老練，咱們以為未來(lái)有望徹底代替III型瓶。液壓儲(chǔ)氫技能儲(chǔ)氫密度更高，在國(guó)外已有小規(guī)劃運(yùn)用，或成為遠(yuǎn)期技能打破方針?，F(xiàn)在，國(guó)內(nèi)30MPa儲(chǔ)氫瓶單價(jià)在1.1-1.3萬(wàn)元/支，據(jù)咱們測(cè)算，到2030年我國(guó)氫燃料轎車儲(chǔ)氫瓶需求將到達(dá)29萬(wàn)支，到2060年我國(guó)儲(chǔ)氫瓶需求將到達(dá)200萬(wàn)支，儲(chǔ)氫瓶商場(chǎng)規(guī)劃峰值將達(dá)148億元。
氫氣循環(huán)泵：氫氣循環(huán)泵是燃料電池中擔(dān)任氫氣供給的重要零部件?，F(xiàn)在，德國(guó)普旭為全球氫氣循環(huán)泵供給龍頭，我國(guó)大部分氫氣循環(huán)泵仍依賴進(jìn)口，進(jìn)口價(jià)格約3萬(wàn)元/臺(tái)。2020年以來(lái)，國(guó)內(nèi)氫氣循環(huán)泵出產(chǎn)廠家興起，國(guó)產(chǎn)代替進(jìn)程加速，咱們估計(jì)中期可將平均單價(jià)降至1-2萬(wàn)元/臺(tái)，遠(yuǎn)期來(lái)看，單套本錢(qián)或許下降至1萬(wàn)以下。據(jù)咱們測(cè)算，到2060年我國(guó)氫氣循環(huán)泵需求量將到達(dá)400萬(wàn)臺(tái)，商場(chǎng)規(guī)劃將有望到達(dá)200億元以上。
圖表:2021E-2060E儲(chǔ)氫瓶需求測(cè)算
資料來(lái)歷：動(dòng)力界，中汽協(xié)，中金公司研討部
圖表:2021E-2060E儲(chǔ)氫瓶商場(chǎng)空間測(cè)算
資料來(lái)歷：動(dòng)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(chǎng)空間測(cè)算
資料來(lái)歷：動(dòng)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(cè)算
資料來(lái)歷：北極星氫能網(wǎng)，中汽協(xié)，中金公司研討部
制氫、儲(chǔ)氫、運(yùn)氫設(shè)備：技能進(jìn)步、提質(zhì)降本孕育中長(zhǎng)期廣闊商場(chǎng)
制氫設(shè)備：2060年電解設(shè)備超2萬(wàn)億元商場(chǎng)
水電解制氫的本錢(qián)首要包含固定資產(chǎn)折舊、運(yùn)維費(fèi)用(一般維護(hù)、電池組替換)、電力費(fèi)用，其間電力是最首要的本錢(qián)，現(xiàn)在在水電解制氫的徹底本錢(qián)中占比近80%，其次便是設(shè)備本錢(qián)開(kāi)銷，占比近15%。
綠氫的設(shè)備本錢(qián)開(kāi)銷包含電解槽堆和電解廠的其余部分，包含電力電子設(shè)備和工廠基礎(chǔ)設(shè)備。電解槽堆的本錢(qián)將跟著電解槽制作規(guī)劃的擴(kuò)展，以及開(kāi)發(fā)更廉價(jià)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(qián)將跟著折舊本錢(qián)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(shè)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(shè)備現(xiàn)在沒(méi)有商業(yè)化運(yùn)用，預(yù)估現(xiàn)在的固定資產(chǎn)投入為3000-5000歐元/kW。咱們估計(jì)至2030年P(guān)EM和SOE將成為干流的水電解技能，而跟著未來(lái)電解設(shè)備規(guī)劃的放大，估計(jì)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(shè)備的出資有望下降至與AEC和PEM設(shè)備挨近的水平。依據(jù)北京低碳清潔動(dòng)力研討院郭秀盈等人在《可再生動(dòng)力電解制氫本錢(qián)剖析》中對(duì)海外NEL、McPhy和GINER等公司電解設(shè)備的研討，電解設(shè)備容量從1MW放大至40MW的固定本錢(qián)開(kāi)銷削減約60%，咱們假定40MW的AEC/PEM/SOEC電解設(shè)備本錢(qián)別離約為400/800/1600歐元/kW(2021年)，2060年因?yàn)榧寄苓M(jìn)步等因素驅(qū)動(dòng)本錢(qián)別離下降至300/400/400歐元/kW。
圖表：電解水設(shè)備本錢(qián)拆分
資料來(lái)歷：《Futurecostandperformanceofwaterelectrolysis:Anexpertelicitationstudy》，中金公司研討部
從商場(chǎng)來(lái)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(shè)備，據(jù)咱們測(cè)算，AEC/PEM/SOEC電解水設(shè)備商場(chǎng)空間別離為2.2/2.5/2.2萬(wàn)億元，根本相近，也便是2060年電解水設(shè)備商場(chǎng)超2萬(wàn)億元。
儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備：高壓儲(chǔ)氫瓶迎來(lái)十年高速添加期
氫氣的儲(chǔ)運(yùn)首要包含氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)、液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)和固態(tài)儲(chǔ)運(yùn)三類。因?yàn)闅錃庠谝磺性刂匈|(zhì)量最輕，常溫常壓下為氣態(tài)，且密度最小，此外燃點(diǎn)低，因此推進(jìn)的氫氣的高壓、安全和低本錢(qián)儲(chǔ)運(yùn)是氫氣工業(yè)鏈中的重要環(huán)節(jié)?，F(xiàn)階段我國(guó)首要選用高壓氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)，低溫液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)在航天等范疇取得運(yùn)用，我國(guó)氫能聯(lián)盟估計(jì)中期(2030年)，我國(guó)氫氣儲(chǔ)運(yùn)將以高壓、液態(tài)氫罐和管道輸運(yùn)相結(jié)合，遠(yuǎn)期(2050年)我國(guó)氫氣管網(wǎng)散布愈加密布，車載儲(chǔ)氫將選用更高儲(chǔ)氫密度、更具安全性的儲(chǔ)氫技能。詳細(xì)來(lái)看：
?氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)：高壓氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)是現(xiàn)階段運(yùn)用最廣泛的途徑，選用高壓氫瓶或高壓容器儲(chǔ)藏氫氣，經(jīng)過(guò)高壓長(zhǎng)管拖車進(jìn)行短距離運(yùn)送(小于150公里)，國(guó)內(nèi)儲(chǔ)氫瓶技能尚落后于國(guó)外，國(guó)內(nèi)單車運(yùn)氫質(zhì)量約300公斤，國(guó)外經(jīng)過(guò)選用更高壓的儲(chǔ)氫瓶可將單車運(yùn)量提至700公斤。此外，管道運(yùn)送也是一種氣態(tài)完成辦法，但管道建造本錢(qián)高，2019年我國(guó)氫氣管道長(zhǎng)度僅100公里，美國(guó)和歐洲別離有2,500/1,600公里。
?液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)：低溫液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)在航天等范疇取得運(yùn)用，國(guó)內(nèi)民用范疇沒(méi)有規(guī)范化運(yùn)用。低溫液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)的進(jìn)程能耗較大，儲(chǔ)運(yùn)本錢(qián)較高，但相較于氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)，運(yùn)送距離更遠(yuǎn)、運(yùn)量更大。海外具有相對(duì)老練的液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)經(jīng)歷，我國(guó)民用范疇相關(guān)事例較少。此外，有機(jī)液體儲(chǔ)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(wèn)題尚待進(jìn)一步優(yōu)化。
?固態(tài)儲(chǔ)運(yùn)：國(guó)內(nèi)相關(guān)技能尚處于研討或演示階段。固體儲(chǔ)氫具有密度高、壓力低等優(yōu)勢(shì)，但資料端反響溫度、循環(huán)功能仍待優(yōu)化。國(guó)外相關(guān)技能在燃料電池潛艇中取得商業(yè)運(yùn)用，國(guó)內(nèi)則在部分范疇得到演示運(yùn)用。
圖表：氫氣儲(chǔ)運(yùn)辦法的技能比照
資料來(lái)歷：我國(guó)鋼研科技集團(tuán)，我國(guó)氫動(dòng)力及燃料電池工業(yè)白皮書(shū)，中金公司研討部
圖表：國(guó)內(nèi)外首要?dú)淠軆?chǔ)運(yùn)企業(yè)
資料來(lái)歷：六安市氫能工業(yè)展開(kāi)規(guī)劃(2020-2025)，中金公司研討部
關(guān)于高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫，國(guó)內(nèi)儲(chǔ)氫瓶處于三代技能，國(guó)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(jìn)步，三型瓶和四型瓶完成了從固定式到移動(dòng)式的改變。
相較于三型瓶，四型瓶功能更佳、本錢(qián)更低，國(guó)內(nèi)正加速技能研制。2020年8月，我國(guó)技能監(jiān)督情報(bào)協(xié)會(huì)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(bǔ)了此前我國(guó)四瓶型技能規(guī)范的空白。2021年1月沈陽(yáng)斯林達(dá)成為國(guó)內(nèi)首家四型瓶經(jīng)過(guò)“三新“(新資料、新技能、新工藝)技能評(píng)審的企業(yè)。從斯林達(dá)產(chǎn)品的參數(shù)比照來(lái)看，四瓶型較三型瓶容積擴(kuò)展7%的一起質(zhì)量削減24%。一起，壓力循環(huán)次數(shù)和運(yùn)用壽命均有明顯進(jìn)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(chǔ)氫瓶中，碳纖維復(fù)合資料占本錢(qián)比重60%-80%，跟著壓力等級(jí)上升，碳纖維資料運(yùn)用量相應(yīng)添加。在平等壓力條件下，四型瓶較三型瓶本錢(qián)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(chǔ)氫瓶首要功能比照
資料來(lái)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(guó)氫動(dòng)力及燃料電池工業(yè)白皮書(shū)，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(lái)歷：斯林達(dá)，中金公司研討部
圖表：三型瓶與四型瓶本錢(qián)比照(2020年)
資料來(lái)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(guó)儲(chǔ)氫瓶商場(chǎng)有望迎來(lái)十年高速添加期，并生長(zhǎng)為全球最大商場(chǎng)。依據(jù)全球儲(chǔ)氫瓶搶先企業(yè)Hexagon數(shù)據(jù)，2020年全球高壓儲(chǔ)氫瓶商場(chǎng)規(guī)劃約20億美元，Hexagon估計(jì)2025/2030年全球商場(chǎng)將添加至約110/690億美元;其間2030年我國(guó)商場(chǎng)有望添加至270億美元，占全球商場(chǎng)規(guī)劃達(dá)39%。此外依據(jù)第三方咨詢機(jī)構(gòu)勢(shì)銀咨詢(Trendbank)計(jì)算，2020年我國(guó)高壓儲(chǔ)氫瓶商場(chǎng)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(fù)合增速別離約57%/39%。
圖表：全球高壓儲(chǔ)氫瓶商場(chǎng)及地域散布
資料來(lái)歷：Hexagon，中金公司研討部
圖表：2030年全球高壓儲(chǔ)氫瓶商場(chǎng)散布猜測(cè)
資料來(lái)歷：Hexagon，中金公司研討部
圖表：我國(guó)高壓儲(chǔ)氫瓶商場(chǎng)規(guī)劃及猜測(cè)
資料來(lái)歷：Trendbank，中金公司研討部
國(guó)內(nèi)首要參加公司正加緊攻克70MPa大容積儲(chǔ)氫瓶商用化。2015-2016年國(guó)內(nèi)四型瓶研制遇到阻礙，相關(guān)技能規(guī)范發(fā)展停滯，2020年10月技能規(guī)范空白被添補(bǔ)。國(guó)內(nèi)儲(chǔ)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(dá)、科泰克等。斯林達(dá)等多家企業(yè)的70MPa儲(chǔ)氫瓶已進(jìn)入裝車試驗(yàn)階段。
2019年以來(lái)富瑞特裝、京城股份、中集安瑞科先后經(jīng)過(guò)本錢(qián)商場(chǎng)融資、技能合作等辦法加速儲(chǔ)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(dá)成合營(yíng)協(xié)議，將建立合營(yíng)公司在我國(guó)及東南亞區(qū)域展開(kāi)供給緊縮氫氣儲(chǔ)運(yùn)處理計(jì)劃的事務(wù)。HexagonPurus建立于2016年，首要從事緊縮天然氣(CNG)與氫氣儲(chǔ)運(yùn)事務(wù)，并具有全球最早進(jìn)的四型高壓儲(chǔ)氫瓶技能。依據(jù)在資料、工藝、設(shè)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(dòng)力體系訂單。2019/2020財(cái)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(guó)內(nèi)儲(chǔ)氫瓶展開(kāi)面臨的應(yīng)戰(zhàn)之一。結(jié)合前述剖析，碳纖維復(fù)合資料在三型瓶和四型瓶中的本錢(qián)占比別離約64%/77%，是儲(chǔ)氫瓶中的首要資料和本錢(qián)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(fù)合資料商場(chǎng)報(bào)告》，2019年全球碳纖維需求量約10.4萬(wàn)噸，我國(guó)大陸需求量約3.8萬(wàn)噸，占全球需求量的36%。但2019年我國(guó)大陸碳纖維進(jìn)口量達(dá)2.6萬(wàn)噸，進(jìn)口依存度到達(dá)68%。以金額計(jì)，2019年我國(guó)大陸進(jìn)口依存度到達(dá)74%。進(jìn)口來(lái)歷方面，日本、美國(guó)、我國(guó)臺(tái)灣為三大首要進(jìn)口源，別離占我國(guó)大陸需求量的28%/12%/11%(按金額計(jì))。在壓力容器范疇，碳纖維首要進(jìn)口自日本東麗等廠商，國(guó)內(nèi)運(yùn)用企業(yè)缺少議價(jià)權(quán)和工業(yè)自主權(quán)。
圖表：2019年全球碳纖維運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)能散布
資料來(lái)歷：賽奧炭纖維技能，中金公司研討部
圖表：2019年我國(guó)碳纖維需求來(lái)歷散布
資料來(lái)歷：賽奧炭纖維技能，中金公司研討部
本文選編自“中金點(diǎn)睛”，作者：鄧學(xué)、裘孝鋒等，智通財(cái)經(jīng)修改：張金亮。
標(biāo)簽：
中金 碳中和 氫能基建
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