國際能源轉型一直沿著從高碳到低碳、從低密度到高密度的路徑進行，而被譽為“21世紀的終極能源”的氫氣是目前公認的最為理想的能量載體和清潔能源提供者。氫能是一種清潔、高效、安全、可持續的二次能源，可通過多種途徑獲取。且符合我國碳減排大戰略，同時有利于解決我國能源安全問題，是我國能源革命的重要媒介。

氫能的應用可以廣泛滲透到傳統能源的各個方面，包括交通運輸、工業燃料、發電等，主要技術是直接燃燒和燃料電池技術，而使用燃料電池的氫能源汽車是未來最為廣闊的應用領域。相比于鋰電池電動車，氫能源汽車除了不受溫度影響、續航里程更長以外，還具有能迅速補充燃料（3~5分鐘）的優點。然而，不同于鋰電池電動車可以利用現有電網建造充電站，氫能源汽車使用的加氫站目前完全依賴長管拖車運輸，效率較低且成本較高。加氫站成本高昂、數量稀少加上汽車自身成本較高等一系列原因制約了氫能源汽車的發展，目前氫能源汽車的應用尚在星星之火的萌芽階段，但正呈燎原之勢迅猛發展。

1.發展氫能源產業是我國的長期規劃

隨著氫能應用技術發展逐漸成熟，以及全球應對氣候變化壓力持續增大，氫能產業關注度日益提升，氫能及燃料電池技術作為實現低碳環保發展的重要創新技術，正在迎接一輪高速發展窗口；2019年兩會期間，氫能被首次寫進《政府工作報告》，全國各地掀起了氫能發展熱潮。隨后，“碳達峰、碳中和”目標的設定以及《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035 年）》的發布，均為氫能及氫燃料電池汽車產業注入強勁的發展動力。

根據國際能源署預測，到 2070 年，全球對氫氣的需求預計將從 2019 年的 7000 萬噸增長 7 倍達 5.2 億噸。隨著化石燃料燃料的減少，疊加氫氣低碳化生產因素，全球能源行業和工業加工領域有望在 2070 年實現碳中和。

（資料來源：國際能源署、普華永道、天風證券研究所）

我國的能源結構則自 2005 年起發生較大改變，原油和煤炭消費量占比較高但總體呈下降趨勢；清潔能源占比逐年穩步提升。伴隨著能源結構逐步轉型，氫能源作為清潔能源將具備良好的發展前景。

（資料來源：Choice 、頭豹研究院、天風證券研究所）

2.氫能產業鏈介紹

我們來看一下氫能產業鏈，整體上大致可分為上中下游三部分：

上游：主要包括制氫、儲氫、運氫、加氫等各環節；

中游：主要是氫燃料電池部件和系統的生產制造；

下游：則是各整車廠對氫燃料電池的應用。

（資料來源：川財證券研究所）

制氫

我國是世界第一產氫大國，2019年全國氫氣產量約2000萬噸，但主要用作工業原料而非能源。氫的制取產業主要有三種較為成熟的技術路線：

化石能源制氫： 傳統制氫工業中以煤、天然氣等化石能源為原料，制氫過程產生二氧化碳（CO?）排放，制得氫氣中普遍含有硫、磷等危害燃料電池的雜質，對提純及碳捕獲有較高的要求。

工業副產制氫：焦爐煤氣、氯堿尾氣等工業副產提純制氫，能夠避免尾氣中的氫氣浪費，實現氫氣的高效利用，但從長遠看無法作為大規模集中化的氫能供應來源。

電解水制氫：純度等級高，雜質氣體少，易與可再生能源結合， 被認為是未來最具發展潛力的綠色氫能供應方式。

目前，全球制氫技術的主流選擇是化石能源制氫，主要是由于化石能源制氫的成本較低 ，其中天然氣重整制氫由于清潔性好、效率高、成本相對較低，占到全球 48% 。我國能源結構的特點是“富煤少氣”，煤制氫成本要低于天然氣制氫，因而國內煤制氫占比最大（64%），其次為工業副產（21%）。

綠氫，指通過使用再生能源（比如光伏、風電、水電等）制造的氫氣，例如通過可再生能源發電進行電解水制氫，在生產綠氫的過程中，完全沒有碳排放，綠氫是氫能利用的理想形態，但受到目前技術及制造成本的限制，制氫成本最高，但十四五規劃明確到2050年以清潔能源制氫為主，綠氫制備將迎來快速發展。根據中國氫能聯盟與石油和化學規劃院的統計，2019 年我國氫氣產能約 4100萬噸 / 年、實際產量約為 3342 萬噸 / 年 。

（資料來源：中國氫能聯盟，中國銀河證券研究院）

儲氫和運氧

氫儲存主要分為三類：氣態儲氫 、 液態儲氫和固態儲氫 。高壓氣態儲存技術最為成熟已廣泛應用，低溫液態儲氫在航天領域有所應用，而有機液態及固體材料僅在部分燃料電池及分布式發電中實現示范應用。

氣態儲氫：高壓氣態儲氫技術成熟，儲氫密度和安全性方面存在瓶頸；碳纖維纏繞高壓氫瓶的推廣應用實現高壓氣態儲氫，由固定式應用向車載儲氫應用轉變 。

液態儲氫： 低溫液態和有機液態儲氫，低溫液態儲氫密度大，成本很高；有機液態儲氫尚處于示范階段。液氫在國內僅在航天領域有少量實際應用，產業鏈各環節已初步具備自主國產化技術和產品。

固體儲氫： 技術不成熟，海外已實現燃料電池潛艇商業應用，國內已實現分布式發電示范應用 。

（資料來源：數據來源：中國氫能聯盟，儲能技術工程研究中心，東吳證券研究所）

運氫技術主要有長管拖車運輸、液氫槽車運輸、管道運輸等，氣態管束車運輸是目前國內最主流的方式，若氫氣大規模應用，隨著規模效應有效降低成本，液氫槽車運輸和管道運輸有望鋪開。在未來隨著氫氣用量提升，液氫儲氫和管道運輸將有望成為主流。

加氫

加氫站是氫燃料電池產業化、商業化的重要基礎設施，其作用類似加油站給汽油 / 柴油車加油。通過將不同來源的氫氣通過壓縮機增壓儲存在站內的高壓罐中，再通過加氣機為氫燃料電池汽車加注氫氣。

加氫站主要由制氫系統、壓縮系統、儲存系統、加注系統和控制系統等部分組成。從站外運達或站內制取純化后的高純氫氣，通過氫氣壓縮系統壓縮至一定壓力，加壓后的氫氣儲存在固定式高壓容器中。當需要加注氫氣時，氫氣在加氫站固定高壓容器與車載儲氫容器之間的高壓差的作用下，通過加注系統快速充裝至車載儲氫容器。

加氫站按站內氫氣儲存形態來分，可以分為氣氫加氫站、液氫加氫站；按氫氣來源分類，可以分為外供氫加氫站和內制氫加氫站；按建設形式來分，可以分為固定式加氫站、撬裝式加氫站和移動式加氫站。目前，我國加氫站主要為高壓氫氣儲存加氫站。

自2014年以來，全球加氫站的數量不斷增長，到 2020年底達到了553站。

（資料來源：https://h2stations.org/，中國銀河證券研究院）

據統計，截至 2020 年底我國已累計建成 118 座加氫站，在建擬建為 167 座。根據 《 節能與新能源汽車技術路線圖 2.0 》相關規劃， 到 2025 年，我國加氫站的建設目標為至少 1000 座， 2020 - 2025 年的年均復合增長率達 53%；到 2035 年加氫站的建設目標為至少 5000 座， 2020 - 2035 年的年均復合增長率達 28% 。

氫燃料電池

燃料電池是一種把燃料所具有的化學能直接轉換成電能的化學裝置，是繼水力發電、熱能發電和原子能發電之后的第四種發電技術。燃料電池由陽極、陰極、電解質和外部電路組成，其中 燃料在陽極氧化，氧化劑在陰極還原。如果在陽極連續供給燃料 （氫氣 、天然氣、甲醇等 ），而在陰極連續供給 氧氣 或空氣 ，就可以在電極上連續發生電化學反應并產生電流。燃料電池具有效率高、污染小、噪聲低、充能快等優勢 。

效率高：燃料電池直接把化學能轉化成電能，不受卡諾循環的限制，理論效率可達 85-90%，目前實際轉化效率約為 40-60%；

污染小：一般使用氫氣作為燃料，不產生溫室氣體和含硫、氮的污染物；

噪聲低：結構簡單，不含機械傳動部件，工作時噪聲低；

充能快：燃料電池汽車加氫與燃油車加油過程類似，僅需 5-10 分鐘，明顯快于電動車。

按照電解質的類型劃分，燃料電池可分為五大類，其中質子交換膜電池（PEMFC）是車用主流技術方案。不同電解質類型決定了其電池使用的催化劑、氧化劑、工作溫度的不同，因此有不同的應用領域。PEMFC 由于其工作溫度低、啟動快、氧化物易得的優勢，多用于運輸領域；PAFC 、 SOFC 、 MCFC 由于工作溫度高，多用于固定領域，如分布式電站。

（資料來源：德勤，如是金融研究院，中國銀河證券研究院）

全球燃料電池市場潛力大，其中交通運輸類燃料電池將成為增長主力。根據 E4tech發布的 2020 燃料電池產業回顧， 2020 年全球燃料電池出貨量 1318.7MW 市場規模 42 億美元 。按用途劃分，交通運輸類出貨量 993.5MW ，占比 75.3%；按種類劃分， PEMFC 出貨量 1029.7MW ，占比 78.1%。長期來看，燃料電池汽車仍將是燃料電池市場的增長主力。據預測， 2020-2025 年全球燃料電池市場 年復合增長16.64%， 2025 年將達到 90.5 億美元。

（資料來源：E4tech，中國銀河證券研究院）

2050年，氫能源將承擔全球18%的能源需求，創造超過2.5萬億美元的市場；而燃料電池汽車將是氫能源最有前景的應用方向，樂觀估計最高有望將占據全球車輛的20-25%。雖然當前整體基數較小，但近年來氫能源汽車都保持了較高的銷量和保有量增速。

氫能源熱值高，約為石油的三倍以上，是理想的化石燃料替代品。氫能源燃燒使用后不產生任何有害或溫室氣體，對我國實現“碳達峰”、“碳中和”等目標具有重要意義。相比于傳統汽車，氫能源汽車使用氫燃料電池作為動力來源，具有能量轉換效率高和完全無污染的優點。相比于鋰電池電動車，氫能源汽車除了不受溫度影響、續航里程更長以外，還具有能迅速補充燃料（3~5分鐘）的優點。

然而，不同于鋰電池電動車可以利用現有電網建造充電站，氫能源汽車使用的加氫站目前完全依賴長管拖車運輸，效率較低且成本較高。加氫站成本高昂、數量稀少加上汽車自身成本較高等一系列原因制約了氫能源汽車的發展，目前氫能源汽車尚未得到大范圍應用。

（資料來源：同濟大學，汽車之家，中國銀河證券研究院）

目前，氫能源汽車的主要應用范圍集中在商用車領域。根據新能源汽車國家檢測與管理平臺的統計數據，截止2019年底，國內氫燃料電池汽車中物流用車占比60.5%，公交、通勤等客車占比39.4%，乘用車僅用于租賃且占比僅0.1%。經過多年的研究和發展，目前中國在氫能源制造、儲運、燃料電池等方面發展迅速，為氫能源汽車的發展提供了良好的基礎。雖然整體基數較小，但近年來氫能源汽車都保持了較高的銷量和保有量增速，截止2020年底，我國氫能源汽車保有量為已達7,352輛。

3.總結

我國氫能產業政策的“1+N”體系已搭建完畢，各地政府政策出臺步伐加快，未來發展目標清晰明確。在氫能五大示范城市群的推廣效應下，2022年起氫能及燃料電池產業鏈的規模持續擴大，產業化進程不斷深入。為實現我國雙碳戰略目標，氫能及燃料電池產業鏈上游氫能源行業符合我國能源轉型需求，下游新能源汽車市場規模增長迅速，產業鏈上下游均為有良好前景的藍海市場。

展望未來，氫能產業鏈中技術領先及持續創新的龍頭公司將在這一過程中持續收益，未來具備長期投資價值。