行业报告 | 氢能设备行业深度报告:产业趋势开启,设备先行

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摘要:

氢能在稳定性、储能性、可获得性、下游应用性等具备更大优势,据氢能联盟,2020年我国氢能需求量2105万吨,到2050年有望达1.6 亿吨,2020-2050年CAGR为7%。未来氢燃料电池汽车是氢能增长的核心突破口,随着燃料电池车成本下降、空间有望逐步打开。

制氢端方面:在可再生能源制氢趋势下。碱性电解水制氢为当下主流选择,未来碱性电解水和质子交换膜电解水并行。

氢储运方面:目前气态储运是国内的主流方案。液氢储运为未来长途储运的更优选择。

氢加注方面:目前我国加氢站数量全球第一,截至2023年底我国已建成加氢站407座,2016-2023年CAGR=83%。

燃料电池方面:受益于燃料电池车销量提升,2017年-2021年中国燃料电池系统装机量从37.8MW提高至172.7MW,CAGR=46%。预计2026年达到7.7GW,2022-2026年CAGR=76%。

氢能行业:双碳背景下,21世纪的终极能源之一

氢不仅是能源,也是能源的载体和基础原料,可广泛运用于化工,工业,交运,建筑和发 电等领域。 相比起其他可再生能源,氢能源可以被储存和运输得更加便捷,不受时间和地域的限制,且单位质量上,氢能源所储存的能量更大。

政策来说,目前全球已有 30 多个国家推出氢战略、制定了氢能发展路线图。我国在 2022 年 3 月推出了《氢能产业发展中长期规划(2021-2035 年)》, 明确了氢能的战略定位,并提出氢能产业 2030 年和 2035 年发展目标。

下游应用来说,据氢能联盟,2020年我国氢能需求量2105万吨,到2050年有望增长7倍,达到1.66亿吨,2020-2050年CAGR为7%。

目前工业是氢能当前的主要应用领域,未来以氢燃料电池汽车为突破口,将在交通领域发展空间广阔。

氢燃料电池车与燃油车相比:燃料电池汽车在环保、能量转换效率方面具有明显优势;与纯电动汽车相比:燃料电池汽车在低温环境行驶、续航里程及加注时间方面更为突出。未来有望与电动车、燃油车形成互补。

氢燃料电池车发展路径来说,先商后乘。预计2050年燃料电池车在客车、物流车、重卡、乘用车领域渗透率分别达40%、10%、75%、12%。

氢燃料电池车市场空间方面,自2017年以来,我国燃料电池汽车销量和保有量快速增长。2017-2023年销量由1275辆增至5843辆,CAGR=29%。2017-2022年保有量由1911辆增至12682辆,CAGR=46%。 山东省免征氢能车辆高速公路通行费两年,助力氢能重卡的推广。未来随着氢燃料电池政策加码、加氢及燃料电池成本下降等因素驱动,期待燃料电池车销量持续提升。

氢能装备产业链来看,我国的氢产业链主要由氢制备、储运、加注、氢燃料电池系统、下游应用组成。上游:能源端。主要包括制氢、氢储运、氢加注(加氢站)3大环节组成;中游:产品端。主要包括燃料电池电堆、燃料电池系统配件、加氢站等环节组成;下游:应用端。将制得的氢注入燃料电池或直接应用于交通、工业、发电、建筑等多元化终端应用场景。

制氢端:电解水制为大势所趋,关注电解槽相关机遇

氢气制备核心包括3大方式:化石能源制氢(目前主流)、工业副产制氢、电解水制氢(未来的核心方向)。

国内来说,煤制氢是当前最主要的制氢工艺。全球来看,天然气制氢是最主要的制氢工艺,但在我国经济性有限。

制氢行业趋势来看,为实现2050年全球零碳目标,可再生能源制氢是大方向。通过太阳能、风能等绿能源制氢,实现无碳排放。

产业阶段来看,目前电解水制氢成本远高于煤/天然气制氢。当前煤制氢成本约为9元/kg,天然气制氢成本约为15元/kg,而电解水制氢的依据谷电价格和工商业用电的价格不同,成本约在23-50元/kg不等。电费是电解制氢的主要成本、占比达到85%。通过敏感性测算、当电价在0.1-0.65元/KWh区间时,电解制氢价格在13-46元/kg区间。

未来的技术方向来说,水制氢是未来的技术方向,电解水制氢-技术路径分为:碱性水电解(AE)、质子交换膜电解(PEM)、固态氧化物电解(SOEC)。目前碱性电解技术凭借成熟技术和低成本占据市场主导地位,但出于PEM电解与可再生能源更适配,未来AE和PEM电解技术有望并行。

电解槽设备市场空间方面,高工氢电产业研究所(GGII)调研统计,2023年国内电解水制氢电解槽出货量达1.2GW,同比增长61%。预计2024年有望增长至2GW以上。

据GGII《中国电解水制氢项目数据库》统计,截至2024年1月,国内公开在建及规划电解水制氢示范项目制氢装机总规模超过41GW,其中98%为可再生能源制氢项目,绿氢项目投建呈现爆发式增长态势电解槽行业竞争格局来看,派瑞氢能出货量排名第一,隆基氢能跻身第二,华电重工、航天思卓首次进入前五。TOP5厂商市占率合计为54%,同比2022年大幅下降25%,随着众多新厂商实现设备交付,市场集中度大幅降低。

2023年国内超40家企业发布电解槽新品,电解槽朝着大标方、高电密、低电耗、轻量化的方向不断迭代。派瑞氢能、隆基氢能、三一氢能均已发布3000Nm³/h电解槽。

氢储运:目前气态储氢为主流,关注储氢瓶机遇

根据氢气形态分:气态储运、液态储运和固态储运。目前国内的主流方案是气态储运。通过高压气瓶来储存。

气态储运。优点是技术成熟、成本低、冲放氢速度快。缺点是储氢密度低、及高压气态储氢的安全风险。 短途运输方面,气态长管拖车输氢是当前较为成熟的运氢方式。长途运输方面,全国性跨区域、长距离、大规模集中运氢终极目标。

对比来看,液氢在长距离、大规模运输中具有显著优势。短途运输方面,在运输距离为200km,液氢槽车运输成本为高压气氢拖车的2倍。长途运输方面,但当运输距离达到757km以上时,液氢槽车相比高压气氢拖车具备更大运输成本优势。

气态储运的关键设备目前有:高压气氢储瓶和氢气压缩机。

储氢瓶(车载)行业空间来看,据高工氢电产业研究所(GGII),2023年国内燃料电池汽车高压储氢瓶出货量达到4.9万支,同比上年大幅增长38%。储氢压力方面35MPa仍然是绝对主流,装机占比超98%,70MPa储氢瓶占比不足2%,且基本为氢能乘用车。

装机储氢瓶容积规格方面,国内实现上牌装机的储氢瓶容积规格超过20种,其中210/140/260L三种规格装机数量较多, 分别占比49%/10%/9%,但385/390/410L容积规格装机数量快速增长。

储氢瓶(车载)竞争格局来说,2023年国内车载储氢瓶出货量TOP3企业市场份额合计为67%,较上年下降将近10pct,市场正逐步由集中向 分散发展,主要原因是厂商不断增多,新进企业开始出货。

氢加注:加氢站加速建设, 关注压缩机环节机遇

高密度的加氢站建设是氢燃料汽车大规模推广的必备条件。截至2023年底,全球共建成在运营加氢站921座加氢站,2016-2023年CAGR为19%。截至2023年底,我国已建成加氢站407座,2016-2023年CAGR为83%,数量全球第一。

2021年国内新增加氢站100座,国内前五大加氢站设备集成商市占率合计为82%,市场集中度同比2020年有所下降。中国已经建成加氢站加注压力以35MPa 为主、70MPa 为辅。相较于国外70MPa的高压气态加氢站、液氢加氢站为主的情形,我国在加氢站加注压力、能力上还有较大发展空间。

核心设备来看,压缩机、加注机、储氢罐是价值量最高的3大设备,成本占比分别为30%、13%、11%。

竞争格局来看,2021年中国加氢站压缩机国产化率28%,国产化率具提升空间,液驱式压缩机主要品牌为德国MAXIMATOR、HOFER,国产品牌康锐普斯成长较快。隔膜式压缩机主要品牌为美国 PDC、英国 HOWDEN、德国 HOFER等,国内自主品牌主要有北京天高、中鼎恒盛等。

燃料电池:受益燃料电池车应用,催生销量提升

燃料电池系统由空气系统、冷却系统、氢气系统及电堆组成 。电堆是燃料电池系统的核心,成本占比64%。电堆中的膜电极占燃料电池系统成本的比重约为75%,是系统性能和成本的决定性因素。

市场空间来看,预计2026年达到7.7GW,2022-2026CAGR=76%

装机规模来看,2017年-2021年,中国燃料电池系统装机量从37.8MW提高至172.7MW,CAGR=46%。

竞争格局来看,格局较为集中。以燃料电池系统总销售功率输出计,CR5=91.6%,其中亿华通27.8%、份额领先。

结尾:

总的来说,可以重点关注制氢、储运、加氢、燃料电池4大环节设备。

制氢端:电解槽为核心设备。重点关注:隆基绿能双良节能华电重工华光环能亿利洁能昇辉科技等。

储运端:储氢瓶为核心设备。重点关注:中材科技京城股份富瑞特装兰石重装亚普股份等。

加氢端:压缩机为核心设备。重点关注:开山股份冰轮环境汉钟精机石化机械等。

燃料电池端:重点关注:亿华通潍柴动力雪人股份等。