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作者：国开证券
一、 氢能发展进入顶层设计
氢（H）在元素周期表中排名第一位，是地球中常见的物质，通常的单质形态为氢气，氢气可以从水、化石燃料等含氢物质中提取。氢能指氢在物理与化学变化过程中释放的能量，是一种二次能源。由于氢气利用的终极产物是水，并且可以做到无污染、零排放，因此它也是公认的清洁能源。
氢气具有以下特点：重量轻、热值高（石油的 3 倍、煤炭的 4.5 倍）、燃烧性能好、可回收利用、清洁无毒。目前氢能源的主要供应来源是化石能源制氢、工业副产品、电解水制氢等方式，由于化石能源和电解直接制氢成本较高，短期内工业副产品供氢是主要供应方式。氢气在储运方面均有一定难度，加氢站等基础设施发展缓慢。
氢能源主要通过燃料电池形式实现利用，目前技术仍有瓶颈导致成本较高，燃料电池汽车的产业化仍然有一定难度。不过考虑到锂电池行业过去十年来的快速发展，令电动汽车从昂贵且不实用的玩具变成如今增长最迅猛的汽车品类，相信技术进步将在未来数年逐步解决氢能源利用过程中的技术瓶颈，它或许将成为“终极能源”。
二、投资标的
把大家最感兴趣的内容，提前写在前面。一份是游资认可，一份是机构认可。建议两份名单一并看，从中选择出适合的标的。
1、市场一线游资认可标的：
分支一：制氢
龙头：雄韬股份
分支二：运氢储氢加氢
龙头：厚普股份
分支二：设备环节
龙头：美景能源、全柴动力、
活跃个股：雪人股份、京城股份、科恒股份、 道氏技术、安泰科技、蠡湖股份
总结：
机构趋势标的：潍柴动力
2、机构认可氢能源标的：
上游制氢：中国神华、华能集团、华昌化工、嘉化能源中游储运加注：
储氢：京城股份、富瑞特装、厦门钨业、科力远、中材科技、安泰科技加氢：富瑞特装、雪人股份、中国神华、中石油、中石化、汉钟精机、厚普股份、同济科技、美锦能源、雄韬股份、鸿达兴业、首航节能下游燃料电池产业链：
电堆：东岳集团、三爱富、雄韬股份、同济科技、科恒股份、贵研铂业、北方稀土、雪人股份、大洋电机（巴拉德）、美锦能源、东方电气、全柴动力、潍柴动力、英威腾、同济科技、三环集团
燃料电池系统：宗申动力、雪人股份、大洋电机、昊志机电、雄韬股份、潍柴动力、大洋电机（巴拉德）、上汽集团、全柴动力、中国动力、同济科技、科力远、英威腾、康盛股份、美锦能源、英威腾
燃料电池汽车：上汽集团、长城汽车、长安汽车、宇通客车、金龙汽车、福田汽车、东风汽车、中国重汽、美锦能源
产业基金：郴电国际、美克家居、南都电源
投资参股：天沃科技、冰轮环境、金固股份、贝斯特、惠恒运、滨化股份、福达合金、中泰股份、宗申动力、威孚高科
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三、 氢能源产业链
人类对于氢能的研究已有几百年的历史，从 18 世纪中叶就已首次了解到氢气，20 世纪出现首个氢气发动机，但是由于其制备成本高、技术复杂， 一直没有得到全面推广运用。随着各国政府对于可再生能源的研究逐渐深入，加上技术进步，在燃料电池的迅速发展和推广过程中，氢能作为最适宜的燃料进入新的发展应用阶段。
图 2：氢能源发展历程
氢能产业链的上游是氢气的制备环节，主要技术方式有化石能源制氢、副产制氢、可再生能源制氢、电解水制氢以及光解水制氢等；中游是氢气的储运环节，主要技术方式包括高压气态、低温液态、固体和液体材料储氢等；下游是氢气的应用，传统应用主要在化工产业方面，新能源方面的用途可以替代传统能源的各个方面。近些年来，随着燃料电池技术的发展应用，氢能在下游应用上逐渐丰富起来，产业链也大幅扩张， 成为氢能源产业链的最重要一环。
图 3：氢能源产业链
上游-制氢：氢能是一种二次能源，不可以直接获得，需要通过制备获得。
目前，制氢技术主要有三种路线，一是以煤炭、天然气为代表的化石能源重整制氢，二是以工业副产品制氢，三是电解水制氢，目前占比规模约 3%。
天然气制氢是国外主流制氢方式，技术也比较成熟，不过国内富煤、少气，因此多数地区很难开展。
图 4：氢气供给结构预测
目前我国氢气年产量已逾千万吨规模，是世界第一大产氢国。2017 年， 中国氢气产量达到 1915 万吨，同比增长了 3.5%，到 2020 年中国氢气产量或将超 2000 万吨。
中游-储运：氢气是世界上已知密度最小的气体（0.0899kg/L），是空气的1/14，是水的万分之一，高密度储存是一个难题。
目前，储氢方法主要分为高压气态储氢、低温液态储氢和固体材料储氢三种。
气态储氢采用钢瓶进行高压储氢，技术成熟、成本较低，其主要弱点是效率较差，存储 10公斤氢气需要数十公斤重的钢瓶，而且国内储氢钢瓶的技术比国际主流技术要弱一些。气态储氢是现阶段的主要方式，但是固态储氢材料储氢性能卓越，是三种方式中最为理想的储氢方式，也是储氢科研领域的前沿方向。
随着固态储氢材料使用便利性的提升和成本的降低，其有望成为未来主流的储氢方式。
下游-应用：氢的传统应用是以化工业为主，但目前以燃料电池为主的新能源应用成为打开氢能应用空间的重要方式。
燃料电池有助于实现氢能的移动化、轻量化和大规模普及，并且能够在交通、工业、建筑、军事等方面广泛应用。与锂电池相比，当前燃料电池车更接近于燃油车的使用习惯（加注时间 5 分钟，续航 500 公里）。
燃料电池是把燃料中的化学能通过电化学反应直接转换成电能的发电装置。氢燃料电池用氢气和氧气作为原料，产生的废料除了微量的二氧化碳和氮氧化物外，主要是水。
燃料电池没有机械传动部件，故没有噪声污染。
燃料电池发电系统是由电堆（数百节单电池组成）、电池系统构成。单电池包括膜电极组件、双极板及气体扩散层等，其中膜电极组件是电化学反应的核心部件。电池系统包括燃料供应子系统、氧化剂供应子系统、水热管理子系统及电管理与控制子系统等，其主要系统部件包括空压机、增湿器、氢气循环泵等，这些子系统与燃料电池电堆组成了燃料电池发电系统。
燃料电池工作方式与内燃机类似，燃料在电池外携带，原电池及二次电池的活性物质封装在电池内部。氢气可以像传统车汽油一样充装，只需要几分钟时间；70MPa 的车载高压氢瓶，保证了燃料电池汽车具有较长的续驶里程。因此，燃料电池汽车与锂电池电动车相比有一定优势。
目前燃料电池应用面临的主要难题是：催化剂成本高（铂基催化剂是主流）、动力系统复杂、关键零部件工艺难度高导致车辆成本较高，例如丰田公司的Mirai 燃料电池汽车售价超过 6 万美元，大大高于同级别车辆；
在燃料电池汽车方面，国外乘用车企业已在 2015 年进入量产阶段，目前正处于市场推广阶段，但即使是全球销量领先的丰田公司的 Mirai 燃料电池汽车过去 5 年以来也仅售出 9000 辆左右，与燃油车或者锂电池电动汽车竞争仍然需要很长时间。商用车方面具备一定推广价值，因此我国氢燃料电池汽车的应用前景主要是在政府主导下的商用车方面。
四、 中国氢能源产业现状及目标
全球发达国家均重视可再生清洁能源的发展，对于氢能及燃料电池的发展也投入大量资源并从政策上加以倾斜，其中力度最大的是日本，欧盟、美国、韩国等国也都紧随其后。2017 年全球燃料电池乘用车销售累计接近 6000 辆，其中丰田 Mirai 共计销售 5300 辆，占全球燃料电池乘用车总销量的九成。2018 年全球加氢站数目达到 369 座，其中欧洲 152 座，亚洲 136座（中国 23座），北美 78座。
得益于国家的政策利好及支持，中国的燃料电池汽车技术已初步掌握了整车、动力系统与核心部件的核心技术，基本建立了具有自主知识产权的燃料电池轿车与燃料电池城市客车动力系统技术平台。在产业链配套方面，我国初步形成了燃料电池发动机、动力电池、DC/DC 变换器、驱动电机、供氢系统等关键零部件的配套研发体系，实现了小批量动力系统与整车的生产能力。
根据白皮书公布的目标，氢能将成为中国能源体系的重要组成部分，预计到 2050年氢能在中国能源体系中的占比约为 10%， 年经济产值超过 10万亿元，交通运输、工业等领域将实现氢能普及应用，燃料电池车产量达到 520万辆/年，固定式发电装置 2万台套/年，燃料电池系统产能 550 万台套/年。
在政府大力推动下，企业热情也随之迸发。2019 年中国氢能源产业投资呈现井喷状态，仅上半年氢能行业投资项目就有近 70 个，投资（计划）总金额逾 1000 亿元，已超过 2018 年全年（850 亿元）。
氢燃料电池汽车的快速发展带动产业链发展，同时形成京津冀、华东、华南以及华中四个区域性产业集群。四大氢能产业集群覆盖了氢能的制氢、储运及应用等领域。其中，氢燃料电池以及氢燃料电池车是重要的发展方向，并以此形成各自的产业配套、商业应用模式等。
当前中国氢能产业已有一定基础和特色，但是距离美、日等国的先进水平仍然有不小差距。在《中国-制造20-25》中才明确提出了燃料电池汽车发展规划。而美国的通用早在 1966年就开始研发氢燃料电池汽车，日本的本田则开始于 1992年，中国氢燃料汽车技术落后国外发达国家至少有 5—10 年。
在氢能产业链上，我国氢能上游产业具备一定优势，制氢规模已居世界首位，煤气化制氢和碱性电解水制氢具有特色和优势，但在可再生能源制氢技术等方面与国外相比有较大差距；
中游储氢方面，我国固定式高压储氢技术和固态储氢材料研究处于国际先进水平，但在车载高压储氢及氢运输方面仍落后于国外先进技术，加氢站设施数量也较少，难以满足商业化条件；
在下游燃料电池应用侧方面，无论是燃料电池的核心零部件技术，还是燃料电池乘用车的各项指标，我们都还需要投入更多时间和资金，加大研究力度，才能赶上世界先进水平。
五、 投资机会及相关上市公司
燃料电池电动车的发展节奏可以参考锂电池电动车的发展历程。2008年时新能源汽车（以锂电池电动车为主，下同）产量仅有 2300多辆，一方面锂电池生产成本高昂，另一方面充电时间长、续航能力差，与燃油车相比竞争力明显不足，因此购车人对电动车普遍缺乏兴趣。
在政策推出的前几年内，新能源车的发展速度低于预期，到 2012 年为止，新能源车的年产量也仅有 2万 8千多辆，远远未达到产业规划的预期产能。
不过随着锂电池电动车技术的进步、成本的下降、续航能力的提升， 加上政府坚持大额补贴以及限购城市免摇号、不限行，锂电池电动车终于逐渐进入爆发期，在随后的 3年里产量增长近 13倍。
而新能源车产业链也经历了从政策预期推动下的大幅上涨，到实际产销低于预期后的持续下跌，再到产销量暴增后的一轮大牛行情。
氢能源产业前虽有政策大力推进，但当前下游应用依然距离大规模商业化甚远，发展较快的美、日等国正处于商业化运用初期，中国则仍处于技术验证阶段，无论是关键零部件技术、基础设施建设还是下游燃料电池汽车产销量等等都不尽如人意。
而且燃料电池汽车作为与锂电池电动汽车直接竞争的商品，目前无论是技术成熟情况还是商业化程度均远远落后于锂电池电动车。
图 11：燃料电池技术发展历程
燃料电池指数在今年一季度大幅上涨以后，基本已经较为充分地反映了投资者对于政策大力推进的乐观预期。但燃料电池汽车 2018 年产量不到2000 辆，而且短时期内也是类似锂电池电动车初期政策性推进时以商用车为主，到乘用车爆发期还需要等到技术取得更大进步以及基础设施逐步完善之后，可能在 2-3 年内较难实现。
我们对氢能源产业链尤其是燃料电池产业抱有长期乐观的判断，氢能源或许是人类社会的“终极能源”，其发展潜力毋庸置疑。
当前产业链处于市场逐渐消化政策，提升估值之后的回档阶段，这一阶段伴随着政策反复推出以及燃料电池汽车产销处于缓慢爬坡状态，相关品种会随着政策热度形成多次阶段性机会，但很难出现新一轮大级别行情，大行情或将在燃料电池进入商业化量产的快速增长阶段后才会出现。
图 12：燃料电池指数表现
备注：具体投资标的，参照上文第二部分，正宗标的个股股票池。
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$潍柴动力(SZ000338)$ $美锦能源(SZ000723)$ $雪人股份(SZ002639)$
写在后面：
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