（报告出品方/作者：中国平安，皮秀、张之尧）

一、氢能：零碳可持续的理想能源

能源安全和节能减排两大因素驱动一、二次能源的革新

按能源的基本形态分类，能源可分为一次能源和二次能源。一次能源，即天然能源，指在自然界现成存在的能源，如煤、石油、天然气、水能等；二次能源指由一次能源加工转换而成的能源产品，如电力、煤气、汽油、氢能等。由于人类现阶段面临严峻的能源危机和环境问题，一次能源和二次能源领域的革新势在必行。可再生性是一次能源面临的重大问题。现阶段，我们应用的能源以不可再生的化石能源为主，未来面临枯竭的危机，因此开发风电、光伏等可再生能源尤为重要。二次能源的革新是解决碳排放问题的关键。二次能源是联系一次能源和能源用户的中间纽带，但汽油等能源在燃烧过程中会产生二氧化碳和污染物质。解决能源应用的碳排放问题，就需要开发优质的含能体能源，如锂电和氢能。

氢能是一种优势突出、前景广阔的二次能源

氢能的开发和应用对促进节能减排、保障能源安全具有战略意义。从应用端节能减排的角度来看，氢能是一种优质的二次能源，可以作为汽油、柴油等能源的替代，与锂动力电池形成互补。从供给侧能源安全的角度来看，氢能够以水为原料制取，储量丰富，且理论上可循环制取；同时，使用风电、光伏电解水制氢可以解决弃风弃光的消纳问题，从而进一步推动风电、光伏等可再生一次能源的应用。

供需现状：全球氢气产能以灰氢为主，下游主要作为化工原料使用

目前全球氢气生产以化石燃料制氢（灰氢）为主，清洁制氢存在替代空间。年全球氢气总产量万吨，其中化石燃料制氢占80%以上，清洁制氢（电解水制氢/化石燃料制氢+CCUS）占比不到1%。目前我国氢气产能约万吨/年，产量约万吨，制氢规模全球领先，以化石燃料制氢为主（近80%）。氢作为能源应用的普及程度不高，现阶段主要作为化工原料使用。?年，全球氢气需求超过万吨。我国是全球最大的氢气消费国，需求量约万吨，占全球的30%。分应用来看，氢气在全球范围内和我国均主要用于化工（合成氨/合成甲醇）和炼油，作为能源的应用程度不高。

我国政策驱动下，氢能产业开启新篇

我国国家层面日益重视氢能的战略重要性，加强氢能布局。年3月，国家发改委、能源局发布《氢能产业发展中长期规划（-年）》，明确了氢能的战略定位，提出了氢能产业一系列发展目标。年8月，六部委印发《氢能产业标准体系建设指南（版）》，有望解决氢能产业标准缺乏的长期痛点，推动产业链各环节打通。

各地纷纷出台氢能发展规划目标。从已公布的规划目标来看，到年，我国将累计至少建成加氢站座，燃料电池车保有量8.8万辆，氢能产业规模接近亿元。

二、氢能的四大应用场景

氢能应用领域短期以工业为主，长期在交通、电力领域发展空间广阔

工业是氢能当前的主要应用领域，长期占据可观份额。现阶段全球氢气主要应用于化工和炼油。工业领域氢气用量大、用氢技术成熟，存在绿氢替代灰氢的减碳空间，将成为短期内氢能最主要的应用领域。IEA预计，“净零排放”情形下，年全球工业用氢需求达1亿吨，占全球用氢规模的47%；年，全球工业用氢规模约1.4亿吨，占全球用氢规模的26%。我国化工产业占全球比重较大，工业用氢将占据主要规模，中国氢能联盟预计，碳中和情景下，年我国工业用氢规模7,万吨，占氢总需求量的60%。

氢能在交通、电力等领域的应用将逐步扩展。交通和电力部门是全球碳排放的重要来源。氢能在重载交通工具、长时储能等领域潜力巨大，但规模化推广有赖于技术成熟、产业链降本、基础设施建设等，需要时间发展。IEA预计，全球“净零排放”情形下，年全球交通/电力领域氢能需求分别为0.2/0.3亿吨；到年则大幅增至2.0/1.0亿吨，年交通将成为全球氢能最大的需求领域。中国氢能联盟预计，碳中和情景下，年我国交通/电力用氢规模分别为万吨/万吨。

工业应用

传统工业存量替代+新技术扩大需求，工业绿氢应用空间广阔

传统工业存量替代+新技术扩大需求，我国工业用氢增长空间广阔。氢气作为传统化工原料，存量需求庞大（据中国氢能联盟，年为万吨），可以使用绿氢替代灰氢来减少排放。未来，随着新技术的成熟，氢气可以在钢铁行业逐步取代焦炭作为还原剂和燃料，或在工业供热等场景部分替代天然气等，增量空间大。到年，工业将仍是我国氢气用量最大的领域。中国氢能联盟估计，在年碳中和情景下，我国氢气的年需求量将增至1.3亿吨左右，在终端能源消费中占比约为20%；其中，工业领域用氢需求7,万吨，占氢总需求量的60%。

合成氨、合成甲醇等传统化工行业，绿氢渗透空间庞大。合成氨等传统化工领域用氢技术成熟，氢气需求量大。根据中国氢能联盟数据，年我国合成氨/合成甲醇/炼化与煤化工的氢气需求量分别为//万吨，绿氢替代灰氢的空间广阔。合成氨已成为现阶段绿氢应用落地的主力场景。根据我们不完全统计，年上半年国内有52个绿氢项目公布了最新进展（签约/开工/投产等），绿氢规划年产能共计65.4万吨。其中，16个项目生产的绿氢将用于合成氨，对应绿氢年产能36.4万吨，占统计项目规模的56%。以合成氨为代表的化工应用，或将成为大规模制氢项目的首选应用场景。

交通应用

氢燃料电池汽车具有突出的性能优势+降本潜力

氢燃料电池汽车有望与纯电动汽车形成互补发展。氢燃料电池汽车具有续航里程长、低温性能优良、加注迅捷等优势，适用于中长距离和重载运输，有望与纯电动汽车互补发展。现阶段氢燃料电池汽车经济性有限，降本有望助力燃料电池汽车推广。根据灼识咨询，年我国燃料电池汽车百公里成本元，远高于纯电动汽车和燃油汽车，主要原因为折旧成本高昂。未来随着氢能产业链技术成熟和规模降本，燃料电池汽车购置成本和用氢成本有望逐步降低，成本竞争力提升。

电力应用

氢能在长时储能、发电等领域存在应用潜力

氢能在电力系统中存在应用潜力。氢除了作为二次能源直接应用外，理论上也可以通过电-氢-电的转化过程，用于电力系统中的储能和发电。储能方面，氢作为能量载体，可用于长时储能，或替代输电进行远距离运输；发电方面，氢可以通过燃料电池或燃气轮机发电，用于电网平衡（调峰）、作为分布式电源等。在电力系统长周期调节和降低碳排放的需求下，氢能作为长时储能载体和清洁发电来源，存在推广应用的潜力。氢能电力系统发展阶段尚早，能量效率是主要瓶颈。按照ALK电解槽工作效率70-80%、PEM燃料电池工作效率45-50%估算，电-氢电两次转换的能量转化效率仅有31.5-40%；若考虑储运阶段的系统损耗，氢能电力系统的实际能量效率可能更低。目前，氢能电力系统发展阶段尚早，各国仅有若干研发示范项目。氢能要在电力领域实现规模应用，仍需电解槽、燃料电池等技术进步。

三、燃料电池产业链简介

氢燃料电池是氢能应用的关键设备

氢燃料电池是使用氢气发电的装置。燃料电池是一种能量转换装置，用于将燃料中的化学能直接转化为电能。氢燃料电池使用氢气或富氢气体作为燃料。在氢燃料电池中，氢气和氧气在催化剂的作用下发生电化学反应，产生电能和水。氢燃料电池是氢能应用的关键设备。氢气中的化学能需要转换为电能、热能等形式应用。燃料电池和内燃机是用于转化氢能的两种装置：燃料电池将氢气中的化学能转化为电能，内燃机则将其转化为动能、热能，或进一步转化为电能。与内燃机相比，氢燃料电池具有效率高、环境友好、可靠性强、灵活性高等优势。因此，氢燃料电池是氢能实现应用的关键设备。

氢燃料电池技术路线：PEMFC先行，SOFC跟随

技术路线：PEMFC先行，SOFC跟随。目前PEMFC是氢燃料电池的主流技术路线，SOFC次之。PEMFC具有结构紧凑、启停快、运行温度低等优势，适宜车载使用，也可以用作分布式发电；SOFC理论效率高，高温运行可同时提供电力和热量，是建筑热电联供的优选方案。根据E4tech报告数据（），PEMFC全球出货量占比达78.08%，具有绝对优势，SOFC次之，占比为11.19%。

PEMFC系统：由燃料电池电堆和辅助系统构成

质子交换膜燃料电池系统由电堆和辅助系统构成。电堆是电化学反应发生的场所。燃料电池与常规电池工作方式不同，它的活性物质（燃料和氧化剂）并非储存在电池内部，而是储存在外部储罐中；电堆为电化学反应提供催化剂和反应场所。电堆由大量单体电池堆叠而成，每个单体电池由膜电极、双极板等部件构成。辅助系统（BOP）用于为电堆持续提供反应气体，并使电堆保持反应所需的温湿度，主要设备包括空压机、循环泵、增湿器和水泵等。

PEMFC系统：年市场规模有望达-亿元

PEMFC系统市场前景广阔，年市场规模有望超过亿元。FrostSullivan预测，年国内燃料电池系统出货量为7.26GW，市场规模达亿元。该机构预计的年出货量中，车载应用6.71GW，其它运输应用0.13GW，固定式应用0.42GW。由于车载燃料电池均使用PEMFC，船舶和固定式发电可采用PEMFC、SOFC等路线，我们推算，年我国PEMFC系统出货量范围在6.71-7.26GW之间（下限为车载应用出货量，上限为全部系统出货量）；使用出货量比例粗略估算，年国内PEMFC系统市场规模约为-亿元，年PEMFC系统市场规模为-亿元。

PEMFC

电堆：燃料电池系统的“心脏”，年国内市场有望超百亿元

电堆是是燃料电池系统的“心脏”，价值量占比最高。电堆是电化学反应发生的场所，维持着整个燃料电池系统的能量输出过程，决定了燃料电池的整体性能。在燃料电池系统各组成部分中，电堆价值量占比最高，成本占比达59%。国内电堆市场规模有望于年超百亿元。FrostSullivan预计，年到年中国氢燃料电池电堆出货量将由1GW增至GW，市场规模将由21亿元增至亿元。由于该机构的预测口径并未区分技术路线，我们仍参考各年度氢燃料电池系统分应用出货量占比（下限为车载应用出货量比例；上限为全部系统出货比例，即%），粗略估算PEMFC电堆市场规模：年中国PEMFC电堆出货量约为13-15GW，对应的市场规模-亿元；年国内PEMFC电堆市场规模有望达-亿元。

PEMFC

膜电极材料-催化剂：主要依赖进口，国内厂商开始发力

国外催化剂厂商占据国内市场主要份额。催化剂技术壁垒较高且技术专利大多掌握在国外企业手里，因此国内催化剂供应主要依赖进口。根据36Kr数据，目前国内在营的燃料电池车中90%的燃料电池使用进口催化剂。国外的催化剂供应商主要有日本的田中贵金属（TKK）、英国的庄信万丰（JM）、比利时的优美科等公司，其中田中贵金属、庄信万丰占据主要市场份额。国内部分企业着手布局催化剂。催化剂成本高、技术壁垒高与原材料稀缺驱使国内企业发力，中自科技、济平新能源等企业已实现一定程度的技术突破，国内催化剂领域正迎来发展新局面。

PEMFC

燃料电池持续降本，下游应用市场空间将逐渐打开

燃料电池降本持续进行中，助力下游应用空间打开。从近年燃料电池头部厂商出货价格来看，燃料电池正处于迅速降本的阶段。FrostSullivan预测，到年燃料电池单瓦均价将低至1.4元。随着国内燃料电池产业链发展，燃料电池系统成本有望持续下降，逐步实现推广应用的经济性，助力下游应用空间打开。

报告节选：

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