1.1 氫燃料電池“顛覆”傳統(tǒng)用能方式
氫能作為能源技術革命的重要發(fā)展方向，其潛力和重要性愈發(fā)受到全球的普遍認 可，被視為21世紀最具前景的清潔能源之一。氫能以其清潔環(huán)保、效能高、來源廣、 可儲能等優(yōu)勢，被稱為“終極能源”，是未來替代礦物能源的最佳選擇，并且能夠有 效解決可再生能源的消納問題，以解決全球化石能源危機、全球變暖以及環(huán)境污染等。
燃料電池是將氫能轉化為電能最有效的轉換裝置。使用氫做燃料時，氫燃料電池 理論上不產(chǎn)生任何空氣污染物，總生命周期排放量取決于氫的生產(chǎn)過程(與電力一樣)， 而且在非常小的尺寸下也具有很高的轉換效率。燃料電池具備的模塊化特性意味著燃 料電池可以廣泛應用在從小型便攜式電子設備到大型固定設備，以及交通運輸?shù)炔煌?領域。燃料電池被視為一種“顛覆性技術”，它可以顯著加快我們從現(xiàn)有世界向一個 新的、更清潔、更高效的氫能源世界的轉變。根據(jù)E4Tech數(shù)據(jù)顯示，交通運輸是當前 燃料電池最主要的應用場景，裝機量出貨規(guī)模占據(jù)70%。燃料電池汽車不僅能量轉換 效率高于內(nèi)燃機，而且在汽車使用周期內(nèi)真正實現(xiàn)了零污染、零排放。由于燃料電池 機械構造簡單，燃料電池汽車還具備平穩(wěn)，舒適和噪音低的特點。
1.2 氫氣成本是制約燃料電池汽車商業(yè)化的瓶頸之一
目前燃料電池汽車較高的綜合使用成本是限制其商業(yè)化的主因。通過與目前市 場上其他類型汽車的使用成本拆解對比，燃料電池汽車的高成本主要來源有二：1） 車輛購置成本，主要是當前技術和規(guī)模下較高的生產(chǎn)成本所致；2）燃料消耗成本， 氫氣在制備、儲存、運輸?shù)冗^程中需要更多技術處理而導致更高的單位使用成本。最 終直接導致燃料電池電動車的綜合成本偏高。
氫氣相比于其他燃料更高的價格主要來自生產(chǎn)制備環(huán)節(jié)。氫氣的制備、存儲和運 輸?shù)燃夹g均影響到氫氣燃料能否方便快捷低成本地獲取，其中氫氣的大規(guī)模、低成本 和高效制備是需首要解決的關鍵性難題。據(jù)中商情報網(wǎng)，從我國目前的供氫基礎設施 完善程度和技術水平來看，包括制氫和儲運在內(nèi)的氫氣成本占到加氫站終端售價的70% 左右，其中氫氣原材料成本占比達到50%。因此制氫環(huán)節(jié)較大程度上決定了氫燃料使 用的經(jīng)濟性。
1.3 氫能來源廣泛，制備技術多元
氫能是一種二次能源，因為氫在自然界中只以化合物的形式存在，所以需要通過 特定的生產(chǎn)過程才能獲取利用。氫能來源多樣，不僅可以通過煤炭、石油、天然氣等 化石能源重整、生物質熱裂解，或微生物發(fā)酵等途徑制取，還可以來自焦化、氯堿、 鋼鐵、冶金等工業(yè)副產(chǎn)氣，也可以利用電解水制取。若與可再生能源發(fā)電結合，不僅 實現(xiàn)全生命周期綠色清潔，更拓展了可再生能源的利用方式。
目前已有多種制氫技術，以如下三種技術路線為主導：一是以煤和天然氣為主的 化石能源重整制氫;二是以焦爐煤氣、氯堿尾氣、丙烷脫氫為主的工業(yè)副產(chǎn)氣制氫， 三是電解水制氫。其他制氫工藝包括生物質制氫、太陽能光解水制氫等尚處于實驗開 發(fā)階段。當前制氫原料主要以石油、天然氣、煤炭等化石資源為主,較之于其他制氫 方法,化石能源重整制氫工藝更為成熟,原料價格相對低廉,但會排放大量的溫室氣體, 污染環(huán)境。從全球范圍來看，天然氣制氫是現(xiàn)今最主流的形式，占比近50%；醇類次之，占比為30%；僅有4%左右來源于電解水。我國則以煤炭制氫為主，占比為62%，天 然氣次之，占比為19%，與“富煤貧油少氣”的能源稟賦特征相符。
1.4 中國具備氫能制取的稟賦優(yōu)勢
作為全球氫能利用的大國, 中國自2009年工業(yè)氫氣產(chǎn)量首次突破1,000×104t以 來, 已經(jīng)連續(xù)9年保持世界第一。我國氫氣的需求量和生產(chǎn)量旺盛, 呈逐年上升的態(tài) 勢, 目前保持著供需平衡的狀態(tài)。2015年度氫氣產(chǎn)量超過1,800萬噸，但超過95%以上 的氫氣用于煉化、煤制化學品、合成氨等產(chǎn)業(yè)，目前用于燃料電池應用的氫氣占比較 低。我國氫能來源廣泛，既有大量的工業(yè)副產(chǎn)氫氣，又有大量的棄風棄光電、低谷電 等可供制氫的存量資源。
根據(jù)中國氫能聯(lián)盟估算，國內(nèi)現(xiàn)有工業(yè)制氫產(chǎn)能2,500萬噸/年，工業(yè)副產(chǎn)氫、天 然氣重整制氫等可以提供低成本的氫氣供應；富集的煤炭資源配合二氧化碳捕捉與封 存技術(ccs)可提供大規(guī)模低成本的穩(wěn)定氫源供給。同時中國還是全球第一大可再生 能源發(fā)電國，由于分布不平衡導致發(fā)電中心與用電負荷中心脫離，電的遠距離跨區(qū)域 輸送需求超出現(xiàn)有電網(wǎng)配套能力，大量的水電、風電和光電成為棄電，每年僅風電、 光伏等可再生能源棄電約1,000億千瓦時。氫能將是富余可再生能源消納和轉移的重 要方式，若將棄電按照10%用于制氫計算，可滿足超過100萬輛乘用車用氫需求，未來 隨著燃料電池汽車大規(guī)模應用，棄風、棄光等可再生能源電解水制氫是最為環(huán)保的能 源利用方式。
2.1 煤制氫工藝成熟，成本低廉但下降空間小
煤是我國制氫的主要原料,雖然煤焦化副產(chǎn)的焦爐氣也用于制氫,但煤氣化制氫 目前在國內(nèi)氫氣生產(chǎn)中占據(jù)主導地位。煤氣化制氫是先將煤炭與氧氣發(fā)生燃燒反應, 進而與水反應,得到以氫氣和CO為主要成分的氣態(tài)產(chǎn)品,然后經(jīng)過脫硫凈化,CO繼續(xù)與 水蒸氣發(fā)生變換反應生成更多的氫氣,最后經(jīng)分離、提純等過程而獲得一定純度的產(chǎn) 品氫。煤氣化制氫技術的工藝過程一般包括煤氣化、煤氣凈化、CO變換以及氫氣提純 等主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)。
煤制氫歷史悠久、技術成熟，是制備合成氨、甲醇、液體燃料、天然氣等多種產(chǎn) 品的原料，廣泛應用于煤化工、石化、鋼鐵等領域。幾十年來，化工和化肥行業(yè)一直 在使用這項技術生產(chǎn)氨 (尤其在中國)。全球約有130座煤炭氣化廠在營，其中80%以 上在中國。煤制氫技術路線成熟高效，可大規(guī)模穩(wěn)定制備，是當前成本最低的制氫方 式。據(jù)IEA數(shù)據(jù)，煤氣化制氫的成本中，資本支出約占50%，燃料需求占15%-20%，因 此，煤的可用性和成本對煤制氫項目的可行性起著重要的決定作用。根據(jù)中國氫能聯(lián) 盟測算，以技術成熟成本較低煤氣化技術為例，每小時產(chǎn)能為54萬方合成氣的裝置， 在原料煤（6000大卡，含碳量80%以上)價格600元/噸的情況下，制取氫氣成本約為8.85 元/公斤。
煤制氫工藝二氧化碳排放量約是天然氣制氫的4倍，需結合碳捕集與封存(ccs)技 術實現(xiàn)減排。據(jù)IEA數(shù)據(jù)，在煤制氫生產(chǎn)中加入CCS預計將使資本支出和燃料成本分別 增加5%和130%，中國氫能聯(lián)盟計算在前述基礎上增加ccs后煤制氫成本約增加至 15.85元/公斤。中國作為煤炭大國，煤炭資源豐富易得，并且已建立了大量煤炭開采 基礎設施。由于國內(nèi)缺乏廉價的天然氣源，配備CCS的煤制氫工藝很可能至少在中期 是清潔制氫中最便宜的選擇。
2.2 天然氣制氫受制于國內(nèi)高原料成本
天然氣制取氫氣的工藝技術主要根據(jù)氧化劑性質的不同分為三種：
? 蒸汽重整(Steam reforming): 純水蒸氣用作氧化劑，反應需要吸熱;
? 部分氧化(Partial oxidation): 使用氧氣或空氣，反應過程放熱；
? 自熱重整(Autothermal reforming):蒸汽重整和部分氧化的結合，混合空氣 和水蒸氣，并調(diào)整兩種氧化劑的比例，使之不需要吸收或排放熱量(等溫)。
甲烷蒸汽重整(SMR)是目前天然氣大規(guī)模制氫最廣泛的技術。重整是通過化學過程在 催化劑條件下將碳氫化合物和醇轉化為氫，產(chǎn)生副產(chǎn)品水(蒸汽)、一氧化碳和二氧化 碳。反應溫度大約在700℃和900℃之間。在短期內(nèi)，SMR仍將是大規(guī)模制氫的主導技 術，因為它的經(jīng)濟效益更好，并且在世界范圍內(nèi)有大量的SMR裝置在運行。
天然氣的制氫流程主要包括四個:原料氣預處理、天然氣蒸汽轉化、一氧化碳變 換、氫氣提純。首先是原料預處理, 這里主要指的就是原料氣脫硫, 實際工藝運行當 中一般采用天然氣鈷鉬加氫串聯(lián)氧化鋅作為脫硫劑將天然氣中的有機硫轉化為無機 硫再進行去除。其次是進行天然氣蒸汽轉化,在轉化爐中采用鎳系催化劑, 將天然氣 中的烷烴轉化成為主要成分是一氧化碳和氫氣的原料氣。然后是一氧化碳變換, 使 其在催化劑存在的條件下和水蒸氣發(fā)生反應,從而生成氫氣和二氧化碳,得到主要成 分是氫氣和二氧化碳的變換氣。最后一個步驟就是提純氫氣,現(xiàn)在最常用的一種氫氣 提純系統(tǒng)就是變壓吸附凈化分離(PAS)系統(tǒng),這種系統(tǒng)能耗低、流程簡單、制取氫氣的 純度較高,最高時氫氣的純度可達99.99%。
天然氣制氫成本受多種技術經(jīng)濟因素的影響，其中天然氣價格和資本支出是最重 要的兩個因素。燃料成本是最大的成本組成部分，在不同國家和地區(qū)占生產(chǎn)成本的45%至75%。中東、俄羅斯和北美的天然氣價格較低，因此制氫成本也最低。中國等天然 氣進口國因為面對更高的天然氣進口價格，導致氫氣生產(chǎn)成本上升。據(jù)中國氫能聯(lián)盟 數(shù)據(jù)，國內(nèi)天然氣原料占制氫成本的比重達70%以上，天然氣價格是決定制氫價格的 重要因素。并且考慮到碳排放處理需要結合CCUS技術，會導致平均資本支出增加約50%， 燃料成本增加約10%。由于二氧化碳的運輸和儲存成本，還導致平均運營成本增加一 倍。考慮到中國“缺油少氣”的資源稟賦條件，僅有中西部等少數(shù)天然氣資源富集的 地區(qū)可以開展探索這一制氫路徑。
人們對于工業(yè)生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)氫氣興趣逐漸高漲可追溯至1980年代左右，當時 以燃料電池為驅動的車輛數(shù)目逐漸增長，以氫作為運輸燃料可行性的討論日趨激烈。 一些研究評估了將工業(yè)副產(chǎn)氫用于燃料電池汽車早期示范的潛力，副產(chǎn)氫可作為可再 生能源制氫廣泛應用前的切入點。并且，分布式的工業(yè)基礎設施也可看作是普遍性供 氫系統(tǒng)的基礎或墊腳石。工業(yè)副產(chǎn)氫氣主要分布在鋼鐵、化工等行業(yè)，主要來源包括 焦爐煤氣制氫、氯堿副產(chǎn)品制氫、輕烴裂解副產(chǎn)氫等幾種方式。提純利用其中的氫氣 既能提高資源利用效率和經(jīng)濟效益，又可降低污染、改善環(huán)境。
3.1 焦爐煤氣制氫理論規(guī)模龐大
中國是全球最大的焦炭生產(chǎn)國，2018年國內(nèi)焦炭產(chǎn)量達到4.3億噸，每噸焦炭可 產(chǎn)生焦爐煤氣約350-450立方米，焦爐煤氣中氫氣含量約占50%-60%，可副產(chǎn)氫氣700 萬噸以上，數(shù)量極大,占據(jù)工業(yè)副產(chǎn)氫總量的90%以上。除用于回爐助燃、城市煤氣、 發(fā)電和化工生產(chǎn)外，剩余部分可采用變壓吸附(PSA)提純技術制取純度高,價格低的氫 氣(凈化和提氫運行費用0.3～0.5元/m3)。焦爐煤氣組分復雜、原料氣壓力低、產(chǎn)品氫 氣純度要求高,工藝流程由壓縮工序、預處理工序、變壓吸附工序和凈化工序組成。 另外為使系統(tǒng)排放的污水能達到環(huán)保要求,還應配有一套污水處理工序。焦爐煤氣制 氫的關鍵在于雜質的凈化和產(chǎn)品氫氣中微量雜質的控制,只有解決這兩方面的難題, 才能長周期穩(wěn)定地生產(chǎn)出滿足氫燃料電池用的合格氫氣。
3.2 氯堿副產(chǎn)氫提純成本低、純度高
考慮到焦爐煤氣制氫雖然規(guī)模較大，但所制氫氣純度不高（含硫），且制氫的過 程耗時長、對環(huán)境造成污染，如果再經(jīng)過脫硫脫硝的步驟則增加了制氫的成本。相比之下，氯堿副產(chǎn)制氫具備提純成本低、難度小、純度高等優(yōu)勢。煤制氫氣中含有雜質 較多，對于純化裝置要求較高從而增加了成本，因此作為氯堿工業(yè)副產(chǎn)品的氫氣用于 供應給燃料電池作為原料的路線較為常見。氯堿廠以食鹽水(NaCl)為原料，采用離子 膜或石棉隔膜電解槽生產(chǎn)燒堿(NaOH)和氯氣(Cl2),同時可得到副產(chǎn)品氫氣。經(jīng)過PSA 提氫裝置處理去掉雜質后，可獲得高純度氫氣（氫純度可達99%~99.999%）。目前已有 很多氯堿廠將回收的部分氫氣用于雙氧水、制藥、電子等工業(yè)中, 1m3純氫的生產(chǎn)成 本約1.3元人民幣。
我國是世界燒堿產(chǎn)能最大的國家,占全球產(chǎn)能的40%,除2015年產(chǎn)量有所下滑,近 幾年依然保持著較大的增長勢頭，產(chǎn)量基本穩(wěn)定在3,000萬-3,500萬噸之間。根據(jù)氯 堿平衡表，燒堿與氫氣的產(chǎn)量配比為40:1，以生產(chǎn)1t燒堿產(chǎn)生270m3氫氣計算得到,我 國氯堿工業(yè)每年副產(chǎn)氫氣75萬-87.5萬噸。目前氯堿廠約60%的氫氣被配套聚氯乙烯和 鹽酸利用，剩余約28萬-34萬噸直接燃燒，產(chǎn)生熱能。但因后者投資較大，因此高達 30%的氫氣實際上都被氯堿廠直接放空。按每輛氫燃料電池車每天加注5公斤氫氣計算， 這些剩余副產(chǎn)氫每年可供15萬輛以上燃料電池車行駛。
氯堿化工單個企業(yè)可利用放空副產(chǎn)氫量較小，且產(chǎn)能分散，單個企業(yè)可利用的放空氫量均不超過1萬噸。因此氯堿工業(yè)副產(chǎn)氫更適合使用運輸半徑較短的氣氫運輸。
3.3 輕烴裂解是頗具潛力的潛在氫源
除上述兩類工業(yè)副產(chǎn)氫氣外，包括丙烷脫氫(PDH)和乙烷裂解在內(nèi)的輕烴裂解副 產(chǎn)氫氣也可作為燃料電池供氫的潛在來源。輕烴的原料組分決定其氫氣雜質含量遠低 于煤制氫和焦爐氣制氫，因此氫氣純度較高，提純難度小。亞化咨詢數(shù)據(jù)顯示，截至 2018年5月，中國共有8個PDH項目投產(chǎn)、5個在建，還有多家企業(yè)PDH項目處于前期工 作，其中有確切投產(chǎn)年份規(guī)劃的有4個，17個PDH項目丙烯總產(chǎn)能將達975萬噸/年，副 產(chǎn)氫氣37萬噸/年，按每輛氫燃料電池車每天加注5公斤氫氣計算，這些副產(chǎn)氫氣每年 可供約20萬輛氫燃料電池車行駛。
4.1 用電成本是電解水制氫的關鍵
電解水是一種將水分解成氫和氧的電化學過程。通過這種方法可生產(chǎn)很高純度的 氫。取決于技術類型和負載系數(shù)的不同，目前電解槽系統(tǒng)的效率在60%到81%之間。目 前存在三種主要的電解槽技術:堿性電解槽(AE)、質子交換膜(PEM)電解槽和固體氧化 物電解槽(SOEC)。堿性電解槽技術最為成熟，生產(chǎn)成本較低，國內(nèi)單臺最大產(chǎn)氣量為 1,000立方米/小時;質子交換膜電解槽流程簡單，能效較高，國內(nèi)單臺最大產(chǎn)氣量為 50立方米/小時，因使用貴金屬電催化劑等材料，成本偏高;固體氧化物水電解糟采用 水蒸氣電解，能效最高，尚處于實驗室研發(fā)階段。
電解水制氫的優(yōu)勢是綠色環(huán)保、生產(chǎn)靈活、純度高(通常在99.7%以上)以及副產(chǎn) 高價值氧氣等，其氫氣產(chǎn)品的純度一般可以達到99-99.9%水平，且主要雜質只有H2O 和O2，特別適合對CO等雜質含量要求嚴格的質子交換膜燃料電池。但其單位能耗約在 4-5千瓦時/立方氫，制取成本受電價的影響很大，電價占到總成本的70%以上。據(jù)中 國氫能聯(lián)盟數(shù)據(jù)，若采用市電生產(chǎn)，制氫成本約為30-40元/公斤。一般認為當電價低 于0.3元/千瓦時(利用“谷電”電價)，電解水制氫成本會接近傳統(tǒng)化石能源制氫。
4.2 可再生能源電力制氫是長期必然趨勢
考慮到目前電解水制氫用電結構中火電占比較大，依然面臨碳排放問題。按照當 前中國電力的平均碳強度計算，電解水制得1公斤氫氣的碳排放為35.84千克，是化石 能源重整制氫單位碳排放的3-4倍。我國可再生能源豐富，開發(fā)力度居世界前列，新 能源新增及累計裝機容量均位列世界第一，但新能源電力發(fā)電量受季節(jié)及氣候影響波 動較大，無法滿足用電側負荷的穩(wěn)定性，因而棄風、棄光現(xiàn)象十分嚴重。大量棄風棄 水棄光導致的棄電是發(fā)展電解水制氫的有利條件。生產(chǎn)低成本氫必須獲得充足的低成 本電力以確保電解槽能夠長時間運行，可再生能源推廣產(chǎn)生的大量低成本棄電，利用 其進行水電解制氫并儲存供以后使用，也是利用棄電的方法之一。據(jù)中國氫能聯(lián)盟數(shù) 據(jù)，局部區(qū)域棄風、棄光、棄水及棄核制氫可提供的制氫量約263萬噸/年。
由于棄風棄電產(chǎn)生的電壓不穩(wěn)定、難以大規(guī)模推廣，棄電的不可持續(xù)性限制了其 使用，因為高載荷運行并支付額外電力的電解槽比僅使用棄電低載荷運行的電解槽成 本更低。如果低成本的電力一年內(nèi)只能使用較少時間，意味著電解槽利用率低，高資 本支出導致氫氣成本變高，雖然電力成本隨著時間的增加而增加，但電解槽利用率的 提高能使單位氫成本下降。因此從長期來看，棄電不是解決電解水制氫成本問題的最 佳選擇，未來光伏和風電等可再生能源平價上網(wǎng)為電網(wǎng)電力制氫提供了另一種選擇。 隨著太陽能發(fā)電和風力發(fā)電的成本降低，在可再生資源豐富的地區(qū)建造電解槽制氫可 能成為低成本的供氫來源。
中國太陽能和風能資源條件優(yōu)越，未來可能受益于制氫的成本優(yōu)勢。從世界范圍 內(nèi)看，中國擁有非常豐富的可再生能源資源。雖然這些資源往往分布在遠離大型產(chǎn)業(yè) 集群的廣袤人煙稀少的地區(qū)，但即使考慮到從偏遠地區(qū)向終端用戶輸送氫氣的較高的輸送成本，資源條件優(yōu)越的地區(qū)也能降低氫氣的總供應成本。國際能源署的經(jīng)濟評估 顯示，中國部分省份的可再生能源產(chǎn)氫成本為2-2.3美元/kgH2，優(yōu)于世界其它地區(qū)。
如上所述，以目前來看國內(nèi)可用于燃料電池汽車供氫的資源非?？捎^，可供選擇 的制氫途徑也較為多樣：可再生能源方面，僅棄電如果全部用來電解水制氫的話可生 產(chǎn)清潔氫氣200萬噸以上；工業(yè)副產(chǎn)氫方面，氯堿工業(yè)加上丙烷脫氫和即將上馬的乙 烷裂解項目，可合計副產(chǎn)氫量超過100萬噸；兩者合計能夠提供超過300萬噸的清潔氫 氣，足以滿足中短期的氫能產(chǎn)業(yè)需求。
但各類型制氫路線的經(jīng)濟性尚不足以保障燃料電池汽車的大規(guī)模商業(yè)化。參考 平均原料價格比較不同制氫工藝下的制氫成本：煤制氫成本為9-11元/公斤，是當前國內(nèi)成本最低的制氫路線（煤炭價格為550元/噸時）；天然氣制氫成本為20-24元（天 然氣價格為3.5元/立方米時）；甲醇制氫成本為23元－25元/公斤（甲醇價格為3000元 /噸時）；電解水制氫成本為40元－50元/公斤（電力價格為0.6元/kWh時）。工業(yè)副產(chǎn) 氫平均成本為12元－18元/公斤。
原料價格和當?shù)鼗A能源價格決定了化石能源和電解水制氫的氫氣生產(chǎn)成本;提 純處理裝置等資本支出決定了工業(yè)副產(chǎn)氫氣的成本。同時還應考慮到的是目前氫氣儲 運環(huán)節(jié)存在的掣肘，氫氣運輸瓶頸尚未完全突破、成本較高，有時下游用戶需要支付 的儲運成本甚至比氫氣生產(chǎn)成本還高。目前氫氣運輸主要以管拖車短距離氣態(tài)運輸為 主，經(jīng)濟半徑在200-300km以內(nèi);液氫運輸和管道運輸尚未大規(guī)模應用，長距離氫氣運 輸成本很高，整個供氫系統(tǒng)的基礎設施還不健全。以上海某加氫站為例，其購買的氯 堿副產(chǎn)氫出廠價格為20元/公斤，經(jīng)過儲運后的到站價格已超過50元/公斤?？梢娫诋?前供氫體系下，包括生產(chǎn)和儲運在內(nèi)的氫氣成本不具備市場競爭力。因此，根據(jù)地區(qū) 資源稟賦選擇生產(chǎn)成本適宜的氫源并且下游氫氣消納市場位于運輸經(jīng)濟半徑以內(nèi)更 加合理。
綜上，單純以生產(chǎn)成本為依據(jù)決定采用哪種制氫方式并不可取，還需要考慮當?shù)?的資源情況。因此可以預見，中西部水電、天然氣資源豐富，價格相對較低，天然氣 重整制氫加分布式電解水制氫是可采方案；東部沿海和環(huán)渤海地區(qū)化工、鋼鐵企業(yè)較 多，工業(yè)副產(chǎn)氫是更好的選擇；東北、華北、西北地區(qū)光伏、風能等可再生資源豐富， 電解制氫可獲得較好發(fā)展；內(nèi)蒙、山西、陜西等地煤炭資源優(yōu)渥，煤制氫潛力巨大。
下游加氫站布局和應用市場的建立對上游制氫企業(yè)亦至關重要，前段制氫環(huán)節(jié) 與后端應用環(huán)節(jié)結合較好的區(qū)域能得地利之勢。中國氫能產(chǎn)業(yè)已初步形成“東西南北 中”五大發(fā)展區(qū)域，貫穿從制氫到應用整條產(chǎn)業(yè)鏈的配套建設，商業(yè)生態(tài)初具雛形， 不論是當?shù)卣恼哂押枚冗€是產(chǎn)業(yè)鏈配套完整度都發(fā)展較好。再結合制氫原料的 資源稟賦，短期看好長三角地區(qū)、長期看好四川和河北地區(qū)，布局于此的企業(yè)更具潛 力。
長期來看可再生能源制氫是唯一選擇。氫能開發(fā)的初衷是降低碳排放，當前中國 氫源結構以煤為主，這與發(fā)展氫能實現(xiàn)中國能源綠色低碳轉型的目標無異于南轅北轍。 據(jù)測算，若2050年實現(xiàn)1億噸氫氣的終端應用，需要消耗煤炭、天然氣等化石能源超 過5億噸標準煤，排放二氧化碳接近12億－18億噸，氫能產(chǎn)業(yè)反而會成為最大的耗能 和碳排放領域。
煤制氫雖然技術成熟、成本低廉，但過程中需要消耗大量煤炭，并造成環(huán)境污染 和碳排放；2018年我國天然氣進口量超過45%，已超過能源安全警戒線，且天然氣制 氫后再利用效率與經(jīng)濟性反倒降低，屬于舍本逐末；化工副產(chǎn)氫具有一定開發(fā)潛力， 但在副產(chǎn)氫氣的同時也不可避免地副產(chǎn)大量碳排放，并且中國大部分傳統(tǒng)化工產(chǎn)品都 已產(chǎn)能過剩，并且如果鼓勵開發(fā)化工副產(chǎn)氫，可能造成企業(yè)“主副顛倒”、提高化工 品產(chǎn)量，造成更嚴重的產(chǎn)能過剩問題；電解水制氫雖然在制氫環(huán)節(jié)清潔，但用煤電來 電解水制氫，高消耗、高污染、高排放等問題將更為嚴重，從全生命周期角度測算， 煤電制氫的能耗、碳排放比煤制氫更高。因此若要合理發(fā)展氫能經(jīng)濟，突破可再生能 源電力制氫的技術瓶頸是唯一途徑。
6.相關投資標的
制氫環(huán)節(jié)是決定氫燃料電池汽車經(jīng)濟性的關鍵因素。從短期來看，工業(yè)副產(chǎn)氫是 解決氫氣需求的過渡性辦法，從中長期來看，可再生能源電解制氫是氫源的終極解決 方法，一方面取決于可再生能源電力生產(chǎn)成本的進一步下降；另一方面，風光水等可 再生能源地區(qū)往往遠離用氫負荷中心，儲運環(huán)節(jié)成本下降也需要同步配合，如管道運 氫，液罐運氫等的發(fā)展，擴大經(jīng)濟運輸半徑?？紤]1-9月份我國燃料電池汽車產(chǎn)銷分 別完成1315輛和1251輛，雖然比上年同期分別增長7.7倍和7.6倍，但數(shù)量畢竟有限， 工業(yè)副產(chǎn)氫以及分散式電解水制氫已經(jīng)能滿足用氫量需求。從未來2-3年來甚至更長 的時間來看，還是以工業(yè)副產(chǎn)氫為主，建議關注工業(yè)副產(chǎn)氫相關上市企業(yè)。
（報告來源：萬聯(lián)證券）
