萬億氫能賽道如何風起雲涌

為實現“碳達峰、碳中和”目標，能源轉型是必然趨勢。「氫能」由於其極佳特性，有望迎來能源化機遇，配合電能成為未來終端能源的主要載體，在儲能、交通、工業領域發揮重要作用。

01 為什麼關注氫？

能源是國民經濟的命脈，是人類生存和發展的物質基礎，全球78%的能源消耗來自化石能源。煤炭推動了工業革命，石油的開發帶動了汽車、航空、航海、軍工業、重型机械、化工等工業的進一步發展。然而，能源活動造成的碳排放問題在過去幾十年引發了全球變暖、極地冰川融化、極端天氣頻發等嚴重後果，能源的“環保性”變得愈發重要。為此各國紛紛出台“碳中和、碳達峰”政策，截至2022年11月，已有136個國家做出了碳中和承諾。

（資料來源：IEA，BCG）

與此同時，俄烏戰爭的爆發、美西方對俄全面制裁，引發全球能源危機。顛覆能源地緣政治格局的目標進一步加速各國發展可再生能源。氫是宇宙中最小的分子，蘊藏豐富、熱值高且清潔無碳，是極佳的二次能源載體，被譽為新一代“零碳石油”。IEA預測，2050年氫將在全球終端能源體系中佔比約10%，氫有望迎來能源化機遇，將配合電能成為未來終端能源的主導載體。

（資料來源：IEA，公開資料整理）

氫的重要性體現在它能在許多電力無法觸達的領域幫助實現脫碳，與電力形成互補格局——泛儲能領域，氫儲能可以充分耦合可再生電力的波動性，並實現其他儲能手段難以兩全的跨地區+大規模長時儲能。光伏、風能等可再生能源發電后，一方面，綠電可以通過特高壓由資源中心運輸到負荷中心進行電解水制氫，或直接就地電解水制氫進行消納。另一方面，綠電亦可通過氫的長時儲能應用，由電轉換為氫或者氨、甲醇等其他形式進行儲存，再在必要時轉化為電或者直接作為能源使用，與火電共同承擔起電力調峰的作用。

交通領域，氫燃料電池車是目前氫能最為主流的應用。與燃油車相比，氫燃料電池能量轉化效率高，運行中零排放，為交通場景提供了重要的減排方案。而與其他新能源車相比，氫的熱值高，因此氫燃料電池較鋰電池重量輕，同時氫燃料電池續航里程更長、加註時間更短，沒有電動車的里程焦慮，用於長途重卡能發揮顯著優勢。

（資料來源：歐洲交通與環境聯合會，億華通招股書）

除了重載運輸，氫可以在電動化難以企及的火車、船舶、航空等領域進行深度脫碳。

2021年我國就開始試運行氫動力火車，利用燃料電池系統代替傳統內燃機，噪音小且碳排放顯著降低。

航空領域，氫動力飛機如果使用燃料電池，相較傳統化石能源方案可減少75%~90%的碳排放，如果在燃氣渦輪發動機中直接燃燒氫氣則可減少50%~75%的碳排放，如果使用氫製成合成燃料則可減少30%~60%的碳排放。

在航運領域，氫燃料電池技術可實現內河及沿海船運電氣化，零碳氫氣合成氨等新型氫基燃料則可助力遠洋船運脫碳。

工業領域，氫氣原本就已經有較長的應用歷史，目前全球超過80%的氫氣都作為原料或還原劑用於化工及石油煉化行業。但是目前用於工業的氫氣都是“灰氫”，即化石燃料制氫或工業副產氫，製備的過程伴隨着高碳排，未來氫能在工業領域的應用首當其沖就是用清潔氫代替灰氫在傳統的工業應用中起到脫碳的作用。

除此之外，清潔氫還能代替化石能源作為還原劑助力原本難以降碳的石化、鋼鐵等行業深度脫碳。以鋼鐵行業為例，目前全球大部分的鋼鐵使用傳統的高爐工藝，即通過焦炭對鐵礦石進行還原，生產過程中將產生大量的二氧化碳排放，但如果使用直接還原鐵工藝（DRI）+電爐作為高爐鍊鋼的替代方案，利用氫氣替代焦炭，鋼鐵生產過程中的碳排放將大大降低，在理想的綠電+清潔氫的情況下，甚至可以達到零碳排。

（資料來源：高盛）

綜合來看，除了在傳統工業領域應用中進行灰氫的存量替代，隨着氫的能源化屬性增強，其在交通、電力等領域的新增市場也隨之顯現，需求將迎來巨大增量，形成一個萬億級的龐大賽道。IEA預計，2060年全球氫氣需求規模將達約4.2億萬噸，總需求將增長5.6倍。其中，預計超過50%的需求將來自交通運輸及合成燃料，近17%將來自於電力系統的泛儲能應用。

（資料來源：IEA）

02

現在是創業投資的好時機嗎

目前全球範圍內氫能的政策東風正盛。截至2022Q3，全球已有33個國家將氫能納入國家能源體系，氫能領域宣布建設大型氫能項目數超過680個，直接投資金額高達2,400億美元，覆蓋制氫、儲加、用氫全產業鏈。在政策加持下，2020-2030年是氫能產業發展的黃金十年，各國將累計投入超萬億美金。其中，歐盟發力氫能態度最為堅決，已公開氫能建設項目超300個，重點布局工業和交通領域的氫能應用。

（資料來源：高盛，麥肯錫，彭博新能源，標普，德國LBST，GEP，華興資本分析）

中國自2021年起加速氫能全產業鏈建設，國務院首次明確氫能在實現碳達峰、碳中和目標中的戰略地位，統籌推進“制儲輸用”全產業鏈發展。2022年，國家發展改革委、國家能源局聯合印發了《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》，確立氫能是未來國家能源體系的重要組成部分，也是用能終端實現綠色低碳轉型的重要載體，《規劃》作為我國首個氫能產業的中長期規劃，對產業的整體發展做出了頂層設計，聯合循序加碼的各類國家層面細化政策為各省市的具體規劃提供了方向性乃至量化指引（比如氫燃料電池車數量、加氫站數量等）。

2022年以來，可以明顯感受到各地區氫能產業相關的政策指引正在提速。目前，全國已經累計有20多個省份發布氫能規劃和指導意見共計200餘份，覆蓋氫能全產業鏈的產業集群初現雛形。

（資料來源：公開信息，華興資本分析）

基於政策規劃、資源稟賦、下游消納能力等因素的差異，我國各氫能產業集群的側重點也不盡相同，各地方給予制氫、整車、加氫、核心零部件等環節不同程度的補貼，進而降低氫在不同環節的成本，有針對性地吸引更多企業入場，我國的氫能產業發展也因此顯現出區域性特徵。以集群內的產業發展為錨點，未來各集群之間的相互配合將構建全國性的規模化氫能網絡。

雖然我國大力發展氫能也就是近兩年的事情，但在政策的扶持下，氫能產業很可能再次復刻我國在光伏、鋰電等領域的逆襲之路，因此政策紅利期的當下是提前布局氫能產業鏈各環節的關鍵時點。

03

圈內人怎麼看？

從融資數據來看，過去幾年國內氫能相關的整體融資規模以及融資數量正以較快的增速增長，2022當年的融資數量相較於2020年近乎翻了一倍，不僅越來越多的創業公司切入氫能的各個細分賽道，很多上市公司也在積極布局，吸引投資人加強下注力度，投資熱度處於高位。

（資料來源：企名片Pro，華興資本分析）

*注：融資規模為根據當期平均單筆融資金額估算調整數據，平均單筆融資金額的計算不包含未披露數據；數據截至2022年12月31日

我們也深入訪談了市場中不同背景的投資人，就氫能未來的發展確定性、發展路徑以及投資邏輯進行了討論：

1）“在未來的能源結構轉型進程中，氫能是終極路線還是機會路線？”

投資人普遍認為在政策風口愈吹愈勁、能源安全重要性逐漸凸顯的驅動下，氫能將會是終極路線之一，形成一個萬億級、有潛力催生多家上市企業的龐大賽道，賽道未來發展的確定性較強。但目前整個行業尚處於起步階段，投資機構對於入局的時間點缺乏共識，部分機構已經開始積極布局，部分機構暫時持觀望態度。

（資料來源：華興資本）

2）“如何看待氫能在下游各類應用場景中的發展路徑？”

投資人普遍認為未來的能源結構重在多能互補，在各類應用場景不存在“誰必將替代誰”的絕對邏輯，但未來氫能的綜合化應用前景已經成為市場共識。短期內，政策主要以交通領域應用為抓手扶持氫能產業鏈，氫能在交通領域尤其是重卡、船舶等環節會得到快速滲透，有望率先實現商業化。中長期各類投資人對於氫的各類應用場景的研判各不相同，但是政策指引和經濟性是判斷的主要決定因素。

（資料來源：華興資本）

3）“針對氫能產業鏈各環節不同節奏的發展會選擇怎樣的布局策略？”

現階段產業投資人在明確的政策指引下是最為積極布局氫能賽道的投資人，制儲運加各環節都會進行多技術路線布局，採用“All-in”策略，其他的各類投資人則各有偏重。

（資料來源：華興資本）

4）“氫能賽道項目的估值看重什麼因素？”

綜合來看，氫能可以類比製造業，供應鏈資源整合和降本能力是目前已經步入產業化階段的技術路線的相關企業的核心競爭力。同時，因為賽道尚處於早期階段，技術研發能力和商業化進程是投資人重點考量的因素。

（資料來源：華興資本）

 04

有哪些創業投資機會？

由前文的市場調研可以看出，氫能是少數重要而非共識產業，未來中國的氫能源產業註定成為一個萬億級的市場，產業鏈各環節都存在大量創新與投資機遇。

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1．制氫環節——長期可再生能源制氫佔據主流，制氫技術的降碳、提效、規模化降本是創新及投資重點

前面提到，氫的重要性在於降碳，但其實現實是我國制氫主要以化石燃料制氫和工業副產氫為主，碳排放極高，這也是當年Elon Musk質疑氫能的主要原因：人類為了制氫反而消耗了更多化石能源，與雙碳目標下對能源體系進行深度脫碳的初衷相違背。因此從制氫源頭進行脫碳是氫能產業未來發展的核心，其終極就是大力發展可再生能源制氫。而在現有的可再生能源制氫技術路線中，相較於還在實驗室階段的光解水和生物質制氫，電解水制氫是距離產業化最近的選項。

（資料來源：《中國氫能產業發展報告（2020）》，《煤制氫與天然氣制氫成本分析及發展建議》，《電解水制氫成本分析》，華興資本分析，數據截至2021年）

電解水制氫也有很多種技術路線，目前已經步入產業化階段的主要是ALK和PEM，也是中短期投資的主要落腳點。傳統鹼液電解（ALK）技術相對成熟，投資成本低，壽命長，單槽規模大，適合大規模工業化制氫，但可再生能源制氫場景下，其綠電耦合性和電流密度需增強。而相對的，質子膜純水電解（PEM）的制氫效率與電耦合性較好，但因使用貴金屬催化劑等材料導致成本偏高，材料體系有待優化，更適用於便攜制氫和可再生能源離網制氫。

（資料來源：專家訪談，《電解水制氫技術研究進展與發展建議》，Enapter官網，華興資本分析，數據截至2022年）

其他的技術路線仍在實驗室階段，尚需資本投入和研發沉澱，比如固體氧化物電解（SOEC）雖然效率高，熱機狀態動載性能好，但需要高溫熱源，且設備投資大、壽命短，從實驗室轉向產業化應用仍需跨越較多挑戰，陰離子膜電解（AEM）採用非貴催化劑和高性能陰離子膜，兼具低成本、高電流密度、高電耦合性等優勢，但大面積陰離子膜的研製還需要較長周期。

可以看出，目前制約制氫環節發展的三座大山是成本、效率和規模化量產能力，現有的幾類技術路線各有優劣，未來誰能夠更快克服自身的劣勢將成為資本關注的重中之重。就拿距離產業化較近的ALK和PEM來說，ALK系統啟停時間長，難以控制制氫速度，因此是否能夠通過重新設計電解槽流場等結構系統層面的增效是值得關注的方向。而PEM未來則需要關注核心材料國產化降本路徑，從而擺脫高成本對其推廣造成的桎梏。

（資料來源：《質子交換膜水電解制氫技術現狀與展望》，《碳中和背景下先進制氫原理與技術研究進展》，《中國制氫技術的發展現狀》，GGII，華興資本分析）

未來隨着綠電成本下降、電解水制氫技術提升、制氫系統智能化水平提升，制氫的三大成本項有望持續下降，預計最早2030-2035年可再生能源電解水制氫價格有望與煤制氫價格持平，迎來大規模替代化石燃料制氫的拐點。因此，2020-2030年是可再生能源電解水制氫的黃金髮展10年，預計技術迭代及電解水制氫系統的批量出貨部署會推動制氫成本降低超2倍。

（資料來源：《中國氫能產業發展報告（2020）》，華興資本分析）

隨着成本下降，綠氫滲透率將持續上升，預計2050年我國可再生能源制氫供給超6,000萬噸，對應電解槽容量約400GW，市場規模至少3,500億元。

（資料來源：《雙碳目標下我國能源電力系統發展前景和關鍵技術》，《鹼性水電解制氫技術綜述及展望》，《中國氫能源及燃料電池白皮書》，《中國氫能產業發展報告（2020）》，華興資本分析）

2．儲運加環節——目前我國儲氫以高壓氣態儲氫為主，未來儲氫的技術迭代和加氫站設備的全面國產化替代是儲運環節的創新及投資重點

氫儲運的核心是在安全的前提下保證高效率和經濟性。但目前我國最主流的高壓氣態儲氫效率較低，即使是通過結構和材料的迭代將工作壓力提升到70MPa的IV型瓶也不過5%左右的質量儲氫密度，也就是說為了儲存和運輸小部分的氫，實質需要運輸比氫重得多的儲氫瓶，大大拉高了成本。即使制氫成本被壓縮到了一定程度，只要氫氣儲運成本居高不下，我國氫能發展就仍然會被嚴重製約。

因此長期來看，氫儲運領域最重要的就是降本增效。一方面，高壓氣態儲氫技術會朝着輕量化、高壓化方向發展，通過提升單位儲氫密度來提高儲氫效率，另一方面，新技術的探索也必不可少：

低溫液態儲氫：能耗較高但可實現較高儲氫密度，且近期我國已發布液氫生產、貯存和運輸的國家標準，推動液氫的民用落地

液氨：氨的體積能量密度是液氫的兩倍，將氫轉換為氨可以進一步降低儲運的能量消耗，是具備儲運可行性的儲氫介質，但目前鮮少有公司真正實踐氨在氫能產業鏈中的應用

固態儲氫：儲氫效率較高但目前仍處於技術攻關階段，階段較為早期

（資料來源：中國鋼研科技集團（2021），華興資本分析）

除了技術本身以及產業化進程層面的差異，不同輸送距離下各儲運方案也呈現出明顯的經濟性差異，比如在500km以內的短距離運輸場景中高壓氣態的方案最為經濟，且隨着壓力的提升，效率變高的同時成本也越低，而大於500km的中長距離，高壓氣態的成本將大幅上升，液氫則成本更低。因此，未來基於技術突破、規模化應用，短距離高壓氣態儲運有望持續降本，遠距離輸送方案亦將具備經濟性，構建千億級氫能儲運市場。同時，如何配合氫能整體產業鏈的規模化發展進程及時有效地發展不同的氫儲運技術路線也是目前全產業面臨的挑戰。

（資料來源：2022年氫能管網建設與氫能產業發展論壇）

在儲運之後，加氫站是氫觸達終端應用的最後一環，目前我國加氫站在設備層面的全面國產化替代是降本關鍵，也是快速鋪設加氫站網絡的先決條件。縱觀加氫站的成本項，大部分核心裝置已基本實現國產化，但氫氣壓縮系統進口依賴程度高，是短期的發展方向之一。

（資料來源：華經產業研究院，《中國加氫站產業發展藍皮書（2022）》）

國內壓縮機從技術角度來看，以隔膜和液驅壓縮機為主；從應用場景的角度來看，在大氫源端和加氫端都有應用。氫源端壓縮機要實現降本勢必會向更大標方的制氫排量進階，而為了使得車輛有更長的續航里程和更優的經濟性，未來加氫站及應用端燃料電池車起量後站端的壓縮機亦需往高壓力、大排量發展。在技術角度，壓縮機需解決核心零部件和高壓臨氫材料氫脆的挑戰，同時儀錶盤、閥門等材料類也可着重進行國產替代。

3．用氫環節：以交通領域的燃料電池車發展為先導，重點關注燃料電池技術迭代和零部件全面國產化替代

如前文所述，氫的應用主要在泛儲能、交通和工業三大領域，其中，在政策明確的量化指引下，尤以交通領域的應用發展最為迅速，同時氫的能量密度高、續航里程長，在長續航重卡領域也打開了剛性需求。與燃氣輪機和內燃機相比，氫燃料電池系統在我國的商業化進程較快，因此氫燃料電池系統及其八大零部件是市場在現階段氫的下游應用里主要關注的方向。

（資料來源：華興資本）

燃料電池系統是最靠近終端的產品，目前已在多個示範集群形成區域頭部集團，關注頭部企業的放量和盈利情況，關注成長中企業的產品性價比差異及應用場景差異。我國重點發展PEMFC和SOFC電池，PEMFC具有功率密度大、可低溫快速啟動、體積小重量輕、壽命長的優勢，且對氧化劑要求低，空氣即可作為氧化劑，是目前技術最成熟、裝機量最大的燃料電池路線，而SOFC則在商業化初期，有機會誕生新的行業龍頭公司。

（資料來源：公開信息整理，華興資本分析）

以PEMFC為例，目前系統整體以及電堆的降本增效、核心零部件的材料和工藝體系創新是值得關注的重點。尤其是膜電極中催化劑、質子交換膜和氣體擴散層的國產替代率仍然較低，是短期國內企業需要攻關的主要方向。

（資料來源：IEA，FAO，IPCC，BCG，GGII，市場調研）

拋開技術不談，我國的燃料電池產業的商業邏輯是量和價的正反饋。政策率先推動燃料電池的裝機量上漲，大規模放量又推動成本下降，直到燃料電池在重卡領域的全生命周期成本與傳統燃油重卡相比具備競爭力就不需要補貼，而是依靠自發性需求驅動市場化的競爭。需求帶動量接着上升，再進一步帶來成本的下降，量價不斷的循環持續推動市場增長。經測算，2025年之前在補貼的支持下氫燃料電池重卡的購置成本可與柴油重卡持平，補貼退坡后，2030年氫燃料電池汽車成本可實現平價化。

（資料來源：公中汽協，華泰證券，專家訪談，華興資本分析）

以規模效益、國產化、技術進步等因素帶來的成本下降為抓手，未來氫燃料電池車的保有量將快速上升，預計系統成本降低到2~3元/w時氫燃料電池車的保有量可以突破100萬輛，對應千億乃至萬億的市場規模。

（資料來源：中汽協，華泰證券，專家訪談，華興資本分析）

有專家預計到2028年前後，燃料電池發動機成本可以降到10萬元甚至更低，產業會從重卡領域進入到乘用車，對價格和空間不敏感的乘用車細分市場率先實現燃料電池替代。屆時將是燃料電池、鋰電池的混合系統，100KW的燃料電池系統協同5~10度電的鋰電就可以實現短時加氫、長距離續航的效果。也就是說，隨着成本下降，燃料電池會不斷打開一個新市場，從重卡到乘用車，乘用車從大車到小車，從貴的車到便宜的車。

（資料來源：專家訪談）

最後，結合制氫、儲運、加氫、用氫幾大環節的降本預期，我們也測算了我國終端用氫價格的下降趨勢。在加氫站盈虧平衡的前提下，我國終端用氫價格有機會和汽油持平，如果就近消納、減少儲運成本，則平價的拐點會更早到來。氫價格下降的同時中國加氫站數量也將高速增長，到2030年將突破千餘座，進一步推動用氫需求爆發。

（資料來源：專家訪談《全球新能源發展報告》（2020），國家能源集團技術經濟研究院，氫能產業發展規劃，東吳證券，華興資本分析）

05

結語

在能源結構力求轉型的當下，我們無疑是站在了一個充滿變革的十字路口。雖然氫的能源化並不會一蹴而就、立竿見影，但無論是政策端持續加碼的風向，還是產業鏈上中下游各環節不斷地技術突破、降本提效，都讓我們確信這是一個確定性極高的萬億賽道，而現在就是見證這一切變革開端的時點。我們相信隨着產業內企業堅持不懈的探索，以及資本端的強勢加持，氫能賽道將迸發出無限的可能。