氢能战争中国发展氢能源,是不是给日本接盘?
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#西瓜财子# 氢能战争:中国发展氢能源,是不是给日本接盘?
2019年5月22日,青年汽车水氢发动机"正式下线"。
风云浙商、全国创新能手、政府生意专家、靠谱造车人 庞青年欺负普通人不懂化学,宣称找到了一种神秘催化剂,不加油、不充电、只加水,就能跑上1000公里,市委书记现场体验后,脱口用英文点赞,"It"s very good!"
结果61岁青年在8地几百亿项目烂尾之后,又又来了一次口头承诺,留下一地鸡毛,2021年2月,青年汽车破产。
没过多久,日产、本田等日本汽车厂商相继宣布停产氢能汽车,在全球引发轰动。与此同时,全国范围内多个省份相继在"十四五"规划中提出发展氢能产业,那么——
一、日本重注氢能源,是不是点歪了科技树?
二、中国发展氢能源,是不是给日本接盘?
三、大力发展氢能源的背后,又有哪些投资机会?
今天这篇文章东亚前海证券的34页深度研报制作,一次性帮助大家了解清楚,氢能 。
大家都知道,目前煤炭、石油、天然气等化石能源,是能源消费的主要来源。根据BP世界能源统计年鉴,2020年全球一次能源消费总量约557EJ(艾焦,1EJ=1018J),化石能源占比高达71% 。而可再生能源消费占比30年来虽然不断增长,但目前仅有5.4% 。
能源困境
全球化石能源消费占比71%,而我国对化石能源的依赖更加严重,2020年中国一次能源消费总量为145EJ,其中煤炭、石油、天然气消费占比分别为57%、20%和8%,合计达85%。
上世纪90年代,煤炭消费占比更是高达77% ,但是因为煤炭消费造成的污染太严重,所以逐步被污染物排放量更少的化石能源替代,但即便如此,煤炭消费占比仍然高达57% 。
除了依赖化石能源,我国还面临着另外一个难题,那就是能源依赖进口 。
根据国家统计局数据,我国能源消费总量长年大于能源生产总量,2019年全国能源消费总量为4860亿吨标准煤,生产总量为3970亿吨标准煤,消费量是生产量的1.22倍,从图里可以看到,这一比例过去20年始终都超过100%,超出的部分,都需要进口来满足。
具体到原油上,进口数量为5.57亿吨,占原油消费量的83% ,且原油对外依赖度近年来在不断攀升。
相比于煤炭、石油,天然气属于"清洁能源",近50年来全球天然气消费占比从16.9% 提升至24.7% ,大规模替代煤炭、石油等高排放化石能源。而氢气与天然气属性相似,且二氧化碳排放更低、蕴藏丰富,具备替代天然气的潜力。
具体来说,相比于传统化石能源,氢能主要有四大优势:
1)蕴藏丰富 :氢是世界上最普遍的元素,构成宇宙质量的75%,主要以化合物形态贮存于水中,而水是地球上存在最多的物质;
2)清洁低碳 :传统能源含碳量高,燃烧过程中会排放CO2等温室气体,氢燃烧不会产生污染物与温室气体;
3)热值高 :氢气的热值为120MJ(兆焦)/kg,超过所有的化石燃料,是天然气的2.5倍,汽油的3倍,煤炭的4.3倍;
4)形式多样 :制氢方式有蒸汽转化、电解水制氢以及工业副产等多种途径,氢气的不同形态可适应多种运输技术方案。
氢能战争
正是因为氢能具备诸多优势,因此在全球碳中和的背景下,推进氢能源的生产和利用,已成为大部分国家或地区的共识,包括美国、欧盟以及日本 等发达国家或地区都在大力推进氢能源发展。
美国是发展氢能最早的国家之一。1970年美国政府就已经提出"氢经济",2002年美国发布《国家氢能发展战略》,成为最早将氢能源纳入能源战略的国家之一,2012年奥巴马拨付63亿美元用于氢能等清洁能源,2019年美国发布《氢经济路线图》。
根据《氢经济路线图》,到2030年美国氢能源累计投资将达80亿美元,建成5600个加氢站,燃料电池汽车数量达到530万辆,截至2021年上半年,美国燃料电池汽车销量为1872辆,保有量破万辆,加氢站约50座,规划建设中的加氢站43座。
近50年来,美国一直在密集推动氢能技术研发和产业推广,以维持美国在能源领域的领导地位。
当然众所周知,对氢能最热心的当属日本,日本国内资源匮乏,一次能源供给有94% 来自海外,原油87% 来自中东地区,比我国高得多。
能源对外依存度过高以及2050年温室气体排放量减少80%的承诺,迫使日本加快寻找安全的替代能源,过去20年日本可再生能源消费占比不断提升,2020年达到7%。
1974年,在石油危机的影响下,日本启动名为"阳光计划"的第一个国家氢能项目,2011年东日本大地震后,日本更加重视氢能源的重要性,2014年日本政府在《能源基本计划》中将氢能定位为与电力和热能并列的核心二次能源,并提出建设"氢能社会"。
欧盟近年来也在加大对氢能源的投入,2020年欧盟发布《欧盟氢能战略》,计划未来10年向氢能产业投入数千亿欧元,目标是2050年实现碳中和。
相比之下,我国氢能建设起步较晚,2006年我国发布《国家中长期科学技术发展规划纲要》,提出研究可再生能源制氢技术。2011年在《节能与新能源汽车产业发展规划》提及化工副产制氢及加氢站技术等,随后支持政策密集出台,尤其是2020年以来,我国的氢能源发展相关政策加速推出。
透视氢能
下一个问题,既然氢能这么好,那为什么到现在为止,氢能都没有和我们的生活生产产生交集呢?为什么美国搞了这么多年,才完成了目标的五百万分之一?
理想与现实之所以有如此大的差距,关键在于三点,
氢从哪里来? 氢能给谁用? 氢如何触达终端?
这三个问题对应着氢产业链的三个环节,上游制氢、中游储运及下游应用。
氢从哪里来?
先说制氢,氢能的制备主要有四条技术路线。
直接使用化石能源制氢,因为碳排放量较大叫做灰氢 ;在化石能源制氢的过程中,利用碳捕捉等技术减少碳排放,制备出的氢叫蓝氢 ;利用太阳能、风能等可再生能源电解水制氢,可以实现碳零排放,制备出的氢叫做绿氢 。
简单来说就是灰氢成本低,但是污染大,而蓝氢、绿氢污染小,但是成本比较高。
根据IEA数据,2019年全球天然气制氢 比例75% 左右,煤炭制氢 占15% 。不同于全球天然气制氢占主导地位,我国煤制氢为首要的氢气来源,根据中国氢能联盟的数据,2019年我国煤制氢占比达到64% ,电解水制氢仅有2%左右。煤制氢的优点在于原料丰富、成本低廉、制氢效率高,但碳排放量远高于其他制氢方式。
利用碳捕获、利用与封存(CCUS)技术能够有效降低化石燃料制氢过程中的碳排放,但是使制氢成本提升30%到60%。因此化石燃料制氢的发展,很大程度取决于CCUS技术的规模化与成本下降。
绿氢可实现零碳排放,但目前电解水制氢成本约为煤、天然气制氢成本的4-5倍,绿氢的规模化发展同样取决于成本下降。
我们来看下绿氢的成本构成,明显电费是最主要部分,占比为66%。
近年来,全球可再生能源的平准化度电成本(LCOE)在不断降低,其中光伏发电LCOE从2010年的0.378美元/kWh 降低至2019年的0.068美元/kWh ,降幅为82% ,海上风电与陆上风电的降本幅度分别为29%和38%。
可再生能源电费成本的降低是绿氢推广的基础,未来随着可再生能源发电成本进一步降低,绿氢将迎来规模化发展。
预计到2050年,可再生能源电解制氢将占我国氢气供给的70%。
总体而言,在上游制氢环节,现阶段具备制氢能力或有布局的企业值得关注,另外由于未来绿氢是趋势,且可再生能源发电成本在不断下降,具备风光发电核心竞争力的龙头企业值得关注。
氢如何触达终端?
中游氢气储运包括氢气的存储和运输,存储主要有三种路径:高压气态储氢 、低温液态储氢 以及固态储氢 。
目前高压气态储氢是主流方式,技术成熟,成本最低,而液态与固态储氢尚未产业化。我国在气态储氢方面关键零部件依赖进口,液态储氢国内应用目前仅限于航天领域,民用技术还在起步阶段,与国外有较大差距,而固态储氢国内外都还在研发试验阶段。
氢气运输目前主要有气氢拖车、液氢槽车以及氢气管道三种方式。
国内普遍采用氢气拖车进行运输,气氢拖车运输因为节省了液化成本和管道运输的前期投资成本,在一定储运距离内经济性较高,适用于运输距离较近、输送量较低、氢气日用量为吨的用户端。
液态氢运输主要利用液氢槽车,液氢的单车运氢能力是气氢的10倍以上,运输效率提高,综合成本降低。但现有技术条件下,液化过程能耗和固定投资成本较高。
管道运输适用于大规模、长距离的氢气运输,可有效降低运输成本。长远来看,管道运输虽然前期投资成本较大,但是随着氢能产业链逐步完善成熟,管道大规模输氢具备显著的成本优势。
加氢站方面,根据H2Station、香橙会研究院等的数据,2020年全球累计已建成553座加氢站,
我国累计建成118座加氢站,
目前已投入运营101 座,待运营17座,在建/拟建的加氢站数量达到167座。
2020年10月,工信部提出2030年我国加氢站建设目标至少为5000座,与全球其他发达国家与地区相比,我国加氢站数量处于领先水平。
总结一下,中游储运方面,由于加氢站是连接上下游的重要枢纽,因此加氢站设备提供商以及建设、运营商将最先受益,另外储氢瓶供应商也值得关注。
氢能给谁用?
最后是下游应用,氢能的主要应用领域包括交通和工业。
根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书(2019年版)》预测,到2050年,氢能在中国终端能源体系中的占比,将至少达到10%,氢气需求量接近6000万吨 ,产业链年产值约12万亿元,其中交通领域用氢气可达2458万吨 ,占比约40% 。
随着燃料电池汽车的快速发展,交通领域的氢气需求将持续增长。2020年全球氢燃料电池汽车保有量为32535台,同比增长38%,其中中国各类燃料电池车保有量约7400辆。
燃料电池汽车的应用方向上,国内外有比较明显的差异。从国际上来看,燃料汽车主要发力于乘用车市场。
而我国氢能源在交通领域的应用,遵循商用车先发展,乘用车后发展的路径。根据新能源汽车国家检测与管理平台的数据,2020年我国燃料电池车中物流车等商用车占比达到60.5%,客车占比约39%,乘用车仅用于租赁,占比为0.1%。
不过氢燃料电池汽车现阶段仍然依赖于政府补助以及政策支持,未来随着燃料电池技术突破与规模效应带来的成本下降,燃料电池汽车的市场化进程将会加速。
氢能的另一大应用领域是工业领域,根据IEA统计数据,2018年全球的氢气使用量达1.15亿吨,主要用于原油精炼、氨制备、甲醇制备以及冶金炼钢,占比分别达到33%、27%、11%与3%。
预计到2050年,我国工业领域氢气消费占比仍将高达57%。
下游应用方面,燃料电池系统是最重要的应用环节,随着燃料电池汽车未来放量,燃料电池系统厂商将会持续受益。
好了,本篇文章就到这里了,相关上市公司分析及研报获取方式见评论区,记得评论点赞哦~
参考文献:
1."氢"装上阵,站在万亿蓝海起点,东亚前海证券 易斌
2.日本氢能战略及实践的启示,李海文等
3.日本氢燃料电池发展"一言难尽",中国能否把握超车机遇?王琳琳
4.日本氢能战略的特征、动因与国际协调,丁曼
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