氢能（二）

一、制氢成本

工业副产氢、煤制氢是国内当前比较经济型的制氢方式，电解水制氢是未来制氢的最优方案，上次的报告我们提到当前电解水制氢电价成本占电解水制氢的70%以上，一般只有电价低于0.3元/千瓦时的情况下，电解水制氢的成本相比于化石燃料制氢才会有竞争力。电解水制氢成本的关键在于耗能问题，我们当前比较成熟的电解水制氢技术是碱性电解水制氢，但碱性电解水制氢（碱水电解池）的电解效率大约在60%-75%，能耗大约是4.5-5.5千瓦时/标立方，另外的两种成本较低的电解水制氢方式分别是质子交换膜电解水(PEM)制氢和固态氧化物电解水(SOEC)制氢，固态氧化物电解水制氢(固体氧化物电解池)电解效率大约是85%-100%，能耗大约在2.6-3.6千瓦时/标立方这么一个水平，但是国内这个技术还在实验室研发，质子交换膜电解水（质子交换膜电解池）制氢电解效率大约是70%-90%，能耗在3.8-5.0千瓦时/标立方，这个技术国外已经商业化，国内还处在研发走向工业化前期的阶段。现阶段要降低电解水制氢的成本，要么是降低电解过程中的能耗，加速研发质子交换膜电解水制氢和固态氧化物电解水制氢（技术进步降低电解能耗和电解槽成本），要么采用低成本电力为制氢原料，主要是依靠光伏、风电、水电以及偏远地区的弃风弃电。

按照煤炭市场网2021年8月5日秦皇岛动力煤环渤海现货5500的报价947元/吨测算，当前煤制氢成本大约是1.38-1.69元/Nm3，平均大约是1.54元/Nm3；

天然气价格我们按照3.5元/m3来算，当前天然气制氢的成本大概是1.79-2.14元/Nm3，平均是1.96元/Nm3；

工业副产氢，主要是氯碱工业。氯碱工业中，每生产1吨烧碱约副产280立方米氢气，但国内由于氢气是氯碱工业的副产品，每年的放空率在30%左右，其制氢成本大约是1.07-1.6元/Nm3，平均是1.34元/Nm3；

根据报价2021年8月5日甲醇的价格为2290.82元/吨，那么甲醇制氢的成本大约是1.57-1.7元/Nm3，平均是1.64元/Nm3；

按照0.6元/千瓦时的工业用电电价来测算电解水制氢成本大约是3.57-4.64元/Nm3，平均4.02元/Nm3。

通过我们上述的测算对比，当前的电解水制氢成本相对于其他方式来说是比较高的，缺乏经济性！其成本大约是煤制氢的2.6倍，是天然气制氢的2.05倍，是氯碱副产氢的3倍，是甲醇制氢的2.5倍。也就是说电解水制氢要大规模商用就要先解决成本的问题，如果这么说还不够清楚的话，我们以长安CS75FCV（氢燃料电池）版本为例：2L汽油车行驶100公里耗油大约是6-8升，按照当前95号汽油7.58元/升，其百公里耗油最多60.64元，而长安CS75FCV（氢燃料电池）版本百公里耗氢大约是1千克，也就是说氢气的售价必须在60.64元/千克才能和燃油车相比，结合我们前期报告氢气成本占售价的70%，氢气原材料成本占50%，也就是说氢气原材料成本要为30.32元/千克，换算成Nm3（换算比例大约是1：11.2）就是2.71元/Nm3，和我们上述测算的4.02元/Nm3差了近1.5倍，这要求电价降到0.4元/千瓦时。同理我们估计新能源电动车百公里耗电15-20千瓦时，电价按1元1千瓦时，百公里耗电最多20元左右，那如果按照百公里20元/千克，那么氢气的原料成本就要降低至0.89元/Nm3，而这就要求电价降到0.13/千瓦时！这也就是之前报告我们多次提及的电解水制氢当前经济性低。

二、国家政策方面

氢能源必然是国家政策方面给予大力的支持，但基于上次关于氢能的研究报告，当前国内由于制氢的经济性、储氢、运氢以及其下游氢燃料电池的技术限制，当前还未大面积推广应用，许多关键技术仍在研究发展中。经过一小段时间的研究分析，我个人认为在氢能源这条产业概念中极有可能出现下一个宁德时代，所以在目前市场还处于炒概念的阶段，我们积极关注这个产业的政策、技术研发进展、每个环节中比较具有价值的投资机会。

下面的表格是我国氢能及燃料电池相关的重点政策：

可以看到政策上重点关注在燃料电池、燃料电池车，但是今年的《关于对十四五国家重点研发计划氢能技术等18个重点专项2021年度项目申报指南征求意见的通知》将氢能的绿色制取（我们之前报告提到的绿氢）、储存、运输也作为重点，同时对高效动力系统、氢进万家等也做出了指示。跟着国家的政策去做投资这点已经是毋庸置疑的，目前已经有超过三分之一的央企布局氢能源。

三、未来发展

上述的政策方面，国家的十分鼓励发展氢能源，并将其用作车辆的动力系统，目前多个国家已积极研究氢经济，全球氢气总产量已达到6500万吨，中国氢气产量为2500万吨，其中电解水制氢产能约70万吨，所占比重还比较小，未来的增长空间相比于工业副产氢受主产品产能限制和煤制氢的污染及提纯限制来说还十分巨大，预计到2030年中国氢气需求量将达6000万吨。

表 二：国内氢能及燃料电池未来发展目标

上面表格是根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》的国内氢能及燃料电池未来发展目标整理，国家大力支持氢能源的发展，主要由于氢能源的环保，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁不会污染环境，氢取代化石燃料能最大限度地减弱温室效应。利用氢能源的汽车排出的废物只是水，所以可以再次分解氢，再次回收利用。同时氢还有理想的发热值，它是除核燃料外，发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，为142351kJ/kg，是汽油发热值的3倍。

但是，氢能目前的主流发展方向是氢燃料电池，基于前文我们的测算，氢燃料电池车的经济性和燃油车相比还是略低的，更不用说和纯电动汽车相比。此外，测算电解水生产1标立方氢气大概需要7度电（7千瓦时），每度电按照标准碳排放大概0.785Kg，也就是1标立方氢气大约碳排放是5.5Kg，而1标立方氢气不到90g。对比另一种燃气车原料：天然气，其为一次性资源，生产时没有碳排放，但是燃烧时每千克碳排放是2.04Kg，也就是说每90g的天然气碳排放是0.18Kg，对比之下，氢气的间接碳排放是天然气的数十倍。这两个问题的关键主要是解决电价占制氢成本比重过大和要求发展绿氢的问题。

电价上，国家实行分时电价、大力发展分布式光伏、风电等可再生能源，以及电解水制氢技术的研发提高电解效率等来降低电力成本占制氢成本比重过大严重降低氢能源经济性的问题；光伏等可再生能源发电电解水制氢的绿氢方面，当前国内不论是风电、水电还是光伏发电电价都还是超过我们认为的电解水制氢的经济性电价，弃风弃电方面，国内的弃风弃电主要集中在西北地区，数据统计我们目前只找到18年的数据，我认为不足以反映当前的情况，但是按照18年的数据，国内风电、光伏等可再生能源弃电大约1000亿千瓦时，若将弃电按照10%用于制氢计算，可满足超过100万辆乘用车用氢需求。

综合上述，当前的电解水制氢成本平均4.02元/Nm3，电价0.6元/千瓦时，只有当电价降到0.3元/千瓦时以下或者电解效率提升使得电解水制氢成本降低至2.01元/Nm3以下才具有一定的经济性！根据第三方统计，当前国内的煤制氢、氯碱副产氢在短期是能够满足国内需求的，但是碳排放权的引入必然使得上述蓝氢、灰氢的成本上升，中长期来看，这些方式并不是最优的制氢方式，在碳达峰碳中和的大环境下，绿色制取氢气才是主流。

请注意外在因素改变影响报告有效性！

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