（報告出品方/作者：中信建投證券，呂娟）
1.1 氫能源：實現雙碳目標的重要途徑
氫氣是一種二次能源，其本身具有熱值高、能量密度大等特點，且理論上可實現零碳排放。長期以來，氫能在中國一直被認定為高危化工產品，這使得整個氫能產業鏈在報批建設時存在諸多制約。2020年4月， 國家能源局發布《能源法（征求意見稿）》，將氫能劃分成能源范疇，大大提升氫能地位。氫能源的下游應用領域廣泛，包括燃料電池汽車、軌交船舶、發電、供暖、化工與冶金等領域，氫能源的廣泛應用是 實現雙碳目標的重要途徑。
1.2 全球推進氫能產業發展
在“碳達峰、碳中和”目標的指引下，可再生能源產業將迎來一波投資浪潮，氫能已經成為國際議程的新焦點。在占全球GDP總量52%的27個國家中，16個國家已制定全面的國家氫能戰略，包括中國在內的11個國家正在制定國家 氫能戰略。
1.3 國內政策明確支持氫能發展
國家層面對氫能以及燃料電池汽車產 業給予高度重視，并積極引導、支持 其發展。宏觀產業政策方面，自“十三五”至 “十四五”，國家連續將新能源汽車 以及燃料電池汽車列入五年科學技術 發展規劃中，明確其發展目標、重點 任務以及保障措施等，積極建設“三 縱三橫”的研發布局。2022年3月23日，國家發展改革委、國 家能源局聯合發布《氫能產業發展中 長期規劃（2021-2035年）》，明確了 氫能在我國能源綠色低碳轉型中的戰 略定位、總體要求和發展目標，將對 我國氫能產業的高質量發展發揮的重 要指導作用。
2.1 灰氫仍為主要氫源，綠氫比重有望提升
碳排放劃分氫氣類型：灰氫、藍氫、綠氫
氫元素在地球上主要以化合物的形式存在于水和化石燃料中，而氫能作為一種二次能源，需要通過制氫技術進行“提取”。根 據氫能生產來源和生產過程中的碳排放情況，人們將氫能分別命名為灰氫、藍氫、綠氫。
灰氫：使用化石燃料（例如石油、天然氣、煤炭等）燃燒制取氫氣，并對釋放的二氧化碳不做任何處理。目前，市面上絕大多 數氫氣是灰氫，約占當今全球氫氣產量的95％左右。灰氫的生產成本較低，制氫技術較為簡單，而且所需設備、占用場地都較 少，生產規模偏小。
藍氫：將天然氣通過蒸汽甲烷重整或自熱蒸汽重整制取氫氣，同時對釋放的二氧化碳進行捕捉與儲存（CCS），可實現了低排 放生產。
綠氫：使用可再生能源（例如太陽能、風能、核能等）發電電解或光解制取的氫氣，完全沒有碳排放。
三種主要制氫方法
我國的制氫工業以引進技術為主，技術相對成熟，與發達國家的差距不大。當前，氫的制取技術主要有三種比較成熟的路線：1）以煤炭、石油、天然氣為代表的化石能源重整制氫；2）以焦爐 煤氣、氯堿尾氣、丙烷脫氫為代表的工業副產提純制氫；3）以電解水制氫為代表的可再生能源制氫。其他技術路線，如生物質直接制氫和光解水制氫等目前產收率較低，仍處于實驗和開發階段，尚未達到規模制氫要求。
氫氣制備工藝以化石能源重整為主
2019年全球氫產量11500萬噸，主要來自化石能源重整制氫中的天然氣制氫，占比達46%。2019年我國氫產量3342萬噸，主要來自化石能源重整制氫中的煤制氫，占比達64%。
2.2 化石能源制氫：CCS助力低碳生產
化石能源制氫：煤制氫
化石能源制氫為目前最主要的制氫技術路線，主要包括煤制氫與天然氣制氫。煤制氫是工業大規模制氫的首選方式之一，也是我國最主要的制氫方式。其具體工藝過程是煤炭經過高溫氣化生成合成氣（H2+CO）、CO與水蒸氣經變換轉變為（H2+CO2）、脫除酸性氣體 （CO2+SO2）、氫氣提純等工藝環節，可以得到不同純度的氫氣。傳統煤氣化制氫工藝具有技術成熟、原料成本低、裝置規模大等特點，但其設備結構復雜、運轉周期相對短、配套裝 置多、裝置投資成本大，而且氣體分離成本高、產氫效率偏低、CO2排放量大。
化石能源制氫：天然氣制氫
天然氣制氫是北美、中東等地區普遍采用的制氫路線。工業上，由天然氣制氫的技術主要有蒸汽轉化法、部分氧化法以及天然氣催化裂解制氫。蒸汽轉化法（SMR）最為常用。甲烷和水蒸氣在催化劑以及高溫（500~950℃）的條件下發生化學反應：CH4+2H20=4H2+C02， 產物中氫氣體積分數可達74%。部分氧化法是由甲烷等烴類與氧氣進行不完全氧化生成合成氣，需要配置空分裝置或變壓吸附制氧裝置。天然氣催化裂解制氫主要則是天然氣在催化劑表面發生催化裂解反應生成氫氣和碳。（報告來源：未來智庫）
化石能源制氫：短期氫氣主要來源，投資機會在CCS
煤制氫
煤制氫技術路線可以大規模穩定制氫，成熟高效，價格相對較低，是目前主要的化石能源重整制氫方式。原料煤作為 最主要的消耗原料，約占煤制氫總成本的50%。以成本最低的煤氣化制氫技術為例，每小時產能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，制氫成本約8.85元/千克。結合尚處在探索示范階段的碳捕獲與封存技術（CCS）以控制化石能源重整制氫的碳排放，按照煤制氫路線單位氫氣 生成二氧化碳的平均比例計算，增加CCS后以上設定條件下的制氫成本約為15.85 元/千克。今后，隨著國內CCS技術 的進一步開發，煤制氫成本有望下降。
天然氣制氫
與煤制氫裝置相比，天然氣制氫投資低、CO2排放量小、耗水量小、氫氣產率高，是化石原料制氫路線中理想的制氫 方式。然而，我國化石資源稟賦特點是“富煤、缺油、少氣”，原油與天然氣對外依存度高，在此能源供給現狀的大背景下， 采用天然氣制氫存在氣源供應無法保障、天然氣價格高企的現實問題 。但從長遠來看，由于我國非常規天然氣資源（頁巖氣、煤層氣、可燃冰等）十分豐富，隨著未來非常規天然氣開采技 術進步、開采成本降低，必將迎來天然氣大發展的時期，屆時采用天然氣制氫預計要比煤制氫更具優勢。
3.1 儲運：高壓儲氫為主導，多條技術路線并進
氫的儲存主要包括四種形式
氫的儲存要求安全、高效、低成本、便捷，主要技術指標有容量、加注便捷性、耐久性等。當前，氫的儲存主要由氣態儲氫、液態儲氫、固體儲氫和有機液體儲氫四種形式：
(1)氣態儲氫，是將氫氣壓縮到一個耐高壓的容器里進行儲存的方式。儲運工具主要包括高壓長管拖車和管道運輸;
(2)低溫液態儲氫，是將氫氣冷凍至零下252.72℃以變為液體加注到絕熱容器中進行儲運，儲運工具主要為液氫槽罐車;
(3)固態儲氫，是以金屬氫化物、化學氫化物或納米材料等作為儲氫載體，通過化學吸附和物理吸附的方式進行氫儲運， 對儲運工具并無特殊要求;
(4)有機液體儲氫，是通過加氫反應將氫氣固定到芳香族有機化合物并形成穩定的氫有機化合物液體，最終以液體槽罐 車進行儲運。
高壓氣態儲氫占主導
高壓氣態儲氫是現階段的主要儲氫方式，其容器結構簡單、充放氫速度快，是目前最常用且發展成熟的技術。根據材質的不同，高壓儲氫瓶分為純鋼制金屬瓶（I型）、鋼制內膽纖維纏繞瓶（II型）、金屬內膽纖維纏繞瓶（III型） 和塑料內膽纖維纏繞瓶（IV型）4種。I型瓶、Ⅱ型瓶技術成熟且成本低，但儲氫密度低、安全性能差，且鋼材質重量 較高，難以滿足車載儲氫密度要求，主要用于加氫站等固定式場景；Ⅲ型、Ⅳ型瓶由內膽、碳纖維強化樹脂層及玻璃 纖維強化樹脂層組成，明顯減少了氣瓶質量，提高了單位質量儲氫密度，因此車載儲氫瓶大多使用Ⅲ、Ⅳ型兩種容器。工業領域，20MPa鋼制氫瓶已廣泛應用，且與45MPa鋼制氫瓶、98MPa鋼帶纏繞式壓力容器組合應用于加氫站。車載領域，70MPa Ⅳ型瓶已廣泛應用于海外車載領域，我國燃料電池商用車載儲氫方式以35MPa Ⅲ型瓶為主，70MPa Ⅲ型瓶也已小批量應用。
3.2 加氫站：建設提速，規模化、國產化助力降本
加氫站建設是氫能源戰略的關鍵一環
加氫基礎設施是氫能利用和發展的中樞環節，是為燃料電池車充裝燃料的專門場所。不同來源的氫氣經氫氣壓縮機增 壓后，儲存在高壓儲罐內，再通過氫氣加注機為氫燃料電池車加注氫氣。在商業運行模式下，乘用車氫氣加注時間一 般控制在3-5分鐘。加氫站的技術路線有站內制氫和外供氫兩種。其中，站內制氫加氫站包括電解水制氫、天然氣重整制氫等方式，降低 運輸費用的同時也增加了加氫站運營的難度。外供氫加氫站則是通過長管拖車、管道輸送氫氣、液氫運輸后，在站內 進行加壓、存儲和加注，運輸成本相對更高。
我國加氫站建設數量逐年提高
與高速發展的氫能制儲運、燃料電池產業對應，國內加氫站建設需求量也在激增，其建設進程隨著中石化、中石油等 能源央企的入局持續加速。據香橙會，截至2021年7月1日，中國累計建成146座加氫站(不含3座已拆除加氫站)，其中 有136座已投入運營，待運營的有10座，另有71座在建中、117座規劃中。預計2021年底將累計建成加氫站超200座。據GGII預測，2035年我國加氫站數量將突破2000座，交通加氫設施初現規模。
中國加氫站建設增長勢頭強勁
截至2021年12月31日，國內已建成加氫站共計181座，在建/擬建加氫站共計229座，增長勢頭強勁。從現有加氫站區域保有量來看，廣東省加氫站38座，居于全國首位。山東、江蘇、湖北等地加氫站保有量均超10座。2020年以來建成的加氫站主要分布在廣東、山東、湖北、河北、北京等5省和直轄市。
4.1 燃料電池系統具批量生產能力，核心零部件依賴進口
燃料電池的概念及技術
氫燃料電池是一種將儲存在燃料和氧化劑中的化學能通過電極反應直接轉化為電能的發電裝置。氫燃料電池由陰極、陽極以及夾在電極之間的電解質膜組成，當氫氣通過電池陽極時，涂在電極上的陽極催化劑將氫 氣分解為H+離子和電子，其中H+離子透過中央的電解質薄膜到達陰極，并與空氣中的氧氣、外界回路的電子通過陰 極催化劑反應生成純水。電子在通過外界回路時產生電子流，從而進行負載工作。氫燃料電池的反應過程中不涉及燃燒，能量轉換率可高達60-80%，實際的使用效率是普通內燃機的2-3倍。
燃料電池分為五種類型，質子交換膜燃料電池為主流
目前，燃料電池技術主要有堿性燃料電池、磷酸燃料電池、固體氧化物燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池和質子交換膜燃料電池。從商業應用上來看，質子交換膜燃料電池（PEMFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）和熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）是最主 要的三種技術路線。質子交換膜燃料電池由于其工作溫度低、啟動快、比功率高等優點，非常適合應用于交通和固定式電源領域，逐步成為現階段國 內外主流應用技術。固體氧化物燃料電池具有燃料適應性廣、能量轉換效率高、全固態、模塊化組裝、零污染等優點，常用在大型集中供電、中型分 電和小型家用熱電聯供領域作為固定電站。
4.2 工業、交通、電力、建筑四大下游應用領域
氫能源的有效利用既可以減少碳排放，又可以降低對化石能源的依賴，應用場景豐富。
工業領域的“綠氫轉型”
在煉化、鋼鐵、冶金等工業領域，實現“綠氫轉型”可以大幅減少工業部門的碳排放。目前，工業部門的碳排放約占全部能源二 氧化碳排放的31%，特別是鋼鐵、化工石化、水泥石灰、鋁等四大行業的排放雖約占工業總排放量的四分之三。目前灰氫用于甲醇生產、氨生產以及氫冶金領域，綠氫可以在不改變設備或技術的情況下取代大部分灰氫，消除生產灰氫導致的 二氧化碳排放。目前，瑞典、德國部分鋼鐵公司已開展了純氫冶金示范，目前處于示范階段。未來，氫氣作為新工業原料，還可通過合成航空燃 料、合成氨作為運輸用燃料等方式，在鋼鐵、航空、船運等難以脫碳行業中發揮重要作用。
交通運輸領域：氫能應用市場發展的突破口
在氫能應用體系中，交通運輸領域為氫能下游應用市場發展的突破口。氫燃料電池汽車（FCV）因其具有良好的環境相容性、能量轉換效率高、續航里程長、加注燃料時間短等特點，被視 為很有前景的清潔能源汽車；在能源的獲取上，氫氣的制取來源多樣，可克服傳統能源有限的約束。其中，氫燃料電池商用車（包括客車、物流車、重卡）將率先實現產業化的應用與運行，除了政策的激勵效應外，大 功率、長續航的氫燃料電池商用車在全生命周期層面經濟性更強，預計將在2030年前取得與純電動車型相當的全生命 周期經濟性。
電力領域：氫儲能有望成為電網的“穩定器”
當前我國光伏、風電等可再生能源迅猛發展，但其具有波動性、隨機性、發電設備的低抗擾性和弱支撐性等特點，給 電網帶來高效消納、安全運行和機制體制三大挑戰。氫儲能具備大規模、長周期優勢，可實現可再生能源電力時間、空間轉移，將成為拓展電能利用、應對可再生能源隨 機波動的最佳方式之一。2021年4月，國家能源局印發《2021年能源工作指導意見》，提出以需求為導向，探索開展氫儲能及其他創新儲能技 術的研究和示范應用。氫能作為儲能載體，將成為未來可再生能源發展的有力保證。
建筑領域：助力建筑供熱領域碳減排
熱電聯供應用模式：利用氫燃料電池為建筑、社區等供熱，并作為備用電源，與電力、熱力等能源品種實現互聯互補， 提高能源利用效率。如日本自2009年開始推廣家用燃料電池熱電聯供系統，普通家庭40%~60%的能源消耗可由此系統 供給，商業化應用推廣較為成功。天然氣摻氫供暖供電：在加拿大、美國和西歐等主要供暖市場，將一定比例的氫氣混合到天然氣管網中，對鍋爐和煤 氣灶等最終使用設備幾乎沒有影響。2022年1月，國家電投荊門綠動電廠成功實現15%摻氫燃燒改造和運行，成為全球 首個在天然氣商業機組中進行摻氫燃燒的聯合循環、熱電聯供示范項目。（報告來源：未來智庫）
冰輪環境：深耕壓縮機領域，氫能壓縮機已實現進口替代
冰輪環境以制冷壓縮機起家，掌握“全壓力、寬溫區、多工質”核心技術，服務于冷鏈物流、中央空調、工業余熱利 用及城市集中供熱；“雙碳”背景下，冰輪環境積極布局了CCUS（碳捕獲、利用與封存）和氫能兩大新領域。氫能布局方面，目前公司已搭建氫能技術研發孵化平臺，且在氫能壓縮機產品方面布局完整，已覆蓋氫液化、氫儲運、 加氫站和燃料電池全產業鏈，技術達到國際先進水平；氫能客戶方面，公司已與國富氫能、東德實業、重塑科技等企 業實現戰略合作，率先實現進口替代。
厚普股份：圍繞加氫站建設一體化布局
厚普股份的主營業務涵蓋天然氣/氫能加注設備的研發、生產和集成等，目前以天然氣、氫能、航空裝備、電子信息四 大產品為發展主線。厚普股份具備加氫站建設的EPC總包、設備集成、技術服務等覆蓋整個產業鏈的能力。在公司建設的加氫站中，加氫 機（包括加氫槍，質量流量計）和站控系統均為公司自研自制產品，最大自制率約30%-35%。公司自主研發活塞式氫氣壓縮機目前已通過了1,000小時的連續運行測試，預計量產后可提高最大自制率至60%-70%。
大元泵業：國內屏蔽泵龍頭，已批量銷售燃料電池高壓液冷泵
大元泵業為國內屏蔽泵龍頭企業，主要產品包括民用水泵(小型潛水電泵、井用潛水電泵、陸上泵等)、家庭用屏蔽泵 (熱水循環屏蔽泵等)及工業用屏蔽泵。燃料電池高壓液冷泵的主流產品與技術提供商。公司目前客戶資源豐富，已與60余家下游燃料電池系統客戶建立合作 關系，包括上海捷氫、北京億華通、濰柴動力、博世動力、康明斯、未勢能源科技、國鴻氫能等，在手訂單呈快速增 長態勢。
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文琳編輯
