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氢能产业链简述
Wind
一路向北的小韭菜
2021-12-20 14:15:54

氢能源产业链可以分为上游、中游、下游。上游包括制氢、储运、加氢站;中游就是燃料电池;下游就是整车及应用。


一、上游

在上游环节中,制氢的价值占比最高,其次才是储运、加氢站。

1、制氢

首先分析一下制氢,制氢环节主要是氢气生产公司和制氢设备公司。


目前制氢方式为天然气制氢、煤制氢、焦炉气制氢、电解水制氢等,其中来自煤制氢的氢气占比约62%、天然气制氢占19%,工业副产占18%,电解水制氢仅占1%。石化制氢是目前主流路线,清洁能源制氢是未来发展的主要趋势,也就是“绿氢”是未来发展的主要趋势。什么是灰氢、蓝氢、绿氢?


灰氢是通过化石燃料(比如石油、煤炭等)燃烧产生的氢气,在生产过程中会有二氧化碳等排放。灰氢的生产成本较低,制氢技术较为简单,而且所需设备、占用场地都较少,生产规模偏小。目前,市面上绝大多数氢气是灰氢。


蓝氢是将天然气通过蒸汽甲烷重整或自热蒸汽重整制成。虽然天然气也属于化石燃料,在生产蓝氢时也会产生温室气体,但由于使用了碳捕捉、利用与储存等先进技术,温室气体被捕获,减轻了对地球环境的影响,实现了低排放生产。


绿氢是通过使用再生能源(比如太阳能、风能等)制造的氢气,例如通过可再生能源发电进行电解水制氢,在生产绿氢的过程中,完全没有碳排放,绿氢是氢能利用的理想形态,但受到目前技术及制造成本的限制,绿氢实现大规模应用还需要时间。


绿氢受制于转换效率等问题,制氢成本最高,但十四五规划明确到2050年以清洁能源制氢为主,绿氢制备将迎来快速发展。


伴随氢能源政策持续推进,越来越多相关产业链的上市公司纷纷布局氢气生产赛道,如宝丰能源选择从传统能源制氢切入太阳能制氢,其投资14亿元的“国家太阳能电解水制氢综合示范项目”已投产;新能源企业中隆基股份、晶科科技等均宣布布局光伏制氢,阳光电源、天合光能也表示,将在青海发展光伏制氢。


而通过副产物制氢(灰氢、蓝氢)值得关注的公司就有美锦能源等。


制氢设备主要指的还是制造绿氢的设备,构成是电解槽,电力转换系统,水循环以及气体分离提纯等模块。其中,电解槽在制氢系统中成本占比约40-50%,是制氢系统的核心部分,未来电解槽的降本增效是提升新能源制氢经济型的核心要素之一。


2、储运

储氢技术目前主要有气态储氢、液态储氢和固态储氢等,气态储氢技术成熟,成本低但密度低,体积比容量小,相比之下液态和固态储氢前期成本较高。


运氢技术主要有长管拖车运输、液氢槽车运输、管道运输等,气态管束车运输是目前国内最主流的方式,若氢气大规模应用,随着规模效应有效降低成本,液氢槽车运输和管道运输有望铺开。


在未来随着氢气用量提升,液氢储氢和管道运输将有望成为主流。


3、加氢站

基于目前单独加氢成本较高,油氢混合站或是未来发展方向之一,中石化规划到2025年将建设1000座加氢站或油氢合建站,是2020年全国加氢站数量的8.5倍。


从产业链角度来看,目前加氢站主要设备包括:压缩机、储氢罐、加气机、卸气柱、管道、控制系统等。其中压缩机、储氢罐、加气机为核心设备,压缩机是所有设备中成本占比最高的,达到30%。


二、中游

和电动车产业链一样,氢能源产业链最核心的部分是中游的燃料电池


中游燃料电池是氢能产业链的最核心的部分,占全车价值约40%。在中游燃料电池环节里,电堆价值占比约62%、空气压缩机约16%、冷却系统约7%......

根据价值占比来看,中游燃料电池主要分析一下价值链高的电堆和空气压缩机。

电堆是发生电化学反应的场所,是氢燃料车的动力来源,也是氢燃料车动力系统的核心,占燃料电池成本62%,占全车价值的25%。

国内企业在电堆功率、电池系统耐久性、产品稳定性等技术方面仍与海外有一定差距,国产替代空间大,是最值得关注的方向。

空气压缩机直接影响到燃料电池的功率、效率和尺寸,其价值量约占整个燃料电池成本的16%,占全车价值的6%。

目前国内空压机技术较国际水平仍有差距,实车功率在30kw,国际功率则达到了100kw,差距算是相当大,随着技术的不断进步,未来将会不断追赶。

电堆价值比较高,还可以再往下拆分来看,电堆的主要组成为膜电极(催化剂,质子交换膜等)和双极板。

燃料电池对催化剂的性能要求很高,因此催化剂是电堆中的核心部件,占电堆成本的36%,占整个燃料电池成本的22%。

目前我国的催化剂市场基本被国外企业占据,约占市场约80%的份额,国内主要企业仍处于小批量生产或研发阶段。

质子交换膜成本占电堆的16%,占燃料电池的10%。当前市场核心技术主要掌握在美国科慕手中,科慕占据了全球绝大多数份额。

双极板也是电堆的核心结构零部件,其性能直接行到到电池的使用寿命和输出功率,成本占比也较大,占电堆成本的23%,占燃料电池的14%。

双极板的原材料主要采用金属或石墨。前者在乘用车上使用较多,后者一般在商用车上使用。在国内市场,石墨双极板已实现国产化,但是金属双极板还处于研发阶段,未来国产替代空间大。


三、下游

下游目前主要应用就是氢能源汽车,但目前氢能源汽车较电动车完全不占优势。氢能源汽车的单车成本在50w以上,电动车的普遍价格在20w左右,氢能源汽车每百公里成本在39元,而电动车成本仅10元,现阶段氢能源汽车在乘用车领域目前无法与电动车竞争。


氢能源汽车现阶段只能先从商用车方向打开应用市场。目前国家的补贴政策主要在商用车领域,比如公交车、重型机车等。


因此投资上中游比下游会更好一些。


 第一个是美锦能源。公司目前已经搭建了氢气的“制储运加”氢能供应体系、“膜电极-燃料电池电堆-燃料电池动力系统-燃料电池商用车整车”氢能车辆制造体系,以及氢能示范应用三大体系。未来将围绕氢气的制储运加、可再生氢能供应链、氢动力核心装备、氢能关键零部件制造、氢能源车辆运营推广、碳资产运营管理等方面开展深度合作,继续在核心材料、关键技术领域有所突破,带动氢能产业链的发展。


第二个是潍柴动力。公司持有燃料电池巨头巴拉德20%股权,从2016年起对氢燃料电池展开布局,已经掌握了氢燃料、电堆、空调压缩机、电机、电控等领域的开发和生产能力。目前潍柴的燃料电池发动机已经覆盖50kW-160kW产品,应用配套订单也稳步增长。


第三个是亿华通。国内燃料电池发动机系统龙头厂商,2020年国内装配率第一,公司已与宇通客车、福田客车、中通客车、申龙客车及吉利商用车等众多优质下游客户建立稳定合作关系,并获宇通客车及申龙客车注资。

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美锦能源
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潍柴动力
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亿华通
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