川财证券研究报告 不同制氢工艺的成本对比 —氢能行业深度研究报告 所属部门：行业公司部 报告类别：行业研究报告 报告时间：2022 年 10 月 20 日 分析师：贺潇翔宇 执业证书：S1100522040001 联系方式：hexiaoxiangyu@cczq.com 北京：东城区建国门内大街 28 号民生金融中心 A 座 6 层，100005 深圳：福田区福华一路 6 号免税商务大厦 32 层，518000 上海：陆家嘴环路 1000 号恒生大厦 11 楼，200120 成都：高新区交子大道 177 号中海国际中心 B 座 17 楼，610041 ❖ 氢能发展意义重大 氢能被视为21世纪最具潜力的清洁能源，具有来源广泛、清洁无碳、灵活高效、下游应 用场景丰富的特点。通过“电-氢-电”的转化方式，形成长时间或季节储备电量的最优 方案，是一种新型的储能方式，并实现发电、储电、用电全过程零碳排放。从安全高效 角度，氢能促进可再生能源的发展，有效降低我国在石油、天然气领域对进口的依赖程 度，同时通过电氢耦合的形式缓解我国电源侧和负荷侧空间错配的问题，促进我国能源 供应和消费区域之间的平衡，提升我国能源体系的安全性和运作效率。 ❖ 多条路线并存，制氢方式多元化，绿氢长期降本空间大 煤制氢和天然气制氢属于化石能源制氢，是现阶段发展较为成熟、应用较为广泛的制氢 方式。煤炭价格在450-950元/吨时，煤制氢价格介于9.73-13.70元/kg；天然气价格在 1.67-2.74元/m3时，天然气制氢价格介于9.81-13.65元/kg。采用CCS和CCU技术后，煤制 氢的成本分别增加10%和38%，若考虑到碳税，采用CCS和CCU技术的煤制氢的生产成本可 能会具有优势。考虑到CCUS对降碳效果较为显著，化石能源+CCUS技术的制氢有望成为长 期制氢路径。 相比于化石燃料制氢，工业副产氢在一定程度上能够降低环境污染，提高资源利用效率 和经济效益。我国现有工业副产氢产能规模大，工业副产氢的成本约为9.29-22.40元/kg， 具有一定的成本优势和规模优势，有望成为氢产业绿色化可行的过渡方案。 受限于电价水平和初始固定投资成本较高，现阶段电解水制氢的成本仍较高，工业用电 价格为0.4元/kWh时，在现有条件下碱性电解水制氢成本为29.9元/kg，PEM电解水制氢成 本为39.87元/kg。电解水制氢的经济性依赖于可再生能源发电成本的降低，以及随着技 术迭代和规模增长带来的设备成本降低。当可再生能源电价降至0.16元/kWh，碱性电解 和PEM系统电解设备价格分别降至1000元/kW和2750元/kW时，碱性电解水制氢和PEM电解 水制氢成本分别是11.64元/kg和14.34元/kg，与化石能源制氢（+CCUS技术）的成本相当； 当可再生能源电价降至0.13元/kWh，碱性电解和PEM系统电解设备价格分别降至800元 /kW和1400元/kW时，碱性电解水制氢和PEM电解水制氢成本分别是9.21元/kg和10.02元 /kg，与现阶段的化石能源制氢成本相当。 ❖ 风险提示 氢能行业推广不及预期风险、新产能投产不及预期风险、制氢工艺发展不及预期风险。 本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅本页的重要声明 1/19 川财证券研究报告 正文目录 一、氢能简介 .............................................................................................................. 5 1.1 氢的特性 ........................................................................................................... 5 1.2 氢能发展意义重大 ............................................................................................. 5 1.3 氢能产业链条长，可带动多个行业发展 ............................................................. 6 二、制氢路线多样，长期绿氢需求规模大 ................................................................... 7 2.1 多条路线并存，制氢方式多样 ........................................................................... 7 2.2 双碳背景下，全球对绿氢需求高........................................................................ 8 2.3 我国氢气产能位居全球第一，未来绿氢占比有望显著提升 ................................ 9 三、不同制氢路径的成本比较 ..................................................................................... 9 3.1 煤/天然气制氢成本较低，采取 CCUS 技术有望成为长期制氢路径 ................... 9 3.2 工业副产制氢具有规模成本优势，有望成为氢能绿色化的过渡方案 ................ 12 3.3 随着规模提升和技术迭代升级，电解水制氢的经济性将逐步凸显.................... 14 四、制氢领域相关标的 .............................................................................................. 16 本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅本页的重要声明 2/19 川财证券研究报告 图表目录 图 1： 不同压力下氢气物性表 ............................................... 5 图 2： 氢与其他能源折算系数 ............................................... 5 图 3： 氢的单位转换表 ..................................................... 5 图 4： 氢气与汽油蒸汽、天然气的性质比较 ................................... 5 图 5： 我国风电装机量 ..................................................... 6 图 6： 我国光伏装机量 ..................................................... 6 图 7： 我国石油需求量和进口量 ............................................. 6 图 8： 我国天然气需求量和进口量 ........................................... 6 图 9： 氢能产业链地图（中游以燃料电池为例） ............................... 7 图 10：我国氢气需求量及预测值 ............................................. 9 图 11：我国不同制氢方式占比及预测 ......................................... 9 图 12：煤制氢的产能适应性特点 ............................................ 10 图 13：天然气蒸汽重整工艺流程 ............................................ 10 图 14：天然气制氢产成本构成 .............................................. 10 图 15：煤制氢成本构成 .................................................... 10 图 16：煤制氢成本测算 .................................................... 11 图 17：天然气制氢成本测算 ................................................ 11 图 18：焦炉煤气提纯氢气工艺 .............................................. 12 图 19：碱性电解水制氢成本测算 ............................................ 15 图 20：PEM 电解水制氢成本测算 ............................................ 15 图 21：可再生能源大规模电解水制氢关键技术研究 ............................ 16 表 1： 主要制氢路径及优缺点 ............................................... 7 表 2： 制氢方式分类及温室气体排放情况 ..................................... 8 表 3： 国际可再生能源机构对实现 1.5℃目标情景下的全球氢能预测 ............. 8 表 4： 全球发布电解水制氢规划的国家 ....................................... 9 表 5： 2025-2060 年 CCUS 各环节技术成本 .................................. 12 表 6： 典型工业副产气组成 ................................................ 13 本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅本页的重要声明 3/19 川财证券研究报告 表 7： 焦炉煤气制氢工艺的成本对比 ........................................ 13 表 8： 不同工业副产氢成本对比 ..............