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近期，河北、廣東、山東、浙江、北京、上海等全國(guó)多省市相繼在“十四五”規(guī)劃中提出發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)，將氫能概念帶入“上升?！蔽业拇驛股一向?qū)χ黝}投資充滿熱情，按照字?jǐn)?shù)越少主題越好的邏輯，“氫能”自然受到追捧。
記得上一次“氫能熱”是在2019年，當(dāng)年氫能首次寫入《政府工作報(bào)告》，報(bào)告提出要推進(jìn)充電、加氫等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，歷史總是驚人的相似，資本市場(chǎng)迅速掀起了氫能熱潮。美錦能源（000723.SZ）、雄韜股份（002733.SZ）等龍頭股大幅上漲，其中美錦能源漲幅最高，高達(dá)五倍之多。
拋開(kāi)市場(chǎng)情緒的變化，回到氫能源本身的基本面。今年是“十四五”的開(kāi)局之年，任何政策計(jì)劃都會(huì)引起市場(chǎng)的廣泛關(guān)注，這將對(duì)氫能的發(fā)展產(chǎn)生什么影響？
美錦能源與雄韜股份股價(jià)走勢(shì)，資料來(lái)源：雪球
說(shuō)到氫能，以其零污染、高能、資源豐富等優(yōu)勢(shì)，常被冠以“終極能源”的稱號(hào)，支持者自然也不少，尤其是近兩年，氫能政策頻頻出臺(tái)，不少投資者開(kāi)始對(duì)氫能的未來(lái)充滿期待，稱氫能將與風(fēng)電、光伏三分天下，一些理想主義者甚至認(rèn)為氫能將取代風(fēng)能、光伏成為人類“唯一的終極能源”。
然而，理想很美，現(xiàn)實(shí)很骨感。事實(shí)上，自從俄羅斯人在 1869 年編制了化學(xué)元素周期表，把氫放在元素周期表的首位，人們就從未停止過(guò)對(duì)氫的研究和利用，但氫能“終極能源”的理想?yún)s一直存在，保留至今。在科幻電影中，當(dāng)光伏、風(fēng)電等可再生能源遍布全球時(shí)，氫能的應(yīng)用還處于0-1階段。
如何正視這個(gè)問(wèn)題，我們不先否定市場(chǎng)對(duì)氫能的雄心勃勃的期望，但最重要的是不能孤立地看待氫能，這不是簡(jiǎn)單粗暴的物理化學(xué)參數(shù)比較，把氫能、光伏、風(fēng)電、水電放在能源體制改革的大背景下。基于此，我們又該如何看待這一波“氫能熱”？氫能在未來(lái)的能源革命中將扮演什么角色？
01、熟悉又陌生的氫能
初中化學(xué)課本里有一個(gè)簡(jiǎn)單經(jīng)典的化學(xué)反應(yīng)：水通電后生成氫氣和氧氣，燃燒后氫氣又回到水中，整個(gè)過(guò)程沒(méi)有副產(chǎn)物。同時(shí)，氫氣的熱值是化學(xué)燃料中最高的，同等質(zhì)量下，氫氣的熱值約為汽油的3.3倍，天然氣的3.4倍，煤炭的6.8倍。
更令人驚訝的是，氫資源極其豐富且容易獲取，大多數(shù)氫元素以水的形式存在于自然界中，地球表面大約有71%被水覆蓋，氫無(wú)處不在，取之不盡。
氫氣有這么多優(yōu)點(diǎn)，制氫原理只需上過(guò)初中就懂，為什么我們?cè)谌粘Ｉ钪腥匀缓苌偈褂盟?？用氫能替代傳統(tǒng)化石燃料看似完美的解決方案，但實(shí)際上很難大規(guī)模使用。
客觀地講，氫能對(duì)于普通人來(lái)說(shuō)是一種熟悉卻又陌生的能源。畢竟，我們的生活場(chǎng)景與氫能幾乎沒(méi)有重疊，大多數(shù)人能想到的就是電視上火箭發(fā)射的推力可以使用氫能。
02、理想與現(xiàn)實(shí)的差距
1. 氫氣從哪里來(lái)？
很可能不知道我國(guó)是名副其實(shí)的氫生產(chǎn)大國(guó)，2020年中國(guó)氫氣產(chǎn)量超過(guò)2500萬(wàn)噸，連續(xù)多年位居世界第一，為什么要擔(dān)心氫的來(lái)源？
事實(shí)上，雖然國(guó)內(nèi)氫氣總量很大，但大部分氫氣是灰氫和藍(lán)氫，并不環(huán)保。所謂灰氫，是指以化石能源為原料，通過(guò)甲烷蒸汽重整或自熱重整制得的氫氣，其碳排放量較高。藍(lán)氫在灰氫的基礎(chǔ)上，利用碳捕獲或碳儲(chǔ)存的方法，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳進(jìn)行處理。說(shuō)到這里，可以理解為，無(wú)論是藍(lán)氫還是灰氫，都不是真正的清潔能源。
只有從可再生能源中電解水得到的氫氣才能實(shí)現(xiàn)零排放，被業(yè)界稱為“綠色氫氣”，但綠色氫氣年產(chǎn)量?jī)H100萬(wàn)噸左右，占比不到5 %。歸根結(jié)底是因?yàn)殡娊馑茪涑杀咎摺?/span>
氫能對(duì)環(huán)境友好，且資源豐富，是一種理想的清潔能源，在這方面是毫無(wú)疑問(wèn)的。缺乏足夠的綠色氫供應(yīng)意味著連源頭問(wèn)題都沒(méi)有解決。自然，各種下游應(yīng)用也處處受限，氫能的理想也成了空中樓閣。
2012-2020年中國(guó)氫氣產(chǎn)量增長(zhǎng)情況，資料來(lái)源：中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)
綠氫、藍(lán)氫、灰氫示意圖
2. 誰(shuí)可以使用氫氣？
假設(shè)我們已經(jīng)解決了問(wèn)題 1，那么問(wèn)題 2 是“氫氣可以用于誰(shuí)？”。
未來(lái)氫能發(fā)展最有前景的場(chǎng)景之一是交通領(lǐng)域的燃料電池汽車，但燃料電池汽車也處于商業(yè)化的早期階段，正如我們?cè)凇敖裉斓臍淙剂想姵叵喈?dāng)于10年前的鋰電池”中提到：氫燃料電池的應(yīng)用還存在系統(tǒng)成本高、使用成本高、加氫站建設(shè)成本高等問(wèn)題。
國(guó)家對(duì)氫燃料電池的定位是對(duì)電氣化的補(bǔ)充，畢竟制氫電價(jià)不可能比充電電價(jià)便宜。此外，氫燃料電池的效率不如鋰電池高。所以，只要能用電，氫能其實(shí)是替代不了的。未來(lái)，氫燃料電池將主要應(yīng)用于商用車，如重卡、長(zhǎng)途客車、航空等電動(dòng)化難以實(shí)現(xiàn)的領(lǐng)域。
根據(jù)2020年版氫能與燃料電池汽車技術(shù)路線規(guī)劃，氫能在交通領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用要到2030年以后。
2020版氫能與燃料電池汽車技術(shù)路線圖，資料來(lái)源：《面向碳中和的新能源汽車創(chuàng)新與發(fā)展》（歐陽(yáng)明高），光大證券
截至2020年底，我國(guó)氫燃料電池汽車保有量約為7350輛。據(jù)估計(jì)，這些車輛每年僅消耗30,000-60,000噸氫氣，占比不到1%。相反，化學(xué)工業(yè)對(duì)氫氣的需求量最大，約占90%。但我國(guó)氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)尚處于起步階段，對(duì)氫的需求不足以支撐氫能的進(jìn)一步發(fā)展。因此，雖然國(guó)內(nèi)氫氣產(chǎn)量位居全球第一，但行業(yè)增速一直在低位徘徊，下游需求并未上來(lái)，供應(yīng)沒(méi)有動(dòng)力。
國(guó)內(nèi)氫氣需求結(jié)構(gòu)，資料來(lái)源：《中國(guó)氫能源與燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報(bào)告》
3、氫氣如何到達(dá)終端？
即使解決了氫源問(wèn)題，氫的運(yùn)輸也面臨挑戰(zhàn)。氫是元素周期表中最輕的元素，氫氣也是最輕的氣體，其密度極小，脾氣火爆（易燃易爆），導(dǎo)致運(yùn)輸成本高，目前普遍采用長(zhǎng)管拖車儲(chǔ)存和運(yùn)輸高壓氣態(tài)氫。
未來(lái)最理想的氫氣運(yùn)輸方式是管道天然氣運(yùn)輸，類似于天然氣運(yùn)輸。但是，國(guó)內(nèi)水平還比較落后。截至2019年，美國(guó)約有2600公里的氫氣管道，歐洲有1598公里，但我國(guó)的氫氣管道仍處于“百公里”水平，總里程約400公里。
氫氣主要運(yùn)輸方式比較，資料來(lái)源：錦緞研究院根據(jù)公開(kāi)信息整理
從產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看，氫能仍處于商業(yè)化初期，從生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)绞褂?，各個(gè)環(huán)節(jié)都還存在制約，此次國(guó)家的燃料電池補(bǔ)貼政策與以往的光伏、風(fēng)電、新能源汽車等行業(yè)明顯不同。氫燃料電池采取“以獎(jiǎng)代補(bǔ)”支持計(jì)劃，要求符合條件的城市群申報(bào)燃料電池發(fā)展項(xiàng)目，只有國(guó)家認(rèn)為你的地方適合發(fā)展氫燃料電池產(chǎn)業(yè)，才會(huì)批準(zhǔn)你的申報(bào)。
形勢(shì)不容樂(lè)觀另外體現(xiàn)在，我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)仍以中小企業(yè)和民營(yíng)企業(yè)為主，研發(fā)投入通常僅在億元級(jí)別，盈利水平相對(duì)較弱，主要依靠國(guó)家補(bǔ)貼。事實(shí)上，氫能的推廣應(yīng)用離不開(kāi)能源巨頭的參與，但從規(guī)劃來(lái)看，進(jìn)入氫能的行業(yè)巨頭屈指可數(shù)，介入程度有限。說(shuō)到這里，不難理解，為什么所謂的終極能量進(jìn)展緩慢。
03. 實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的最終能源格局是什么？
1、光伏是主力軍
我們先來(lái)看圖。這是2021年上半年我國(guó)發(fā)電結(jié)構(gòu)，火電占73%。據(jù)中電聯(lián)統(tǒng)計(jì)，電力行業(yè)碳排放占全國(guó)碳排放總量的30%以上，遠(yuǎn)超歐美國(guó)家。這是由于國(guó)家“煤多、油少、氣少”的資源稟賦。
2021年上半年中國(guó)發(fā)電量結(jié)構(gòu)，資料來(lái)源：國(guó)家統(tǒng)計(jì)局、國(guó)家能源局、中電聯(lián)
國(guó)內(nèi)火電以燃煤為主。如果要實(shí)現(xiàn)碳中和，首先必須拿煤炭開(kāi)刀。據(jù)清華大學(xué)氣候變化與可持續(xù)發(fā)展研究院測(cè)算，在碳中和目標(biāo)下，煤炭比重將降至5%以下，可再生能源將成為電力的主要來(lái)源。
問(wèn)題是，可再生能源種類繁多，誰(shuí)是主力軍？
讓我們談?wù)勊?。顧名思義，它需要依靠水來(lái)發(fā)電。但是，目前中國(guó)主要水電資源有一半以上正在開(kāi)發(fā)中，只有雅魯藏布江流域有更多的資源有待開(kāi)發(fā)?？傮w而言，由于環(huán)境限制和資源開(kāi)發(fā)難度大，水電未來(lái)的發(fā)展空間有限。
讓我們談?wù)労四?。?tīng)起來(lái)高大上，安全隱患最大。包括技術(shù)設(shè)計(jì)的隱患和自然災(zāi)害的發(fā)生，都可能帶來(lái)巨大的風(fēng)險(xiǎn)。此外，他們還面臨核廢料處理的污染問(wèn)題。日本福島核事故就是一個(gè)典型的例子。在世界200多個(gè)國(guó)家中，只有法國(guó)將核電作為主要能源。目前，德國(guó)、瑞士、瑞典、奧地利、日本等許多核電大國(guó)都宣布放棄和逐步淘汰核電，美國(guó)的核電站也面臨著關(guān)閉潮。
最后，讓我們談?wù)勶L(fēng)能。風(fēng)能的總量實(shí)際上是有限的。如果用來(lái)發(fā)電，風(fēng)速會(huì)下降，自然大氣流動(dòng)會(huì)受到影響。限制行業(yè)內(nèi)還沒(méi)有定論。如果在地球表面安裝了大量的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，是否會(huì)影響季風(fēng)，進(jìn)而是否會(huì)影響氣候。
從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，全球必須將可再生能源引入千家萬(wàn)戶，而水電只能在水資源豐富的地區(qū)使用。由于其特殊性，核電只能建在遠(yuǎn)離人群的海邊或島嶼上，風(fēng)電主要集中在西北和東南沿海，光伏是最少選擇的地方。從農(nóng)村建筑的屋頂?shù)礁瓯谏衬俚交鹦?，只要有光，光伏就可以工作?/span>
綜上所述，能源供應(yīng)最豐富、對(duì)環(huán)境影響最小、場(chǎng)地不受限制的可再生能源解決方案最終是光伏，全球光伏終端需求持續(xù)增長(zhǎng)的確定性進(jìn)一步增強(qiáng)。
據(jù)BP能源預(yù)測(cè)，到2060年，我國(guó)將實(shí)現(xiàn)碳中和，我國(guó)光伏發(fā)電提供的能源占比將高達(dá)35%，遠(yuǎn)超風(fēng)電和氫能。目前，光伏發(fā)電僅占2%。可以想象，未來(lái)會(huì)有巨大的增長(zhǎng)空間。
姑且不論，光伏板塊為何持續(xù)上漲？其實(shí)背后的邏輯就在這里。2020年以來(lái)，通威股份（600438.SH）、隆基股份（601012.SH）市值漲幅均超過(guò)3倍，光伏領(lǐng)軍企業(yè)受到明星資本追捧：2020年底，易方達(dá)、睿遠(yuǎn)基金、朱雀基金、云南能投等多家投資機(jī)構(gòu)競(jìng)相參與了通威股份的定向增發(fā)。2020年，隆基的單晶硅片產(chǎn)能利用率也將達(dá)到95%，單晶組件產(chǎn)能利用率將達(dá)到90%左右。
2060年中國(guó)能源結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)圖，資料來(lái)源：BP Energy Outlook 2020
2.氫能是很重要的輔助
我們認(rèn)為，更準(zhǔn)確的氫能定位是“輔助”的。
實(shí)現(xiàn)碳中和，需要在交通、工業(yè)、建筑等領(lǐng)域推進(jìn)深度脫碳。對(duì)于電氣化無(wú)法轉(zhuǎn)型的場(chǎng)景，氫能終于有了自己的一席之地。除了重卡、航空和長(zhǎng)途運(yùn)輸外，還有鋼鐵行業(yè)，這是碳排放的主要來(lái)源。氫能煉鋼目前正在尋求技術(shù)突破和規(guī)?；瘧?yīng)用。如果氫能冶金技術(shù)通過(guò)，鋼鐵行業(yè)將不再是夕陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。氫能將使許多難以脫碳的地區(qū)實(shí)現(xiàn)碳中和成為可能。
值得注意的是，隨著光伏、風(fēng)電裝機(jī)容量的增長(zhǎng)，儲(chǔ)能市場(chǎng)迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)外也陸續(xù)出現(xiàn)了超大型儲(chǔ)能項(xiàng)目，不少企業(yè)紛紛投資儲(chǔ)能行業(yè)。
在今年3月的《碳中和的“龍脈”：儲(chǔ)能》報(bào)告中，我們引入了可再生能源+儲(chǔ)能，儲(chǔ)能將成為新能源發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，循環(huán)存儲(chǔ)成本較低，可以作為電能存儲(chǔ)的補(bǔ)充，在大力發(fā)展可再生能源的同時(shí)，要加快發(fā)展儲(chǔ)能。
04、氫能發(fā)展急需的兩大動(dòng)力
1.政策補(bǔ)貼缺一不可
在能源革命中，我國(guó)處于領(lǐng)先地位。無(wú)論是光伏、風(fēng)電還是新能源汽車，中國(guó)都是最大的市場(chǎng)，但在氫能領(lǐng)域，我們落后了。
雖然氫能已被納入“十四五”規(guī)劃，并確定了重大規(guī)劃和方向，但氫能專項(xiàng)規(guī)劃尚未出臺(tái)。長(zhǎng)期以來(lái)，氫氣作為一種危險(xiǎn)品，一直受到政府的嚴(yán)格控制?，F(xiàn)在氫已經(jīng)從化學(xué)工業(yè)擴(kuò)展到能源屬性，現(xiàn)在它要被視為常規(guī)能源。添加氫氣就像添加汽油一樣。因此，如何規(guī)范使用是當(dāng)務(wù)之急，這個(gè)問(wèn)題也必須解決。
自2019年將氫能納入政府工作報(bào)告以來(lái)，股價(jià)一路高歌猛進(jìn)，但氫能項(xiàng)目業(yè)績(jī)?nèi)詿o(wú)明顯變化。此前，氫能在新能源體系中的作用和價(jià)值并不明確?；仡櫄v史，無(wú)論是新能源汽車、風(fēng)電，還是光伏，這些產(chǎn)業(yè)之所以能達(dá)到今天的規(guī)模，都離不開(kāi)政策的支持。
2.足夠便宜的綠電
電動(dòng)汽車迅速普及的一個(gè)重要原因是動(dòng)力電池成本的大幅下降，氫能的推廣需要電解水制氫成本的大幅下降及其廣泛應(yīng)用。
綠電的來(lái)源是風(fēng)電、光伏等可再生能源，但現(xiàn)在光伏和風(fēng)電的價(jià)格還不夠便宜。雖然現(xiàn)在風(fēng)電、光伏發(fā)電的簡(jiǎn)單發(fā)電成本低于煤電，但在實(shí)際生產(chǎn)中，必須考慮輸電的成本、電能入網(wǎng)的比例等?？稍偕茉窗l(fā)電成本還得繼續(xù)下降，才能實(shí)現(xiàn)真正的低價(jià)。
說(shuō)到降本，在所有可再生能源中，光伏降得最快。從2010年到2020年，光伏發(fā)電成本下降了87%。未來(lái)，隨著太陽(yáng)能電池板壽命和光電轉(zhuǎn)換效率的提高，光伏發(fā)電成本將繼續(xù)下降。根據(jù)BP發(fā)布的2020年能源展望數(shù)據(jù)，到2050年，光伏發(fā)電成本仍將比2018年降低70%。
未來(lái)30年光伏成本下降曲線，資料來(lái)源：BP Energy
另一方面，氫能的發(fā)展也需要光伏企業(yè)探索更多的應(yīng)用場(chǎng)景。通威以“漁光一體”為先導(dǎo)的“水下養(yǎng)魚、水力發(fā)電”就是一個(gè)很好的例子。截至2020年底，公司已建成基于“漁光一體化”的光伏電站45座，累計(jì)裝機(jī)容量超過(guò)2GW，這種模式正在全國(guó)推廣。
令人期待的是，除了通威、隆基等光伏行業(yè)老牌龍頭外，新勢(shì)力也在加速布局光伏行業(yè)：今年6月，特斯拉官方宣布將在中國(guó)成立“特斯拉能源”“部門。向國(guó)內(nèi)市場(chǎng)銷售太陽(yáng)能屋頂系統(tǒng)；9月，華為與河南投資集團(tuán)簽署戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，共同推進(jìn)全縣屋頂分布式光伏試點(diǎn)項(xiàng)目高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。
通威股份的“漁光一體”項(xiàng)目，資料來(lái)源：公司官網(wǎng)
05. 未來(lái)能源系統(tǒng)盛開(kāi)
作為碳排放量最大的國(guó)家，我國(guó)仍處于快速發(fā)展時(shí)期，對(duì)化石能源的需求巨大。此時(shí)，政府已經(jīng)設(shè)定了2030年的碳峰值和2060年的碳中和目標(biāo)，勢(shì)必面臨諸多挑戰(zhàn)。從另一個(gè)角度來(lái)看，碳中和的目標(biāo)對(duì)于光伏、風(fēng)電、新能源汽車等行業(yè)來(lái)說(shuō)，是一個(gè)前所未有的歷史機(jī)遇。氫能從此進(jìn)入能源轉(zhuǎn)型階段。
未來(lái)的能源需求必須多樣化。光伏、風(fēng)電、氫能、水電缺一不可，都有自己的定位。如今的氫能仍處于商業(yè)化初期，在生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用方面存在重大瓶頸，氫能的發(fā)展需要產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的貢獻(xiàn)，共同努力，實(shí)現(xiàn)質(zhì)的突破。光伏產(chǎn)業(yè)的快速增長(zhǎng)和成本下降將成為氫能增長(zhǎng)的重要推動(dòng)力，將徹底解決綠色氫的來(lái)源問(wèn)題。
氫能能走多遠(yuǎn)，取決于光伏能走多快。
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