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近期，河北、廣東、山東、浙江、北京、上海等全國多省市相繼在“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，按照字數(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，當年氫能首次寫入《政府工作報告》，報告提出要推進充電、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，高達五倍之多。
拋開市場情緒的變化，回到氫能源本身的基本面。今年是“十四五”的開局之年，任何政策計劃都會引起市場的廣泛關(guān)注，這將對氫能的發(fā)展產(chǎn)生什么影響？
美錦能源與雄韜股份股價走勢，資料來源：雪球
說到氫能，以其零污染、高能、資源豐富等優(yōu)勢，常被冠以“終極能源”的稱號，支持者自然也不少，尤其是近兩年，氫能政策頻頻出臺，不少投資者開始對氫能的未來充滿期待，稱氫能將與風電、光伏三分天下，一些理想主義者甚至認為氫能將取代風能、光伏成為人類“唯一的終極能源”。
然而，理想很美，現(xiàn)實很骨感。事實上，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，人們就從未停止過對氫的研究和利用，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，當光伏、風電等可再生能源遍布全球時，氫能的應(yīng)用還處于0-1階段。
如何正視這個問題，我們不先否定市場對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，這不是簡單粗暴的物理化學(xué)參數(shù)比較，把氫能、光伏、風電、水電放在能源體制改革的大背景下?；诖耍覀冇衷撊绾慰创@一波“氫能熱”？氫能在未來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)課本里有一個簡單經(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，整個過程沒有副產(chǎn)物。同時，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，氫無處不在，取之不盡。
氫氣有這么多優(yōu)點，制氫原理只需上過初中就懂，為什么我們在日常生活中仍然很少使用它？用氫能替代傳統(tǒng)化石燃料看似完美的解決方案，但實際上很難大規(guī)模使用。
客觀地講，氫能對于普通人來說是一種熟悉卻又陌生的能源。畢竟，我們的生活場景與氫能幾乎沒有重疊，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)實的差距
1. 氫氣從哪里來？
很可能不知道我國是名副其實的氫生產(chǎn)大國，2020年中國氫氣產(chǎn)量超過2500萬噸，連續(xù)多年位居世界第一，為什么要擔心氫的來源？
事實上，雖然國內(nèi)氫氣總量很大，但大部分氫氣是灰氫和藍氫，并不環(huán)保。所謂灰氫，是指以化石能源為原料，通過甲烷蒸汽重整或自熱重整制得的氫氣，其碳排放量較高。藍氫在灰氫的基礎(chǔ)上，利用碳捕獲或碳儲存的方法，對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化碳進行處理。說到這里，可以理解為，無論是藍氫還是灰氫，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現(xiàn)零排放，被業(yè)界稱為“綠色氫氣”，但綠色氫氣年產(chǎn)量僅100萬噸左右，占比不到5 %。歸根結(jié)底是因為電解水制氫成本太高。
氫能對環(huán)境友好，且資源豐富，是一種理想的清潔能源，在這方面是毫無疑問的。缺乏足夠的綠色氫供應(yīng)意味著連源頭問題都沒有解決。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年中國氫氣產(chǎn)量增長情況，資料來源：中國煤炭工業(yè)協(xié)會
綠氫、藍氫、灰氫示意圖
2. 誰可以使用氫氣？
假設(shè)我們已經(jīng)解決了問題 1，那么問題 2 是“氫氣可以用于誰？”。
未來氫能發(fā)展最有前景的場景之一是交通領(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，正如我們在“今天的氫燃料電池相當于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)成本高等問題。
國家對氫燃料電池的定位是對電氣化的補充，畢竟制氫電價不可能比充電電價便宜。此外，氫燃料電池的效率不如鋰電池高。所以，只要能用電，氫能其實是替代不了的。未來，氫燃料電池將主要應(yīng)用于商用車，如重卡、長途客車、航空等電動化難以實現(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，資料來源：《面向碳中和的新能源汽車創(chuàng)新與發(fā)展》（歐陽明高），光大證券
截至2020年底，我國氫燃料電池汽車保有量約為7350輛。據(jù)估計，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)對氫氣的需求量最大，約占90%。但我國氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)尚處于起步階段，對氫的需求不足以支撐氫能的進一步發(fā)展。因此，雖然國內(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，供應(yīng)沒有動力。
國內(nèi)氫氣需求結(jié)構(gòu)，資料來源：《中國氫能源與燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告》
3、氫氣如何到達終端？
即使解決了氫源問題，氫的運輸也面臨挑戰(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)致運輸成本高，目前普遍采用長管拖車儲存和運輸高壓氣態(tài)氫。
未來最理想的氫氣運輸方式是管道天然氣運輸，類似于天然氣運輸。但是，國內(nèi)水平還比較落后。截至2019年，美國約有2600公里的氫氣管道，歐洲有1598公里，但我國的氫氣管道仍處于“百公里”水平，總里程約400公里。
氫氣主要運輸方式比較，資料來源：錦緞研究院根據(jù)公開信息整理
從產(chǎn)業(yè)鏈來看，氫能仍處于商業(yè)化初期，從生產(chǎn)、運輸?shù)绞褂?，各個環(huán)節(jié)都還存在制約，此次國家的燃料電池補貼政策與以往的光伏、風電、新能源汽車等行業(yè)明顯不同。氫燃料電池采取“以獎代補”支持計劃，要求符合條件的城市群申報燃料電池發(fā)展項目，只有國家認為你的地方適合發(fā)展氫燃料電池產(chǎn)業(yè)，才會批準你的申報。
形勢不容樂觀另外體現(xiàn)在，我國氫能產(chǎn)業(yè)仍以中小企業(yè)和民營企業(yè)為主，研發(fā)投入通常僅在億元級別，盈利水平相對較弱，主要依靠國家補貼。事實上，氫能的推廣應(yīng)用離不開能源巨頭的參與，但從規(guī)劃來看，進入氫能的行業(yè)巨頭屈指可數(shù)，介入程度有限。說到這里，不難理解，為什么所謂的終極能量進展緩慢。
03. 實現(xiàn)碳中和目標的最終能源格局是什么？
1、光伏是主力軍
我們先來看圖。這是2021年上半年我國發(fā)電結(jié)構(gòu)，火電占73%。據(jù)中電聯(lián)統(tǒng)計，電力行業(yè)碳排放占全國碳排放總量的30%以上，遠超歐美國家。這是由于國家“煤多、油少、氣少”的資源稟賦。
2021年上半年中國發(fā)電量結(jié)構(gòu)，資料來源：國家統(tǒng)計局、國家能源局、中電聯(lián)
國內(nèi)火電以燃煤為主。如果要實現(xiàn)碳中和，首先必須拿煤炭開刀。據(jù)清華大學(xué)氣候變化與可持續(xù)發(fā)展研究院測算，在碳中和目標下，煤炭比重將降至5%以下，可再生能源將成為電力的主要來源。
問題是，可再生能源種類繁多，誰是主力軍？
讓我們談?wù)勊?。顧名思義，它需要依靠水來發(fā)電。但是，目前中國主要水電資源有一半以上正在開發(fā)中，只有雅魯藏布江流域有更多的資源有待開發(fā)?？傮w而言，由于環(huán)境限制和資源開發(fā)難度大，水電未來的發(fā)展空間有限。
讓我們談?wù)労四堋Ｂ犉饋砀叽笊?，安全隱患最大。包括技術(shù)設(shè)計的隱患和自然災(zāi)害的發(fā)生，都可能帶來巨大的風險。此外，他們還面臨核廢料處理的污染問題。日本福島核事故就是一個典型的例子。在世界200多個國家中，只有法國將核電作為主要能源。目前，德國、瑞士、瑞典、奧地利、日本等許多核電大國都宣布放棄和逐步淘汰核電，美國的核電站也面臨著關(guān)閉潮。
最后，讓我們談?wù)勶L能。風能的總量實際上是有限的。如果用來發(fā)電，風速會下降，自然大氣流動會受到影響。限制行業(yè)內(nèi)還沒有定論。如果在地球表面安裝了大量的風力發(fā)電機，是否會影響季風，進而是否會影響氣候。
從長遠來看，全球必須將可再生能源引入千家萬戶，而水電只能在水資源豐富的地區(qū)使用。由于其特殊性，核電只能建在遠離人群的海邊或島嶼上，風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?，再到火星，只要有光，光伏就可以工作?/span>
綜上所述，能源供應(yīng)最豐富、對環(huán)境影響最小、場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)增長的確定性進一步增強。
據(jù)BP能源預(yù)測，到2060年，我國將實現(xiàn)碳中和，我國光伏發(fā)電提供的能源占比將高達35%，遠超風電和氫能。目前，光伏發(fā)電僅占2%?？梢韵胂?，未來會有巨大的增長空間。
姑且不論，光伏板塊為何持續(xù)上漲？其實背后的邏輯就在這里。2020年以來，通威股份（600438.SH）、隆基股份（601012.SH）市值漲幅均超過3倍，光伏領(lǐng)軍企業(yè)受到明星資本追捧：2020年底，易方達、睿遠基金、朱雀基金、云南能投等多家投資機構(gòu)競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)能利用率也將達到95%，單晶組件產(chǎn)能利用率將達到90%左右。
2060年中國能源結(jié)構(gòu)預(yù)測圖，資料來源：BP Energy Outlook 2020
2.氫能是很重要的輔助
我們認為，更準確的氫能定位是“輔助”的。
實現(xiàn)碳中和，需要在交通、工業(yè)、建筑等領(lǐng)域推進深度脫碳。對于電氣化無法轉(zhuǎn)型的場景，氫能終于有了自己的一席之地。除了重卡、航空和長途運輸外，還有鋼鐵行業(yè)，這是碳排放的主要來源。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，鋼鐵行業(yè)將不再是夕陽產(chǎn)業(yè)。氫能將使許多難以脫碳的地區(qū)實現(xiàn)碳中和成為可能。
值得注意的是，隨著光伏、風電裝機容量的增長，儲能市場迎來爆發(fā)式增長。國內(nèi)外也陸續(xù)出現(xiàn)了超大型儲能項目，不少企業(yè)紛紛投資儲能行業(yè)。
在今年3月的《碳中和的“龍脈”：儲能》報告中，我們引入了可再生能源+儲能，儲能將成為新能源發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，循環(huán)存儲成本較低，可以作為電能存儲的補充，在大力發(fā)展可再生能源的同時，要加快發(fā)展儲能。
04、氫能發(fā)展急需的兩大動力
1.政策補貼缺一不可
在能源革命中，我國處于領(lǐng)先地位。無論是光伏、風電還是新能源汽車，中國都是最大的市場，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，但氫能專項規(guī)劃尚未出臺。長期以來，氫氣作為一種危險品，一直受到政府的嚴格控制。現(xiàn)在氫已經(jīng)從化學(xué)工業(yè)擴展到能源屬性，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)范使用是當務(wù)之急，這個問題也必須解決。
自2019年將氫能納入政府工作報告以來，股價一路高歌猛進，但氫能項目業(yè)績?nèi)詿o明顯變化。此前，氫能在新能源體系中的作用和價值并不明確?；仡櫄v史，無論是新能源汽車、風電，還是光伏，這些產(chǎn)業(yè)之所以能達到今天的規(guī)模，都離不開政策的支持。
2.足夠便宜的綠電
電動汽車迅速普及的一個重要原因是動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。
綠電的來源是風電、光伏等可再生能源，但現(xiàn)在光伏和風電的價格還不夠便宜。雖然現(xiàn)在風電、光伏發(fā)電的簡單發(fā)電成本低于煤電，但在實際生產(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，才能實現(xiàn)真正的低價。
說到降本，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，隨著太陽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30年光伏成本下降曲線，資料來源：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，累計裝機容量超過2GW，這種模式正在全國推廣。
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成立“特斯拉能源”“部門。向國內(nèi)市場銷售太陽能屋頂系統(tǒng)；9月，華為與河南投資集團簽署戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，共同推進全縣屋頂分布式光伏試點項目高標準建設(shè)。
通威股份的“漁光一體”項目，資料來源：公司官網(wǎng)
05. 未來能源系統(tǒng)盛開
作為碳排放量最大的國家，我國仍處于快速發(fā)展時期，對化石能源的需求巨大。此時，政府已經(jīng)設(shè)定了2030年的碳峰值和2060年的碳中和目標，勢必面臨諸多挑戰(zhàn)。從另一個角度來看，碳中和的目標對于光伏、風電、新能源汽車等行業(yè)來說，是一個前所未有的歷史機遇。氫能從此進入能源轉(zhuǎn)型階段。
未來的能源需求必須多樣化。光伏、風電、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)鏈各個環(huán)節(jié)的貢獻，共同努力，實現(xiàn)質(zhì)的突破。光伏產(chǎn)業(yè)的快速增長和成本下降將成為氫能增長的重要推動力，將徹底解決綠色氫的來源問題。
氫能能走多遠，取決于光伏能走多快。
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