氢能的两大核心投资逻辑：电堆与关键材料本文系基于公开资料撰写

本文系基于公开资料撰写，仅作为信息交流之用，不构成任何投资建议。
为实现“碳达峰、碳中和”的目标，我国电力行业的减碳压力不容小觑，同时也孕育着新的机遇和挑战。在“十四五”乃至更长一段时间内，氢能源将会迎来新的发展机会，在减碳进程中扮演重要角色。

文章图片
随着我国可再生能源发电量逐年增多、装机容量占比不断增大，氢储能系统可参与并网消纳，有效减少弃风弃光率，提高可再生能源综合收益。
【氢能的两大核心投资逻辑：电堆与关键材料】本文结合国内外氢能源发展现状，分析当前氢储能系统关键技术及制约因素，研究其在电力行业中的应用模式；结合相关政策研究，提出未来氢储能系统发展建议。
01
氢能源发展概述
目前广泛推广的氢能源主要指氢气的化学能，即氢气通过氧化反应所释放的能量。氢能源可替代传统化石能源作为交通工具的动力燃料，也可替代煤炭、天然气成为电力系统发电侧的能源燃料，氢能源的完整产业链示意图如图1所示。

文章图片
氢气的热值是汽油的3倍、焦炭的4.5倍，化学反应后仅产生对环境无污染的水。氢能源是二次能源，需要消耗一次能源来制取，氢气的获取途径主要有化石能源制氢和可再生能源制氢。
1、国外氢能源发展现状
日本在燃料电池关键技术和商业化应用方面处于世界领先地位，其2017年发布的《氢能源基本战略》明确了到2050年建成氢能社会的目标。日本氢能与燃料电池领域技术全面，专利数量居全球第一。
美国将10月8日定为“氢能与燃料电池日” ，其对氢能产业的重视可见一斑。美国规划制定了从研发到产业化的完整发展路线，时间从2000年一直持续到2040年。此外，美国对运行的氢能基础设施实行30%~50%的税收抵免。
欧盟规划2050年氢燃料电池汽车占家用车比重达35% 。 2014年，欧盟启动Horizon计划，在氢能和燃料电池领域的总预算达到220亿欧元。目前，欧洲正在运行的加氢站数量居全球第一，氢能技术和产业发展政策效果显著。
2、国内氢能源发展现状方法论很重要
近年来，我国高度重视氢能源产业发展，在科技专项、创新工程等方面进行了重点布局，取得了一定成效。
当前国内制氢主要还是依靠化石能源，电解水制氢占比非常有限。随着氢储能相关技术的发展和建造成本的下降，未来风、光等可再生能源制氢的规模会越来越大，我国氢能源结构会越来越清洁。
总体来说，制约我国氢能源发展的还是燃料电池电堆和关键材料。国产电堆在功率密度、系统功率、寿命等方面与先进水平相比还有差距；质子交换膜、催化剂、膜电极等关键材料和高压比空压机、氢气循环泵等关键设备依赖进口，产品价格较高，国内外燃料电池关键技术参数对比如表1所示。

文章图片
因此，我国需注重核心材料和关键技术的突破，补足短板。
02
氢储能系统关键技术
在可再生能源高占比的电力系统中，弃风弃光问题随着风电、光伏装机总容量的不断增加而日益突出。由于风电、光伏出力的预测准确程度有限，其出力随机性会对电网造成一定冲击。
氢储能系统可利用新能源出力富余的电能进行制氢，储存起来或供下游产业使用；当电力系统负荷增大时，储存起来的氢能可利用燃料电池进行发电回馈电网，且此过程清洁高效、生产灵活。当前氢储能系统的关键技术主要包含制氢、储运氢和燃料电池技术3个方面。
1、制氢
利用可再生能源发电制氢是氢能制备的重要途径，制氢成本约为1.1~2.2元/m3 ，对比煤制氢0.69~1.18元/m3和天然气制氢0.8~1.7元/m3 ，优势并不明显，但因其为“绿氢” ，综合价值较高。
目前电解水制氢主要分为碱水电解、固体氧化物电解和PEM纯水电解技术3种。其中，碱水电解制氢发展成熟、商业化程度高、成本较低，是可再生能源制氢项目的首选方式。
河北沽源风电制氢项目（200MW风电、10MW制氢）的建成、吉林舍力风光制氢储能示范项目（50MW风电、1MW制氢和1MW/（MW·h）储能）的核准批复均对提高可再生能源消纳、促进氢储能系统发展起到引领促进作用。未来随着可再生能源规模化装机及电解水能源转换效率的提高， “绿氢”制造成本会呈现持续下降趋势。