石油化工行业深度报告：氢能源产业链有望加快发展-20190416-海通证券-25页.pdf

请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 Table_MainInfo行业研究/化工/石油化工 证券研究报告行业深度报告行业深度报告 2019 年 04 月 16 日 Table_InvestInfo投资评级 优于大市优于大市 维持维持市场表现市场表现 Table_QuoteInfo-24.87%-17.92%-10.96%-4.01%2.95%9.90%2018/42018/72018/102019/1石油化工海通综指资料来源：海通证券研究所 相关研究相关研究 Table_ReportInfo 关注危化品安全管理，行业整合大势所趋2019.04.08 PX 增量产能逐步释放，产业链利润向PTA-涤纶转移2019.04.04 （更新）“一带一路”投资机会梳理2019.03.14 Table_AuthorInfo分析师:邓勇 Tel:(021)23219404 Email: 证书:S0850511010010 分析师:朱军军 Tel:(021)23154143 Email: 证书:S0850517070005 联系人:胡歆 Tel:(021)23154505 Email: 联系人:张璇 Tel:(021)23219411 Email: 氢能源产业链有望加快发展氢能源产业链有望加快发展 Table_Summary投资要点：投资要点：氢能源产业链发展有望提速。氢能源产业链发展有望提速。据新华网报道，在今年的全国两会上，汽车产业界的全国人大代表提交了一系列关于发展氢燃料汽车的议案建议。在两会期间，氢燃料这种节能、环保、便捷性又高的能源被写进政府工作报告。3 月 26日工信部等 4 部委发布关于进一步完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知，提出地方应完善政策，过渡期后不再对新能源汽车（新能源公交车和燃料电池汽车除外）给予购臵补贴，转为用于支持充电（加氢）基础设施“短板”建设和配套运营服务等方面。氢能源产业链逐渐完善。氢能源产业链逐渐完善。氢能源的上游是氢气的制备，主要技术方式有传统能源的热化学重整、电解水和光解水；中游是氢气的储运环节，主要技术方式包括低温液态、高压气态和固体材料储氢；下游是氢气的应用，氢气应用可以渗透到传统能源的各个方面，包括交通运输、工业燃料、发电等，主要技术是直接燃烧和燃料电池技术。化石燃料制氢成本较低。化石燃料制氢成本较低。根据我们测算，不同人工制氢工艺原料天然气、甲醇、电价的采购成本（扣除增值税）分别为 2.8 元/方、2500 元/吨、0.63 元/kWh 时，天然气制氢、甲醇制氢和电解水制氢成本分别为 2.09、2.13、3.46 元/立方米，相对于电解水制氢，目前化石燃料制氢具备明显的成本优势。工业副产氢也有望成为低成本氢来源。工业副产氢也有望成为低成本氢来源。我国工业副产氢气主要来自焦炉煤气、氯碱工业及 PDH 项目等，2018 年合计副产氢气在 800 万吨以上。目前这些副产氢气很多都排放到空气中，污染环境的同时也成为危险因素。变压吸附（PSA）技术分离提纯氢气的技术在我国已经非常成熟，若能充分利用好这些低品位能源，化工副产氢气将成为我国的重要氢气源，对氢能源发展有着重要意义。我国加氢站进入发展快车道。我国加氢站进入发展快车道。截至 2018 年全球已建成 369 座加氢站，日本、德国、美国数量较多，合计占全球比重达 54%。我国排名第四，已建成加氢站23 座，占比为 6%。根据 2016 年 10 月发布的中国氢能产业基础设施发展蓝皮书（2016），到 2020 年我国建成加氢站将达 100 座，2030 年将达到 1000座。日韩技术领先，我国燃料电池车加快发展。日韩技术领先，我国燃料电池车加快发展。从全球氢燃料电池汽车的量产规模和市场商业化份额看，日本和韩国的氢燃料电池汽车技术处于领先水平，市场份额占据主导地位。目前在国际上真正实现量产的主要有丰田Mirai、本田ClarityFuel Cell、现代 ix35 FCEV、现代 NEXO 四款车型。2018 年我国燃料电池车销量为 1527 辆，其中客车销量 1418 辆、货车销量 109 辆。根据中国氢能产业基础设施发展蓝皮书（2016），到 2020 年达到 1 万辆燃料电池运输车辆，燃料电池有轨电车达 50 列；到 2030 年燃料电池车辆保有量达到 200 万辆，我国燃料电池车将迎来快速发展期。关注上市公司：关注上市公司：化石燃料制氢、工业副产氢有望成为低成本氢来源，建议关注甲醇龙头公司新奥股份、华鲁恒升新奥股份、华鲁恒升等；天然气行业龙头公司新奥股份、广汇能新奥股份、广汇能源、中国石化、中国石油源、中国石化、中国石油等；PDH 龙头卫星石化、东华能源、万华化学卫星石化、东华能源、万华化学，以及规划建设的齐翔腾达齐翔腾达等；氯碱化工龙头滨化股份、新疆天业滨化股份、新疆天业等。此外，建议关注氢气储运材料及装备相关的华昌化工、富瑞特装华昌化工、富瑞特装等。风险提示：风险提示：氢气制备成本居高不下，加氢站建设不及预期，燃料电池汽车消费不及预期等。2 0 3 7 0 0 7 2/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 4 1 6 1 6:4 1 行业研究石油化工行业 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 2 目目 录录 1.积极推进氢能源发展.5 1.1 政策频出，推进氢能源发展.5 1.2 氢能源产业链概述.6 2.上游：化石燃料制氢、工业副产氢有望成为低成本氢来源.7 2.1 人工制氢工艺及成本分析.7 2.2 工业副产氢有望成为重要氢供给来源.9 3.中游：液态氢储运或将成为发展重点.10 3.1 氢储存方式比较.10 3.2 氢的运输和配送.11 3.3 我国加氢站进入发展快车道.12 4.下游：燃料电池车是氢能源应用的主要方向之一.13 5.他山之石：日本氢工业发展进程.15 6.投资建议及相关上市公司.17 6.1 卫星石化（002648.SZ）.17 6.2 新奥股份（600803.SH）.18 6.3 滨化股份（601678.SH）.19 6.4 齐翔腾达（002408.SZ）.19 6.5 中国石化（600028.SH）.20 6.6 中国石油（601857.SH）.21 7.风险提示.21 2 0 3 7 0 0 7 2/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 4 1 6 1 6:4 1 行业研究石油化工行业 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 3 图目录图目录 图 1 氢能源产业链概况.6 图 2 全球工业氢气市场规模变化趋势.6 图 3 全球工业氢气市场格局（2017 年）.6 图 4 我国工业氢气产量与需求量变化趋势.7 图 5 全球制氢工艺原料占比（2017 年）.8 图 6 我国制氢工艺原料占比（2017 年）.8 图 7 焦炉煤气主要成分构成.9 图 8 我国焦炭和副产氢气产量变化趋势.9 图 9 我国烧碱和副产氢气产量变化趋势.9 图 10 不同储氢方式的储氢密度对比（单位摩尔原子/cm3）.11 图 11 高压储氢加氢站和液氢储氢加氢站工作原理.13 图 12 我国加氢站建设成本构成（2017 年）.13 图 13 质子交换膜燃料电池主要部件构成.14 图 14 质子交换膜燃料电池成本构成.14 图 15 全球氢燃料电池乘用车销量（辆）.15 图 16 我国加氢站氢气售价价格组成.17 2 0 3 7 0 0 7 2/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 4 1 6 1 6:4 1 行业研究石油化工行业 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 4 表目录表目录 表 1 我国氢能及燃料电池相关政策.5 表 2 不同人工制氢技术对比.7 表 3 不同工艺制氢成本分析.8 表 4 不同工艺制氢成本敏感性分析.8 表 5 国内现有 PDH 装臵及未来产能规划（截至 2018 年 6 月 30 日）.10 表 6 氢气与天然气基本参数比较.10 表 7 主要氢储存方式比较.11 表 8 主要输配氢方式比较.12 表 9 全球建成投运加氢站情况（截至 2018 年底）.12 表 10 燃料电池分类对比.14 表 11 燃料电池汽车补贴标准.15 表 12 日本氢工业早期发展.15 表 13 日本氢能源发展战略目标.16 表 14 日本加氢站补贴标准（2016 年）.16 2 0 3 7 0 0 7 2/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 4 1 6 1 6:4 1 行业研究石油化工行业 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 5 1.积极推进积极推进氢能源发展氢能源发展 1.1 政策频出，推进氢能源发展政策频出，推进氢能源发展 据新华网报道，在今年的全国两会上，汽车产业界的全国人大代表提交了一系列关于发展氢燃料汽车的议案建议。在两会期间，氢燃料这种节能、环保、便捷性又高的能源被写进政府工作报告。今年 3 月 26 日工信部等 4 部委发布关于进一步完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知，提出地方应完善政策，过渡期后不再对新能源汽车（新能源公交车和燃料电池汽车除外）给予购臵补贴，转为用于支持充电（加氢）基础设施“短板”建设和配套运营服务等方面。2006-2014 年是我国氢能及燃料电池的推广阶段年是我国氢能及燃料电池的推广阶段。根据中国政府门户网站援引新华社报道，2006 年我国将氢能及燃料电池写入国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020 年）中，提出重点研究高效低成本的化石能源和可再生能源制氢技术，经济高效氢储存和输配技术，燃料电池基础关键部件制备和电堆集成技术，燃料电池发电及车用动力系统集成技术，形成氢能和燃料电池技术规范与标准。2006-2014 年我国出台一系列政策推广使用氢能及燃料电池汽车。2015 年以来我国对氢能及燃料电池汽车政策扶持力度加大年以来我国对氢能及燃料电池汽车政策扶持力度加大。2015 年财政部等 4 部委发布关于 2016-2020 年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知，说明了燃料电池汽车推广应用补助标准。2016 年 10 月中国标准化研究员和全国氢能标准化技术委员会联合发布中国氢能产业基础设施发展蓝皮书（2016），提出了更加明确的产业规划目标：2020 年率先实现氢能汽车及加氢站的规模化推广应用，建成加氢站 100 座，燃料电池发电站达 20 万 kW,达到 1 万辆燃料电池运输车辆，燃料电池有轨电车达 50列；到 2030 年，建成加氢站 1000 座，燃料电池发电站达 1 亿千瓦，燃料电池车辆保有量达到 200 万辆。2017 年国家对于加氢站、加气站的建设提出规范要求，进一步表明了我国发展氢能源的战略方向。表表 1 我国我国氢能及燃料电池相关政策氢能及燃料电池相关政策 发布时间发布时间 政策名称政策名称 涉及氢能及燃料电池的内容涉及氢能及燃料电池的内容 2006.2 国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020 年）氢能及燃料电池技术：重点研究高效低成本的化石能源和可再生能源制氢技术，经济高效氢储存和输配技术，燃料电池基础关键部件制备和电堆集成技术，燃料电池发电及车用动力系统集成技术，形成氢能和燃料电池技术规范与标准。2010.10 关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定 新能源汽车产业。着力突破动力电池、驱动电机和电子控制领域关键核心技术，推进插电式混合动力汽车、纯电动汽车推广应用和产业化。同时，开展燃料电池汽车相关前沿技术研发，大力推进高能效、低排放节能汽车发展。2011.6 当前优先发展的高新技术产业化重点领域指南2011 年度）氢开发与利用：高效天然气制氢、化工、冶金副产煤气制氢，低能耗电解水制氢，生物质制氢、微生物制氢技术，高压容器贮氢、金属贮氢、化合物贮氢技术，氢加注设备和加氢站技术，超高纯度氢的制备技术，氢燃料发动机与发电系统技术。2014.11 关于新能源汽车充电设施建设奖励的通知 对符合国家技术标准且日加氢能力不少于 200 公斤的新建燃料电池汽车加氢站每个站奖励400 万元；对服务于钛酸锂纯电动等建设成本较高的快速充电设施，适当提高补助标准。2015.4 关于 2016-2020 年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知 燃料电池汽车推广应用补助标准：乘用车 20 万元/辆，轻型客车、货车 30 万元/辆，大中型客车、货车 50 万元/辆。2016.10 中国氢能产业基础设施发展蓝皮书 2020 年率先实现氢能汽车及加氢站的规模化推广应用，建成加氢站 100 座，燃料电池发电站达 20 万 kW,达到 1 万辆燃料电池运输车辆，燃料电池有轨电车达 50 列；到 2030 年，建成加氢站 1000 座，燃料电池发电站达 1 亿千瓦,燃料电池车辆保有量达到 200 万辆。2017.12 质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气（T-CECA-G0015-2017)首个氢能领域标准。适用于质子交换膜燃料电池汽车用氢气，规定了燃料电池汽车用氢气的术语和定义、要求、氢中主要杂质气体，如氧气、总硫、氨、一氧化碳、二氧化碳、卤化物、水、总烃及氦、氩、氮等惰性气体的测试方法，还规定了氢气的抽样、采样与浓度计算方法，氢气的包装、标志与储运，以及安全要求。2018.12 关于对国家重点研发计划高新领域可再生能源与氢能技术等9个重点专项2019年度项目申报指南建议征求意见的通知 本规定由国家科技管理信息系统公共服务平台发布。“可再生能源与氢能技术”重点专项征求稿强调：大幅提升我国可再生能源自主创新能力，推进氢能技术发展及产业化；对比 2018年专项指南，此次氢能重点专项的研究深度和广度得到显著提升。2019.3 关于进一步完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知 地方应完善政策，过渡期后不再对新能源汽车（新能源公交车和燃料电池汽车除外）给予购臵补贴，转为用于支持充电（加氢）基础设施“短板”建设和配套运营服务等方面。资料来源：财政部、工信部、国家发改委等，海通证券研究所 2 0 3 7 0 0 7 2/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 4 1 6 1 6:4 1 行业研究石油化工行业 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 6 1.2 氢能源产业链概述氢能源产业链概述 在能源短缺和环境恶化双重压力下，可持续清洁能源的开发日益迫切。氢能是一种二次能源，可以通过一定的方法利用其它能源制取，被视为 21 世纪极具发展潜力的清洁能源。氢能具有以下特点：（1）热值高，氢的热值为 142351 kJ/kg，是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，大约是汽油热值的 3 倍；（2）燃烧性能好，与空气混合时有广泛的可燃范围，且燃点高，燃烧速度快；（3）氢本身无毒，属于清洁能源，而且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用；（4）利用形态和形式多，可以气态、液态或固态金属氢化物出现，能适应贮运及不同应用环境的要求。氢能源产业链逐渐完善。氢能源产业链逐渐完善。氢能源产业链上游是氢气的制备，主要技术方式有传统能源的热化学重整、电解水和光解水等；中游是氢气的储运环节，主要技术方式包括低温液态、高压气态和固体材料储氢；下游是氢气的应用，氢气应用可以渗透到传统能源的各个方面，包括交通运输、工业燃料、发电等，主要技术是直接燃烧和燃料电池技术。图图1 氢能源产业链概况氢能源产业链概况 资料来源：氢能源行业产业链分析，海通证券研究所 全球氢工业规模不断增长，呈现区域性分布全球氢工业规模不断增长，呈现区域性分布。2017 年全球氢工业市场规模为2514.93 亿美元，同比增长 1.03%，2011-2017 年复合增速为 5.05%。2017 年亚太地区、北美、欧洲工业氢气的市场规模分别为 1071.36、555.80、517.57 亿美元，占全球的比重分别为 42.6%、22.1%、20.6%，合计占比达 85.3%，区域性分布明显。中国和印度等亚太发展中国家经济快速增长带动了亚太地区对氢能等清洁能源的需求。图图2 全球工业氢气市场规模变化趋势全球工业氢气市场规模变化趋势 图图3 全球工业氢气市场格局（全球工业氢气市场格局（2017 年）年）0%2%4%6%8%10%12%15001700190021002300250027002011201220132014201520162017市场规模（亿美元，左轴）增速（右轴）亚太42.60%北美22.10%欧洲20.58%其他14.72%资料来源：人工制氢及氢工业在我国能源自主中的战略地位，海通证券研究所 资料来源：人工制氢及氢工业在我国能源自主中的战略地位，海通证券研究所 2 0 3 7 0 0 7 2/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 4 1 6 1 6:4 1 行业研究石油化工行业 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 7 2.上游：化石燃料制上游：化石燃料制氢、工业副产氢有望成为氢、工业副产氢有望成为低成本低成本氢氢来源来源 我国工业氢气产消旺盛，基本自给自足我国工业氢气产消旺盛，基本自给自足。我国是氢能利用大国，2017 年工业氢气（不包括工业副产氢气，下同）产量和需求量分别为 1915、1910 万吨，同比分别增长3.51%、3.58%，基本维持供需平衡状态，2009-2017 年复合增速分别为 7.21%、7.20%。图图4 我国工业氢气产量与需求量变化趋势我国工业氢气产量与需求量变化趋势 0%2%4%6%8%10%12%14%16%05001000150020002500200920102011201220132014201520162017产量（万吨，左轴）需求量（万吨，左轴）产量增速（右轴）需求量增速（右轴）资料来源：人工制氢及氢工业在我国能源自主中的战略地位，海通证券研究所 2.1 人工制氢工艺及成本分析人工制氢工艺及成本分析 人工制氢的方法主要包括化石燃料制氢、电解水制氢、光解水制氢以及微生物制氢等，其中化石燃料制氢原料主要包括煤、石油、天然气等。目前化石燃料制氢方法较为成熟，并且具备产量高、成本较低的优点，但制氢过程都有温室气体排放；电解水是一种制取纯氢的最简单的方法，但是其消耗的电能太高导致不够经济，因而其发展受到很大限制；光解水被视为最理想的制氢途径，但目前技术尚不成熟。表表 2 不同人工制氢技术对比不同人工制氢技术对比 制氢方法制氢方法 反应简介反应简介 优点优点 缺点缺点 化石燃料制氢 煤制氢 主要分为煤的焦化和煤的气化 产量高、成本较低、商业化技术成熟 排放温室气体 天然气、轻质油等制氢 与水蒸气反应生成氢气产物 产量高、成本较低 排放温室气体 重油制氢 采用部分氧化法，重油与水蒸气及氧气反应制得含氢气体产物 成本低 反应所需温度高，制得氢气纯度不高，排放温室气体 电解水制氢 将直流电通入水中而在阴阳两极引起水分解为氢和氧的非自发的氧化还原反应的过程 环保、纯度高 成本高 光解水制氢 利用催化剂吸收太阳光催化水分解放出氢气的过程 环保无污染、利用太阳能 技术不成熟、转化率低 微生物制氢 借助于微生物产生氢酶，进而催化水分解制取氢气 环保、产量高 技术不成熟 资料来源：氢能利用的发展现状及趋势、氢能源行业研究报告，海通证券研究所 目前目前人工人工制氢工艺主要以化石燃料制氢为主。制氢工艺主要以化石燃料制氢为主。2017 年全球制氢原料约 96%来源于化石燃料（由于甲醇主要原料为煤炭和天然气，因此本文将甲醇制氢归类于化石燃料制氢）的热化学重整，仅有 4%源于电解水。我国制氢原料主要以煤炭和天然气为主，占比分别为 62%和 19%，电解水制氢也仅占 4%。2 0 3 7 0 0 7 2/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 4 1 6 1 6:4 1 行业研究石油化工行业 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 8 图图5 全球制氢工艺原料占比（全球制氢工艺原料占比（2017 年）年）图图6 我国制氢工艺原料占比（我国制氢工艺原料占比（2017 年）年）天然气48%醇类30%煤炭18%电解水4%煤炭62%天然气19%醇类15%电解水4%资料来源：人工制氢及氢工业在我国能源自主中的战略地位，海通证券研究所 资料来源：人工制氢及氢工业在我国能源自主中的战略地位，海通证券研究所 化石燃料制氢具备成本优势。化石燃料制氢具备成本优势。我们假设不同人工制氢工艺原料天然气、甲醇、电价的采购成本（扣除增值税）分别为 2.8 元/方、2500 元/吨、0.63 元/kWh，测算天然气制氢、甲醇制氢和电解水制氢成本分别为 2.09、2.13、3.46 元/立方米。相对于电解水制氢，目前化石燃料制氢具备明显的成本优势。表表 3 不同工艺制氢成本分析不同工艺制氢成本分析 天然气制氢天然气制氢 甲醇制氢甲醇制氢 水电解制氢水电解制氢 天然气（万元）天然气（万元）1344 甲醇（万元）甲醇（万元）1440 电费（万元）电费（万元）2520 单耗（立方米/立方米）0.6 单耗（kg/立方米）0.72 单耗（kWh/立方米）5 制氢规模（万立方米）800 制氢规模（万立方米）800 制氢规模（万立方米）800 单价（元/立方米）2.8 单价（元/吨）2500 单价（元/kWh）0.63 设备及土建折旧（万元）设备及土建折旧（万元）144 设备及土建折旧（万元）设备及土建折旧（万元）100 设备及土建折旧（万元）设备及土建折旧（万元）133 天然气制氢及纯化设备 1300 天然气制氢及纯化设备 900 天然气制氢及纯化设备 1200 设备安装 52 设备安装 36 设备安装 48 土建工程及其他 176 土建工程及其他 122 土建工程及其他 162 维修费（万元）维修费（万元）27 维修费（万元）维修费（万元）19 维修费（万元）维修费（万元）25 人工及管理费（万元）人工及管理费（万元）120 人工及管理费（万元）人工及管理费（万元）120 人工及管理费（万元）人工及管理费（万元）60 财务费用（万元）财务费用（万元）36 财务费用（万元）财务费用（万元）25 财务费用（万元）财务费用（万元）33 合计（万元）合计（万元）1671 合计（万元）合计（万元）1704 合计（万元）合计（万元）2771 单位氢成本（元单位氢成本（元/立方米）立方米）2.09 单位氢成本（元单位氢成本（元/立方米）立方米）2.13 单位氢成本（元单位氢成本（元/立方米）立方米）3.46 资料来源：天然气制氢、甲醇制氢与水电解制氢的经济性对比探讨，海通证券研究所 注：设备按 10 年、土建按 20 年折旧；土建工程及其他、维修费分别按设备购臵及安装费的 13%、2%计算；财务费用按总投资 70%贷款、10 年期 6%年利率、等额本息；天然气、甲醇制氢工作人员按照 9 人考虑，水电解制氢按照 5 人考虑 不同工艺制氢成本敏感性分析。不同工艺制氢成本敏感性分析。假设不同工艺制氢成本与原料价格线性相关，根据我们测算，如果要让单位制氢成本低于 2 元/方，天然气、甲醇、工业用电购臵成本（扣除增值税）应分别不高于 2.65 元/方、2319 元/吨、0.34 元/kWh。表表 4 不同工艺制氢成本敏感性分析不同工艺制氢成本敏感性分析 氢气氢气成本成本（元（元/方）方）天然气价格天然气价格（元（元/方）方）甲醇价格甲醇价格（元（元/吨）吨）用电价格用电价格（元（元/kWh）1.0 0.99 931 0.14 1.5 1.82 1625 0.24 2.0 2.65 2319 0.34 2.5 3.49 3014 0.44 3.0 4.32 3708 0.54 3.5 5.15 4403 0.64 4.0 5.99 5097 0.74 资料来源：天然气制氢、甲醇制氢与水电解制氢的经济性对比探讨，海通证券研究所 2 0 3 7 0 0 7 2/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 4 1 6 1 6:4 1 行业研究石油化工行业 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 9 2.2 工业副产氢有望成为重要氢供给来源工业副产氢有望成为重要氢供给来源 除了人工制氢以外，工业副产氢也有望成为重要氢能供给来源，我国工业企业，包括炼焦企业、钢铁企业、化工企业等，每年副产数百万吨氢气。目前这些副产氢气很多都排放到空气中，污染环境的同时也成为危险因素。变压吸附（PSA）技术分离提纯氢气的技术在我国已经非常成熟，若能充分利用好这些低品位能源，化工副产氢气将成为我国的重要氢气源，对氢能源发展有着重要意义。焦炉煤气是提纯氢潜力最大的工业尾气焦炉煤气是提纯氢潜力最大的工业尾气。我国是焦炭生产大国，2018 年焦炭产量4.38 亿吨，同比增长 1.6%。炼焦工业的副产品焦炉气中氢气含量约占 57%，是最主要的组成成分。按照每生产 1 吨焦炭可副产 425.6 立方米焦炉气，1 立方米焦炉气通过 PSA技术可以产生 0.44 立方米氢气计算，2018 年我国炼焦工业副产氢气约 733 万吨。图图7 焦炉煤气主要成分构成焦炉煤气主要成分构成 图图8 我国焦炭和副产氢气产量变化趋势我国焦炭和副产氢气产量变化趋势 氢气57%甲烷25%一氧化碳7%氮气5%二氧化碳3%其他3%600 650 700 750 800 850 30000 32000 34000 36000 38000 40000 42000 44000 46000 48000 50000 201020112012201320142015201620172018焦炭产量（万吨，左轴）副产氢产量（万吨，右轴）资料来源：加氢站用化工副产氢气潜力分析，海通证券研究所 资料来源：Wind、加氢站用化工副产氢气潜力分析，海通证券研究所 氯碱工业年副产氢气约为氯碱工业年副产氢气约为 80 万吨万吨。氯碱工业是通过电解饱和 NaCl 溶液来制取NaOH、Cl2和 H2，并以此为原料合成盐酸、聚氯乙烯等化工产品。我国是世界烧碱产能最大的国家，2018 年产量为 3420 万吨，同比增长 1.6%。以生产 1 吨烧碱产生 270 立方米氢气计算得到，2018 年我国氯碱工业副产氢气约 82.5 万吨。图图9 我国烧碱和副产氢气产量变化趋势我国烧碱和副产氢气产量变化趋势 40 50 60 70 80 90 100 1500 2000 2500 3000 3500 4000 201020112012201320142015201620172018烧碱产量（万吨，左轴）氢气产量（万吨，右轴）资料来源：Wind、加氢站用化工副产氢气潜力分析，海通证券研究所 我国我国 PDH 副产氢产能约副产氢产能约 30 万吨万吨。根据卓创资讯，截至 2018 年 6 月 30 日，我国共有 18 家企业具有 PDH 产能，总产能达 858.5 万吨/年，主要位于山东、浙江和江苏等地。我们按照 1 吨 PDH 副产 0.038 吨氢气计算，2018 年我国 PDH 副产氢气产能约 33万吨。2 0 3 7 0 0 7 2/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 4 1 6 1 6:4 1 行业研究石油化工行业 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 10 表表 5 国内国内现有现有 PDH 装臵及未来产能规划装臵及未来产能规划（截至（截至 2018 年年 6 月月 30 日）日）现有装臵现有装臵 企业企业 产能（万吨产能（万吨/年）年）工艺技术工艺技术 （预计）（预计）投产时间投产时间 地区地区 1 万华化学 75 Oleflex 2015 年 7 月 山东 2 宁波福基 66 Oleflex 2016 年 9 月 浙江 3 扬子江石化 60 Oleflex 2015 年 5 月 江苏 4 宁波海越 60 Catofin 2014 年 8 月 浙江 5 天津渤化 60 Catofin 2013 年 10 月 天津 6 河北海伟 50 Catofin 2016 年 7 月 河北 7 卫星石化 45 Oleflex 2014 年 8 月 浙江 8 绍兴三圆 45 Oleflex 2014 年 9 月 浙江 9 神驰化工 20 Catofin 2015 年 7 月 山东 10 京博石化 13 Oleflex 2014 年 7 月 山东 11 东明石化 9.5 Oleflex 2017 年 7 月 山东 12 齐翔化工 10 Catofin 2016 年 8 月 山东 13 中国软包装 80 Oleflex 2015 年 6 月 福建 14 三锦石化 90 Oleflex 2014 年 Q3 浙江 15 长江天然气化工 65 Oleflex 2014 年 江苏 16 东营石大胜华 20 Oleflex 2015 年 山东 17 山东海力 60 Catofin 2015 年 山东 18 鹏尊能源开发 30 Oleflex 2016 年 广东 合计合计 858.5 资料来源：卓创资讯，海通证券研究所 合成氨、合成甲醇等也可副产氢气。合成氨、合成甲醇等也可副产氢气。根据加氢站用化工副产氢气潜力分析，合成氨、合成甲醇每年副产氢气在 50 万吨左右，考虑到其分离出的氢气返回原料单元补充燃料消耗，最后分离获得氢气产量相对较小。此外，我们认为随着我国乙烯原料轻质化的推进，未来乙烷脱氢项目也有望成为化工副产氢气的来源。根据我们上面的分析，我国工业副产氢气主要来自焦炉煤气、氯碱工业及根据我们上面的分析，我国工业副产氢气主要来自焦炉煤气、氯碱工业及 PDH 项项目等，目等，2018 年合计副产氢气在年合计副产氢气在 800 万吨以上。万吨以上。化石燃料制氢、工业副产氢有望成为低化石燃料制氢、工业副产氢有望成为低成本氢来源成本氢来源。3.中游：液态氢储运或将成为发展重点中游：液态氢储运或将成为发展重点 氢气储运成本较高。氢气储运成本较高。廉价的氢气来源和储运是实现氢能产业化的基础。虽然氢气具有较高热值，但是在标准状态下其密度远低于天然气，因此相同体积氢气的能量大约只有天然气的三分之一，若要实现氢能产业化减少储运体积非常重要，这就使得氢气的储运成本更加昂贵。表表 6 氢气与天然气基本参数氢气与天然气基本参数比较比较 单位单位 氢气氢气 甲烷甲烷 热值热值 MJ/kg 120 53.2 密度密度（标准状态）（标准状态）Kg/m3 0.0887 0.707 能量能量密度密度 MJ/m3 10.7 37.6 资料来源：氢经济基础设施建设问题研究，海通证券研究所 3.1 氢储存方式比较氢储存方式比较 氢能的存储方式主要包括低温液态储氢、高压气态储氢、固态储氢等，不同的储氢方式具有不同的储氢密度，其中气态储氢方式的储氢密度最小，金属氢化物储氢方式的储氢密度最大。2 0 3 7 0 0 7 2/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 4 1 6 1 6:4 1 行业研究石油化工行业 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 11 图图10 不同储氢方式的储氢密度对比（单位摩尔原子不同储氢方式的储氢密度对比（单位摩尔原子/cm3）0.00544.25.39.17.61902468101214161820气体氢液态氢固态氢TiH2LaNi2H6Mg2Ni 资料来源：人工制氢及氢工业在我国能源自主中的战略地位，海通证券研究所 我国我国目前目前加氢站一般采用高压气态储氢。加氢站一般采用高压气态储氢。目前低温液态氢低温液态氢主要作为航天火箭推进器燃料，其储罐和拖车已在我国航天等领域应用，随着技术的不断成熟，液态储氢有望成为工业氢气的主要储存形式；高压气态储氢高压气态储氢是目前最常用、最成熟的储氢技术，其储存方式是将工业氢气压缩到耐高压容器中，钢瓶是最常用的高压气态储氢容器，具有结构简单、压缩氢气制备能耗低、充装和排放速度快等优点，但也存在着安全性能较差和体积比容量低等不足，目前我国加氢站一般采用高压气态储氢；固态储氢固态储氢方式是极具发展潜力的一种储氢方式，能有效克服高压气态和低温液态两种储氢方式的不足，具有能量密度大、操作容易、运输方便、成本低、安全程度高等优点，适合对体积要求较严格的场合，如氢能燃料电池汽车。表表 7 主要氢储存方式比较主要氢储存方式比较 低温低温液态储氢液态储氢 高压气体储氢高压气体储氢 固态储氢固态储氢 优点优点 较压缩气体能量密度大、规模经济强、技术成熟 资本成本较低、使用灵活、技术成熟 能量密度高、安全、气体纯度高 缺点缺点 液化资金成本高、为液化大量消耗电力、易蒸发 储氢能量密度低、资金成本液态储存高、高压气瓶安全问题 资金成本高、规模不经济 适用范围适用范围 数量大、储存期长、电力成本低或者直接应用液态氢 数量较小、短期、路程较短 气体数量最小、折中的重量/体积 容量（容量（Kg）100-200000 0-1000 0-100 效率（效率（%）70-80 86-90 90（不确定）附加成本（美元附加成本（美元/Kg）1.00-1.50 0.15-0.60 0.40-4.00 成本主要构成因素成本主要构成因素 能源（50%）、资金（50%）能源（25-50%）、资金（25%-75%）金属材料（75%）资料来源：氢经济基础设施建设问题研究，海通证券研究所 3.2 氢的运输和配送氢的运输和配送 根据生产和消费地点不同，生产和基础设施组织形式也有差异，可以分为分布式和集中式两种形式。分布式是指在消费氢气当地或者是燃烧电池汽车能源供应站就地小规模制造氢气，这样可以避免为运输和配送氢气设臵基础设施的费用；集中式是指氢气集中生产，生产地不同于消费地，集中式生产因规模效益将减少制氢的单位成本，但同时必须为运输和配送氢气建造基础设施，其成本较高。我们认为随着未来氢能源产业链的发展，集中式的优势将得以显现，在此之前输配环节基础设施有待发展。输配氢气主要分为管道运输和道路运输。输配氢气主要分为管道运输和道路运输。管道运输是实现长距离大规模运输氢的重要环节，我国正处于起步阶段，目前氢气管网仅有 300-400 公里（美国、欧洲已分别建成 2400 公里、1500 公里的输氢管道），最长的输氢管线为“巴陵-长岭”氢气管道，全长约 42 公里、压力为 4 MPa。压缩氢公路运输运输量小、距离短，成本相对较高；液态氢公路运输距离相对较长，运输量大于压缩氢。目前国内加氢站的外进氢气均采用目前国内加氢站的外进氢气均采用压缩气体氢运输，随着液态储氢加氢站的加快建设，压缩气体氢运输，随着液态储氢加氢站的加快建设，我们认为我们认为未来液态氢运输将成为发未来液态氢运输将成为发展重点。展重点。2 0 3 7 0 0 7 2/3 6 1 3 9/2 0 1 9 0 4 1 6 1 6:4 1 行业研究石油化工行业 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 12 表表 8 主要输配氢方式比较主要输配氢方式比较 管道管道 液态氢，公路运输液态氢，公路运输 压缩氢，公路运输压缩氢，公路运输 优势优势 大运输量、高效率、可储存、可变成本小 运输量比压缩氢大、高效率 小批量运输 缺点缺点 资本密度大 氢液化时产生费用、蒸发损失 运输量小、能源效率降低 适用适用 运输量大 距离长 运输量小，距离短 重量（重量（Kg）10 万公斤/小时 4000 公斤/卡车 10min 11min 5s 应用应用 航天、机动车 洁净电站、轻便电源 洁净电站 洁净电站、联合循环发电 机动车、洁净电站、潜艇、便携电源、航天 资料来源：搜狐网，海通证券研究所 质子交换膜燃料电池（质子交换膜燃料电池（PEMFC）成本较高成本较高。PEMFC 虽然在性能上适合车用，但其成本仍然偏高。PEMFC 主要由膜电极组件（MEA）、双极板和密封圈组成，而膜电极是其中关键部件组件，它由质子交换膜、催化剂和扩散层组成。催化剂目前主要用的是铂金，占燃料电池总成本的 36%，这是 PEMFC 成本居高不下的主要原因。图图13 质子交换膜燃料电池主要部件构成质子交换膜燃料电池主要部件构成 图图14 质子交换膜质子交换膜燃料电池成本构成燃料电池成本构成 催化剂36%双极板23%膜电极16%质子交换膜12%其他13%资料来源：氢能源行业研究报告，海通证券研究所 资料来源：氢能源行业研究报告，海通证券研究所 日韩技术领先，我国燃料电池车加快发展。日韩技术领先，我国燃料电池车加快发展。从全球氢燃料电池汽车的量产规模和市场商业