氫能是實現(xiàn)碳中和的終極方案

我們預計到2060年如果不考慮非電領域的能源突破，中國電氣化率在70%水平，則仍然有20億噸標準煤的能源需要完成脫碳。

隨著碳中和目標的提出，中國未來能源轉型發(fā)展的方向已經確定。預計到2060年中國經濟會達到人均GDP4.8萬美元，帶來能源需求67.3億噸標煤，較現(xiàn)在提升38%。如果以目前的能源結構不變，將會產生每年160億噸二氧化碳的碳排放。

碳排放主要有化石能源貢獻，目前中國煤炭消費幾乎占到全球的一半，是碳排放的主要來源之一。隨著中國能源轉型的加快，天然氣將逐步替代煤炭，從而減少二氧化碳的排放，實現(xiàn)中國由高碳向低碳的轉型。而氫能源的不斷加速發(fā)展，將最終實現(xiàn)碳中和的重要使命。

從排放來看能源消費中存在一部分能源利用形式難以被電力替代，而因此最終需要另外的能源形式實現(xiàn)碳中和。我們預計到2060年如果不考慮非電領域的能源突破，中國電氣化率在70%水平，則仍然有20億噸標準煤的能源需要完成脫碳。

天然氣替代實現(xiàn)高碳到低碳：1)在提供相同能量的情況下，天然氣相比石油和煤炭將減少33%和53%的碳排放;2)天然氣可以帶來多少替代：我們預計到2030年，天然氣占比增長6.9個百分點，天然氣消費量約增加4000億立方米，可減少碳排放約3.7-8.4億噸。3)天然氣的過渡能力：中國天然氣供應保障能力增強，未來要實現(xiàn)國產多元化、進口多渠道的供應格局。

氫能可能是最終解決方案。我們認為要實現(xiàn)能源最終的能源碳中和必須在非電領域推動新的技術發(fā)展和應用，目前來看主要有三個解決方案，分別是氫能源、碳捕捉和生物質。但是考慮到生物質資源上的限制，以及碳捕捉對于政策要求，氫能在產業(yè)發(fā)展，技術迭代上優(yōu)勢更強，因此更有可能是最終解決方案。

氫能具備能量密度與可商業(yè)化的充能時間。1)氫燃料電池適合對占用空間要求不高的交運場景，例如商用車、航運或者航空，因為高質量能量密度、低體積能量密度，同時其較快的充能速度也有利于商業(yè)化應用。2)氫能或可用替代煤用作水泥窯的燃料。3)氫能冶金存在一定可行性。

氫能發(fā)展的3個階段

2021E-2030E：應用初期，平價起點。我們認為，在這一階段，燃料電池技術應用得到提速，從終端應用層面帶來規(guī)?；c成本下降，同時推動能源供給端的運輸與加注成本受益規(guī)?；c環(huán)節(jié)效率提升得到快速下降，帶來供給與應用環(huán)節(jié)并行的降本。從氫能源角度，目前天然氣/煤氣重整+碳捕捉制氫短期內成本優(yōu)于可再生能源電解水制氫，成本的制約主要來源于運輸與加注環(huán)節(jié)，其中運輸受限于高壓IV型瓶應用、液氫運輸、管路運輸的不完善，而加注環(huán)節(jié)受益于加氫站設備依賴進口CAPEX較高且目前綜合運營效率較低。我們認為隨著燃料電池終端應用的起量，終端氫價格可由目前的70-80元/kg(含稅)下降至2025年的約35-40元/kg(含稅)，并至2030年下降至約30元/kg(含稅)。

2031E-2050E：步入平價，應用領域拓寬，供給與應用規(guī)模大幅提升。我們認為，在這一階段，氫能源的成本受益于富電區(qū)域新能源發(fā)電的低電價，與逐步完備的中長距離運輸/管路，使得加氫成本逐步下降至近20元/kg。同時新能源電解水制氫也將逐步成為氫能供給的主流模式。對于燃料電池車輛，當不考慮柴油針對碳排成本上升時，氫成本下降至20元/kg可直接與柴油平價。此外，此階段的非交通領域用氫的價格已逐步下降至18-20元/kg(即不考慮加氫站的加注成本)，在工業(yè)與家庭供暖領域已逐步具備一定經濟性基礎，我們認為通過初期與天然氣的混合使用，以及伴隨氫價格的進一步下降，在供暖領域，氫能也將逐步提升應用滲透率。

2051E-2060E：全面平價，碳中和目標驅動其余非電領域滲透率全面提升。我們認為，此階段受益于新能源發(fā)電成本進一步下降，儲運規(guī)模的大幅提升下應用環(huán)節(jié)成本的進一步下降，氫加注成本將下降至20元/kg以下，非交通領域氫應用成本將下降至15元/kg以下。應用領域將全面拓展至供熱供暖、船舶等非電領域，補足非電領域碳中和的拼圖。