最近国家标准委、国家发展改革委等六部门联合印发 《氢能产业标准体系建设指南(2023 版)》，明确了近三年国内国际氢能标准化工作重点任务，系统构建了氢能制、 储、输、用全产业链标准体系。指南旨在贯彻落实国家关于发展氢能产业的决策部署，充分发挥标准对氢能产业发展的规范和引领作用。
氢能前景无限。通过将电能转换成氢能，再通过多种途径将氢能加以利用，可以部分克服可再生能源本身的局限性，从而更好地匹配能源供给和需求。氢能可直接应用于丰富的下游场景，包括氢能交通、工业脱碳、大规模储能和运输等。在中国，随着下游氢能消费市场增长和应用场景拓展，上游可再生能源市场玩家纷纷投资布局氢能产业，推动氢能全产业链发展。
氢能产业现状如何？有哪些投资机会？近期钛资本邀请上海自贸区基金合伙人路宜来进行分享，主题是：宽眼界、长眼光——产业资本助力氢能发展。路宜是浙江大学与麻省理工学院联合培养材料学博士，长期关注新能源、新材料等先进制造领域，在氢能领域主要投资了氢晨科技、治臻股份、中科富海、中鼎恒盛、嘉资新材、汉丞科技、亿氢科技等。曾获2022年度中国创投金鹰奖“碳中和行业最佳创投机构”、第一财经股权价值榜“杰出绿色投资人”、2022年度/2021年度上海股权投资协会新能源最佳投资人。本次分享主持人是钛资本董事总经理陈蓉，以下为分享实录：
国家氢能产业发展战略
氢能源作为优化和调整能源结构的重要途径之一，在多个领域有广泛应用，包括化工、电子农业以及交通领域。这些都是工业和交通领域绿色低碳转型的重要载体。双碳并不是完全消除碳排放，而是要使排放与吸收达到平衡。因此，我们需要引入一些新型碳能源形式，以渗透到现有的能源结构中。
国家已明确氢电协同作为氢能源发展的关键战略思路。未来，到2050年左右，氢能源将在我国终端能源体系中扮演重要角色，占据大约五分之一的份额，这将推动10万亿级别的新兴产业发展和战略机遇。目前在商业化方面已经取得了重要突破，尤其是在代表性产业上，而燃料电池车辆无疑是其中之一。
今年上半年出台了一些重要政策，如上海市的政策。这些政策将引起许多投资者对未来发展前景的关注，甚至会涉及退出机会。此外，强调了氢能源的中长期规划，并提出在国家发改委能源局创建“1+N”政策体系，以支持符合条件的轻型能源企业在科创板和创业板上市。如推动氢气充电站建设以及推动电力网络的峰值调节等，都是为未来全天候储能应用场景制定政策的一部分。
氢能产业投资现状分析
2021年是氢燃料电池产业的一个重要时间节点。自双碳政策出台以后，各种涉及氢燃料电池的项目如雨后春笋般涌现。锂电池产业发展较早，从2009年开始推广，经过了16年的发展，至今已经非常成熟。但氢能源实际上在2021年仍处于初级发展阶段。氢能源装置本身是一个发动机装置，需要来自各方面的配套设施，而不仅仅是电能供应。
虽然有36家企业在2021年获得了超过40亿元的融资，但主要集中在燃料电池电堆领域。许多项目涉及到系统、膜极板、催化剂等方面的研发。氢能源产业链是一个全链条的事情，需要产业链各个环节都要平衡发展。
2022年，很多企业更加坚定地投身于氢能源行业。国富氢能等三家氢能源企业已经在科创板上市。这些举措增强了市场信心。市场融资规模也不断扩大，整个行业从整车到上游都在不断地降低价格，降价给整个产业链的企业带来了困难，包括毛利下降和应收账款增加，政策补贴未能兑现，导致整个行业财务状况不佳。
2023年上半年，氢能源领域仍然有数百亿元的融资。尽管目前市场上存在许多不成熟的技术，但核心材料仍然值得关注，因为制氢将会是一个巨大的市场，市场规模可能达到数千亿元，远远超过氢燃料电池车市场。
氢能产业现状及投资机遇
氢能源产业链非常长，包括生产、储存、运输和使用等环节，我们主要关注氢能商用车，特别是大型重型卡车。因为一辆49吨的重型卡车，其排放相当于大约200辆乘用车。但实际上，我们的定位是减排和应对双碳目标。尤其在北方，许多煤化工、焦化工、钢铁等重工业企业，需要大量的氢气来减少排放。
像陕西的榆林，拥有丰富的矿产资源，每天有大约10万多辆重卡，吨位各不相同，包括31吨自卸车、42吨、49吨等吨位的卡车，45吨搅拌车、未来还有54吨自卸车等。每天都在运输矿石、煤炭和其他物资。这些卡车在推动碳减排方面扮演了重要角色，是市场化需求的重要驱动力。
同时，要加快氢气制备，目前我国主要使用化石燃料进行氢气生产，短期内仍是主要方法，因为成本较低，而且氢气的来源多样，包括副产品氢气，这些副产品来自化工企业、生物医药企业以及农药化工等领域。然而，从长远来看，随着可再生能源电价的下降，清洁、高效的绿色氢气将成为制氢的主要方法，这个市场规模已经非常庞大。
另一种方法是电解水制氢，已经取得了一些进展。目前，总产能已经达到了7-8GW。然而，碱性电解槽无法与风能光能相结合，而PEM电解槽在这方面更有优势。但成本较高，如上半年招标的项目所示，碱性电解槽的成本基本上在每兆瓦30万元左右。今年上半年的出货量已经达到576兆瓦，去年全年达到722兆瓦，预计全年总量将达到约1.5GW。
关于储运方面，在100公里至150公里的运输范围内，高压气态储存仍然具有经济优势。从长远来看，随着运输距离的增加，以及氢能源的战略重要性，我们需要考虑管道的建设和发展，这将是一个需要关注的重要领域。
首先，我们分析三种储运方式，一是车载储氢瓶，目前有35兆帕和70兆帕两种类型。目前的技术方向是朝着70兆帕的储氢瓶发展，无论是三型还是四型的瓶子，都希望能达到70兆帕。
二是液氢。液氢的能耗目前确实较高，因为需要将氢气冷却到-253摄氏度的液氢状态。未来，我们希望能够改进这项技术。如果是远距离运输，液氢的运输成本优势就会显现出来。
三是固态储氢和有机态储氢。最早的固态储氢材料需要加热到200多摄氏度，现在可能通过掺入一些稀土金属可以降低到100摄氏度以下，但仍然需要耗能。
储氢和运输实际上是分不开的，拖车的氢气压力要控制在20兆帕，另外还需要管道，但是建设管道需要基础设施。目前，国家已经在推动这方面的示范项目，比如中石化的西气东输项目，已经有400公里的氢气混合管道。目前，因为传统金属材料不适用于氢气，所以现在有人在研究使用特殊的塑料材料，如尼龙等。
值得关注的是，2020年，国务院发展研究中心的万钢提出了一个构想，即将3+2城市群和山东的“氢进万家”科技示范项目连接起来，建立跨区域的氢能高速公路示范线。这将有助于解决燃料电池汽车推广中的一个制约因素。这一构想的核心思想是呼吁社会将更多精力投入到加氢站的建设上。
关于加氢站设备供应方面，已经有多家成熟的企业。但加氢站面临的主要制约包括成本较高和安全问题。目前，设备成本已经达到了加油站的两倍。此外，安全监管方面，不同地方政府和各级官员对于加氢站的态度和认识也不一致。
2022年，氢燃料电池汽车的产销量创下历史新高，分别达到了3626辆和3367辆。这意味着如今这些车辆已经不需要补贴来推动销售。然而，到今年上半年，上海市计划在“十四五”期间，从2021年到2025年推广1万辆氢燃料电池车，但到目前为止，还剩下7300多辆需要完成。政府的态度是积极的，但企业面临着高成本、不提供补贴、巨额应收账款和难以融资等问题。
就不同商用车型的发展前景来看，氢能车目前主要发挥作用于锂电无法涵盖的应用场景，包括长途运输和低温环境。在寒冷的气候条件下，氢能的启动和停止性能明显优于锂电池。目前，磷酸铁锂电池在锂电池市场中占据主导地位，但磷酸铁锂电池对低温环境较为敏感。三元锂电池对低温较为耐受，但其安全性和成本是个问题。因此，氢能车在北方重工业等特定应用场景中具有独特的优势。
目前大约三分之一的氢能车辆属于49吨级别，这是一个非常重要的领域，也是氢能车的特点之一。在吨位级别的车辆方面，未来的需求量将非常大。
作为投资者，在新能源领域需要关注哪些细分赛道的发展趋势呢？首先是氢气生产。根据预测，到2030年，我国氢气的年需求量将接近3700多万吨，而到2025年，这个数字将达到2800多万吨。这些氢气的来源包括煤化工、天然气制氢、氯碱化工、工业复产等领域。
其次是PEM电解技术。PEM电解的优势在于其电解产氢气的纯度较高。但在一般工业应用中，不需要如此高纯度的氢气。因此，高成本可能会成为制约PEM电解市场发展的一个因素。然而，要降低PEM电解成本仍然存在挑战，因为贵金属催化剂和膜材料的成本难以降低。
第三，阴离子交换膜技术。这种技术替代了碱性电解中的阳膜。阴离子交换膜包括磷酸根和聚酰胺等材料，但目前存在一些问题，如机械性能差、稳定性低、容易水解等。然而，这些膜的电流密度较高，升温速度较快，有潜力成为未来的一种替代技术。
第四，高温固态电解池（SOEC）技术。其效率可以达到最高的90%左右。当然，SOEC技术也面临材料方面的问题，火化过程中可能会导致微孔结构，从而影响膜的稳定性。此外，稀土元素在制备过程中也较为昂贵，这个领域可能与阴离子交换膜（AM）技术类似。
第五，氢气的储运。氢气和氦气都具有反焦耳汤姆逊原理。一般情况下，气体扩散会导致温度下降，但氢气和氦气则相反，它们会导致温度上升。我们需要研究一些与这方面相关的技术。此外，管道技术也需要关注，特别是液态储氢技术在大规模储存之前可能是远距离氢气输送的重要载体。固态材料也是一个有潜力的领域，如蓝电，以及储氢量相对较低但可以在常温下操作的技术。
第六，加氢技术。之前提到了隔膜压缩机和液驱压缩机，这两个方面的发展对于加氢站的规模和活跃度降低成本非常关键。此外，加氢站的安全距离也很重要，虽然没有官方的数据，但行业普遍认为需要一个200×200米的安全距离，而不是传统加油站的50×50米。一般来说，如果满足了2000平方米的安全距离要求，就可以建设家庭加氢站。
第七，八大核心技术迭代。如PEM膜、催化剂、碳纸双极板、模块、电极、电堆和发动机系统等。此外，改善空气质量对于提高电堆的性能非常重要，因为在恶劣环境下，氢能车辆的电堆可能会受到空气中的泥沙和灰尘的影响，导致性能下降。提高空气质量可以解决这个问题。
第八，高端电堆的需求。目前，电堆的工作效率大约在50%-60%之间，理论上最高可以达到0.8伏特0.6伏特，这对电堆的寿命可能造成一定损害。因此，我们需要关注如何在极限效率以下进一步提高电堆的效率。
接下来，我想谈一下成本的具体计算。林忠钦院士曾提到，要推广氢能车，就需要降低成本。推广的方式有几种，包括财政补贴、运营补贴和以电补氢。如果仅依靠国家补贴和递补，那么大概需要到2022年，补贴后的成本才能小于传统燃油车。然而，如果采用低成本氢气的方式，例如在山西、陕西等地区，氢气价格非常低，那么，在今年年底之前，成本可能已经具备了与燃油车竞争的优势。
也许有人一直在将氢能源与锂电池进行比较。首先，要明确，锂电池和氢能在定位和用途上存在不同。其次，就能量密度而言，以相同的体积来看，氢气的能量密度比锂电更高。再次，关于全生命周期成本和能量效率。如果将电能从电网传输到电池再传输到车轮，这个效率大约为27%。但如果使用煤制氢，然后将氢压缩、储存、传输到电堆再传输到车轮，效率大约为29%。然而，如果不经过煤制氢的过程，效率可能只有10%左右，氢能源的发展中，储能在工业应用中扮演着重要角色，我们需要将多余的电能储存起来，这不仅仅是为了供车辆使用。所以，我们需要宏观地看待整个产业链的效率问题。
上海氢能产业发展机遇
如果我们将三大燃料电池示范城市群进行比较，会发现，上海的城市群建设非常市场化。北京城市群则依托一些制度建设，包括冬奥会等因素。广东由于氢气资源相对不丰富，导致氢气价格较高，城市化建设较为困难。因此，很多广东企业已经迁移到长三角地区。
此外，上海的交通领域排放占总排碳量的27%，因此发展商用氢能商用车对上海城市群的发展非常关键。临港地区也出台了多项政策，发展了国际氢能谷，并推动了氢能企业的发展。
最后，作为全国首支自贸区主题的基金。我们的投资策略侧重于高成长性。未来的发展路径还是比较明确。市场已经逐渐形成闭环，尽管进展没有预期快，但确实已经在推动整个市场发展。
问答
Q1:氢能源的出现，是否意味着燃油在交通工具上的使用逐渐被淘汰？
A:燃油在短期内不太可能被完全淘汰。只要国家经济不断发展，传统燃油的需求没有大幅增长，排放量将保持稳定。在双碳目标上，确保排放的碳能够被有效回收。那么，短期内传统能源被完全替代的可能性并不大。
Q2:欧盟今年十月将推出碳税，这将对氢能源的发展和KOC产业链有何影响？
A:目前在氢能源领域，尤其是交通工具领域，还没有机构进行碳排放指标的测算。因为这个产业目前仍处于初兴阶段，未来可能会有更多的实际测算。企业可能会面临碳排放的压力。政策制定将起到决定性作用，希望未来政策的推动下，会有专业机构帮助完成这一任务。
Q3:如何看待基于氢储能的多能耦合系统项目？
A：首先是电力分配的问题。目前多能耦合系统仍然在使用PEM来进行耦合，这种方式会增加成本，同时也会因为膜技术和综合能源管理系统的复杂程度增加而提高成本。但综合来看，是比较好的解决方式之一。
Q4:对于pre A阶段的氢能企业的发展和融资有什么建议？
A:在新能源汽车领域，企业不太愿意轻易改变传统供应链体系。我们的关注点主要是技术。在评估早期项目时，我们更多地依赖于技术和未来的增长潜力。但现在因为二级市场更关注财务表现，如果公司的成长空间不支撑财务，可能会引发问题。因此，如果一家公司的估值超过30倍以上，我们确实会更加谨慎。
Q5:液氢储罐项目有何发现？
A：保冷绝热技术涉及到杜瓦瓶和材料。我们投资的项目首先需要大型低温设备，可以在很短的时间内将液氦冷却到极低温。如果没有杜瓦瓶，无法有效地储存液氦，因为热量会交换。如果使用高速膨胀机，会将液氦降温，但会立即与外界发生热交换，因为温度太低，会导致热解。所以绝热技术和材料是关键。
Q6: AEM的制氢路径在商业化方面还存在哪些难点？
A:材料方面，AEM是使用的阴离子交换膜，通常是磷酸根体系的膜。这些膜使用阴离子交换，与氢氧根离子交换。但目前存在三个问题，首先，这些膜的机械强度性能相对较差。其次，稳定性不高。再次，虽然磷酸膜技术比较成熟，但也存在问题。比如在电流密度较大的情况下容易水解，导致膜不稳定。所以，如果解决了这些技术难点，商业化能力将得到增强。
Q7:关于制氢技术的各种方向，您认为哪些方向具有投资机会？
A:首先，需要重点关注铂的负载量和氧化铱。其次，需要研究是否存在新型的气体扩散层技术。还有一个关键点是催化剂，需要不断降低催化剂和膜材料的成本。因为不仅仅包括膜的成本，还包括催化剂的涂覆工艺对成本的影响。如果涂覆工艺不佳，膜容易溶胀，而现在大多数膜都存在这个问题。所以，涂覆工艺的改进和溶胀的控制非常关键。关于金属储氢方向，虽然存在一些挑战，但中国已经在自主创新方面取得了进展。
来源：钛资本研究院
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