[Table_yemei1] 观点聚焦 Investment Focus [Table_yejiao1] 本研究报告由海通国际分销，海通国际是由海通国际研究有限公司，海通证券印度私人有限公司，海通国际株式会社和海通国际证券集团其他各成员单位的证券研究团队所组成的全球品牌，海通国际证券集团各成员分别在其许可的司法管辖区内从事证券活动。关于海通国际的分析师证明，重要披露声明和免责声明，请参阅附录。(Please see appendix for English translation of the disclaimer) 研究报告Research Report 15 May 2023 中国石油石化 China Petroleum and Petrochemical 行业专题报告：氢能系列报告之二：氢的制取 Hydrogen Energy Report II: Hydrogen Production [Table_Info] 股票名称 评级 股票名称 评级 中国石油 Outperform 华润材料 Outperform 中国石化 Outperform 东华能源 Outperform 中国海油 Outperform 九丰能源 Outperform 荣盛石化 Outperform 石大胜华 Outperform 恒力石化 Outperform 华锦股份 Outperform 东方盛虹 Outperform 维远股份 Outperform 新奥股份 Outperform 滨化股份 Outperform 广汇能源 Outperform 海优新材 Outperform 中海油服 Outperform 卓然股份 Outperform 卫星化学 Outperform 卓越新能 Outperform 桐昆股份 Outperform 同益中 Outperform 上海石化 Outperform 德美化工 Outperform 中油工程 Outperform 蒙泰高新 Outperform 齐翔腾达 Outperform 万凯新材 Outperform 纳微科技 Outperform 鹿山新材 Outperform 新凤鸣 Outperform 和顺科技 Outperform 资料来源： Factset, HTI Related Reports 汽车涂料概述（Overview of Automotive Coatings） (9 May 2023) 加强中东能源合作，关注石化投资机会（Enhance Energy Cooperation In The Middle East And Focus On Investment Opportunities In Petrochemicals） (23 Apr 2023) 坚持增储上产，加强化石能源清洁高效利用（Persist In Increasing Reserves and Production & Strengthen The Clean And Efficient Utilization Of Fossil Energy） (16 Apr 2023) (Please see APPENDIX 1 for English summary)  核心结论。氢的制取主要有三种较为成熟的技术路线。一是以煤炭、天然气为代表的化石能源重整制氢；二是以焦炉煤气、氯碱尾气、丙烷脱氢为代表的工业副产气制氢；三是电解水制氢。据中国氢能联盟，氢能产业发展初期，增量侧，将以工业副产氢就近供给为主；中期（2030年），将以可再生能源发电制氢、煤制氢等大规模集中稳定供氢为主；远期（2050年），将以可再生能源发电制氢为主。  煤气化过程中碳与水蒸气反应产生H2，该反应为煤化工制氢关键。煤的气化过程是热化学过程。它是以煤或焦炭为原料，以氧气、水蒸气等为气化剂，在高温条件下，通过化学反应把煤或焦炭中的可燃部分转化为气体的过程。这些反应中，碳与水蒸气反应的意义最大，它参与各种煤气化过程，此反应为强吸热过程。气化生成的混合气称为水煤气，水煤气的主要成分为CO和H2。  天然气水蒸气转化过程中甲烷与水蒸气反应产生H2，该反应为天然气制氢关键。目前工业上由天然气制合成气的技术主要有蒸汽转化法和部分氧化法。其中，蒸汽转化法为天然气制合成气的技术的主要方法。蒸汽转化法是在催化剂存在及高温条件下，使甲烷等烃类与水蒸气反应，生成H2、CO等混合气，该反应为强吸热反应，需要外界供热。此法技术成熟，目前广泛应用于生产合成气、纯氢气和合成氨原料气。  工业副产氢主要分为：煤干馏副产氢；烃类热裂解副产氢；氯碱工业副产氢。煤干馏是在隔绝空气条件下加热煤，使其分解生成焦炭、煤焦油、粗苯和焦炉气（H2和CH4）的过程。烃类热裂解法是将石油系烃类燃料经高温作用，使烃类分子发生碳链断裂或脱氢反应，生成相对分子质量较小的烯烃、烷烃和其他相对分子质量不同的轻质和重质烃类。氯碱副产氢气，品质高，直接适用于氢燃料电池使用。采用氯碱—氢能—绿电自用新模式，可直接节约电解用电量的1/4左右。  电解水制氢技术未来将成为主流。碱性水电解，质子交换膜电解和固体氧化物电解是目前电解水制氢的三种技术方法。而低温技术下，碱水制氢和PEM具备较高的技术成熟度，高温SOE技术仍处于实验室阶段。碱水制氢使用浓缩碱液作为电解质，需要将产物气体分离，以防止产物气体混合。PEM使用润湿聚合物膜作为电解质，贵金属如铂和铱的氧化物作为电催化剂。SOE技术是将气态水被转化为氢气和氧气，且反应温度在700°C到900°C之间。 [Table_Author] Junjun Zhu Xin Hu Borong Li jj.zhu@htisec.com x.hu@htisec.com br.li@htisec.com 7085100115130May-22Aug-22Nov-22Feb-23May-23HAI China Petroleum and PetrochemicalMSCI China 15 May 2023 2 [Table_header2] 中国石油石化  投资建议。我们认为，传统能源企业发展“绿电制绿氢”具有可持续发展驱动力和产业、技术等方面优势。建议关注：（1）氢能全产业链企业，中国石化；中国石油（2）绿电制绿氢企业，宝丰能源；（3）制氢领域开展低成本副产氢多元耦合项目企业，卫星化学，东华能源。  风险提示：氢能技术发展不及预期；政策支持力度不及预期。 15 May 2023 3 [Table_header2] 中国石油石化 1. 氢能供应体系重塑 氢的制取主要有三种较为成熟的技术路线。一是以煤炭、天然气为代表的化石能源重整制氢；二是以焦炉煤气、氯碱尾气、丙烷脱氢为代表的工业副产气制氢；三是电解水制氢，主要包括碱性电解水制氢、质子交换膜电解水制氢和固体氧化物电解水制氢。生物质直接制氢和太阳能光催化分解水制氢等技术路线仍处于实验和开发阶段，产收率有待进一步提升，尚未达到工业规模制氢要求。 据中国氢能联盟，氢能产业发展初期（至2025年），作为燃料增量有限，工业副产制氢因成本较低，且接近消费市场，将以工业副产氢就近供给为主，同时积极推动可再生能源发电制氢规模化、生物制氢等多种技术研发示范；中期（2030年），将以可再生能源发电制氢、煤制氢配合CCS等大规模集中稳定供氢为主，工业副产氢为补充手段；远期（2050年），将以可再生能源发电制氢为主，煤制氢配合CCS技术、生物制氢和太阳能光催化分解水制氢等技术成为有效补充。 氢能供应体系将逐步以绿氢为基础进行重塑。2021年，我国氢气产能约为4100万吨，产量约为3300万吨，其中化石能源制氢和工业副产氢为主，而绿氢在氢能供应结构中占比很小（电解水制氢占比仅为1%）。在消费侧，氢气主要作为原料用于化工（如合成甲醇、合成氨）、炼油等工业领域。着眼中长期，我们预计2060年我国氢气需求量1.3亿吨，氢能占终端能源消费的比重约为20%。 在碳中和情景下，若基于目前以化石能源制氢为主体的氢能供应体系，氢气生产的碳排放量我们预计为10亿吨/年，远高于碳汇所能中和的碳排放量。因此，在推动实现碳中和目标的过程中，氢能供应体系需逐步以绿氢为基础进行重塑，辅以加装碳捕集装置的化石能源制氢方式，才能改变氢能生产侧的高碳格局。 图1 当前氢流图（万吨） 资料来源：杜忠明《我国绿氢供应体系建设思考与建议》，HTI 图2 碳中和愿景下氢流图（万吨） 资料来源：杜忠明《我国绿氢供应体系建设思考与建议》，HTI 2. 国内外氢能制备的历程 煤制氢历史悠久，通过气化技术将煤炭转化为合成气，再经水煤气变换分离处理以提取高纯度的氢气，是制备合成氨、甲醇、液体燃料、天然气等多种产品的原料。天然气制氢技术中，蒸汽重整制氢较为成熟，也是国外主流制氢方式。工业副产氢气主要分布在钢铁、化工等行业，提纯利用其中的氢气，既能提高资源利用效率和经济效益，又可降低大气污染，改善环境。电解水技术来自于航天科技，最早是为了生产航空燃料。 15 May 2023 4 [Table_header2] 中国石油石化 煤化工。煤气化制氢技术已有一百余年发展历史，可分为三代技术：第一代技术是德国在20世纪20-30年代开发的常压煤气化工艺，典型工艺包括碎煤加压气化Lurgi炉的固定床工艺、常压Winkler炉的流化床和常压KT炉的气流床等，这些工艺都以氧气为气化剂，实行连续操作，气化强度和冷煤气效率得到较大提高。第二代技术是20世纪70年代由德国、美国等国家在第一代技术的基础上开发的加压气化工艺。我国煤气化制氢工艺主要用于合成氨的生产，多年来开发了一批具有自主知识产权的先进煤气化技术，如多喷嘴水煤浆气化技术、航天炉技术、清华炉技术等。第三代技术主要有煤催化气化、煤等离子体气化、煤太阳能气化和煤核能余热气化等，目前仍处于实验室研究阶段。 天然气化工。世界上约有50个国家不同程度地发展了天然气化工。天然气化工比较发达的国家有美国、俄罗斯、加拿大等。美国发展天然气化工最早，产品品种和产量目前居首位。在世界合成氨产量中，约80%以天然气为原料。世界甲醇（甲醇生产以合成气为原料，合成气成分为H2和CO）生产中70%以天然气为原料。天然气为原料的乙烯装置生产能力约占世界乙烯生产能力的32%。中国天然气化工始于20世纪60年代初，现已初具规模，主要分布四川、黑龙江、辽宁等地。我国天然气制氢主要用于生产氮肥，其次是生产甲醇、甲醛、乙炔等。 电解水制氢。碱性水电解在20世纪前后开始实现碱性水电解制氢技术的工业化应用，在经历了单极性到双极性、小型到大型、常压型到加压型、手动控制到全自动控制的发展历程后，碱性水电解制氢技术已逐步进入成熟的工业化应用阶段。20世纪70年代起，质子交换膜（PEM）水电解制氢技术开始获得发展，并以其制氢效率高、设备集成化程度高及环境友好等特点成为水电解技术的研究重点，逐步实现从小型化到兆瓦级的发展。 未来电解水制氢技术将成为主流。美国、日韩和欧洲均将电解水制氢技术视为未来的主流发展方向，聚焦碱水制氢技术规模化和PEM制氢技术产业化，重点围绕“电解效率”、“耐久性”和“设备成本”三个关键降本性能指标推进整体技术研发，电解水制氢成本结构与关键技术分析。目前，PEM制氢技术的瓶颈在于设备成本较高、寿命较低，且实际的电解效率还远低于理论效率（其制氢效率潜力有望超出碱水制氢技术），因此欧美发达国家正重点开展技术攻关以突破技术瓶颈，实现PEM制氢技术的更大发展。固体氧化物制氢技术采用水蒸气电解，高温环境下工作，理论能效最高，但该技术尚处于实验室研发阶段。 3. 化石能源制氢向清洁低碳转型 3.1 合成气+变换反应是化石能源制氢的核心基理 合成气（CO+H2）是有机原料之一，也是氢气和一氧化碳的来源。合成气（Syngas）系指一氧化碳和氢气的混合气。合成