石油行业绿氢专题研究：绿氢，从0到1，构建新老能源绿色纽带

股票研究 2023.07.14 绿氢：从0到1，构建新老能源绿色纽带 行——绿氢专题研究 业杨思远(分析师)孙羲昱(分析师)鲍雁辛(分析师) 题 专021-38032022021-386773690755-23976830 yangsiyuan026856@gtjas.cosunxiyu@gtjas.combaoyanxin@gtjas.com 证书编号S0880522080005S0880517090003S0880513070005 研 究本报告导读： 氢能是零碳绿色能源，是理想的新老能源连接媒介。受多因素驱动绿氢发展从0到1， 2030年绿氢用量有望达760万吨。 摘要： 投资建议：氢能兼具能源与化工原料属性，是理想的连接新老能源的媒介。“碳中和”目标推进，碳税方案落地预期，以及保障能源安全 等因素助力绿氢发展。我们推荐在绿氢产业链布局的石化龙头公司：中国石化、中国石油、中国海油，绿氢绿电先行者宝丰能源，轻烃龙头卫星化学。其他受益标的包括具备电解槽制造能力的石化机械、兰石重装、昇辉科技、双良节能以及相关阀门供应商江苏神通等。 国内氢气年产量超3300万吨，化工行业是需求大户：根据中国煤炭行业协会数据，2021年国内氢气产量约3342万吨，其中炼化、煤化 证工、合成甲醇以及合成氨需求占比达到85%以上。氢气是合成氨和合券成甲醇的关键原料，减油增化趋势下增加石油化工领域用氢需求。通研过绿氢的掺补可以优化碳、氢比例，大幅降低化工生产单耗和碳排，究提高产品转化率。 报国内氢能供给以煤制氢为主，绿氢发展从0到1：供给端来看氢气供 告给分为灰氢、蓝氢和绿氢。以煤制氢为代表的灰氢凭借是当前主流制氢方式。当前煤制氢/天然气制氢成本约在8~10元/kg以及12元/kg， 但叠加潜在碳税成本其中远期成本曲线或上升。随着技术进步，风光发电成本LCOE进一步下降，利用小时数增加，以电解水制氢为代表的绿氢成本呈现下降趋势，未来5年绿氢成本有望实现与灰氢的平 价。当前国内化工用氢可替代量2250万吨，按照2030年绿氢渗透率 25%测算，2030年绿氢用量超过760万吨，潜在市场空间1160亿。 中东以及欧盟推进绿氢战略，全球需求超1000万吨。 国内化工龙头加码氢能布局，迎接“碳中和”：目前石化行业龙头企业陆续加码氢能布局未来。中国石化目标“打造中国第一氢能公司”，通过布局制备，储运以及加氢应用的关键环节力争成为世界领先的氢能 公司；中国石油发布《中国石油绿色低碳发展行动计划3.0》，计划2050年占据国内30%供氢市场；中国海油积极探索海上风电制氢项目，煤制烯烃龙头宝丰能源前瞻布局绿电绿氢项目实现煤制烯烃和绿氢“耦合”，目标20年实现“碳中和”；卫星化学作为国内轻烃龙头工业副产氢储备丰富，与法液空等合作探索氢气下游应用新方向。 风险提示：技术进展低于预期的风险，可再生发电高波动特性影响绿氢制备的风险。 石油 评级：增持 上次评级：增持 细分行业评级 石油与天然气增持 其它增持 相关报告 石油《能源市场在天气与弱美元下反弹》 2023.07.13 石油《市场对年内继续加息二次的预期上升》 2023.07.03 石油《能源领域的新格局》 2023.06.27 石油《俄罗斯瓦格纳风波缓和，LPR首降推动经济回升向好》 2023.06.27 石油《政策预期提升风险偏好》 2023.06.20 目录 1.氢能：零碳绿色能源，脱碳目标驱动需求3 1.1.氢能：零碳绿色能源，新老能源的连接媒介3 1.2.驱动力：多重要素驱动氢能行业发展4 1.2.1.驱动力1：“碳中和”目标、碳税法案陆续落地加速脱碳4 1.2.2.驱动力2：氢能是传统企业转型升级的抓手5 1.2.3.驱动力3：发展氢能符合我国保障能源安全的发展方向7 2.需求侧：氢为工业领域重要原料，2021年需求超过3300万吨8 2.1.煤化工：氢为合成氨以及合成甲醇关键原料9 2.1.1.煤制甲醇：碳氢配比是关键，空分补氢是核心9 2.1.2.合成氨：补氢量高于甲醇，远期前景广阔10 2.2.石油化工：油品升级、减油增化增加用氢需求11 3.供给端：化石能源制氢为主导，绿氢发展从0到112 3.1.化石能源制氢为主流，多种制氢方式并存12 3.2.用电费用影响绿氢成本，考虑碳税等因素逐渐具备经济性13 3.1.绿电降本以及技术进步推动绿氢产业从0到116 3.1.1.风光发电成本（LCOE）仍处于下降通道16 3.1.2.可再生能源发电占比提升，风光大基地带来绿氢机遇16 3.1.3.2030年国内绿氢需求量有望超600万吨，全球需求或超1000 万吨18 4.化工龙头加速布局氢能产业链19 4.1.中国石化：打造中国第一氢能公司，远期力争成为世界领先氢能公司19 4.2.中国石油：计划2050年占据国内30%供氢市场22 4.3.中国海油：探索海上风电制氢22 4.4.宝丰能源：绿电绿氢引导者23 4.5.卫星化学：轻烃领域龙头，工业副产氢储备丰富25 5.投资建议27 6.风险提示27 1.氢能：零碳绿色能源，脱碳目标驱动需求 1.1.氢能：零碳绿色能源，新老能源的连接媒介 氢能作为一种来源广泛、清洁无碳、灵活高效、应用场景丰富的高热值 二次能源，在当前传统化石能源面排碳排压力增加，全球面临能源转型的背景下重要性持续提升。随着可再生能源的发展，LCOE度电成本的逐低，通过可再生能源进行低成本绿氢制备替代灰氢已经成为大势所趋。 氢能发展符合能源发展的必然规律。复盘人类能源利用史，即是碳和氢元素的综合利用历史，是从高碳比例能源向低碳比例能源转变的过程。 人类用能形态从最初的薪柴到化石燃料，能源形态发生改变，产生第一次能源革命，随后热力向电力的转变带来产品形态的改变产生二次能源革命。而今天第三次能源革命则带来风光等可再生能源向电力-氢能-储能-化学品的变化带来能源形态和产品形态的变化。氢能则是实现能源真正零碳排放的最终路径，被誉为“终极能源”。 氢能兼具能源和化工熟悉，氢能是连接传统能源和新能源，摆脱地域资源约束的理想媒介。氢兼具能源属性和原料属性。当前第三次能源革命， 碳、氢、电是3个重要的基本单元。碳元素、碳氢化合物可作为化工原料，电力、氢能作为能源提供社会需求的动力。通过大规模可再生能源制氢一方面可以作为化工生产的原料生产合成氨、合成甲醇，氢也在煤化工、钢铁等行业应用广泛。另一方面也可以通过储存的方式作为能源 存储的方式。氢实现了原料和能源的跨界，构建起传统能源和新能源之间耦合的通道，成为推动传统化石能源清洁高效利用和支撑可再生能源大规模发展的理想媒介。 图1氢能是连接煤炭和电力理想媒介 数据来源：《绿氢耦合煤化工烯烃的性能分析及发展建议》（�明华） 1.2.驱动力：多重要素驱动氢能行业发展 1.2.1.驱动力1：“碳中和”目标、碳税法案陆续落地加速脱碳 碳中和的目标推动氢能加速发展。为达到2016年《巴黎协定》提出的在 本世纪中叶前努力将全球温度控制较前工业化时期温度上升幅度限制在1.5℃的目标，碳中和已经成为全球的共同愿景和一致行动。目前全球已有包括欧盟、英国、加拿大、日本等多个国家和地区超过130个国家 和地区提出了“碳中和”或“零碳”目标且大部分计划在2050年实现。中国 也提出自己的“碳中和”目标，即氧化碳排放力争2030年前达到峰值， 2060年前实现碳中和。通过氢能实现深度脱碳是实现碳中和的必然选择。 2025 •单位国内生产总值能耗比2020年下降13.5% •单位国内生产总值CO2排放比2020年下降18% •非化石能源消费比重达到20%左右 •森林覆盖率达到 24.1% •森林蓄积量达到180 亿立方米 2030碳达峰 •单位国内生产总值CO2排放比2005年下降65%以上 •非化石能源消费比 重达到25%左右 •风电、太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上 •森林覆盖率达到25% 左右 •森林蓄积量达到190 亿立方米 2060碳中和 •绿色低碳循环发展的经济体系和清洁低碳安全高效的能 源体系全面建立 •能源利用效率达到国际先进水平 •非化石能源消费比重达到80%以上 •生态文明建设取得丰硕成果,开创人与自然和谐共生新境界 图2中国计划2060年实现“碳中和” 数据来源：CNKI、国泰君安证券研究 欧盟CBAM征税或大幅推进国内各行业碳减排进程。欧盟碳边境调节机制（CBAM）协议（也称碳关税）通过加速推进中国“碳中和”进程。2023年2月9日，欧洲议会环境、公共卫生和食品安全委员会（ENVI） 正式通过了欧洲碳边界调整机制（CBAM）协议，CBAM协议预计于2023 年10月1日生效。CBAM当前还需要跟欧洲理事会进行谈判和批准和 等待4月份欧洲议会最终通过。 CBAM将按照委员会的提议涵盖钢铁、水泥、铝、化肥和电力，并扩展到氢气、特定条件下的间接排放、某些前体以及一些下游产品，例如螺钉和螺栓以及类似的物品铁或钢。新的协议扩大加入氢气（欧盟很多国家把绿氢纳入脱碳主要燃料，而非欧盟国家主要是用煤炭生产灰氢）、若干化学前驱物、一些钢铁下游产品（例如螺丝、螺栓等），以及在特定条件下的范畴二间接排放。 我国是欧盟第一大贸易伙伴和最大商品进口来源国，受欧盟隐含碳税影响大。我国出口欧盟的中间产品中80%的碳排放来自金属、化学品和非金属矿物，属于欧盟碳市场高泄露风险部门，一旦纳入碳边境调节会对 出口产生巨大影响。基于2015-2019年数据统计，我国出口受影响的贸易额将占出口欧盟总额12%，约427.5亿美元。其中石油化工和钢铁两者合计贸易出口分别占受影响贸易额的27%，受影响较大。化工和钢铁 行业减碳势在必行。 图3我国出口受影响的贸易额将占出口欧盟总额12%图4化工行业占受影响贸易额的27% 数据来源：联合国统计署数据来源：联合国统计署 我国碳减排压力大任务重。从总量来看，中国是全球碳排放第一大国，根据（BP）发布的《世界能源统计年鉴（第70版）》统计数据显示，2020 年，亚太地区碳排放量占全球总排放量的一半以上，合计占比达52%。2020年，我国能源消费总量为49.8亿吨标准煤，能源相关的CO2排放量约99亿吨，占全球比例为30.7%，是北美地区的一倍。 图52020年中国碳排放是北美的2倍图62020年中国CO2排放占全球的30% 其他地区20% 欧洲 11% 北美地区 17% 亚洲地区 （中国外）21% 中国 31% 400 350 300 250 200 150 100 50 0 中国世界 二氧化碳排放量（亿吨） 数据来源：BP、碳中和逻辑体系于技术需求、国泰君安证券研究 1.2.2.驱动力2：氢能是传统企业转型升级的抓手 以钢铁、水泥、工业制造业是碳排放大户面临压力。2020年我国单位GDP 能耗为3.4吨标准煤/万美元，单位GDP碳排放量为6.7吨CO2/万美元，均远高于世界平均水平及美国、日本、德国、法国、英国等国家。其中石化化工、煤化工、钢铁、有色冶炼、水泥等工业制造业合计碳排放占比29%。 图7中国单位GDP能耗远高于全球平均图8工业制造业碳排放占比29% 8 7 6建筑 5交通7% 411% 3 2 1 0 其他 8%水泥 5%铝冶炼 1% 石化化工 5% 煤化工 4% 工业制造业 单位GDP能耗（吨标煤/万美元） 单位GDP碳排放量（吨CO2/万美元） 电力 45% 29% 钢铁 14% 数据来源：《碳中和目标下我国能源发展战略探讨》、wind、国泰君安证券研究 数据来源：《碳中和目标下我国能源发展战略探讨》、国泰君安证券研究 氢作为能源，更是重要的载体，实现传统化石能源与可再生能源的连接， 实现两者平稳过渡。在双碳目标和ESG背景下以传统企业为主的电力、 交通、建筑、工业企业陆续通过布局氢能加速绿色低碳转型。工业领域的氢冶金，化工行业的绿氢耦合，电力领域的天然气官网掺氢，园区领域热电联供成为