隨著碳中和目標(biāo)的提出，中國(guó)未來(lái)能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的方向已經(jīng)確定。預(yù)計(jì)到2060年中國(guó)經(jīng)濟(jì)會(huì)達(dá)到人均GDP4.8萬(wàn)美元，帶來(lái)能源需求67.3億噸標(biāo)煤，較現(xiàn)在提升38%。如果以目前的能源結(jié)構(gòu)不變，將會(huì)產(chǎn)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(xiàn)，目前中國(guó)煤炭消費(fèi)幾乎占到全球的一半，是碳排放的主要來(lái)源之一。隨著中國(guó)能源轉(zhuǎn)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(shí)現(xiàn)中國(guó)由高碳向低碳的轉(zhuǎn)型。而氫能源的不斷加速發(fā)展，將最終實(shí)現(xiàn)碳中和的重要使命。
從排放來(lái)看能源消費(fèi)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(shí)現(xiàn)碳中和。我們預(yù)計(jì)到2060年如果不考慮非電領(lǐng)域的能源突破，中國(guó)電氣化率在70%水平，則仍然有20億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的能源需要完成脫碳。
?天然氣替代實(shí)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(lái)多少替代：我們預(yù)計(jì)到2030年，天然氣占比增長(zhǎng)6.9個(gè)百分點(diǎn)，天然氣消費(fèi)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(guó)天然氣供應(yīng)保障能力增強(qiáng)，未來(lái)要實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)多元化、進(jìn)口多渠道的供應(yīng)格局。
?氫能可能是最終解決方案。我們認(rèn)為要實(shí)現(xiàn)能源最終的能源碳中和必須在非電領(lǐng)域推動(dòng)新的技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用，目前來(lái)看主要有三個(gè)解決方案，分別是氫能源、碳捕捉和生物質(zhì)。但是考慮到生物質(zhì)資源上的限制，以及碳捕捉對(duì)于政策要求，氫能在產(chǎn)業(yè)發(fā)展，技術(shù)迭代上優(yōu)勢(shì)更強(qiáng)，因此更有可能是最終解決方案。
圖: 氫能、生物質(zhì)能與碳捕捉的優(yōu)劣比較
?氫能具備能量密度與可商業(yè)化的充能時(shí)間。1）氫燃料電池適合對(duì)占用空間要求不高的交運(yùn)場(chǎng)景，例如商用車、航運(yùn)或者航空，因?yàn)楦哔|(zhì)量能量密度、低體積能量密度，同時(shí)其較快的充能速度也有利于商業(yè)化應(yīng)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。
圖: 幾個(gè)主要板塊的電氣化率預(yù)期以及預(yù)期氫能需求貢獻(xiàn)比例（2060年）
?氫能發(fā)展的3個(gè)階段
2021E-2030E：應(yīng)用初期，平價(jià)起點(diǎn)。我們認(rèn)為，在這一階段，燃料電池技術(shù)應(yīng)用得到提速，從終端應(yīng)用層面帶來(lái)規(guī)?；c成本下降，同時(shí)推動(dòng)能源供給端的運(yùn)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(lái)供給與應(yīng)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(nèi)成本優(yōu)于可再生能源電解水制氫，成本的制約主要來(lái)源于運(yùn)輸與加注環(huán)節(jié)，其中運(yùn)輸受限于高壓IV型瓶應(yīng)用、液氫運(yùn)輸、管路運(yùn)輸?shù)牟煌晟?，而加注環(huán)節(jié)受益于加氫站設(shè)備依賴進(jìn)口CAPEX較高且目前綜合運(yùn)營(yíng)效率較低。我們認(rèn)為隨著燃料電池終端應(yīng)用的起量，終端氫價(jià)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(jià)，應(yīng)用領(lǐng)域拓寬，供給與應(yīng)用規(guī)模大幅提升。我們認(rèn)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(jià)，與逐步完備的中長(zhǎng)距離運(yùn)輸/管路，使得加氫成本逐步下降至近20元/kg。同時(shí)新能源電解水制氫也將逐步成為氫能供給的主流模式。對(duì)于燃料電池車輛，當(dāng)不考慮柴油針對(duì)碳排成本上升時(shí)，氫成本下降至20元/kg可直接與柴油平價(jià)。此外，此階段的非交通領(lǐng)域用氫的價(jià)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(lǐng)域已逐步具備一定經(jīng)濟(jì)性基礎(chǔ)，我們認(rèn)為通過初期與天然氣的混合使用，以及伴隨氫價(jià)格的進(jìn)一步下降，在供暖領(lǐng)域，氫能也將逐步提升應(yīng)用滲透率。
2051E-2060E：全面平價(jià)，碳中和目標(biāo)驅(qū)動(dòng)其余非電領(lǐng)域滲透率全面提升。我們認(rèn)為，此階段受益于新能源發(fā)電成本進(jìn)一步下降，儲(chǔ)運(yùn)規(guī)模的大幅提升下應(yīng)用環(huán)節(jié)成本的進(jìn)一步下降，氫加注成本將下降至20元/kg以下，非交通領(lǐng)域氫應(yīng)用成本將下降至15元/kg以下。應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑷嫱卣怪凉峁┡?、船舶等非電領(lǐng)域，補(bǔ)足非電領(lǐng)域碳中和的拼圖。
