氫能的直接應用場景分為四類：1）化工原材料，如用于制備甲醇和合成氨。2）工業(yè)輔料，包括不參與主流程的化學反應的，如食品加工業(yè)/陶瓷/玻璃的生產(chǎn)過程防氧化保護氣、冷卻氣；參與主流程的化學反應的，如氫能煉鋼時除了加熱外還用于還原反應、奪走鐵礦石中的氧和碳等元素。3）燃燒做功或制熱的原燃料，包括燃氫發(fā)動機的燃料、民用天然氣摻氫等，煉鋼用的氫氣同時起到還原劑和燃料加熱的功能。4）電化學反應的原料，燃料電池汽車和社區(qū)熱電聯(lián)供是主要應用場景，通過燃料電池實現(xiàn)放電、同時產(chǎn)生50~80°的水可以用于供熱。氫在能量和原料兩方面屬性決定了應用場景多元，制取來源多元、可打通綠能與碳能則將促進其成為下一代能源載體，成為終極能源。

氫能產(chǎn)業(yè)鏈主要環(huán)節(jié)包括傳統(tǒng)/清潔能源、氫的制/儲/運、氫化學反應/能量轉(zhuǎn)換裝備、氫應用裝備(加氫設(shè)備與燃料電池)、工業(yè)/民用/交通部門的氫能利用環(huán)節(jié)。目前各領(lǐng)域、各環(huán)節(jié)氫能推廣的最核心邏輯是“成本由誰承擔”和“全球/國家碳中和政策”兩方面。因此我們預計在未來的3年內(nèi)，氫能應用的推廣速度排序依次是：工業(yè)原材料>工業(yè)輔材>民用燃氣>商用車+專用車+工程機械等場景>熱電聯(lián)供>乘用車。未來氫能核心推廣的動力將從政策(如財政補貼)推動逐步轉(zhuǎn)向經(jīng)濟性(包括直接運營成本和碳稅成本等)驅(qū)動。

工業(yè)原材料環(huán)節(jié)的應用占比最高，替代主要來自于“綠氫替代灰氫”。這方面的國家雙碳政策有助力、但經(jīng)濟性指標則更重要，因此在其原主業(yè)上行周期、即石油或煤炭處于價格高位或上漲周期內(nèi)更容易轉(zhuǎn)嫁成本、推動新技術(shù)更迭；燃料電池汽車推廣更依賴于政策驅(qū)動和財政補貼，尤其是在商用車/專用車/工程機械上推廣會更順利，同時兼顧了誰買單(企業(yè))、更安全(室外作業(yè)和停放)、更經(jīng)濟(固定路線或區(qū)域作業(yè)可以就近安排加氫站)，這幾點也正是國內(nèi)推廣燃料電池乘用車的痛點。

分應用行業(yè)看，現(xiàn)階段氫氣主要應用于工業(yè)和石油煉化領(lǐng)域。2022年全球氫氣約56%用于工業(yè)領(lǐng)域(合成氨、制甲醇、煉鋼等)、約43%用于煉化，而交通領(lǐng)域使用占比僅0.04%。除了傳統(tǒng)領(lǐng)域的氫需求隨經(jīng)濟增長與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移而增長外，氫在交通、電力、建筑等領(lǐng)域的新應用是全球氫氣需求增長的另一主要動力。

在全球經(jīng)濟低碳轉(zhuǎn)型和低碳氫源成本下降的推動下，綠氫化工、氫能冶金的滲透率有望提升，此外交通、電力、建筑等新興應用領(lǐng)域?qū)Φ吞細湓吹氖褂昧恳灿型嵘?。?022年全球低碳氫源的總產(chǎn)量不足100萬噸。據(jù)IEA預測，在碳中和背景下2030年全球氫氣需求將達1.5億噸，2022~2030年CAGR為6%。細分到煉油、合成氨、制甲醇等三大氫氣應用領(lǐng)域，2030年低碳氫源的使用占比將分別達到20%、15%、20%。

圖表：2030年全球工業(yè)和石油煉化領(lǐng)域?qū)Φ吞細湓吹男枨髮⒊^1400萬噸

數(shù)據(jù)來源：IEA

目前氫能發(fā)展面臨成本高企、專利壁壘、全球標準認定不同及由此延伸的貿(mào)易壁壘三大瓶頸，也對應未來主要成長動力。分地區(qū)看全球氫應用，中美處于引領(lǐng)地位、能源產(chǎn)地/消費地緊隨其后，未來全球氫應用增量亦將出現(xiàn)在這些經(jīng)濟體(國家/地區(qū))。2022年中國、北美、中東、印度、歐洲、其他地區(qū)的氫氣使用量分別占比29%、17%、13%、9%、8%、24%。中國+北美+歐洲合計占比僅約54%，明顯低于風電、光伏、儲能等其他新能源產(chǎn)業(yè)，未來有提升的空間。但目前中國、美國、歐盟對綠氫的認定標準未統(tǒng)一，包括網(wǎng)電參與制氫是否認可為綠氫、生物制氫如何計算節(jié)能標準等。歐盟委員會最近公布了《新電池法案》的配套動力電池碳足跡規(guī)則征求意見稿，對于綠電的認定標準界定可能與其所在國家的電網(wǎng)綠電比例相當，按此標準將間接否定我國綠電和綠證交易的碳足跡追溯認定功能。未來不排除其他行業(yè)會受到類似限制的可能。

未來氫的總需求和制氫減排需求提升后，成本控制將成關(guān)鍵且依賴中國。據(jù)IEA預測，2030年全球氫需求的1.5億噸中，低碳氫源的產(chǎn)量將突破6900萬噸、占氫氣總產(chǎn)量46%，其中藍氫和綠氫產(chǎn)量分別為1800萬噸和5100萬噸、占比12%和34%。細分到煉油、合成氨、制甲醇等三大氫氣應用領(lǐng)域，2030年低碳氫源的使用占比將分別達到20%、15%、20%?，F(xiàn)階段低碳氫源尚未形成大規(guī)模生產(chǎn)，藍氫對地質(zhì)條件或原材料供應的要求苛刻、產(chǎn)能存在上限，而綠氫放量不受地質(zhì)條件和原材料限制，但現(xiàn)階段制綠氫成本高、缺少經(jīng)濟性。據(jù)彭博新能源財經(jīng)，歐美電解設(shè)備的系統(tǒng)成本約1200美元/kW，而中國只需300美元/kW、成本比歐美低75%，未來氫能最重要的推動力量仍然將依賴中國實現(xiàn)設(shè)備和氣體制備兩方面降本。

全球氫能專利主要由歐盟(德國、法國、荷蘭)與日本主導，美國專利占比居前但份額出現(xiàn)下滑，韓國和中國則嶄露頭角。2011~2020年間歐盟、日本、美國、韓國、中國的電解水制氫國家專利占比分別為28%、24%、20%、7%、4%。在制氫、儲運、終端應用等領(lǐng)域，歐盟、日本、美國地區(qū)均居于前三位，在制儲用三大環(huán)節(jié)歐日美的合計占比分別67%、78%、74%。韓國和中國緊隨其后，在各環(huán)節(jié)的專利合計占比均10%上下。相對優(yōu)勢指數(shù)表現(xiàn)上，歐、日在各環(huán)節(jié)均位居前兩位。美、中在各環(huán)節(jié)的相對優(yōu)勢指數(shù)均小于1，但韓國則在終端應用領(lǐng)域較突出。

歐美日韓的頭部企業(yè)和研究機構(gòu)主導了氫能國際專利申請。其中在成熟技術(shù)基礎(chǔ)上的工藝改進由歐美化工企業(yè)主導，日韓車企則在氣候中和驅(qū)動型專利創(chuàng)新中領(lǐng)先。法國的專利優(yōu)勢在于研究機構(gòu)而非企業(yè)。