氢能市场,是一将功成万骨枯的战场,还是天地任遨游的蓝海

2021-10-27 14:43  来源: 阿尔法工场研究院  浏览:  

美锦能源成败尚未可知,但先发者的价值,会在终局被人记住。

从2021年7月29日起,到8月27日,不到一个月的时间里,美锦能源(000723.SZ)的股价,从8.15元上涨到15.30元,涨幅接近80%。

对于这一波上涨,市场的归因无外乎两条:

其一,公司主营的焦炭业务需求回暖,价格上涨带动业绩大增;其二,则是公司在氢能源上的布局,帮助公司获得了氢能概念,赢得了二级市场的追捧。

归结起来,氢能是否能成为未来的重要能源,决定了美锦能源的估值。

但要解答这个问题,需要从以下几个方面去观察。

首先在于能效,如同当年的石油、煤炭取代木材成为工业化发展的血液、骨骼一样,氢气的热值约为140MJ/kg,高达煤炭、汽油等传统燃料的 3 倍以上,这是氢能源能够发展下去的必要条件;

其次,双碳背景下,清洁能源取代传统石化能源上来看,氢气直接燃烧或通过燃料电池发电的产物为水,能够实现真正的零碳排放,对环境不造成任何污染,故而被誉为终极能源;

第三,新的技术想要推广,上游原材料一定是丰富的,并且可以简单地获取,匮乏的上游原材料必然倒逼行业进行改革、替代,而氢是宇宙中含量最多的元素,大约占据宇宙质量的 75%,地球上丰富的水资源中蕴含着大量可供开发的氢能。

地球上的氢元素大多以化合态的形式存在,因此需要通过化学及物理过程获得单质形态的氢气。目前成熟的制氢手段主要包括化石能源重整制氢、工业副产制氢以及电解水制氢三种。

其中,化石能源制氢通过裂解煤炭或者天然气获得氢气,俗称“蓝氢”。工业副产制氢则是对焦炭、纯碱等行业的副产物进行提纯获取氢气,俗称“灰氢”。

本质上两者的氢气来源仍为传统的化石燃料。虽然通过碳捕捉与封存技术(CCS)可有效降低化石能源制氢过程中产生的碳排放,但长期来看只有可再生能源电解水制备的“绿氢”才能实现真正的零碳排放。

目前可再生能源制氢占比较小,化石能源制氢仍是主要的氢气来源。根据IRENA 的测算,全球仅有 4%的氢气来自电解水制氢,其余均来自煤炭、天然气以及石油炼化领域。而在“富煤、贫油、少气”的能源结构下,目前国内煤制氢的占比超过 60%,电解水制氢的比例则不到 2%。可再生能源制氢仍然任重道远,未来的发展空间巨大。

01 蓝海绿氢,布局正当时

氢气的传统应用,主要集中在工业领域。

例如作为化工原料或工业气体应用于合成氨、石油炼化等行业。随着近年来全球主要经济体陆续提出长期碳中和目标,氢气的能源属性将逐渐显现,应用领域将逐步拓展至电力、交通、建筑等场景。根据 IEA 的统计,1975 年至2019年,全球氢气需求由不到 2000 万吨增长至超过 7000 万吨。

虽然当前氢能源应用于汽车行业,仍有一定技术门槛与推广阻力,但作为理论上最为清洁的能源之一,各国均对此技术路径十分重视,积极布局氢能产业发展。

近两年,美国、日本、韩国、欧盟均采取了较大的政策力度加码氢能源产业,并出台了相关经济路径规划,力争领跑该赛道。截止到2021年初,全球共有约20个国家和地区发布了氢能发展规划或路线图。

但在这条路上,绿氢成本过高是制约其发展的重要因素,成本中最大的是电费,占据了50%以上,所以想要更广泛地应用推广,电费方面必须大幅下降。

新能源发电,为氢能的发展带来了曙光。随着光伏、风电的进一步降本,到 2030 年国内部分可再生资源优势区域,其度电成本到达到 0.1-0.15 元/KWh,绿氢成本将从 2020 年的 30.8 元/kg 快速降至 16.9 元/kg,实现与灰氢平价。

虽然目前不能做到平价,但是氢能还是有一定的应用场景的。由于锂电池电动车过大的电池重量,使用锂电池的长途运输重型卡车需要配备四五吨重的电池,这样会极大地造成能耗,而氢能源凭借能量转换高、质量轻的优势可以形成替代。

因此,未来几年绿氢将率先在供热和重卡、公交等场景得以试点应用;到 2030 年,随着绿氢成本的下降,氢能在重型运输领域极已具价格竞争力;2035 年后,绿氢将作为重要的能源在主流工业领域和交通领域大规模推广应用。

到2050年,随着氢能降本以及氢能汽车逐步渗透,氢气的市场空间有望达到超过7000亿元的量级,汽车的市场空间有望达到万亿规模,而整个氢能产业链的市场空间超乎想象。

氢能产业链可大致分为制氢、储运以及应用三个环节。若想真正发挥氢气作为一种清洁能源的优势,制氢、储运以及下游应用环节均需要大量的基础设施投入。因此,氢能产业链的启动将为大量设备、零部件、运营企业带来长期的发展空间。

由于氢能源发展处于初级阶段,技术发展不成熟、成本过高,所以不能进行商业化平铺。上游电力和设备导致成本不能平价;中游储氢运氢技术不够成熟,成本过高,无法推行,电池技术损耗过高,技术路径上氢能内燃机也发起了挑战;下游应用更不用说了,去年商用车、重卡也就卖出了几千台。所以在业务上A股上市公司没有氢能源领域的龙头,基本都出于探索研究阶段。

目前的氢能行业,正在实现从0到1的跨越过程,可谓是真正意义上的蓝海,资本布局目的各不相同,或是为了节能碳减,要么为了拓宽赛道,以及一体化需求。

传统石化能源企业中,中石油、中石化、宝丰能源均开始了制氢环节的布局;光伏龙头隆基拓宽赛道,打造“光伏+储能+氢能”模式;汽车整车龙头长城、上汽、宇通对氢能源车的渗透;亿华通、潍柴动力、大洋电机、威孚高科进军动力系统;中材科技、厚普股份、雄韬股份、雪人股份深耕加氢储氢的。除此之外,还有类似美锦能源这样对产业链的全面布局。

02 制氢关键看先发

美锦能源的主营业务为传统焦炭业务,炭及其副产品为其营业收入贡献达88%,是典型的周期行业公司。焦炭是固体燃料的一种,是由焦煤在约 1000℃的高温条件下经干馏而获得,主要用于炼铁。

原材料的自给自足保证了公司的利润,经营上的精耕细作使得企业成为行业的龙头,公司的资产周转率、应收账款周转、存货周转在行业里面都是极为优秀的,负债也保持在一个合理的比例。

2019年美锦能源全焦生产量为572万吨,是中国最大的焦化企业之一,在A股上市公司中无论市值、营收、利润都是行业内最高的,成长性也是行业最好的。得益于下游需求的复苏,焦炭从2020年4月份开始了上涨周期,到目前为止,焦炭价格上涨近一倍。

但主营业务的强周期性也制约了企业的发展,2019/2020年下游需求的不景气严重影响了公司的利润,同比分别下降46.82%/26.28%,想要企业有更好地发展,在原有单一的焦炭领域非常困难,需要拓宽新的赛道,故而近年来,美锦能源开始积极布局氢能产业链。

想要在一个新兴产业具备话语权,掌控上游原材料是最关键的,而在原材料获取的方式上,美锦能源具备先天的优势。

由于电费和设备的限制,电解水制氢成本过高,工业副产氢制氢技术成熟且成本低廉,是短期内最为经济可行的制氢方式。

美锦能源炼焦业务的副产物-焦炉气中工业副产氢占比高达 50-55%,通过提纯能够满足低成本制氢的需求,发展工业制氢充分利用了公司传统煤焦业务的资源优势,公司在山西的资源优势凸显,焦炉煤气成本低,目前现代制氢配套项目已经开工,二期竣工后年产 7800 吨,未来 3-5 年会产生示范性效应。

03 如何先发,跑马圈地

想要在广阔的蓝海中畅游,仅仅在原材料获取优势是不够的,新能源的推广利用,基础设施必不可少,有经验的投资者会深刻记得锂电池刚兴起的时候对充电桩的追捧。

氢能的储运有着极强的地理限制,受限于目前氢气终端消费的需求量不大,氢气液化经济

性较差。与此同时,氢气气态经济运输半径局限在200公里以内。

在50公里以内,每公斤氢运输成本为2块钱,50-100公里是运输成本4块钱/kg,运输压缩氢气的鱼雷车每车仅可运300kg。加上氢气作为世界上密度最小的气体,易泄露,燃点低,对储运过程有着极强的安全性要求。

对于终端用氢需求,加氢站是必不可少的中转环节。截至2020年12月31日,全国在建和已建加氢站共181座,已经建成124座,其中2020年总计建成加氢站 55座。在2020年国内建成的124座加氢站中,105座有明确的加注能力。我国加氢站布局数量最多的前三名为 广东、河北和湖北,在运数量分别为61/44/36座,大型加氢站仍然匮乏。

在加氢站建设方面,美锦在全国各地陆续建设加氢站,5座投入,在建10座,全国各地规划100座。从地域上来看,在山西、广东、湖北、北京等全国各地设立公司,并与当地公交公司建立深度合作关系,显示了美锦能源自主构建氢能源产业集群的雄心。

对于产业而言,冬奥会是一个良好的契机,2000辆氢燃料电池冬奥用车,是基础配套设施建设的挑战,更意味着氢能产业不可多得的发展机遇,美锦能源与北京地区最大氢气供应商合作,为张家口公交公司提供氢能保障服务,将在2022年冬奥会提供供氢保障,使美景能源业务拓展到京津冀地区,增强氢能储运技术的积累。

与河钢集团全资子公司河钢工业技术签订的合作框架协议中明确了4年推广不低于4000辆氢能商用车,不低于30座加氢站的目标。背靠公司在工业副氢资源上的优势,可以发挥全产业链的协同效应,在加氢站建设上具有先发优势。

市场对美锦能源的转型报以充分的期望,美锦能源在氢能源产业上加快发展步伐,将推动全国氢能源市场发展。

04 啃难啃的骨头,吃最大块的肉

氢能的发展路径和锂电极为相似,中游电池系统成本占据整车接近30%。而行业发展历史存在一条规律,技术上越是难啃的骨头,越能获取超额收益和技术壁垒。美锦股份瞄准这一环节,于 2019 年以 1.8 亿增资入股燃料电池龙头国鸿氢能。

国鸿在2019 年燃料电池汽车发动机系统供应商中位列第二。在行业内中具备领先的技术优势,与中船重工在燃料电池船上应用方面开展了深度合作。公司 3 年前开始布局军民融合项目,是唯一具有军工 3 证企业,承接 5 项军方重大科研项目。

细剖起来,燃料电池系统由电池堆和支持系统两部分构成,前者是核心动力组件,后者由空气压缩机、加湿器、燃料回路、空气回路等支持组件构成。电堆占据一半以上燃料成本。

电池堆是电池单元串联叠加而成,由于每个单元产生的电压通常不到 1 伏特,因此往往需要几百片电池单元进行串联。市场上有 5 种类型的氢燃料电池单元技术方案,其中最适合车用的是质子交换膜燃料电池。

膜电极是氢燃料电池的核心部件,在燃料电池电堆中承担了核心的电化学反应功能,其成本占据电堆总成本的60% 以上,被誉为燃料电池的芯片。

膜电极的技术和生产不仅决定了电堆的使用条件和寿命,同时也决定了电堆的成本和氢燃料电池的推广使用。膜电极的研发和生产是一个集合了电化学、高分子材料化学、无机材料化学、精密涂布技术、自动连续化工业控制和功能寿命测试的产业,流程周期长、投入大。

目前的前沿技术主要由国外大企业掌握,国内虽有部分企业和机构突破技术难题,但由于成本问题难以形成规模化生产,因此国内还没有公司具备膜电极的大规模连续化生产的能力,产业化基础非常薄弱。

美锦股份在燃料电池上进一步深入探索,公司持股45%的参股公司广州鸿锦,向鸿基创能增资1.02 亿元,本次增资完成后,广州鸿锦持有鸿基创能51%股份。

鸿基创能致力于解决国内的氢燃料电池产业不具备主流膜电极自主核心技术和制造成本高的痛点,改变国内膜电极等核心产品需要国外采购以及产量较小的现状。

鸿基创能拥有目前国内燃料电池领域领军人才密度最高的技术团队,公司研发的第一代膜

电极产品“HyKey1.0”是世界上一流的膜电极产品,性能寿命对标国际先进水平,成本比当前主流膜电极降低30%以上,生产线设计年产膜电极30万平方米,已与20多家国内外客户达成合作,至今订单超过5500 万元人民币,打破了国外企业对该行业的技术垄断。

技术突破标志着我国膜电极实现国产化,目前良品率在99-99.9%之间,在手订单数量大,2021年营收有望保持三年十倍增速。

公司目前正在推进超薄质子膜(8-10微米)CCM 开发、高稳定性抗反极催化剂的制备、单层边框 MEA 的批量化制备以及关键材料的国产化替代,公司在“十城千辆”以奖代补政策下掌握技术主动权。

05 布局终端,全产业链闭环

美锦股份在氢能全产业链上的布局中,重要一环在于氢能汽车。

2017年公司收购控股了国内最大的氢燃料电池客车企业飞驰汽车,为公司在氢能应用领域奠定了坚实的基础。

佛山市飞驰汽车制造有限公司始建于1971年,发展至今已有四十多年,是首批列入国家公告目录的大中型客车生产厂家之一,可年产新能源客车达到5000台,为华南地区具规模的新能源客车和氢燃料电池客车生产基地。产品在港、澳、台及华南地区具有较高的知名度和影响力。

公司拥有员工250多人,拥有独立的研发生产团队,技术力量雄厚。同时,公司与国内外多家氢燃料电池技术企业、研究机构保持有紧密的合作关系,其中包括广东国鸿氢能、加拿大巴拉德、上海重塑、佛科院等。

目前公司产品覆盖公路客车、旅游客车、城市客车、特种装备车等,涉及柴油、LNG及新能源、氢能源等多种动力形式,拥有从6米~12米各种不同类型及型号的客车公告20余个。

其中,公司设计研发并成功实现量产的新能源客车车型有8.5米、10.5米纯电动快、慢充城市客车,8.5米、10.6米插电式气电混合城市客车,7米、8.5米、11米、12米氢燃料电池等新能源城市客车及燃料电池厢式商用车,产品列入《节能与新能源汽车示范推广应用工程推荐车型目录》,车辆综合性能稳定,产品质量可靠,得到政府部门的高度认可,享受各级财政补助。

到目前为止,经营方面,飞驰汽车目前有超过769台氢燃料电池客车在佛山正常运营,运营里程合计超过700万公里,均未出现安全事故。

2019年飞驰汽车生产新能源车341台,其中包括氢能汽车和电动汽车,销售量达391辆,其中氢燃料电池汽车销量376辆,在氢燃料电池汽车市场中市占率达13.7%,其中在广东省市场占有率高达96%。

在河北地区与河钢集团合作,包括美锦自身1万辆重卡,河钢5万辆重卡陆续替换成氢能重卡车,基于双方优势联合探索氢能重卡应用发展模式。合作覆盖生产应用及基础设施建设,其中与河钢集团全资子公司河钢工业技术签订的合作框架协议中明确了4年推广不低于4000辆氢能商用车,不低于30座加氢站的目标。

截止至2020年11月,飞驰新中标订单氢能公交103台,中标金额达1.98亿。随着“十城千辆”第一批示范城市群名单的即将到来,作为深耕广东地区的氢能汽车企业,飞驰汽车销售量有望在未来三年达到量的飞跃,仅佛山地区2025年规划氢能汽车保有量要达到6000辆,行业上升空间广阔,根据公司规划,到2022年佛山飞驰要实现年产3000辆的目标。

06 胜败尚在未知

双碳背景下,氢能源赛道未来具有万亿市场规模,全产业链处在一个初级发展阶段,技术不成熟,有太多环节需要迭代精进,风险与机遇并并存。

新兴产业发展常常如此,各路资本疯狂簇拥,轰轰烈烈,一路披荆斩棘。时势造英雄,背后却是一将功成万古枯,更多企业的使命是投身进来,化作土壤。在改变企业格局命运的历史机遇前,不敢说率先布局的就能笑到最后,但敢为人先者,不论结局如何,都意味着对于行业的价值。

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