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新能源是每一轮科技革命的绝对核心。人类最伟大的两次工业革命都是来自于能源的革命，第一次工业革命是从人工到蒸汽机，第二次工业革命又开创了电气时代，至今依然是我们主要的动力能源。
当下，我们正在经历第三次能源革命，而这一轮能源革命和以往完全不同，过去的能源革命是一个单纯的经济问题，而现在的能源革命需要综合考虑经济、社会和生态等因素。
下一代的新能源必须符合三个特征：第一，可再生，可持续，最好是取之不尽。第二，清洁化，无污染，而且能降低碳排放。第三，成本低，技术足够成熟，商业上可行。我们在之前的行业课中曾经讲过，目前所有的一次能源中，最符合条件的毫无疑问是太阳能，所以光伏已经成为最受资本市场青睐的能源股。但除此之外，还有没有能源可能成为下一个光伏？谁都没法给出准确的答案，但是如果有，最有希望的一定是氢能。
氢能，就是通过氢气和氧气的化学反应来产生能量。它和光伏的概念还不一样，光伏是用来发电的，而氢能和电能都是二次能源，氢既可以作为燃料直接用来提供能源，又可以用来生产电能。不过这些都不重要，重要的是氢能来自于氢这个核心元素。这是大家再熟悉不过的一个元素，但就是这样一个普通的元素却几乎是一个完美的能源选择。
第一，氢能储量极其丰富，而且相对容易获取。氢是宇宙中含量最多的元素，在地球上也是储量第三大的元素。最常见的氢就是在水里面，相比煤炭石油更容易获取。
第二，氢能是可以循环利用的。这里需要说明一个概念，氢能和电能一样，本身无所谓可再生或不可再生，主要看这个氢是怎么来的。如果是通过煤化工制氢，那就是不可再生能源。但如果是通过可再生的方式（比如用光伏电解水得来的），就可以使其成为可再生能源，循环利用。
第三，氢能的效能更高。氢能的效率远高于现有的化石燃料。每千克氢燃烧后的热量，也就是所谓的热值高达143 kj/g，这大概相当于汽油的3倍、酒精的3.9倍、焦炭的4.5倍。
第四，零碳排放、零污染，几乎是最清洁的能源。氢和氧在化学反应的过程中释放能量，最终产物是水，而且不产生任何中间产物，既没有资源浪费，又没有污染。如果制氢过程再能够利用清洁能源，那整个过程都可以无污染、零碳排放。
这听上去比光伏还吸引人。不过这个技术也不是新技术了，美国在1990年就曾经启动过氢能研究五年计划，但为什么氢能到现在都没有实现大规模商用呢？因为氢能有绕不过去的硬伤。
最大的硬伤是它是一个依赖于其他一次能源的二次能源，相当于把其他的能源换一个形式而已，而且目前技术下转换的成本太高。
氢按照生产方式分为很多种，最主要的是用石油、煤炭等化石燃料燃烧产生的，叫“灰氢”，这部分就占了95%，其中主要是天然气和煤炭，这部分成本倒不算高。如果说在天然气制氢过程中使用了CCUS技术对碳排放进行处理，成本就要高一点，但碳排放比较少，叫“蓝氢”。但是这两种氢并不是我们想要的新能源。我们未来想使用的氢主要是“绿氢”，也就是用可再生的清洁能源生产的氢，包括光伏、风电等新能源，这种绿氢的成本目前还是比较高。
绿氢生产成本中占比最高的是电力和设备成本，电力主要来源是光伏和风电，设备主要是电解槽，这两块成本分别占到50%和40%。这样一来，绿氢的生产成本主要取决于三个环节：一是清洁电力的成本，二是电解槽的效率，三是电解槽自身的成本。过去这三个环节都很高，但现在清洁电力的成本其实下降很多了，比如我们之前讲过光伏发电的成本十年下降了80%以上。虽然还不够低，但是已经不是最主要的问题，最主要的问题还是出在另两个环节。
一个是电解槽的制氢效率较低。使用传统的化石燃料制氢效率是比较高的，大概能有80%的能量转化效率，但是可再生能源的效率只有30%，损耗太大。也就是说用电解槽生产绿氢时消耗的电太多。当前国内电解槽生产1m³氢气大概需要4.5度电，即便电力成本便宜了，但是耗电量在这摆着，成本自然也还是高。
另一个是电解槽自身的设备成本。目前国内电解槽的单位造价大概是2500元/kW，这也占到了整个制氢成本的40%。
所以从目前的技术条件来看，高成本依然是阻碍绿氢应用的根本问题。往后看，未来的降本也依赖于其他清洁能源成本的下降，这就带来一个悖论，如果其他清洁能源足够便宜，似乎发展氢能的必要性也不那么强了。退一步讲，即便氢能的成本下降的足够快，又能在稳定性上赢过光伏，那它短期内也会面临两个绕不过去的问题：
第一，由于没有大规模应用，所以氢能基础设施不足。比如加氢站很少，建设成本覆盖不了，现阶段还处于高投入、低回报阶段。
第二，氢能源易燃易爆炸且体积轻，运输难度比较大，对运输端也有更高的成本要求。
这样对比下来就可以得到一个基本结论：氢能虽然绝对是一个好东西，但短期内实现大规模商用、产生商业价值的可能性不大，更不可能取代光伏在新能源中的主导地位。这和目前已经完全具备商业化基础和落地经验的光伏是没有可比性的。也正因如此，我们看到中国的氢气市场目前才只有区区40亿的规模，再落脚到企业层面就蛋糕就更小了，在整个能源版图中几乎可以忽略不计。
不过，如果把时间周期拉长一点，氢能的市场还是有很大的成长空间，有专业机构预测未来十年市场能增长到500亿以上，未来三十年能增长到7000亿以上。因为成本高从来不是一个无法解决的问题。就像当年的光伏一样，可以预见的是，未来绿氢的成本也会持续的下降，而且光伏成本的下降本身就会推动绿氢成本的下降。现在绿氢的成本大概是40元/kg，未来随着光伏等新能源电力成本的下降、电解槽技术的进步、电解槽设备的成本下降以及氢气规模的不断增长，单位绿氢的成本肯定是趋于下降的。如果成本的问题能解决，绿氢即便不能成为主导的能源形式，但形成一定规模的商用、成为新能源的重要补充还是完全可以期待的。
理清了这个基本逻辑，我们就可以判断氢能的投资价值了。从投资的角度看，氢能还处于非常初级的探索阶段，没有形成规模化的产业链，所以短期能落地的业绩和投资机会并不多，大多数是蹭概念，一定要谨慎投资、注意风险。但中长期来看，这也是碳中和战略下一个重要的新能源产业链，还是值得期待的。下面我们就来梳理一下潜在的氢能产业链：
氢能产业链为三个环节，主要是上游的制氢，中游的储运和下游的终端应用。现阶段我们国内的氢产业主要是用于下游的化工产业，比如合成氨和甲醇等，这条产业链的上游基本用的是煤制氢，不属于我们说的清洁能源，也不是未来氢能产业链的发展方向。未来氢能产业链还是要往可再生的方向发展，下面我们就给大家简单做个梳理：
1、上游制氢
目前落地的制氢方式有三种：化石燃料制氢、工业副产制氢和电解水制氢。前面讲了，现在市场上大部分氢不是绿氢，所以上游的制氢主要都是化石燃料制氢，这部分占了64%。由于国内是“富煤、贫油、少气”，所以其中大部分又是煤制氢。参与的公司都是传统的化石能源公司，主要有中国石油、东华能源和中国神华。
工业副产制氢占32%，就是把工业尾气中富含的氢通过一定方法提纯出来。这个方法最大的优势是几乎不需要额外的投入和化石能源消耗，在成本和环保减排方面都有优势。目前主要的来源是焦炉煤气、氯碱副产等，参与的公司主要是一些化工和煤化工企业，比如万华化学、美锦能源、华昌化工等。
电解水制氢是最理想的绿氢来源，但目前占比只有4%左右。电解水制氢符合大部分我们需要的新能源特征，比如无污染、储量大、工艺简单等，但最大的问题是耗电量大、成本高，所以目前并没有大规模推广的条件。
只有少数新能源龙头企业在这个领域进行了前瞻布局，最受关注的就是隆基股份，2021年隆基股份与上海朱雀投资合资成立隆基氢能，高调入局。5月，隆基新型氢能装备项目也落地无锡，预计2022年将达到年产1.5GW氢能装备的能力。除此之外，阳光电源是国内最早开展光伏制氢研究的公司，正在打造“风-光-储-电-氢”的全产业链，它的电解槽是目前国内可量产的功率最大的PEM电解槽。
2、中游储运
氢气的储运是一个很重要的环节，关系到整个产业链的安全性和稳定性，也可以算是整个行业的卖水人。氢储运分为气态储氢、液态储氢和固态储氢。
目前国内的氢储运大部分是气态储氢，能占到98%，主要形式是高压气氢长管拖车，还包括一些管道运输。这部分主要涉及到一些提供相关器具和材料的公司，比如做燃料电池氢气瓶、运氢长管和加氢站储氢瓶组等。相关的上市公司主要有中材科技，它研发了国内容积最大的储氢瓶，氢气瓶品种基本全覆盖。
除此之外，液态储氢大概占2%，仅仅用于军事和航空领域。最大的优势是适合大规模运输，液氢槽车单车装载量可以达到高压长管拖车的近10倍。相关的上市公司主要是做液氢储罐的，比如一个月实现翻倍的中泰股份、深冷股份，不过目前规模都还比较小。
固态储氢更加初级，基本处于试验阶段，暂时不需要关注。
3、下游应用
虽然氢能源产业还处于非常初级的阶段，目前谈不上规模化的商业应用，但和所有的新能源一样，它的下游应用还是很广泛而且很有想象空间的。包括前面讲到的工业应用（比如用来炼钢）、航空航天、建筑供热、电力存储等，但市场最寄予厚望的终端应用还是氢能源汽车，包括氢能源车整车和燃料电池等零部件、加氢站等基础设施。
氢能源车的发展还处于初级阶段，但是目前受到了政府的大力支持和市场资本的追捧，2016-2019年中国的氢能源汽车保有量从639辆增长到6175辆，不过2020年受疫情影响增速放缓，但也增长到7352辆。根据相关机构的预测，虽然氢能源汽车短时间没法和电动汽车相比，但将保持高速增长。预计2025年中国氢能源汽车保有量能到达10万辆，年复合增长115%。从结构上看，目前政策主要是支持客车、物流车的发展，占比达到80%以上，这块相关的整车公司主要是上汽、东风、宇通、福田、中通、长江等。
和新能源电车一样，比整车投资价值更高的是产业链上的卖水人，氢能源车的核心卖水人是氢燃料电池。氢和氧在燃料电池中发生反应然后产生电力来驱动汽车，这和氢内燃机汽车还不太一样。氢燃料电池系统中，成本最高的是电堆系统，占到了接近一半的成本。而在电堆中又以催化剂、双极板和质子交换膜的价值量占比大。其次是空压机，占比25%左右。然后是催化剂，占比18%左右。不过这些主要环节上，国内的材料和技术水平和发达国家还有一定差距。
也正因如此，相关的公司大多还处于创业阶段、没有上市或者是在新三板挂牌，目前主板上市公司中比较相关的是控股国内燃料电池龙头新源动力的腾龙股份，做燃料电池系统集成的潍柴动力，做空压机和氢循环泵等设备的雪人股份等。
总结一下，氢能是一种储量大、可持续的清洁能源，长期来看有广阔的应用空间，能够成为光伏的重要补充。不过短期来看，由于绿氢的生产技术还不成熟、成本较高，所以还不具备大规模商业化应用的条件。从投资的角度看，未来产业链中上游的卖水人比下游的终端应用更有价值。
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