氫能重大事件點(diǎn)評：歐盟碳關(guān)稅關(guān)切航運(yùn)業(yè)減排氫能船舶發(fā)展揚(yáng)帆在即

事項(xiàng)：

歐洲議會在周二（4 月18 日）批準(zhǔn)了“Fit for 55”2030 計(jì)劃包的數(shù)項(xiàng)關(guān)鍵立法，包括改革碳排放交易體系（ETS）、修正碳邊境調(diào)整機(jī)制（CBAM）相關(guān)規(guī)則等，主要內(nèi)容包括將海運(yùn)納入碳排放交易體系、逐步削減免費(fèi)碳排放額度、碳關(guān)稅調(diào)整機(jī)制以及建立社會環(huán)境基金。歐洲議會批準(zhǔn)后，法案還需經(jīng)過成員國和歐洲理事會（European Council）最終確認(rèn)通過。

國信電新觀點(diǎn)：

1）歐洲議會首次投票決定將海運(yùn)行業(yè)的溫室氣體排放納入管理，將加速船舶電動化，促進(jìn)氫能、液態(tài)氨等零碳燃料在海運(yùn)領(lǐng)域的應(yīng)用，并帶動大功率氫燃料電池、固態(tài)、液冷、有機(jī)液態(tài)儲氫技術(shù)的發(fā)展和商業(yè)化應(yīng)用。

2）船舶領(lǐng)域的儲氫標(biāo)準(zhǔn)要求較高，儲氫技術(shù)必須具有高安全性和高密度等優(yōu)點(diǎn)，兼具成本經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢。

因此我們認(rèn)為鎂基固態(tài)儲氫技術(shù)憑借常溫常壓的高安全性和高于有液氫的質(zhì)量密度，以及有競爭力的材料成本，獲得更好的發(fā)展空間。

3）當(dāng)前我國船舶領(lǐng)域的電動化以鋰電池為主，少量氫燃料電池船舶示范項(xiàng)目應(yīng)用于河運(yùn)領(lǐng)域。近海甚至遠(yuǎn)洋領(lǐng)域亟需技術(shù)示范和發(fā)展政策，未來純電船舶和氫能船舶將長期共存。根據(jù)《氫能在船舶領(lǐng)域的商業(yè)應(yīng)用》預(yù)計(jì)2025 年氫燃料電池系統(tǒng)船舶數(shù)量約500 艘，全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)袌鲆?guī)模將達(dá)百億元，有利于大功率燃料電池制造企業(yè)、質(zhì)子交換膜材料企業(yè)、鎂基固態(tài)儲氫制造企業(yè)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈，推薦華電重工。

評論：

歐盟調(diào)整“碳關(guān)稅”政策，首次將海運(yùn)業(yè)納入管理范疇歐盟“Fit for 55”計(jì)劃于2021 年公布，提出了包括能源、工業(yè)、交通、建筑等在內(nèi)的12 項(xiàng)更為積極的系列舉措，承諾歐洲2030 年底溫室氣體排放量較1990 年將減少55%。

歐盟碳排放交易體系（ETS）奉行“污染者付費(fèi)”原則，是歐洲氣候政策的核心，也是實(shí)現(xiàn)歐盟氣候中和目標(biāo)的關(guān)鍵。最新法案目標(biāo)為到2030 年，ETS 涉及的行業(yè)溫室氣體排放量必須較2005 年的水平削減62%，較此前歐盟委員會提議的目標(biāo)高出一個(gè)百分點(diǎn)。該法案還計(jì)劃在2026-2034 年間，逐步削減免費(fèi)發(fā)放的碳排放額度。

2019 年12 月，歐盟委員會在《歐洲綠色協(xié)議》中正式提出“碳邊境調(diào)整機(jī)制”（CBAM），計(jì)劃對在生產(chǎn)過程中碳排放量不符合歐盟標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)口商品征收關(guān)稅（即碳邊境稅）。此方式除了應(yīng)對氣候變化外，還可以保護(hù)歐盟企業(yè)的競爭力。CBAM 涵蓋的貨物包括鐵、鋼、水泥、鋁、化肥、電力、氫氣以及一定條件下的間接排放，歐盟碳排放配額從2020 年接近20 歐元/噸已經(jīng)上漲到目前接近100 歐元/噸的水平。

歐洲議會還首次投票決定將海運(yùn)行業(yè)的溫室氣體排放納入ETS，并修訂航空業(yè)碳排放交易體系。隨著全球氣候變化問題愈加嚴(yán)峻，面向航運(yùn)業(yè)實(shí)施碳減排政策受到了越來越多的國際關(guān)注。船舶運(yùn)輸是國際貿(mào)易的主要貨運(yùn)形式，其承擔(dān)了全球貿(mào)易運(yùn)輸總量的90%以上。盡管船舶運(yùn)輸具有單位耗能低的特點(diǎn)，但每年全球航運(yùn)業(yè)仍排放出相當(dāng)規(guī)模的溫室氣體。國際海事組織（ IMO ） 發(fā)布的《2020 年IMO 第四次溫室氣體研究報(bào)告》顯示，2018 年全球航運(yùn)業(yè)溫室氣體排放量為10.76 億噸，占全球人為溫室氣體排放總量的2.89%，其中98%是來自船舶的二氧化碳排放。

國際航運(yùn)業(yè)碳減排政策和商業(yè)應(yīng)用案例

2003 年，國際海事組織第23 屆全體大會就通過963 號決議，將船舶溫室氣體減排列為重要的政策議題，要求海上環(huán)境保護(hù)委員會（ MEPC ） 圍繞該議題規(guī)劃開展一系列評估和開發(fā)工作。

2018 年MEPC 第72 屆會議通過了《IMO 船舶溫室氣體減排初步戰(zhàn)略》（ Initial IMO Strategy on Reductionof GHG Emissions from Ships），提出到2030 年，全球航運(yùn)業(yè)平均每運(yùn)輸單位的碳排放強(qiáng)度同2008 年相比至少降低40%,到2050 年力爭降低70%,航運(yùn)業(yè)的年度溫室氣體排放總量到2050 年至少在2008 年的基礎(chǔ)之上降低50%。

根據(jù)上海海事大學(xué)章強(qiáng)副教授與管華婷聯(lián)合發(fā)表的論文，國際海事組織的航運(yùn)碳減排政策體系，在規(guī)劃引導(dǎo)類政策方面提出了航運(yùn)業(yè)的溫室氣體減排愿景和目標(biāo)，并列出短期、中期和長期潛在的備選減排措施，為全球航運(yùn)業(yè)采取碳減排行動指明了方向。短期備選減排措施在2018—2023 年間完成審議，中期措施在2023—2030 年間完成審議，長期措施則在2030 年后進(jìn)行審議。

從船舶建設(shè)、船舶運(yùn)營管理等多個(gè)環(huán)節(jié)對船舶能效提升和溫室氣體減排能力提出要求。適用的船舶包括散貨船、集裝箱船、液貨船、雜貨船、滾裝船、氣體運(yùn)輸船、客船等12 種類型，也即絕大多數(shù)國際航行船舶均受其規(guī)制。

在海運(yùn)方面，2021 年由安特衛(wèi)普港與比利時(shí)海事集團(tuán)（CMB） 合作全球第一艘氫動力拖船“Hydrotug”開始建造，該船使用氫氣和柴油的雙燃料內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動。挪威國有能源公司Equinor、芬蘭船用發(fā)動機(jī)制造商瓦錫蘭以及挪威海工船東Eidesvik 也合作研發(fā)一艘以氨燃料電池為動力，可完成遠(yuǎn)距離航行的零排放大型船舶，預(yù)計(jì)最早將于2024 年下水，屆時(shí)將成為首艘航行于公海的商業(yè)化氨動力船。液態(tài)氨的能量密度幾乎是液態(tài)氫的兩倍，是鋰電池的九倍，可以成為零碳排放船舶的很好選擇。（《船舶二氧化碳減排技術(shù)研究》黃晶晶，張小玉，王鵬鵬（中船動力研究院有限公司，上海201206） 我國航運(yùn)業(yè)已經(jīng)確立碳減排方向，發(fā)展零碳燃料技術(shù)是核心長期以來，我國高度重視綠色航運(yùn)發(fā)展， 2018 年11 月，交通運(yùn)輸部出臺《船舶大氣污染物排放控制區(qū)實(shí)施方案》，劃定了排放控制區(qū)域，明確規(guī)定自2019 年1 月1 日起，海船進(jìn)入排放控制區(qū)，應(yīng)使用硫含量不大于0.5%m/m 的船用燃油。2020 年1 月1 日起，海船進(jìn)入內(nèi)河控制區(qū)，應(yīng)使用硫含量不大于0.1%m/m 的船用燃油?；跉淙剂想姵卦诖邦I(lǐng)域應(yīng)用優(yōu)勢明顯，且不產(chǎn)生溫室氣體，因此氫燃料電池船舶成為船舶業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型的重要選擇。

2020 年黨中央提出“碳達(dá)峰”“碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)后，圍繞航運(yùn)碳減排議題，我國出臺了一系列政策規(guī)定，涉及船舶能效提升、能耗數(shù)據(jù)收集管理、清潔船用燃料開發(fā)、新能源船舶推廣等諸多方面?！端\(yùn)“十四五”發(fā)展規(guī)劃》《交通運(yùn)輸部、國家鐵路局、中國民用航空局、國家郵政局貫徹落實(shí)〈中共中央國務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見〉的實(shí)施意見》等政策文件也均對推動航運(yùn)碳減排工作做了相應(yīng)安排。

氫燃料電池和氫氣內(nèi)燃機(jī)相比，其減少了化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的環(huán)節(jié)，不受卡諾循環(huán)的限制，能量轉(zhuǎn)化效率較高。相較鋰電池而言，氫燃料電池船舶具有加注時(shí)間短、續(xù)航里程長、功率密度高等特點(diǎn)，因此在大功率、長航程等場景下，氫能船舶優(yōu)勢會更加明顯。我們預(yù)期氫能船舶與純電船舶會分別占有一席之地并長期共存。

國外對于在船舶上使用氫燃料電池的研究起步較早，1964 年美國Allis Chalmers 設(shè)計(jì)的750 kW 燃料電池就已經(jīng)裝船。國內(nèi)的燃料電池研究相對較晚，但近幾年發(fā)展較快：

2002 年北京世紀(jì)富原燃料電池公司研發(fā)的我國第一艘以燃料電池為動力的游艇試航成功；? 2019 年中國船級社向中船605 院頒發(fā)了500kW 內(nèi)河氫燃料電池動力貨船基本設(shè)計(jì)AIP 認(rèn)證，該船是氫燃料電池作為主電源在國內(nèi)船舶的首次應(yīng)用。

2019 年12 月，在第20 屆上海國際海事會展上，七一二所發(fā)布了擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的全國首臺500kW級船用燃料電池系統(tǒng)解決方案。

2021 年1 月，大連海事大學(xué)牽頭制造的中國第一艘燃料電池游艇“蠡湖”號通過試航，該船采用燃料電池和鋰電池組成混合動力系統(tǒng)，船型及動力等接近于國外的對標(biāo)船型，而對于電動船最為關(guān)鍵的續(xù)航指標(biāo)已略有優(yōu)勢。

2021 年5 月，廣東省內(nèi)首艘氫能源船舶——由廣東中氫博創(chuàng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司研發(fā)的“仙湖1 號”

氫能游船在丹灶仙湖下水，該船采用了佛山市攀業(yè)氫能源科技有限公司生產(chǎn)的30kW 氫燃料電堆。

2023 年3 月，國內(nèi)首艘氫電混合新能源高端旅游觀光船，在江西省九江市九江湖心新能源船艇科技園內(nèi)正式開始建造。

2023 年3 月17 日，由中國船舶集團(tuán)科技部指導(dǎo)，搭載中國船舶第七一二所自主開發(fā)的500kW 氫燃料動力系統(tǒng)、國內(nèi)首艘入級中國船級社（CCS）的“三峽氫舟1 號”示范船正式下水。

“三峽氫舟1 號”具有高環(huán)保性、高舒適性和低能耗、低噪音等特點(diǎn)，交付后將用于三峽庫區(qū)及兩壩間交通、巡查、應(yīng)急等工作，作為工業(yè)和信息化部高技術(shù)船舶項(xiàng)目“氫燃料動力船舶關(guān)鍵技術(shù)研究”的示范船，為我國后續(xù)氫燃料電池船舶推廣提供了重要的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐案例。

該船為鋼鋁復(fù)合結(jié)構(gòu)，總長49.9 米，型寬10.4 米，型深3.2 米，最高航速達(dá)28 千米/時(shí)，當(dāng)巡航航速為20 千米/時(shí)，續(xù)航里程可達(dá)200 千米。該船采用全回轉(zhuǎn)舵槳推進(jìn)，以及氫燃料電池和鋰電池動力系統(tǒng)，其中氫燃料電池額定輸出功率為500 千瓦。該船的核心動力設(shè)備均為七一二所自主研發(fā)，包括首臺套獲得CCS認(rèn)證的500kW 級氫燃料電池動力系統(tǒng)、智能化直流電力管理中心和2 套500 千瓦高效永磁電力推進(jìn)系統(tǒng)。

同時(shí)，該船還采用了高壓儲氫技術(shù)，一次可裝載約250 千克氫氣，能提供約4000 千瓦時(shí)電能。

目前對于氫能船舶的技術(shù)發(fā)展而言，仍然存在船用燃料電池系統(tǒng)和供氫技術(shù)兩方面的瓶頸。中國船舶集團(tuán)首席專家彭元亭公開表示，對于船用燃料電池系統(tǒng)，其壽命瓶頸在燃料電池電堆、氫氣循環(huán)泵等關(guān)鍵零部件，要求5 萬小時(shí)以上；而國內(nèi)氫燃料電池電堆的壽命約1 萬小時(shí)，在關(guān)鍵材料穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及操作策略等方面仍需加強(qiáng)研究開發(fā)。

在供氫技術(shù)方面，目前的儲氫方式很多，包括高壓氣態(tài)儲氫、固態(tài)儲氫、液氫、液氨、有機(jī)液體儲氫、甲醇等，在儲氫密度、排放、安全性、補(bǔ)給保障性等方面各有特色，需要針對不同的船型、排放要求、水域和應(yīng)用周邊的燃料補(bǔ)給保障條件決定選用特定氫源，需要進(jìn)一步開發(fā)新型高效高安全性船用儲供氫技術(shù)（美國能源部雙7%指標(biāo)），以及快速補(bǔ)給技術(shù)，以滿足船舶應(yīng)用各個(gè)方面的要求。

另外，氫氣密度小，易泄露，還具有易燃易爆的特性，所以當(dāng)氫氣作為燃料電池的燃料時(shí)對船舶燃料艙的體積和安全性提出了更高的要求。中國海事局頒布的《氫燃料電池動力船舶技術(shù)與檢驗(yàn)暫行規(guī)則（2022）》對船舶氫燃料儲存做了要求：

1） 氫燃料罐與氫燃料接觸部分的材料應(yīng)與氫相容，應(yīng)考慮氫脆現(xiàn)象對使用壽命的影響。

2） 氫燃料罐應(yīng)固定在甲板上。氫燃料罐的支撐和固定裝置應(yīng)根據(jù)最大預(yù)期靜態(tài)和動態(tài)傾角以及最大的加速度預(yù)期值進(jìn)行設(shè)計(jì)，并考慮船舶特性和氫燃料罐位置。氫燃料罐支撐構(gòu)件應(yīng)能防止罐體的移動。

3） 氫燃料罐連接至船舶氫燃料管系的連接管應(yīng)具有足夠的柔性補(bǔ)償。

4） 應(yīng)提供在氫燃料罐連接意外斷開或破裂時(shí)可限制氫燃料泄漏量的裝置。

5） 氫燃料罐和氫燃料供應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)確保氫燃料泄漏后所采取的安全動作不會導(dǎo)致不可接受的動力損失。

我們認(rèn)為以上要求對于常溫常壓可安全儲存的鎂基固態(tài)儲氫技術(shù)、液氨技術(shù)而言，具有非常好的比較優(yōu)勢。

儲氫技術(shù)，各有特點(diǎn)

就目前儲氫技術(shù)而言，高壓氣態(tài)儲氫是當(dāng)前氫能領(lǐng)域最為成熟的儲氫技術(shù)，但受限于體積儲氫密度低、存在泄漏安全性隱患、補(bǔ)給能效較低等問題，目前高壓儲氫技術(shù)無法滿足常規(guī)船舶對于燃料續(xù)航力的要求，對于更多大中型船舶的應(yīng)用需求，未來船舶儲氫還需要向能量密度更高的儲氫技術(shù)方向發(fā)展。金屬固態(tài)儲氫、有機(jī)液態(tài)儲氫、甲醇制氫、液氨儲氫等高能量密度儲氫技術(shù)是當(dāng)前潛在可行的船舶用儲氫方式。

固態(tài)儲氫技術(shù)路線：

固態(tài)儲氫合金通過金屬氫化物的形式來將氫氣儲存在固體中，儲氫密度大、安全性好。吸氫過程中，合金儲氫材料吸收氫氣生成金屬氫化物，放出熱量；放氫過程中，金屬氫化物吸收熱量釋放所吸收的氫氣。金屬氫化物的儲存不需要?dú)鈶B(tài)儲運(yùn)氫必須的高壓條件，也不需要液態(tài)儲氫要求的低溫裝置，常溫和低壓狀態(tài)下就可以儲存，成本低廉且安全性較好。

目前，金屬氫化物為固態(tài)儲氫主流技術(shù)路線，涉及材料包括鎂系、鈦系、釩系、稀土系及復(fù)合儲氫合金等；其中鎂系合金儲氫容量大（最高可達(dá)7.6%），但放氫溫度高，通常需要300℃以上；鈦系、釩系、稀土系儲氫合金儲氫容量為1.4%-2.4%不等，放氫溫度明顯較鎂系合金低。

固態(tài)儲氫材料端相關(guān)企業(yè)、機(jī)構(gòu)進(jìn)展情況

從材料端來看，目前已有多家上市公司及科研機(jī)構(gòu)布局固態(tài)儲氫材料研發(fā)和應(yīng)用。按材料路線分類：

1. 云海金屬與重慶大學(xué)潘復(fù)生院士團(tuán)隊(duì)、氫楓能源與上海交通大學(xué)丁文江院士團(tuán)隊(duì)采用合作方式主攻鎂基合金材料的開發(fā)與研究；

2. 厚普股份與四川大學(xué)團(tuán)隊(duì)合作布局鈦系和釩系材料研發(fā)生產(chǎn)；3. 圣元環(huán)保與中國有研科技集團(tuán)合作攻關(guān)鈦系和稀土系固態(tài)儲氫材料的研發(fā)；4. 廈鎢新能專注于鈦系和稀土系儲氫材料的開發(fā)；5. 鴻達(dá)興業(yè)、包頭稀土研究院和燕山大學(xué)分別在各自金屬材料領(lǐng)域進(jìn)行研發(fā)和攻關(guān)。

有機(jī)液態(tài)儲氫、液氨儲氫、甲醇重整制氫路線：

有機(jī)液態(tài)儲氫借助某些烯烴、炔烴或芳香烴等不飽和液體有機(jī)物和氫氣的可逆反應(yīng)、加氫反應(yīng)實(shí)現(xiàn)氫的儲存（化學(xué)鍵合），借助脫氫反應(yīng)實(shí)現(xiàn)氫的釋放，有機(jī)物通常包括甲基環(huán)己烷（MCH）、二芐基甲苯（DBT）或十氫萘/萘酚等，特點(diǎn)包括：

1.儲氫量大（5-10%儲氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)）；

2.液態(tài)有機(jī)儲氫與汽油相似，儲存、運(yùn)輸、維護(hù)、保養(yǎng)安全方便；3.可多次循環(huán)使用，壽命長（可達(dá)20 年）。

目前有機(jī)液態(tài)儲氫海外發(fā)展較快，國內(nèi)處于示范階段。主要應(yīng)用場景包括氫能船舶，鐵路機(jī)車和加氫站等。

液氨儲氫同樣質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高（17.7%含氫量，108kg/m3 的體積儲氫密度），液氨可以直接燃燒， 也可直接用于發(fā)電、工業(yè)鍋爐和水泥窖爐等工業(yè)領(lǐng)域，液化較為方便。但同時(shí)液氨也存在環(huán)保和安全問題，一方面是二氧化碳、氮氧化物排放問題；另一方面，使用液氨儲氫必須控制毒性和臭氣，氨的毒性、親水性和腐蝕性也需要大量基礎(chǔ)設(shè)施以避免意外泄露和設(shè)備腐蝕。目前液氨儲氫主要用于工業(yè)、氫能船舶和鐵路機(jī)車，加氫站等場景。

甲醇制氫方面特點(diǎn)在于原料來源廣泛、價(jià)格便宜，儲氫量高（12.5%含氫量，99kg/m3 的體積儲氫密度），制氫工藝成熟。但CO2 排放問題，反應(yīng)產(chǎn)生的毒性，以及分離、純化難度也是產(chǎn)業(yè)化重視的難點(diǎn)，目前甲醇制氫應(yīng)用場景主要包括商用車、氫能船舶、無人機(jī)、加氫站，分布式供能等。

投資建議：

當(dāng)前我國船舶領(lǐng)域的電動化以鋰電池為主，少量氫燃料電池船舶示范項(xiàng)目應(yīng)用于河運(yùn)領(lǐng)域。近海甚至遠(yuǎn)洋領(lǐng)域亟需技術(shù)示范和發(fā)展政策，未來純電船舶和氫能船舶將長期共存。根據(jù)《氫能在船舶領(lǐng)域的商業(yè)應(yīng)用》

預(yù)計(jì)2025 年氫燃料電池系統(tǒng)船舶數(shù)量約500 艘，全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)袌鲆?guī)模將達(dá)百億元，有利于大功率燃料電池制造企業(yè)、質(zhì)子交換膜材料企業(yè)、鎂基固態(tài)儲氫制造企業(yè)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈，推薦華電重工。

風(fēng)險(xiǎn)提示：

氫能船舶技術(shù)發(fā)展不及預(yù)期，成本下降不及預(yù)期，國家政策推進(jìn)不及預(yù)期。

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轉(zhuǎn)自國信證券股份有限公司 研究員：王蔚祺