一、行业总体发展趋势
当前我国天然气消费量稳步增长，2021年我国天然气消费量已达3280亿立方米。在全球推进双碳目标、支持清洁能源、新能源的大趋势下，天然气作为清洁的化石能源，在能源结构转型过渡过程中，将在未来获得较大发展空间，消费量将在较长一段时期内稳步增长。
然而从天然气消费结构来看，目前较大比例用于民用和工用燃料、发电等方面，作为深加工的化工用气占比约10%，行业尚处于较为初级的发展阶段，未来则会向更高附加值的领域迁移。
二、各细分领域发展前景
天然气深加工根据元素构成主要分为四类九大细分领域：制氢（制氢气）、制合成物（包括制合成氨、制甲醇、制合成油）、制碳基材料（制炭黑、制金刚石、制石墨烯）及其他稀有气体（制硫酸、制氨气）。接下来我们以“政策导向”、“技术成熟度”和“附加值程度”构成的三要素模型来分析前述各细分领域前景。
政策导向：在我国“多煤贫油少气”的资源现状下开展能源结构转型，天然气需求缺口较大，政策端尚未全面放开，尤其对附加值相对较低的制甲醇，制氮肥等项目，即使在资源禀赋较为丰富的山西省等地区也持限制或禁止态度。
技术成熟度：附加值较高的领域技术成熟度相对较低，除天然气制甲醇、制合成氨、制炭黑和制硫磺的技术高度成熟，其他技术尚处于初步成熟或实验室研究阶段，尚不能达到量产。
附加值程度：用于农业的制甲醇、制合成氨，和初级工业的炭黑和硫磺附加值相对较低，同时由于我国特殊的能源结构，气相较于油更为稀缺，因此在我国的价格体系下天然气制合成油是丢了“西瓜拣芝麻”的行为。
综上，从政策是否鼓励、技术是否成熟、附加值是否足够三方面考虑，中短期内较有前景的天然气深加工细分领域包括：天然气制氢、制金刚石和提氦三类。它们均有广泛的下游应用价值。
三、重点细分领域分析
01、制氢
从市场规模来看，我国是世界上最大的制氢国，规模以上企业300余家。2020年我国天然气制氢年产量规模为459万吨，产值为756亿元，我国各类制氢方式总产能占比约15%。可见我国氢能产业目前尚处于发展初期，制氢原料尚以化石能源为主，清洁能源/可再生能源制氢占比低。长期看可再生能源制氢、核能制氢、电解水制氢等“绿氢”将成为主流。
从竞争格局来看，煤制氢产能主要来自于国家能源集团；天然气制氢产能来自于掌握天然气资源的中石化等大型集团；工业副产氢的参与者较多，根据生产方式主要分为：焦炉气副产氢（美锦能源、宝丰能源等）、丙烷脱氢（卫星化学等）、氯碱工业（滨化股份等）；电解水制氢处于刚起步阶段，目前有所布局的企业是宝丰能源、隆基股份、阳光电源、中国能建等。总体上看多集中于可再生能源制氢，天然气制氢竞争者较少。
从政策趋势来看，当前全国各地更为支持可再生能源制氢，但低成本量产技术尚在探索阶段。《氢能产业发展中长期规划（2021-2035）》提出氢能产业的发展还需稳慎应用，示范先行；提高经济性，探索商业化路径；避免盲目布局、一拥而上。因而在中期能源转型阶段，天然气制氢等“蓝氢”尚有较大发展空间。
02、制金刚石
从市场规模来看，我国人造金刚石市场规模大且增长力强劲，2020年产量约207亿克拉，市场规模约114亿元，预计2025年将达到1016亿元。其中工业金刚主要应用于建筑建材、电子机械等行业，需求随着行业发展较稳定发展；培育钻石高度景气，需求量快速上升，供不应求，因此有望价量双升。
从技术成熟度来看，我国人造金刚石产业经过近六十年发展，HPHT制法已达国际先进水平，占全球产量的90%，CVD制法的主要产出国为印度、美国。新加坡、欧洲及中东，但我国目前也刚刚实现了技术突破，可实现批量化试生产（每克拉成本约30元）。
从竞争格局开看，中国人造金刚石行业在河南已形成了领先技术集群和高产能的头部企业，尤其HPHT制法竞争相对激烈，具有如黄河旋风、中南钻石、力量钻石等上市公司。但下游应用附加值更高的CVD制法壁垒较高、头部企业尚处于布局阶段，目前主要有征世科技、杭州超然等。
03、提氦
从市场规模看，氦气作为国防军工和高科技产业发展不可或缺的战略物资，已经成为衡量国家科技发展水平的重要指标，具有“气体黄金”之称。近年来我国氦气消费量稳定在2000万m³以上，但国内氦气资源匮乏，在内循环为主的大背景下，“供不应求”更为凸显，价格更是突破400元/m³。同时随着中国半导体、光纤、光伏等行业的快速发展，中国氦气需求仍将维持稳定增长，行业总体成长性良好。
从技术成熟度来看，我国氦气资源匮乏，仅占全球2%，对外依存度长期维持在97%以上。天然气提氦是目前唯一工业化获取氦的方式，有较成熟的多种天然气提氦工艺，我国已掌握了小规模富氦天然气深冷法、常温法提取高纯气氦技术等主流提氦技术，与国际先进水平相比差距正逐步缩小。
从竞争格局来看，资源端壁垒明显，业内企业多为大型能源公司，如九丰能源、水发燃气、华特气体、金宏气体等。同时BOG提氦、深冷法提氦项目投入不断增多。但在资源受限的条件下，背靠优质富氦气田的LNG企业，氦气作为LNG生产的副产品，无原料成本，仅承担固定制造成本，可较好享受氦气价格上行带来的盈利弹性（当氦气价格为100/200/300/400元/方时，BOG项目提氦毛利约为80%、90%、93%、95%）。
从政策趋势来看，氦气广泛应用于航空航天、半导体产业、尖端科研等领域，提氦产业链国产替代加速中，发展前景良好。