電力設(shè)備：乘風(fēng)而起電解槽技術(shù)掀起氫能浪潮

11證券研究報告乘風(fēng)而起，電解槽技術(shù)掀起氫能浪潮分析師：尹沿技(SAC職業(yè)證書號S0010520020001)22綠氫是未來氫能發(fā)展的主要方向，電解槽作為綠氫核心設(shè)備重要性凸顯。氫能是可持續(xù)發(fā)展最具潛力的二次清潔能源，根據(jù)制氫工藝所產(chǎn)生的碳排放程度可分為灰氫、藍(lán)氫、綠氫，灰氫成本較低但污染較大，綠氫通過使用再生能源電解水制取的氫氣，滿足雙碳要求。電解槽是綠氫的核心設(shè)備，設(shè)備成本占比達(dá)到50%，在能耗、安全性、降本等方面對綠氫的制備產(chǎn)生十分重要的影響。綠氫未來代替空間巨大，技術(shù)迭代以及電價下降推動電解槽需求持續(xù)高增。目前全球及中國綠氫在氫能占比較小均不到1%，主要由于綠氫成本高于灰氫成本，未來隨著風(fēng)電光伏與電解水制氫結(jié)合以及電解槽性價比逐步提升，制氫成本有望進(jìn)一步下探，根據(jù)我們的測算，理想情況下綠氫成本可達(dá)到5.8元/kg，低于灰氫成本。未來隨著綠氫性價比提升及政策驅(qū)動，2025/2030年全球綠氫需求量將達(dá)到1583/4727萬噸，2022-2025年CAGR為156%；受益于下游綠氫市場需求旺盛，電解槽出貨量有望在未來幾年迎來爆發(fā)期，2023/2025年電解槽市場規(guī)模將達(dá)到1872/5280億元，2022-2025年CAGR為141%。堿性電解槽為市場主流選擇，質(zhì)子交換電解槽未來具有較大的增長空間。2022年全球前20家電解槽企業(yè)產(chǎn)量合計達(dá)到14GW，2023年規(guī)劃產(chǎn)能達(dá)到26.4GW，根據(jù)彭博新能源預(yù)測，2030年全球電解槽裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到242GW。堿性電解槽憑借商業(yè)成熟度高、成本低等優(yōu)勢為目前制氫企業(yè)的首選，未來逐步向復(fù)合隔膜、大標(biāo)方方向迭代。質(zhì)子交換膜由于其成本較高，目前應(yīng)用規(guī)模較小，未來隨著性能逐步提升，還具有較大的增長空間。投資建議：未來電解槽企業(yè)出貨量有望快速增長，建議關(guān)注龍頭企業(yè)隆基綠能、陽光電源；新入局企業(yè)華光環(huán)能、昇輝科技、華電重工、億利潔能。風(fēng)險提示：政策支持力度不及預(yù)期、光伏風(fēng)電發(fā)電上網(wǎng)價格不及預(yù)期、產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)不及預(yù)期。33資料來源：未來氫能，華安證券研究所整理4資料來源：未來氫能，華安證券研究所整理4綠氫是氫能未來的主要發(fā)展方向?氫能是可持續(xù)發(fā)展最具潛力的二次清潔能源，綠氫是氫能未來的主要發(fā)展方向。自16世紀(jì)氫氣首次被發(fā)現(xiàn)以來，因其來源豐富、能量密度高、綠色低碳、儲存方式等諸多優(yōu)點被視為未來重要的清潔能源。近年來隨著《巴黎協(xié)定》的簽訂，氫能受到全球范圍的高度重視。?按照制氫工藝所產(chǎn)生的碳排放程度可分為灰氫、藍(lán)氫、綠氫?；覛錇橛苫霞肮I(yè)副產(chǎn)制得，會大量二氧化碳、氮氧化物等氣體，對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，不利于達(dá)成碳中和目標(biāo)。藍(lán)氫主要將灰氫產(chǎn)生的二氧化碳通過碳捕獲、利用和存儲技術(shù)實現(xiàn)低排放生產(chǎn)。綠氫通過使用再生能源電解水制取的氫氣，工藝簡單、無溫室氣體和有害氣體排放，且制成氫氣純度高，是最為清潔的制氫方法，是氫能未來的主要發(fā)展方向。綠氫是清潔能源未來的主要發(fā)展方向綠氫是清潔能源未來的主要發(fā)展方向資料來源：未來氫能，華安證券研究所整理55綠氫是氫能未來的主要發(fā)展方向目前灰氫制氫成本較低，但是環(huán)境污染問題嚴(yán)重。藍(lán)氫環(huán)境污染情況較小，但成本相較于灰氫提升10%-40%，并且藍(lán)氫并不是綠氫的替代品，其主要目的為實現(xiàn)從灰氫到綠氫的過渡，加速灰氫向綠氫的轉(zhuǎn)變。綠氫制得的氫氣純度較高，并且沒有任何溫室氣體及污染其他排放，但成本較高，隨著電解槽技術(shù)的逐漸成熟推動制氫成本下降，綠氫未來有望代替灰氫。原料優(yōu)點缺點能源效率原材料價格氫氣成本灰氫煤技術(shù)相對成熟，工藝流程簡單，投資成本較低。可以綜合利用煤炭中的其他物質(zhì)，例如煤焦油、煤氣等。制備過程中會產(chǎn)生大量二氧化碳、氮氧化物等氣體，對環(huán)境造成嚴(yán)重。83%450-600元/噸9.73-12.36元/kg天然氣工藝比較成熟，技術(shù)穩(wěn)定，投資成本較低，氣體污染較小。排放大量溫室氣體，運輸和儲存過程中存在安全隱患。63%1.2-2元/m39.81-15.17元/kg工業(yè)副產(chǎn)物工業(yè)副產(chǎn)物制氫可以適度減少廢棄物的處理成本和環(huán)境污染。地地技術(shù)成熟度較低，建設(shè)點受限于原材料供應(yīng)，產(chǎn)生污染性氣體。9.29-22.40元/kg(根據(jù)不同工業(yè)副產(chǎn)雜質(zhì)的不同，成本區(qū)間較大)藍(lán)氫以煤制氫為例采用碳捕捉及封存技術(shù)，可以有效降低生產(chǎn)過程的碳排放水煤制氫的成本分別增加10%和38%90%450-600元/噸14.4-18.29元/kg綠氫水無溫室氣體和有害氣體排放，制成氫氣純度高耗電量大，成本較高45-55%0.1-0.4元/千瓦時14元/kg-27.5元/kg66電解水制氫制氫步驟原理簡單綠氫主要由電解水制得。電解水制備氫氣的過程主要分為制備、純化、儲存三大步驟。氫氣制備：電解槽接通直流電源，電解電流上升到一定值時，槽內(nèi)的水就電解成氫氣和氧氣。氫氣純化：從槽內(nèi)電解小室陰極電解出來的氫氣與循環(huán)堿液一起借助于堿液循環(huán)泵的揚程和氣體的升力，通過極板陰極側(cè)的出氣孔流過氫氣道環(huán)，從左右端極板流出，匯合后進(jìn)入氫分離器。在氫分離器中，由于重力的作用，氫氣和堿液分離。氫氣儲存：分離后的氫氣通過氫氣冷卻器降溫，氫氣捕滴器、氫氣氣水分離器除去夾帶的水分后，經(jīng)差壓調(diào)節(jié)閥進(jìn)入氫氣干燥器，干燥后的氫氣進(jìn)入氫氣儲存罐。有部分氫氣會經(jīng)過再一次的壓縮液化為液氫，便于運輸和儲存。電解水制備流程資料來源：氫能和燃料電池，華安證券研究所整理在電解水制氫的成本中，設(shè)備成本占了14%。電解水制氫系統(tǒng)由電解槽及輔助系統(tǒng)組成，其中電解槽是電解反應(yīng)發(fā)生的主要場所，輔助系統(tǒng)則包括電力轉(zhuǎn)換、水循環(huán)、氣體分離、氣體提純等模塊。從成本構(gòu)成來看，電解槽在制氫系統(tǒng)總成本中的占比約為50%，而且設(shè)備在單位時間內(nèi)的產(chǎn)氫量越大，電解槽所占整個設(shè)備制造成本的比例就越高，所以電解槽的成本會直接影響制氫系統(tǒng)的產(chǎn)品價格。電解在電解水制氫的成本中，設(shè)備成本占了14%。電解水制氫系統(tǒng)由電解槽及輔助系統(tǒng)組成，其中電解槽是電解反應(yīng)發(fā)生的主要場所，輔助系統(tǒng)則包括電力轉(zhuǎn)換、水循環(huán)、氣體分離、氣體提純等模塊。從成本構(gòu)成來看，電解槽在制氫系統(tǒng)總成本中的占比約為50%，而且設(shè)備在單位時間內(nèi)的產(chǎn)氫量越大，電解槽所占整個設(shè)備制造成本的比例就越高，所以電解槽的成本會直接影響制氫系統(tǒng)的產(chǎn)品價格。電解槽的成本是電解水制氫系統(tǒng)生產(chǎn)成本的核心。電解水制氫成本結(jié)構(gòu)5%8%電解槽%液分離器化設(shè)備助系統(tǒng)73%堿性水電解槽(ALK)質(zhì)子交換膜電解槽(PEM)高溫固體氧化物電解槽(SOEC)固體聚合物陰離子交換膜電解槽(AEM)7電解槽是電解水制氫系統(tǒng)的核心部分目前主流電解水制氫技術(shù)包括堿性水電解(ALK)、質(zhì)子交換膜電解(PEM)、高溫固體氧化物電解(SOEC)、固體聚合物陰離子交換膜電解(AEM)四種。電解槽的性能與整個制氫系統(tǒng)的制氫效率有著直接的關(guān)系，在能耗，安全性方面也有十分重要的影響，所以電解槽是電解水資料來源：科學(xué)材料站，Bing，《電解水制氫成本分析》，北極星碳管家網(wǎng)，華安證券研究所整理8899市場現(xiàn)狀：全球氫能行業(yè)逐漸步入快車道，綠氫代替空間廣闊?全球氫能市場快速擴(kuò)張，中國成為第一大制氫國。隨著歐洲、美國、中國以及眾多國家與地區(qū)氫能中長期發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃的不斷推進(jìn)，全球氫能市場規(guī)模迅速擴(kuò)大。根據(jù)IEA數(shù)據(jù)，2021年全球氫氣總產(chǎn)量達(dá)到9423萬噸，同比增加5.5%，全球氫能市場規(guī)模達(dá)到1250億美元，2030年產(chǎn)量有望達(dá)到17998萬噸，CAGR達(dá)到7.5%。中國作為全球最大的制氫國，氫能產(chǎn)量目標(biāo)提出后，氫氣產(chǎn)量迅速提升，發(fā)展進(jìn)入快車道，根據(jù)中國煤炭工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2021年中國氫能產(chǎn)量達(dá)到3300萬噸，同比增加32%，增速遠(yuǎn)超于全球增速。中國氫氣產(chǎn)量步入快車道2021-2030年全球氫氣總產(chǎn)量CAGR達(dá)到7.5%中國氫氣產(chǎn)量步入快車道中國氫能產(chǎn)量(萬噸)YOY(%)3,5003,0002,5002中國氫能產(chǎn)量(萬噸)YOY(%)3,5003,0002,5002,0001,5001,00050000%2012201320142015201620172018201920202021資料來源：IEA，中國煤炭工業(yè)協(xié)會，華安證券研究所整理2030年中國氫能在終端能源占比將達(dá)到5%資料來源：2030年中國氫能在終端能源占比將達(dá)到5%資料來源：中國氫能聯(lián)盟，華安證券研究所整理市場現(xiàn)狀：全球氫能行業(yè)逐漸步入快車道，綠氫代替空間廣闊?氫能需求量不斷提升，終端能源占比快速提升。隨著政策及下游市場的不斷驅(qū)動，未來氫能需求量將持續(xù)增加。目前市場對氫能行業(yè)需求較為樂觀，根據(jù)不同機(jī)構(gòu)的預(yù)測，2030年全球氫能需求量將達(dá)到1.15-2億噸，占終端能源比重達(dá)到5%左右，我們認(rèn)為氫能行業(yè)處于發(fā)展初期，未來政策及降本路線還未明確，預(yù)計2030年全球氫能需求將達(dá)到1.2億噸，占比在3%左右，2050年氫能需求量將超過5億噸，占比達(dá)到12%。根據(jù)中國氫能聯(lián)盟預(yù)測，到2030年我國氫氣的年需求量將達(dá)到3715萬噸左右，在終端能源消費中占比約5%；到2060年，我國氫氣的年需求將增至1.2億噸左右，在終端能源消費中占比進(jìn)一步提升至20%。22030/2050年全球氫能需求量將達(dá)到1.2/5億噸億噸)(億噸)5比(%)資料來源：IEA、IRENA、中國能源報、麥肯錫、中國氫能聯(lián)盟、華安證券研究所整理資料來源：IEA，華安證券研究所整理市場現(xiàn)狀：全球氫能行業(yè)逐漸步入快車道，綠氫代替空間廣闊構(gòu)來看，目前化石能源制備的灰氫占比較高，2021年全球灰氫占比達(dá)到99%，藍(lán)氫及綠氫占比均未達(dá)到1%，綠氫全球占比僅為0.04%。我國制氫結(jié)構(gòu)與全球類似，綠氫占比僅為1%。未來隨著碳排放進(jìn)一步趨嚴(yán)以及電價逐步下降，綠氫成本有望與灰氫成本持平，從而帶動綠氫需求進(jìn)一步提升。根據(jù)IEA預(yù)測，2030年綠氫占比有望達(dá)到38%，綠氫需求量預(yù)計超過4000萬噸，2050年綠氫占比將達(dá)到61%，需求量預(yù)計超過3億噸。全球綠氫仍具有較大提升空間202全球綠氫仍具有較大提升空間市場現(xiàn)狀：氫能需求持續(xù)旺盛，電解槽出貨量快速提升?電解槽需求量持續(xù)攀升。根據(jù)高工鋰電數(shù)據(jù)，2022年全球電解槽市場出貨量達(dá)到1GW，其中中國電解槽總出貨量超過800MW，同比增長129%以上，全球占比超過80%。堿性電解槽設(shè)備憑借運行穩(wěn)定、售價低廉等優(yōu)點，2021年出貨量達(dá)到776MW，為目前市場主流選擇。根據(jù)BloombergNEF數(shù)據(jù)，2023年中國電解槽出貨量將持續(xù)保持高增，出貨量有望達(dá)到GW%以上，同比增加75%-163%。資料來源：中氫博創(chuàng)，BloombergNEF，華安證券研究所整理市場現(xiàn)狀：綠氫主要應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域?氫能與電解槽下游領(lǐng)域高度重合，工業(yè)領(lǐng)域占據(jù)較大市場份額。目前我國制備的氫氣主要應(yīng)用于石油煉制及化工產(chǎn)品合成等工業(yè)領(lǐng)域，2020年合成氨用氫及甲醇用氫占比分別為37%/19%，同時氫氣可作為燃料電池用于電動車驅(qū)動，占比達(dá)到15%，未來隨著氫能技術(shù)逐步成熟，制氫成本逐漸下降，有望在更多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)氫能的應(yīng)用。?電解槽下游應(yīng)用領(lǐng)域與氫能應(yīng)用領(lǐng)域高度重合，主要因為制氫企業(yè)大多為能源集團(tuán)及大型化工企業(yè)。對于能源集團(tuán)來講，通過從下游氫能的使用到上游制氫的一體化布局可以降低能源成本，同時公司掌握氫能原材料，通過制氫可以賺取額外利潤；對于化工企業(yè)來講，向上游布局制氫可以減少氫能的支出，同時化工副產(chǎn)物制氫可以實現(xiàn)氫氣的循環(huán)，更好的滿氫能主要應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域電解槽應(yīng)用領(lǐng)域與氫能應(yīng)用領(lǐng)域高度重合產(chǎn)品汽、氫氣等、能源產(chǎn)品等備汽車等及綜合應(yīng)用等體和天然氣布式電站、地面電站資料來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院、中國煤炭工業(yè)協(xié)會、華安證券研究所整理氫能產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，氫能成為更多省份的重點產(chǎn)業(yè)。據(jù)氫云鏈統(tǒng)計，2023年已份公布35個氫能產(chǎn)業(yè)項目，總投資額氫項目達(dá)到7項，主要分布在寧夏、河北和江蘇等風(fēng)光資源優(yōu)勢地區(qū)，進(jìn)一步推進(jìn)綠氫商業(yè)化發(fā)展。總總投資(億元)質(zhì)子交換膜電解槽制氡裝置研發(fā)生產(chǎn)基地項目(一期)5豎爐系統(tǒng)項目(—步)產(chǎn)業(yè)項目產(chǎn)業(yè)園基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目綠色高質(zhì)量發(fā)展技術(shù)改造項目90.2電池系統(tǒng)/電堆建設(shè)項目項目體化項目普國際氫能產(chǎn)業(yè)集群一期項目化及應(yīng)用項目太陽能電解制氫儲能及應(yīng)用示范擴(kuò)建項目制氫項目電制綠氫綠胺溶劑產(chǎn)業(yè)鏈延伸示范項目6.5智能制造項目)新能源科技發(fā)展有限公司年產(chǎn)300萬套氡燃料電池金屬雙極板智能制造項目物聯(lián)科技產(chǎn)業(yè)園項目m3/a全氟質(zhì)子膜與20000t/aETFE及其配套化學(xué)品產(chǎn)業(yè)化項目股份有限公司輕經(jīng)氫能綜合利用項目有限公司氫能核心裝備產(chǎn)業(yè)園基地項目科技有限公司黃河流域氫能產(chǎn)業(yè)基地崔寨產(chǎn)業(yè)園二期項目c03車間轉(zhuǎn)產(chǎn)氫燃料電池關(guān)鍵材料產(chǎn)線技術(shù)改造項目及綜合服務(wù)配套提升項目能源供應(yīng)基地項目溫高壓儲氫容器項目氫能裝備制造基地項目源1400ONm/h焦?fàn)t煤氣制氫項目炭清潔高效綜合利用項目(上海)有限公司資料來源：氫云鏈，華安證券研究所整理資料來源：氣體分離，華安證券研究所整理市場現(xiàn)狀：下游企業(yè)布局綠氫內(nèi)驅(qū)力充足?目前市場認(rèn)為很多企業(yè)布局綠氫項目內(nèi)驅(qū)力不足，很難具有盈利能力，但我們認(rèn)為不同企業(yè)根據(jù)企業(yè)情況及政策要求內(nèi)驅(qū)力充足。目前行業(yè)還未發(fā)布實質(zhì)性綠氫補(bǔ)貼政策，能源及化工企業(yè)布局綠氫的內(nèi)驅(qū)力主要來源于：1)碳排放趨嚴(yán)驅(qū)動，提前戰(zhàn)略性布局發(fā)揮卡位優(yōu)勢。未來隨著雙碳政策趨嚴(yán)使得碳排價格逐漸升高，沒有優(yōu)勢的企業(yè)將通過購買碳權(quán)指標(biāo)維持生產(chǎn)并且政策嚴(yán)格限制新建產(chǎn)能，目前綠氫下游應(yīng)用領(lǐng)域都是碳排放較高的大型企業(yè)，未來綠氫可通過替代灰氫貢獻(xiàn)收入；2)綠氫盈利能力初見改善：目前綠氫在煤炭行業(yè)的盈利能力已逐步修復(fù)，寶豐能源公告資料顯示，公司“國產(chǎn)量提高到原來的約1.9倍，進(jìn)一步降低終端產(chǎn)品成本。市場現(xiàn)狀：下游企業(yè)布局綠氫內(nèi)驅(qū)力充足?可再生能源電廠布局綠氫的內(nèi)驅(qū)力主要來源于：棄風(fēng)棄光率逐步提升，綠氫保障新能源消納。隨著新能源裝機(jī)快速增長，各省缺乏內(nèi)部消納條件的問題愈加嚴(yán)重，部分地區(qū)棄風(fēng)棄光率逐步提升，2022年9月，西藏/青海/寧夏棄光率分別達(dá)到30.8%/7.2%/6.1%。氫能沒有剛性的儲存容量限制，并且在空間上的轉(zhuǎn)移也更為靈活，有望應(yīng)用于長時間、跨區(qū)域的儲能場景，未來運用新能源發(fā)電離網(wǎng)制氫后就地消納或通過其他方式運輸可有效實現(xiàn)對當(dāng)?shù)仫L(fēng)光資源的充分利用。部分地區(qū)棄光率仍處于高位資料來源：全國新能源消納監(jiān)測預(yù)警中心，華安證券研究所整理驅(qū)動因素：未來國內(nèi)綠氫補(bǔ)貼政策有望陸續(xù)出臺k可再生能源制氫產(chǎn)量，合計年產(chǎn)量約80萬噸，遠(yuǎn)超國家發(fā)改委在國家氫能規(guī)劃中提及的2025年可再生能源制氫年產(chǎn)量目標(biāo)。由于電解水制氫項目的設(shè)備成本和運營成本較高，政策主要包含設(shè)備的購置成本補(bǔ)貼和項目運營的電費補(bǔ)貼，目前僅四川省成都市、廣東省深圳市和河南濮陽市等地區(qū)發(fā)布了相關(guān)補(bǔ)貼政策，未來隨著綠氫的關(guān)注度及重要性逐漸提升，我國有望發(fā)布更多的綠氫補(bǔ)貼政策從而推動行業(yè)快速發(fā)展。成都市、深圳市等地發(fā)布相關(guān)補(bǔ)貼政策件措對綠電制氫項目提供0.15-0.2元/度的電價補(bǔ)貼對站內(nèi)制氫設(shè)備購置成本，按購置成本30%予以資助，最高不超過200萬元。對制氫加氫一體化站的制氫用電價格執(zhí)行蓄冷電價政策，電解制氫設(shè)施谷期用電量超過50%的免收基于工業(yè)副產(chǎn)氫平均出廠價格的企業(yè)，按照年度累計供氫量，首年給予每公斤15元補(bǔ)貼，補(bǔ)貼最高可達(dá)500萬元;與此同時，對綠氫伏指標(biāo)配備支持資料來源：勢銀、華安證券研究所?目前電解水制氫成本遠(yuǎn)高于灰氫成本。目前化石燃料制氫成本普遍低于電解水制氫，灰氫成本主要來源于原材料，煤炭、天然氣制氫原材料占比分別為36.9%/73.4%，所以原材料價格變動對制氫成本有很大的影響。當(dāng)煤炭價格為450元/噸時，煤炭制氫成本為9.9元/kg；天然氣價格為2.5元/m3時，天然氣制氫成本為14.4元/kg；焦?fàn)t煤氣價格為0.3元/m3時，制氫成?電解水制氫的成本主要來源于電耗，單標(biāo)方氫氣耗電量大約為5kwh，當(dāng)電價為0.3元/kwh時，電耗成本占比達(dá)到69%，隨綠氫成本敏感性分析.40.30.2kwh555555521m元/m3)單位質(zhì)量氫氣成本/(元/kg)32.729.927.124.321.5資料來源：《電解水制氫成本分析》、華安證券研究所測算?光伏風(fēng)電+電解水制氫有望快速降低制氫成本。目前由于我國電力以火電為主，如果采用電網(wǎng)電力則電解水制氫的碳排放強(qiáng)度高于煤制氫和天然氣制氫，不符合目前的“雙碳”政策導(dǎo)向。當(dāng)電解水與光伏、風(fēng)電等可再生電力耦合，一方面可以減少碳排放實現(xiàn)真正意義的綠氫。同時，光伏上網(wǎng)電價從2013年1.09元/kWh下降至2021年0.29元/kWh，降幅達(dá)到210%。2021年我國光伏及風(fēng)電正式實現(xiàn)平價上網(wǎng)，未來隨著光伏及風(fēng)電成本下降，根據(jù)國家發(fā)改委能源所預(yù)測，2035年和2050年我國光伏發(fā)電成本將達(dá)到0.2元/kWh和0.13元/kWh，光伏及風(fēng)電上網(wǎng)電價有望進(jìn)一步下探，從而帶動電解制氫的成本持續(xù)下降，進(jìn)一步縮小電解制氫與化石能源制氫成本的差距。光伏已進(jìn)入平價上網(wǎng)時代光伏上網(wǎng)價格有望進(jìn)一步下探資料來源：北極星太陽能光伏網(wǎng)、集邦新能源網(wǎng)、國家發(fā)改委能源所、華安證券研究所資料來源：IRENA、華安證券研究所測算?電解槽技術(shù)不斷迭代，性價比提升有望降低制氫成本。電解槽工作時間不斷延長：通過延長電解槽工作時間可生產(chǎn)更多“綠氫”從而攤薄其固定成本，根據(jù)我們的測算，當(dāng)電解槽工能量轉(zhuǎn)換效率較低僅為60%-75%，成為阻礙電解水行業(yè)發(fā)展的一大難題，質(zhì)子交換膜電解槽和固體氧化物電解槽可將能量轉(zhuǎn)換效率提升至75%-85%，有望進(jìn)一步降低制氫成本。?電解槽耗電量逐步下降：電解水的主要成本來源于電費，降低電耗一直是困擾行業(yè)多年的難題，2023年隆基氫能發(fā)布堿性電解槽新品ALKHi1率先打破僵局，ALKHi1可以將耗電量由5度降低到4.3度，降幅達(dá)到16.3%，ALKHi1Plus則能將耗電量降低到4.1度，降幅達(dá)到22%，未來隨著電解槽技術(shù)的不斷迭代，耗電量有望繼續(xù)下降。理想情況下，未來隨著電解槽技術(shù)迭代及電價不斷下降，制氫成本可下降80%達(dá)到5.8元/kg，低于煤0推動電解槽需求提升未來隨著電解槽技術(shù)迭代，理想情況下制氫成本可下降80%11市場規(guī)模：2025年電解槽市場規(guī)模將達(dá)到5280億元?隨著政策及市場的雙輪驅(qū)動，氫能需求快速提升，根據(jù)我們的假設(shè)，2030年全球氫氣需求量將達(dá)到1.2億噸，占終端能源比重達(dá)到3.3%，根據(jù)中國氫能聯(lián)盟預(yù)測，我國2030年氫氣需求量將達(dá)到3715萬噸，占終端能源比重達(dá)到5%。目前全球綠氫在氫能中的占比較小不足1%，未來具有較大得提升空間，我們預(yù)計2025/2030年全球綠氫占比可以達(dá)到15%/38%。目前行業(yè)主流堿性電解槽功率為1000Nm/h，全年工作時長預(yù)計為2400h，單臺設(shè)備年產(chǎn)量將達(dá)到0.02萬噸，未來隨著電解槽產(chǎn)品不斷升級，單臺設(shè)備投資額有望持續(xù)下降。預(yù)計2023/2024/2025/2030年全球堿性電解槽市場規(guī)?？梢赃_(dá)到1872/3651/5280/9425億元，2022-2025年CAGR達(dá)到140.62%。2022-2025年全球電解槽市場規(guī)模CAGR達(dá)到140.62%萬噸))萬噸)格(萬元/臺)場規(guī)模(億元)CAGR%資料來源：中國氫能聯(lián)盟、中國煤炭工業(yè)協(xié)會、西門子、北極星氫能網(wǎng)等、華安證券研究所測算2233電解槽：水電解制氫的主要設(shè)備解制氫設(shè)備的主機(jī)是電解槽。電解槽將水在直流電的作用下電解成氫氣和氧氣。電解槽的每個電解小室分為陽極小室和陰極小室。在電解槽中電解質(zhì)，陰極小室產(chǎn)生氫氣，陽極小室產(chǎn)生氧氣。其主要性能要求包括：制得的氫氣純度高；能耗低；結(jié)構(gòu)簡單；制造維修方便且使用壽命長；材料的利用率高。電解槽主要部件和材料包括電極、隔膜、絕緣材料和電解液。電解槽工作原理資料來源：2022年中國制氫行業(yè)概覽、中國電解水制氫產(chǎn)業(yè)藍(lán)皮書2022、《壓濾式電解槽電解單元內(nèi)流動特性的模擬研究》、華安證券研究所整理44電解水制氫技術(shù)：ALK和PEM已商用?主流電解水制氫技術(shù)包括堿性水電解(ALK)、質(zhì)子交換膜電解(PEM)、高溫固體氧化物電解(SOEC)、固體聚合物陰離子交換膜電解(AEM)四種。目前在中國，ALK已經(jīng)完成可商業(yè)化，產(chǎn)業(yè)鏈較為成熟；PEM目前還處于商業(yè)化初期，產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化程度不足；SOEC和AEM仍處于研發(fā)和示范階段，目前沒有進(jìn)行商業(yè)化應(yīng)用。四種電解水制氫技術(shù)對比堿性水電解(ALK)質(zhì)子交換膜電解(PEM)高溫固體氧化物電解(SOEC)固體聚合物陰離子交換膜電解(AEM)30%KOH石棉膜Acm)電耗/效率/(kWh/Nm3)預(yù)期效率約為100%--產(chǎn)氫壓力/MPa4460%-75%70%-90%85%-100%60%-75%單機(jī)規(guī)模/(Nm3/h)--適應(yīng)波動電源，安術(shù)有待突資料來源：2020《水電解制氫裝置運行過程中存在問題及改進(jìn)措施》高鵬飛等、2022年中國制氫行業(yè)概覽、中國電解水制氫產(chǎn)業(yè)藍(lán)皮書2022、華安證券研究所整理55電解水制氫技術(shù)：堿性水電解技術(shù)(ALK)?堿性電解水制氫是指在堿性電解質(zhì)環(huán)境下進(jìn)行電解水制氫的過程，電解質(zhì)一般為30%質(zhì)量濃度的KOH溶液或者26%質(zhì)量濃度的NaOH溶液。堿性電解水制氫系統(tǒng)主要包括堿性電解槽主體和BOP輔助系統(tǒng)。電解槽主體由端壓板、密封墊、?堿性電解技術(shù)最大的優(yōu)勢是陰陽電極板中不含有貴金屬，因此電解槽的成本相對較低。最核心的特點是要求電力穩(wěn)定可靠，不適合風(fēng)光等間歇性電能。商業(yè)成熟度高，運行經(jīng)驗豐富，國內(nèi)一些關(guān)鍵設(shè)備主要性能指標(biāo)均接近于國際先進(jìn)水平，單槽電解制氫量大，易適用于電網(wǎng)電解制氫。堿性水電解技術(shù)工作原理堿性電解水制氫工藝流程示意圖資料來源：2020《水電解制氫裝置運行過程中存在問題及改進(jìn)措施》高鵬飛等、《水電解制氫的特點及發(fā)展前景》、華安證券研究所整理66堿性水電解技術(shù)(ALK)：堿性電解槽主要組成部分極板、電板、隔膜等零部件組裝而成，電解槽包括數(shù)十甚至上百個電解小室，由螺桿和端板把這些電解小室壓在一起形成圓柱狀或正方形，每個電解小室以相鄰的2個極板為分界，包括正負(fù)雙極板、陽極電極、隔膜、密封墊圈、陰極電極6個部分。堿性電解水制氫電解槽主要成本構(gòu)成為電解電堆組件(45%)和系統(tǒng)輔機(jī)(55%)；電解槽成本中55%是膜片及膜組件。堿性電解槽結(jié)構(gòu)堿性電解槽主要組成部分極板和極框的關(guān)鍵隔膜，但允許污染，廢棄物易處理大(最早)、聚苯硫酬P(guān)PS隔膜(目前國內(nèi)主流)，未來研發(fā)重點：聚四氟乙烯樹者(高活性鎳基催化劑、含貴金屬催化劑)商-PPS隔膜絕大部分依賴進(jìn)口品牌供應(yīng)，部分企技鎳網(wǎng)代表性企業(yè)：安平縣輝瑞絲網(wǎng)制造廠；電極噴涂代表性企業(yè)：保時來、北京盈銳優(yōu)創(chuàng)氫資料來源：中國電解水制氫產(chǎn)業(yè)藍(lán)皮書2022、2022年中國制氫行業(yè)概覽、《質(zhì)子交換膜電解水技術(shù)關(guān)鍵材料的研究進(jìn)展與展望》、華安證券研究所整理77堿性水電解技術(shù)(ALK)：堿性電解槽極板和極框起支撐作用鎮(zhèn)板或不銹鋼金屬板，加工方式為：經(jīng)機(jī)加工沖壓成乳突結(jié)構(gòu)，和極框焊接后鍍鎮(zhèn)而成。?堿性電解槽極框上分布有氣道孔和液道孔，與主極板焊接的部分被稱為舌板，極框最外側(cè)為密封線區(qū)，其余為隔膜和密封墊的重合區(qū)。極框整個寬度為密封線寬度、流道區(qū)域?qū)挾?、隔膜和密封線重合區(qū)域?qū)挾?、舌板寬度。堿性電解槽極板圖片及示意圖資料來源：中國電解水制氫產(chǎn)業(yè)藍(lán)皮書2022、《一種堿水制氫電解槽結(jié)構(gòu)設(shè)計及性能優(yōu)化》、華安證券研究所整理88堿性水電解技術(shù)(ALK)：堿性電解槽隔膜成本占比高?堿性電解槽隔膜在電解槽成本中占比55%，用于堿性電解槽的隔膜最早使用石棉隔膜，目前主流使用的是聚苯硫醚PPS隔膜，高性能隔膜采用的是PPS涂覆無機(jī)層的復(fù)合膜，另外科研院所研發(fā)的重點隔膜還有聚四氟乙烯樹脂改性石棉隔膜、聚醚醚酮纖維隔膜、聚砜纖維隔膜等。?復(fù)合隔膜性能佳，已逐步被采用。碳能科技的新型無機(jī)-有機(jī)復(fù)合隔膜(簡稱復(fù)合隔膜),是由陶瓷粉體和支撐體組成。復(fù)合隔膜表面納米多孔，內(nèi)部為微米孔道結(jié)構(gòu)，阻斷氫氣穿越能力強(qiáng)，同時透過電解液離子，具有永久親水性，與進(jìn)口隔膜性能相當(dāng)，具有較好的電解性能和使用壽命。目前復(fù)合隔膜最大寬幅可達(dá)2米，可以滿足大型電解槽尺寸需求。堿性電解槽隔膜材質(zhì)對比石棉隔膜聚四氟乙烯樹脂改性石棉隔膜聚苯硫醚隔膜(PPS)聚砜類隔膜(PSF)聚醚醚酮(PEEK)點耐熱性能優(yōu)異；剛性極強(qiáng)，表面硬度高，具有優(yōu)異的耐蠕變形和耐疲勞性，耐磨性突出；耐腐蝕性強(qiáng)；高溫條件下依然表現(xiàn)出良好的尺寸穩(wěn)定性；高廉易得，pH值應(yīng)用范圍廣等度，使電流效率無法提高；對人體有毒性，可能引起砂肺病，許多國家都已經(jīng)限制石棉材料的使。降響99堿性水電解技術(shù)(ALK)：電極決定制氫效率?堿性電解槽電極是電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的場所，也是決定電解槽制氫效率的關(guān)鍵。?目前國內(nèi)大型堿性電解槽使用的電極大多是鎳基的，如純鎳網(wǎng)、泡沫鎳或者以純鎳網(wǎng)或泡沫鎳為基底噴涂高活性催化劑。泡沫鎳價格低廉、產(chǎn)品成熟，電極材料內(nèi)部充滿大量微孔，表面積非常大，溶液與電極的接觸面積因此大大增大，縮短了傳質(zhì)距離，極大地提高電解反應(yīng)效率。堿性電解槽用鎳網(wǎng)目前全部國產(chǎn)化，主要分布在河北。?涂層催化劑種類主要有兩種：一種是高活性鎳基催化劑，目前常見的有雷尼鎳、活化處理的硫化鎳、鎳鉬合金或者活化處理的鎳鋁粉等；一種是含有貴金屬的催化劑(鉑系催化劑，釕系催化劑，銥系催化劑等)。電解槽的核心環(huán)節(jié)。涂層方式有噴涂、滾涂、化學(xué)鍍等方式，不同方式性能和成本也會有差異。國內(nèi)電解槽電極噴涂分三種：只噴涂陽極、只噴涂陰極和陰陽極全部噴涂。陰極專用的鎳鉑鈉涂層的優(yōu)點是高電密、低電壓、低成本、高壽命，是目前比較有優(yōu)勢的技術(shù)。堿性電解槽電極圖片堿性水電解技術(shù)(ALK)：制氫能力越大，設(shè)備成本越高?一般堿性電解槽的成本與其制氫能力有關(guān)，制氫能力越大，設(shè)備成本越高。根據(jù)市場主要堿性電解槽廠家的報價，發(fā)現(xiàn)設(shè)備的制氫能力與其成本基本呈線性正相關(guān)關(guān)系。1臺1000Nm3/h電解水制氫裝置的成本是2臺500Nm3/h成本的70-75%，正在研制的更大產(chǎn)量的電解槽會進(jìn)一步降低投資和運行成本，更有利于電解水設(shè)備的大規(guī)模應(yīng)用。?針對可再生能源發(fā)電的波動性、不穩(wěn)定性特點，電解水制氫裝置確定設(shè)備型號、數(shù)量及制氫/供氫的均衡/負(fù)荷率，原則上應(yīng)進(jìn)行技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的綜合比較，確定選型、總制氫容量等，然后進(jìn)行合理配置，具體擬建綠氫系統(tǒng)的總制氫量所用電力應(yīng)小于可再生能源發(fā)電的額定輸出功率。堿性電解槽制氫能力與成本的關(guān)系水制氫系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀》、華安證券研究所整理堿性水電解技術(shù)(ALK)：堿性電解槽主要供應(yīng)商及產(chǎn)品發(fā)或生產(chǎn)，國內(nèi)主流的堿性電解槽企業(yè)，均具備大功率電解槽的生產(chǎn)能力，負(fù)載可調(diào)范圍廣，產(chǎn)品成熟度高。其中中船(邯鄲)派瑞氫能科技有限公司(2022年產(chǎn)能1.5GW(堿性+PEM))、考克利爾競立(蘇州)氫能科技有限公司(2022年產(chǎn)能1GW)、天津市大陸制氫設(shè)備有限公司(2022年產(chǎn)能1GW)是主流供貨商，從其產(chǎn)品應(yīng)用情況看，電力、冶金、化工、電子等應(yīng)用領(lǐng)域，各家均有涉足。從客戶分布看，除了中國市場，各家國外的堿性電解槽市場也很廣闊，說明國內(nèi)產(chǎn)品在國際上同樣具備較強(qiáng)的競爭力。?2021年8月至今，多家企業(yè)陸續(xù)發(fā)布了堿性電解槽新品，其中單槽最大產(chǎn)氫量已達(dá)到2000Nm3/h,堿性電解槽的大型化迭代升級，正突飛猛進(jìn)發(fā)展。堿性電解槽主要供應(yīng)商及產(chǎn)品地區(qū)企業(yè)名稱成立時間產(chǎn)品發(fā)布時間單槽最大產(chǎn)氫量(Nm3/h)2022年產(chǎn)能限公司-1.5GW考克利爾競立(蘇州)氫能科技有限公司1GW--司0.25GW0.3GW-1GW1GW-中船(邯鄲)派瑞氫能科技有限公司1.5GW資料來源：中國電解水制氫產(chǎn)業(yè)藍(lán)皮書2022、派瑞氫能官網(wǎng)、華安證券研究所整理堿性水電解技術(shù)(ALK)：2023年1-2月堿性電解槽招標(biāo)超730MW氫設(shè)備招標(biāo)環(huán)節(jié)，而2022年同期則主要只有中石化新疆庫車項目，該項目電解槽招標(biāo)量為260MW。電解槽需求預(yù)計超730MW，約為去年同期2.8倍。一期投資約8億元，建設(shè)100兆瓦灘涂光伏，60兆瓦制氫，計劃于今年10月1日正式建成投產(chǎn)，形成年發(fā)電量1.37億千瓦時綠電和年產(chǎn)2000噸的新能源綠氫產(chǎn)能。招標(biāo)人/相關(guān)企業(yè)電解槽招標(biāo)量5000Nm3/h(25MW)陜源縣300MW光伏制氫項目2×600Nm3/h(6MW)12×1000Nm3/h(60MW)5MW9000Nm3/h(45MW)390MW七臺河勃利縣200MW風(fēng)電制氫項目1500Nm3/h(7.5MW)39×1000Nm3/h(195MW)733.5MW資料來源：中國電解水制氫產(chǎn)業(yè)藍(lán)皮書2022、政府官網(wǎng)、華安證券研究所整理電解水制氫技術(shù)：質(zhì)子交換膜電解(PEM)?質(zhì)子交換膜水電解制氫是指使用質(zhì)子交換膜作為固體電解質(zhì)，并使用純水作為電解水制氫的原料的制氫過程。PEM電解水制氫系統(tǒng)由PEM電解槽和輔助系統(tǒng)(BOP)組成。?和堿性電解水制氫技術(shù)相比，PEM電解水制氫技術(shù)具有電流密度大、氫氣純度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點，PEM電解水制氫技術(shù)工作效率更高。但是由于PEM電解槽需要在強(qiáng)酸性和高氧化性的工作環(huán)境下運行，因此設(shè)備對于價格昂貴的金屬材料如銥、鉑、鈦等更為依賴，導(dǎo)致成本過高。目前中國的PEM電解槽發(fā)展和國外水平仍然存在一定差距，國內(nèi)生產(chǎn)的PEM電解槽單槽最大制氫規(guī)模大約在260Nm3/h，而國外生產(chǎn)的PEM電解槽單槽最大制氫規(guī)?？梢赃_(dá)到1000Nm3/h，國產(chǎn)大型質(zhì)子交換膜水電解技術(shù)還有很大的進(jìn)步空間。質(zhì)子交換膜水電解制氫原理PEM電解槽內(nèi)部結(jié)構(gòu)資料來源：《電解制氫與氫儲能》、《大型水電解制氫技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展》、中國電解水制氫產(chǎn)業(yè)藍(lán)皮書2022、華安證券研究所整理質(zhì)子交換膜電解(PEM)：質(zhì)子交換膜電解槽主要組成部分?質(zhì)子交換膜電解槽由質(zhì)子交換膜、催化劑、氣體擴(kuò)散層和雙極板等零部件組裝而成，是PEM電解水制氫裝置的核心部分。電解槽的最基本組成單位是電解池，一個PEM電解槽包含數(shù)十甚至上百個電解池。質(zhì)子交換膜電解槽成本45%是電解電堆、55%是系統(tǒng)輔機(jī)；其中電解電堆成本中53%是雙極板；膜電極成本由金屬Pt、金屬Ir、全氯磺酸膜和制備成本四要素組成。由于PEM電解槽的質(zhì)子交換膜需要150-200微米，在加工的過程中更容易發(fā)生腫脹和變形，膜的溶脹率更高，加工難度更大，主要依賴于國外產(chǎn)品。PEM電解槽主要組成部分主要組成部分質(zhì)子交換膜催化劑氣體擴(kuò)散層/集流器雙極板主要作用質(zhì)子交換的通道；作為屏障防止陰陽極產(chǎn)生的氫氣和氧氣互相接觸；為催化劑雙極板和催化劑層之間的傳輸，并提導(dǎo)支撐膜電極和氣體擴(kuò)散層；匯流氣體(氫氣和氧氣)及傳導(dǎo)性能要求子傳導(dǎo)率；良好的化學(xué)穩(wěn)定性，承受強(qiáng)酸性；較強(qiáng)的親水性電子傳輸效率滲透性材質(zhì)/組成設(shè)備般般，陰極催化劑為以碳為載極催化劑一應(yīng)的氧化物層主要選擇碳紙層主要供貨商級PEM產(chǎn)品供貨來自杜邦的NafionTM系列。國內(nèi)僅東岳未來氫能和科潤新材源料等少數(shù)企業(yè)在民用領(lǐng)域取得一定應(yīng)用未來發(fā)展方向降低鉑在催化劑并將液態(tài)水厚度等指資料來源：中國電解水制氫產(chǎn)業(yè)藍(lán)皮書2022、2022年中國制氫行業(yè)概覽、華安證券研究所整理質(zhì)子交換膜電解(PEM)：質(zhì)子交換膜電解槽主要供應(yīng)商及產(chǎn)品之前，聚焦質(zhì)子交換膜電解水制氫技術(shù)的企業(yè)主要包括中船派瑞氫能和賽克賽斯等深耕多年的企業(yè)，2021年后，多家新能源企業(yè)紛紛進(jìn)入。質(zhì)子交換膜制氫設(shè)備的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域主要集中在電子加工、半導(dǎo)體、電力、金屬粉末加工和高校實驗室等領(lǐng)域。在這些領(lǐng)域，中船派瑞氫能和賽克賽斯等企業(yè)生產(chǎn)的小型質(zhì)子交換膜電解制氫設(shè)備設(shè)備得到了廣泛應(yīng)用。?目前中國質(zhì)子交換膜制氫設(shè)備的產(chǎn)能已經(jīng)超過百兆瓦級，和堿性制氫設(shè)備吉瓦級的產(chǎn)能差距明顯。未來，質(zhì)子交換膜制氫設(shè)備將向大功率制氫的方向發(fā)展。包括中船派瑞氫能、賽克賽斯和國氫科技長春綠動等都開始研發(fā)兆瓦級以上的大功率質(zhì)子交換膜電解槽。質(zhì)子交換膜電解槽主要供應(yīng)商及產(chǎn)品 運行負(fù)荷：0-100%產(chǎn)能：年產(chǎn)120套PEM制氫設(shè)備司 運行負(fù)荷：0-100%產(chǎn)能：達(dá)到百兆瓦級 運行負(fù)荷：5-110%2021年3月發(fā)布SEP50PEM電解槽；2022年7月發(fā)貨兆瓦級PEM制氫設(shè)備中國電解水制氫產(chǎn)業(yè)藍(lán)皮書2022、華安證券研究所整理質(zhì)子交換膜電解(PEM)：國內(nèi)PEM產(chǎn)業(yè)化和市場應(yīng)用均有所突破兩年，陽光電源、國電投和中石化等企業(yè)也開始布局PEM電解槽的研發(fā)和生產(chǎn)。?隨著國產(chǎn)燃料電池產(chǎn)業(yè)化的提速和成本下降，未來其成本下降的效益可以被PEM制氫設(shè)備共享。預(yù)計未來對大型PEM電解水制氫設(shè)備的需求將進(jìn)一步增加，隨著產(chǎn)能擴(kuò)大、設(shè)備國產(chǎn)化和技術(shù)提升，國產(chǎn)PEM制氫系統(tǒng)的成本有望下降50%以上。國內(nèi)的MW級PEM電解水制氫項目地點開發(fā)商PEM設(shè)備供應(yīng)商規(guī)模(MW)兆瓦級質(zhì)子交換膜PEM電解制氫項目1MW級PEM膜電解水制氫技術(shù)研發(fā)項目1資料來源：中國電解水制氫產(chǎn)業(yè)藍(lán)皮書2022、《質(zhì)子交換膜電解水技術(shù)關(guān)鍵材料的研究進(jìn)展與展望》、華安證券研究所整理??上海應(yīng)用物理研究所：產(chǎn)品電解功率可達(dá)7.2kW,開展微能源網(wǎng)技術(shù)驗證；200kW級高溫電解制氫系統(tǒng)啟動研發(fā)?浙江氫邦科技有限公司：SOEC千瓦級電解堆研電池制備的試驗線?北京質(zhì)子動力發(fā)電技術(shù)有限公司：產(chǎn)品為陽極支SOEC為國家電網(wǎng)制氫示范項目，是該公司首套SOEC制氫系統(tǒng)示范運營項目電解水制氫技術(shù)：兩種新型電解水制氫技術(shù)——SOEC和AEM?高溫固體氧化物電解水制氫(SOEC)是指在高溫下將電能和熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程。SOEC電解系統(tǒng)的最基本組成EC冶煉工廠、化工合成工廠或者核能發(fā)電工廠，這些是未來SOEC的主要應(yīng)用場景。SOEC電解水制氫電解池主要組成部分SOEC電解水制氫技術(shù)主要企業(yè)及產(chǎn)品主要組成主要作用通道材質(zhì)通常選用導(dǎo)電陶瓷材料。定的氧化鋯(YSZ)和 (GDC)電解水制氫技術(shù)：兩種新型電解水制氫技術(shù)——SOEC和AEM?固體聚合物陰離子交換膜水電解(AEM)是指使用成本較低的陰離子交換膜作為隔膜，低濃度的堿性溶液或純水作為電解液，非貴金屬催化劑作為反應(yīng)催化劑的制氫過程。AEM電解池核心構(gòu)成包括陰極材料、陽極材料和陰離子交換膜。目前開發(fā)的陰離子交換膜仍然無法兼顧工作效率和設(shè)備壽命，還未找到最合適的材料，陰極材料主要是鎳，陽極材料主要是鎳鐵合金。?AEM電解水技術(shù)是目前較為前沿的電解水技術(shù)之一，AEM電解水技術(shù)結(jié)合了ALK電解水技術(shù)和PEM電解水技術(shù)的優(yōu)點，目前處于實驗室研發(fā)階段，全世界只有極少數(shù)的公司在嘗試將其商業(yè)化。AEM工作原理示意圖AEM電解水制氫技術(shù)代表性企業(yè)資料來源：《陰離子交換膜電解水制氫非碳基膜電極的研究》、《陰離子交換膜電解水制氫關(guān)鍵技術(shù)研究》、中國電解水制氫產(chǎn)業(yè)藍(lán)皮書2022、華安證券研究所整理存存ALKPEM固定成本/萬元LEOC(元/kg)腐蝕、能耗高差電解水制氫技術(shù)：技術(shù)&成本分析?電解水制氫的成本主要取決于電力成本、電解槽投資成本和運行負(fù)荷，其中電力成本對電解水制氫的敏感性影響最高，占60%~70%。隨著電力成本下降，設(shè)備投資成本的占比逐漸增加。未來降本驅(qū)動因素主要在于：電價降低、設(shè)備利用率的增加以及技術(shù)進(jìn)步降低電解槽成本，但由于堿性電解槽工藝技術(shù)已經(jīng)十分成熟，通過技術(shù)革新降低成本幅度不大，PEM存在較大將本空間，未來10年通過技術(shù)改進(jìn)和規(guī)模擴(kuò)張，可以降本40%，制氫成本將下降5%-10%。?對于堿性電解槽在新能源發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用，目前國內(nèi)部分堿性電解槽廠商將提高電流密度、采取熱啟動作為解決堿性電解槽響應(yīng)速度的重要方式。有示范項目利用多種混合儲能方式進(jìn)行平抑波動，優(yōu)化運行。利用堿性電解槽可以適應(yīng)高功率和功率快速調(diào)節(jié)運行工況，但無法長時間處于低功率工況運行的特點，在混合儲能系統(tǒng)協(xié)調(diào)運行中，進(jìn)行設(shè)計使其在高功率運行和快速功率調(diào)節(jié)工況中運行，同時，為了保持運行安全性和穩(wěn)定性，盡量避免其在低功率工況下運行。ALK與PEM技術(shù)&成本分析ALK與PEM技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比ALKPEM電效率，%工作壓力/MPa/h負(fù)載范圍，%單位耗能(kW/m3)資料來源：《堿性電解槽在新能源制氫項目中的應(yīng)用》、《制氫技術(shù)進(jìn)展及經(jīng)濟(jì)性分析》、《電解水制氫成本分析》、2022年中國制氫行業(yè)概覽、華安證券研究所整理4040電解水制氫技術(shù)：規(guī)?；惺揭訟LK為主，PEM補(bǔ)充小型分布式?隨著產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，未來應(yīng)用場景將不斷拓寬，大型化、低成本、低能耗是產(chǎn)業(yè)發(fā)展共識。需要大規(guī)模制氫產(chǎn)能的化工冶金領(lǐng)域?qū)⒊掷m(xù)采用堿性電解槽制氫，而在分布式能源場景中，如現(xiàn)場制氫加氫站這種氫能產(chǎn)量較小的場景，PEM電解槽將具有獨特優(yōu)勢。?相比于堿性電解槽，PEM電解槽由于設(shè)備成本過高，制氫成本相對較高，未來隨著氫能行業(yè)的發(fā)展，氫氣需求的增加，以及技術(shù)的進(jìn)步，會帶來PEM電解槽成本的下降，疊加可再生能源電力成本的下降和產(chǎn)氫數(shù)量的增加因素，以及如果考慮用地面積，即土地成本，PEM電解槽更加緊湊，同等規(guī)模下PEM占地面積幾乎為堿性裝置的一半，在土地昂貴的地區(qū)PEM電解槽優(yōu)勢更加明顯，結(jié)合其效率高、能耗少、響應(yīng)快、負(fù)載高等優(yōu)勢，預(yù)計PEM未來發(fā)展空間大。ALK與PEM系統(tǒng)組成成本占比ALKPEM(45%)7%53%55%24%8%17%11%-15%3%4%3%輔助系統(tǒng)(55%)50%50%8%8%20%20%22%22%《質(zhì)子交換膜電解水技術(shù)關(guān)鍵材料的研究進(jìn)展與展望》、PEM組成部件技術(shù)改進(jìn)方向PEM組成部件序酸性環(huán)境的非貴金屬析氫催化劑。PEM質(zhì)子交換膜材料由碳、氫、氟等元素組成，成本下降空間較大。能。及更高的電流密效益?！吨茪浼夹g(shù)進(jìn)展及經(jīng)濟(jì)性分析》、《電解水制氫成本分析》、2022年中國制氫行業(yè)概覽、華安證券研究所整理4141?根據(jù)彭博新能源，2030年全球電解槽裝機(jī)規(guī)模將增長120倍以上，從如今的2GW到2030年的242GW，2022年底預(yù)期年生產(chǎn)力全球前20家電解槽生產(chǎn)商中，年生產(chǎn)量共計14GW，其中8家企業(yè)來自中國，隆基氫能以1.5GW產(chǎn)能位列榜首。2023年底預(yù)期年生產(chǎn)力全球前20家電解槽生產(chǎn)商中，年生產(chǎn)量共計26.4GW，其中共9家企業(yè)來自中國。電解槽生產(chǎn)商2022年及2023年產(chǎn)量預(yù)測2022年2023年地區(qū)企業(yè)名稱年生產(chǎn)量(GW)地區(qū)企業(yè)名稱年生產(chǎn)量(GW)31ITMPower1Ohmium21ITMPower11Ohmium1HydrogenProNel(耐歐)11Nel(耐歐)HydrogenProGreenHydrogenSystems資料來源：北極星氫能網(wǎng)、華安證券研究所整理4242電解水制氫技術(shù)：新品快速向大標(biāo)方躍升制氫系統(tǒng)產(chǎn)品，“系統(tǒng)商”開始出現(xiàn)。技術(shù)路線時間企業(yè)名稱新品參數(shù)ALK中集集電(廣東)科技發(fā)展有限公司單臺產(chǎn)氫量為1200Nm3/h江蘇天合元氫科技有限公司單槽產(chǎn)氫量為1000Nm3/h中船(邯鄲)派瑞氫能科技有限公司單臺產(chǎn)氫量2000Nm3/h上海氫氣時代科技有限公司單槽產(chǎn)氫量1500Nm3/h清耀(上海)新能源科技有限公司MW級全自動并/離網(wǎng)制氫裝備深圳市圖靈科創(chuàng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司海水/堿水電解制氫設(shè)備明陽智慧能源集團(tuán)有限公司內(nèi)蒙古億利氫田時代技術(shù)有限公司單臺產(chǎn)氫量1000Nm3/h雙良節(jié)能系統(tǒng)股份有限公司單臺產(chǎn)氫量1000Nm3/h山東奧揚新能源科技股份有限公司單臺產(chǎn)氫量1500Nm3/h廣東盛氫制氫設(shè)備有限公司單臺產(chǎn)氫量100Nm3/h海德氫能源科技(江蘇)有限公司“氫舟”電解水制氫系統(tǒng)蘇州希倍優(yōu)氫能源科技有限公司單臺產(chǎn)氫量1400Nm3/h中國華電集團(tuán)有限公司單套產(chǎn)氫量1200Nm3/h江蘇國富氫能技術(shù)裝備股份有限公司單套產(chǎn)氫量1000Nm3/h湖南氫氫松松科技發(fā)展有限公司單臺產(chǎn)氫量500Nm3/h蘇州蘇氫制氫設(shè)備有限公司單套產(chǎn)氫量為2000Nm3/h中國寶武鋼鐵集團(tuán)有限公司單臺產(chǎn)氫量30Nm3/hPEM中國石油化工集團(tuán)有限公司MW級PEM制氫裝備上海氫氣時代科技有限公司單槽產(chǎn)氫量50Nm3/h廣東卡沃羅氫科技有限公司和江蘇國富氫能技術(shù)裝備股份有限公司合作開發(fā)融科氫能源有限公司單槽產(chǎn)氫量200Nm3/h長春綠動氫能科技有限公司單套產(chǎn)氫量200Nm3/hPEMPEM電解槽4343電解槽入局玩家及最新進(jìn)展介紹解制4444電解槽入局玩家及最新進(jìn)展介紹PEM電解槽45454646昇輝科技：強(qiáng)大研發(fā)實力和前瞻性布局帶來競爭優(yōu)勢具備年產(chǎn)50臺套大功率電解槽的生產(chǎn)能力以及快速交付整體解決方案的能力。的優(yōu)點。子公司盛氫制氫1000標(biāo)方堿性電解槽昇輝科技堿性電解槽優(yōu)勢億利潔能電解槽優(yōu)勢說明億利潔能電解槽優(yōu)勢說明制氫能耗低自動化程度高系統(tǒng)適應(yīng)性高系統(tǒng)的20-110%寬頻調(diào)諧能力和快速啟動能力很好地適應(yīng)了可再生能源波動環(huán)境友好系統(tǒng)零排污創(chuàng)新設(shè)計滿足