氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展項目可行性研究報告-氫風(fēng)徐來 百花綻放朔源而上 千樹結(jié)果

北京智博睿項目管理有限公司北京智博睿項目管理有限公司氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展項目可行性研究報告-氫風(fēng)徐來百花綻放，朔源而上千樹結(jié)果1、氫的應(yīng)用：同時打通工業(yè)、民用能源、交通動力多領(lǐng)域的終極能源氫能的直接應(yīng)用場景分為四類：1）化工原材料，如用于制備甲醇和合成氨。2）工業(yè)輔料，包括不參與主流程的化學(xué)反應(yīng)的，如食品加工業(yè)/陶瓷/玻璃的生產(chǎn)過程防氧化保護(hù)氣、冷卻氣；參與主流程的化學(xué)反應(yīng)的，如氫能煉鋼時除了加熱外還用于還原反應(yīng)、奪走鐵礦石中的氧和碳等元素。3）燃燒做功或制熱的原燃料，包括燃?xì)浒l(fā)動機(jī)的燃料、民用天然氣摻氫等，煉鋼用的氫氣同時起到還原劑和燃料加熱的功能。4）電化學(xué)反應(yīng)的原料，燃料電池汽車和社區(qū)熱電聯(lián)供是主要應(yīng)用場景，通過燃料電池實現(xiàn)放電、同時產(chǎn)生50~80°的水可以用于供熱。氫在能量和原料兩方面屬性決定了應(yīng)用場景多元，制取來源多元、可打通綠能與碳能則將促進(jìn)其成為下一代能源載體，成為終極能源。氫能產(chǎn)業(yè)鏈主要環(huán)節(jié)包括傳統(tǒng)/清潔能源、氫的制/儲/運、氫化學(xué)反應(yīng)/能量轉(zhuǎn)換裝備、氫應(yīng)用裝備(加氫設(shè)備與燃料電池)、工業(yè)/民用氫/交通部門的能利用環(huán)節(jié)。目前各領(lǐng)域、各環(huán)節(jié)氫能推廣的最核心邏輯是“成本由誰承擔(dān)”和“全球/國家碳中和政策”兩方面。因此我們預(yù)計在未來的3年內(nèi)，氫能應(yīng)用的推廣速度排序依次是：工業(yè)原材料>工業(yè)輔材>民用燃?xì)?gt;商用車+專用車+工程機(jī)械等場景>熱電聯(lián)供>乘用車。未來氫能核心推廣的動力將從政策(如財政補(bǔ)貼)推動逐步轉(zhuǎn)向經(jīng)濟(jì)性(包括直接運營成本和碳稅成本等)驅(qū)動。工業(yè)原材料環(huán)節(jié)的應(yīng)用占比最高，替代主要來自于“綠氫替代灰氫”。這方面的國家雙碳政策有助力、但經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)則更重要，因此在其原主業(yè)上行周期、即石油或煤炭處于價格高位或上漲周期內(nèi)更容易轉(zhuǎn)嫁成本、推動新技術(shù)更迭；燃料電池汽車推廣更依賴于政策驅(qū)動和財政補(bǔ)貼，尤其是在商用車/專用車/工程機(jī)械上推廣會更順利，同時兼顧了誰買單(企業(yè))、更安全(室外作業(yè)和停放)、更經(jīng)濟(jì)(固定路線或區(qū)域作業(yè)可以就近安排加氫站)，這幾點也正是國內(nèi)推廣燃料電池乘用車的痛點。分應(yīng)用行業(yè)看，現(xiàn)階段氫氣主要應(yīng)用于工業(yè)和石油煉化領(lǐng)域。2022年全球氫氣約56%用于工業(yè)領(lǐng)域(合成氨、制甲醇、煉鋼等)、約43%用于煉化，而交通領(lǐng)域使用占比僅0.04%。除了傳統(tǒng)領(lǐng)域的氫需求隨經(jīng)濟(jì)增長與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移而增長外，氫在交通、電力、建筑等領(lǐng)域的新應(yīng)用是全球氫氣需求增長的另一主要動力。在全球經(jīng)濟(jì)低碳轉(zhuǎn)型和低碳?xì)湓闯杀鞠陆档耐苿酉?，綠氫化工、氫能冶金的滲透率有望提升，此外交通、電力、建筑等新興應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Φ吞細(xì)湓吹氖褂昧恳灿型嵘?。?022年全球低碳?xì)湓吹目偖a(chǎn)量不足100萬噸。據(jù)IEA預(yù)測，在碳中和背景下2030年全球氫氣需求將達(dá)1.5億噸，2022~2030年CAGR為6%。細(xì)分到煉油、合成氨、制甲醇等三大氫氣應(yīng)用領(lǐng)域，2030年低碳?xì)湓吹氖褂谜急葘⒎謩e達(dá)到20%、15%、20%。制氫來源多元，短期看重副產(chǎn)氫，長期大力發(fā)展綠氫。氫氣制取的四大路徑為化石燃料制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫、化工原料制氫、電解水制氫。按照屬性分類亦可分為灰氫、藍(lán)氫、綠氫以及更細(xì)分類下的黃氫、粉氫、橙氫等。據(jù)IEA統(tǒng)計，2022年全球氫氣供需平衡、總量9500萬噸左右，其中化石燃料制氫產(chǎn)量占比超80%、是現(xiàn)階段全球主流制氫方式。而電解水制氫和配套CCUS的化石燃料制氫等低碳?xì)湓丛谌虍a(chǎn)量占比不足1%。在各國政策激勵下，氫源低碳化將成為制氫行業(yè)趨勢，有望帶來潛力大的商業(yè)機(jī)會?；剂现茪涞膯挝惶寂欧帕枯^高，其中煤制氫的碳排放量為天然氣制氫的兩倍以上(IEA數(shù)據(jù))，與全球可持續(xù)發(fā)展愿景相悖。全球產(chǎn)氫地區(qū)集中，產(chǎn)氫量CR5合計約70%，由高至低依次為中國(30%)、美國、中東、印度和俄羅斯。海外以天然氣制氫為主，而中國因“富煤貧油少氣”以煤制氫為主，中國改變制氫結(jié)構(gòu)將面臨較大壓力和機(jī)遇。目前全球各國制綠氫成本普遍偏高。全球超80%的氫氣來源為化石燃料制氫(煤制氫、蒸汽甲烷重整、石油制氫等)和工業(yè)副產(chǎn)氫(焦?fàn)t氣制氫、丙烷脫氫、氯堿制氫等)，而原產(chǎn)地與使用地距離較遠(yuǎn)、成本等原因?qū)е驴稍偕茉措娊馑茪?、核能制氫等產(chǎn)量占比較低?？稍偕茉粗茪涞腖COH(每公斤氫氣的生產(chǎn)成本)較高、氫氣產(chǎn)量較低，是其現(xiàn)階段不具經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵原因。碳排放為0的可再生能源電解水制氫、核能制氫成本在4.95~9.49美元/kg之間，目前普遍高于化石燃料制氫和工業(yè)副產(chǎn)氫、甚至為數(shù)倍，但是碳排放強(qiáng)度相比其他技術(shù)成熟路線更低。在全球碳中和轉(zhuǎn)型背景下，作為化石燃料制氫和工業(yè)副產(chǎn)氫的主要生產(chǎn)商，石化企業(yè)積極投資于綠氫項目以進(jìn)行低碳轉(zhuǎn)型。其中不乏中石化BASF、Linde、SABIC等行業(yè)巨頭。在高額投入、高研發(fā)強(qiáng)度等因素的推動下，可再生能源制氫產(chǎn)業(yè)的降本和規(guī)?；l(fā)展?jié)摿τ型尫拧?jù)IEA模擬和預(yù)測，2030年的綠氫LCOH在每公斤1.5美元~每公斤4美元之間。2、電解槽行業(yè)：全球需求快速增長，中國需求與供給都成為全球主導(dǎo)力量全球電解槽行業(yè)發(fā)展迅速，目前中國市場已成為全球的主導(dǎo)。據(jù)IEA統(tǒng)計，2022年全球電解槽累計裝機(jī)量700MW(同比+20%)，新增裝機(jī)量約117MW，其中中國與歐洲累計裝機(jī)量占比分別為30%和30%、美國和加拿大合計占比約10%、其余地區(qū)占比約30%。2018年國內(nèi)累計裝機(jī)量占全球比重不足1%，但自2021年開啟突破式增長，據(jù)IEA預(yù)測，2023年全球累計裝機(jī)量將突破2GW，中國累計裝機(jī)量將達(dá)到1.2GW(實際當(dāng)年招標(biāo)量超過1.7GW)。截至2023年10月，IEA統(tǒng)計的制氫項目，預(yù)測2030年全球電解槽累計裝機(jī)量至少為175GW，如果將尚處于早期階段的制氫項目納入統(tǒng)計，2030年的全球電解槽累計裝機(jī)量將達(dá)到420GW。國內(nèi)電解槽市場發(fā)展迅速，設(shè)備廠家從百花爭鳴走向“內(nèi)卷”加劇。自2021年以來國產(chǎn)電解槽出貨量保持高速增長。據(jù)勢銀預(yù)測，2030年國內(nèi)新增裝機(jī)量將突破50GW、2022~2030年CAGR為69%。國內(nèi)電解槽制造商快速擴(kuò)張，主要動力來自于電解槽“老兵”企業(yè)的產(chǎn)能擴(kuò)張、其他領(lǐng)域裝備龍頭的外延擴(kuò)張、終端用戶或氣體運營商等產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)的跨界進(jìn)入，國內(nèi)市場的本土設(shè)備供應(yīng)商已經(jīng)占據(jù)絕對主導(dǎo)地位，并且行業(yè)競爭變得更加激烈、已經(jīng)出現(xiàn)“內(nèi)卷”局面。從高工氫電發(fā)布的2022~2023年國內(nèi)電解槽市場出貨量榜單來看，行業(yè)變化較大：市場格局變化劇烈，2023年出貨量CR5達(dá)54%、相較2022年下降了25pct。2）2023年出貨量Top10廠商名單有近半數(shù)出現(xiàn)變化、較2022年僅有5家企業(yè)留在Top10。其中派瑞氫能和隆基氫能兩大國產(chǎn)廠商的排名進(jìn)一步提升、穩(wěn)居市場前列，而天津大陸和中電豐業(yè)則跌出前五、華電重工與航天思卓首次躋身前五，中集集電、雙良新能源、長春綠動首次進(jìn)入前十。3）國外廠商在國內(nèi)的影響力下降，2022年第一的蘇州競立(比利時考克利爾集團(tuán)控股)在2023年滑落至第三、第七的挪威HydrogenPro跌出前十。全球現(xiàn)有電解槽裝機(jī)以AWE電為主，其次為PEM路線電解槽。據(jù)IEA統(tǒng)計，截至2022年全球AWE電解槽裝機(jī)占比達(dá)到60%，PEM槽裝機(jī)占比約30%，二者合計占比約90%，而AEM和SOEC路線裝機(jī)占比合計約10%。亞洲(含中國)電解槽裝機(jī)路線以AWE為主，而歐洲、北美、澳大利亞都以PEM為主。這與各地產(chǎn)業(yè)鏈的終端需求、所在國(區(qū))的企業(yè)技術(shù)路線選擇及成熟度與降本速度、碳中和政策及綠氫比例要求等因素密切相關(guān)。海外市場當(dāng)前主要使用PEM電解槽，且以海外廠商為主。2023年海外AWE槽和PEM槽的規(guī)模分別為610MW和814MW、占比分別為43%和57%。其中海外PEM槽主要供應(yīng)商為西門子能源、ITMPower、康明斯等，市占率分別為19%、16%、8%；AWE槽主要供應(yīng)商為NEL、JohnCockerill、Sunfire等，市占率分別為19%、17%、7%。中期內(nèi)電解槽賽道上主要變化包括：中、歐、美、日全面推進(jìn)，內(nèi)需與出口兩旺。在碳稅和碳關(guān)稅沒有落地、各國綠氫標(biāo)準(zhǔn)未統(tǒng)一的前提下，堿性電解槽的需求將占主導(dǎo)地位，預(yù)計在化工行業(yè)和中國市場占比將達(dá)到80~90%，在歐美日預(yù)計也將超過70%；PEM電解槽的成本高昂、使用于高附加值領(lǐng)域，比如綠電調(diào)峰和高純度工況；大容量設(shè)備占比將快速提升。國產(chǎn)堿性電解槽的技術(shù)成熟度、產(chǎn)品穩(wěn)定性和成本已全面領(lǐng)先世界，未來全球份額將迅速提升，主要原材料和零部件均已實現(xiàn)國產(chǎn)，PPS隔膜和復(fù)合隔膜的國產(chǎn)化將加速。PEM電解槽的PEM膜、催化劑、等原材料/零部件均存在較高對外依賴，亟需產(chǎn)業(yè)突破、實現(xiàn)快速降本，亟需產(chǎn)業(yè)突破、實現(xiàn)快速降本，否則將錯過風(fēng)光配儲的絕佳機(jī)會。全球主要電解槽生產(chǎn)商紛紛計劃擴(kuò)充產(chǎn)能，中國是當(dāng)前全球電解槽的生產(chǎn)重鎮(zhèn)，總體產(chǎn)能規(guī)模遙遙領(lǐng)先。據(jù)高工氫電，2023年全球電解槽名義產(chǎn)能58GW，其中中國38GW、占比66%，中國電解槽廠商以AWE技術(shù)路線為主、約占全球AWE產(chǎn)能的70%左右，派瑞氫能、隆基氫能、陽光氫能、雙良新能源械等企業(yè)已、石化機(jī)經(jīng)初具規(guī)模。電解水制氫環(huán)節(jié)，中國需求快速增長、已經(jīng)引領(lǐng)全球1）全球電解槽裝機(jī)規(guī)模近年來快速擴(kuò)大，中國在其中發(fā)揮著主導(dǎo)力量。據(jù)IEA統(tǒng)計，2022年全球電解槽裝機(jī)量約為700MW，中國、歐洲的電解槽累計裝機(jī)量占比分別為30%、30%，美國和加拿大的合計占比約為10%，其余地區(qū)占比約30%；2）中國電解槽裝機(jī)量近三年迎來突破性增長。2023年全球電解槽累計裝機(jī)量將突破2GW，中國的電解槽累計裝機(jī)量達(dá)到1.2GW，占全球比重約50%。據(jù)IEA統(tǒng)計的制氫項目數(shù)據(jù)庫，2018年中國累計裝機(jī)量占全球比重不足1%，但自2021年以來，中國已投入運行的累計電解槽裝機(jī)量在全球的占比快速提升。勢銀預(yù)測2024年國內(nèi)新增電解槽裝機(jī)量將達(dá)到4.8GW。中國不僅實現(xiàn)低基數(shù)背景下的高增長，更將獲得成為全球領(lǐng)先者先機(jī)。3）全球電解槽需求潛力大，未來中國需求將持續(xù)引領(lǐng)全球。據(jù)IEA預(yù)測2030年全球電解槽累計裝機(jī)量將至少達(dá)到175GW，若將尚處于早期階段的制氫項目納入統(tǒng)計，2030年全球電解槽累計裝機(jī)量將達(dá)420GW。