氢能产业系列报告（四）：绿氢星辰大海，电解槽放量可期

多因素驱动我国绿氢产业爆发式增长。2023年以来我国绿氢产业的景气度明显提升，2023Q1国内有13个绿氢项目签约或进入开工环节，涉及绿氢产能超15万吨/年，电解槽容量达835MW，已超2022年全年。我们将我国绿氢产业迅速发展的原因归为四点：（1）氢能是能源发展的必然结果；（2）氢能是深度脱碳的必然选择；（3）氢能可保障我国能源安全；（4）激烈的国际竞争促使当下大力发展氢能。 内蒙、央企参与度高，示范项目已初具经济性。我们梳理了39项国内在建拟建大规模绿氢项目，规划年绿氢产能已达88.8万吨。从区域看，内蒙凭借丰富的风光资源、便捷的地理位置和丰富的消纳场景，在绿氢布局上优势明显，在建拟建项目年规划产能已达52万吨。从参与主体看，能源央国企是绿氢建设的绝对主力。从项目类型看，当前项目中并网模式占据主导地位，预计未来越来越多的绿氢项目会以离网制氢的模式建设。从经济性来看，电力成本占据绝对大头，我们测算新疆库车绿氢示范项目的制氢成本为14.02元/kg，相比于其余制氢方式已初具优势。预计2023年我国电解槽出货量为1.4-2.1GW，同比增长75%-163%，保持迅猛发展的势头。 电解槽放量在即，千亿蓝海市场初现。PEM电解槽技术指标更加优秀，但成本是碱性电解槽的4倍左右，且目前我国PEM电解槽关键零部件依赖进口，因此预计中短期依旧会以碱性电解制氢为主，随着PEM电解槽成本的快速下降，PEM占比将逐步提升。电解槽短期市场需求受绿氢项目建设驱动，预计2023-2025年我国电解槽累计市场空间达320.3亿元；远期市场空间受需求催动，绿氨、绿色甲醇、交通领域、天然气掺氢和钢铁行业都将释放巨大的绿氢需求，预计2050年国内电解槽累计市场空间超7000亿，我们看好大型能源集团下属装备企业、行业老牌企业和制造龙头企业的发展前景。 投资建议：国内绿氢项目规划明确、建设加速，短中长期驱动因素强劲，电解槽设备需求将快速放量，看好前期布局的相关设备制造商。重点关注：华电旗下，碱性+PEM双向发力的【华电重工】；建议关注：全球光伏龙头，2026年形成5-10GW电解水制氢设备产能的【隆基绿能】；锅炉装备领跑者，布局碱性电解槽的【华光环能】；立足制氢与氢能源汽车，协同发力的【昇辉科技】；消纳场景丰富，打造沙漠光氢化领先企业的【亿利洁能】。 风险提示：政策推进不及预期、国产替代不及预期、氢能应用终端市场发展不及预期。 1.绿氢星辰大海，趁势而来 1.1.绿氢产业景气度持续提升 2023年以来绿氢产业的景气度明显提升，主要表现在三大方面： （1）电解槽出货量迅速增长。自2020年以来国内央企深入氢能布局，我国制氢电解槽出货量迅速提升，2018-2022年的CAGR达88.8%，其中2020-2022年出货量发别为185/350/800MW。据能景研究统计，我国可再生能源制氢已公布的央企规划项目近300项，已披露的建设项目规划投资超过4000亿元，总规模超50GW；2023Q1国内有13个绿氢项目签约或进入开工环节，涉及绿氢产能超15万吨/年，电解槽容量达835MW，已超2022年全年。展望未来，根据势银的统计，我国已有超过100个已建、在建和规划中的可再生能源电解水制氢项目，2025年绿氢的需求量预计将达到120万吨，2023-2025年的电解水制氢设备累计出货量预计将达到15GW。 图1：中国电解槽出货量（单位：MW） 表1：2023Q1招标绿氢项目电解槽需求情况 （2）储运环节实现突破，有望打开绿氢应用市场空间。氢能储运是当前影响产业链成本“最难啃的骨头”，氢是质量能量密度最高的化学燃料，在常温下为气态，密度仅为空气的7.14%，因此氢气的储运需要考虑压缩密度以提高运输效率。从终端氢气价格组成来看，氢气储运成本占总成本的30%左右，安全、高效、经济的氢能储运技术已成为当前制约氢能大规模应用的主要瓶颈之一。根据TrendBank，受制于储运技术的发展，中国虽年产氢量超3300万吨（2021年），但绝大部分自产自用，以商品形式（工业氢、高纯氢、燃料电池氢）销售的氢气量不足50万吨；其中自产自用客户基本以短距离管道运输为主，商品氢气主要通过氢气长管拖车及氢气集装格运输。随着我国绿氢占比逐步增多，将三北地区低成本绿电以氢气形式运往东部地区消纳依赖储运技术的进一步发展。 图2：2020-2050年我国制氢结构及预测分析 图3：中国电解水制氢项目分布（截至2023年3月） 长距离管道输氢实现突破，有望缓解绿氢供需错配。4月10日，中国石化宣布“西氢东送”输氢管道示范工程已被纳入《石油天然气“全国一张网”建设实施方案》，“西氢东送”起于内蒙古自治区乌兰察布市，终点位于北京市的燕山石化，管道全长400多公里，是我国首条跨省份、大规模、长距离的纯氢输送管道。管道建成后，将用于替代京津冀地区现有的化石能源制氢及交通用氢，缓解我国绿氢供需错配问题；管道一期运力10万吨/年，预留50万吨/年的远期提升潜力。同时，将在沿线多地预留端口，便于接入潜在氢源。此外，3月9日，国内首条掺氢高压输气管道工程正式动工，建设工程起点为包头市九原区，途经巴彦淖尔市乌拉特前旗、五原县，最终到达临河区，全长258公里，最大输气能力可达12亿立方米/年，预计今年底完工投用；参考科技日报，截止到2022年底我国油气管道的总里程达到18.5万公里，以目前我国天然气消费量计算，当掺氢比达到20%时，可运输1000多万吨氢气。我们认为，“西氢东送”的建设一方面将加速氢能产业规模化发展，丰富氢气下游应用领域；另一方面也说明了我国绿氢产业发展已步入新阶段，逐步扩大的绿氢产能为“西氢东送”奠定了建设基础。 图4：国内首条纯氢长输管道项目 图5：包头—临河输气管道工程施工示意图 （3）国际合作日益深化，项目出海值得期待。2023年以来，国家高层之间的会晤也逐渐传出氢能声音。纳米比亚时间3月31日，纳米比亚总统根哥布会见了国家能源局局长章建华，纳方表示积极推动经济社会转型发展，将绿氢战略作为经济增长的新引擎，欢迎中方企业积极发挥自身优势，参与纳能源发展和项目合作。4月6日，在习近平主席和马克龙总统的共同见证下，国家能源集团和法国电力集团签署了《国家能源集团和法国电力集团扩展合作协议》，规划在江苏东台共同建设“风光氢储”绿色能源协同融合的海上综合智慧能源岛示范项目，总规划装机150万千瓦。4月14日，中巴联合申明指出双方重申愿共同努力在可再生能源、能源转型和能效领域，特别是生物能源、氢能源、可持续航空燃料等方面开展合作。根据国际能源署，未来五年全球可再生能源制氢规模将增加100倍；预计2022-2027年共有50GW的可再生能源产能用于制氢，中国将引领氢能扩张。中国氢能产业也逐步走向海外，国内多家企业斩获海外订单且部分企业已顺利发货，其中中国能建已分别于埃及、摩洛哥签署了年产绿氢14万吨、32万吨的大型可再生能源制氢项目。 图6：中国能建-苏伊士运河经济区绿氢项目签约现场 图7：中国能建-摩洛哥南部大区绿氢项目签约现场 1.2.绿氢产业发展的核心驱动因素 氢能是绿色低碳、应用广泛的二次能源，能帮助可再生能源大规模消纳，实现电网大规模调峰和跨季节、跨地域储能，加速推进工业、建筑、交通等领域的低碳化，是构建国家未来能源体系、支撑用能终端绿色低碳转型的重要载体，对主导国际能源市场、保障国家能源安全、助力经济高质量发展至关重要。我们将我国绿氢产业迅速发展的原因归为四点：（1）氢能是能源发展的必然结果；（2）氢能是深度脱碳的必然选择；（3）氢能可保障我国能源安全；（4）激烈的国际竞争促使当下大力发展氢能。 （1）氢能是能源发展的必然结果，绿氢是氢能发展的初衷。随着工业化进程的加速，能源需求日益增长，由化石燃料为主体的能源结构带来 CO2 排放总量的快速上升。全球各国面临资源枯竭，环境污染等问题，“清洁、低碳、安全、高效”的能源变革是大势所趋。BP认为全球能源的未来主要由四大趋势主导：化石燃料占比下降；可再生能源快速扩张；电气化增加；低碳氢使用占比提升。 氢是无碳的能源载体，发展氢能就是为了能源的“去碳化”，只有通过无碳能源生产绿氢，才能够在全生命周期中实现能源脱碳。 图8：全球低碳氢能在各应用领域需求量（单位：Mt） 图9：全球低碳氢能来源结构（单位：Mt） （2）氢具备能源和原料的双重属性，是实现深度脱碳的必然选择。氢具备能源和原料的双重属性，因此电解水制氢既可以平抑风光等可再生能源的波动，解决一部分“弃风弃光”问题，还可替代化石燃料为化工、工业、交通等领域提供绿色燃料。与其他的储能方式相比，氢储能具有跨季节、跨区域和大规模存储的优势，其放电时间（小时至季度）和容量规模（百GW级别）均优于主要的储能技术；从能量转换上看，氢能不仅可转换为电能，还可以转换为热能、化学能多种形式的能源，应用场景更加广阔，氢能既可以用作燃料电池发电，应用于汽车、火车、船舶和航空等领域，也可以单独作为燃料气体或化工原料，同时还可以在天然气管道中掺氢燃烧，应用于建筑供暖等。 图10：各类储能在放电时间和容量性能的对比 图11：氢能应用场景 （3）氢能可保障我国能源安全。我国整体的资源禀赋为“富煤贫油少气”，根据《中国海洋能源发展报告2022》预测，2022年我国原油、天然气的对外依存度分别为70.9%、42.5%。氢能是替代石油等石化燃料的理想清洁能源；同时可以通过天然气掺氢的方式改变天然气燃烧特性，增加燃烧值并减少对天然气的需求；燃料电池汽车和氢储能可以分别作为电动汽车、电化学储能的关键补充； 通过水电解生成的氢可以帮助我国摆脱资源束缚，减少能源的对外依存度。 （4）激烈的国际竞争倒逼我国发展氢能。参考生态中国网，从全球范围看日本、德国、美国、中国等在内的42个国家和地区都已经推出氢能政策，36个国家和地区的氢能政策也正在筹备中，各国氢能政策中均着重提出要加速布局可再生能源电解制绿氢。根据万燕鸣等发表的《全球主要国家氢能发展战略分析》对主要国家氢能政策的梳理：日本于2021年发布《第六次能源基本计划》，将氢作为实现能源安全、应对气候变化和2050碳中和目标的主要动力，计划将氢能打造为具有国际竞争力的新兴产业；德国发展氢能的最初目的是深度脱碳，受俄乌冲突影响，将加快氢能战略部署；美国颁布《基础设施投资和就业法案》等一系列政策，美国政府将投入95亿美元用于加快区域氢能中心建设以及氢能全产业链示范及研发，持续推动氢能技术进步。根据LBST预计，至2025年制定氢能战略的国家所代表的GDP之和将超过全球总量的80%。 图12：世界各国氢能政策出台情况 2.从当前绿氢项目看未来发展趋势 2.1.绿氢项目梳理：内蒙遥遥领先，央国企主导建设 从政策端看，三北省份多数规划绿氢目标产量，多区域出台绿氢补贴及优惠政策。内蒙古、甘肃、新疆、宁夏、吉林、四川、青海和江西都在相应的政策中明确了2025年可再生能源制氢产量，合计年产量为101.1万吨。此外，吉林省、濮阳市等地区对绿氢直接给予最高15元/kg的生产补贴，湖北省按照1000Nm3 /h制氢能力、奖励50MW风电或光伏开发资源并视同配置储能，四川省等地发布针对绿氢的电价优惠政策，广东省、深圳市针对加氢站内制氢也出台了相应电价优惠政策。 图13：2025年中国各省绿氢规划年产量（单位：万吨） 表2：地方性绿氢产业支持政策地点时间 风光制氢密集开建，2023或成绿氢爆发元年。我们梳理了我国主要在建拟建大规模绿氢项目共39项，总投资规模达2283.7亿元，年绿氢产能达88.79万吨。2023年以来确定已开标或开建的大规模绿氢项目新增1066MW电解槽需求，对应1000 Nm3/h碱性电解槽的需求量超过200套。其中，鄂尔多斯市风光融合绿氢示范项目电解槽需求量达390MW，对应78套1000Nm³/h的碱性电解槽； 大安风光制绿氢合成氨一体化示范项目电解槽需求量达195MW，对应39套1000Nm³/h的碱性电解槽以及50套PEM电