氢能行业专题研究之三：制氢电解槽，绿电制氢蓬勃发展，电解槽产业化进程加速

全球能源向低碳转型，各国政策推动氢能发展。氢能是一种应用场景丰富的二次能源，具备清洁环保、热值高等特点，可大规模应用于交通、工业、建筑及储能领域。中欧美日韩等全球主要经济体很早就将发展氢能提升到国家能源战略层面，出台相应发展规划、路线图以及产业政策。随着全球可再生能源的全面平价和大规模发展，全球能源结构转型加速，绿电制氢产业也影响进入快速发展阶段。国家能源署（IEA）预计到2030年全球电解槽装机量有望达到260GW以上。 绿氢平价时代即将到来。目前化石燃料制氢生产成本约10-17元/kg。在电价0.3元/kWh条件下，每公斤碱性电解水制氢和PEM电解氢成本分别为22.8元和37.6元，当电价降至0.2元/kWh时，绿氢可与天然气制氢成本接近，电价降至0.1元/kWh时可与煤制氢平价。若考虑国内100元/吨碳交易成本，当电价为0.15元/kWh时，绿氢即可与煤制氢平价。随着技术进步和规模化生产，绿氢具备更大的发展空间。 电解槽需求爆发，产业化快速推进。2023年国内电解槽市场招标需求爆发，1-6月招标量超过815MW，已经超过2022年全年出货量。我们预计2023年国内电解槽出货2.3GW，对应电解槽市场空间42亿元，预计2030年电解槽新增需求47GW，对应国内电解槽市场空间将达到565亿元，至2030年国内电解槽累计装机将达到190GW；全球维度来看，我们预计2023年全球电解槽采购需求6.2GW，对应电解槽市场空间321亿元，预计2030年全球电解槽新增装机量138GW，对应全球电解槽市场空间将达到3822亿元，至2030年全球累计装机量将达到569GW。 未来电解槽行业将整体呈现三大趋势：1）电解槽关键材料的国产化进程加速，更适用于可再生能源电解制氢的质子交换膜电解槽（PEM）的关键材料，包括催化剂、膜电极、气体扩散层等国产化进程加快；2）各种技术路线的电解槽设备趋向于更低的电耗，更宽的负载工作范围，更大的单体规模，更高的电流密度以及更长的使用寿命，其本质在于提升电解槽产氢量同时降低单位制氢成本；3）国内电解槽企业将凭借深耕已久的技术和价格优势，出海合作，开拓海外市场。 风险提示：全球氢能政策推进不及预期，绿氢需求不及预期，竞争加剧风险。 投资建议：关注当前产业链布局领先企业，推荐华电重工、隆基绿能、阳光电源、双良节能。 表表表表表表 ...........................................................................................................................15：电解槽关键参数发展方向 26 27 28 29 31 32 ..............................................................................................16：2022年至今国内电解槽企业出海合作案例...............................................................................................17：国内和全球电解槽装机量及市场规模测算 ...................................................................................................................................18：电解槽相关企业梳理 ...........................................................................................................................19：电解槽部件相关企业梳理 ...................................................................................................20：相关公司盈利预测及估值（2023.7.6） 全球碳中和推动氢能产业发展 全球能源向低碳转型，氢能为重要选择 氢能是是传统化石燃料的理想替代。为应对全球气候变化，满足可持续发展的要求，世界各主要经济体均加快了低碳转型进程，目前已有超过130个国家及地区提出制定碳中和目标，多数国家将在2030年实现中期减碳并于2050或者2060年实现碳中和。在碳中和的大背景下，世界各国加速寻求清洁能源的开发和利用。 氢能作为一种清洁环保、热值高、安全性好、应用场景丰富的二次能源，是传统化石燃料的理想替代，正逐步成为全球能源转型发展的重要载体之一。 清洁环保：在氢的应用中，氢与氧反应只生成能量和水。氢在燃烧、燃料电池电化学反应过程中都不会生成化石能源使用过程中所产生的污染源和二氧化碳，可以真正实现零排放。 热值高：氢气热值高达142kJ/g，目前是常见燃料中热值最高的，约为汽油、天然气热值的3-4倍，焦炭的4.5倍，氢气的高热值意味着相同质量燃料消耗下，氢气能够提供更多的能量。 安全性好：氢气扩散系数是汽油的12倍，当氢气发生泄漏后极易消散，不容易形成可爆炸气雾，爆炸下限浓度远高于汽油和天然气。 应用场景丰富：目前氢能可广泛应用于交通运输领域、建筑领域、储能领域和工业领域。 图1：氢能全产业链图示 1）交通领域方面，目前交通运输业产生的碳排放量约占全球碳排放量的24%左右，燃料电池车具有零排放、续航里程长等特点，目前公路长途运输、铁路、航空及航运将氢能视为减少碳排放的重要替代燃料之一。 2）建筑领域方面，氢能与建筑领域结合，是近年兴起的一种绿色建筑新理念。建筑领域需要消耗大量的电能和热能，目前热—电联产方式的综合效率可达85%——氢燃料电池在为建筑发电的同时，余热可回收用于供暖和热水。在氢气运输至建筑终端方面，可借助较为完善的家庭天然气管网，以小于20%的比例将氢气掺入天然气，并运输至千家万户。根据HydrogenCouncil数据,至2050年10%的建筑供热和8%的建筑供能都将由氢能提供,每年可减少7亿吨二氧化碳排放。 3）储能领域，氢能是大规模、长时间、长距离储能的优质媒介，同时可以配合其他储能方式灵活互补，也是最佳的能源互补方式。随着新型电力系统加速建设，需要更大规模、更长时间存储弃风弃电。例如，采用锂电+氢能储能方式，在短期储能场景下，锂电进行日级别的能源调峰，氢能进行季度级别的能源调峰，不乏一种优势互补的组合。 4）工业领域目前是我国氢能应用占比最大的领域。氢是重要的工业原料。氢气可代替焦炭和天然气作为还原剂，可以消除炼铁和炼钢过程中的绝大部分碳排放。 绿氢制备合成氨、甲醇等化工产品，有利于化工领域大幅度降碳减排。 2021年我国氢气产量达到3300万吨，从当前的终端需求来看，90%以上用于工业领域，其中合成氨和合成甲醇对氢气需求合计占比超过60%，炼厂用氢、煤化工等其他工业领域对氢气需求超过30%。中国氢能联盟预计，在2060年碳中和情景下，我国氢气的年需求量将增至1.3亿吨左右，在终端能源消费中占比约为20%。 其中，工业领域用氢占60%，约为7794万吨，交通运输领域占比31%，约为4051万吨，建筑领域和电力领域合计占比约为9%。 图2：2021年氢气下游需求结构 图3：2060年氢气下游需求结构 氢能产业助力经济发展与能源安全。我国的能源结构是“贫油、少气、富煤”，2022年我国石油和天然气两大能源对外依存度分别为71.2%和40.2%，为全球第一大油气进口国。氢能的产业发展可带动相关能源行业转型升级、带动整体产业链发展，同时从能源结构上来讲，发展氢能可以降低对传统化石燃料的依赖。 各国政策推动绿氢产业高质量发展 目前全球氢能产业已经进入到快速发展阶段，欧美日韩等全球主要经济体已将发展氢能提升到国家战略层面，相应制定发展规划、路线图以及相关扶持政策以加快氢能产业化发展进程。 表1：全球主要经济体近年氢能政策梳理 中国：2022年3月，国家发改委发布《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》，明确了氢能在我国能源绿色低碳转型中的战略定位、发展目标、重点任务等，提出目标到2025年，可再生能源制氢量达到10-20万吨/年，各省市相应出台补贴优惠政策，提出氢能产业规划以支持各地氢能产业发展。 欧盟：欧盟于2022年提出RepowerEU计划，规划至2030年，本土绿氢产量目标达1000万吨，同时目标进口可再生氢气1000万吨。2023年欧盟再次提出《净零工业法案》规划到2030年电解槽装机容量达到100GW以上，同时CBAM碳关税机制立法生效，针对灰氢和蓝氢将收取碳关税，使绿氢更具经济性 美国：2023年6月正式颁布了《美国国家清洁氢能战略路线图》，规划至 2030/2040/2050年绿氢年产量分别达到1000/2000/5000万吨。同时IRA法案给予绿氢最高3美元/kg的税收抵免推进商用化进程。此外《两党基础设施法》也提供相应资金支持产业发展，计划提供80亿美元建设区域清洁氢中心，10亿美元开发水电解制氢技术，5亿美元支持制氢和再循环计划。 表2：美国IRA法案绿氢生产税收抵免条款 日韩：2023年6月发布了修订后的《氢基本战略》，计划到2030/2040/2050每年氢气供应量为300/1200/2000万吨，同时规划到2030年电解槽装机量达到 15GW。韩国计划2030年构建百兆瓦级绿氢量产体系，规划到2030年构建产能达100万吨的清洁氢能生产体系。2040年建立海外制氢基地，通过进口满足绿氢需求。 印度：2021年发布印度“国家绿氢计划”，将在2030年前达成可再生能源制氢产能500万吨/年的目标，努力使印度成为主要的绿色氢气出口国和生产地区，并致力于到2030年建立每年24GW的电解槽生产能力，2030年安装100-130GW的电解槽容量。 在各国政府政策积极推动下，全球氢能行业有望迎来快速发展。中国氢能联盟预计在2030年，中国电解槽装机量达到102GW，可再生氢总需求量达到770万吨。 而亚化咨询更是预测2030年国内电解槽装机量达到141GW，国内绿氢产量达到 1009万吨；全球维度来看，IEA预计到2030年全球电解槽装机量达到260GW以上，全球低碳氢产量达到3000万吨。 表3：全球各地区2030年绿氢生产及电解槽规模指引 绿氢平价时代即将到来 当前灰氢为主要来源，绿氢成本高但对环境最友好 从制氢方式来看，主要制氢方式包括化石燃料制氢、工业副产氢和电解水制氢等三类。目前全球范围内主要依靠化石燃料制氢和工业副产氢，IEA数据显示全球制氢来源中，天然气制氢占比达到62%，工业副产氢占比达到18%。中国目前是全世界最大的氢气生产国，以煤制氢为主，占比达到57%，其次为天然气制氢占比22%，工业副产氢占比18%，而电解水制氢占比仅为1%。化石燃料制氢主要优势在于生产成本较低，工艺成熟，但在生产过程中产生大量碳排放。 图4：2021年全球制氢来源结构 图5：2021年中国制氢来源结构 根据从制备来源及碳排放量划分，氢气可以分为灰氢、蓝氢和绿氢。化石能源制氢具有较高的碳排放，其中煤制氢碳排放最高，制取1kg氢的碳排放超过20kg二氧化碳，天然气制氢约为煤制氢的一半，这两种统称为灰氢。采用上网电力进行电解水制氢，由于目前我国电力大部分来自火电，因此碳排放很高，甚至超过煤制氢。可再生能源电解水制氢（绿氢）碳排放最低，接近于零。化石能源制氢加上碳捕集技术（蓝氢），碳排放强度会大幅度下降，但仍高于可再生能源制氢，且带来较高的碳捕集成本。 表4：各种制氢方式的碳排放强度 从成本方面看，化石燃料制氢成本整体低于15元/kg。煤制氢成本主要受