企业竞争图谱：2024年绿氢 头豹词条报告系列

Leadleo.com 企业竞争图谱：2024年绿氢头豹词条报告系列 马天奇·头豹分析师 2024-08-23未经平台授权，禁止转载 版权有问题？点此投诉 制造业/专用设备制造业 工业制品/工业制造 行业： 氢能 氢气 清洁能源 关键词： 行业定义 背景：2022年初，国家发展改革委和国家能源局联合… 行业分类 电解水是绿氢生产的主要技术，包括碱性、质子交换… 行业特征 绿氢行业特征包括：1.绿氢与绿氨具有一定的协同关… 发展历程 绿氢行业 目前已达到3个阶段 产业链分析 上游分析中游分析下游分析 行业规模 绿氢行业规模暂无评级报告 SIZE数据 政策梳理 绿氢行业 相关政策5篇 竞争格局 数据图表 摘要绿氢，是指利用可再生能源分解水得到的氢气，其燃烧时只产生水，从源头上实现了二氧化碳零排放，是纯正的绿色新能源。电解水制氢技术的发展历程可以分为三个阶段。首先是萌芽期（1800年-1939年），这一阶段电解水技术首次被提出并逐步发展，19世纪末到20世纪初，电解槽设计得到改进，工业应用开始出现。接下来是启动期（1940年-2014年），中国在1940年代引进国外技术，推动国内发展，1960年代至1990年代，技术不断改进并在冶金和电子行业中广泛应用，1990年代实现国产化并开始市场应用。最后是高速发展期（2015年-至今），全球电解水技术快速发展，特别是在中国，技术和规模显著进步，大型项目陆续启动，技术逐渐成熟并实现产业化，近年来在清洁能源领域的应用日益广泛，推动了行业的快速增长。2019年—2023年，绿氢行业市场规模由0亿元增长至31.76亿元。预计2024年—2028年，绿氢行业市场规模由41.21亿元增长至270.51亿元，期间年复合增长率60.07%。 行业定义[1] 背景：2022年初，国家发展改革委和国家能源局联合发布了《氢能产业发展中长期规划(2021—2035 年)》，首次将氢能定义为绿色低碳的二次能源。氢能因其丰富的来源、绿色低碳的特性及广泛的应用前景，在构建清洁低碳的高效能源体系和实现碳达峰、碳中和目标中具有重要作用。根据生产来源和排放情况，氢能被分类为灰氢（化石燃料制备）、蓝氢（化石燃料+碳捕获碳碳封存）、粉氢（核能制备）、工业副产氢和绿氢（可 再生能源制备）。 定义：绿氢，是指利用可再生能源分解水得到的氢气，其燃烧时只产生水，从源头上实现了二氧化碳零排放，是纯正的绿色新能源。 [1]1：http://www.news.c… 2：https://cn.weforu… 3：新华网、世界经济论坛 行业分类[2] 电解水是绿氢生产的主要技术，包括碱性、质子交换膜、阴离子交换膜和固体氧化物四种。碱性制氢技术已成熟并进入工业化，未来将朝向大容量、高效率和智能化发展。PEM制氢面临成本和寿命挑战，需改进电催化剂、膜电极等核心组件。SOEC研究重点在于高性能电极和电解质的开发，以及大功率电堆设计。AEM制氢则专 注于高效阴离子交换膜和催化剂的研发，同时降低成本。 绿氢行业基于制取技术的分类 碱性电解水制绿氢（AWE） 隔膜材料：石棉 电解质：KOH(质量浓度20%~30%)运行温度/℃：70-90 系统电流密度(A/cm²)：0.2-0.4 单台机器产氢量(Nm³/h)：0.5-1,000电解槽能耗(kWh/Nm³)：4.5-5.5 系统转化效率/%：60-75 启停速度：热启停分钟级；冷启停>60min 系统运维特点：存在腐蚀液体，系统复杂，成本高技术推广度：已实现大规模工业应用 绿氢分类 质子交换膜制绿氢（PEM） 固体氧化物制绿氢 （SOEC） 隔膜材料：Nafion质子交换膜电解质：纯水 运行温度/℃：70-80 系统电流密度(A/cm²)：1.0-2.0 单台机器产氢量(Nm³/h)：0.01-500电解槽能耗(kWh/Nm³)：4.0-5.0系统转化效率/%：70-90 启停速度：热启停秒级；冷启停<5min 系统运维特点：无腐蚀液体，运维简单，成本低技术推广度：已实现初步商业化应用 隔膜材料：固体氧化物电解质：Y₂O₃/ZrO₂ 运行温度/℃：600-1,000 系统电流密度(A/cm²)：1.0-2.0 单台机器产氢量(Nm³/h)：0.05-1,000电解槽能耗(kWh/Nm³)：2.6-3.2 系统转化效率/%：85-100启停速度：启停慢 系统运维特点：尚无运维需求 技术推广度：尚处于初步示范阶段 阴离子交换膜制绿氢 （AEM） 隔膜材料：阴离子交换膜 电解质：KOH(浓度1mol/L)/纯水运行温度/℃：65-85 系统电流密度(A/cm²)：0.8-2.2 单台机器产氢量(Nm³/h)：0.1-200电解槽能耗(kWh/Nm³)：4.2-4.6系统转化效率/%：60-80 启停速度：快速启停 系统运维特点：无腐蚀液体 技术推广度：尚处于实验室研发阶段 [2]1：《电解水制氢技术的研… 行业特征[3] 1绿氢与绿氨具有一定的协同关系 氨能源是一种无碳化合物的清洁能源，作为化石燃料的替代品，具有重要的战略价值。氨由水中的氢和空气中的氮合成，并在燃料电池或内燃机中还原为水和空气，因此被视为仅次于氢的理想可再生燃料。氢的来源包括天然气、煤炭、生物质和水，而氨生产所需的氮可直接从空气中获取。随着天然气供应紧张，氢将更依赖生物质和水，这可能增加物理消耗并与能源应用冲突，但氨生产不受此影响。但实际上绿氨和绿氢在当前能源结构中具有紧密的上下游关系。绿氨生产需要大量绿氢，而其特性使其成为绿氢的储运载体。随着绿氨应用扩大，绿氢需求也将增加，形成相互促进的良性循环。 2绿氢制取成本偏高，电价是最重要影响因素 1.对比绿氨：氨的储存和运输技术已比较成熟，将LNG站改为加氨站可提升市场竞争力。液氨运输1千克氢的远洋成本仅为0.1-0.2美元，低于管道和轮船运输氢的成本。液氨相比液氢具有更高的体积能量密度，且更易液化：氨在-33℃即可液化，而氢需低于-253℃。在相同体积下，液氨含氢量比液氢高至少60%。2.对比其它氢能：电解水制氢具有环保、能耗较高，成本在工业制氢中最高，是煤制氢成本的4到5倍。制氢成本主要受电价影响，电价占总成本的70%以上。 3中国电解槽装机容量处于领先地位，但存在产能过剩现象 中国电解槽产能在全球市场中的份额持续增加。2022年，中国电解槽产能为300MW，占全球43%；到2023年，产能增至1,100MW，占全球55%。2023年上半年，挪威公司Hydrogenpro在天津的工厂将产能从300MW提升至500MW。随着国内绿氢项目的加速推进，电解槽的招标需求显著增长，2023年招标量达到1.812MW，同比增长127%。然而，2023年国内电解槽出货量仅为1.5GW。预计到2024年底，中国的电解槽生产能力将超过40GW，远超2025年全球预期需求的10GW，显示出行业产能过剩的趋势。 绿氢行业特征包括：1.绿氢与绿氨具有一定的协同关系；2.绿氢制取成本偏高，电价是最重要影响因素；3.中国电解槽装机容量处于领先地位，但可能已经产能过剩。 启动期1940~2014 1948年，E.A.Zdansky推出了第一台高压工业电解槽。 上世纪50年代-60年代，中国引进前苏联的156个援助项目下的技术。1951年，Lurgi使用了Lonza的技术，并首次设计了30bar的压力电解槽。 1958年，印度安装了26,000m3/h压滤式电解槽生产装置。 1960年，埃及安装了41,000m3压滤式电解槽生产装置。 1962-1966年，双子座太空计划开启了聚合物膜燃料电池发展的副产品PEM电解(PEMEL)的发展。 [3]1：https://m.ofweek.c… 2：https://m.ofweek.c… 3：https://www.h2wei… 4：https://ner.jgvogel… 5：https://www.escn.… 6：维科网、氢启未来、新… 发展历程[4] 电解水制氢技术的发展历程可以分为三个阶段。首先是萌芽期（1800年-1939年），这一阶段电解水技术首次被提出并逐步发展，19世纪末到20世纪初，电解槽设计得到改进，工业应用开始出现。接下来是启动期 （1940年-2014年），中国在1940年代引进国外技术，推动国内发展，1960年代至1990年代，技术不断改进并在冶金和电子行业中广泛应用，1990年代实现国产化并开始市场应用。最后是高速发展期（2015年-至今），全球电解水技术快速发展，特别是在中国，技术和规模显著进步，大型项目陆续启动，技术逐渐成熟并实现产业 萌芽期1800~1939 1800年，Nichoson和Carlisle首先以电解法提取了氢气和氧气。 1888年俄国的拉奇诺夫取得第一台单极性电解槽的专利。 1900年，施密特发明了第一台工业电解槽。 二十世纪开始，德国的Garuti和SchucKert提出第一台实用性的单极性电解槽的设计。1924年，Noeggenrath获得了第一台压力电解槽的专利，其压力电解槽可达100bar。 1925年，雷尼通过将金属镍和金属硅结合起来，然后用氢氧化钠浸出硅，它能够创造一个巨大的活性催化剂表面。 1927年，世界第一台大型压滤式电解槽装置在挪威的诺托登(Notodden)安装，由海德鲁公司(NorskHydro)制造，当时的产氢量规模是10,000m3/h。1939年，世界第一台大型箱式电解槽在加拿大安装，产量规模为17,000m3/h。 经过几十年的发展，碱电解已经准备好投入市场。商用系统目前已在模块化生产。 化，近年来在清洁能源领域的应用日益广泛，推动了行业的快速增长。 1965年，毕业于天津大学燃料化学工学专业的许俊明开始从事水电解制氧工艺研究及设备设计研制工作，任水电解制氧装置课题组长。 1966年，中船718所利用军工技术开发出加压水电解制氢装置。 1967年，Costa和Grimes提出了电极排列的零间隙几何结构，目的是通过减小两个电极之间的距离来降低电池电阻。 1976-1978年，化工专家许俊明领导的水电解制氧装置课题组开发出中压电解槽。 上世纪80年代，中国冶金行业和电子行业分别从德国和美国进口了一部分电解水设备。1992年，中国制造的加压电解槽开始通过包钢、杭氧等企业在苏州推出成套出口。 2014年，欧盟提出PEM水电解制氢技术发展目标。 中国经历了引进技术→军工自主研发→市场化的过程，在加压碱性电解槽领域实现质的飞跃。 高速发展期2015~至今 2015年，SIEMENS、LindeGroup等公司在德国美因茨能源园区投资建设全球首套MW级风电PEM水电解制氢示范项目。 2017年，挪威Nel收购美国ProtonOnSite获取领先的PEM电解技术。 2018年12月，赛克赛斯首台兆瓦级50m3/h大型纯水电解制氢设备中标佛山市蓝箭电子股份有限公司项目，进入半导体行业。 2019年，阳光电源与中国科学院大连化学物理研究所签订制氢产业化战略合作协议，开始大功率PEM电解制氢技术的产业化研究。 2019年，Shell和ITMPower合作，在德国Rheinland炼油厂建设10MW可再生能源PEM水电解氢工厂，每年可为炼厂提供1,300吨绿氢。2020年，赛克赛斯承担的国家重点研发计划重点专项“MW级固体聚合物电解质电解水制氢技术”项目完成中期验收。 2021年，赛克赛斯首台套兆瓦级PEM制氢系统开机运行。 2022年，张家口绿色氢能一体化示范基地项目试车（壳牌）。 全球和中国电解槽制氢技术不断突破，实现PEM技术落地，规模上电解槽安装达到GW级别。 [4]1：https://www.htech… 2：https://www.htech… 3：艾邦氢能源技术 产业链分析[5] [14 绿氢行业产业链上