為什么說綠氫電解槽賽道爆發(fā)在即，到2025年我國氫能產業(yè)規(guī)模有望接近7000億元？電解槽全球競爭格局及國內市場情況如何？又有哪些投資機會？ 平安證券新能源資深分析師皮秀帶來“商業(yè)模式起步，綠氫初試鋒芒——氫能全景圖制氫篇”主題分享，以下是嘉賓部分觀點，掃碼即可回看全部會議內容！

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01

綠氫電解槽賽道爆發(fā)在即，增長空間廣闊

氫能屬于一種二次能源中的含能體能源，它和風光等一次能源屬于互補而非競爭的關系。未來有望去替代柴油、汽油等含碳會產生二氧化碳和污染物質的一些能源，形成比較清潔的能源替代方案。氫能本身的開發(fā)和應用對促進節(jié)能減排、保障能源安全具有戰(zhàn)略意義。節(jié)能減排的應用端角度來看，氫能是一種優(yōu)質的二次能源，燃燒更為清潔，不存在污染物，同時也具有加注和應用更為迅速，效率更高的一些優(yōu)勢。從供給側能源安全的角度看， 氫能可以以水為原料制取，儲量豐富，同時使用風電、光伏電解水制氫可以解決棄風棄光的消納問題，從而進一步去推動風電、光伏等可再生一次能源的應用。應用現(xiàn)狀來看，目前氫作為能源應用的普及程度不高，主要作為工業(yè)原料使用。2021年全球氫氣需求超過9400萬噸，其中我國的需求占了大概30%。

2022年3月國家發(fā)改委、能源局發(fā)布《氫能產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》，明確了氫能的戰(zhàn)略地位，并提出了氫能產業(yè)一系列發(fā)展目標。政策的重視和認可將推動氫能產業(yè)開啟新篇。 從各地方政府氫能發(fā)展規(guī)劃目標來看，到2025年我國的氫能產業(yè)規(guī)模有望接近7000億元。產業(yè)方面，氫能領域在供應端技術有望持續(xù)突破，基礎設施建設更加完善，同時應用端的萬億市場也有望加速爆發(fā)。

氫能產業(yè)鏈主要包括制氫、儲運、加注和下游應用四個環(huán)節(jié)，其中制氫屬于上游環(huán)節(jié)。制氫環(huán)節(jié)的清潔和降本是推動氫能產業(yè)鏈整體大規(guī)模發(fā)展的關鍵。制氫環(huán)節(jié)參與者方面，我們根據(jù)化石燃料制氫、工業(yè)副產氫和電解水制氫三大技術路線里設備環(huán)節(jié)、材料環(huán)節(jié)以及具體制備環(huán)節(jié)的主要參與者都進行了梳理。目前來看，三種制氫路線共存，但是可再生能源電解水制氫是終極路線。成本仍然是制約電解水制氫普及的瓶頸因素，它的規(guī)?；瘧眠€需要產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)去綜合推動降本。

圖片來源：平安證券研究所

產能現(xiàn)狀來看，全球氫氣產能還是以化石燃料制氫為主，占據(jù)了2021年產量的80%以上。清潔制氫包括電解水和結合CCUS的化石燃料制氫都占比不到1%。IEA預測到2030年，全球氫氣產量將達到1.8億噸，其中主要 增量產量將由電解水制氫滿足，將由2021年不到4萬噸大幅增長至6170萬噸，有非常廣闊的增長空間，清潔制氫方案將成為未來的主流趨勢。全球市場現(xiàn)狀來看，電解水制氫已經(jīng)步入快速增長期，2021年全球新增裝機209MW，同比增長2.4倍。IEA估計，2022和2023年全球制氫電解槽的新增裝機將分別達到0.9GW和4.1GW。全球電解槽產能，IEA統(tǒng)計2021年全球電解槽總產能8.0GW/年，其中歐洲和中國產能占比達到了全球的80%。IEA預計，2023和2025年全球電解槽總產能將分別達到21.5GW/年和45.1GW/年，仍然是由歐洲和中國引領電解槽產能的增長。

國內市場現(xiàn)狀來看，2022年全國的電解槽出貨量達到722 MW，同比翻倍增長。 今年一季度招標量來看，國內氫電解槽招標量預計達到452 MW，相當于2022年全年出貨量的60%，已經(jīng)超過2021年全年的出貨量。整體來看，綠氫電解槽賽道已經(jīng)是一個爆發(fā)在即的狀態(tài)。

02

電解槽全球競爭格局及國內市場情況

電解水制氫主要有四種技術路線，分別是堿性電解（ALK）、質子交換膜電解（PEM）、固體氧化物電解（SOEC）和陰離子交換膜電解（AEM）。堿性電解是目前技術最成熟的方案，設備成本已經(jīng)比較低，但是局限性采用強堿作為腐蝕性液體，會有一定的污染性，同時運維成本比較高，理論效率也會低于PEM和SOEC等路線。裝機容量看，堿性電解是目前的主流路線，同時PEM路線也有比較好的成長潛力。根據(jù)IEA數(shù)據(jù)顯示，2022年全球堿性電解槽累計裝機量至少為727MW，占總裝機規(guī)模一半以上。PEM電解槽裝機占比不斷提升，2022年累計裝機至少為366MW，同比增長近兩倍。2023年累計裝機量有望接近堿性電解槽，超過1GW。PEM、SOEC和AEM方案都具有非常優(yōu)良的降本增效潛力，未來隨著技術成熟也會有比較好的應用空間。

圖片來源：平安證券研究所

堿性電解槽從結構上來看，由多個電解小室堆疊構成，電極、隔膜和密封墊片是關鍵材料，占據(jù)成本最高的部分是電極和極板，分別占成本的28%和44%。材料環(huán)節(jié)的性能對電解的效率有比較大的影響，所以具有比較高的壁壘。趨勢上看，堿性電解槽存在明顯的“大標方”趨勢，就是提高單槽制氫量的趨勢。目前主流廠商都已經(jīng)推出單體產量在1000標方以上的“大標方”電解槽。 要實現(xiàn)“大標方”電解槽的生成，制造工藝、集成能力和關鍵材料技術都構成了技術壁壘。

PEM電解槽采用質子交換膜作為電解質，結構和性能具有一定的優(yōu)勢。一方面，它替代了堿性電解槽使用的隔膜和液態(tài)電解質，導致內阻更小，所以理論的效率更高，同時內部結構更為緊湊，占地面積也會更小，規(guī)模選擇更為靈活。然而，PEM電解也是在強酸性環(huán)境下進行，需要使用貴金屬催化劑，導致成本控制存在一定難度。PEM電解槽關鍵原材料還有待國產化。目前國內PEM電解槽產業(yè)規(guī)模較小，主要原因是關鍵材料質子交換膜生產技術由外國巨頭壟斷，成本和供應鏈上均面臨一定的壓力。此外，PEM電解槽使用的貴金屬催化劑也存在進口依賴性。 國內PEM電解槽產業(yè)的發(fā)展需要國產關鍵材料環(huán)節(jié)的進一步突破。

全球產能布局來看，中國和歐洲企業(yè)產能規(guī)模領先，主要參與者也存在積極擴產趨勢。2022年11月BNEF發(fā)布的估計，2022年底全球電解槽產能Top20企業(yè)產能共計達到14GW，其中中國企業(yè)占據(jù)了8家，產能共計6.7GW，以ALK路線為主；2023年底，預計全球電解槽產能Top20企業(yè)產能將達到26.4GW，同比增長89%?？梢钥吹街袊蜌W洲企業(yè)在競爭實力和產能規(guī)模上比較領先，同時也存在積極擴產的上升趨勢。 國內競爭格局來看，2022年我國電解水制氫設備出貨量達722MW，Top3廠商總計出貨527MW，市占率合計占73%。同時也可以看到，市場玩家有增加的趨勢，國內市場集中度會有所下降，市場本身仍然處于高速成長、競爭格局尚未確定的階段。

03

關注電解槽和材料環(huán)節(jié)投資機會

國內參與者方面， 新能源上市公司積極布局，技術實力已經(jīng)做到業(yè)內非常領先，同時非上市公司也都有非常扎實的積累，實力十分強勁。我們對比了海內外頭部電解槽企業(yè)的產品參數(shù)，堿性電解槽方面，由于技術已經(jīng)非常成熟，國內外企業(yè)都有非常出色的技術實力。從電耗來看，國內外頭部企業(yè)單位電耗都已經(jīng)控制在3.8-4.4度電煤標方的范圍，電耗表現(xiàn)優(yōu)于理論效率更高的PEM電解槽。從系統(tǒng)規(guī)模來看，國內頭部企業(yè)制氫規(guī)模高至1500-2000標方每小時，國外NeL制氫規(guī)模甚至可以達到2400-3880標方每小時?？梢钥闯?，現(xiàn)有的設備在大標方和低電耗上已經(jīng)做到了比較出色的水平，可以滿足大規(guī)模制氫需求，助力綠氫逐步實現(xiàn)經(jīng)濟性。

PEM電解槽方面有非常優(yōu)良的潛力，國內企業(yè)尚存一定的追趕空間 。目前國外頭部企業(yè)PEM產品電耗在4.5-5千瓦時每標方，低于國內產品的5.4千瓦時每標方，系統(tǒng)規(guī)模最大可以超過2000標方每小時，高于國內企業(yè)目前300-500標方的水平。國內企業(yè)在PEM路線上仍然存在追趕空間。雖然目前來看PEM電解槽的電耗水平仍然高于堿性產品，但是它理論效率更高，電耗下降潛力大；同時PEM電解槽自身也可以看出結構緊湊，單位占地面積更小，且負荷調節(jié)范圍較堿性解槽更寬，具有優(yōu)良的靈活性，在特定場景下或將存在一定的不可替代的優(yōu)勢。

最后總結下，我們看好氫能未來的發(fā)展空間。隨著各國更大力推廣綠電制氫和氫能應用，氫能有望實現(xiàn)大規(guī)模發(fā)展，并廣泛應用于工業(yè)、交通、電力、建筑等領域。制氫環(huán)節(jié)目前三大路線并存，綠氫蓄勢待發(fā)，成本是制約綠氫推廣的瓶頸因素。 但是經(jīng)過我們測算，國內現(xiàn)有的綠氫項目通過部分綠電自供、外購部分低價綠電+長時運營的模式，并通過大規(guī)模采購控制電解設備成本已經(jīng)可以實現(xiàn)經(jīng)濟性。比如中石化庫車綠氫項目單位執(zhí)行成本可以低至12.93元/千克，接近工業(yè)副產氫甚至煤制氫的水平。目前綠氫產業(yè)整體進入高速增長期， IEA預計2023年全球制氫電解槽新增裝機有望達到4.1GWW，同比增長356%。綠氫主要的壁壘環(huán)節(jié)在電解槽和材料環(huán)節(jié)，國內企業(yè)目前已經(jīng)具有一定的技術實力，但是在PEM領域還有提升空間。國內市場除了直接參與的企業(yè)外，也有諸多新能源上市公司積極入局，未來有望成為第二增長曲線。

投資建議方面，綠氫產業(yè)爆發(fā)在即建議關注電解槽和材料環(huán)節(jié)。具體來看，我們建議關注上市公司中電解槽環(huán)節(jié)具備技術實力的標的、電解槽彈性標的和材料環(huán)節(jié)具備潛力的企業(yè)。風險提示方面，首先是綠氫需求增長不及預期風險；其次國內企業(yè)技術突破可能不及預期風險；第三是國內市場環(huán)境發(fā)生變化的潛在風險。

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