绿氢：“21世纪终极能源”的必然路径 前期核心设备市场就超1700亿

绿氢：“21世纪终极能源”的必然路径 前期核心设备市场就超1700亿

再生能源脱网与工业脱碳的完美结合——绿氢，正在普及的路上。

01

什么是绿氢？

能源系统本质上为碳氢系统，氢比例越高，能源越干净、热值越高，因此从高碳燃料向低碳燃料转变，最终答案指向完全不含碳的氢能，而氢气来源广泛、热值高、清洁无碳，被誉为“21世纪终极能源”。

氢制取来源包括化石能源制氢、工业副产气制氢、电解水制氢、其他可再生能源制氢等方式，根据制氢工艺和二氧化碳排放量的不同，可划分为灰氢、蓝氢和灰氢三种路径。<？XML:NAMESPACE PREFIX = "O" />

其中灰氢指通过化石燃料燃烧/工业副产转化而来的氢能，生产过程中释放大量的二氧化碳，无法实现零碳生产，因技术成熟且成本较低，是当前主流制氢方式。蓝氢是在灰氢的基础上利用碳捕捉封存技术（CCUS）减少生产过程中的碳排放，实现低碳制氢，作为过渡性的技术手段。

绿氢则是通过光伏发电、风电及太阳能(行情000591,诊股)等可再生能源电解水制氢或生物质等其他环保方式制氢，在制备过程中不会产生二氧化碳，为真正意义上的绿色环保“零碳氢气”。

数据来源：中国氢能联盟研究院，《中国氢能产业发展报告2020》，鑫椤氢能

从产量结构来看，2021年全球9400万氢气产量主要来源于化石能源制氢，占比高达81%，其中煤制氢占全球产量的19%；天然气制氢全球占比高达62%，低碳排放制氢占比仅0.7%，其中电解水制氢产量仅3.5万吨，占比0.04%。国内制氢结构中，由于我国天然气紧缺依赖进口，煤炭资源丰富，我国氢能生产来源主要以煤炭为主，2020年我国煤制氢占比高达62%，天然气制氢占比19%，工业副产氢占比18%，电解水制氢占比也仅有1%。

绿氢由于是通过光伏、风电以及太阳能等可再生能源发电实现电解水制氢，生产过程实现零碳排放，同时以其大规模、长周期、长距离等储能优势有效解决可再生能源消纳问题，以及绿氢制氢的纯度也更高，因此绿氢逐步取代灰氢几乎是必然趋势。

氢储能电站示意图资料来源：CNKI

除了在化工领域对灰氢替代外，长期增量空间还有交通领域、天然气加氢、炼钢用氢，助力工业、交通领域的减碳，是全球第四次能源革命的重要载体。

02

全球都在绿氢赛道上开足了马力

全球积极推进氢能发展，尤其近年来在碳中和+能源安全双轮驱动下，都在大力发展可再生能源制氢。

当前包括日本、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，各国在氢能政策中均着重提出要加速布局可再生能源电解制备绿氢。

资料来源：BNEF

其中国内已经明确在非化工区制氢松绑，并发布电解制氢补贴。近年中央顶层设计逐步完善，发布《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》。多地响应国家氢能发展战略发布本地氢能规划，叠加风光大基地鼓励就地消纳，倒逼绿氢项目建设，已有4个省级行政区、3个市级行政区发布关于新能源制氢制度松绑的相关政策，并通过直接生产补贴、电价优惠和配套奖励（风光指标）支持绿氢发展，国内绿氢招标密集落地，2023年行业进入快速发展期。

机构统计目前规划绿氢项目近15GW，其中2023年1-2月开标项目达到730MW，预估全年开标项目超2GW（对应10万吨），同比翻番。

在俄乌冲突的背景下，欧盟对氢能尤其是发电领域的应用寄予厚望，希望通过发展氢能摆脱对外天然气依赖，并设定了严格的绿氢门槛以配合后续碳关税的实施。欧盟在2022年RepowerEU规划中明确提出到2030年分别自产、进口1000万吨可再生氢。

欧盟对制氢的排放设定了严格的门槛，以配合其未来碳关税的实施，将推出碳差价合约（CCfD）以促进绿氢在工业领域应用，并拟成立欧洲氢能银行；欧盟创新基金承诺出资8亿欧元计划2023年下半年开始氢能补贴项目招标（招标项目的制氢有固定溢价）。

在2022年12月，西班牙、葡萄牙与法国共同公布了约28亿欧元的H2Med管道建造计划，该管道每年将由西班牙向法国和葡萄牙输送200万吨绿氢。总体来看，欧盟绿氢发展将进入实质阶段。

美国的发展路线同样明确，给予绿氢丰厚的补贴。美国的《国家清洁氢能战略和路线图（草案）》对未来美国氢能发展提出明确规划，到2030、2040、2050年美国清洁氢需求将分别达到1000、2000、5000万吨/年。同时，推出《通胀削减法案》（IRA）和《两党基础设施法》（BIL）等政策工具，从经济性角度刺激绿氢产业的发展。

IRA根据制氢碳排放水平，给予不同程度税收补贴优惠，有效电解制氢成本将进一步下降，刺激绿氢行业发展。BIL也通过近100亿美元预算，通过扶持不同细分环节，构建完整的氢能产业链。

03

绿氢替代并不遥远

未来市场空间巨大

绿氢性价比提升，主要来自于电费成本下降和碳排放考核的趋严。

目前国内最成熟的电解水制氢技术为碱性电解，整个制氢成本主要在于电费和设备折旧，其中电费占比70%-90%，折旧占比10%-30%。按照年生产时间2000小时，电耗5kwh/标方，电价0.3元/kwh，1000标方的电解槽制氢成本为25元/kg。目前煤制氢成本9-10元/kg，天然气制氢成本15元/kg，差距还有些大。

理想情况下，按照电耗4kwh/标方，电价0.15元/kwh，对应成本为15元/kg，则基本可与天然气制氢平价；若绿氢与风光、风电耦合，年利用小时提高至4000小时以上，则成本有望进一步下降至11元/kg以内，则基本可以实现与煤制氢平价。

同时，绿氢实现零排放，若考虑碳价加持，若碳价从50元/吨提升至200元/吨，则绿氢成本在16-18元/kg即可实现制氨制甲醇平价。

专业机构预测，在零碳加持下，预估绿氢在2025-2027年基本可实现平价。

那绿氢带动产业链发展的市场有多大？

根据国际能源署，2021年全球氢气总产量（含合成气）约9400万吨，同比增长5.5%，占全球终端能源比重约2.5%，其中每年纯氢制备产量约为7000万吨。伴随世界各国减排承诺方案的推进，预计2030年全球氢气产量有望突破1.5亿吨。

根据主要国际能源组织的预测，到2050年全球的绿氢产量将远远高于蓝氢。IEA预测2030年电解水制氢及生物质制氢等绿氢产量占比将达34%，2050年全球绿氢产量将达3.23亿吨，较蓝氢产量高58%。

至2060年，几乎全部的氢气需求都将由低排放技术满足，其中近80%是电解水制氢，届时电解水制氢将成为具有成本竞争力的制氢工艺，耦合CCUS的化石能源制氢产量则将满足16%的氢气需求。而彭博新能源财经则预测2050年全球氢能产量将达到8亿吨，且全为绿氢。

而自2020年“双碳”目标提出以来，我国氢能产业发展加速，氢能产量由2017年的1915万吨增长至2021年的3300万吨，5年CAGR达14.6%，2021年32%的同比增速更是创下新高，目前已是第一大制氢国。并且氢储能2023年就是产业化元年，长周期氢储能项目建设还会加速绿氢生产。

数据来源：中国煤炭工业协会

04

产业链哪个环节正在受益？

当前，绿氢生产技术主要有碱性电解（ALK）、质子交换膜电解（PEM）、阴离子交换膜电解（AEM）以及固体氧化物电解（SOEC）四种。其中碱性制氢技术成本最低，国内90%项目采用该技术，海外此前以PEM为主，近两年为降本也逐步转至碱性路线，预计未未来的规模化集中式电解水制氢以碱性为主。

数据来源：中国石化(行情600028,诊股)官网

碱性电解水制氢设备由四大部分构成，其中电解槽又是最核心的设备。

全套水电解制氢装置主要设备有：前端电器设备（变压器、整流柜、PLC程控柜、仪表柜、配电柜等），占成本比重20%；核心设备电解槽，占成本比重50%-60%；固液分离装置，占成本比重15%；后端干燥纯化系统，占成本比重10%；其他辅助系统如纯水机、冷水塔、冷水机、空气压缩机、碱液箱、原料水箱、补水泵等占成本比重5%。以1000标方/h的装置为例，目前售价1000万，其中电解槽售价500万左右。

未来几年电解槽设备招标有望期翻番增长，高峰期10倍空间。根据高工氢能统计，2021年国内电解水制氢设备出货722MW（含出口，不含研发样机），根据机构对各大项目跟踪，预估今年国内电解槽招标量可达2GW，对应400台1000标方碱性电解槽。

若2030年全球到绿氢占比有望达到30%，则高峰时期电解槽设备求需求2.5万台左右1000标方，按照单线价格700万，对应市场空间1750亿，其中国内占三分之一，市场空间近600亿。

此前电解水制氢行业规模还小，主要由718所（派瑞氢能为中船718所下属市场化企业）、考克利尔竞立和天津市大陆制氢设备三家占据绝大部分份额。2021年提出双碳目标后，隆基、阳光等光伏企业进入电解水行业，2022年大批厂商涌入，1000标方产线密集下线。

目前行业内可做及计划做碱性电解槽厂商超100家，行业产能或超10GW。2022年718、竞立、隆基三家占据市场近75%份额，三家订单主要来自中石化库车52台项目，其中竞立2022年出货230MW，市占率32%，份额第一。

趋势上看，龙头公司技术积淀深，性能指标领先且产品经过实地长时间运行检验过，优势明显，且从当前大项目招标看，由于电解槽要求稳定运行15年以上，业主方更倾向于与第一梯队、第二梯队厂商合作。

不过2023起开始，价格竞争会有所加剧，传统业务协同效应明显，可提供资源支持，技术研发激进的企业；以及依托集团内部资源（风光电站、化工园区），获得项目招标的公司，同样具备较强的发展潜力。

其中隆基绿能(行情601012,诊股)是全球光伏龙头，已实现组件一体化布局。公司在氢能领域研发的核心航道是降低制氢的单位电耗，2月推出世界领先的制氢装基备系列产品隆基ALKHi1，直流电耗满载状况低至4.3千瓦时每立方米，Hi1plus产品低至4.1千瓦时每立方米，可以降低10%以上的直流电耗，大幅降低LCOH，驱动绿氢经济性提升。隆基氢能2021年实现500MW产能，2022年实现1.5GW产能，预计2025年达到5-10GW。

阳光电源(行情300274,诊股)则是全球逆变器龙头，从光伏制氢入局氢能，成立全资子公司阳光氢能。目前已建有国内首个光伏离网制氢及氢储能发电实证平台、国内最大的5MW电解水制氢系统测试平台、PEM电解制氢技术联合实验室，及年产能GW级制氢设备工厂。

阳光氢能独立生产1000标方碱性制氢系统、兆瓦级PEM制氢系统对应的电解槽，可以提供包括制氢电源、电解槽、智慧氢能管理系统在内的成套系统解决方案。2022年，为内蒙古综合能源站项目提供碱性水电解制氢装置，为宁夏等地项目提供200标方PEM制氢装置。

背靠华电集团的华电重工(行情601226,诊股)，公司规划从上游制氢端和下游应用环节两个角度切入氢能领域。目前上游制氢端形成了1200标方碱性电解槽产品，年产能100套左右。22Q4公司和集团企业签订3.4亿元达茂旗项目，计划23年完工，需要交付碱性电解槽1000标方11台，PEM电解槽200标方5台。公司与下游各大汽车厂商都在做样品测试，与捷氢有合作，和布拉德也形成战略合作。子公司河南华电在研发储氢气瓶，未来计划布局氢气管道。

此外还有中长期战略规划智能加氢站的昇辉科技(行情300423,诊股)，定位PEM槽检测设备的科威尔(行情688551,诊股)，有风光制氢项目和参股投资的碱性电解槽产品的亿利洁能(行情600277,诊股)，制氢、储氢和加氢站装备业务的兰石重装(行情603169,诊股)，以及定位储存装备、运输装备、加氢装备的中集安瑞科，均能一定程度享受绿氢浪潮带来的市场红利。