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时机已到，绿氢迎来产业化拐点 华福低碳研究氢能专题报告（一）：制氢篇 证券分析师： 汪磊 执业证书编号 ： S0210523030001 研究 助理：陈若西 证券 研究 报告 |行业专题报告 公用事业 行业评级 强于 大 市（维持评级） 2023年 4月 25日 请务必阅读报告末页的重要声明 投资要点 ➢ 氢能是实现深度脱碳的终极选择。 氢能能够实现真正的零碳排放，并且能够帮助风光等可再生能源实现大规模消纳， 实现电网大规模调峰和跨季节、跨地域储能，是我国实现低碳转型的重要载体。近年来氢能的能源属性已经得到政府 认可，多重利好政策下发助力氢能发展，由于氢能在我国低碳转型的过程中扮演着多重重要角色，预计其消费需求将 持续增长，其中化工和交通领域对于氢能的需求快速增长。 ➢ 破局在即，绿氢制取迎来产业化拐点。 化石能源和工业副产制氢为主流制氢方式，在全球及我国氢能制取中占比合计 95%以上，而电解水制氢受限于技术难度大以及制氢成本高，尚未实现大规模推广应用。电解水制氢的成本构成中电 费占比约 80%，工业用电价格变动对于制氢成本影响显著。未来随着风电、光伏等可再生能源 LCOE持续下降，绿氢制 取成本有望明显下降。 ➢ 电解槽供需两旺，光储龙头和设备厂商加速布局。 电解槽是电解水制氢系统中的核心设备， 2023年 Q1中国已公开招标 的制氢项目电解槽需求量约 835MW，已经超过 2022年全年电解槽出货量。中国电解槽竞争格局相对集中， CR3厂商 2022年电解槽出货量占比约 80%，然而，随着近年来越来越多的厂商进军电解槽行业，行业竞争将不断加剧，预计具 备技术、资金和渠道优势的厂商将更加受益于电解槽市场增长。 ➢ 投资建议： 化工集团、能源集团强力布局制氢项目，电解槽行业高速增长，设备环节有望最先兑现利润，重点关注制 氢 +火电灵活性改造双逻辑的华光环能，建议关注双良节能、华电重工、昇辉科技。 ➢ 风险提示： 项目推进不及预期；政策支持力度不及预期；制氢技术发展不及预期；市场竞争加剧；研究报告中使用的 公开资料可能存在信息滞后或更新不及时的风险。 2 ◼ 氢能是实现深度脱碳的终极选择 ◼ 破局在即，绿氢制取迎来产业化拐点 ◼ 电解槽供需两旺，光储龙头和设备厂商加速布局 ◼ 投资建议 ◼ 风险提示 目 录 3 氢能是真正清洁零碳的能源 • 氢能来源丰富且能够实现真正的零碳排放。 氢能是指氢在物理与化学变化过程中释放的能量，它来源丰富、绿色低碳 且下游应用广泛；由于氢燃烧的产物是水，因此氢能能够实现真正的零碳排放，是世界上最干净的能源。与其他能源 类型相比，氢能还具有燃烧热值高、无地域和时间限制、储运形式多样等多种优点；但与此同时，受能源属性和技术 手段限制，氢能也存在着生产储存难、易燃易爆、运输成本高、扩散系数大等问题。 4 图表：氢能的特点 来源：中国氢能联盟，国际能源网， 华福 证券研究所 优点 存在的问题 供应量充足 氢是宇宙中分布最广泛的物质，它构成了宇 宙质量的 75%，是二次能源 生产难度大 氢在地球上主要以化合态的形式出现，将其与 其他物质分离的难度较大 零碳排放 氢燃烧的产物是水，且能够重复利用，能够 实现真正的零碳排放 储存难度大 氢在恒定温度的状态下为气态，且密度仅为空 气的四分之一，极其容易挥发 燃烧热值高 氢的燃烧热值是汽油的 3倍，酒精的 3.9倍以及焦炭的 4.5倍 易燃易爆 氢气的燃点较低，爆炸极限宽，当氢气浓度为 4.1%-74.2%时，遇火即爆 无地域和时间限制 与风、光等能源相比，氢的制取无需受限于 地域和时间 运输成本高 受氢气属性影响，氢气的运输难度大且成本高 储运形式多样 具有气、液、固三种储运形式 扩散系数大 氢气的扩散系数约为 6.11*10 −5平米 /秒，远高 于天然气、汽油蒸汽等能源 氢能是我国实现低碳转型的重要载体 • 我国具有富煤贫油少气的资源特征，实现低碳转型需大力发展可再生能源。 2022年我国原油和天然气进口量分别达 到了 5.08亿吨和 1.09亿吨，对外依存度分别高达 71.2%和 40.2%。在此背景下，大力发展以风电、光伏为代表的可再 生能源成为了我国打破对外能源依赖的重要途径。 2018年至 2022年，我国风电和光伏装机占比由 18.87%增长至 29.62%，可再生能源逐渐成为我国电力结构的重要组成部分。 • 氢能可参与解决可再生能源的消纳与波动问题。 风电、光伏等可再生电源具有间歇性、波动性等问题，而氢能能帮助 此类可再生能源实现大规模消纳，并实现电网大规模调峰和跨季节、跨地域储能，是我国实现低碳转型的重要载体之 一。 5 图表：中国原油和天然气进口体量庞大 来源：国家统计局，中国石油和化学工业联合会， 氢能技术情报，华福 证券研究所 4.62 5.10 5.42 5.13 5.08 0.90 0.97 1.02 1.21 1.09 0 2 4 6 2018 2019 2020 2021 2022 中国原油进口量（亿吨） 中国天然气进口量（亿吨） 图表：氢气发电示意图 氢能的能源属性已经 受 到政策重视 • 利好政策相继下发，大力支持氢能发展。 近年来随着我国风光建设加速，氢能可以与电相互转换、帮助可再生能源消 纳的作用得到高度重视。 2019年 3月，氢能首次被写入 《 政府工作报告 》 ； 2022年 3月，国家发展和改革委员会发布 《 氢能产业发展中长期规划（ 2021—2035年） 》 ，明确氢能是未来国家能源体系的重要组成部分，是用能终端实现 绿色低碳转型的重要载体； 2023年 4月，国家能源局发布 《 2023年能源工作指导意见 》 ，提出要加快攻关新型储能关 键技术和绿氢制储运用技术，推动储能和氢能规模化应用。 6 图表：氢能相关政策要点梳理 来源：国家发改委，工信部，财政部，国家能源局， 华福 证券研究所 政策名称 机构 发布时间 氢能相关要点 《 氢能产业发展中长期规划 (2021-2035年） 》 国家发改委 2022.3 2025年初步建立以工业副产氢和可再生能源制氢就近利用为主的氢能供 应体系； 2030年形成较为完备的氢能产业技术创新体系、清洁能源至制 氢及供应体系； 2035年形成氢能产业体系，可再生能源制氢在终端能源 消费中的比重明显提升 《 ” 十四五“可再生能源发 展规划 》 国家发改委、国家 能源局 2022.6 推动可再生能源规模化制氢利用，开展规模化可再生能源制氢示范；推 进化工、煤矿、交通等重点领域绿氢替代 《 加快电力装备绿色低碳创 新发展行动计划 》 工信部、财政部 2022.8 加快制氢、氢燃料电池电堆等技术装备研发应用，加强氢燃料电池关键 零部件以及长距离高管道输氢技术攻关 《 2023年能源工作指导意见 》 国家能源局 2023.4 加快攻关新型储能关键技术和绿氢制储运用技术，推动储能和氢能规模 化应用 氢能在各行业脱碳路径中扮演多重角色 • 氢能是实现绿色低碳转型的重要载体，在各行业脱碳路径中扮演多重角色。 根据 Hydrogen Council统计，氢能能够 实现能源体系从骨干到终端应用的脱碳，其在能源转型中发挥的作用包括实现可再生能源大规模集成和发电、允许跨 地域和跨季节能源分配、为能源系统的弹性提供缓冲以及助力工业、交通、建筑、电力系统等多个行业实现脱碳，是 我国实现绿色低碳转型的重要载体。 7 图表：氢能在能源低碳转型中发挥多种作用 来源： Hydrogen Council， RMI – Energy.Transformed，华福 证券研究所 图表：氢能在各行业脱碳路径中可承担的角色 助力构建可再生能源体系 终端应用脱碳 实现可再 生能源大 规模集成 和可再生 能源发电 允许跨地 域和跨季 节的能源 分配 为能源系 统的弹性 提供缓冲 交通运输脱碳化 工业用能源脱碳 化 建筑热力和能源 脱碳化 为工业提供清洁 原料 1 2 3 4 5 6 7 交 通 建筑 电力系统 重 工 业 钢铁 水泥 化工 轻型路面交通 重型路面交通 船运 航空 各脱碳路径 电力 氢能 氢基燃料 生物质 碳捕集 技术尚不 成熟 热源 仅限短途 仅限短途 成本较高 还原铁 可能热源 热源原料 长途重型 运输 仅限短途 仅限短途 氨 合成燃料 热源 主要作为 原料 生物航空 燃油 生物质能 供热 灵活性服务 氢能相关 扮演较小 角色 扮演一定 角色 扮演主要 角色 不扮演角 色 欧盟碳边境调节机制倒逼绿氢替代 • 氢能被纳入欧盟碳边境调节机制覆盖行业，绿氢发展进入快车道。 4月 18日欧盟议会支持欧盟碳市场改革（ EU ETS） 方案并通过欧盟碳边境调节机制（ CBAM），同意对进口钢铁、水泥、铝、化肥、电力和氢气征收二氧化碳成本。根 据 CBAM协议，中国向欧盟出口产品时， 2023年 10月起需要报告产品碳排放信息但无需缴费， 2026年 1月 1日起则需 要支付碳关税。从行业覆盖来看，由于氢能纳入 CBAM法案意味着氢能中仅有制取过程完全无碳排放的绿氢能免征关 税，因此该法案通过有望倒逼我国绿氢消费占比提升并逐步替代灰氢。 8 图表：欧盟碳边境调节机制发展关键节点 来源： European Parliament， 《 可持续发展经济导刊 》 ，华福 证券研究所 2019年 7月 欧盟首次提出在进 出口贸易中增加碳 边境税 2020年 10月 欧盟向欧洲议会环 境委员会提交 CBAM草案 2021年 3月 欧洲议会首次表决 通过 CBAM草案 2022年 12月 欧洲议会议员与理 事会达成协议，建 成 CBAM，涵盖钢 铁、水泥、铝、化 肥和电力行业 2023年 2月 欧洲议会环境、公 共卫生和食品安全 委员会正式通过 CBAM协议 2023年 4月 欧盟议会正式通过 CBAM规则 图表：欧盟碳边境调节机制 主要内容 内容 具体细则 过渡期 2023.10-2025.12 六大行业的进口商无需缴纳相应费 用，但需要提交进口产品的进口量、 进口国、产品所含碳排放以及间接 碳排放、产品在原产国支付的碳价 实施期 2026.1 六大行业的进口商需要为其进口产 品支付碳价 征收碳关 税的行业 钢铁、水泥、 铝、化肥、 电力、氢气 欧盟会考虑是否扩大行业范围 征收范围 直接排放 初步适用于直接排放，过渡期结束 后可能考虑扩大至间接排放 氢能需求持续增长，化工和交通是其消费的重要突破口 • 零碳背景下氢能需求有望达到 1.0~1.3亿吨。 在双碳战略目标下，随着我国能源结构逐步向清洁化和低碳化转型，化 石燃料在终端能源需求中的占比将逐渐下降，而以氢能为代表的清洁燃料消费占比将持续提升。根据中国氢能联盟的 预测，以 2060年实现碳中和为目标，届时我国各行业氢能需求合计将增长至 1.0~1.3亿吨左右。 • 化工和交通为氢能消费的重要突破口。 从各行业能源消费结构来看，化工原料、道路交通等行业对于氢能的需求增长 较快，零碳情境下氢能在上述行业的终端能源消费中占比有望达到 40-80%，进而成为其主要电源类型，但由于一般 工业、船运、航空等高碳排行业对化石能源依赖度较深，预计届时氢能还无法实现大规模的能源替代。 9 图表：零碳情境下我国氢能需求有望达到 1.0~1.3亿吨 来源：中国氢能联盟， 华福 证券研究所 33 0 20 40 60 80 100 120 2021 2060 百万吨 化工 重型道路交通 船运 轻型道路交通 钢铁 航空 其他工业 电力 100-130 图表：零碳情境下氢能在化工和交通等行业消费占比较高 ◼ 氢能是实现深度脱碳的终极选择 ◼ 破局在即，绿氢制取迎来产业化拐点 ◼ 电解槽供需两旺，光储龙头和设备厂商加速布局 ◼ 投资建议 ◼ 风险提示 目 录 10 氢能产业链包括制氢、储运氢、加氢和用氢 • 氢能产业链包括制氢到用氢一系列环节，我国在技术、材料、装备等环节与国外先进水平仍有一定差距 。 从氢气制备 到使用过程来看，氢能产业链可分为制氢、储运氢、加氢和用氢四个环节 。根据清华大学的研究，我国氢能相关技术 已取得长足发展，但在氢气的制取、储运、应用等环节仍存在关键技术未被突破，与国外先进水平相比还有一定差距 。 11 图表：氢能产业链以及我国技术发展与国外对比情况 制氢 储运氢 加氢站 用氢 生物质燃 料制氢 光伏制氢 电解水制 氢 煤制氢 甲烷制氢 工业副产 制氢 ALK PEM AEM/SOEC 高压储氢 液态储氢 有机液体 储氢 固态储氢 气态加氢站 液态加氢站 燃料电池技术 工业原料 领先于国际水平 接近国际水平 明显落后于国际水平 国内外均处于研发与试验阶段 来源： 清华大学 ， 华福 证券研究所 氢气制取可根据碳排放强度分为三种方式 • 化石能源和工业副产制氢为主流制氢方式。 根据制取过程的碳排放强度，氢被分为灰氢、蓝氢和绿氢。灰氢是指通过 化石燃料燃烧产生的氢气，在生产过程中会有大量二氧化碳排放；蓝氢主要为天然气重整得到，并使用 CCUS技术固 碳以降低碳排放，但当前因固碳成本较高也难以普及；绿氢主要通过可再生能源制造，以电解水制氢为代表，制氢过 程无碳排放，未来有望替代灰氢成为主要氢气来源。 12 图表： 三种制氢技术路线对比 资料来源：中国氢能联盟，煤化客，华福证券研究所 制氢方式 氢气类型 优点 缺点 氢气价格（元 /kgH2） 氢气成本（元 /Nm2） 碳排放 （ kgCO2/kg H2) 化石能源 制氢 天然气制氢 灰氢 产量高且成本低 资源储备有限，制取过程产生 碳排放，且产品纯度较低，需 进一步提纯 13-20 0.6-1.2 10 煤制氢 商业化技术成熟，产 量高且成本低 10-15 1-1.2 20-25 工业副产 物制氢 焦炉气制氢 灰氢 成本较低 焦炉气具有污染性，且制取地 点受限于原料供应，不能作为 大规模集中化的氢能供应源 6-11 1.2 5 氯碱制氢 产品纯度高，原材料 丰富 10-17 1.3-1.5 5 电解水制氢 绿氢 产品纯度高，且制取 过程不产生碳排放 耗电量大，成本较高，尚未形 成规模化应用 13-46 3-5 / 中国是第一大产氢国，产氢原料以煤炭为主 • 中 国为 世界 第一大产氢国， 煤炭占制氢原料的比重在 60%以上 。 根据中国煤炭工业协会统计， 2022年 中 国 氢气 产量 3,781万吨，同比增长 14.58%， 是 世界 第一大 产 氢国。 从制氢原料来看，全球人工制氢原料主要为天然气和醇类，而 我国由于资源禀赋差异，制氢原料以煤炭为主，该技术方式下制氢时的碳排放相对最高。此外， 电解水在全球和中国 的制氢原料中占比均不到 5%，未来提升空间广阔。 13 图表：我国氢气产量快速增长 图表：全球人工制氢原料占比 资料 来源：中国煤炭工业协会，中国氢能联盟， 华福 证券研究所 资料来源： 《 人工制氢及氢工业在我国“能源自主” 中的战略地位 》 ， 华福 证券研究所 2,100 2,200 2,500 3,300 3,781 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 2018 2019 2020 2021 2022 中国氢气产量（万吨） 中国氢气产量增速 图表： 中国 人工制氢原料占比 48% 30% 18% 4% 天然气 醇类 煤炭 电解水 19% 15% 62% 4% 天然气 醇类 煤炭 电解水 资料来源： 《 人工制氢及氢工业在我国“能源自主” 中的战略地位 》 ， 华福 证券研究所 电解水制氢占比将不断提升 • 2050年电解水制氢占比有望超过 70%。 在氢能市场发展初期，工业副产制氢由于具备成本优势和技术成熟优势，是 我国氢气制取最为主流的方式；随着氢能制取技术的持续发展以及氢能供需量的增长，煤制氢配合 CCS技术以及电解 水制氢的占比将有所提高。根据中国氢能联盟预测， 2050年我国氢气供给结构中，可再生能源电解水制氢占比将达 到 70%，成为最有效的供氢主体之一。 14 图表：电解水制氢占比将不断提升 资料来源：中国氢能联盟，华福证券研究所 67% 60% 45% 20% 30% 23% 5% 3% 15% 45% 70% 2% 5% 10% 0% 20% 40% 60% 80% 100% 2020 2030 2040 2050 化石能源制氢 工业副产制氢 可再生能源电解水制氢 其他制氢技术 电解水制氢技术近年来快速发展 • 中国电解水制氢技术近年来快速发展。 电解水制氢是指在充满电解液的电解槽中通入直流电，使水分子在电极上发生 电化学反应，从而分解成氢气和氧气的过程。根据智慧芽统计， 2004年至 2022年中国共申请“电解水制氢”相关专 利 8,904个，且近两年申请数量维持在每年近 2,000个的高位。 15 资料来源： 《 碳中和目标下制氢关键技术进展及发展前景综述 》 ，智慧芽，华福证券研究所 图表： 中国电解水制氢专利申请数量快速攀升 0 500 1000 1500 2000 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 电解水制氢专利申请数量（个） 图表： 可再生能源电解水制氢技术路线 电解水制氢技术路线分析 • 当下电解水制氢主要有四种技术路径。 根据电解质种类不同，电解水制氢主要分为碱性电解水制氢（ ALK）、质子交 换膜电解水制氢（ PEM）、阴离子交换膜电解水制氢（ AEM）和固体氧化物电解水制氢（ SOEC）四种技术路线。 • 其中， ALK较为成熟且已经实现了大规模应用，是目前使用最广泛的电解水制氢方式；而 PEM由于在车规级氢能、波 动性可再生能源等应用场景中优势明显，近年来研发进展较快且已经进入商业化早期； AEM和 SOEC作为新兴技术还 未实现规模量产，前者在耐久性、制造工艺等方面有待提升，后者还处于基础材料的研发阶段。 16资料来源： IRENA, 氢能源技术网，高工氢电，中国工程院院刊，华福证券研究所 图表： 电解水制氢电解槽示意图 图表： 电解水制氢四种技术路线对比 ALK AEM PEM SOEC ALK PEM AEM SOEC 技术成熟度 大规模应用 小规模应用 尚未商业化 尚未商业化 运行温度 70-90℃ 70-80℃ 40-60℃ 600-1000℃ 单台装置制氢规 模（ Nm3/h） 0.5-1000 0.01-200 1-200 1-10 电解槽能耗 （ kWh/Nm3） 4.5-5.5 3.8-5 4.2-4.8 2.6-3.6 系统转化效率 60-75% 70-90% 52-67% 85-100% 启停速度 分钟级 毫秒级 较快 较慢 动态响应能力 较强 强 强 较弱 电源质量需求 稳定电源 稳定或波动电源 稳定或波动电源 稳定电源 系统运维 运维成本高 运维成本低 以技术研究为主 以技术研究为主 占比面积 较大 较小 / / 电解槽价格 （元 /kW） 2000-3000 7000-12000 / / 电解水制氢成本高昂，电价是关键 • 电解水制氢成本高昂，其中电费占比近 70%。 现阶段电解水制氢的成本较化石燃料制氢更高，导致其大范围应用受到 限制。以目前国内较为成熟的碱性电解水制氢（ ALK）为例，其成本中电费占比近 70%。考虑到电费等于度电价格乘 以电耗，因此通过降低可再生能源度电成本以及降低电耗，将能够显著降低制氢成本。 17 图表：电解水制氢成本拆分 资料来源：气象局，中国水力发电工程学会，氢能源技术网， 《 电解水制氢成本分析 》 ，华福证券研究所拆分 (1) 氢气产能 产能 1,000 Nm3/h 年工作时间 2,000 h/年 年产能 2,000,000 Nm3 密度 0.0899 kg/m3 年产能 179800 kg (2) 土地和设备 电解槽价格 850 万元 电力转换模块 553 万元 水循环系统 298 万元 氢气处理系统 276 万元 其他系统组成部分 149 万元 土建和设备安装 150 万元 设备折旧期 15 年 土建和安装折旧期 15 年 系统和电气设备折旧 0.71 元 /Nm3 土建和安装折旧 0.05 元 /Nm4 (3) 人工 人工和维护成本 40 万元 /年 人工和维护成本 0.2 元 /Nm3 (4) 耗水 消耗原料水 0.001 吨 /Nm3 消耗冷却水 0.001 吨 /Nm3 水价 5 元 /吨 水费 0.01 元 /Nm3 (5) 耗 KOH 耗 KOH 0.0004 kg/Nm3 KOH单价 10 元 /kg KOH费用 0.004 元 /Nm3 (6) 耗电 耗电 4.8 kWh/Nm3 工业用电价格 0.4 元 /kWh 电费 1.92 元 /Nm3 总成本 2.89 元 /Nm3 总成本 32.17 元 /kg 可再生 LCOE下降有望带动电解水制氢成本下探 • 可再生能源 LCOE快速下降。 根据北京大学能源环境于政策研究室测算，以光伏、陆风为代表的可再生能源发电成本 随着装机容量的提升而快速下降，经济性逐渐提升。 • 电解水制氢成本对电价敏感度高，可再生能源 LCOE下降有望电解水制氢成本下探。 根据测算，当单位电耗不变时， 工业用电价格每降低 0.1元 /kWh，电解水制氢的制氢成本就下降 5.56元 /kg；当工业用电价格降至 0.25元 /kWh及以下 时，电解水制氢和天然气制氢的制氢成本将逐渐靠拢，而当工业用电价格降至 0.1元 /kWh及以下时，电解水制氢的经 济性将有望赶上煤制氢和氯碱制氢。当前我国光伏已实现平价上网，预计随着未来可再生能源 LCOE的持续下探降电 解水制氢成本将不断下探。 18 图表：电解水制氢成本和电价敏感度分析 资料来源：北京大学，华福证券研究所测算 图表：可再生能源 LCOE快速下降 0 10 20 30 40 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 工业用电价格（元 /kWh） 电解水制氢成本（元 /kg） 年工作时间 (h)/工业 用电价格 (元 /kwh) 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0.10 19.71 16.15 14.02 12.6 11.59 10.82 0.15 22.38 18.82 16.69 15.27 14.26 13.49 0.20 25.05 21.49 19.36 17.94 16.93 16.16 0.25 27.72 24.16 22.03 20.61 19.6 18.83 0.30 30.39 26.83 24.7 23.28 22.26 21.5 0.35 33.06 29.5 27.37 25.95 24.93 24.17 0.40 35.73 32.17 30.04 28.62 27.6 26.84 0.45 38.4 34.84 32.71 31.29 30.27 29.51 0.50 41.07 37.51 35.38 33.96 32.94 32.18 电解水制氢成本与电价 /年工作时间敏感性分析 • 工业用电价格和制氢系统年工作时间是决定制氢成本的关键因素。 在其他因素不变的条件下对电解水制氢成本做电价 与年工作时间的敏感度分析，可以看到制氢成本和电价呈正比关系，与年工作时间成反比关系。在情景 1条件下，当 年工作时间 ≥3000小时且工业用电价格低于 0.20元 /kWh时，电解水制氢成本在 10~18元 /kg之间，可具备初步的经 济性。 19 图表：电解水制氢成本与电价 /年工作时间敏感性分析（元 /kg) 资料来源：华福证券研究所测算 情景 1：高年工作时间 +低电价 情景 2： 低 年工作时间 +高 电价 情景 3： 低 年工作时间 +低电价 情景 4：高年工作时间 +高 电价 ◼ 氢能是实现深度脱碳的终极选择 ◼ 破局在即，绿氢制取迎来产业化拐点 ◼ 电解槽供需两旺，光储龙头和设备厂商加速布局 ◼ 投资建议 ◼ 风险提示 目 录 20 电解槽是电解水制氢系统的核心 • 电解槽是电解水制氢系统的核心设备。 电解水制氢系统主要由电解槽、分离器、洗涤器、冷却器、供水、加碱等设备 组成，其中电解槽是电解水制氢系统的核心设备。电解槽工作原理为：电解池的隔膜两边分别有阳极板与阴极板，电 解槽内充满电解液，在两个电极通上直流电后，在阳极析出氧气，在阴极析出氢气。 21 资料来源：势银能链，华福证券研究所 图表：电解槽工作原理示意图 电解槽出货量和市场规模 • 2023Q1电解槽需求大幅增长。 根据氢云链统计， 2023Q1中国已公开招标的制氢项目共有 13个，其制氢系统对应的 电解槽容量达到了 835MW，该容量已经超过了 2022年全年中国电解槽出货量。根据 BloombergNEF预测， 2023年 我国电解槽出货量有望达到 1.4-2.1GW，有望占当年全球出货量的 60%以上，同比增加 75%-163%。 22 资料来源：氢云链，华福证券研究所测算 图表： 2023年 Q1中国 制氢项目 招标情况统计 招标时间 项目名 招标人 电解槽容量（ MW） 制氢方式 2023.1.6 国能宁东可再生氢碳减排示范区一期工程 国华投资宁夏分公司 25 碱性 2023.1.16 涞源县 300MW光伏制氢项目 涞源氢阳新能源开发有限公司 6 碱性 2023.1.29 深圳能源库尔勒绿氢制储家用一体化示范项目 深能库尔勒发电有限公司 5 碱性 2023.2.11 广汇能源绿电制氢及氢能一体化示范项目 广汇能源 5 碱性 2023.2.11 平凉海螺崆峒区峡门乡 100MW风力发电及制氢项目 平凉海螺水泥有限责任公司 5 碱性 2023.2.16 鄂托克前旗上海庙经济开发区深能北方光伏制氢项目 长江勘测规划设计研究有限责任公司 45 碱性 2023.2.16 鄂尔多斯风光融合绿氢示范项目 中石化新星内蒙古绿氢新能源有限公司 390 碱性 2023.2.18 七台河勃利县 200MW风电制氢项目 七台河润沐新能源有限公司 7.5 碱性 2023.2.23 大安风光制绿氢合成氨一体化示范项目 吉林电力股份有限公司 195 碱性 2023.3.1 华能清能院 1300Nm3/h碱性电解制氢系统试制设备招标 华能集团清洁能源技术研究院 6.5 碱性 2023.3.6 海水制氢产业一体化示范项目 大连洁净能源集团有限公司 60 碱性 2023.3.20 大安风光制绿氢合成氨一体化示范项目 吉林电力股份有限公司 50 PEM 2023.3.27 华电潍坊氢储能示范项目 华电潍坊发电有限公司 35 碱性 电解槽行业竞争格局 • 中国电解槽市场竞争格局相对集中。 根据 BloombergNEF统计，全球电解槽市场竞争格局相对分散，以隆基氢能为首 的 CR10厂商 2022年合计出货量占比约 50%。而中国电解槽市场竞争格局更为集中，以中船派瑞氢能、考克利尔竞力 和隆基股份为代表的 CR3市占率在 80%左右。 23 资料来源： BloombergNEF， 《 中国氢能与燃料电池产业年度蓝皮书 2022》 ，华福证券研究所测算 图表：全球电解槽出货厂家对比 图表： 2022年中国电解槽出货厂家对比 80% 20% CR3 其他厂商 1.5 1.4 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 5.3 隆基股份 派瑞电器 考克利尔 蒂森克虏伯 山东奥扬 阳光电源 普拉格能源 ITM Power Ohmium 其他公司 单位： GW 2022 15.2GW 3 2.5 2.5 2.5 2 1.61.51.41.3 12.8 普拉格能源 隆基股份 派瑞电器 ITM Power Ohmium 康明斯 考克利尔 蒂森克虏伯 西门子能源 其他公司 2023E 31.1GW 24 三大老牌龙头企业稳健发展，光储龙头和设备厂商加速布局 资料来源：公司官网，公司公告，华福证券研究所 • 三大老牌龙头企业稳健发展。 当前国内三大老牌电解水制氢企业为中船重工 718所（派瑞氢能）、考特利尔竞立（苏 州竞立）和天津大陆，其中中船重工 718所同时具备 ALK、 PEM两种技术路线，考特利尔竞立和天津大陆则采用 ALK 技术路线。三大企业多年来深耕电解水制氢行业，在积累了深厚的技术经验以外，还积累了稳定丰富的客户资源，整 体上电解水制氢业务发展稳健。 • 光储龙头和设备厂商加速布局。 近年来以隆基股份、阳光电源为代表的光储龙头和华电重工、双良节能等设备厂商也 开始布局电解槽业务，其中隆基股份、华电重工等企业以 ALK技术路线为主，阳光电源、国富氢能等企业则以 PEM技 术路径为主。 图表：国内部分电解槽厂商和技术路径 公司名称 氢能相关业务简介 技术路径 公司名称 氢能相关业务简介 技术路径 考特利尔竞立（苏州 竞立） 2022年产能达 1GW，具备生产超大型电解水制氢设备 的技术和能力， 2023年预计产能达到 1.5GW。 ALK 国富氢能 2022年公司首台 1000方电解槽下线，此外公司开 发 MW级 PEM水电解制氢系统 ALK, PEM 中船重工 718所（派 瑞氢能） 制氢装备产品规格为 16Nm3/h-2000Nm3/h,具有年 生产 PEM制氢设备 120台套的生产能力 ALK, PEM 昇辉科技 盛氢制氢设备公司成为佛山首家同时拥有 100标方 和 1000标方碱性制氢成套设备的设备生产商 ALK 隆基 2021年 3月 31日在西安正式成立隆基氢能科技有限公 司，根据彭博预计， 2022/2023隆基的电解槽产能分 别为 1.5GW/2.5GW。 ALK 双良节能 2022年 9月，由双良自主研发的首套“绿电智能制氢系统”正式下线，最大制氢量可达 1200Nm/h ALK 天津大陆 大陆公司可生产 0.1Nm3/h～ 1000Nm3/h的电解水制氢设备和 2Nm3/h～ 1000Nm3/h的气体纯化设备。 ALK 塞克塞斯 国内唯一实现 PEM制氢电堆全型号覆盖的公司， 2021年公司第一个单槽 1MW产品落地， 2022年 单堆 5MW PEM设备已经到了中试的阶段，年底实 现产品的落地 PEM 华光环能 公司于 2023年 3月 16日成功下线 1500 Nm3/h 碱性电解槽，已经具备年产 1GW电解水制氢设备的制造能力 ALK 阳光电源 2021年，阳光电源发布了国内首款、最大功率SEP50 PEM制氢电解槽，功率 250kW（ 50标方） ALK, PEM 华电重工 2020年， 100Nm3/h的电解槽在四川泸定开始示范应用， 2022年 1200Nm3/h碱性电解槽产品下线 ALK 明阳智能 2022年 10月，明阳智能全球首发的 2000 Nm³/h碱性 水电解制氢装备正式下线，这也是目前全球最大的单 体碱性水电解制氢装备 ALK 25 技术、资金和渠道共建电解槽竞争壁垒 • 电解槽技术和生产工艺壁垒较高。 电解槽的成本构成中电解电堆占比近一半，而该部分的研发制造相对复杂，且涉及 电化学、工程设计、金属材料等多个学科领域，此外还需要掌握电极涂层及配套工艺。与此同时，电解槽厂商还需要 大量时间来验证其产品地稳定性与可靠性，进而积累行业应用经验，因此对于新进入厂商会形成一定的技术壁垒。 • 电解槽资金与渠道壁垒较高。 电解槽的下游厂商主要包括各类能源集团或电力运营商等，其资金回款周期普遍较长， 而电解槽生产需要大量的资金投入，这对于新进入厂商形成了一定壁垒；此外电解槽出货规模多取决于下游各企业的 采购订单或项目合作等，而电解槽制氢厂商的核心生产设备，目前只能够通过客户长期使用验证来印证产品的质量。 在此背景下，具有渠道优势的电解槽厂商更容易获得下游客户青睐，进而也更容易抢占市场份额。 图表：碱性电解槽的成本组成 资料来源：氢云研究，华福证券研究所 图表： 电解槽的竞争壁垒 技术壁垒 渠道壁垒资金壁垒 ◼ 氢能是实现深度脱碳的终极选择 ◼ 破局在即，绿氢制取迎来产业化拐点 ◼ 电解槽供需两旺，光储龙头和设备厂商加速布局 ◼ 投资建议 ◼ 风险提示 目 录 26 华光环能：环保能源双驱动，制氢 +火电灵活性改造双逻辑 • 锅炉制造业务起家 ， 能源与环保双主业 。 公司横跨能源与环保领域 ， 涉及业务包括装备制造 、 工程服务 、 项目运营 。 公司为中大型电站锅炉制造企业 ， 在锅炉制造领域处于国内第二梯队前列；在热电运营领域 ， 公司占无锡市区热电联 产供热市场的 70%左右 。 • 布局火电灵活性改造新技术 。 公司与中科院合作研发 ， 基本完成了煤粉预热燃烧的关键技术和中试研究 。 煤粉预热技 术通过使用小型流态化装置作为燃料预热装置 ， 将燃料的预热和燃烧分开 ， 燃料先在预热燃烧器中加热 ， 再进炉膛燃 烧 。 2023年 1月 12日 ， 公司和中科院工程热物理研究所针对该技术进行签约 ， 获得 20-300MW机组的独家技术授权 。 公司累计销售锅炉数量超过 5000台 ， 具有强大的存量客户基础 ， 可提供全流程解决方案 。 该项技术可以降低锅炉出力 水平 ， 提升火电机组的灵活性 。 • 1500Nm3/h碱性电解槽下线 。 公司已成功实现碱性水电解槽制氢技术 、 装备以及系统集成的成功落地 ， 并于 2023 年 3月 16日成功下线 1500 Nm3/h 碱性电解槽 。 这标志着公司已经具备年产 1GW电解水制氢设备的制造能力 ， 迈入了 规模化电解水制氢的新赛道 ， 并具备随时批量化生产交付能力 。 27 资料来源：公司公告，华福证券研究所 图表：公司氢能相关研发进展 与大连理工大学合作成立 “零碳工程技术研究中 心”，在 碱性电解水制氢 先进技术方面实施了系统 的研发工作；重点关注聚 焦流场分布、新型电极催 化剂和隔膜材料的研制 2022年 2月 2022年 10月 成功研制产氢量 30Nm^3/h碱 性电解水制氢 中试示范工程设备， 并 在中试试验的基础上，利用业 内首个自主开发的智能、参数化 设计系统，形成了 2000Nm^3/h及以下的全系列 碱性电解水制氢系统技术 2023年 4月 完成 1500Nm³/h碱性电解槽 产 品下线， 正式 迈入规模化电解水 制氢的新赛道，并具备随时批量 化生产交付能力；目前公司已形 成 年产 1GW电解水制氢设备制造 能力，具备了 2000Nm³/h以下 多系列碱性电解水制氢系统技术 昇辉科技：制氢制备加速突破 • 一体化智慧解决方案服务商 ， 加速氢能源汽车规模化推广 。 公司 是国内领先的一体化智慧解决方案服务商 ， 将新能源 作为重点攻坚赛道并成立了昇辉新能源有限公司 。 2022年初公司已初步打通氢能全产业链 ， 目前已具备具备自主生产 5-1500Nm3/h全系列制氢成套设备的能力；此外公司积极布局新能源汽车运营平台 ， 加快氢能源汽车规模化推广 。 • 1000Nm3/h碱性电解槽下线 。 公司已于 2023年 1月成功下线佛山首台套 1000Nm3/h碱性水制氢设备 ， 这标志了公 司已完成制氢设备 100Nm3/h到 1000Nm3/h的量级跨越 。 本次下线的 1000Nm3/h电解水制氢设备优势明显 ， 单方耗 电量低至 0.4度 ， 转化率较平均指标提高了 20%， 进而达到 77%， 这也意味着公司成为佛山首家同时拥有 100Nm3/h和 1000Nm3/h碱性制氢成套设备的生产商 ， 并具备随时交付能力 。 • 与大连市普兰店区政府签订氢能项目合作协议 。 公司于 2023年 3月 15日与大连市普兰店区政府签订氢能产业项目战略 合作协议 ， 致力于进一步发挥各自组织 、 资源和技术优势 ， 协助打造大连市临港新能源新材料产业集聚区 。 后续公司 将参与建设普兰店区滩涂光伏离网制氢项目以及氢能港口规划和建设 ， 为项目提供装备解决方案并助力氢能应用 。 28资料来源：公司公告，华福证券研