光大证券：政策需求共振，氢能电解槽快速增长(1).pdf

敬请参阅最后一页特别声明 -1- 证券研究报告 2023 年 8 月 16 日 行业研究 政策需求共振，氢能电解槽快速增长 ——氢能与燃料电池产业前沿系列九 电力设备新能源 氢能具有能源和原料双重属性，国内外政策驱动绿氢快速渗透。作为能源，氢 能主要应用在燃料电池技术路线上，下游对应燃料电池车、储能等场景。作为 原料，氢能主要应用于合成氨、甲醇、以及冶金等领域。欧洲通过欧洲碳边界 调整机制（CBAM）协议，设定 2030 年本地生产+进口各 1000 万吨绿氢的目 标，内部通过风光氢储一体化示范项目和能耗双控推动绿氢发展，主要应用于 化工端。统计目前国内及与国际合作的绿氢项目，我们预计 22-25 年释放 3000-3200 台电解槽订单。 目前国内绿氢渗透率约 2%，碱性电解槽成为绿氢技术路线主流。我国 2020 年 氢气消耗量 3342 万吨，绿氢渗透率约 2%，氢气来源以煤制氢和天然气制氢为 主。2021 年，全球氢能需求达到 9400 万吨，欧美制氢主要通过大型中央工厂 的天然气重整实现。碱性电解槽具有成本优势，是目前商业化制绿氢的主流技 术路线，2021 年国内出货量占比 99%。碱性电解槽国内市场空间预计 2025 年 达到 176 亿，2022-2025 年 CAGR 为 150%。全球 2030 年电解槽累计需求有 望达到 79860 台，每年绿氢需求约 3993 万吨。 价格是各个场景氢气替代的关键，电价对绿氢成本影响最大。在化工领域，绿 氢主要替代灰氢和蓝氢。绿氢成本中电费占比高达 70%以上，当电价低于 0.2 元/kWh 时，由于灰氢和蓝氢需要 CCUS 费用和提纯费用，绿氢在经济性上有 望与之竞争。在车用领域，氢气的优势在于其高能量密度，从经济角度考虑， 它可以与柴油车的全生命周期成本（TCO）相媲美。对于长途运输车辆而言， 当氢气的枪口价格低于 25 元/kg，并且考虑到补贴因素时，燃料电池重卡可以 在经济性上超过柴油车。至于船用领域，燃料电池船舶目前处于发展初期，谈 论经济性还为时过早。未来，通过采用合成燃料的方式，绿色船舶有望实现应 用。 海内外各公司积极布局电解槽技术，各企业转型进入电解槽领域。自 2022 年 8 月以来，各家电解槽企业明确公布产能超 7.5GW，同时纷纷发布电解槽新品。 国内主要有以下几类企业：光伏、风电企业转型做电解槽，通过光伏风电设备 配套项目拿下订单；传统电解槽企业，实力稳定，产品验证较多；电气、重 工、压力容器类企业转型，有压力容器制造经验。电解槽本身制造技术壁垒不 高，主要在于下游的渠道以及长期的运行稳定性，拥有早期装机经验的企业有 望快速获得订单，形成规模效应。 投资建议：电解槽行业进入“0-1”阶段，产品性能及下游渠道是决定后续企业 销量以及项目配套的关键所在，有光伏、风电配套项目以及大客户合作背景的 企业有望拿到大量订单。建议关注：华光环能、华电重工、昇辉科技。 风险分析：绿氢需求及应用推广进度不及预期、政策鼓励不及预期、AEM/PEM 等技术降本迅速引起技术迭代。 买入（维持） 作者 分析师：殷中枢 执业证书编号：S0930518040004 010-58452063 yinzs@ebscn.com 分析师：郝骞 执业证书编号：S0930520050001 021-52523827 haoqian@ebscn.com 联系人：吕昊 021-52523817 lvhao@ebscn.com 行业与沪深 300 指数对比图 - 2 3 % - 1 5 % - 6 % 2% 10% 0 7 /2 2 0 9 /2 2 1 2 /2 2 0 4 /2 3 电力设备新能源 沪深 300 资料来源：Wind 要点 敬请参阅最后一页特别声明 -2- 证券研究报告 电力设备新能源 投资聚焦 海内外碳排放目标设立的大背景下，各国纷纷推动绿氢发展。欧洲通过碳边界 调整机制（CBAM）协议，碳关税目录内新增氢气，同时设立 2030 年绿氢 2000 万吨的目标。国内通过能耗双控，以及风光氢储一体化项目推动企业建设 绿氢应用项目。目前西北地区由于风光资源丰富，发电成本较低，制氢成本接 近灰氢/蓝氢，有力推动企业建设绿氢及应用项目。 碱性电解槽（ALK）是目前主流技术路线，其技术较为成熟，成本较低，国内 主要有以下几类企业入局制造：光伏、风电企业转型做电解槽，通过光伏风电 设备配套项目拿下订单；传统电解槽企业，实力稳定，产品验证较多；电气、 重工、压力容器类企业转型。 我们的创新之处 1、 统计了目前海内外各国对于氢气需求规划，并且分析了国内电解槽及其零 部件的市场空间； 2、 分析了氢气在不同应用场景下对于成本的容忍程度，并对 ALK 制氢、PEM 制氢、煤制氢、天然气制氢成本综合进行了分析； 3、 总结了国内外各家企业对于电解槽的布局，并且就新产品技术参数、产能 情况进行了统计。 股价上涨的催化因素 1、 示范级项目释放速度超预期，国家对能耗以及环保的要求进一步提升。 2、 光伏、风电价格持续下降，带动绿氢成本进一步下降。 3、 国内与中东、北非地区“一带一路”带动新能源风光氢储项目大量实施， 电解槽出口量进一步提升。 投资观点 电解槽行业进入 0-1 阶段，产品性能及下游渠道是决定后续企业销量以及项目 配套的关键所在，有光伏、风电配套项目以及大客户合作背景的企业有望拿到 大量订单。建议关注：华光环能、华电重工、昇辉科技。 敬请参阅最后一页特别声明 -3- 证券研究报告 电力设备新能源 目 录 1、 海内外携手政策驱动，绿氢助力双碳目标 . 6 1.1、 氢能具有能源和原料双重属性，目前成本较高 6 1.2、 我国氢气主要来源于煤制氢与天然气制氢，绿氢渗透率约2% 7 1.3、 电解槽技术多样化，碱性电解槽（ALK）与质子交换膜电解槽（PEM）为主流 . 9 1.4、 海内外纷纷出台政策推动绿氢产业发展 . 14 1.4.1、 国内碳中和碳达峰驱动制氢端产能释放 . 14 1.4.2、 风光氢储示范级项目推动电解槽需求快速增加 16 1.4.3、 欧洲提出氢能发展目标 17 1.4.4、 海湾地区多国提出氢能发展目标 20 1.4.5、 北非各国氢能发展目标 22 1.4.6、 日韩提出全方位氢能发展目标 . 23 1.4.7、 美国致力于清洁能源替代 . 25 1.4.8、 海外重点板块需求总结 25 2、 因地制宜，多来源氢气匹配不同应用场景 26 2.1、 价格是各个场景氢气替代的关键 26 2.2、 原料属性：化工与冶金领域氢能应用主要替代灰氢与蓝氢 27 2.2.1、 全球氢能在化工与冶金领域应用情况 27 2.2.2、 国内化工领域不同氢气来源成本对比 28 2.2.3、 氢气冶金发展较慢，技术仍需突破 33 2.3、 能源属性：交通运输领域替代燃油发动机，补充锂电 . 35 2.3.1、 车用领域我国主要关注燃料电池商用车 . 35 2.3.2、 氢动力船舶尚处于发展初期 . 36 3、 电解槽领域重点公司 . 37 3.1、 中船718研究所（派瑞氢能） 38 3.2、 隆基绿能 39 3.3、 阳光氢能 39 3.4、 考克利尔竞立（苏州） . 39 3.5、 亿利洁能 39 3.6、 双良新能源 . 40 3.7、 华电重工 40 3.8、 昇辉科技 40 3.9、 华光环能 40 4、 投资建议 . 41 5、 风险提示 . 42 5.1、 市场风险 42 5.2、 技术风险 42 敬请参阅最后一页特别声明 -4- 证券研究报告 电力设备新能源 图目录 图1： 2019年我国氢气来源量 8 图2：2019年我国氢气分区域产量占比 8 图3：2019年我国氢气消费结构 . 8 图4：2020-2060年中国氢能需求量预测趋势图（单位：万吨） 9 图5：2060年中国氢气需求结构 . 9 图6：2021年全球制氢来源结构 . 9 图7：2021年电解水制氢设备出货量（单位：MW） . 10 图8：可再生能源制氢项目使用技术占比 . 10 图9：电解槽构造 11 图10：2022年电解槽成本构成 . 11 图11：2023Q1企业中标情况（单位：台） 12 图12：2022-2025年中国绿氢规划项目，单位：吨/年 17 图13：电解槽项目平均招标价格，单位：元/kW . 17 图14：IPCEI发展宣言中氢价值链摘要 19 图15：欧洲-北非地区天然气/氢气管道图 . 19 图16：海湾阿拉伯国家重点氢能项目分布 . 20 图17：海湾国家2050年预计新能源装机量与电解槽装机量（单位：GW） 20 图18：北非各国气态氢的理论年产量潜力 （单位：TWh H2） 22 图19：北非各国气态氢的实际年产量潜力 （单位：TWh H2） 22 图20：日本氢能增长战略时间表 24 图21：美国清洁氢发展目标 . 25 图22：重点关注板块各国2030年计划氢能项目产能（单位：万吨/年） . 25 图23：终端市场对氢价接受不同 26 图24：氢能全产业链条图 . 27 图25：中国甲醇产能、产量及消费量（单位：万吨） . 28 图26：2020年世界甲醇产能分布（单位：万吨） 28 图27：中国合成氨产量（单位：万吨） . 28 图 28：2019年世界合成氨产量分布（单位：万吨） 28 图 29：中国粗钢产量（单位：亿吨）. 28 图 30：2022年世界粗钢产量分布（单位：亿吨） 28 图31：各区域化工行业2030年可再生氢需求量（单位：万吨） . 29 图32：氢气在化工行业的应用 . 29 图33：2030年中国氢能炼钢耗氢量分布（单位：万吨） . 34 图34：氢气在钢铁行业的应用（三种工艺示意图） . 34 图35：中国氢燃料电池汽车销量（单位：辆） 35 图36：国内氢能船发展 36 图37：国际氢能船发展 36 敬请参阅最后一页特别声明 -5- 证券研究报告 电力设备新能源 表目录 表1：常见储氢系统与材料的储能密度 . 6 表2：基于可再生能源的能源动力组合全链条能效分析 . 7 表3：四种电解水技术对比 . 10 表4：ALK和PEM电解槽及其零部件国内市场空间预测 11 表5：部分质子交换膜电解槽布局企业 . 13 表6：欧美主要PEM电解水系统整体解决方案供应商 . 13 表7：国内氢能政策梳理 . 14 表8：欧盟核心六国氢战略一览 18 表9：IPCEI项目建立以来，欧盟批准的两批氢能项目 19 表10：2050年欧洲与北非供欧一次能源产量 . 20 表11：中东海湾阿拉伯国家近几年重要氢能项目布局 . 21 表12：北非国家近几年重要氢能项目布局 . 22 表13：韩国氢能经济活性化路线图主要目标 24 表14：煤制氢制绿氨绿色甲醇成本 29 表15：天然气制氢制绿氨绿色甲醇成本 . 30 表16：ALK电解水制氢制绿氨绿色甲醇成本 . 32 表17：PEM电解水制氢制绿氨绿色甲醇成本 . 33 表18：多种不同动力车成本比较 36 表19：2022年8月以来电解槽产能项目立项情况 37 表20：电解槽产品新品发布情况 38 敬请参阅最后一页特别声明 -6- 证券研究报告 电力设备新能源 1、 海内外携手政策驱动，绿氢助力双碳目 标 1.1、 氢能具有能源和原料双重属性，目前成本较高 纵观人类能源发展史，从最初的炭(C)到石油(—CH2—)和天然气(CH4)，能源形 式中含氢量剧增，实现低碳及无碳能源消费是必然趋势。  炭、石油和天然气都是典型的化石燃料，燃烧产物主要有二氧化碳(CO2)、硫 的氧化物(SOx)、氮的氧化物(NOx)、挥发性有机碳化物(VOC)、一氧化碳 (CO)和微小的颗粒物。其中，CO2 是一种温室气体，被认为是导致全球气 候变暖的主要原因。SOx 和 NOx 会造成区域性酸沉积。空气中 NOx、CO 和 VOC 反应会形成臭氧，其高氧化性会引起呼吸道疾病，造成农作物减 产甚至破坏植被。微小的颗粒物引起的问题更大，会引起呼吸道和心血管 疾病，甚至癌症。近年来每到入冬季节人们都深受雾霾困扰，颗粒物 PM2.5 是罪魁祸首。有研究表明，黑色的炭颗粒也会增强全球变暖趋势。  化石燃料属于一次能源，用完后不可再生，因此面临着枯竭的危险。  因争夺化石能源造成的地区不安定，包括战争的频频出现，也促进了各种替 代能源的高速发展。 零排放的氢将成为未来能源的载体。氢是一种真正的清洁能源，其燃烧产物是 水，尤为重要的是不会产生任何污染物。氢有以下优点： （1） 能量密度极高：达到 39.4kWh/kg，约为汽油的 3 倍，焦炭的 4.5 倍， 用高储能密度的氢储存能量具有得天独厚的优势。 （2） 资源丰富：宇宙中大于 90%(原子分数)或者 75%(质量分数)是由氢构成 的； （3） 可由水制取：水是地球上最为丰富的资源，全球约有 70%的面积覆盖着 水。 表 1：常见储氢系统与材料的储能密度 储能系统 质量能量密度(MJ/kg) 体积能量密度(MJ/L) 铅酸电池 0.14 0.36 镍氢电池 0.4 1.55 锂离子电池 0.54~0.9 0.9~1.9 高压氢(3MPa) 120 6.87 液氢 120 8.71 MgH, 10.63 14.68 LiAH, 11.04 12.58 NH3BH3 18.87 19.57 汽油 43.9 32.05 液化天然气 50.24 22.61 资料来源：吴朝玲《氢气储存和输运》，光大证券研究所整理 相对于电能而言，氢气具有能源和原料的双重属性。在能源领域，氢气可以通 过燃料电池、氢内燃机等技术进行能量转换。其中，燃料电池是氢气能源应用 的主要方向。在燃料电池中，氢气作为反应物与氧气反应，产生电能作为输 出。燃料电池主要应用于交通和储能领域。 与电动车和内燃机汽车相比，燃料电池汽车的综合效率约为 30%，居于中间位 置。这主要是因为在整个电-氢-电的能量转换过程中，涉及到电解水、氢气的 运输和储存，以及燃料电池的应用，这些环节会导致能量损失，从而降低效 敬请参阅最后一页特别声明 -7- 证券研究报告 电力设备新能源 率。相较于电动车而言，燃料电池汽车的效率较低。然而，与燃油车相比，燃 料电池汽车不受卡诺循环的限制，整体效率更高。 氢车与电车从整车能耗对比来看：丰田 mirai2 百公里耗氢 0.415kg，对应耗电 约 23.2kWh，而比亚迪汉纯电版本百公里耗电 13.5kWh，远低于燃料电池乘用 车。所以就综合能耗而言，在乘用车领域，燃料电池汽车相较锂电车型并不具 有竞争力。 燃料电池车的优势在于补能速度快。燃料电池车 3-5min 即可充满，而锂电车 即使快充也需要 20min 以上才能充满。同时由于燃料电池系统重量较轻，氢气 及其金属化合物的能量密度也远高于锂电池，所以在能耗较大，补能速度要求 较高的场景，燃料电池比锂电池更具有优势，如商用车、冷链物流车等应用领 域。我国基于电网基建发达的国情，前期集中发展纯电动乘用车，同时于 2022 年提出了《氢能产业发展中长期规划（2021-2035 年）》，在商用车领域着重 发展燃料电池系统的应用。 表 2：基于可再生能源的能源动力组合全链条能效分析 环节 能量损失项目 电动车 燃料电池 内燃机汽车 100%可再生能源 燃料环节 电解 -22% -22% 二氧化碳捕捉 -44% 运输、储存、加注 -5% -22% 燃料生产效率 95% 61% 44% 动力环节 充电设备 -5% 电池充电 -5% 氢转化为电 -46% DC/AC转换 -5% -5% 发动机效率 -5% -5% -70% 综合效率 77% 30% 13% 资料来源：《面向碳中和的新能源汽车创新与发展》（欧阳明高），光大证券研究所整理 在原料领域，氢气主要应用在化工、冶金等场景。氢气在化工领域中的应用主 要是在氢化反应、氧化反应、加氢反应等方面。例如，在精细化学品（香料、 药品、农药等）的生产中，氢气通常用于加氢反应；在石油化工行业中，氢气 常常用于加氢裂化、氢气重整等反应，用于生产乙烯、苯乙烯、煤油等化工产 品。此外，氢气还可以用于制备氨气、甲醇、氢氧化钠等化工产品。 1.2、 我国氢气主要来源于煤制氢与天然气制氢，绿氢 渗透率约2% 按照生产来源，世界能源理事会将氢气分为灰氢、蓝氢和绿氢三类。 灰氢指由 天然气、煤等化石燃料生产的氢气，制取过程成本最低，但碳排放量高，在化 工行业应用普遍；蓝氢是灰氢的“升级版”，在氢气生产环节配合碳捕捉和封 存技术，能够减少大量碳排放，成本相应更高；绿氢则是利用风能、太阳能等 可再生能源发电，再电解水生产氢气，成本最高。 绿氢应用需要考虑“制备：电价足够低”、“消纳：化工配套较好”、“平 替：替代煤制氢、天然气制氢”： （1）由于绿氢的成本构成中 70%以上来自于电费，而不同地区的电价受到供 电来源的限制，差距较大，所以电价洼地有较强的优势。 （2）由于氢气制备之后储运也涉及到成本增加，所以当地有对应的化工园区进 行配套将有助于氢气就地消纳，大大减少储运成本。 （3）碳中和背景下需要绿氢替代化石能源制氢。目前我国氢气主要来源是煤制 氢（64%）和天然气制氢（14%），电解水制氢比例约 2%。 敬请参阅最后一页特别声明 -8- 证券研究报告 电力设备新能源 图 1： 2019 年我国氢气来源量 图 2：2019 年我国氢气分区域产量占比 64% 14% 21% 2% 煤制氢 天然气制氢 工业副产氢 电解水制氢 26. 30% 25. 10% 23. 20% 12. 30% 8. 30% 4. 80% 西北 华北 华东 华南 西南 东北 资料来源：中国氢能联盟 资料来源：中国氢能联盟 图 3：2019 年我国氢气消费结构 25% 32% 0% 2% 27% 14% 炼化与化工 合成氨 交通 其他纯氢 甲醇 其他（ eg. 热） 资料来源：中国氢能联盟 中国氢能联盟统计预测，2030 年我国氢气的需求量约为 3715 万吨，其中绿氢 需求量约 771 万吨，2060 年我国氢气的需求量为 1.3 亿吨，氢气需求充足。 2030 年不同行业氢气消费量如下：  化工行业：可再生氢需求约为 376 万吨，是中国最大的可再生氢需求 市场。  钢铁行业：总氢气需求约为 174 万吨，其中可再生氢需求约 94 万吨， 其余为工业副产氢。  氢燃料电池：总耗氢量每年 434 万吨，其中可再生氢需求约 301 万 吨，燃料电池车保有量将达到 62 万台。 在 2060 年的中国用氢需求预测中，工业领域用氢需求为 7794 万吨，约占氢气 总需求量的 60%，交通运输领域的用氢需求约为 4051 万吨，约占氢气总需求 量的 31%，电力和建筑领域用氢约占氢气需求总量的 9%。 敬请参阅最后一页特别声明 -9- 证券研究报告 电力设备新能源 图 4：2020-2060 年中国氢能需求量预测趋势图（单位：万吨） 图 5：2060 年中国氢气需求结构 3342 3715 5726 9690 13030 0 200 0 400 0 600 0 80 0 0 10 0 00 120 00 140 00 202 0 203 0E 204 0E 205 0E 206 0E 60% 31% 5% 4% 工业 交通运输 电力 建筑 资料来源：中国氢能联盟统计及预测，光大证券研究所整理 资料来源：中国氢能联盟预测，光大证券研究所整理 世界范围内，国际能源署（IEA）《全球氢能回顾 2022》数据显示，2021 年， 全球氢能需求达到 9400 万吨，氢能需求的大部分增长来自炼油和传统工业。 与中国不同，目前全球范围内主要依靠天然气和工业副产制氢，美国 95%的制 氢通过大型中央工厂的天然气重整实现，主要原因在于它是目前最经济实惠的 做法；欧洲氢气产量占全球 21%，也主要依赖于天然气重整。 图 6：2021 年全球制氢来源结构 18 . 04 % 19. 04% 62. 14% 0. 70% 0. 04 % 0. 04% 工业副产氢 煤制氢 未配备 CCUS 的天然气制 氢 电解水制氢 油制氢 配备 CCUS 的化石燃料制 氢 资料来源：IEA《全球氢能回顾 2022》，光大证券研究所整理 1.3、 电解槽技术多样化，碱性电解槽（ALK）与质子 交换膜电解槽（PEM）为主流 根据电解槽的不同，目前共有四种电解水制氢技术。碱性电解水技术(ALK)、质 子交换膜电解水技术(PEM)、高温固体氧化物电解水技术(SOEC)和固体聚合物 阴离子交换膜电解水技术(AEM)。 （1）ALK 技术最为成熟，已经完全商业化，成本最低，目前在中国发布的最 大电解槽制氢规模已达到 2000Nm³/h，直流能耗最低达到 4.0kWh/Nm³（极 限约 3.6kWh/Nm³）。 （2）PEM 技术也较为成熟，但成本较高，2020 年美国能源部划分的技术成熟 度与 ALK 一致，目前中国已具备生产制氢规模 200Nm³/h 的电解槽，工业级 PEM 制氢能耗约 5kWh/Nm³，目前存在产业链国产化不足问题，质子交换膜与 催化剂依赖进口，正处于商业化初期。 敬请参阅最后一页特别声明 -10- 证券研究报告 电力设备新能源 （3）SOEC 与 AEM 在中国处于研发与示范阶段，未进行商业化。2023 年 4 月，由翌晶氢能制造的国内首条 SOEC 量产线在上海嘉定下线，年产能达 100MW。 表 3：四种电解水技术对比 技术分类 ALK PEM SOEC AEM 运行温度(℃) 70-90 50-80 600-1000 40-60 电解质/隔膜/电极 30%浓度 KOH 溶液 石棉、PPS膜、Fe/Ni 质子交换膜 铂、铱等膜电极 陶瓷材料 YSZ (钇稳定的氧化锆) 苯乙烯类聚合物(DVB)阴离子交换膜 电流密度(A/㎡) 3000-6000 10000 以上 — — 氢气纯度 99.80% 99.99% 99.99% — 产氢压力(MPa) 1.6 4 4 3.5 直流能耗(kWh/Nm³) 4.0-5.5 3.9-6 3.0-4.0 4-5.5 发展进度 完全商业化 5MW-10MW 商业化初期 1MW 研发和示范阶段 高温800-850℃ 研发和示范阶段 50kW 最大单槽制氢规模(Nm³/h) 2000 260 — — 资料来源：IRENA，势银，光大证券研究所整理 国内碱性电解水制氢设备出货量远高于质子交换膜电解水制氢设备。据势银统 计，2021 年中国碱性电解水制氢设备的出货量约 350MW，质子交换膜电解水 制氢设备的出货量约 5MW，碱性电解水制氢设备出货量占比达 99%。 在现有的可再生能源制氢项目中，约有 80%的项目采用碱性电解水技术，主要 集中在炼化、化工和交通领域，因为碱性电解水制氢成本低、单槽制氢规模 大；约有 20%的项目采用质子交换膜电解水技术，主要集中在储能和制氢加氢 一体站项目，中石化风光制氢示范项目和三峡集团“源网荷储一体化”示范项 目是目前中国规模最大的 PEM 制氢项目。 图 7：2021 年电解水制氢设备出货量（单位：MW） 图 8：可再生能源制氢项目使用技术占比 350 , 99% 5 , 1% 碱性电解水制氢 设备 质子交换膜电解 水制 氢设 备 80% 20% 碱性电解水技术 质 子 交 换 膜 电 解 水 技 术 资料来源：势银，光大证券研究所整理 资料来源：势银，光大证券研究所整理 碱性电解水制氢系统主要包括碱性电解槽主体和 BOP辅助系统。 （1）碱性电解槽主体包括正负双极板、阳极电极、隔膜、密封垫圈、阴极电极 等 6 个组成部分。 （2）BOP 辅助系统包括电源供应系统、控制系统、气液分离系统、纯化系 统、碱液系统、补水系统、冷却干燥系统及附属系统等 8 大系统。 PEM 电解制氢技术使用质子交换膜作为固体电解质替代了 ALK 电解槽使用的 隔膜和液态电解质，避免了碱液污染和腐蚀问题。PEM 电解槽具有电流密度 大、氢气纯度高、响应速度快等优点。 敬请参阅最后一页特别声明 -11- 证券研究报告 电力设备新能源 产业链上各环节布局逐渐完善。如碱性电解槽隔膜的代表性企业有东丽（中 国）投资有限公司、Agfa-Gevaert Group 及碳能科技（北京）有限公司；电解 槽镍网的代表性企业有安平县辉瑞丝网制造厂等；喷涂的代表性企业有保时 来、北京盈锐优创氢能科技有限公司等。 图 9：电解槽构造 图 10：2022 年电解槽成本构成 28% 8% 8% 44% 12% 电极 隔膜 密封垫片 极板 其他 资料来源：高工氢电，光大证券研究所整理 资料来源：高工氢电，光大证券研究所整理 受益于国家双碳目标，电解槽市场快速增长。我们预计 2025 年 ALK 电解槽市 场规模有望达到 176 亿，2022-2025 年 CAGR 为 150%。2025 年 PEM 电解槽 市场规模有望达到 19.4 亿，2022-2025 年 CAGR 为 142%。 关键假设： （1） 2022 年 ALK 电解槽价格约 1500 元/kW，考虑 ALK 电解槽技术较为成 熟，每年系统价格下降 2%。隔膜/ Ni 电极/双极板/端板及集流板/其他 组件及密封分别占 ALK 电解槽成本的 27%/30%/20%/12%/11%。 （2） 2022 年 PEM 电解槽价格约 8400 元/kW，考虑 PEM 电解槽技术通过优 化贵金属催化剂使用，仍有较大降本空间，每年系统价格下降 10%。 膜电极/双极板/端板及集流板/其他组件及密封分别占 PEM 电解槽成本 的 38%/53%/5%/4%。 （3） 考虑 ALK 成本较低，作为 22-25 年主要商用化应用技术，数量占比较 大，根据示范项目规划氢气量估计，2023-2025 年 ALK 电解槽出货数 量 500/1000/1800 台。电解槽整体朝大型化发展，假设 2022 年单台 功率 4400kW，2023-2025 年单台功率按照 9%/20%/20%增长。 （4） 考虑 PEM 成本逐渐降低，以及体积小，灵活性强的优势，整体增速较 快，2023-2025 年 PEM 电解槽出货数量 30/75/180 台。目前单台功率 较 ALK 更小，整体朝大型化发展速度有望更快，假设 2022 年单台功 率 900kW，2023-2025 年单台功率按照 25%/25%/25%增长。 表 4：ALK和 PEM 电解槽及其零部件国内市场空间预测 电解槽数量/个 2022 2023E 2024E 2025E ALK电解槽 170 500 1000 1800 YOY 194% 100% 80% PEM电解槽 18 30 75 180 YOY 67% 150% 140% 合计 188 530 1,075 1,980 功率/KW 2022 2023E 2024E 2025E ALK电解槽 748,000 2,400,000 5,760,000 12,441,600 敬请参阅最后一页特别声明 -12- 证券研究报告 电力设备新能源 YOY 221% 140% 116% PEM电解槽 16,200 33,750 105,469 316,406 YOY 108% 213% 200% 合计 764,200 2,433,750 5,865,469 12,758,006 PEM电解槽占比 2% 1% 2% 2% 零部件市场空间 （亿元） 2022 2023E 2024E 2025E PEM电解槽 1.36 2.55 7.18 19.38 膜电极 0.52 0.97 2.73 7.36 双极板 0.72 1.35 3.80 10.27 端板及集流板 0.07 0.13 0.36 0.97 其他组件及密封 0.05 0.10 0.29 0.78 合计 1.36 2.55 7.18 19.38 ALK 电解槽 11.22 35.28 82.98 175.65 隔膜 3.03 9.53 22.40 47.43 Ni 电极 3.37 10.58 24.89 52.69 双极板 2.24 7.06 16.60 35.13 端板及集流板 1.35 4.23 9.96 21.08 其他组件及密封 1.23 3.88 9.13 19.32 合计 11.22 35.28 82.98 175.65 合计（PEM+ALK） 12.58 37.83 90.15 195.02 资料来源：势银，光大证券研究所测算 我们统计了 2030 年海外以及国内的绿氢需求，每年总计约 3993 万吨，根据中 国氢能联盟预测，2030 年国内绿氢需求有望达到 771 万吨；根据欧盟、中 东、北非的规划，2030 年绿氢需求有望达到 2222 万吨；根据美国能源部规 划，2030 年绿氢需求有望达到 1000 万公吨（以上数据见后文 1.4 节）。基于 以上数据，按照 1000 标方电解槽，5000 利用小时数计算，1 万吨绿氢约需要 20 台电解槽，每台功率约 5MW，我们推测全球主要氢气生产国电解槽 2030 年 合计需求有望达到 79860 台。 碱性电解槽竞争较为激烈，23 年订单快速增加。2022 年，中国电解槽总出货 量约为 800MW，其中碱性电解水制氢设备出货量约为 776MW。头部企业出货 量占有率高，中船派瑞氢能、考克利尔竞立、隆基氢能占据总出货量的 80%。 2023 年一季度，10 家企业分享 413.5MW 电解槽订单，阳光电源、中船派瑞、 隆基氢能分别以 105MW、100MW 和 75MW 位居前三。 图 11：2023Q1 企业中标情况（单位：台） 0 20 40 60 80 100 120 阳光电源 中船派瑞 隆基氢能 绿动氢能 三一氢能 安思卓 中能氢能 中国电建 厚普 赛克赛斯 资料来源：氢云链，光大证券研究所整理 敬请参阅最后一页特别声明 -13- 证券研究报告 电力设备新能源 目前国内在质子交换膜电解槽领域布局的企业约有 20 家，具备 MW 级制氢设 备生产能力的有中船派瑞氢能、赛克赛斯、国氢科技、长春绿动和阳光氢能 等。 表 5：部分质子交换膜电解槽布局企业 序号 企业名称 1 中船（邯郸）派瑞氢能科技有限公司 2 山东赛克赛斯氢能源有限公司 3 中国科学院大连化学物理研究所 4 长春绿动氢能科技有限公司 5 阳光氢能科技有限公司 6 康明斯恩泽（广东）氢能源科技有限公司 7 上海治臻新能源股份有限公司 8 北京中电丰业技术开发有限公司 9 江苏国富氢能技术装备股份有限公司 10 无锡威孚高科技集团股份有限公司 11 氢辉能源（深圳）有限公司 12 普顿（北京）制氢科技有限公司 13 浙江高成绿能科技有限公司 资料来源：势银《中国电解水制氢产业蓝皮书》，光大证券研究所整理 国外电解槽企业多布局于 PEM 和 SOEC 等新技术。欧美主要 PEM 电解水系统 整体解决方案供应商为 Cummins、Elogen、ITM Power、NEL、Plug Power、Siemens Energy。近年有多次融资、并购和整合案例出现。如英国 ITM Power 在 2019 年获得 5880 万英镑融资、在 2020 年获得 1.72 亿英镑融 资；GTT 集团在 2020 年以约 800 万欧元价格收购了 Elogen；美国 Plug Power 在 2021 年以 9800 万美元收购了 Frames Group、在 2020 年以 6500 万美元收购 Unites Hydrogen。 欧美在 SOEC 方面的代表公司包括 FuelCell Energy、康明斯、Sunfire 等。近 年来也获得国家和社会等方面的资金支持。美国 FuelCell Energy 曾于 2016- 2020 年负责美国能源部 300 万美元的 SOEC 研发项目；康明斯于 2021 年获得 美国能源部 500 万美元拨款，用于 SOEC 电堆自动化组装、生产的研发；德国 Sunfire 在 2021 年获得 1.09 亿欧元 D 轮融资，计划在 2023 年建成 200MW 的 SOEC 电解槽产能。 表 6：欧美主要 PEM 电解水系统整体解决方案供应商 公司 国家 备注 Cummins 美国 其电解水业务为 2019年收购的 Hydrogenics Elogen 德国 原 AREVAH H2Gen，2020年被 GTT集团收购 ITM Power 英国 已建成 1 GW Gigafactory，计划新建两家工厂使总产能达到5GW NEL 挪威 其美国 PEM业务为 2017 年收购的Proton Onsite Plug Power 美国 其 PEM电解水技术为 2020年收购的 GINER ELX Siemens Energy 德国 2020 年从西门子拆分上市 资料来源：各公司官网，光大证券研究所整理 敬请参阅最后一页特别声明 -14- 证券研究报告 电力设备新能源 1.4、 海内外纷纷出台政策推动绿氢产业发展 1.4.1、国内碳中和碳达峰驱动制氢端产能释放 政策持续加码，明确产业规划与发展方向。2016 年，中国标准化研究院资源与 环境分院和中国电器工业协会燃料电池分会发布《中国氢能产业基础设施发展 蓝皮书（2016 年）》，首次提出了我国氢能产业发展路线图。自 2019 年氢能 被首次列入政府工作报告，国家密集出台了一系列政策支持氢能产业发展。 2020 年 6 月，《2020 年能源工作指导意见》提出推动氢能技术进步与产业发 展。2021 年 3 月，氢能被视为“十四五”规划中须前瞻规划的未来产业之一； 11 月，《“十四五”工业绿色发展规划》提出加快氢能技术创新和基础设施建 设，鼓励氢能的多元化应用。2022 年，国家政策持续加码，进一步明确氢能产 业发展方向和战略布局，其中 3 月出台的《氢能产业发展中长期规划（2021- 2035 年）》强调指出，统筹推进氢能基础设施建设，稳步推进氢能在交通领域 的示范应用，拓展在储能、分布式发电、工业等领域的应用。 表 7：国内氢能政策梳理 时间 机构部门/会议 政策/公告 具体内容 关键词 2019/3/5 国务院 2019 年政府工作报告 提出“推进充电、加氢等设施建设”，氢能首次被写入政府工作报告。 氢能 2020/6/22 国家能源局 2020 年能源工作指导意见 提出应制定实施氢能产业发展规划，组织开展关键技术装备攻关，积极推动应用示范。 氢能 2020/9/16 财政部、工 业和信息化 部、科技 部、发展改 革委、国家 能源局 关于开展燃料电池汽 车示范应用的通知 将燃料电池汽车购置补贴政策调整为燃料电池汽车示范应用扶持政策，对符合条件的城市群进行燃料 电池汽车关键核心技术产业化研究和示范应用给予奖励。示范期暂定为四年。示范期间，五部门将采 取“以奖代补”的方式，根据目标完成情况对入围示范的城市群进行奖励。 燃料电池汽 车 2020/11/2 国务院 《新能源汽车产业发 展规划(2021- 2035）》 攻克氢能储运、加氢站、车载储氢等氢燃料电池汽车应用支挥技术。提高氢燃料制储运经济性。因地 制宜开展工业副产氢及可再生能源制氢技术应用。开展多种形式储运技术示范应用，逐步降低氢燃料 储运成本:健全氢燃料制储运、加注等标准体系。加强氢燃料安全研究，强化全链条安全监管。推进加 氢基础设施建设。完善加氢基础设施的管理规范，引导企业根据氢燃料供给、消费需求等合理布局加 氢基础设施，提升安全运行水平。 燃料电池汽 车 2021/3/13 十三届全国 人大四次会 议、全国政 协十三届四 次会议 中华人民共和国国民 经济和社会发展第十 四个五年规划和 2035 年远景目标纲 要 将氢能与储能列为六大前沿科技和产业变革领域之一，组织实施未来产业孵化与加速计划，谋划布局 一批未来产业