▌碳中和步履临近，氢能战略意义突出
　　碳中和成为全球范围重要议题，氢能源具有来源多样、清洁低碳、灵活高效、应用场景丰富等特性，将逐步替代石油、煤炭等化石燃料，成为全球能源重要载体。目前，氢能在全球能源占比仅0.1%，根据全球主要能源研究机构预测，2050年氢能占比将达到12-22%，空间广阔。
　　全球主要经济体均针对氢能制定了国家层面的发展战略。日本规划2030年氢气供应量达300万吨/年，2050年进一步提升至2000万吨/年；美国规划2030年清洁氢产能达到1000万吨/年，此外，美国通过IRA对制氢进行税收抵免；欧洲规划2025-2030年安装至少40GW可再生氢能电解槽，生产1000万吨可再生氢能，并通过碳关税支持氢能发展；中国则明确氢能是未来国家能源体系的重要组成部分，将其提升至国家能源战略高度。综合而言，氢能在碳中和背景下战略意义突出，全球政策向氢能高度倾斜，增长确定性强。
　　▌电解水制氢经济性渐显，行业迎发展良机
　　主流制氢方式包括化石燃料制氢、工业副产氢、电解水制氢。根据我们测算，在0.4元/kWh电价下，碱性电解制氢成本约为25.79元/kg，PEM电解成本为32.57元/kg，碱性电解制氢成本已低于氢气售价，与蓝氢成本相近。电解水制氢成本对电价高度敏感，若电价低于0.2元/kWh，电解水制氢成本将低于多数场景下的灰氢成本，若低于0.1元/kWh，则可完全平价。在市场化电价环境下，零电价甚至负电价时有发生，若充分利用电价波动性，电解水制氢可实现高额收益。
　　目前全球电解水制氢占比仅0.15%左右，展望未来，绿氢有望受益于氢能占能源比重提升、绿氢占氢能比重提升双重逻辑，迎来高速增长，电解水设备将率先受益。我们预计2025年全球电解水设备市场规模将达167亿元，2022-2025年CAGR达106%，2050年全球电解水设备累计市场规模将近1.5万亿。
　　▌多方入局，抢占先机
　　目前，中国企业占据全球电解槽设备主要份额，根据氢能观察，2022年全球电解槽市场出货量约1GW，国内电解槽出货量则近750MW。国内电解槽设备有三类参与者，第一类为718所、竞立、大陆等老牌电解槽企业，其技术沉淀深厚，市占率高；第二类为隆基绿能、阳光电源等光伏龙头企业，资金、技术实力雄厚，光伏业务与电解水制氢业务高度协同；第三类为昇辉科技、华电重工、华光环能等新兴势力，各自凭借技术优势、订单优势等切入电解水制氢设备市场，对传统企业形成冲击。目前中国电解槽市场CR3达80%，随各方势力入局，未来竞争格局或将重塑。
　　▌行业评级及投资策略
　　受益于氢能占能源比重提升、绿氢占氢能比重提升双重逻辑，电解水制氢行业将高速增长，给予行业“推荐”评级。重点推荐昇辉科技、华电重工、华光环能、科威尔，建议关注隆基绿能（电力设备组覆盖）、阳光电源（电力设备组覆盖）、亿利节能、双良节能（电力设备组覆盖）等。
　　▌风险提示
　　氢能发展不及预期；电解水设备降本不及预期；电价高于预期；招标项目落地情况不及预期；推荐公司业务进展不及预期。

研究报告全文：证券研2023年03月13日究报氢能行业星辰大海电解水制氢如日方升告氢能专题报告推荐首次投资要点分析师黎江涛S1050521120002碳中和步履临近氢能战略意义突出lijtcfsccomcn联系人潘子扬S1050122090009碳中和成为全球范围重要议题氢能源具有来源多样清洁panzycfsccomcn低碳灵活高效应用场景丰富等特性将逐步替代石油煤炭等化石燃料成为全球能源重要载体目前氢能在全行业相对表现球能源占比仅01根据全球主要能源研究机构预测2050表现1M3M12M年氢能占比将达到12-22空间广阔电池申万-115-64-205全球主要经济体均针对氢能制定了国家层面的发展战略日沪深300-4305-79本规划2030年氢气供应量达300万吨年2050年进一步提市场表现升至2000万吨年美国规划2030年清洁氢产能达到1000电池沪深300万吨年此外美国通过IRA对制氢进行税收抵免欧洲规30划2025-2030年安装至少40GW可再生氢能电解槽生产20101000万吨可再生氢能并通过碳关税支持氢能发展中国则0明确氢能是未来国家能源体系的重要组成部分将其提升至-10国家能源战略高度综合而言氢能在碳中和背景下战略意-20-30义突出全球政策向氢能高度倾斜增长确定性强电解水制氢经济性渐显行业迎发展良机资料来源Wind华鑫证券研究主流制氢方式包括化石燃料制氢工业副产氢电解水制氢根据我们测算在04元kWh电价下碱性电解制氢成相关研究本约为2579元kgPEM电解成本为3257元kg碱性电解制氢成本已低于氢气售价与蓝氢成本相近电解水制氢成本对电价高度敏感若电价低于02元kWh电解水制氢成本将低于多数场景下的灰氢成本若低于01元kWh则可完全平价在市场化电价环境下零电价甚至负电价时有发生若充分利用电价波动性电解水制氢可实现高额收益目前全球电解水制氢占比仅015左右展望未来绿氢有望受益于氢能占能源比重提升绿氢占氢能比重提升双重逻行辑迎来高速增长电解水设备将率先受益我们预计2025年全球电解水设备市场规模将达167亿元2022-2025年业CAGR达1062050年全球电解水设备累计市场规模将近15研万亿究多方入局抢占先机目前中国企业占据全球电解槽设备主要份额根据氢能观察2022年全球电解槽市场出货量约1GW国内电解槽出货证券研究报告量则近750MW国内电解槽设备有三类参与者第一类为718所竞立大陆等老牌电解槽企业其技术沉淀深厚市占率高第二类为隆基绿能阳光电源等光伏龙头企业资金技术实力雄厚光伏业务与电解水制氢业务高度协同第三类为昇辉科技华电重工华光环能等新兴势力各自凭借技术优势订单优势等切入电解水制氢设备市场对传统企业形成冲击目前中国电解槽市场CR3达80随各方势力入局未来竞争格局或将重塑行业评级及投资策略受益于氢能占能源比重提升绿氢占氢能比重提升双重逻辑电解水制氢行业将高速增长给予行业推荐评级重点推荐昇辉科技华电重工华光环能科威尔建议关注隆基绿能电力设备组覆盖阳光电源电力设备组覆盖亿利节能双良节能电力设备组覆盖等风险提示氢能发展不及预期电解水设备降本不及预期电价高于预期招标项目落地情况不及预期推荐公司业务进展不及预期重点关注公司及盈利预测2023-03-13EPSPE公司代码名称投资评级股价20212022E2023E20212022E2023E600475SH华光环能1132106082109111410未评级688551SH科威尔5922071077145837741未评级601226SH华电重工79026026037303122未评级601012SH隆基绿能4199169206270252016买入300274SZ阳光电源111411081913841035829买入600481SH双良节能1388019068124732011买入资料来源Wind华鑫证券研究注未评级公司盈利预测取自万得一致预期请阅读最后一页重要免责声明2诚信专业稳健高效证券研究报告正文目录1战略意义突出氢能将成重要终端能源52氢能崛起制氢先行821技术路径碱性电解槽发展成熟PEM徐徐图之1022经济性低电价地区将率先平价1223需求氢能重要性凸显需求将逐步放量1624供给多方势力布局抢占市场先机193行业评级及投资策略234重点推荐个股2441昇辉科技300423氢能领域全面布局2442华电重工601226依托华电集团电解槽订单具较高保障2443华光环能600475主营环保与能源装备制造与电解槽深度协同2544科威尔688551专注测试电源向电解槽检测设备横向延申255风险提示26图表目录图表1氢能特性5图表2各国际能源机构对2050年氢能在全球能源总需求中占比预测6图表3海外氢能相关政策6图表4中国氢能相关政策7图表5氢能产业链8图表6各类制氢方式对比8图表72020年中国制氢结构9图表82020年全球制氢结构9图表9各类电解槽技术对比10图表10碱性电解槽工作原理11图表11PEM电解槽结构11图表121MW碱性电解槽成本构成12图表131MWPEM电解槽成本构成12图表14氢气价格走势单位元m13图表15天然气制氢成本随天然气价格变化趋势13图表16煤制氢成本随煤炭价格变化趋势13图表17中国工业副产氢制氢成本单位元Nm14图表18电解水制氢经济性对比基准线14图表19碱性电解全生命周期制氢成本测算15请阅读最后一页重要免责声明3诚信专业稳健高效证券研究报告图表20PEM电解全生命周期制氢成本测算15图表21碱性电解槽制氢成本敏感度测算单位元kg16图表22PEM电解槽制氢成本敏感度测算单位元kg16图表23全球氢应用场景占比17图表24中国电解水制氢项目梳理18图表25全球电解水制氢设备市场规模测算19图表262021年中国电解水制氢设备竞争格局20图表272022年中国电解水制氢设备竞争格局20图表28718所竞立天津大陆发展历程21图表29全球电解槽企业产能梳理22图表30电解槽相关标的梳理23图表31重点关注公司及盈利预测23请阅读最后一页重要免责声明4诚信专业稳健高效证券研究报告1战略意义突出氢能将成重要终端能源现阶段全球气候变化环境污染资源紧缺等问题日益凸显碳中和成为全球范围重要议题氢能作为清洁能源正逐步替代石油煤炭等化石燃料成为全球能源重要载体氢能具多点特性在碳中和背景下战略意义突出1来源多样作为一种二次能源氢能可以通过化石能源重整生物质热裂解微生物发酵工业副产气电解水等方式制取2清洁低碳氢能转化为电与热时产物为水且不排放温室气体或细粉尘生产的水还可继续制氢循环使用真正实现低碳甚至零碳排放3灵活高效氢热值高是同质量焦炭汽油等化石燃料的3-4倍4应用场景丰富可作为燃料电池发电用于汽车航空等交通领域亦可作为燃料气体或化工原料投入生产此外可以作为储能介质平抑可再生能源波动图表1氢能特性资料来源毕马威华鑫证券研究氢能占全球能源比重将大幅提升目前由于制取及储运成本高等因素氢能在全球能源占比仅01随全球能源转型进程加速氢能将在全球能源结构中占据重要地位多家国际能源研究机构对2050年氢能需求占全球能源比重做出预测预测结果均在12以上氢能委员会彭博新能源财经预测结果高达22相较目前01的水平大幅提升请阅读最后一页重要免责声明5诚信专业稳健高效证券研究报告图表2各国际能源机构对2050年氢能在全球能源总需求中占比预测资料来源毕马威华鑫证券研究由于氢能在碳中和议题下具重大战略意义全球主要经济体均针对氢能制定了国家层面的发展战略日本规划2030年制氢成本降至30日元Nm氢气供应量达300万吨年2050年成本进一步降至20日元Nm氢气供应量提升至2000万吨年美国则规划在2026-2029年将电解水制氢成本降低至2美元kg基本实现与灰氢平价至2030年成本进一步降至1美元kg清洁氢产能达到1000万吨年此外美国通过IRA对制氢税收进行抵免欧洲规划2025-2030年安装至少40GW可再生氢能电解槽生产1000万吨可再生氢能并通过碳关税支持氢能发展图表3海外氢能相关政策国家主要政策文件事件发布时间重点内容发展目标到2030年氢氨发电占比将实现突破将从2030制氢成本降至30日元Nm氢气供应量达300万吨年第五期计划设定的0提高到本次设定的1日本第六次能源基本计划202112019年氢氨发电都还未部署应用以2050制氢成本降至20日元Nm氢气供应量达2000万吨年实现清洁能源多元化2022-2025从生命周期可持续性成本区域和公平角度评估路径以优先考虑策略确定差距建立清洁氢标准为今后的部署宣布投入4700万美元推进清洁氢能技术的制定严格的数据收集和监测框架国家清洁氢能战略和路线图研发和示范以降低氢能成本并改进技术2026-2029大规模部署可再生能源核能化石CCS的清洁氢实20229草案性能促进氢能基础设施部署实现氢能现电解制氢成本2美元kg美国在多个部门的应用2030-2035大规模部署可再生能源制氢核能制氢和化石能源结合CCS制氢2030年清洁氢产能至少达到1000万吨年成本达到1美元kg对美国能源系统现代化投入3690亿美元的美国降通胀法案IRA20228补贴和制氢税收抵免2020-2024安装至少6GW的可再生氢能电解槽生产100万吨的可再未来三十年计划全面投资制氢储氢运生氢能氢的全产业链以及现有天然气基础设施2025-2030安装至少40GW的可再生氢能电解槽生产1000万吨的可碳捕集和封存技术等预计总投资超过欧洲气候中立氢能战略20207再生氢能4500亿欧元战略明确欧盟的首要任务是2030-2050可再生氢能技术应成熟并大规模部署覆盖所有难以脱开发主要利用风能和太阳能生产的可再生碳的领域计划2030年电解槽成本降至450欧元kW2040年电解槽氢能成本降至180欧元kW欧盟通过要求进口商支付进口到欧盟的进口产201912提出品其生产地和欧盟ETS碳价的差额以确保碳关税或碳边境税CBAM202302通过进口产品与本土产品承担相同的碳排放成202310实施本降低由于免费配额减少导致的碳泄漏风险西班牙葡萄牙与法国共同公布28亿欧元管道将在2030年前投入使用每年输送绿氢200万吨约占欧盟绿氢欧盟地中海国家领导人峰会202212的H2Med管道建造计划消费量的10请阅读最后一页重要免责声明6诚信专业稳健高效证券研究报告资料来源毕马威欧盟地中海国家领导人峰会美国财政部美国能源局欧盟委员会华鑫证券研究中国亦积极推进氢能战略2019年氢能首次被写进政府工作报告随后各部委密集出台各项氢能支持政策内容涉及氢能制储输用加全链条关键技术攻关氢能示范应用基础设施建设等2022年3月国家发改委国家能源局联合印发氢能产业发展中长期规划2021明确了氢能是未来国家能源体系的重要组成部分是战略性新兴产业的重点方向将氢能产业上升至国家能源战略高度图表4中国氢能相关政策发布时间发布机构政策文件政策解读内容开展氢制备氢储存氢输运氢加注氢能多元化应用等能源碳达峰碳中和标技术标准研制支撑氢能制储输用全产业链发展重点围绕可再202210国家能源局准化提升行动计划生能源制氢电氢耦合燃料电池及系统等领域增加标准有效供给建立健全氢能质量氢能检测评价等基础标准鼓励外商投资产业目内容目录包括氢能制备与储运加氢站建设燃料电池发动机202210国家发改委商务部录2022年版膜电极等多个氢能领域中西部地区中7个省市均鼓励氢储能产业内容到2025年液化天然气LNG电池甲醇氢燃料等绿色国家发改委工信部关于加快内河船舶绿动力关键技术取得突破加强船用氢燃料电池动力系统储氢系统202209财政部生态环境色智能发展的指导意见加注系统等技术装备研发探索氢燃料电池动力技术在客船等应用部交通运输部鼓励采用太阳能等可再生能源电解水产生的绿氢内容推动光伏治沙可再生能源制氢和多能互补开发推动可再生发改委国家能源局十四五可再生能能源规模化制氢利用202206等9部门联合印发源发展规划意义明确要推动可再生能源规模化制氢利用为十四五期间氢能产业的发展明确了方向关于加强自由贸易试内容支撑服务国家区域发展重大战略支持北京天津河北自生态环境部商务部验区生态环境保护推动贸试验区参与碳排放权排污权交易市场建设开展绿色能源供应模202205发改委等8部门联高质量发展的指导意见式试点在确保安全的前提下研究试点建设一批兼具天然气储能合引发氢能快速充换电等功能的综合站点内容分析了我国氢能产业的发展现状明确了氢能在我国能源绿氢能产业发展中长期色低碳转型中的战略定位总体要求和发展目标提出了氢能创新体202203发改委国家能源局规划2021-2035年系基础设施多元应用政策保障组织实施等方面的具体规划意义氢能上升至国家能源战略高度内容攻克高效氢气制备储运加注和燃料电池关键技术推动氯十四五能源领域能与可再生能源融合发展202111国家能源局科技部科技创新规划意义就氢能制储输用全链条关键技术提供了创新指引为氢能的示范应用和安全发展提供了重要指导内容积极扩大电力氢能天然气等新能源清洁能源在交通运输2030年前碳达峰行动202110国务院领域应用方案意义明确了氢能对实现碳达峰碳中和的重要意义中华人民共和国国民内容在氢能与储能等前沿科技和产业变革领域组织实施未来产业经济和社会发展第一四202103第十三届全国人大孵化与加速计划谋划布局一批未来立业个五年规划和2035年远意义氢能作为国家前瞻谋划的六大未来产业之一写十四五规划景目标纲要鼓励外商投资产业目内容氢能与燃料电池全产业链被纳入鼓励外商投资的范围202012发改委商务部录2020年版意义产业对外开放程度提高内容能源是指产生热能机械能电能核能和化学能等能量的中华人民共和国能源202004国家能源局资源主要包括煤炭石油天然气核能氢能等法征求意见稿意义首次将氢能列入能源范畴从法律层面明确了氢能的能源地位内容稳定汽车消费继续执行新能源汽车购置优惠政策推动充电201903国务院政府工作报告加氢等设施建设意义氢能首次被写入政府工作报告资料来源毕马威国家能源局人民政府网华鑫证券研究请阅读最后一页重要免责声明7诚信专业稳健高效证券研究报告2氢能崛起制氢先行制氢处于氢能产业链上游主流制氢方式包括化石燃料制氢工业副产氢电解水制氢等根据氢能制备过程中碳排放程度可将制氢划分为灰氢蓝氢绿氢化石燃料制氢及工业副产氢碳排放较高均为灰氢在灰氢基础上应用碳捕捉碳封存等技术防止碳排放至大气可大幅降低碳排放通过此方式制得氢气为蓝氢通过可再生能源电解水制氢过程无碳排放产生零碳氢气即绿氢氢气制备完成后将通过高压或液态等方式存储运输并进一步通过加氢站等方式传递至下游氢储运处于产业链中游最终氢气可用于交通工业发电建筑等下游领域实现对传统能源的替代在氢能大规模应用前夕制氢设备将逐步放量率先受益图表5氢能产业链资料来源毕马威华鑫证券研究化石燃料制氢主要包括煤制氢与天然气制氢两种方式此方式技术成熟成本较低为目前全球主流制氢手段但煤与天然气储量有限且制氢过程碳排放较高未来应用比例将逐步降低工业副产主要通过焦炉气或氯碱制氢由于使用工业副产物此种方式成本亦较低但制氢场所需与化工厂配套建设建设地点相对受限且制氢过程存在污染电解水制氢将水分解为氧气及氢气全过程没有温室气体排放且制成氢气纯度高是未来主要发展方向但现阶段成本较高为限制其发展主要因素图表6各类制氢方式对比请阅读最后一页重要免责声明8诚信专业稳健高效证券研究报告制氢方法反应原理优点缺点适用范围我国煤炭储量较为丰煤制氢煤焦化和煤气化富成本较低技术成储量有限制氢过程存合成氨合成甲醇石化石燃料制氢熟在碳排放问题油炼制等蒸汽转化法为主部分天然气制氢成本较低氧化法及催化裂解变压吸附法直接分离提空气污染建设地点受焦炉气制氢使用工业副产成本低纯氢气原料供应限制-氯酸钠尾气脱氧脱工业副产制氢合成氨石油炼制等氯PSA分离纯化建设地点受原料供应限氯碱制氢产品纯度高原料丰富-PVC尾气变压吸附净制化变压吸附PSA提氢工艺简单制氢过程不电子有色金属冶炼等电解水制氢直流电分解水存在碳排放制氢纯度电耗大成本高对气体纯度及杂质含量高建设地点较灵活有特殊要求的场景资料来源毕马威车百智库华鑫证券研究化石燃料为制氢主要方式电解水制氢占比极低目前全球与中国主要制氢方式均为化石燃料制氢在全球与中国占比分别为7981其次为工业副产氢全球与中国占比分别2118电解水制氢目前应用较少在中国占比仅1图表72020年中国制氢结构图表82020年全球制氢结构资料来源中国煤炭工业协会华鑫证券研究资料来源IEA华鑫证券研究请阅读最后一页重要免责声明9诚信专业稳健高效证券研究报告展望未来风光等清洁能源发电成本将持续降低占比持续提升带动电价下行此外电解水设备技术快速迭代带动成本下降效率提升在此背景下电解水制氢成本有望持续降低提升绿氢经济性带动绿氢占比提升绿氢有望受益于氢能占能源比重提升绿氢占氢能比重提升双重逻辑迎来高速增长电解水设备受益于绿氢高增速有望迎来需求爆发下文中我们将围绕电解水设备经济性需求供给等因素探讨产业未来演进方向并进一步做出投资判断21技术路径碱性电解槽发展成熟PEM徐徐图之电解水制氢主流技术包括碱性电解质子交换膜PEM电解与固体氧化物SOEC电解其中碱性电解已大规模应用PEM电解则处于小规模应用阶段SOEC电解尚处实验室阶段未商业化因此在本章节中我们将重点讨论碱性电解槽与PEM电解槽技术碱性电解技术成熟单台装置规模可达1000Nmh以上系统寿命长成本较低易于实现大规模应用是目前主流电解技术PEM电解相较碱性电解处于相对早期阶段成本较高但其电流密度高系统转化效率高能耗低体积能量密度高响应速度快与不稳定电源适配性更强综合性能更具优势且未来降本空间更大渗透率有望逐步提升图表9各类电解槽技术对比碱性电解PEM电解SOEC电解技术成熟度大规模应用小规模应用尚未商业化运行温度70-9070-80600-1000电流密度02-041-21-10Ac单台装置制氢05-1000001-200规模Nmh电解槽能耗45-5538-526-36kWhNm系统转化效率60-7570-9085-100系统寿命可达20-30年已达10-20年启停速度较快分钟级快毫秒级慢动态响应能力较强强较弱电源质量需求稳定电源稳定或波动电源稳定电源负荷调节范围15-100额定负荷0-160额定负荷有腐蚀液体后期运维复杂运无腐蚀性液体运维简单目前以技术研究为主尚无运维系统运维维成本高运维成本低需求占地面积较大较小电解槽价格元2000-30007000-12000kW技术成熟成本低易于实现大可承受差压大易于实现小型化高温电解能耗低可采用非贵金特点规模应用但实际电能消耗较大与轻量化响应速度快但成本属催化剂但存在电极材料稳定需要稳定电源较高规模较小性问题需要额外加热适用于装机规模较大的风力发电与可再生能源适用于装机规模较小波动性大适用于产生高温高压蒸汽的光系统但需针对不稳定电源特点的结合的光伏发电系统热发电系统开发资料来源车百智库华鑫证券研究请阅读最后一页重要免责声明10诚信专业稳健高效证券研究报告碱性电解槽在20世纪中期便实现商业化其工作原理为在电流作用下水通过电化学反应分解为氢气和氧气并在电解池的阴极和阳极析出水是弱电解质需增强其导电能力因此通常在水中加入NaOHKOH等碱类物质形成碱性电解质此外隔膜为碱性电解槽重要组成早期碱性电解槽以石棉作为隔膜材料但其在碱性电解液中具溶胀性且石棉对人体有害现以逐步被耐热性能优异机械强度高电性能优良的聚苯硫醚PPS替代PEM电解槽与PEM燃料电池结构类似主要结构为质子交换膜阴极阳极催化层气体扩散层及双极板PEM电解过程中水在阳极催化分解为氧气和HH穿过电解质隔膜到达阴极并在阴极得电子生成氢气图表10碱性电解槽工作原理图表11PEM电解槽结构资料来源中国制氢技术的发展现状华鑫证券研究资料来源质子交换膜水电解制氢技术现状与展望华鑫证券研究根据IRENA在碱性电解槽与PEM电解槽中电解电堆组件成本占比均为45电源去离子水循环氢气处理冷却等辅机占比为55在碱性电解槽中膜片电极组件为电堆组件核心成本占比达57其中又以制备成本为主双极板成本占比较低在PEM电解槽中双极板与膜电极为电堆组件核心成本双极板成本占比高达53膜电极则为24在膜电极中全氟磺酸膜以及IrPt等贵金属为核心成本来源碱性电解槽与PEM电解槽成本构成核心差异在于PEM电解槽双极板成本占比远高于碱性电解槽这主要是由于碱性电解槽双极板设计及制造简单材料便宜镀镍钢此外全氟磺酸膜及IrPt等新材料贵金属在PEM膜电极中成本占比高碱性电解槽膜电极核心成本为制备成本请阅读最后一页重要免责声明11诚信专业稳健高效证券研究报告图表121MW碱性电解槽成本构成图表131MWPEM电解槽成本构成资料来源IRENA华鑫证券研究资料来源IRENA华鑫证券研究展望未来电解水制氢设备仍有较大降本空间碱性电解槽而言目前所用PPS隔膜以进口为主国产化可助力成本下降PEM电解槽而言核心材料质子交换膜气体扩散层等均依赖进口国产产品尚存差距国内企业正加速追赶国产化将带来较高降价空间此外PEM膜电极使用较多PtIr等贵金属降低贵金属用量亦有助于成本下行除设备降本外提升电解水设备转化效率提升设备利用率降低电费等均为提升电解水制氢经济性重要因素下一章节中我们将围绕电解水制氢经济性进行探讨22经济性低电价地区将率先平价对于电解水制氢是否具备经济性进行判断首先需要建立合适参考系我们认为主要参考系应为1氢气售价2灰氢蓝氢等其他方式制氢成本1氢气价格氢气价格相对稳定目前为311元m对应约346元kg2020年氢气价格一度高达45元m后降低至25元m水平现在311元m左右保持稳定请阅读最后一页重要免责声明12诚信专业稳健高效证券研究报告图表14氢气价格走势单位元m资料来源百川盈孚华鑫证券研究2灰氢蓝氢等灰氢主要包括天然气制氢煤制氢工业副产氢等其中天然气制氢与煤制氢成本与天然气煤炭价格关联度较高在不同原料价格下二者分别在75-243元kg677-1214元kg波动以4元Nm天然气价格1000元吨煤炭价格计量天然气制氢与煤制氢成本分别为20元kg12元kg工业副产氢主要包括轻烃利用副产氢氯碱副产氢焦炉煤气副产氢合成氨合成甲醇副产氢等根据车百智库四者制氢成本分别为125-1812-18083-13313-2元Nm对应约139-20133-2092-148145-222元kg此外根据IEA结合CCUS的煤制氢所得蓝氢将增加约11元Nm即约122元kg成本结合1000元吨煤炭价格煤制氢CCUS制氢成本约为242元kg图表15天然气制氢成本随天然气价格变化趋势图表16煤制氢成本随煤炭价格变化趋势资料来源车百智库华鑫证券研究资料来源车百智库华鑫证券研究请阅读最后一页重要免责声明13诚信专业稳健高效证券研究报告图表17中国工业副产氢制氢成本单位元Nm资料来源车百智库华鑫证券研究由于电解槽制氢可用于不同场景若制氢后就地使用则其成本应与氢气售价对比即低于346元kg即可实现经济性若需经过储运异地使用则需与其他制氢方式成本进行对比最低成本为焦炉煤气副产氢的92元kg若低于该成本则可完全实现经济性各灰氢成本中位数在15元kg左右若低于此价格可在大部分场景实现经济性蓝氢成本约为242元kg低于此价格可率先替代蓝氢图表18电解水制氢经济性对比基准线资料来源华鑫证券研究我们对碱性电解槽及PEM电解槽全生命周期制氢成本进行测算以与灰氢蓝氢成本对比判断其经济性测算基于以下假设1电解设备功率为1000kW2年工作时长3000小时使用寿命15年3电费为04元kWh4年运维费用为9万元5贴现率为66碱性电解设备价格为1500元kW耗电量为47kWhNm场地建设费用为40万元7PEM电解设备价格为5000元kW耗电量为48kWhNm场地建设费用为30万元基于以上假设计算得出碱性电解全生命周期制氢成本为2579元kgPEM电解为3257元kg碱性与PEM电解相较氢气售价已具备经济性且碱性电解与蓝氢成本相近但相较请阅读最后一页重要免责声明14诚信专业稳健高效证券研究报告灰氢尚不具备经济性图表19碱性电解全生命周期制氢成本测算01234515设备及场地支出元1900000用电成本元120000012000001200000120000012000001200000原料成本元446844684468446844684468运维费用元800008000080000800008000080000合计费用元1900000128446812844681284468128446812844681284468产氢量kg573835738357383573835738357383费用净现值元19000001211762114317210784641017419959829535964产氢净现值kg541355107148180454534288023944制氢成本元kg2579资料来源DNV车百智库华鑫证券研究图表20PEM电解全生命周期制氢成本测算01234515设备及场地支出元5300000用电成本元120000012000001200000120000012000001200000原料成本元437543754375437543754375运维费用元800008000080000800008000080000合计费用元5300000128437512843751284375128437512843751284375产氢量kg561885618856188561885618856188费用净现值元53000001211675114308910783861017345959760535925产氢净现值kg530075000747176445064198723445制氢成本元kg3257资料来源DNV车百智库华鑫证券研究设备成本与电价为电解水制氢成本的关键变量我们对其进行敏感度测算得出结论1电解水制氢成本对设备价格敏感度较低以碱性电解槽为例在04元kWh电价下当设备价格由1500元kW降低至500元kW制氢成本仅由2579元kg降低至24元kg降幅仅69与设备价格67的降幅差距极大2电解水制氢成本对电价敏感度相对较高在1500元kW设备价格下当电价由04元kWh降低至01元kWh制氢成本由2579元kg大幅降低至1011元kg3当电价低于035元kWh碱性电解相较蓝氢具备经济性当电价低于02元kWh碱性电解成本低于大部分灰氢成本当电价低于01元kWh碱性电解基本可完全实现经济性由于各地区各时段电价存在差异因此无法对电解水制氢经济性进行直接判断综合而言碱性电解制氢在部分场景已可实现经济性例如购电侧广东江苏等多地谷时电价低至03元kWh以下上网侧部分地区及机组在极端条件下报出零电价甚至负电价由于电费为电解水制氢最主要成本其对电费敏感度极高若能够合理利用电价波动性在特定场景下电解水制氢已可获得较高盈利空间请阅读最后一页重要免责声明15诚信专业稳健高效证券研究报告图表21碱性电解槽制氢成本敏感度测算单位元kg横轴电费元kWh04035030250201501纵轴设备价格元kW1500257923182057179515341272101114002561232039177715161254993130025432282202117591498123697512002526226420031741148121895711002508224619851723146212019391000249222819671705144411839219002472221194916871426116590380024542192193116714081147885700243621741913165213911298676002418215618951634137211118495002421381877161613541093831资料来源华鑫证券研究图表22PEM电解槽制氢成本敏感度测算单位元kg横轴电费元kWh04035030250201501纵轴设备价格元kW50003257299272324562189192216554500316528992632236520981831156440003074280725422732006173914723500298227152448218119141647138300028912624235720918231556128925002799253222651998173114641197200027072442173190616391373110615002616234920821815154812811014100025242257199172314561189922500243221661899163213651098831资料来源华鑫证券研究23需求氢能重要性凸显需求将逐步放量2020年全球氢能用量约9000万吨炼油氨甲醇钢铁为四大最主要应用场景其中炼油为氢最大消费来源2020年用氢量约3700万吨主要用氢降低柴油硫含量并将重质渣油升级为价值更高的石油产品制氨为第二大应用场景用氢量约3300万吨其中70用作生产肥料的重要前体物甲醇2020年用氢量约1300万吨用于生产化学甲醛及塑料涂料等此外每年有近500万吨氢在钢铁生产中直接还原铁目前化石燃料以焦炭形式在炼钢过程中用作还原剂并用于炼钢及炼铁过程中各热密集阶段这些未来将被低碳氢逐步取代未来随绿氢生产成本储运氢成本逐渐降低氢能性价比将提升未来将被用于储能燃料电池等更多应用场景请阅读最后一页重要免责声明16诚信专业稳健高效证券研究报告图表23全球氢应用场景占比资料来源DNV华鑫证券研究在碳中和大目标引领各国家政策支持下氢能源需求迎来快速增长电解槽项目招标随之大幅增长我们对中国电解水制氢项目进行不完全统计处于招标至投运阶段的项目达37个其中25个项目公布电解水设备规模已公布规模的项目合计功率需求达24GW而2022年全球电解槽设备出货仅1GW高增趋势明确请阅读最后一页重要免责声明17诚信专业稳健高效证券研究报告图表24中国电解水制氢项目梳理项目名称项目状态规模技术路径鄂尔多斯市风光融合绿氢示范项目制氢设备招标390MW碱性中石化新星石油公司新疆库车绿氢示范项目设备发运521000Nmh260MW碱性大安风光制绿氢合成氢一体化示范项目制氢设备招标39000Nmh195MW碱性鄂托克前旗250兆瓦光伏电站及氢能综合利用示范项目制氢设备招标9000Nmh45MW碱性国能宁东可再生氢碳减排示范区一期项目制氢设备招标5000Nmh25MW碱性国电投浙江台州大陈岛氢能综合利用示范工程已投运41000Nmh20MW碱性黑龙江七台河勃利县200MW风电制氢项目制氢设备招标1500Nmh75MW碱性河北涞源县300MW光伏制氢项目制氢设备招标2600Nmh6MW碱性甘肃平凉100MW风电制氢项目已开工5MW碱性中能绿电张掖氢能综合应用示范项目在建1000Nmh5MW碱性21000Nmh10MW-ALK白城分布式发电制氢加氢一体化示范项目完成整体启机正式顺利投产碱性PEM1200Nmh1MW-PEM金麒麟风力制氢项目已发车1200Nmh6MWPEM青海华电德令哈3兆瓦光伏制氢项目已开工600Nmh3MWPEM三峡乌兰察布源网荷储一体化关键技术研究与示范制-储-2020年10月开工建设25MWPEM运-加氢能综合示范项目中石化中原油田兆瓦级可再生电力电解水制氢示范项目调试阶段25MWPEM国电投安徽六安兆瓦级制氢综合利用项目已建成投产1MWPEM宁夏京能宁东发电有限责任公司氢能制储加一体化项目项目通过审查200Nmh1WMPEM长江电力三峡坝区PEM制氢加氢一体站项目2023年1月设备调试完成200Nmh1MWPEM国电投白城兆瓦级PEM电解制氢系统装备项目电解槽通过审核单台设备功率为50NmhPEM国电投绿电氢能综合能源示范项目完成项目备案73000Nm年PEM中国石化内蒙古鄂尔多斯风光融合绿氢示范项目启动3万吨年未披露中国石化新疆库车绿氢示范项目投建2万吨年未披露内蒙古达茂旗20万千瓦新能源制氢项目2023年内投产12000Nmh60MW未披露辽宁大连普兰海水制氢产业一体化示范项目已开工60MW未披露河北建投沽源风电制氢综合利用示范项目运行中10MW未披露浙江宁波慈溪氢电耦合直流微网示范工程完工400kW未披露三一重能100万千瓦风电制氢制氨项目规划建设1GW风电制氢制氨一体化未披露500MW风电制氢京能清洁能源500兆瓦风能光伏发电制氢建设未披露500MW光伏制氢内蒙古阿拉善60万千瓦风光制氢一体化项目2023年4月开工24年12月并网600MW风光制氢未披露通辽50万千瓦风电制氢制氨一体化项目已签约500MW制氢制氨一体化未披露国家电投30万千瓦光伏制氢应用示范项目建设300MW风电制氢未披露中国石油玉门东160兆瓦光伏制氢示范项目建设160MW光伏制氢未披露上海临港四团中日产业园氢能示范项目一期正式启用2MW光伏制氢加氢一体化未披露黑龙江勃利县20万千瓦风电制氢联合运行示范项目预计2024年建成2MW风电制氢未披露山东潍坊风光储氢一体化项目签约完成总投资500亿未披露国家能源集团陕西电力有限公司光储氢综合应用一体化项目签约完成总投资20亿未披露云南省首个光伏制氢与电网氢储能综合示范工程实验室调试运行未披露资料来源氢云链国际氢能网CFLP高工氢电北极星氢能网华鑫证券研究预计2025年全球电解水设备新增市场规模达167亿元22-25年CAGR达1062050年累计市场规模近15万亿测算基于以下假设1基于氢能作为清洁能源应用占比将逐步提升我们预计2022-2030年氢气需求将以1000万吨年的增速增长2030年达到15亿吨2050年达到5亿吨22022年电解水制氢占比约为0152023年增长至03后逐步提升至2025年152030年122050年703电解水制氢平均耗电量由2022年48kWh标方逐步降低至2025年45kWh标方2030年4kWh标方2050年进一步降低至38kWh标方4电解槽年利用小时数由2022年3000h逐步提升2025年提升至3500h20302050年分别为4000h5000h5碱性电解槽占据目前主要市场2050年碱性电解槽与PEM电解槽占比各半62050年碱性电解槽与PEM电解槽单价均降低至500元kW请阅读最后一页重要免责声明18诚信专业稳健高效证券研究报告图表25全球电解水制氢设备市场规模测算20222023E2024E2025E2030E2050E氢气需求万吨700080009000100001500050000电解水制氢占比020307151270耗电量kWh标方484746454038年利用小时h300032003350350040005000电解槽累计需求GW193996215200229588碱性电解占比959595959050碱性电解设备单价元kW20002000175015001000500PEM电解占比55551050PEM电解设备单价元kW50004800440040002000500碱性电解累计市场规模亿元367416030618027397PEM电解累计市场规模亿元5921434007397电解水制氢设备合计累计市场规模亿元4084181349220214794电解水制氢设备合计新增市场规模亿元204497167资料来源毕马威德勤DNV车百智库华鑫证券研究24供给多方势力布局抢占市场先机全球电解水设备供给以中国为主中国市场集中度较高根据氢能观察2022年全球电解槽市场出货量约1GW国内电解槽出货量则近750MW中国为全球电解槽设备主要来源中国电解槽设备集中度较高2022年CR3达80派瑞氢能718所子公司考克利尔竞立隆基氢能排名前三隆基氢能2022年电解槽出货快速提升其2021年出货未在前五名行列综合而言国内电解槽设备有三类参与者第一类为718所竞立大陆等老牌电解槽企业其技术沉淀深厚市占率高第二类为隆基绿能阳光电源等光伏龙头企业资金技术实力雄厚光伏业务与电解水制氢业务高度协同第三类为昇辉科技华电重工华光环能等新兴势力各自凭借技术优势订单优势等切入电解水制氢设备市场在行业发展前期抢占份额请阅读最后一页重要免责声明19诚信专业稳健高效证券研究报告图表262021年中国电解水制氢设备竞争格局图表272022年中国电解水制氢设备竞争格局资料来源高工氢电华鑫证券研究资料来源势银能链华鑫证券研究718所竞立大陆为传统三巨头技术同源上世纪80年代主攻核潜艇大气生命维持系统的718研究所通过技术融合顺势而为发展出氢能技术90年代研究所部分电解槽工程师独立创业分别创办苏州竞立天津大陆至此我国碱性电解槽行业三足鼎立格局大致形成目前国内新兴电解水制氢企业仍有许多研发人员来自718所苏州竞立及天津大陆中船718研究所718所1984年即利用军工技术开发出加压水电解制氢装置现已成为国内外主要制氢装备系统供应商2008年718所成立全资子公司派瑞氢能开展电解水设备相关业务2022年中船718所举办全球首台套单体产氢量2000Nmh水电解制氢装备发布仪式派瑞氢能成为北京冬奥会绿氢制氢装置唯一供应商2023年718所与中国能建国际集团签署战略合作协议行业地位目前派瑞氢能拥有碱性电解槽产能350台PEM电解槽产能120台合计产能约15GW考克利尔竞立公司核心团队来自718研究所在苏州竞立时期已着手研发制造多个大容量电解槽设备参与国家973重大科研项目大规模非并网风电规模化制氢2019年比利时JohnCockerill集团承接苏州竞立制氢设备有限公司全部人员和知识产权增大研发力量更新设备扩大产能建立考克利尔竞立2021年公司分别下线国际首台套1200Nmh和1300Nmh的电解水制氢设备出货量达160MW公司现有产能约1GW预计2023年将扩充至15GW天津大陆公司成立于1994年由苏州竞立部分工程师北上创业建立公司2014年生产出200Nmh电解槽2018年生产出1000Nm电解槽现可生产01-1000Nmh的电解水制氢设备和2-1000Nmh的气体纯化设备是我国生产分立式循环水电解制氢设备的专业厂家请阅读最后一页重要免责声明20诚信专业稳健高效