在全球双碳转型和欧美碳关税贸易保护政策的驱动下，各行业减碳节奏加快，叠加新能源消纳储能需求，绿氢产业高速成长周期应势开启，全产业链进入景气区间。在此背景下，我们判断新能源发电领域具有绿氢业务协同和先发布局优势的行业龙头公司，以及凭借技术创新抢占市场的新兴势力有望率先受益。重点推荐隆基绿能和双良节能，建议关注阳光电源、三一重能、昇辉科技。同时在关键材料和零部件国产化环节持续突破，解决行业发展痛点的公司也有望享受绿氢产业红利，建议关注京城股份、科威尔等。
　　▍绿氢应势而起，需求驱动开启增长周期。绿氢利用光伏、风电等可再生能源发电通过电解水技术制氢，绿氢具有清洁环保、灵活高效以及应用场景丰富等优点，将是未来氢能主体。在双碳转型的长期驱动和欧美碳关税的中短期驱动下，我国各行业包括工业、交通、建筑、电力脱碳势在必行，而绿氢具备“零碳排”的优势，可作为工业原料和燃料应用于各场景，需求空间极大。我们预计2025/2030年全球氢气需求量1.1/1.8亿吨，全球绿氢需求空间为245/6120万吨，2021-2025年全球绿氢需求量和渗透率年均复合增速（CAGR）分别为89.5%/77.8%，2021-2030年全球绿氢需求量和渗透率年均复合增速分别为90.0%/76.9%。此外叠加新能源装机加速，零边际成本的新能源电力的消纳和储能需求进一步驱动绿氢的发展，预计全球绿氢产业将开启增长周期。
　　▍政策支持日趋完善，绿氢项目渐成规模。出于环境保护、能源安全和经济效益三个维度考虑，全球主要经济体大力支持本国绿氢产业发展，纷纷出台国家氢能发展规划和支持补贴政策。其中欧盟2022年5月“REpowerEU”计划明确2030年本土产绿氢1000万吨及进口1000万吨目标；美国IRA法案要求提升绿氢经济性；我国2022年3月《氢能产业发展中长期规划（2021-2035）》明确氢能产业的发展定位、量化目标和应用方向等。在政策鼓励和补贴支持下，欧洲能源企业大举布局，规划项目年制氢产能达700万吨，美国能源公司集中在加州及德州规划布局多项绿氢项目，预计2023-2024年开始建设，计划于2024-2026年逐步投产；我国能源公司也纷纷布局风光一体化绿氢耦合项目。截至2023年2月，我国规划年产绿氢超过2万吨的大规模绿氢示范项目近20个，预计2023-2025年全球绿氢项目密集开建。
　　▍技术迭代解决痛点，电解制绿氢经济性提升。目前从技术层面划分，电解水制绿氢主要分为碱性电解水制氢（AWE）、质子交换膜电解水制氢（PEM）、阴离子交换膜电解水制氢、固体氧化物电解水制氢（SOEC）。由于阴离子交换膜电解水制氢技术和固体氧化物电解水制氢技术处初期阶段，因此目前主流的电解水技术为碱性电解水制氢（AWE）和质子交换膜电解水制氢（PEM）。绿氢制备成本下降路径清晰，核心降本方向应在电解槽电堆和系统级别，电堆包括电堆设计、规模尺寸等降本策略，系统包括扩大规模、自动化等方式降本。此外伴随着行业痛点包括设备成本高、核心材料国产化不足、储运技术难在技术迭代过程中逐步克服，电解制氢的经济性有望进一步提升。叠加可再生能源电力成本下降、综合能效提升的因素，我们测算2030年AWE和PEM电解水制氢技术将具备高经济性。
　　▍风险因素：产业支持政策落地低于预期；可再生能源装机规模不及预期；新能源发电成本下降不及预期；关键技术突破不及预期。
　　▍投资策略:在需求空间释放、政策支持有效落地以及产业链协同降本的基础上，2023年绿氢产业化有望高速开启。伴随新能源装机规模高增和发电成本下降，绿氢招标初具规模以及技术降本不断推进，我们看好绿氢产业的快速发展。建议关注两条投资主线：一、新能源发电领域具有绿氢业务协同和先发布局优势的行业龙头公司，以及凭借技术创新抢占市场的新兴势力有望率先受益。重点推荐隆基绿能和双良节能，关注阳光电源、三一重能、昇辉科技。二、在关键材料和零部件国产化环节持续深耕，解决行业发展痛点的公司也有望享受产业红利，关注京城股份、科威尔等。给予绿氢行业“强于大市”评级。

研究报告全文：风光无限好绿氢布局时电力设备及新能源行业绿氢专题报告2023328中信证券研究部核心观点在全球双碳转型和欧美碳关税贸易保护政策的驱动下各行业减碳节奏加快叠加新能源消纳储能需求绿氢产业高速成长周期应势开启全产业链进入景气区间在此背景下我们判断新能源发电领域具有绿氢业务协同和先发布局优势的行业龙头公司以及凭借技术创新抢占市场的新兴势力有望率先受益重点推荐隆基绿能和双良节能建议关注阳光电源三一重能昇辉科技同华鹏伟时在关键材料和零部件国产化环节持续突破解决行业发展痛点的公司也有望电力设备与新能源享受绿氢产业红利建议关注京城股份科威尔等行业首席分析师S1010521010007绿氢应势而起需求驱动开启增长周期绿氢利用光伏风电等可再生能源发电通过电解水技术制氢绿氢具有清洁环保灵活高效以及应用场景丰富等优点将是未来氢能主体在双碳转型的长期驱动和欧美碳关税的中短期驱动下我国各行业包括工业交通建筑电力脱碳势在必行而绿氢具备零碳排的优势可作为工业原料和燃料应用于各场景需求空间极大我们预计20252030年全球氢气需求量1118亿吨全球绿氢需求空间为2456120万吨2021-2025祖国鹏年全球绿氢需求量和渗透率年均复合增速CAGR分别为895778氢能行业首席分析2021-2030年全球绿氢需求量和渗透率年均复合增速分别为900769此师外叠加新能源装机加速零边际成本的新能源电力的消纳和储能需求进一步驱动S1010512080004绿氢的发展预计全球绿氢产业将开启增长周期政策支持日趋完善绿氢项目渐成规模出于环境保护能源安全和经济效益三个维度考虑全球主要经济体大力支持本国绿氢产业发展纷纷出台国家氢能发展规划和支持补贴政策其中欧盟2022年5月REpowerEU计划明确2030年本土产绿氢1000万吨及进口1000万吨目标美国IRA法案要求提升绿氢经林劼济性我国2022年3月氢能产业发展中长期规划2021-2035明确氢能电力设备与新能源产业的发展定位量化目标和应用方向等在政策鼓励和补贴支持下欧洲能源分析师企业大举布局规划项目年制氢产能达700万吨美国能源公司集中在加州及S1010519040001德州规划布局多项绿氢项目预计2023-2024年开始建设计划于2024-2026年逐步投产我国能源公司也纷纷布局风光一体化绿氢耦合项目截至2023年2月我国规划年产绿氢超过2万吨的大规模绿氢示范项目近20个预计电力设备及新能源行业2023-2025年全球绿氢项目密集开建评级强于大市首次技术迭代解决痛点电解制绿氢经济性提升目前从技术层面划分电解水制绿氢主要分为碱性电解水制氢AWE质子交换膜电解水制氢PEM阴离子交换膜电解水制氢固体氧化物电解水制氢SOEC由于阴离子交换膜电解水制氢技术和固体氧化物电解水制氢技术处初期阶段因此目前主流的电解水技术为碱性电解水制氢AWE和质子交换膜电解水制氢PEM绿氢制备成本下降路径清晰核心降本方向应在电解槽电堆和系统级别电堆包括电堆设计规模尺寸等降本策略系统包括扩大规模自动化等方式降本此外伴随着行业痛点包括设备成本高核心材料国产化不足储运技术难在技术迭代过程中逐步克服电解制氢的经济性有望进一步提升叠加可再生能源电力成本下降综合能效提升的因素我们测算2030年AWE和PEM电解水制氢技术将具备高经济性证券研究报告请务必阅读正文之后第32页起的免责条款和声明电力设备及新能源行业绿氢专题报告2023328风险因素产业支持政策落地低于预期可再生能源装机规模不及预期新能源发电成本下降不及预期关键技术突破不及预期投资策略在需求空间释放政策支持有效落地以及产业链协同降本的基础上2023年绿氢产业化有望高速开启伴随新能源装机规模高增和发电成本下降绿氢招标初具规模以及技术降本不断推进我们看好绿氢产业的快速发展建议关注两条投资主线一新能源发电领域具有绿氢业务协同和先发布局优势的行业龙头公司以及凭借技术创新抢占市场的新兴势力有望率先受益重点推荐隆基绿能和双良节能关注阳光电源三一重能昇辉科技二在关键材料和零部件国产化环节持续深耕解决行业发展痛点的公司也有望享受产业红利关注京城股份科威尔等给予绿氢行业强于大市评级重点公司盈利预测估值及投资评级EPSPE简称代码收盘价评级2122E23E24E2122E23E24E隆基绿能601012SH402912020425732634201612买入双良节能600481SH15180170541221698928129买入资料来源Wind中信证券研究部预测注股价为2023年3月27日收盘价请务必阅读正文之后的免责条款和声明2电力设备及新能源行业绿氢专题报告2023328目录双重驱动绿氢渗透行业脱碳风光消纳助推需求6绿氢氢能是零碳重要之举绿氢为氢能必然选择6需求行业脱碳打开增量空间新能源消纳助力绿氢发展7空间测算新旧产业双轮驱动绿氢市场增量巨大10发展现状国内外绿氢倍道而进技术迭代路线明晰11项目进展海内外绿氢布局加快试点项目多点推进11技术演进电解技术各有千秋碱性电解正执牛耳14经济性分析设备电耗能效三重因素促降本17行业痛点全周期成本亟须下降关键技术期待突破21痛点一相比化石能源制氢绿氢制备仍需降本21痛点二质子交换膜壁垒高进口依赖程度大23痛点三氢气储运难度大高端气瓶国外领先23产业聚焦产业链日趋完善新老玩家争先入局25海外全球产业链完善龙头公司发展迅猛25中国新老玩家争抢入场稳定格局尚未显现28风险因素30投资策略30请务必阅读正文之后的免责条款和声明3电力设备及新能源行业绿氢专题报告2023328插图目录图1全球终端能源消费占比6图2氢能按制取方式分为灰氢蓝氢和绿氢7图3不同制氢方式碳排放量kgCO2kgH2比较7图42021年各国碳排放量占比7图52015-2021年中国能源消费结构占比7图62020年我国二氧化碳排放分布情况8图72020年我国氢气利用结构8图82019-2060E我国能源装机结构9图92019-2060E我国发电量结构9图10光伏发电制氢系统结构图9图11风力发电制氢系统结构图9图12氢能中长期发展规划要点13图13可再生能源制氢及上下游产业链14图14碱性电解池与质子交换膜电解池工作机理对比15图15两种电解水技术对于可再生能源波动性的负载范围和启动时间对比17图16可再生能源波动性对于两种制氢路线平准化成本的影响17图17碱性电解水电解槽系统成本组成17图18碱性电解水制氢生产成本分项占比17图19近年弃风弃光电力规模19图20风电光伏降本带来电解水制氢的经济性19图21绿氢成本构成预测21图22未来制氢成本降低要素分解21图23全球全氟磺酸树脂质子交换膜的主要玩家23图24国内外不同规格质子交换膜产品售价对比23图25不同类型的高压气态储氢瓶对比24图26海外氢能产业链各环节相关企业梳理25图27Nel近年营业收入26图28Mcphy近年营业收入26图29Enapter近年营业收入26图30ITMPower近年营业收入26图31Nel近年在手订单27图32Mcphy近年在手订单27图33Enapter近年在手订单27图34ITMPower近年在手订单27图35中国氢能产业链各环节相关企业梳理28请务必阅读正文之后的免责条款和声明4电力设备及新能源行业绿氢专题报告2023328表格目录表1欧盟碳边境调节机制CBAM法案8表2全球绿氢需求空间测算10表3全球主要国家氢能产业规划目标11表4欧洲能源公司绿氢项目梳理12表5美国绿氢规划项目12表6国内地方政府氢能支持政策13表7国内已开放试点示范运行的绿氢耦合和风光氢储一体化绿氢项目年产2万吨以上13表8碱性水解和质子交换膜电解水技术路线总结比较15表9国内目前已投运的大型绿氢项目16表102023年1-2月已确定开标的大规模绿氢项目16表11不同电解槽技术的关键技术及经济性指标现状和2050年目标18表12AWE和PEM电解水系统制氢成本测算18表13在2000h固定年运营时间下不同电价和碱性电解槽设备成本条件下制氢成本敏感性分析20表14在2000h固定年运营时间下不同电价和质子交换膜电解槽设备成本条件下制氢成本敏感性分析20表15AWE和PEM电解水制氢技术转化效率和市场占比发展评估20表16几种制氢工艺的成本对比21表17不同电解水制氢成本测算22表18各储氢技术路线特点24表19海外主要电解槽公司的产能27表20国内主流电解槽企业产能29表21重点公司盈利预测估值及投资评级30请务必阅读正文之后的免责条款和声明5电力设备及新能源行业绿氢专题报告2023328双重驱动绿氢渗透行业脱碳风光消纳助推需求绿氢氢能是零碳重要之举绿氢为氢能必然选择全球能源结构中化石能源占比依然较高氢能是能源转型重要途径从全球能源结构来看目前终端能源中化石能源消费仍占据了较大比例2021年石油天然气和煤炭的占比分别为3225和28化石能源占比超80长期以来是全球碳排放的主要来源为实现国际能源署IEA2050年零碳经济愿景全球能源结构低碳绿色转型势在必行氢能具有来源丰富多样清洁低碳灵活高效以及应用场景丰富等优点据能源过渡委员会ETC预测在2050零碳场景下直接电力和氢气将成为全球能源结构中最为重要的组成部分图1全球终端能源消费占比石油天然气煤炭核能水电可再生能源10000800060004000200000020112012201320142015201620172018201920202021资料来源BP2022年世界能源统计年鉴英国石油公司发布发布中信证券研究部氢能生产应用广泛绿氢具备减碳优势或是未来主流目前行业中有三种主要氢气制取途径通过制作过程中碳排放量可以划分为灰氢以化石能源煤炭天然气重整制氢或者焦炉煤气氯碱尾气丙烷脱氢等工业副产气制氢方式在生产的过程中排放大量的二氧化碳约226kgCO2kgH2蓝氢在制作灰氢的过程中结合碳捕捉利用及封存技术CCUS减少二氧化碳排放约105kgCO2kgH2绿氢通过可再生能源电解水制取的氢气在制取的过程中几乎没有碳排放约15-50kgCO2kgH2请务必阅读正文之后的免责条款和声明6电力设备及新能源行业绿氢专题报告2023328图2氢能按制取方式分为灰氢蓝氢和绿氢图3不同制氢方式碳排放量kgCO2kgH2比较2520151050灰氢蓝氢绿氢资料来源中信证券研究部资料来源中国氢能产业发展报告2020车百智库发布中国煤炭制氢成本及碳足迹的研究颜祥洲著中信证券研究部需求行业脱碳打开增量空间新能源消纳助力绿氢发展背景梳理双碳转型长期驱动CBAM中短期催化长期动力双碳转型加速能源消费结构清洁化从全球碳排放量来看2021年中国碳排放量为10523亿吨占全球总量的311是全球最大的碳排放国2020年9月22日习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布中国二氧化碳排放力争于2030年达到峰值努力争取2060年前实现碳中和2015年至2021年清洁能源消费在我国能源消费结构中占比逐年提升煤炭石油等化石能源消费占比逐年下降在双碳转型背景下我国能源结构加速向清洁能源调整为氢能发展提供长期驱动力图42021年各国碳排放量占比图52015-2021年中国能源消费结构占比4000原煤原油天然气清洁能源3500100300025008020001500601000405000002002015201620172018201920202021资料来源BP中信证券研究部资料来源国家统计局中信证券研究部中短期催化欧美碳关税和G7气候俱乐部贸易保护政策欧盟碳边境调节机制CBAM将于2023年10月起运行2026年1月正式开征2022年12月12日七国集团发布气候俱乐部的目标及职权文件计划建立以国际目标碳价为核心的气候同盟并对非参与国的进口商品征收统一碳关税欧美碳关税及G7气候俱乐部借助自身低碳先发优势以碳关税为代表的贸易保护形式限制新兴经济体的发展中短期对我国钢铁塑料化工等行业出口造成显著压力发达国家气候俱乐部的潜在影响将迫使请务必阅读正文之后的免责条款和声明7电力设备及新能源行业绿氢专题报告2023328我国扩大碳市场行业覆盖范围加快上述高碳排放行业改良产业流程积极寻求生产端的减碳方式实现低碳转型表1欧盟碳边境调节机制CBAM法案欧盟碳关税法案主要内容征收对象适用于除冰岛列支敦士登挪威瑞士及五个欧盟海外领地外所有国家的进口商品覆盖气体CO2N2O和PFCs过渡期2023101-20251231正式执行202311产品范围钢铁铝电力水泥化肥氢特定前体及某些下游产品如螺钉和螺栓等钢铁产品排放类型直接排放特定条件下的间接排放未来规划2026年前考虑扩大至有机化学品和塑料2030年前扩大至EU-ETS覆盖的所有行业免费配额2034年完全取消执行机构欧盟委员会统一征收出口补贴2025年前必要时提案资料来源欧盟委员会欧洲议会中信证券研究部传统行业减碳为绿氢发展提供广阔需求氢能的应用场景主要集中在交通工业发电及建筑四大领域从2020年二氧化碳排放量占比来看我国电力工业建筑和交通四大领域分别占比405365113和1162020年我国应用在合成氨甲醇炼油直接燃烧及其他工业领域的氢能占比分别为37191015和19其中工业交通是氢能的主要应用领域建筑发电等仍然处于探索阶段在双碳转型的长期驱动和欧美碳关税的中短期驱动下我国各行业脱碳势在必行而绿氢具备零碳排的制备优势在各行业应用场景中减碳空间极大图62020年我国二氧化碳排放分布情况图72020年我国氢气利用结构1161511337405191036519合成氨用氢甲醇用氢炼油用氢电力工业建筑交通其他工业领域用氢直接燃烧资料来源中国氢能联盟中信证券研究部资料来源36氪中国氢能联盟中信证券研究部新能源消纳需求保障绿氢制备长时储能拓宽应用场景可再生能源装机加速预计2050年将成为电力主体根据国家能源局统计2021年全国发电装机容量约238亿千瓦同比79其中风电装机容量约33亿千瓦同比166光伏装机容量约31亿千瓦同比209全国可再生能源发电量达248万亿kWh占全社会用电量的298其中风电6526亿kWh同比增长405光伏发电3259亿kWh同比增长251随着十四五电力规划的实施我们预计到2025年请务必阅读正文之后的免责条款和声明8电力设备及新能源行业绿氢专题报告2023328我国风电太阳能发电总装机及发电量将达1087亿kW187万亿kWh到2030年我国风电太阳能发电总装机容量将达12亿kW以上到2050年可再生能源成为电源装机的增量主体80以上的电量将由水电太阳能发电风电核电等清洁能源共同承担图82019-2060E我国能源装机结构图92019-2060E我国发电量结构风电常规水电煤电装机占比太阳能装机占比抽水储能核电风电装机占比其他装机占比火电太阳能发电非化石能源占比风电光伏占比1001001000080605050004020000002019202020212022E2023E2024E2025E2026E2027E2028E2029E2030E2050E2060E资料来源全球能源互联网发展合作组织中信证券研究部预测资料来源中电联全球能源互联网发展合作组织中信证券研究部预测绿氢助力风光消纳实现能源高效利用随着新能源装机的迅速发展风电光伏发电在发电量结构中的占比也不断提高对于边际成本为零的新能源电力的弃电消纳问题凸显用新能源风光互补耦合发电制氢有利于提高可再生能源的利用效率同时解决弃风弃光的消纳问题此外新能源发电的不稳定性产生直接储电需求储氢是长时储能的最优选择相比于电化学储能兆瓦级MW容量以日计储能时间抽水蓄能容量的吉瓦级GW容量以月计储能时间氢能储能的容量是太瓦级TW时间可以达到1年以上加之跨区域长距离储能和能量转化形式多样化的优点储氢是长时储能的最优选择图10光伏发电制氢系统结构图图11风力发电制氢系统结构图资料来源双碳目标下可再生能源制氢技术综述及前景展望资料来源双碳目标下可再生能源制氢技术综述及前景展望李建林李光辉马速良等李建林李光辉马速良等请务必阅读正文之后的免责条款和声明9电力设备及新能源行业绿氢专题报告2023328空间测算新旧产业双轮驱动绿氢市场增量巨大基本假设1建筑发电领域氢能应用仍然处于探索阶段且用量相对较小主要贡献来自于工业和交通领域用氢需求根据IEA预测2030年全球氢能需求达到18亿吨2在全球能源结构向清洁低碳转型背景下绿氢发展进程有望加快根据IEA预测2030年全球绿氢份额达到34左右3随着近两年风光氢一体化示范项目密集开建以及2025年后碳排放考核进一步趋严叠加电价下降的因素绿氢有望与天然气制氢实现平价我们预计全球绿氢渗透率2025年为152030年达到34我们预计20252030年全球氢气需求量1118亿吨全球绿氢需求空间为2456120万吨2021-2025年全球绿氢需求量和渗透率年均复合增速CAGR分别为8957782021-2030年全球绿氢需求量和渗透率年均复合增速分别为900769表2全球绿氢需求空间测算项目20212022E2023E2024E2025E2030E传统工业领域炼化用氢万吨398041884429469349596390占全球用氢比例424242414136合成氨用氢万吨338035983832410144086480占全球用氢比例363636363636甲醇用氢万吨146014991618174318863240占全球用氢比例151515151518冶金用氢万吨5206006397068201440占全球用氢比例666678交通领域燃料汽车用氢万吨410213443180占全球用氢比例00010203041其他86100106114129270占全球用氢比例091010101115全球氢气需求合计万吨9430999610646113911224518000同比增长60657075全球绿氢占氢气需求比例0200300612203400全球绿氢需求合计万吨1930641372456120资料来源IEA中信证券研究部预测请务必阅读正文之后的免责条款和声明10电力设备及新能源行业绿氢专题报告2023328发展现状国内外绿氢倍道而进技术迭代路线明晰项目进展海内外绿氢布局加快试点项目多点推进多重因素驱动欧美诸国相继出台支持政策首先从环保的角度欧洲和欧盟在碳市场EUETS的框架之下各国都肩负着脱碳的任务其次从能源安全角度化石能源禀赋较差的国家希望通过氢能革命摆脱对化石能源的严重依赖典型如日韩此外俄乌冲突使得欧盟也将发展氢能作为能源安全的重要方向此外出于经济原因想要保持产业领先地位或希望通过氢气出口赚取经济收益典型如美国澳大利亚目前全球氢能发展相对领先的地区有美国欧洲日韩已出台相应氢能战略目标支持本国绿氢产业发展表3全球主要国家氢能产业规划目标国家文件发布时间战略规划通过发展氢能实现工业脱碳加强德国工业并确保德国在全国家氢能战略2020球市场的机会目标未来10年可再生能源制氢成本降低80至1美元kg氢能攻关计划2021德国清洁氢产量增加5倍2050年清洁氢贡献约10碳减排量304050年美国清洁国家清洁氢能战略和路线图2022氢需求达100020005000万吨年30年前制氢成本降至2草案美元kg35年前制氢成本降至1美元kg2021到2030年实现5GW低碳氢生产能力推动整个经济系统英国英国氢能战略脱碳支持英国的新就业和清洁增长发展电解制氢实现工业脱碳提升氢能产业竞争力创造新法国法国国家无碳氢能发展战略2020的就业岗位荷兰国家氢能计划20202025年电解槽容量达到05GW2030年达到3-4GW2024年电解槽装机容量在300到600兆瓦之间2030年西班牙国家氢能路线图2020电解槽容量达到4GW绿氢占氢气消耗总量25同时绿氢项目将累计达到90亿欧元明确2020-2030年氢能制储输运环节的技术经济指标制氢环节电解槽成本300美元kW运氢环节2美元美国氢能计划发展规划2020kg储氢环节将能量密度22kWhkg17千瓦时升的车载储氢系统成本降至8美元kWh用氢环节将车用氢气价格降至2美元kg氢能目标是到2030年实现300万吨年供应量2050年日本2050碳中和绿色增长战略20202000万吨年供应量到2030年构建产能达100万吨的清洁氢能生产体系并将氢能领先国家愿景2021清洁氢能比重升至50韩国目标2040年氢需求量达526万吨建立海外制氢基地通国家氢能目标2021过进口满足绿氢需求国内制氢成本下降到3000韩元kg约合人民币16元kg以下资料来源北极星氢能网中信证券研究部欧洲能源企业大举布局规划项目制氢产量700万吨欧洲各大能源公司已入局绿氢除了布局本土项目也在新能源发电资源丰富的澳大利亚哈萨克斯坦等有所布局项目目标大以满足2022年5月REpowerEU计划提出的2030年本土产绿氢1000万吨及进口1000万吨目标其中英国BP完成收购澳大利亚绿色氢开发项目亚洲可再生能源中心405的份额该项目拟建26GW新能源发电并配套160万吨绿氢或900万吨氨年此外包括德国SvevindEnergyGroup壳牌法国Lhyfe西班牙能源公司Cepsa法国道请务必阅读正文之后的免责条款和声明11电力设备及新能源行业绿氢专题报告2023328达尔在内的欧洲能源公司加速在各地布局绿氢项目规划项目年制备绿氢规模达700万吨表4欧洲能源公司绿氢项目梳理项目名称所在地区年产绿氢万吨年规划建设或投产时间绿色氢开发项目亚洲可再生能源中心AREH澳大利亚160哈萨克斯坦20GW绿色氢能项目哈萨克斯坦2002032年满产海上风电可再生氢工厂荷兰22025正式投产荷兰北部海岸3-4GW风力发电厂荷兰1002030年前建设海上风电大型制氢项目荷兰30最早2026投产Cepsa财团绿色氢能产业项目--40普埃托利亚诺绿氢生产厂西班牙42027年满产费利克斯托港绿氢项目英格兰--2026年投入运营HyGreenTeesside制氢项目英格兰--2025年投产可再生能源制氢基地Masshylia法国--2024年投入运营海上绿氢工厂法国150绿色能源港口威廉港扩建新氢枢纽计划德国132028年投产规划总计年产绿氢约700万吨资料来源氢能洞察2022麦肯锡中信证券研究部美国IRA法案提升绿氢经济性项目规划稳步推进2022年8月美国IRA方案为绿氢提供开创性税收减免和可直接用于付款的条款制氢工厂在生产每kg氢气产出二氧化碳小于4kg的条件下根据二氧化碳排放量的不同可享受012-06美元kg氢气的税收抵免额度对于2033年以前开始建设的制氢项目项目运营的前10年将获得5倍的税收抵免额度即06-3美元kg氢气绿氢可享受3美元kg补贴且10年后将继续受益012-06美元kg的标准税收抵免额度在此政策支持下美国能源公司集中在加州及德州规划布局绿氢项目预计2023-2024年开始建设按计划将于2024-2026年逐步投产表5美国绿氢规划项目项目规模开发商计划时间得克萨斯州绿氢项目250万吨年GHI2026年投产加利福尼亚州可再生能源制氢项目2万吨年美国元素资源公司2025年投产德克萨斯州博蒙特工业区绿氢工厂120MW峰堡新能源公司2024年中投产南加州绿氢电解工厂10GW-20GW南加州天然气公司-密西西比清洁氢中心122万吨年HyStorEnergy2025年投入商用资料来源北极星氢能网中信证券研究部中国顶层设计明确氢能发展目标地方出台配套支持政策国家发改委2022年3月23日发布氢能产业发展中长期规划2021-2035简称行业中长期规划明确氢能产业的发展定位量化目标和应用方向产业定位方面氢能被正式确定是能源体系的重要组成部分且氢能产业链相关环节也被纳入国家战略新兴产业的范畴2025年量化目标方面行业中长期规划提出一是氢能车保有量达到5万辆二是可再生能源制氢量在1020万吨应用方向上政策规划了包括交通储能分布式能源以及工业领域的减碳四大方面截至2022年底22个省市相继制定并出台了本地区氢能发展规划以及相关配套政策积极响应国家氢能战略支持绿氢产业发展请务必阅读正文之后的免责条款和声明12电力设备及新能源行业绿氢专题报告2023328图12氢能中长期发展规划要点国家能源体系重要组成部分氢能定位战略新兴产业2025年氢能车保有量至5万辆数量目标可再生能源制氢量在1020万吨交通领域车辆领域与锂电互补储能领域长周期大规模场景应用方向分布式能源工业领域减碳资料来源国家发改委氢能产业发展中长期规划2021-2035年中信证券研究部表6国内地方政府氢能支持政策发布时间地区名称20198新疆关于在新疆支持和促进氢能源产业发展20217海南海南省高新技术产业十四五发展规划20221山西氢能产业发展中长期规划2022-2035年20222内蒙古内蒙古自治区十四五氢能发展规划20223内蒙古关于促进氢能产业高质量发展的意见202211宁夏宁夏回族自治区氢能产业发展规划202212吉林支持氢能产业发展若干政策措施试行20231甘肃甘肃省人民政府办公厅关于氢能产业发展的指导意见青海省促进氢能产业发展的若干政策措施青海省氢能产业发展三年行动方案20231青海2022-2025年青海省氢能产业发展中长期规划2022-2035年20231四川四川省能源领域碳达峰实施方案资料来源各地方政府官网中信证券研究部风光大基地就地消纳配套绿氢项目密集开建风光大基地建设地区存在新能源开发模式较为单一和应用场景不足的特点因此电网消纳和调度运行压力较大在地方相继出台绿氢产业支持政策后为获取新能源建设指标国内能源公司纷纷布局风光一体化绿氢耦合项目截至2023年2月我国规划年产绿氢超过2万吨的大规模绿氢示范项目近20个从区域上看由于内蒙古具备发展可再生能源大规模制氢的良好条件潜在制氢产能超过330万吨上述项目多集中于内蒙古其次为新疆和吉林等地表7国内已开放试点示范运行的绿氢耦合和风光氢储一体化绿氢项目年产2万吨以上总规模制氢能力地点项目名称预计投产时间MW吨年内蒙古鄂尔多斯乌审旗风光融合绿氢化工示范项目2024年6月40020000乌拉特中旗甘其毛都口岸加工园区风光氢储内蒙古巴彦淖尔2023年12月50036000氨一体化项目内蒙古兴安盟科右前旗风储制氢制氨一体化示范项目2024年7月50021600内蒙古赤峰市赤峰市能源物联网零碳氢氨一体化示范项目2023年8月50024200国际氢能冶金化工产业示范区新能源制氢联内蒙古包头2024年12月50028009产无碳燃料配套风光发电一体化示范项目乌兰察布兴和县风光发电制氢合成氨一体化内蒙古乌兰察布2024年年底50025700项目国能阿拉善高新区百万千瓦风光氢氨基础内蒙古阿拉善盟2024年60022300设施一体化低碳园区示范项目内蒙古阿拉善盟腾格里60万千瓦风光制氢一体化示范项目2024年12月60020827请务必阅读正文之后的免责条款和声明13电力设备及新能源行业绿氢专题报告2023328总规模制氢能力地点项目名称预计投产时间MW吨年中石化鄂尔多斯市乌审旗风光融合绿氢化工内蒙古乌兰察布2027年6月2546100000示范项目二期兴安盟京能煤化工可再生能源绿氢替代示范内蒙古兴安盟2024年12月50026816项目辽宁台安中能建辽宁台安县新能源制氢制氨项目56000内蒙古通辽通辽千万千瓦级储氢氨一体化零碳产业园1000050000内蒙古锡林郭勒内蒙古多伦县风光储氢制绿氨项目25000内蒙古包头包头市达茂旗风光制氢绿色化工一体化项目2024年12月5002232110万吨年液态阳光二氧化碳加绿氢制内蒙古鄂尔多斯2025年5月62521000甲醇技术示范项目内蒙古鄂尔多斯鄂托克旗风光制氢一体化合成绿氨项目2023年12月50520000新疆库车中国石化新疆库车绿氢示范项目一期2023年6月30020000新疆伊犁州伊宁市伊宁市光伏绿电制氢源网荷储一体化项目20000资料来源氢能汇微信公众号北极星风力发电网中信证券研究部技术演进电解技术各有千秋碱性电解正执牛耳绿氢上下游产业链包括可再生能源供电制氢系统辅助系统储运系统和下游应用可再生能源制氢处于氢能产业链的上游可再生能源转化的多余电能通过变流器调压后进入电解水制氢装置在电解槽中进行水电解制氢制备的氢气经过提纯进入氢气储存系统一部分气体通过燃料电池发电系统实现电网侧调峰另一部分气体通过长管拖车液氢槽车或者管网运输等方式进入用能终端或加氢站以满足交通运输发电化工生产及冶金等行业下游氢能消费需求图13可再生能源制氢及上下游产业链资料来源中信证券研究部目前从技术层面划分电解水制氢主要分为碱性电解水制氢AWE质子交换膜电解水制氢PEM阴离子交换膜电解水制氢固体氧化物电解水制氢SOEC由于阴离子交换膜电解水制氢技术处于研究起步阶段而固体氧化物电解水制氢技术处于初步示范阶段因此目前主流的电解水技术为碱性电解水制氢AWE和质子交换膜电解水制氢PEM比较两种电解水制氢技术碱性电解水技术凭借成本低技术成熟度高的优势请务必阅读正文之后的免责条款和声明14电力设备及新能源行业绿氢专题报告2023328目前在国内是主流路线PEM电解水技术目前已经初步形成产业化并在部分地区建设示范应用随着技术的进步和成本的下降我们预计最快将在20252030年形成规模化应用图14碱性电解池与质子交换膜电解池工作机理对比资料来源IRENA中信证券研究部表8碱性水解和质子交换膜电解水技术路线总结比较技术特征碱性水电解质子交换膜PEM技术成熟度已应用逐步开始应用电解液氢氧化钾KOHPFSA膜电极催化剂氧侧镀镍穿孔不锈钢氧化铱电极催化剂氢侧镀镍穿孔不锈钢铂炭黑阳极多孔传输层镍网镀铂多孔金属钛阴极多孔传输层镍网烧结多孔钛或碳布双极板阳极镀镍不锈钢镀镍钛双极板阴极镀镍不锈钢镀金钛框架和密封PSUPTFEEPDMPTFEPSUETFE电流密度高体积小重量轻无碱液带来的腐优点技术成熟成本低蚀产品气体纯度较高设备效率6070-90与可再生能源耦合困难容易电流密度低体积和重量大碱缺点设备成本相对较高催化剂成本高且稀缺液有腐蚀性资料来源国际可再生能源署IRENA中信证券研究部已投运及新招标的风光配氢项目多以碱性电解水制氢技术为主2021年在双碳目标提出之后国内电解水制氢项目规划和推进逐步加快目前国内已投运的电解水制氢路线多以碱性电解槽为主主要是碱性电解槽技术路线成熟成本具有显著优势我们统计发现2023年1-2月以来已开标的大规模绿氢项目技术路线也都以碱性为主PEM电解槽由于成本高商业推广依然需要时间而且在目前的国内商业模式下PEM槽的技术优势并不明显请务必阅读正文之后的免责条款和声明15电力设备及新能源行业绿氢专题报告2023328表9国内目前已投运的大型绿氢项目项目地点电解技术电解槽公司河北沽源风电制氢综合利用示范项目河北张家口碱性德国麦克菲McPhy国家能源集团大规模风光互补制氢关键技河北张家口碱性苏州竞立术研究及示范张家口市交投壳牌新能源有限公司氢能一河北张家口碱性中船718所体化示范基地建设项目液态太阳燃料合成示范工程项目甘肃兰州碱性苏州竞立国电投宁东可再生能源制氢项目宁夏宁东碱性中船718所张家口海珀尔制氢加氢项目河北张家口碱性中船718所宝丰能源太阳能电解制氢储能项目宁夏宁东碱性中船718所苏州竞立中关村延庆园加氢站二期冬奥会配套制北京延庆区纯水德国西门子加氢项目山西大同首座500Nmh水电解制氢装置山西大同碱性北京中电丰业及储存吉电股份风能制氢一体化示范项目吉林白城碱性中船718所安徽六安兆瓦级氢能综合利用站科技示范安徽六安碱性北京中电丰业中科院大化所项目PEM制氢及燃电系统项目中国石化新疆库车绿氢示范项目新疆库车碱性隆基氢能中船718所苏州竞立资料来源各公司及项目官网中信证券研究部表102023年1-2月已确定开标的大规模绿氢项目项目状态电解槽招标量招标人技术国能宁东可再生氢碳减排示范区一期项目待建5000Nm3h25MW国华投资宁夏分公司碱性涞源氢阳新能源开涞源县300MW光伏制氢项目待建2x600Nm3h6MW碱性发有限公司大连洁净能源集团海水制氢产业一体化示范项目待建60MW碱性有限公司平凉海螺崆峒区峡门100兆瓦风力发电及平凉海螺水泥有限待建碱性制氢项目责任公司鄂托克前旗上海庙经济开发区深能北方光长江勘测规划设计待建9000Nm3h45MV碱性伏制氢项目研究有限责任公司中石化新星内蒙古绿鄂尔多斯市风光融合绿氢示范项目待建390MW碱性氢新能源有限公司1500Nm3h7七台河润沐新能源七台河勃利县200MW风电制氢项目待建碱性5MV有限公司391000Nm3h吉林电力股份有限大安风光制绿氢合成氨一体化示范项目待建碱性195MW公司资料来源各地方政府官网中信证券研究部PEM与新能源的耦合优势明显未来有望发展为主流由于可再生能源如风力光伏发电存在较大的波动性该波动性诸如风光的间断式供应不稳定性以及季节性使得风电机组的输出功率和风速有关光伏发电和气温有无遮挡太阳等基础因素有关因此风光的随机性和间歇性对于电解水制氢设备的耦合匹配程度要求较高尤其是对于负载范围不同冷热情况下的启动时间都比较敏感根据可再生能源电解制氢成本分析郭秀盈李先明许壮等著测算相同条件下碱性电解水和质子交换膜电解水技术的制氢平准化成本LCOH随可再生能源波动性敏感变化PEM电解的经济性优于AWE电解技术随着欧盟电解槽制氢响应时间小于5s规定的出台在技术迭代和成本下降的基础上PEM电解技术或将逐步取代碱性电解技术请务必阅读正文之后的免责条款和声明16电力设备及新能源行业绿氢专题报告2023328图15两种电解水技术对于可再生能源波动性的负载范围和启图16可再生能源波动性对于两种制氢路线平准化成本的影响动时间min对比资料来源可再生能源电解制氢成本分析郭秀盈李先明许资料来源可再生能源电解制氢成本分析郭秀盈李先明许壮等著中信证券研究部壮等著经济性分析设备电耗能效三重因素促降本设备因素电解水制氢设备主要由电解槽和辅助系统构成电解槽占设备成本50左右全套的电解水制氢设备主要由电气设备供电系统电解槽气液分离干燥纯化系统及其他系统补水电控热处理等构成目前主流电解水制氢方案碱性电解槽PEM中电解槽仍为设备成本中占比最大的部分约50电气设备占比15气液分离干燥纯化系统占比15其他辅助设备占比10左右碱性电解槽已经基本实现国产化PEM仍在国产化进程中图17碱性电解水电解槽系统成本组成图18碱性电解水制氢生产成本分项占比设备及制造成本电解槽电耗去离子水氢处理冷却82045505522资料来源IRENA中信证券研究部资料来源IRENA中信证券研究部请务必阅读正文之后的免责条款和声明17电力设备及新能源行业绿氢专题报告2023328电解槽降本路径明晰制氢成本持续下降对于PEM电解系统成本主要由电极膜片等核心部件的成本驱动长期来看可通过电解槽关键技术更新如提升电催化剂活性提高膜电极中催化剂的利用率改善双极板表面处理工艺优化电解槽结构等来给设备降本提升电解水制氢的经济性尽管各类电解槽技术成本和性能不尽相同但每种技术都有自己的优劣势由于规模应用和交付距离不同预计系统成本仍将处于很大范围内核心的降本方向应在电解槽电堆和系统级别电堆包括电堆设计规模尺寸等降本策略系统包括扩大规模自动化等方式降本随着两种技术路线的持续降本以及行业平均用电成本的下降我们判断电解水制氢技术在2030年的制氢成本将下降至20元kg以内实现与化石能源制氢成本平价表11不同电解槽技术的关键技术及经济性指标现状和2050年目标现状2050年目标指标PEMAWEPEMAWE额定电流密度Acm21-202-084-62电压范围限值V14-2514-31717运行温度50-8070-908090单元压力bar30307070负荷范围5-12015-1005-3005-300氢气纯度999-99999999-99999999-999999999999电压效率低热值50-6850-688070电耗率电堆kWhkg47-6647-664242电耗率系统kWhkg50-8350-784545寿命电堆万小时661010电堆单元规模1MW1MW10MW10MW电极面积cm215001万-3万100003万冷启动分钟2050530资料来源IRENA中信证券研究部表12AWE和PEM电解水系统制氢成本测算碱性电解水制氢质子交换膜电解水制氢目前成本2030年E目前成本2030年E产能标方h1000200010002000工作时间h天6666产能年工作时间h年2000200020002000年产能标方2000000400000020000004000000年产能kg178571448000002240000044800000土建安装万300200300200电解槽万60090025002800辅助系统万60090025002800固定资产设备合计万1500200053005800生命周期年20202020折旧成本元标方038025133073设备维修元标方008007007007耗电量kwh标方5555电费电价元kwh0301503015电费元标方1507515075耗水量吨标方00016000160001600016水价元吨2222原材料水费元标方00032000320003200032耗KOH质子交换膜kg标00004000040000800008请务必阅读正文之后的免责条款和声明18电力设备及新能源行业绿氢专题报告2023328碱性电解水制氢质子交换膜电解水制氢目前成本2030年E目前成本2030年E方平米标方单价元kg元平米10101000300KOH质子交换膜成本元00040004027008标方人员人4242人工工资万元人年810810人工费元标方016005016005合计成本元标方212113332168总成本折算重量标方kg112112112112合计成本元kg238126372188资料来源中国氢能联盟中国氢能产业发展报告中信证券研究部测算电耗因素从电解水制氢成本构成看目前碱性电解水制氢技术中的电力成本占制氢成本的70以上因此电力降本将是未来制氢技术发展的关键1短期而言大量弃风弃水弃光导致的弃电是发展电解水制氢的有利条件尤其是西北东北及西南等可再生能源较为充足的区域每年的潜力制氢能力可达百万吨国家能源集团数据显示利用当地废弃水电和富余电力进行水电解制氢其制氢所需电力成本可低于11元kg具有很高的经济性优势2中长期看随着光伏风电等可再生能源发电规模上升和成本下降电解水制氢经济价值将凸显根据我们测算2020年光伏风力发电度电成本分别为030035元kWh到2030年将有望分别降至020025元kWh到2050年可再生能源在一次能源需求中的占比预计将达到61其中风电和光伏合计超70未来光伏和风电等可再生能源平价上网为电网电力制氢提供更多选择可望大幅降低制氢的电力成本图19近年弃风弃光电力规模亿千瓦时图20风电光伏降本带来电解水制氢的经济性元kWh弃光电量弃风电量光伏发电风力发电弃光率弃风率7001804600161403500124001002300862000141002000202020252030205020152016201720182019资料来源国家能源局中信证券研究部资料来源国网能源研究院中信证券研究部预测请务必阅读正文之后的免责条款和声明19电力设备及新能源行业绿氢专题报告2023328在运营时间为2000小时条件下其他因素保持相同我们分别进行两种电解水制氢对于电价和设备成本的敏感性分析预计到2030年电价进入01-02元kWh区间后AWE系统电解水制氢成本有望降至100-182元kWhPEM系统电解水制氢成本有望降至129-210元kWh经济性逐步凸显表13在2000h固定年运营时间下不同电价和碱性电解槽设备成本条件下制氢成本敏感性分析元kg设备成本万元制氢成本敏感性分析元kg150012001000900800600064063973923893863800535034133633333032404294285280277274268电价元kWh032382292242212182120218217316816516215601126117112109106100资料来源中信证券研究部测算表14在2000h固定年运营时间下不同电价和质子交换膜电解槽设备成本条件下制氢成本敏感性分析元kg设备成本万元制氢成本敏感性分析元kg53004000300020001000600064344264204174144090537837036436135835304322314308305302297电价元kWh032662582522492462410221020219619319018501154146140137134129资料来源中信证券研究部测算技术进步和规模提升将推动电解制氢系统能耗和运维成本降低伴随着可再生能源电解水技术进步整体能源转换效率将持续提升根据车百智库预计到2030年PEMAWE电解水的能源转换效率将分别达到63652050年整体能效将达到74和78目前来看碱性电解槽凭借成本低和经济性好占电解水制氢主要的市场份额而随着PEM技术的不断成熟质子交换膜国产化加速突破长期来看预计PEM电解槽的成本和市场份额将逐渐提高与碱性电解槽接近持平此外未来电解水应用的渗透率不断提升将带来显著规模效应原料成本运行效率等将进一步优化推动综合成本下降表15AWE和PEM电解水制氢技术转化效率和市场占比发展评估2025年2030年2040年2050年PEM电解槽能源转化效率60636874碱性电解槽能源转化效率63657178PEM电解槽市场占比5102040碱性电解槽市场占比95908060资料来源车百智库预测中信证券研究部因此通过可再生能源电力成本技术进步和规模化应用带动设备成本下降及效率提升根据中国氢能产业发展报告2020车百智库发布数据预计到2030年电解水制氢成本将降至20元kg以内海外降至19美元kg将实现与传统来源的氢能竞争根据IRENA数据至2050年的更长期时间内全球绿氢生产成本可降低80以上请务必阅读正文之后的免责条款和声明20