本报告导读：
　　随着制取技术的成熟，以及清洁低碳要求的提高，绿氢将加速发展。现阶段碱性电解槽制氢和PEM电解槽制氢技术并行，向着单体大制氢量、低能耗的方向快速发展。
　　摘要：
　　投资建议：我们认为随着绿氢制取技术成熟，以及风光等可再生能源装机占比提升，绿氢成长空间将进一步打开，制氢和燃料电池企业有望充分受益，建议关注：1）电解槽技术成熟，有望快速实现项目落地的公司，推荐标的：隆基绿能、阳光电源、明阳智能，受益标的：科威尔；2）拥有成熟燃料电池产品的公司，受益标的：亿华通等。
　　“灰氢”是目前最主要的氢气来源。根据中国氢能联盟数据统计，2022年我国氢气的产量达到4004万吨，煤制氢是最主要的制氢途径，2021年煤制氢占比62%。全球来看，根据IEA数据统计，2021年全球氢气总产量为9400万吨，其中，天然气制氢占比55%，煤制氢占比17%，工业副产氢占比16%。
　　工业副产氢产地覆盖范围广，资源负荷中心都具备一定产能，潜在产能超1000万吨。与可再生能源丰富的西北地区相比，工业副产氢可覆盖京津冀、长三角和广东地区，与氢能应用先发地区相匹配。目前我国的焦炉煤气、氯碱化工、合成氨及合成甲醇、丙烷脱氢等工业每年能够提供百万吨级的副产氢气供应，工业副产氢可在氢能产业发展初期提供低成本、分布式氢源，有利于氢能的快速发展。
　　绿氢制备降本空间大，远期绿氢成本与灰氢持平。远期来看，碱性电解槽制氢成本和PEM电解槽制氢成本的降幅分别达到63.1%和73.8%。碱性电解槽制氢成本的降低主要受益于电耗及电价的降低带来的运营成本下降，以及寿命的延长带来的固定资产均摊成本下降，两者的降幅分别达到78.0%和79.5%。PEM电解槽制氢成本的降低主要受益于电价的下降，以及国产化替代带来的设备成本下降叠加寿命延长带来的均摊成本下降，两者的降幅分别达到94.2%和57.8%。截至2023年上半年，中国电解槽名义总产能超过14GW，其中碱性电解槽占比约94%，PEM电解槽约6%。目前行业较为分散，大部分厂商碱性电解槽产能在0.5-1.5GW之间。为实现绿氢加速放量，降本增效是当前技术迭代的重心，电解槽向着高单体制氢量、低能耗的方向快速发展。
　　风险提示：制氢降本不及预期，氢气储运发展不及预期等。
　　

研究报告全文：股票研究TableindustryInfo新兴能源TableMainInfoTableTitle评级TableInvest增持20230927上次评级增持碱性槽和PEM并行电解水制氢日渐成熟TablesubIndustry细分行业评级行制氢行业专题报告业石岩分析师庞钧文分析师马铭宏分析师专0755-23976068021-386747030755-23976068shiyan019020gtjascompangjunwengtjascommaminghong027534gtjasc题证书编号S0880519080001S0880517120001S0880523050001研om本报告导读究随着制取技术的成熟以及清洁低碳要求的提高绿氢将加速发展现阶段碱性电解相关报告TableDocReport槽制氢和PEM电解槽制氢技术并行向着单体大制氢量低能耗的方向快速发展新兴能源复合集流体产业化加速市场空摘要间广阔20230925TableSummary投资建议我们认为随着绿氢制取技术成熟以及风光等可再生能源新兴能源欧洲反补贴影响有限氢领域多装机占比提升绿氢成长空间将进一步打开制氢和燃料电池企业有点开花望充分受益建议关注1电解槽技术成熟有望快速实现项目落20230925地的公司推荐标的隆基绿能阳光电源明阳智能受益标的新兴能源固态电池产业化提速电池材料再迎拓展科威尔2拥有成熟燃料电池产品的公司受益标的亿华通等20230916灰氢是目前最主要的氢气来源根据中国氢能联盟数据统计新兴能源国君电新新能源汽车数据库20230913年我国氢气的产量达到万吨煤制氢是最主要的制氢途2022400420230914径2021年煤制氢占比62全球来看根据IEA数据统计2021新兴能源国君电新动力电池数据库证年全球氢气总产量为9400万吨其中天然气制氢占比55煤制20230913券氢占比17工业副产氢占比1620230914工业副产氢产地覆盖范围广资源负荷中心都具备一定产能潜在产研究能超1000万吨与可再生能源丰富的西北地区相比工业副产氢可报覆盖京津冀长三角和广东地区与氢能应用先发地区相匹配目前我国的焦炉煤气氯碱化工合成氨及合成甲醇丙烷脱氢等工业每告年能够提供百万吨级的副产氢气供应工业副产氢可在氢能产业发展初期提供低成本分布式氢源有利于氢能的快速发展绿氢制备降本空间大远期绿氢成本与灰氢持平远期来看碱性电解槽制氢成本和PEM电解槽制氢成本的降幅分别达到631和738碱性电解槽制氢成本的降低主要受益于电耗及电价的降低带来的运营成本下降以及寿命的延长带来的固定资产均摊成本下降两者的降幅分别达到780和795PEM电解槽制氢成本的降低主要受益于电价的下降以及国产化替代带来的设备成本下降叠加寿命延长带来的均摊成本下降两者的降幅分别达到942和578截至2023年上半年中国电解槽名义总产能超过14GW其中碱性电解槽占比约94PEM电解槽约6目前行业较为分散大部分厂商碱性电解槽产能在05-15GW之间为实现绿氢加速放量降本增效是当前技术迭代的重心电解槽向着高单体制氢量低能耗的方向快速发展风险提示制氢降本不及预期氢气储运发展不及预期等请务必阅读正文之后的免责条款部分行业专题研究目录1政策先行氢能起势32灰氢是目前最主要的氢气来源43工业副产制氢潜在产能超千万吨64电解水制氢碱性和PEM电解槽齐头并进841碱性电解槽1142PEM电解槽145绿氢成本逐渐接近灰氢制备成本186主要标的1961隆基绿能构建绿电绿氢一体化可再生能源解决方案1962阳光电源布局双线制氢路线2163明阳智能打造风电制氢一体化项目2164亿华通受益材料体系同源性上游布局PEM制氢2265科威尔从燃料电池到制氢端布局电源测试设备237投资建议248风险提示24请务必阅读正文之后的免责条款部分2of26行业专题研究1政策先行氢能起势十三五十四五期间政策频频出台推动氢能加速发展2019年两会期间氢能被首次写入政府工作报告2020年4月氢能被写入中华人民共和国能源法征求意见稿2022年发改委能源局颁布了氢能产业发展中长期规划2021-2035年明确了氢能在我国能源绿色低碳转型中的战略定位总体要求和发展目标2023年发改委发布产业结构调整指导目录2023年本征求意见稿涉及氢能应用领域包括电力新能源等11个方面2023年8月我国首个氢能产业链标准体系建设指南发布涵盖基础与安全氢制备氢储存和输运氢加注氢能应用五个子体系随着国家政策的持续加码氢能将在我国得到长远的发展根据氢能产业发展中长期规划2021-2035年至2025年交通工业储能发电等领域试点示范将稳步开展可再生能源制氢量将达到10-20万吨年成为新增氢能消费的重要组成部分至2030年中国将逐步建成较为完备的清洁能源制氢及供应体系对实现碳达峰战略目标形成支撑根据开启绿色氢能新时代之匙中国2030年可再生氢100发展路线图预测到2030年可再生氢供给量将达到770万吨考虑到区域经济产业适用特点可再生氢将率先在化工交通钢铁等技术成熟度较高和应用可行性较好的部门规模化应用图1我国氢能政策频频出台资料来源中国氢能联盟国泰君安证券研究表1我国已制定多项涉及到氢能的政策制定时间制定部门政策标题涉及到氢能的主要内容中华人民共和国能源法征求20204国家能源局氢能首次被列入我国的能源范畴意见稿中华人民共和国国民经济和社明确将氢能列为前沿科技和产业变革重要领20213国务院会发展第十四个五年规划和2035域谋划布局一批未来产业年远景目标纲要关于完整准确全面贯彻发展理推动加氢站建设加强氢能生产储存应用关20219国务院念做好碳达峰碳中和工作的意键技术研发示范和规模化应用见请务必阅读正文之后的免责条款部分3of26行业专题研究2030年前碳达峰行动方案从应用领域化工原料交通人才建设等多202110国务院的通知个方面支持氢能发展加快氢能技术创新和基础设施建设推动氢能202112工信部十四五工业绿色发展规划多元利用发改委国家能源氢能产业发展中长期规划明确了氢能在我国能源绿色低碳转型中的战20223局2021-2035年略定位总体要求和发展目标征求意见稿中涉及氢能的领域包括电力新能产业结构调整指导目录202320237发改委源储能钢铁石化化工建材机械汽年本征求意见稿车船舶轻工信息产业等国家层面首个氢能全产业链标准体系建设指氢能产业标准体系建设指南20238六部委南发布涵盖5个子体系20个二级子体系2023版69个三级子体系资料来源政府部门官网国泰君安证券研究2灰氢是目前最主要的氢气来源主要的制氢方式包括化石燃料制氢工业副产制氢和水电解制氢等三类化石燃料制氢技术成熟度高成本低以煤和天然气制氢为主制氢过程中会排出二氧化碳等温室气体工业副产制氢是指以包含氢气的工业尾气为原料通过变压吸附法PSA法回收提纯制氢由于原料属于工业副产品无需额外的原料投入因此具有成本低廉的特点电解水制氢是指通过直流电将水分子分解为氢气和氧气所产生的氢气纯度高99是未来最主要的绿氢生产方式表2电解水制氢是最环保的技术手段制氢方法反应原理优点缺点煤焦化和煤气煤资源丰富成本低技煤制氢CO2排放化石燃料制氢化术成熟天然气制氢蒸气转化法成本低产量丰富CO2排放空气污染建设地点受原焦炉气制氢分离提纯工业副产成本低材料供应限制工业副产氢氯酸钠尾气脱氯碱制氢氧脱氯PVC产品纯度高原料丰富建设地点受原料供应限制尾气吸附净化生物质制氢催化分解环保技术不成熟纯度低碱性电解制氢技术成熟成本低产气需脱碱需稳定电源质子交换膜制操作灵活尺寸小适合需使用稀有金属铱铂电解水制氢氢电解水制氢可再生发电制氢等成本高且供应链受限固体氧化物电转化率高技术尚不成熟解制氢数据来源毕马威国泰君安证券研究当前绝大部分氢气为灰氢根据中国氢能联盟数据统计2022年我国氢气的产量达到4004万吨根据中国煤炭工业协会统计我国2021年煤制氢是最主要的制氢途径占总量的62工业副产氢天然气制请务必阅读正文之后的免责条款部分4of26行业专题研究氢分别占比1918仅有1的氢气来源于电解水全球来看根据IEA数据统计2021年全球氢气总产量为9400万吨其中天然气制氢占比55煤制氢占比17工业副产氢占比16灰氢同样占主导地位图22022年中国氢气产量超4000万吨中国产量万吨YOY5000403540003030002520200015101000500201220132014201520162017201820192020202120222023E数据来源中国氢能联盟国泰君安证券研究图3中国氢气产量的62来源于煤制氢图4天然气制氢为全球最主要的制氢途径数据来源中国煤炭工业协会国泰君安证券研究数据来源IEA国泰君安证券研究灰氢生产以掌握煤炭石油天然气资源的国有企业为主包括中国神华美锦能源东华能源中石油中石化等中国石化在我国氢能源行业和国内氢气制取市场的产能产量上处于领先地位凭借石油化工的强大实力氢气产能达到350万吨年中国石油氢气产能超过260万吨年煤炭制氢主要集中于山西宁夏陕西等煤炭产区天然气炼油重整制氢则多分布在青岛宁波等地的大型石化炼化基地表3灰氢主要生产区位于山西焦煤产区产区种类年产能山西焦煤产区焦炉气制氢140亿m3氢气产能煤制氢235万吨甲醇制氢217万吨化工副产氢34宁夏宁东能源化工基地240万吨万吨陕西煤炭产区煤制氢35万吨青岛氢能产业聚集区石化炼油副产氢电解水绿氢丙烷脱氢等28万吨请务必阅读正文之后的免责条款部分5of26行业专题研究浙江宁波化工聚集区中石化炼油副产氢舟山LNG重整制氢丙烷脱氢等来源文硕资讯国泰君安证券研究煤制氢和天然气制氢的原材料成本占75以上原材料的价格波动对制氢成本影响较大以煤炭价格800元吨天然气价格3元Nm3为基准计算在考虑碳封存及碳税的影响时煤制氢和天然气制氢的成本分别从108147元kg上涨至156170元kg图5煤制氢原料成本占比75图6天然气制氢原料成本占比76数据来源氢能供应链成本分析及建议国泰君安证券研究数据来源氢能供应链成本分析及建议国泰君安证券研究表3化石燃料制氢成本在108-147元kg之间叠加碳排成本上升至156-170元kg煤炭价格元吨2004006008001000煤制氢成本元kgH2688195108121碳排kgCO2ekgH2199199199199199叠加CCUS成本115128142155169元kgH2叠加碳税的制氢成本116129142156169碳价55元t元kgH2天然气价格元Nm312345煤制氢成本元kgH272109147184221碳排kgCO2ekgH29595959595叠加CCUS成本94132169207244元kgH2叠加碳税的制氢成本95132170207244碳价55元t元kgH2注煤制氢碳排放为1994kgCO2ekgH2假设CCUS封存CO2的量为1894kgH2碳排放为1kgkgH2天然气制氢碳排放为95kgCO2ekgH2假设CCUS封存CO2的量为90kgkgH2碳排放为05kgkgH2数据来源中国CCUS技术发展趋势分析中国氢能发展报告2020国泰君安证券研究3工业副产制氢潜在产能超千万吨我国是全球最大的工业副产氢国家每年能够提供千万吨级的氢气供应与可再生能源丰富的西北地区相比工业副产氢可覆盖京津冀长三角和广东地区与氢能应用先发地区匹配目前我国的焦炉煤气氯碱化请务必阅读正文之后的免责条款部分6of26行业专题研究工丙烷脱氢等工业每年能够提供千万吨级的氢气供应工业副产氢可在氢能产业发展初期提供低成本分布式的氢源有利于氢能的快速发展图中国工业副产氢产地覆盖范围广资源负荷中心都具备一定产能数据来源头豹研究我国副产氢潜在产能超1000万吨1我国是全球最大的焦炭生产国国内焦炭产量约44亿吨占全球产量的60每生产1t焦炭可产生焦炉煤气350-450m3焦炉煤气中氢气占50-60因此焦化副产氢潜在产能达1000亿m32我国氯碱产业烧碱产量约为3000-3500万吨每生产1吨烧碱可生产副产氢208m3每年副产氢气可达75-87万吨3丙烷脱氢产物中氢气占比6095目前国内共有10余个项目投产预计到2023年丙烷脱氢的副产氢气产能可达到37万ta4乙烷脱氢至乙烯产物中氢气占比在95以上每产生一吨乙烯副产氢约107kg2021年我国乙烯产量在2825万吨潜在副产氢产量在303万吨表4工业副产氢技术包括焦化副产氢氯碱副产氢丙烷脱氢乙烷脱氢技术简述氢气产率潜在产能制氢成本利用炼焦过程产生的含氢量高55-770亿m308-13元Nm3焦化副产氢67的焦炉煤气通过净化分离提纯200m3t-焦炭687万t焦炉气价格03元得到氢气Nm3以食盐水为原料采用离子膜或石棉隔膜90亿m313-15氯碱副产氢电解槽生产烧碱和氯气并通过精华提纯208m3t-烧碱80万t元Nm3得到氢气将丙烷通过加热和催化剂的作用使其发37万t089-183丙烷脱氢555Nm3t-丙烷生脱氢反应生成丙烯和氢气元Nm3乙烷在高温高压下脱氢制乙烯副产氢303万t11-13乙烷脱氢107kgH2t-乙烯气氢气纯度在95以上元Nm3合计1077万t数据来源碳中和背景下工业副产氢气能源化利用前景浅析头豹研究国泰君安证券研究请务必阅读正文之后的免责条款部分7of26行业专题研究4电解水制氢碱性和PEM电解槽齐头并进电解水制氢的技术主要包括碱性水电解质子膜纯水电解固态氧化物电解三种技术路线1碱性电解槽投资成本低寿命长规模大但动载性能差电流面密度低2PEM在各性能指标上表现均衡且指标突出适合于各种场景下制氢包括工业制氢便携制氢和用作电网调幅的动态负载但成本偏高3SOEC效率高热机状态动载性能好可快速双向工作但需要高温热源且设备投资大寿命短适用于核电制氢及大规模热电联供等图5电解水制氢主要包括三种技术路线数据来源电解水制氢储能技术现状与展望国泰君安证券研究碱性水电解水分子在直流电作用下在电解池两级发生氧化和还原反应水分子在阴极被还原生成氢气和氢氧根离子氢氧根离子穿过物理隔膜到达阳极在阳极析出氧气生成氧气和水质子膜纯水电解纯水通过进水通道进入催化层在直流电源和催化剂的共同作用下阳极产生氧气和氢离子氢离子穿过质子交换膜与阴极的电子结合产生氢气PEM电解水制氢纯度较高仅存在少量水蒸气经过干燥后可直接用于燃料电池固态氧化物电解按照电解质载流子的不同可分为氧离子传导型SOEC和质子传导型SOEC目前研究较多和发展更为成熟的是氧离子传导型SOEC固体氧化物电解池核心组成包括电解质阳极和阴极中间是致密的电解质层两边为多孔的氢电极和氧电极以氧离子传导型SOEC为例较高温度下700-900在SOEC两侧电极上施加一定的直流--电压H2O在阴极被还原分解产生H2和O2O2穿过致密的固体氧化物电解质层到达阳极失去电子生成O2目前碱性电解水制氢发展最成熟已完全商业化质子交换膜电解水制氢在国内处于商业化初期固体氧化物电解水制氢则仍处于研发和示范阶段请务必阅读正文之后的免责条款部分8of26行业专题研究表5电解水的技术路径中ALK成熟度最高碱性电解水制氢ALK固体氧化物电解水制氢SOEC质子交换膜电解水制氢PEM30的KOH溶液或电解质陶瓷材料YSZ质子交换膜PFSA26的NaOH溶液阳极电极镀镍穿孔不锈钢钙钛矿LSCFLSM等氧化铱阴极电极镀镍穿孔不锈钢氧化锆材料铂炭黑阳极镀铂钛阴极碳布或多多孔传输层镍网粗镍网或泡沫镍孔钛双极板镀镍不锈钢镀钴不锈钢镀镍钛运行温度70-90700-100070-80电流密度1-21-1002-04Acm2电解效率60-7585-10070-90系统效率50-6075-8045-60氢气纯度995-99999999999能耗45-5526-3638-50kWhNm3产氢压力1644MPa操作特征启停较快启停不变启停快动态响应能力较强-强电能质量需求稳定电源稳定电源稳定或波动电堆寿命可达到12万小时-已达到10万小时国外已商业化国内商业化发展阶段完全商业化研发和示范阶段初期有无污染碱液污染石棉致癌无污染清洁无污染最大单槽制氢规1400-260模Nm3h生命周期kh55-1208-2060-100投资成本3000-6000160008000-13800元kW典型商业化规格5MW10kW1MW结构简单技术成结构紧凑恒定电解质浓功率高非贵金属催化剂转优点熟非贵金属催化度波动能源适应性强冷化效率高剂成本低启动快碱液泄露石棉隔膜需要额外热源高温条件增加成本高功耗高催化剂易缺点致癌电流密度有成本启动慢高温下材料易被金属离子毒化限动态相应差老化法国McPhy美国Proton公司Hydrogenics公国外代表企业Teledyne公司挪威-司Nel公司苏州竞立制氢天津中国船舶718所中电丰国内代表企业大陆制氢中国船舶-业大连化物所安思卓718所山东赛克赛斯氢能中国航请务必阅读正文之后的免责条款部分9of26行业专题研究天科技第507所数据来源国际可再生能源署氢能发展战略与前沿技术国泰君安证券研究电解槽是电解水制氢的核心设备现阶段大多企业聚焦于碱性电解槽根据高工氢能截至2023年上半年中国电解槽名义总产能超过14GW其中碱性电解槽占比约94PEM电解槽约6单家厂商碱性电解槽产能大部分在05-15GW之间行业格局较为分散表6电解槽行业格局较为分散多聚焦于碱性电解槽公司名称主要产品现有项目产研基地现有产能年预计产能年IGBT制氢电源碱性水电解阳光氢能槽PEM电解槽气液分离与合肥高新区1GW3GW纯化设备智慧氢能管理系统三期25GW产能水电解智能产国富氢能1GW未来5年线P2X领域5年研发计划国能宁东可再生氢碳减排示范3GW2023年派瑞氢能15GW区一期清水营制氢项目6GW2025年鄂尔多斯鄂尔多斯制氢设备制造基地二鄂尔多斯天华易氢元300MW天15GW期建设投资21亿元津津50MW碱性电解水制氢设备LONGi隆基氢能15GW5-10GW2025年ALKHi1系列考克利尔万吨级绿氢炼化项目常州1GW15GW2023年竞立引进1亿元投资二期厂房奠大陆制氢320台套基凯豪达氢200台套东莞凯豪达东莞能1000MW鄂尔多斯碱水电解槽产线60台套国盛利华鄂尔多斯1GW1350标方碱水电解槽300MW500台套25GW亿利氢田1000标方碱性电解槽500台亿利阳光谷库50台套2024年时代套碱性电解槽生产线布其250MW1000台套2030年赛克赛斯PEM制氢系统GW级180亩在建产能200标方PEM制氢系统氢涌长春绿动动系统软件100MW级PEM长春1GW制氢设备项目康明斯恩本地化产品HyLYZER-1000广东佛山500MW1GW泽数据来源高工氢能国泰君安证券研究当前单槽制氢能力大多为1000-2000Nm3h大标方单槽成为趋势2022年中船718所2000Nm3h的碱性电解槽下线同年明阳智能下线全球最请务必阅读正文之后的免责条款部分10of26行业专题研究大单体碱性水电解制氢设备产氢量达1500-2500Nm3h2023年9月隆基绿能刷新最大单体碱性电解水制氢产氢量达到3000Nm3h表7电解槽向大容量方向发展单槽制氢能力企业下线时间项目应用Nm3h中国华能2021111300华能彭州水电解制氢科技创新项目中石化新星新疆库车绿氢示范项目中石油胜利油田项目河北鸿蒙新能源项目大安风光制绿氢合成氨一体化示范项目2021111000国华投资宁夏分公司国能宁东可再生氢碳减排示范区一期清水营制氢项目中船718所三峡科技多场景项目35MW电解水制氢系统设备采购项目昌黎县兴国精密机件有限公司30万m3d可再生能源电解水制氢-450m3高炉富氢冶炼工业化示范项目2022122000荣程集团1300Nm3h光伏绿电制加氢一体化一期工程项目内蒙古华电包头市达茂旗20万千瓦新能源制氢工程示范项中国华电2022071200目全球最大单体碱性水电解制氢设备产氢量在广东下线产氢明阳智能2022101500-2500量为1500-2500Nm3h2017年公司研制出全球首台单机产氢量1000Nmh碱性电考克利尔竞20231500解水制氢设备到2023年拥有成熟的03-1500Nm3h碱立性电解水制氢设备的生产线年产能达到15GW上海电气2022121500-中国石油2023051200-航天科技2023051000-隆基绿能2023093000-数据来源各公司官网国泰君安证券研究41碱性电解槽电解槽的核心构件包括极板极框隔膜电极BOP辅助系统极框是电解槽的支撑组件用于支撑电极和隔膜主要是由铸铁金属板或不锈钢板制成隔膜是防止氢气和氧气混合但允许槽内离子自由移动的聚苯硫醚织物PPS电极决定了电解槽制氢效率是电化学反应的场所主要是由镍网泡沫镍等构成BOP系统主要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和其他附属系统图6电解槽的核心构件包括极板极框隔膜电极BOP辅助系统请务必阅读正文之后的免责条款部分11of26行业专题研究数据来源碳能科技国泰君安证券研究膜片电极组件是电堆组件中成本占比最高的部分电解槽系统中电堆组件成本占比为45其中膜片电极组件成本占比达57图7膜片电极是电堆组件中成本占比最大的两部分数据来源IRENA系统性能及产氢量的提升将有助于均摊产氢成本在IRENA的预测中尽管碱性电解槽的系统降本空间不大目前电解系统的成本在1500元kW未来在系统成本在1400元kW但在系统电解效率产氢纯度与可再生能源适配等方面碱性电解槽仍具有较大提升空间当前重点研究方向集中在电极催化剂隔膜等环节上表8碱性电解槽仍有降本增效空间碱性电解槽目前2023目标2050重点研究方向影响额定电流密度1-22隔膜Acm2提升电解效率约10电压范围V14-317催化剂以上意味着单位时隔膜框架装置工作温度70-9090间内可制造更多氢气部件实现均摊成本下降系统效率50-6070催化剂温度单体功率MW510电极请务必阅读正文之后的免责条款部分12of26行业专题研究电极面积cm21-3万3万电极电解压力Mpa167细胞膜片帧提升氢气纯度至999999以上从而降氢气纯度995-999999999隔膜低单位制氢成本负载范围15-1005-300隔膜提升与可再生能源的冷启动时间min5030绝缘设计适配性能耗kWhkgH247-6642隔膜催化剂延长设备使用时间4系统寿命6万h10万h电极万小时左右从而降低折旧成本电解系统成本元15001400kW数据来源IRENA国泰君安证券研究碱性电解槽制氢成本仍有631的降本空间1000Nm3h电解槽和土建设备分别按照800万元和150万元建设折旧期分别为1015年和20年当电价为04元kWh年工作时长为2000h时单位制氢成本为262元Nm3而当电价在02元kWh年工作时长为6000h时单位制氢成本在097元Nm3电耗成本下降单台制氢产量增加和寿命增加带来的电耗成本和固定成本均摊下降分别将达到780和795对应单位制氢成本从262元Nm3降至097元Nm3降幅631表远期碱性电解槽制氢成本比现阶段下降约631碱性电解槽碱性电解槽成本构成2023年2050年电解槽1000Nm3h万元750700折旧年限年1015土建和设备安装150150折旧年限年2020单位水耗吨00010001水费元吨55单位能耗kWhNm354工业用电价格元kWh0402工作时长h20006000年制氢量万Nm3200600人工和维护费用万元4040成本构成折旧成本元Nm3041009原料成本元Nm3001001人工运维成本元Nm3020007电耗成本元Nm3200080单位体积氢气成本元Nm3262097单位质量氢气成本元kg29471086数据来源电解水制氢成本分析IRENA国泰君安证券研究请务必阅读正文之后的免责条款部分13of26行业专题研究图远期随着碱性电解槽寿命及产氢量增加电耗成本将占比827数据来源电解水制氢成本分析IRENA国泰君安证券研究42PEM电解槽PEM电解水制氢技术可以快速启停能匹配可再生能源发电的波动性提高电力系统灵活性正逐渐成为制氢发展和应用的重要方向PEM电解槽主要包括阴阳极板气体扩散层催化剂层和质子交换膜PEM电解槽的构造如图所示其中1号是PEM质子交换膜主流的材质是全氟磺酸2号是阴极铂催化剂2号是阳极铱催化剂3号是气体扩散层也是多孔传输层有利于生成的H2O2扩散其中阴极侧是碳纸由于阳极侧电压过高碳容易腐蚀因此通常为镀铂钛毡4号是双极板也是流场板隔板通过流道释放H2和O2主要由镍材料构成5号端板将所有的材料密封成一个整体图8PEM电解槽主要包括阴阳极板气体扩散层催化剂层和质子交换膜请务必阅读正文之后的免责条款部分14of26行业专题研究数据来源双碳目标下电解制氢关键技术及其应用进展国泰君安证券研究PEM电解槽中双极板和膜电极是主要成本构成项在PEM电解槽的成本构成中辅机和电解电堆组件占比分别为5545辅机主要包括电源去离子水循环系统氢气处理系统冷却系统其中电源占比接近50电解电堆系统主要由多孔传输层小组件双极板电堆组装和端板膜电极构成其中双极板和膜电极分别占比约5324图9PEM电解槽中双极板和膜电极是主要成本构成项数据来源IRENA2021年至今PEM电解槽招标量已超过825MW当前国内大功率PEM电解水制氢设备处于发展初级阶段目前已配套交付或中标项目主要包括电解水绿氢项目制氢加氢一体化项目氢氨醇一体化项目等主要公司包括阳光氢能赛克赛斯康明斯上海氢盛长春绿动等从2021至今已知的PEM电解槽装机招标量来看国产PEM制氢设备由1MW跃升到50MW逐步规模化工业应用总量已超过825MW表102021年至今PEM电解槽招标量已超过825MW请务必阅读正文之后的免责条款部分15of26行业专题研究序电解槽装机招电解槽提供方中标单项目名称技术路线建成年份号标量MW位项目状态国家电网安徽六安兆瓦级制氢1PEM1中科院大连化物所2021综合利用项目中国电力北京延庆氢能产业园2PEM2021二期制氢加氢项目三峡乌兰察布制-储-运-3PEM25康明斯2022加氢能综合示范项目宁夏京能宁东发电有限责任公4PEM1阳光氢能2022司氢能制储加一体化项目中石化中原油田兆瓦级可再生5电力电解水制氢PEM25康明斯2022示范项目长江电力三峡坝区PEM制氢6PEM1阳光氢能2022加氢一体站项目西王屯加氢站郑旺氢能氢晨科技旗下的上海7PEM75水电解制氢项目氢盛大冶市矿区绿电绿氢制储加用碱性一期EPC项目第二8碱性65PEM22023E一体化氢能矿场综合建设一期PEM次定标吉林电力股份有限公司大安风9光制绿氢合成氨一体化示范项PEM50长春绿动2024E目内蒙古华电达茂旗20万千瓦碱性10碱性55PEM5制氢站安装-招标中2024E新能源制氢工程示范项目PEM中能建松原氢能产业园绿色碱性碱性314项目环境影响报告书112024E氢氨醇一体化PEMPEM10公示数据来源高工氢能国泰君安证券研究PEM电解槽朝着大标方低能耗方向发展目前PEM电解槽单体产氢量大多达到200Nm3h以上电流密度在1-25Acm2之间能耗在43kWhm3左右未来PEM电解槽单槽产氢量朝着300Nm3h以上发展电流密度和能耗分别朝着15-3Acm2和35-40kWhNm3的方向迈进表11PEM电解槽朝着大标方方向发展单体产氢量电流密度电耗最大设备功率变载范围Nm3hAm2kWhNm3MW康明斯50036-435-100鹭岛氢能3202500043144阳光氢能500150005-110氢晨能源2502000043国富氢能3-150亿华通44氢盛创合25025000431255-150淳华氢能2000045419V5-150氢辉能源504550255-150数据来源公司官网国泰君安证券研究请务必阅读正文之后的免责条款部分16of26行业专题研究PEM水电解制氢的瓶颈环节在于成本和寿命PEM电解槽需要在强酸性和高氧化性的工作环境下运行依赖于价格昂贵的贵金属材料如铂铱等导致成本过高近三年来铂的价格维持在250元g左右铱的价格维持在1100元g左右贵金属的稀缺性导致价格将持续坚挺现有商业化析氢催化剂Pt载量为0406mgcm2Ir载量在12mgcm2之间而降低催化剂用量或寻求替代方案提高电解槽的效率和寿命是PEM水电解制氢技术发展的研究重点如贺利氏H2EL-IrO-S型号的阳极催化剂中铱含量仅为10-50大幅降低铱用量PEM电解槽降本空间较大目前PEM的技术迭代路径主要包括增加电流密度提高电极板面积降低膜厚度优化设计催化剂等根据IRENA预测技术进步叠加规模化量产PEM电解槽的最低投资成本有望由400美元kW降至低于100美元kW降幅达到75以上表12PEM电解槽在催化剂膜等方面具有较大优化空间PEM电解槽目前2023目标2050重点研究方向影响额定电流密度Acm21-24-6设计膜提升电解效率大约为电压范围V14-2517催化剂膜20以上电解效率工作温度50-8080对耐久性的影响提升意味着单位时间系统效率50-6880催化剂内可制造更多的氢气单体功率MW110MEAPTL从而实现均摊固定成电极面积cm2150010000MEAPTL本的下降电解压力Mpa37膜复原催化剂提升氢气纯度从而降氢气纯度99999999膜低单位制氢成本负载范围5-1205-300膜提升与可再生能源适冷启动时间20分钟5分钟绝缘性设计配性能耗kWhkgH247-6642催化剂膜系统寿命万小时5-810-12膜催化剂PTLS延长寿命4-5万小时电堆最低投资成本MW400美元kW100美元kWMEAPTLsBPs700-1400美元系统最低投资成本10MW200美元kW整流器水净化kW数据来源IRENA国泰君安证券研究远期PEM电解槽制氢成本比现阶段下降约738目前1000Nm3hPEM电解槽约3000万元而随着关键零部件国产化及电解槽生产降本未来有望达到700万元根据电解水制氢成本分析土建及安装200万元折旧20年现阶段和远期目标电解槽设备寿命分别为2万和9万小时单位能耗分别为45和38kWhNm3电价分别为04和02元kWh制氢成本分别达到356和093元Nm3降幅达到738其中固定资产均摊和电耗成本下降的幅度分别为942和578表13远期PEM电解槽制氢成本比现阶段下降约738PEM电解槽PEM电解槽成本构成2023年2050年电解槽1000Nm3h万元3000700请务必阅读正文之后的免责条款部分17of26行业专题研究折旧年限年1015土建和设备安装200200折旧年限年2020单位水耗吨00010001水费元吨55单位能耗kWhNm34538工业用电价格元kWh0402工作时长h50006000年制氢量万Nm3500600人工和维护费用万元4040成本构成折旧成本元Nm3155009原料成本元Nm3001001人工运维成本元Nm3020007电耗成本元Nm3180076单位体积氢气成本元Nm3356093单位质量氢气成本元kg40001046数据来源电解水制氢成本分析IRENA国泰君安证券研究图10远期随着PEM电解槽降价及寿命增加电耗成本将占比816数据来源电解水制氢成本分析IRENA国泰君安证券研究5绿氢成本逐渐接近灰氢制备成本化石燃料制氢原材料对制氢成本影响较大工业副产氢因原料区别较大化石燃料制氢的成本结构中原料成本占据约75原材料价格波动对制氢成本影响较大当煤价为200和1000元吨时对应的煤制氢成本分别为677和1214元kg当天然气价格为1和5元Nm3时对应的天然气制氢成本分别为72和221元kg工业副产氢中因工业副产物的不同而有较大差异其中焦炉气副产氢的成本较低约为14元kg而合成氨合成甲醇副产氢的成本较高约为22元kg请务必阅读正文之后的免责条款部分18of26行业专题研究绿氢制备降本空间大远期来看碱性电解槽制氢成本和PEM电解槽制氢成本的降幅分别达到631和738碱性电解槽制氢成本的降低主要受益于电耗及电价的降低带来的运营成本下降以及寿命的延长带来的固定资产均摊成本下降两者的降幅分别达到780和795PEM电解槽制氢成本的降低主要受益于电价的下降以及国产化替代带来的设备成本下降叠加寿命延长带来的均摊成本下降两者的降幅分别达到942和578远期来看绿氢制备成本与灰氢相当当电价为04元kWh运行寿命为2万小时时碱性电解槽制氢成本在297元kg而当电价为02元kWh运行寿命为9万小时时碱性电解槽制氢成本为108元kg当电价为04元kWh运行寿命为5万小时时PEM电解槽制氢成本在400元kg而当电价为02元kWh运行寿命为9万小时时PEM电解槽制氢成本为105元kg图11绿氢制备降本空间大远期绿氢成本与灰氢持平元kg数据来源车百智库IRENA国泰君安证券研究6主要标的61隆基绿能构建绿电绿氢一体化可再生能源解决方案公司构建绿电绿氢的可再生能源系统解决方案隆基绿能目前构建了单晶硅片电池组件工商业及户用分布式解决方案绿色能源解决方案氢能装备五大业务板块形成提供绿电绿氢方案的能力2021年公司控股子公司隆基氢能成立主要业务范围涵盖电解水制氢设备制造和可再生能源制氢系统解决方案规划到2025年碱性电解槽产能达到5-10GW图12隆基氢能规划产能5-10GW请务必阅读正文之后的免责条款部分19of26行业专题研究数据来源公司官网隆基氢能新产品能耗最低可达40kWhNm3产氢量行业领先达到3000Nm3h隆基G系列电解槽实现1200150020003000标方大单槽相较于1000标方碱槽2000标方的碱槽可以降低30的土建成本20的设备投资以及可以减少20的原材料理论分解能耗过电位损耗欧姆损耗三个方面分别占电解水制氢电耗的603010公司从三方面入手成功降低了电解水电耗1优化温度控制区间降低理论分解能耗2使用高效材料降低过电位3通过流场优化材料优化改善电导率和极距降低小室内阻减少系统自损耗隆基四对一系统助力万吨级绿氢项目2023年1-5月隆基氢能中标国内电解水项目210MW得到客户和市场的广泛认可6月中国石化绿氢示范项目投产制氢规模达到每年2万吨是我国首个万吨级光伏绿氢示范项目项目采用了隆基氢能16套1000Nmh电解水制氢设备首次实现了4台电解槽对1台气液分离装备的四对一系统应用为国内光伏发电绿氢产业发展提供了可复制可推广的示范案例图13隆基四对一系统助力万吨级绿氢项目数据来源公司官网公司中标绿氢制氨项目15套电解水系统份额达到385大安风光制绿氢合成氨一体化示范项目是国家电投集团及吉电股份开启的氢能利用新项目该项目包括风光总装机容量800MW新建220千伏升压站一座配套40MW80MWh储能新建46000Nmh混合制氢50套PEM制氢系统39套碱液制氢系统60000Nm储氢及18万吨合成氨装置隆基氢能成功获得了15套1000Nmh电解水制氢系统订单份额达到385请务必阅读正文之后的免责条款部分20of26