东方财富：氢能行业专题研究-从1到N，谁主沉浮？.pdf-solarbe文库

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[Table_Title] 氢能行业专题研究碱性电解槽从 1到 N，谁主沉浮 2023 年 05 月 22 日 [Table_Summary] 【投资要点】 ◆ 结论我们判断绿电制氢正迎来从 1到 N的产业爆发阶段，绿电度电成本、电解槽单位电耗和设备投资的下降，驱动水电解制氢在能源化工等领域与灰氢平价。碱性电解槽作为核心制氢设备，将迎来千亿级市场需求。我们看好具备技术和客户资源优势的国产龙头。 ◆ 一、碱性电解槽电解水制氢系统核心设备，从 1到 N产业加速 1）优势技术成熟，产氢量大，成本最低； 2）核心部件双极板（催化剂）、隔膜和流场，均有降本提效空间； 3）发展方向大标方，大功率，大电流密度。 ◆ 行业需求据考克利尔竞立的数据，全球绿氢年需求将从 2021 年的 47 万吨提升到 2025 年的 1055 万吨， CAGR 达到 118。假设以 1 万吨绿氢对应约 28台碱性电解槽测算，至 2025年碱性电解槽累计需求量达 2.95 万台，对应市场规模约为 2044亿元。 ◆ 政策驱动央国企担当地方政府 “ 股权财政 ” 催化下，绿氢项目将加快落地。目前仅内蒙古地区已批复的绿氢项目规划达 37 个，共计制氢能力超过 67 万吨，对应 1894 台电解槽，以单台电解槽价格 692 万元测算，市场空间合计 131 亿元。 ◆ 二、经济性制氢成本可再生能源发电成本、电解槽电耗、电解槽设备投资为核心决定因素。 ◆ 基准情形 1000标方 /h 产能，年工作时间 4000h，电解水制氢系统合计成本 1330 万元，度电成本 0.28 元 /kwh，电耗 4.5kwh/标方，此时单位制氢成本（ LCOH）为 20.2 元 /kg，略高于煤制氢和天然气制氢的 11-20元和 15-20 元。 ◆ 可再生能源度电成本 2025 年光伏地面电站发电度电成本有望降至约 0.18 元 /kwh，其他条件不变情况下，对应单位制氢成本为 15.19 元 /kg。 ◆ 电解槽电耗从远期来看，随着技术的进步，电耗可能会从基准的 4.5kwh/标方下降到 3.5kwh/标方，其他条件不变情况下，单位制氢成本为 17.10元 /kg。 ◆ 设备投资长期看，随着单槽产能扩大和零部件国产化，电解水制氢系统价格有望逐步下降，当电解水制氢系统价格下降至 500 万元 /套时，单位制氢成本为 17.99 元 /kg。 ◆ 中性情景下， 2025年电解水制氢成本为 13.03元 /kg，成本低于天然气制氢和工业副产氢，可与煤制氢平价竞争。乐观情景下，考虑电价及设备补贴， 2025年电解水制氢成本为 11.9元 /kg，接近煤制氢成本下限，相比其他制氢方式具有显著经济性。 [Table_Rank] 强于大市（维持） [Table_Author] 东方财富证券研究所证券分析师周旭辉证书编号 S1160521050001 证券分析师朱晋潇证书编号 S1160522070001 联系人唐硕电话 021-23586475 [Table_PicQuote] 相对指数表现 [Table_Report] 相关研究政策出新，充电桩行业有望高增 2023.05.10 温控下游星辰大海，“储能数据中心 ” 双重共振 2023.04.03 人工智能助力能源互联网加速形成 2023.03.28 下一代锂电池技术，固态电池未来可期 2023.03.16 4680 从 0 到 1，结构件厂商受益 2023.02.28 -13.45 -5.01 3.43 11.87 20.31 28.75 5/23 7/23 9/23 11/23 1/23 3/23 电气设备沪深 300 [Table_Title1] 行业研究 / 氢能行业/ 证券研究报告敬请阅读本报告正文后各项声明 2 [Table_yemei] 氢能行业专题研究 ◆ 三、格局推演百舸争流，客户技术制胜。目前，国内电解水制氢设备玩家主要包括老牌电解水设备龙头、风光储龙头和传统设备厂商三大类。从产能格局看，预计到 2023年底，全球前 20电解水制氢设备企业合计产能达 26.4GW，产能 CR5集中度为 47.35，我们预计，随着下游需求持续放量及头部企业快速扩产，电解水制氢行业集中度有望进一步提升。短期看，国内电解水制氢设备需求主要来自于各省市示范项目，与项目主体关系紧密或存在合作关系的设备厂商有望率先实现放量，形成先发优势；长期看，技术和材料创新带动制氢成本下降是电解水制氢技术大规模推广应用的关键，具备技术研发实力、产品性能能够持续领先的企业将具备更强竞争力。【配置建议】 ◆ 我们认为客户渠道和技术实力将成为电解水制氢设备企业核心竞争力，建议关注 ◆ 1、国内较早布局电解水制氢设备并具备业务协同效应的光储龙头 1）隆基绿能全新产品 ALK Hi1系列产品发布，直流电耗低至 4.1kwh/Nm3， 2022年末电解槽产能达 1.5GW，预计 23年低产能 2.5GW， 25年规划产能达 5-10GW，目前公开中标金额达 4.65亿元； 2）阳光电源同时布局碱性和 PEM技术路线， 21你那 3月率先发布国内首款、最大功率 SEP50 PEM电解槽（ 50Nm3/h， 250kw），目前公开中标金额达 1.80亿元； 3）双良节能绿电制氢系统中后端气液分离及纯化装置涉及压力容器制造，是公司的传统强项，双良自主研发的“绿电智能制氢系统”采用新型隔膜，氢气纯度达到 6N，同时自动化集成度高，实现 100无人值守，目前产品已交付大全新能源和润阳悦达新能源，客户端运行稳定； 4）天合光能公司电解槽相比传统同等级设备电流密度提高 50-75，电耗降低 10-15，直流电耗 3.9-4.6kwh/Nm3，预计 2023年底将建成 1GW电解水制氢设备产能。 ◆ 2、背靠绿氢项目资源丰富的大型集团、具备客户渠道优势的装备厂商 1）华电重工背靠华电集团，项目资源丰富， 2022年与内蒙古华电氢能签署了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目 PC总承包合同制氢站部分，合同金额 3.45亿元； 2）亿利洁能依托控股公司亿利资源集团三十多年治沙成果，联手大型央企，聚焦“光氢新能源治沙”，正在鄂尔多斯库布其沙漠投资建设光伏风电、绿氢、绿氨、绿肥、绿色化工、绿电替代等低碳产业链基地，电解槽出货有保障； 3）三一氢能（未上市）三一集团旗下风电企业三一重能与巴里坤哈萨克政府签订招商引资协议，涉及 100万千瓦风电制氢制氨项目，保证公司电解槽出货，同时公司中标了大安风光制绿氢合成氨一体化示范项目第 7标段 8套水电解制氢设备，中标金额达 5759.42万元。 ◆ 3、研发和技术实力强劲的设备厂商 1）华光环能携手大连理工，实现碱性电解槽催化剂、隔膜等关键材料自产， 2023年 3月自主知识电解槽下线，产氢压力达 3.2Mpa，填补国内高压电解槽空白； 2）昇辉科技历时仅 120天完成 1000标方电解槽下线，采用高电流密度设计和第三代隔膜技术，较传统碱槽提升 30以上电流密度、降低 10能耗，同时依托公司电气成套设备技术优势，实现设备电子电气组件的自控、自产。【风险提示】 ◆ 下游需求不及预期； ◆ 政策支持力度不及预期； ◆ 电解水制氢降本不及预期。敬请阅读本报告正文后各项声明 3 [Table_yemei] 氢能行业专题研究正文目录 1.碱性电解槽 2025年千亿规模，从 1到 N大势所趋 . 5 1.1.碱性电解槽（ ALK）技术成熟领跑市场 5 1.2.绿氢项目接连落地，电解槽市场前景广阔 8 2.经济性电价电耗设备成本优化，平价制氢可期 11 2.1.2022 年基准情形下制氢成本有望与天然气平价 . 12 2.2.度电成本、电耗、设备成本因素推动制氢成本下降 13 2.3.2025 年电解水制氢成本中性情景接近煤制氢，乐观情景有望赶超煤制氢 . 15 3.格局推演百舸争流，客户技术制胜 16 3.1.格局竞争加剧，国产突围 16 3.2 竞争要素短期示范看客户，长期降本看技术 . 20 4.投资建议 . 22 4.1.业务协同的光储龙头隆基绿能、阳光电源、双良节能等 22 4.2.集团旗下装备厂商华电重工、亿利洁能、三一氢能 26 4.3.研发和技术实力强劲的设备厂商华光环能、昇辉科技 27 5.风险提示 . 28 图表目录图表 1不同电解水技术路线介绍 5 图表 2碱性电解水制氢工作原理 6 图表 3碱性电解槽构成示意图 6 图表 4碱性电解槽主要组成部分 6 图表 5碱性电解槽隔膜材质对比 7 图表 6 中石化新疆库车绿氢示范项目评标情况 8 图表 7国内外绿氢需求持续提升 8 图表 8内蒙古各地区风光制氢项目 9 图表 9 2023年一季度全国氢能项目电解槽需求 . 9 图表 10截至 2023 年一季度除内蒙古地区外氢能项目电解槽需求（部分） 10 图表 11 2021年全球制氢结构 . 11 图表 12碱性电解水制氢、煤制氢、天然气制氢成本对比 11 图表 13 LCOH计算公式 . 12 图表 14碱性电解水制氢成本测算 12 图表 15光伏电站投资成本与度电成本 13 图表 16度电成本与单位制氢成本变化 13 图表 17电解槽电耗与制氢成本 14 图表 18碱性电解槽结构组成 14 图表 19电解水系统设备成本与单位制氢成本 15 图表 20在中性 /乐观情景下， 2025年有望实现平价制氢 . 15 图表 21 2021年起部分新进入电解槽装备行业企业（部分） . 16 图表 22国内主要电解水制氢设备企业概况 17 图表 23海外主要电解水制氢设备企业概况 19 敬请阅读本报告正文后各项声明 4 [Table_yemei] 氢能行业专题研究图表 24国内主要电解水制氢设备企业概况 20 图表 25 电解水制氢应用场景 21 图表 26内蒙古具备实施条件风光制氢一体化示范项目一览 21 图表 27 主要碱性电解槽企业产品性能对比 22 图表 28风光互补耦合发电制氢系统结构图 23 图表 29 隆基绿能氢能产业全球化布局 23 图表 30隆基绿能电解槽项目中标情况 24 图表 31阳光电源氢能业务主要产品 24 图表 32阳光电源电解槽项目中标情况 25 图表 33行业重点关注公司（截至 2023-05-22） . 27 敬请阅读本报告正文后各项声明 5 [Table_yemei] 氢能行业专题研究 1.碱性电解槽 2025 年千亿规模，从 1 到 N 大势所趋 1.1.碱性电解槽（ ALK）技术成熟领跑市场 1820 年，法拉第在他 1834 年发表的科学著作中，首次提到电解水的原理。 1900年，施密特发明第一台工业电解槽。此后百年间，海外对电解槽多次改造优化，形成以碱性电解槽和 PEM电解槽为主的电解水制氢市场格局。目前国内电解水市场中主流技术路线为碱性水电解设备（ ALK）技术，已完成商业化进程并占据市场主导地位， PEM 技术受限于成本仍处于商业化初期， SOEC与 AEM技术仍处于研发阶段。国内发布的最大碱性电解槽单槽制氢规模达到 2000Nm3/h，直流电耗最低可达 4kWh/Nm3。由于碱性电解槽相较于 PEM 技术成本更低，单槽规模更大，是目前电解水制氢技术的首选。 2021年国内碱性电解水制氢设备出货量达 350MW，占据电解水制氢设备总出货量的 99。图表 1不同电解水技术路线介绍技术路线 ALK PEM SOEC AEM 技术成熟度商业化应用商业化初期研发和示范研发和示范电解液氢氧化钾质子交换膜陶瓷材料 YSZ 苯乙烯类聚合物电流密度（ A/m2） 30006000 10000以上 - - 氢气纯度 99.8 99.99 99.99 - 产氢压力（ MPa） 1.6 4 4 3.5 直流能耗（ kWh/Nm3） 45.5 4.36 3.04.0 4.55.5 最大单槽制氢规模（ Nm3/h） 2000 260 - 0.5 优点技术成熟、成本低电流密度高、体积小重量轻、无碱液带来的腐蚀、产品纯度高效率高、单机容量大、无腐蚀电解液系统简单易操作、电流密度高、可使用非金属催化剂、成本低缺点电流密度低、体积和重量大、电解液有腐蚀性设备成本相对较高、催化剂成本高且稀缺装置体积较大、技术处于试验阶段寿命曲线不稳定、电极结构差、催化剂动力学慢、技术处于研发阶段资料来源中国电解水制氢产业蓝皮书 2022，东方财富证券研究所碱性电解水制氢电解槽包括电极、电解液、隔膜。电解槽内装填 KOH或 NaOH 溶液作为电解质，隔膜将槽体分为阴、阳两室。在 7090℃的温度下通电反应，阴极和阳极分别产生氧气和氢气。由于电解质为碱性，电解槽设备容易受到腐蚀，设备使用时间相对较短，未来主要降本方式为延长设备使用敬请阅读本报告正文后各项声明 6 [Table_yemei] 氢能行业专题研究时间以降低折旧成本。图表 2碱性电解水制氢工作原理资料来源中国电解水制氢产业蓝皮书 2022，东方财富证券研究所碱性电解水制氢系统主要包括碱性电解槽主体和 BOP（ Balance Of Plant）辅助系统。其中碱性电解槽主体由端压板、密封垫、极板、电极、隔膜等零部件组装而成。电解槽包括多个小电解室，通过螺杆和端板组装而成。每个电解小室以相邻的 2个极板为分界，包括正负双极板、阳极电极、隔膜、密封垫圈、阴极电极 6个部分。图表 3碱性电解槽构成示意图资料来源中国电解水制氢产业蓝皮书 2022，东方财富证券研究所图表 4 碱性电解槽主要组成部分组成部分极板和极框隔膜电极主要作用支撑电极和隔膜以导电防止气体混合发生电化学反应，决定制氢效率性能要求耐高浓度碱液腐蚀保证氢气和氧气分子不能通过隔膜，但允许电解液离子通过；耐高浓度碱液腐蚀；具有较好的机械强度；孔隙率尽可能高；在电解温度和碱液条件下隔膜能够保持化学稳定耐碱、耐高温、表面积大敬请阅读本报告正文后各项声明 7 [Table_yemei] 氢能行业专题研究材质 /组成设备铸铁金属板、镍板或不锈钢板石棉隔膜、聚四氟乙烯树脂改性石棉隔膜、聚苯硫醚隔膜、聚砜类隔膜、聚醚醚酮隔膜大多采用镍基（纯镍网、泡沫镍或喷涂催化剂）资料来源中国电解水制氢产业蓝皮书 2022，东方财富证券研究所碱性电解槽膜片和电极的成本在电解槽电解电堆成本中占比 57，是碱性电解槽的重要组成。膜片部分隔膜的主要功能包括允许电解槽内电路中离子的自由移动以及隔离电催化过程产生的氢气和氧气。目前市场上使用的隔膜包括多种最早使用的石棉薄膜、目前主流使用的聚苯硫醚 PPS隔膜，作为高性能隔膜的 PPS涂覆无机层的复合膜，以及目前的研发重点聚四氟乙烯树脂改性石棉隔膜、聚醚醚酮纤维隔膜、聚砜纤维隔膜。根据势银中国电解水制氢产业蓝皮书 2022，国内碱性电解槽企业使用 PPS隔膜居多，部分企业开始使用复合隔膜。图表 5 碱性电解槽隔膜材质对比隔膜种类优点缺点石棉隔膜耐化学腐蚀、耐高温、高抗张强度、亲水性高具有溶胀性，使电解能耗升高；限制温度，使电流效率无法提高；对人体有害聚四氟乙烯树脂改性石棉隔膜通过薄膜结构提升了耐腐蚀性和机械强度，同时降低了溶胀性加入聚四氟乙烯使得隔膜亲水性下降，电流效率降低聚苯硫醚隔膜（ PPS）耐热性能优异、机械性能好、耐腐蚀性强、尺寸稳定性好、电性能优良 PPS隔膜亲水性差，电阻高聚砜类隔膜（ PSF）抗氧化性、热稳定性、高温熔融稳定性强；耐高温、酸碱、细菌腐蚀；原料价廉易得亲水性差，隔膜水通量低，抗污染性能不理想聚醚醚酮（ PEEK）耐高温、耐化学腐蚀性能与厚度受编制方式影响资料来源中国电解水制氢产业蓝皮书 2022，东方财富证券研究所电极部分电极在碱性电解槽中是发生电化学反应的场所，因此是决定电解槽制氢效率的关键。目前国内碱性电解槽使用的电极以镍基为主，多以纯镍网、泡沫镍为基材涂覆高活性催化剂，以提高电解效率。目前国内镍网和泡沫镍产品成熟，价格低廉。其中镍网一般由 4060目的镍丝网经过裁圆而成，镍丝的直径大约在 200μ m 左右，具有良好的耐酸、耐碱、耐高温等性能；泡沫镍产品内部充满大量微孔，极大地增加了溶液与电极的接触面积，提升了电解反应效率。用以提升反应效率的催化剂主要分为两种高活性镍基催化剂（包括雷尼镍、活化处理的镍铝粉等）和含贵金属的催化（铂系催化剂等）。目前国内主要使用雷尼镍（平均比表面积约为 100m2/g）作为催化剂，可以进一步增大电极的比表面积，提高电流密度以提升反应效率。敬请阅读本报告正文后各项声明 8 [Table_yemei] 氢能行业专题研究 1.2.绿氢项目接连落地，电解槽市场前景广阔绿氢项目区域主要在西部和北部地区，弃电率高、电价便宜。 2022年我国弃风、弃光现象主要集中在三北地区，其中蒙东地区弃风率最高，达到 10.0；西藏弃光率最高，达到 20.0。通过弃风、弃光进行电解水制氢，将能源转化为氢能储存，可以为燃料电池提供氢源、为工业领域提供绿色燃料。根据中石化新疆库车绿氢示范项目招标统计，苏州竞立、隆基氢能及中船 718 所对碱性电解槽的报价基本一致。共计 52台 1000Nm3/h规格的碱性电解槽报价约为 3.6亿元，由此测算得到单台电解槽售价约为 692万元。图表 6 中石化新疆库车绿氢示范项目评标情况投标人评标价格（万元）质量备注考克利尔竞立（苏州）氢能科技有限公司 35996.00 合格入围候选人西安隆基氢能科技有限公司 35988.00 合格入围候选人中国船舶重工集团公司第七一八研究所 35087.60 合格入围候选人资料来源全国公共资源交易平台公告，东方财富证券研究所 2025 年，全球氢气需求将达 10554 万吨，其中 10占比将为绿氢，即约 1055 万吨绿氢。假设每台电解槽每年开机时间均为 4000h，据此测算，共计需要 1000Nm3/h 规格的碱性电解槽 2.95万个（ 1吨氢气 11200Nm3）；按照单价 692 万元测算，碱性电解槽市场规模约为 2044亿元。图表 7国内外绿氢需求持续提升资料来源中国国际氢能及燃料电池产业展览会 -考克利尔竞立（苏州）氢能科技有限公司，东方财富证券研究所为响应国家氢能产业发展中长期规划，国内三北地区多数省份均有对绿氢目标产量的规划发布，部分地区对绿氢生产直接进行补贴。因此目前风光制氢一体化项目基本集中于三北地区，其中内蒙古地区截至目前已批复四批共计 37 个风光制氢项目，风电装机总规模超过 15GW，光伏装机总规模超过 8GW，总制氢能力超过 67万吨，总投资超过 1692亿元。据统计，内蒙古目前批复的 37 个风光制氢项目中， 11 个已于 2022 年开工，剩余 26个项目将于 2023年内陆续开工。据测算，内蒙古规划产能落地后敬请阅读本报告正文后各项声明 9 [Table_yemei] 氢能行业专题研究绿氢产能达到 67 万吨，假设每年开机时间为 4000h，需要 1000Nm3/h规格的电解槽 1894个（ 1吨氢气 11200Nm3），仅内蒙古已批复项目对应碱性电解槽市场空间达 131亿元。图表 8内蒙古各地区风光制氢项目地区光伏规模（万千瓦）风电规模（万千瓦）制氢能力（万吨 /年）阿拉善 60 120 4.31 巴彦淖尔 15 61 4.6 包头 8 163.4 8.05 赤峰 25 74 4.28 鄂尔多斯 228.5 154.95 13.12 通辽 407 614 5.92 乌兰察布 95.4 259.2 12.57 锡林郭勒 3 23.2 10 兴安盟 - 100 4.84 总计 841.9 1569.75 67.68 资料来源国际氢能网，内蒙古能源局，东方财富证券研究所 2023年一季度，已有 13个项目进入招标环节，总计电解槽需求达到 835MW，超 2022 全年出货量。根据势银发布的中国氢能与燃料电池产业年度蓝皮书（ 2022）及隆基氢能数据， 2022 年全年中国碱性电解水设备的出货量约为 776MW，电解槽总出货量约为 800MW； 2021 年碱性电解槽总出货量仅为 350MW。图表 9 2023年一季度全国氢能项目电解槽需求时间项目名称相关企业电解槽招标量（ MW）技术路线 1月 6日国能宁东可再生氢碳减排示范区一期项目国华投资宁夏分公司 25 ALK 1月 16 日涞源县 300W 光伏制氢项目氢阳新能源开发有限公司 6 ALK 1月 29 日深圳能源库尔勒绿氢制储加用一体化示范项目深能库尔勒发电有限公司 5 ALK 2月 11 日广汇能源旅店制氢及氢能一体化示范项目广汇能源 5 ALK 2月 11 日平凉海崆峒区峡门 100 兆瓦风电及制氢项目平凉海螺水泥有限责任公司 5 ALK 2月 16 日鄂托克前旗上海庙经济开发区光伏制氢项目深能北方能源开发有限公司 45 ALK 2月 18 日鄂尔多斯市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 ALK 2月 23 日七台河勃利县 200MW 风电制氢项目七台河润沐新能源有限公司 7.5 ALK 2月 23 日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 ALK 3月 1日华能清能院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 ALK 3月 6日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 ALK 3月 20 日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 3月 27 日华电潍坊氢储能示范项目华电潍坊发电有限公司 35 ALK 总计 835MW 资料来源国际能源网，东方财富证券研究所除内蒙古外，新疆、甘肃、辽宁、吉林等地区风光制氢项目合计超过 20个，总制氢能力超过 36 万吨。对应规格为 1000Nm3/h 的碱性电解槽超过 1015 台，市场前景广阔。敬请阅读本报告正文后各项声明 10 [Table_yemei] 氢能行业专题研究图表 10截至 2023年一季度除内蒙古地区外氢能项目电解槽需求（部分）地区项目名称风电规模（万千瓦）光伏规模（万千瓦）制氢能力（万吨 /年）甘肃玉门油田 160 兆瓦可再生能源制氢示范项目 - 2 0.7 液态太阳能燃料合成示范工程项目 - 1 0.15 甘肃酒泉风光氢储及氢能综合利用一体化示范一期 85 130 0.733 中能建兰州氢能产业园制储加用氢及配套光伏项目 - - 2 甘肃平凉海螺峡门乡 100 兆瓦风电及制氢项目 100 - - 河北国电投、中铁签约张家港风光制氢合成氨项目 210 30 9 黑龙江黑龙江七台河勃利县 200MW 风电制氢项目 200 - 0.02 吉林吉林松原氢能产业园一期项目 80 10 4.5 吉电股份大安风光制绿氢合成氨一体化示范项目 70 10 3.2 上海电器吉林白城绿色氢氨一体化项目 - - - 美国 AP 公司“风光氢绿色化工”项目 - - - 华电长春市榆树风电制氢合成氨一体化项目 - - 0.95 中远集团绿色甲醇项目 - - - 辽宁辽宁铁岭开原储能制氢一体化项目 - - - 中能建辽宁台安县新能源制氢制氨项目 - - 5.6 沈阳风电离网制氢一体化项目 3 - 0.123 宁夏国家级太阳能电解水制氢综合示范项目一期 - 20 2.14 国家级太阳能电解水制氢综合示范项目二期 - 宁夏电投太阳山能源可再生能源制氢合成氨项目 - 160 1.5 陕西府谷县绿电制氢合成氨及储氢电池产业链项目 - - 3.6 上海上海临港四团中日产业园氢能示范项目一期 - 0 - 四川华能彭州水电解制氢科技创新示范项目 - - 0.035 新疆中国石化新疆库车绿氢示范项目一期 - 30 2 伊宁市光伏绿电制氢源网菏储一体化项目 - 100 0.015 总计 748 493 36.266 资料来源北极星氢能网，东方财富证券研究所电解水制氢行业渗透率低，提升空间广阔。 2021年全球制氢方式主要以化石燃料制氢为主，天然气和煤制氢合计占比 81；其次为工业副产氢，为 18。而电解水制氢占比较少，在全球制氢结构中占比仅有 0.04，根据考克利尔竞立数据， 2025年全球绿氢渗透率将提升至 10。敬请阅读本报告正文后各项声明 11 [Table_yemei] 氢能行业专题研究图表 11 2021年全球制氢结构资料来源国际能源署，东方财富证券研究所 2.经济性电价电耗设备成本优化，平价制氢可期根据中国不同制氢方式的成本分析的资料来源，传统制氢方式主要有煤制氢和天然气制氢两种，煤制氢成本最低为 11 元 /kg，天然气制氢和工业副产氢成本在 1520 元 /kg 之间。图表 12碱性电解水制氢、煤制氢、天然气制氢成本对比制氢方式原料价格制氢成本（元 /kg）优点缺点下限上限中枢值传统制氢方式煤制氢 500-800 元 /t 11.00 20.00 15.50 煤炭资源丰富且廉价，商业模式成熟碳排放量高天然气制氢 2-3.5 元 /标方 15.00 20.00 17.50 天然气储量有限，碳排放量较高电解水制氢碱性电解水度电成本 0.1- 0.5 元 /kwh 水价 2 元 /吨 11.16 31.32 21.24 碳排放量极少成本相对高昂 PEM 电解水 28.88 49.00 31.40 资料来源中国不同制氢方式的成本分析 _王彦哲，东方财富证券研究所采用平准化氢气成本（ Levelized Cost of Hydrogen， LCOH）作为量化核算电解水制氢经济性的指标，将电解水制氢项目进行全生命周期经济性分析，把所需的固定投入和运维投入折算至每标准立方米氢气，即可得到 LCOH值。敬请阅读本报告正文后各项声明 12 [Table_yemei] 氢能行业专题研究图表 13 LCOH 计算公式资料来源电解水制氢厂站经济性分析，东方财富证券研究所 2.1.2022 年基准情形下制氢成本有望与天然气平价基准情形考虑国内现状，以 1000 标方 /h 产能的碱性电解槽为例，假设年工作时间 4000h，电解水制氢系统合计成本 1330万元，度电成本 0.28元 /kwh，电耗 4.5kwh/标方，不考虑碳交易，此时单位制氢成本（ LCOH）为 20.23 元 /kg。其中，电费成本占比 70，设备折旧占比 12，人工费占比 12，设备维修等其他费用占比 6。图表 14碱性电解水制氢成本测算碱性水电解制氢成本产能产能 1,000 标方 /h 工作时间 11 h/天年工作时间 4,000 h/年年产能 4,000,000 标方年产能 357,200 kg 固定成本土地安装 1,054 万制氢电源（ 5.5MW） 119 万碱水电解系统（ 1000标方 /h） 700 万其中多孔传输层 56 万结构层 98 万小组件（密封、框架） 28 万双极板 49 万电堆组装和端板 70 万制备 287 万膜片 56 万 Ni基阳极 44 万 Ni基阴极 16 万纯水制取系统（ 1m³/h） 14 万储氢罐（ 2MPa、 50m³） 7 万氢气压缩机（ 500 标方 /h、 20Mpa排气） 420 万其他（管路、仪表风、集控系统等） 70 万设备合计 1,330 万折旧年限 25 年年设备折旧 0.22 元 /标方设备维修 0.10 元 /标方电费耗电量 4.5 kwh/标方度电成本 0.28 元 /kwh 电费 1.26 元 /标方敬请阅读本报告正文后各项声明 13 [Table_yemei] 氢能行业专题研究原材料及人工费耗水量 0.002 吨 /标方水价 2 元 /吨水费 0.004 元 /标方耗 KOH 0.0004 kg/标方单价 10 元 /kg KOH 耗费 0.004 元 /标方人工费 0.22 元 /标方合计成本 1.81 元 /标方折算系数 11.20 标方 /kg 合计成本 20.23 元 /kg 资料来源电解水制氢厂站经济性分析，东方财富证券研究所测算注人工费考虑通胀因素，测算结果可能存在误差，请谨慎识别。 2.2.度电成本、电耗、设备成本因素推动制氢成本下降电解水制氢成本关键影响因素包括可再生能源度电成本、电解槽电耗以及制氢设备投资成本等。 1）可再生能源度电成本光伏降本增效带动度电成本下行考虑到国内电解水制氢项目多处于内蒙古等太阳能资源丰富地区，光伏年利用小时数可达 1500 小时以上，参考中国光伏产业发展路线图（ 2022-2023）， 2025 年光伏地面电站发电度电成本有望降至约 0.18 元 /kwh，此时对应单位制氢成本为 15.19 元 /kg。电解水制氢初步具备与煤制氢的竞争力，在经济性方面已经赶超绝大部分天然气制氢与工业副产氢。图表 15光伏电站投资成本与度电成本图表 16度电成本与单位制氢成本变化资料来源中国光伏产业发展路线图（ 2022-2023），东方财富证券研究所资料来源电解水制氢厂站经济性分析，东方财富证券研究所测算注横轴为光伏度电成本（元 /kwh），纵轴为制氢成本 LCOH（元 /kg） 2）电解槽电耗技术进步推动能耗下行从远期来看，随着技术的进步和催化剂优化，碱性电解槽电耗有望 4.5kwh/ 标方下降至 3.5kwh/标方，此时单位制氢成本为 17.10 元 /kg。 20.23 19.23 18.22 17.21 16.20 15.19 14.19 0 5 10 15 20 25 0.28 0.26 0.24 0.22 0.20 0.18 0.16 LCOH（元 /kg）敬请阅读本报告正文后各项声明 14 [Table_yemei] 氢能行业专题研究图表 17 电解槽电耗与制氢成本资料来源电解水制氢厂站经济性分析，东方财富证券研究所测算注横轴为电解槽电耗（ kwh/标方），纵轴为单位制氢成本 LCOH（元 /kg） 3）设备投资大标方和材料国产化，系统价格有望降低制氢设备主要包括电解电堆组件和辅机，电解电堆组件部分成本占比约 45，辅机部分成本占比约 55。其中，设备成本主要由电极、膜片等核心部件的成本驱动。在碱性电解槽电解电堆的成本组成中，超过 50的成本与电极和膜片有关。隔膜国产化有望降低设备成本。隔膜是电解槽及其重要的一个组件，核心是对 PPS 疏水性材料的亲水化处理。目前国内的电解槽隔膜大多来自于外国进口，其中以日本东丽为代表。日本东丽相较国内厂家的优势在于长期的技术积累和严格的过程检验，相较国内采用浓硫酸浸泡，紫外光线照射等处理工艺，特点是在前道工序对材料的表面官能基团进行特殊处理。增大电解槽制氢标方扩大产能。可能的解决方案有两个，一是提升电流密度，扩大电极面积；二是增加小室数量，将电解槽做得更长，但是会对结构的密封性、碱液的流通造成较大影响。图表 18碱性电解槽结构组成资料来源“双碳”目标下电解制氢关键技术及其应用进展 _赵雪莹，东方财富证券研究所长期看，随着单槽产能扩大和零部件国产化，电解水制氢系统价格有望逐 20.23 19.92 19.61 19.29 18.98 18.67 18.35 18.04 17.73 17.41 17.10 15.50 16.00 16.50 17.00 17.50 18.00 18.50 19.00 19.50 20.00 20.50 4.5 4.4 4.3 4.2 4.1 4 3.9 3.8 3.7 3.6 3.5 LCOH（元 /kg）敬请阅读本报告正文后各项声明 15 [Table_yemei] 氢能行业专题研究步逐步下降，当电解水制氢系统价格下降至 500 万元 /套时，单位制氢成本为 17.99 元 /kg。图表 19 电解水系统设备成本与单位制氢成本资料来源电解水制氢厂站经济性分析，东方财富证券研究所测算注横轴为电解水系统成本（万元），纵轴为单位制氢成本 LCOH（元 /kg） 2.3.2025 年电解水制氢成本中性情景接近煤制氢，乐观情景有望赶超煤制氢中性情景下， 2025 年电解水制氢成本为 13.03 元 /kg，成本低于天然气制氢和工业副产氢，可与煤制氢平价竞争。根据 CPIA 对未来光伏电站度电成本的预测，假设 2025 年电解槽电耗下降至 4.0kwh/标方，制氢系统价格下降至 900 万元 /套，制氢成本可下降至 13.03 元 /kg，与煤制