20230316-华安证券-电力设备_乘风而起_电解槽技术掀起氢能浪潮_53页_3mb

电解槽技术与绿氢发展分析总结

核心内容概述

绿氢作为未来氢能发展的主要方向，正逐步取代高碳排放的灰氢。电解槽作为绿氢制备的核心设备，其成本占比高达50%，对绿氢的制备成本、能耗及安全性有重要影响。随着风电、光伏等可再生能源的快速发展及电解槽技术的迭代升级，绿氢成本有望持续下降，推动电解槽市场需求快速增长。

主要观点

• 绿氢是未来清洁能源的主要方向：绿氢通过可再生能源电解水制取，无温室气体排放，是最清洁的制氢方式，符合“双碳”目标。
• 电解槽需求将持续增长：预计2025年全球电解槽市场规模将达5280亿元，2022-2025年CAGR为141%；2030年全球绿氢需求预计达4727万吨，占比将达38%。
• 碱性电解槽为主流，质子交换膜电解槽增长潜力大：碱性电解槽因成本低、技术成熟，目前占据市场主导地位；质子交换膜电解槽因高效率和高纯度氢气，具有较大增长空间。
• 政策与技术驱动绿氢发展：国内多个省份已启动绿氢项目，部分城市出台了绿氢补贴政策，推动绿氢商业化进程。
• 电解槽技术迭代降低制氢成本：随着电解槽耗电量降低、效率提升及工作时长增加，绿氢成本有望下降80%，达到5.8元/kg，低于灰氢成本。

驱动因素

1. 技术迭代推动成本下降

• 电解槽耗电量逐步降低，如隆基氢能推出ALK Hi1和ALK Hi1 Plus，将耗电量由5kWh降至4.3kWh和4.1kWh。
• 电解槽效率提升，如PEM和SOEC电解槽效率可达75%-85%，较ALK高。
• 工作时长增加，如电解槽工作时长从2000小时提升至4000小时，可降低单位成本。

2. 可再生能源与电解水结合

• 光伏和风电上网电价持续下降，2021年已实现平价上网，未来有望进一步降低。
• 光伏和风电与电解水制氢结合，可有效解决弃风弃光问题，提高绿氢的经济性。

3. 政策支持推动行业发展

• 国内多个省份已启动绿氢项目，如宁夏、河北、江苏等地。
• 成都市、深圳市等地已发布绿氢补贴政策，支持绿氢发展。

市场现状

1. 全球氢能市场快速扩张

• 2021年全球氢气产量达9423万吨，预计2030年将达17998万吨，CAGR为7.5%。
• 中国成为全球最大的制氢国，2021年产量达3300万吨，增速远超全球。

2. 绿氢占比低但增长空间大

• 2021年全球绿氢占比仅为0.04%，预计2030年将达38%，2050年将达61%。
• 中国绿氢需求预计2030年达3715万吨，占终端能源比重5%。

3. 电解槽市场快速增长

• 2022年全球电解槽出货量达1GW，2023年有望达1.4-2.1GW，占全球出货量60%以上。
• 2023年1-2月碱性电解槽招标量达733.5MW，约为2022年同期的2.8倍。

4. 下游应用领域广泛

• 氢能主要应用于工业领域，如石油炼制、化工产品合成等。
• 电解槽下游应用与氢能应用高度重合，主要由能源集团和大型化工企业主导。

电解水制氢技术

1. 主流技术：ALK、PEM、SOEC、AEM

2. 电解槽关键部件

• 隔膜：占电解槽成本55%，主流为PPS隔膜，未来将向复合隔膜发展。
• 电极：决定电解效率，国内多采用镍基电极，未来将向高活性催化剂发展。
• 极板和极框：支撑电解槽结构，国内主要使用铸铁、不锈钢材质。

3. 电解槽成本结构

• 电解槽成本由电堆组件（45%）和系统辅机（55%）构成。
• 电堆组件中，双极板占53%，催化剂、膜电极等占其余部分。

重要标的

• 龙头企业：隆基绿能、阳光电源
• 新入局企业：华光环能、昇辉科技、华电重工、亿利洁能

风险提示

• 政策支持力度不及预期
• 光伏、风电上网电价不及预期
• 产品技术研发不及预期

总结

绿氢作为未来清洁能源的重要组成部分，其发展依赖于电解槽技术的进步与成本的降低。随着技术迭代、电价下降及政策支持，电解槽市场将快速增长，绿氢需求有望大幅上升。碱性电解槽目前占据主导地位，质子交换膜电解槽未来具有较大增长潜力。国内企业正在加速电解槽研发与生产，未来有望在全球市场中占据更大份额。