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氢能与燃料电池产业前沿系列二：弃风弃光制氢分析

核心内容

氢能作为一种清洁、高效、低碳的二次能源，其产业应用正受到全球关注。本报告聚焦于弃风弃光电力制氢，探讨其技术可行性、经济性及产业导入路径。

主要观点

1. 电解水制氢的核心在于电价

   • 电解水制氢的最主要成本为电费，占总成本的70%-80%。因此，降低成本的关键在于获取廉价电力。
   • 在不同静态毛利率下，氢气价格与电价呈正相关。若电价为0元/kWh，氢气价格可降至0.57-0.92元/Nm³，具备经济竞争力。

2. 弃风弃光是低成本电力的重要来源

   • 我国弃风弃光现象显著，主要集中在新疆、甘肃、内蒙古、河北、吉林等地。弃风弃光电力可作为电解水制氢的低成本能源。
   • 通过制氢消纳弃风弃光，不仅有助于解决可再生能源消纳问题，还可提升其经济性。

3. 氢能产业链需优先发展下游市场

   • 氢气运输成本高、难度大，因此应优先发展本地氢能需求，实现就地消纳，提升经济性和可行性。
   • 若距离较远，可在需求端直接制氢并利用风电直供，提升整体经济性。

4. 区域规划与产业导入建议

   • 应优先选择弃电水平高、电价低且有氢能需求的地区进行电解水制氢项目导入。
   • 试点推进是当前产业发展的主要方式，投资机会以主题性为主。

关键信息

电解水制氢成本构成

• 电解水制氢成本主要包括：资产折旧、运营费用（如维护、电池组更换）、电费（含用电和过网费）。
• 电费占比最大，约为70%-80%。

氢气价格与电价函数关系

• 当电价为0元/kWh时，氢气价格分别为：
  • 静态毛利率30% → 0.57元/Nm³
  • 静态毛利率40% → 0.71元/Nm³
  • 静态毛利率50% → 0.92元/Nm³

氢能市场潜力

• 以2018年弃风弃光电量为基础，预计可年产氢59.3万吨，燃料电池车可供给量为414.5万辆。

氢气运输方式

• 气态运输：适用于300km以内，主要为拖车运输，成本较低。
• 液态运输：适用于中远距离，但成本较高，尚未大规模应用。
• 固态运输：仍处于试验阶段，应用有限。

投资建议

• 优先关注地区：弃风弃光率高、电价低、氢能需求稳定的区域，如新疆、甘肃、内蒙古、河北、吉林等。
• 重点公司：节能风电、吉电股份，因其在新能源发电和氢能布局方面具有优势。

风险分析

1. 电力供应风险：无法持续获得低成本弃风弃光电力，将制约制氢项目的经济性。
2. 技术风险：电解水设备电极成本高，新材料替代进展缓慢，影响设备盈利能力。
3. 市场风险：氢能下游需求不足，导致氢气难以就地消纳。
4. 经济性风险：储氢、运氢成本难以下降，长距离运输经济性差。

产业链与技术发展

电解水制氢技术分类

• 碱性电解（ALK）：技术成熟，适用于工业制氢，但电耗较高。
• 质子交换膜电解（PEM）：技术先进，效率较高，但电极成本高，需新材料替代。

国内主要电解水制氢设备企业

• 苏州竞立：提供从0.3m³/h到1000m³/h的制氢设备，产品出口全球。
• 苏州国能圣源：产品范围0.5m³/h到600m³/h，应用于新能源、电力、电子等行业。
• 扬州中电：产品范围0.1m³/h到2000m³/h，第四代节能电解槽已投入使用。
• 中船718所：国家级科研单位，提供多种水电解制氢设备。
• 天津大陆制氢：拥有节能新材料技术，获得国家科技创新基金支持。
• 淳华氢能：专注于PEM电解水制氢技术，参与国家标准制定，具备良好技术平台。

产业前景与建议

• 氢能产业仍处于导入期，需政策支持和配套设施完善。
• 弃风弃光制氢是解决可再生能源消纳的重要手段，也是实现低碳转型的有效路径。
• 未来可再生能源制氢将与风电、光伏、储能、燃料电池等技术结合，形成综合能源系统。

参考资料

• 相关研报：《氢能时代，点煤成金——氢能与燃料电池产业前沿系列一》
• 分析师：殷中枢、王威
• 联系人：郝骞
• 图表来源：Wind、光大证券研究所