深度报告-20220425-开源证券-电气设备行业深度报告_需求政策双重驱动制氢市场_PEM制氢有望打开新增长点_41页_3mb

报告摘要

电气设备行业深度报告总结

核心内容

本报告分析了中国氢能产业发展趋势，重点聚焦于可再生能源电解水制氢技术，包括碱性电解水（ALK）和质子交换膜电解水（PEM）两种主要方式。报告指出，在“3060双碳”政策背景下，可再生能源电解水制氢将成为未来核心制氢方式，绿氢有望在2030年后实现与蓝氢平价，并逐步取代灰氢。同时，国内能源和化工龙头积极布局氢能产业链，推动电解水制氢设备研发和应用。

主要观点

1. 氢能的广泛应用价值

氢气能量密度是汽油的3倍以上，是锂离子电池的100倍以上，且使用产物为水，无污染。
氢能将在交通、工业、建筑、储能等领域发挥重要作用，尤其在航空、船运、重卡等高能量需求场景。

2. 制氢方式及发展趋势

灰氢：目前占主导地位，主要由化石能源和工业副产氢制取，但存在高碳排放问题。
蓝氢：通过CCUS技术减少碳排放，作为灰氢向绿氢的过渡方案。
绿氢：未来核心制氢方式，随着可再生能源发电成本下降及电解设备技术进步，绿氢成本将逐步下降并具备竞争力。

3. 电解水制氢技术对比

ALK电解水制氢：技术成熟，成本较低，但适应性差，不适合波动性可再生能源。
PEM电解水制氢：效率高、气体纯度高，适应波动性电源，但成本较高，技术壁垒高，目前尚处于商业化初期。

4. 可再生能源制氢的市场前景

风电、光电、风光耦合发电制氢将成为主流方式，提高可再生能源消纳比例，实现电网调峰储能。
随着技术进步和规模效应，预计2030年后PEM电解水制氢成本将低于ALK，绿氢成本有望低于灰氢。

关键信息

制氢成本对比

ALK制氢成本：当前较低，但未来降本空间有限，预计2030年单台1000 Nm³/h电解槽成本降至500万元，单位制氢成本约为1.34元/Nm³。
PEM制氢成本：当前较高，为ALK的1.2~3倍，预计2030年单位制氢成本为1.41元/Nm³，2050年降至0.72元/Nm³。

技术发展与投资布局

国内厂商：以ALK为主，部分企业布局PEM技术，如阳光电源、隆基股份、宝丰能源、美锦能源、鸿基创能等。
PEM技术挑战：核心部件如质子交换膜、电催化剂、膜电极、双极板等依赖进口，国产化率低，技术尚不成熟。
国外厂商：欧美日企业在PEM电解水制氢技术方面领先，如ProtonOnsite、Giner、西门子等。

投资机会

阳光电源、隆基股份、宝丰能源、美锦能源、鸿基创能等企业积极布局电解水制氢设备及相关技术，有望受益于政策和市场需求的双重驱动。

风险提示

加氢基础设施建设不及预期
需求低于预期
新能源市场竞争加剧

图表与数据

图表目录

图1：当前全球能源体系中化石能源占比达78%
图2：2050年零碳设想下氢气为全球第二大能源部门
图3：氢气能量密度高于汽油和锂离子电池
图4：氢能产业链结构图
图5：2018年全球氢气需求量
图6：2050年全球氢气需求预测
图7：2020年中国氢能上游投融资结构
图8：2020年中国燃料电池及汽车投融资规模
图9：制氢方式分类
图10：未来中国氢气供给结构变化趋势
图11：煤制氢工艺结构
图12：SMR天然气制氢工艺
图13：PSA焦炉煤气制氢工艺
图14：氯碱副产制氢工艺
图15：Oleflex法PDH副产氢
图16：乙烷裂解副产氢
图17：甲醇裂解制氢工艺
图18：吸收分离法碳捕集技术
图19：CCS技术降低碳排放
图20：化石能源制氢碳排放高于工业副产氢
图21：绿氢当前不具备经济性
图22：2030年绿氢有望与蓝氢平价
图23：绿氢成本稳步下降
图24：风电并网制氢系统结构
图25：光电并网制氢系统结构
图26：风光互补耦合制氢系统结构
图27：碱性电解槽结构
图28：ALK制氢成本与能力线性关系
图29：ALK电解槽成本组成
图30：不同电价下ALK制氢成本变化
图31：电解槽工作时间与成本关系
图32：PEM电解槽结构类似燃料电池
图33：PEM电解槽截面结构
图34：PEM电解槽成本组成
图35：国外PEM电解水项目数量增加
图36：国外新建电解水项目平均功率提升
图37：全球电解制氢项目规模及PEM占比
图38：中国氢气主要用途
图39：预计国内氢气年需求上升
图40：2030年可再生能源电解制氢利润规模
图41：预计中国电解槽年出货量上升
图42：阳光电源制氢装置适应可再生能源波动
图43：阳光电源制氢整流电源匹配波动特性
图44：阳光电源交流并网制氢系统结构
图45：阳光电源直流离网制氢系统结构
图46：隆基Lhy-A系列碱性水电解槽
图47：宝丰能源太阳能电解水制氢示范项目
图48：鸿基创能膜电极技术领先
图49：鸿基创能膜电极年产能

表格目录

表1：氢气与汽油、天然气热值与安全性对比
表2：化石能源制氢方式对比
表3：电解水制氢技术特性对比
表4：PEM电解水制氢更具发展潜力
表5：ALK制氢成本降低驱动因素
表6：ALK与PEM电解槽部件成本对比
表7：PEM电解水制氢成本降低驱动因素
表8：PEM电解槽核心组件技术进步方向
表9：现行电价下ALK与PEM单位制氢成本对比
表10：2030年后PEM制氢成本预计低于ALK
表11：国内电解槽设备厂商技术路线
表12：国内上市公司PEM相关部件生产情况
表13：PEM电解水制氢部件国产化率较低
表14：国外PEM电解槽制氢速率对比
表15：国外电解水设备厂商分布

总结

本报告全面分析了中国氢能产业的发展现状与未来趋势，指出绿氢将在“双碳”政策推动下逐步成为核心制氢方式，而ALK和PEM电解水制氢技术各有优劣。ALK技术成熟、成本低，但不适应波动性可再生能源；PEM技术先进，适应波动电源，但成本高、国产化率低。国内企业正积极布局可再生能源制氢设备及技术，尤其是阳光电源、隆基股份、宝丰能源等，但与国外先进企业相比仍有差距。随着技术进步和规模化生产，PEM电解水制氢成本有望下降，绿氢将成为未来能源产业的重要发展方向。

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