总的观点:风来了

氢能高歌猛进?本田当头一棒,其实氢能不仅在新能源汽车中被关注,在当下火热的可再生能源的储能领域,除了用电化学方式存储能量外,还可以通过就地消纳多余的电力转化为绿氨、绿色甲醇等,其中氢能源可直接生产、直接存储、直接应用,通过离网风光电力电解制氢,可实现电能的大规模、长周期、跨区域的储存及更广范围的应用。在《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》氢的能源属性被明确,“十四五”规划中计划到2025年,中国可再生能源制氢量达到10-20万吨/年,氢能产业规模将达约15000亿,市场前景非常广阔。这类通过可再生资源获得的、生产过程没有的氢的方式获得的氢气被称为“绿氢”,是氢能产业的未来发展方向。

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基本情况

电解水制氢,是指在直流电作用下,水分子在电解槽中被解离生成氧气和氢气的过程。碱性、质子交换膜、阴离子交换膜和固体氧化物是目前主流的四大电解水技术。质子交换膜技术受限于成本目前处于商业化前期,固体氧化物方式取得了一定进展,阴离子交换膜技术还处在基础材料研发阶段。碱性水电解制氢工艺最成熟,寿命长,标方大,成本低被视为规模化商业应用前景最为广阔的“绿氢”制取方法,也是全球各国研发的重点,目前不少项目已经达到了MW级别,进入大规模招投标落地阶段。当然该技术也存在电解效率低、体积效率差、启动慢等局限。

碱性电解水制氢系统主要包括碱性电解槽主体和辅助系统。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。电解槽内装入电解质,隔膜将槽体分为阴、阳两室,通电后阴极和阳极分别产生氧气和氢气。是实现制氢技术提升与突破,推动电解水制氢规模化应用的关键,其性能高低将直接影响制氢效率、能耗指标及经济效益。辅助系统则包括电力转换、水循环、气体分离、气体提纯等模块。电解水制氢的成本中,设备占15%左右,电解槽在制氢系统中总成本为50%,是电解水制氢系统生产成本的核心,直接影响制氢价格。

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市场及企业

目前全球氢气制取仍以灰氢为主,2021年全球氢气产量达9400万吨,其中灰氢占比80%以上,各种清洁制氢占比不足1%。据预测,2030年全球氢气产量将达1.8亿吨,其中增量产量将主要由电解水制氢提供,清洁制氢方式将成为主流。国内总装机容量在1GW以上的在建或开发项目已有几十个,仅2023年1-5月,已公开招标电解槽的绿氢项目已经达到14个,合计电解槽招标量达980MW,大部分为碱性电解槽技术。在全球,多国也宣布将在十年内建成数百兆瓦的可再生电能电解水制氢项目。

国际上日本的技术储备充足,美德也有着较强的技术和设备制造研发能力。日本德山号称开发碱性电解水“低耗电水平达到世界最高”,2025年投入实用化。旭化成、松下控股也预计在2025年有相关设备投入使用。德国的ThyssenKruppNucera开发的相关设备已签订了多个合同。国内电解水制氢发展很快,碱性电解水的关键设备主要性能指标已是国际先进水平。考克利尔竞立,专注碱性电解水制氢设备,为行业发展提供了众多的示范案例,引领行业发展,在目前市场有着较高的市场占有率。派瑞氢能科技公司是目前国内氢能装备产业链较为完备的科研生产企业,可年产碱性制氢装备350台(套)、PEM纯水制氢装备120台(套),以及进行各型加氢站建设。隆基氢能,2021年10月16日对外发布首台碱性水电解槽,根据前几年的目标,公司会通过5-10年产能扩大到1万台。盛氢制氢2022年8月推出了首台套100标方碱性电解水制氢设备产品,目前已具备年产50台套大功率电解槽的生产能力以及快速交付整体解决方案的能力。阳光氢能自主研发的1000Nm3/h大型碱性电解制氢设备已在多地光伏、风电制氢项目中得到应用,已有生产GW级制氢设备能力。华电重工,公司收购通用氢能进入氢能行业,1200标方碱性电解槽已经下线,单面焊双面焊缝成型工艺是国内首创,也成功获得了绿电制氢示范项目。苏州希倍优氢是国内首批提供大标方碱性水电解制氢设备的企业之一,是一家具备成套系统生产能力,自主研发创新能力的科技型企业。华光环能,成功研制出1500标方电解槽。另外还有奥扬新能源、国富氢能、凯豪达氢能、瑞麟科技等,以及国内的能源或装备巨头也开始杀入。

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几个观点

1.氢气制取的方式有不少,短期内经济性是各技术路径应用快慢的主导因素,中长期看,零碳/负碳属性及可持续性是关键,碱性电解水制氢是当下的最优解。在不考虑氢气年产量增长的情况下,仅绿氢渗透率提升即可带来数十倍的市场增长。

2.碱性电解水制氢的主要成本来源于电费,领先的电解槽技术降低电耗对制氢成本下降有着明显的带动作用,这是各家设备公司竞争的一个关键性指标。

3.有观点表示制氢市场的爆发是业界的共识,但随着其他绿氢技术的发展,碱性电解水制氢技术的市占率可能会在5年左右达到峰值。

4.风口来了,四面八方的玩家蜂拥而至,领先的玩家扩张产能,后来者寻找突破点,行业正如火如荼。

$隆基绿能(SH601012)$


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