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綠電制綠氫，堿性電解槽成當(dāng)下最優(yōu)解

作為從0到1快速發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，電解水制氫系統(tǒng)的核心部分——電解槽，也有著堿性水電解（ALK）、質(zhì)子交換膜電解（PEM）、高溫固體氧化物電解（SOEC）、固體聚合物陰離子交換膜電解（AEM）四種技術(shù)路線，四大路線的產(chǎn)品能耗、安全、技術(shù)成熟度各有差異，但又有其各自的優(yōu)點(diǎn)。

資料來源：華安證券

立足當(dāng)下，技術(shù)最成熟、單槽成本最低的技術(shù)路線，莫過于ALK路線。堿性電解水制氫指堿性電解質(zhì)環(huán)境下進(jìn)行電解水制氫的過程，電解質(zhì)一般為30%質(zhì)量濃度的KOH溶液或26%質(zhì)量濃度的NaOH溶液。反應(yīng)過程中，水分子在陰極得到電子，析出氫氣: 氫氧根離子在氫氧側(cè)濃度差的作用下到達(dá)陽(yáng)極，生成氧氣和水。又因其堿槽成本低、整體工藝成熟度高，目前已有多個(gè)到達(dá)MW級(jí)別的項(xiàng)目，在綠氫生產(chǎn)中廣泛落地。

但在整體成本低、工藝成熟的同時(shí)，ALK也由于其本身設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)選型的問題，存在點(diǎn)解效率低、體積效率低下、啟動(dòng)慢、維護(hù)成本高、制氫純度低的缺點(diǎn)。正在朝向大標(biāo)方和低能耗兩個(gè)方向改進(jìn)。

資料來源：《2023中國(guó)氫能源產(chǎn)業(yè)氫制備環(huán)節(jié)深度研究報(bào)告》，云道資本

除ALK路線之外，質(zhì)子交換膜技術(shù)則使用了固體電解質(zhì)代替了ALK路線中的隔膜與液態(tài)電解液，在解決了潛在的污染與腐蝕問題外，有了更高的效率和靈活度。

由于使用了固體電解質(zhì)替代了隔膜，PEM路線的電阻相較于ALK更低，電解效率更高，降低了整個(gè)設(shè)備的體積；同時(shí)，因其反應(yīng)活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于ALK，也讓其擁有了靈活的更高的啟停機(jī)制，完全可以適應(yīng)大幅度的風(fēng)光變化，以更高的耦合度捕捉到更多的棄風(fēng)棄光；此外，PEM使用純水作為原料，產(chǎn)物不包含其他雜質(zhì)，只需要去除水蒸氣方可使用，純度可達(dá)99.99%以上。

但PEM路線使用固態(tài)電解質(zhì)的另一面，則是成本的攀升：PEM依賴鉑、銥等貴金屬作為催化劑，大大提高了成本，哪怕是在未來，降價(jià)彈性也十分有限。目前，正在朝向研發(fā)低貴金屬催化劑與提升催化劑壽命方向發(fā)展，若能攻克，將成為最佳電解水制氫方法。

而在主流的ALK和PEM路線外，高溫固體氧化物電解（SOEC）、固體聚合物陰離子交換膜電解（AEM）也在快速發(fā)展中。SOEC中部分電能可以使用電能替代，轉(zhuǎn)化效率較高，但在高溫下材料選擇較少，目前尚未實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化；而AEM路線雖然材料成本低，但陰離子交換膜量產(chǎn)難度較大，仍在研發(fā)階段。都屬于后續(xù)潛力優(yōu)良的制氫路線，但短期內(nèi)難以看到產(chǎn)業(yè)化落地。

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商業(yè)模式初起步

風(fēng)光儲(chǔ)與設(shè)備龍頭快速搶占市場(chǎng)

雖然電解槽的技術(shù)路線多樣，但目前國(guó)內(nèi)的主要的電解水技術(shù)均來源于中船718所，并在近三十年中“開枝散葉”，傳播至以派瑞氫能為代表的老牌電解水設(shè)備龍頭、以隆基氫能為代表的風(fēng)光儲(chǔ)龍頭和以華電重工為代表的傳統(tǒng)設(shè)備廠商中。

資料來源：國(guó)際氫能網(wǎng)，德邦研究所

三大類廠商各有優(yōu)勢(shì)，以中船718所（派瑞氫能）、蘇州競(jìng)立和天津大陸為代表的老牌龍頭具備技術(shù)和產(chǎn)品積累，先發(fā)優(yōu)勢(shì)明顯，但面臨人才流失嚴(yán)重的問題；以隆基氫能、陽(yáng)光電源為代表的風(fēng)光儲(chǔ)龍頭依托現(xiàn)有客戶基礎(chǔ)，布局可再生能源制氫系統(tǒng)，與原業(yè)務(wù)有很強(qiáng)的協(xié)同效應(yīng)；而華電重工、華光環(huán)能等為代表的傳統(tǒng)設(shè)備廠商，則具有多年裝備制造經(jīng)驗(yàn)，再設(shè)備生產(chǎn)上擁有先進(jìn)的技術(shù)與工藝基礎(chǔ)。

資料來源：2022 中國(guó)氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)年度藍(lán)皮書，德邦研究所

三大類廠商中，業(yè)務(wù)協(xié)同的光儲(chǔ)龍頭與“國(guó)家隊(duì)”背景的相關(guān)企業(yè)，或?qū)⒂瓉砉乐档目焖倥噬��?/p>

風(fēng)光儲(chǔ)龍頭企業(yè)可有效依托現(xiàn)有客戶基礎(chǔ)，延伸布局電解水制氫系統(tǒng)，可為客戶提供光氫、風(fēng)氫一體化系統(tǒng)解決方案，與原有光伏、風(fēng)電業(yè)務(wù)發(fā)揮協(xié)同，是業(yè)務(wù)向最為契合的企業(yè)，擁有極大的空間。

其中，光伏龍頭隆基綠能成為風(fēng)光儲(chǔ)龍頭企業(yè)入局氫能源的標(biāo)桿之一。

自2018年起，隆基就開始對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行戰(zhàn)略研究，與國(guó)內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)研究合作研發(fā)電解水制氫裝備技術(shù)，并于2021年3月31日正式成立隆基氫能科技有限公司，積極布局綠氫裝備業(yè)務(wù)。2022年5月，隆基氫能入圍中石化首個(gè)萬(wàn)噸級(jí)綠氫示范項(xiàng)目。2022年10月，隆基氫能已按期完成16臺(tái)套電解水制氫設(shè)備發(fā)貨。

資料來源：隆基綠能公告,華安證券研究所整理

而在新產(chǎn)品方面，隆基氫能性能優(yōu)異，貫徹了堿性電解槽大標(biāo)方的理念，降本效果凸顯。2021年，公司下線首臺(tái)1000Nm³/h堿性水電解槽，2023年2月14日，隆基氫能發(fā)布ALK Hi1系列新產(chǎn)品，而其迭代后的ALK Hi1 plus產(chǎn)品，直流電耗滿載狀況下低至 4.1kWh/Nm³，在 2500A/㎡電流密度下，更可低至4.0kWh/Nm³，更可連續(xù)運(yùn)行72小時(shí)。

此外，由于業(yè)務(wù)的適配性，公司市占率也遙遙領(lǐng)先。2022年國(guó)內(nèi)電解水制氫設(shè)備出貨量達(dá)到722MW，同比大幅增長(zhǎng)106%。其中，隆基氫能電解水制氫設(shè)備產(chǎn)能達(dá)1.5GW，據(jù)隆基綠能創(chuàng)始人李振國(guó)介紹，2022年隆基氫能電解水制氫設(shè)備產(chǎn)能位居全球第一、出貨量躋身國(guó)內(nèi)前三。

隆基綠能氫能產(chǎn)業(yè)全球化布局

資料來源：公司官網(wǎng)，東方財(cái)富證券研究所

在風(fēng)光儲(chǔ)龍頭外，具有國(guó)資背景的企業(yè)依托其背后的集團(tuán)，具備極強(qiáng)的渠道優(yōu)勢(shì)。

其中，華電重工背靠國(guó)企最大獨(dú)資發(fā)電集團(tuán)之一的華能集團(tuán)，具備高產(chǎn)業(yè)協(xié)同效應(yīng)，渠道優(yōu)勢(shì)強(qiáng)大。

華電重工作為華電集團(tuán)專門承包和制造各種能源裝備的子公司，十分重視ALK和PEM兩大制氫路線與儲(chǔ)運(yùn)領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)。

在堿性電解槽設(shè)備領(lǐng)域，華電于2020年7月成立氫能技術(shù)研究中心，并于兩年后下線1200Nm³/h堿性電解槽，單機(jī)產(chǎn)氫量、電解效率、電流密度等主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。而在PEM 及燃料電池設(shè)備領(lǐng)域，已開工建設(shè)“華電德令哈3MW 光伏制氫項(xiàng)目”，PEM制氫規(guī)模達(dá)600Nm³/h。產(chǎn)品性能已達(dá)到國(guó)際水平，為多家國(guó)內(nèi)外頭部企業(yè)供貨。

此外，在更加下游的綠氫儲(chǔ)運(yùn)領(lǐng)域中，華電重工早在 2012 年成立煤化工事業(yè)部，開展高壓氫氣管道輸送業(yè)務(wù)；同時(shí)自主研發(fā)的固態(tài)儲(chǔ)氫、液態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)已成功應(yīng)用于瀘定水電解制氫項(xiàng)目中。

同時(shí)，在華電集團(tuán)資源傾斜下，公司先后中標(biāo)了內(nèi)蒙華電達(dá)茂旗（12000Nm³/h）、山東華電濰坊（5000 Nm³/h）等項(xiàng)目，未來前景廣闊。

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寫在最后

氫能源，作為優(yōu)質(zhì)的二次能源，兼具清潔、零碳、可再生的優(yōu)勢(shì)，在雙碳目標(biāo)下，可在多種場(chǎng)景替代汽油、柴油、天然氣等能源，促進(jìn)工業(yè)、交通等領(lǐng)域深度脫碳，有望成為新能源時(shí)代中鋰電的完美補(bǔ)充。

而其中，作為未來清潔能源代表的綠電制氫，在中國(guó)及全球氫能源的占比均不到1%，正迎來從1到N的產(chǎn)業(yè)爆發(fā)階段。隨著綠電度電成本、電解槽單位電耗和設(shè)備投資的下降，驅(qū)動(dòng)水電解制氫在能源化工等領(lǐng)域與灰氫平價(jià)。而電解槽作為綠氫的核心設(shè)備，將迎來千億級(jí)市場(chǎng)需求。

在電解槽企業(yè)出貨量的快速增長(zhǎng)下，電解槽環(huán)節(jié)具備技術(shù)實(shí)力的隆基綠能、陽(yáng)光電源、華電重工；布局電解槽的彈性標(biāo)的華光環(huán)能、昇輝科技；材料環(huán)節(jié)具備潛力的貴研鉑業(yè)等企業(yè)將站在風(fēng)口之上，而其資本市場(chǎng)上的相關(guān)估值或許也將再次迎來攀升。

參考資料：

《商業(yè)模式起步，綠氫初試鋒芒》，平安證券；

《電解槽專題報(bào)告》，新業(yè)證券電新組；

《氫制備深度研究報(bào)告》，云道資本；

《氫能深度，綠氫，第四次能源革命的載體》，東吳證券

《乘風(fēng)而起，電解槽技術(shù)掀起氫能浪潮》，華安證券；

《氫能行業(yè)系列報(bào)告之一：氫能產(chǎn)業(yè)周期開啟》，中銀證券；

《堿性電解槽：從1到N，誰(shuí)主沉��？》，東方財(cái)富證券；

《綠氫星辰大海，電解槽放量可期》，德邦證券；

《制氫行業(yè)深度報(bào)告：綠氫電解槽，方興未艾》，國(guó)海證券；

《綠電制綠氫是趨勢(shì)，氫能產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展加速》，西部證券；

       原文標(biāo)題 : 萬(wàn)億氫能市場(chǎng)，綠氫初露鋒芒，誰(shuí)是綠氫龍頭？