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氢能是实现深度脱碳的终极选择。氢能能够实现真正的零碳排放，并且能够帮助风光等可再生能源实现大规模消纳， 实现电网大规模调峰和跨季节、跨地域储能，是我国实现低碳转型的重要载体。近年来氢能的能源属性已经得到政府 认可，多重利好政策下发助力氢能发展，由于氢能在我国低碳转型的过程中扮演着多重重要角色，预计其消费需求将 持续增长，其中化工和交通领域对于氢能的需求快速增长。
(资料图片仅供参考)
破局在即，绿氢制取迎来产业化拐点。化石能源和工业副产制氢为主流制氢方式，在全球及我国氢能制取中占比合计 95%以上，而电解水制氢受限于技术难度大以及制氢成本高，尚未实现大规模推广应用。电解水制氢的成本构成中电 费占比约80%，工业用电价格变动对于制氢成本影响显著。未来随着风电、光伏等可再生能源LCOE持续下降，绿氢制 取成本有望明显下降。 电解槽供需两旺，光储龙头和设备厂商加速布局。电解槽是电解水制氢系统中的核心设备，2023年Q1中国已公开招标 的制氢项目电解槽需求量约835MW，已经超过2022年全年电解槽出货量。中国电解槽竞争格局相对集中，CR3厂商 2022年电解槽出货量占比约80%，然而，随着近年来越来越多的厂商进军电解槽行业，行业竞争将不断加剧，预计具 备技术、资金和渠道优势的厂商将更加受益于电解槽市场增长。
1.氢能是实现深度脱碳的终极选择
氢能是真正清洁零碳的能源
氢能来源丰富且能够实现真正的零碳排放。氢能是指氢在物理与化学变化过程中释放的能量，它来源丰富、绿色低碳 且下游应用广泛；由于氢燃烧的产物是水，因此氢能能够实现真正的零碳排放，是世界上最干净的能源。与其他能源 类型相比，氢能还具有燃烧热值高、无地域和时间限制、储运形式多样等多种优点；但与此同时，受能源属性和技术 手段限制，氢能也存在着生产储存难、易燃易爆、运输成本高、扩散系数大等问题。
氢能是我国实现低碳转型的重要载体
我国具有富煤贫油少气的资源特征，实现低碳转型需大力发展可再生能源。2022年我国原油和天然气进口量分别达 到了5.08亿吨和1.09亿吨对外依存度分别高达71.2%和40.2%。在此背景下，大力发展以风电、光伏为代表的可再 生能源成为了我国打破对外能源依赖的重要途径。2018年至2022年我国风电和光伏装机占比由18.87%增长至 29.62%，可再生能源逐渐成为我国电力结构的重要组成部分。氢能可参与解决可再生能源的消纳与波动问题。风电、光伏等可再生电源具有间歇性、波动性等问题，而氢能能帮助 此类可再生能源实现大规模消纳，并实现电网大规模调峰和跨季节、跨地域储能，是我国实现低碳转型的重要载体之 一。
氢能的能源属性已经受到政策重视
利好政策相继下发，大力支持氢能发展。近年来随着我国风光建设加速，氢能可以与电相互转换、帮助可再生能源消 纳的作用得到高度重视。2019年3月，氢能首次被写入《政府工作报告》； 2022年3月，国家发展和改革委员会发布 《氢能产业发展中长期规划（2021—2035年）》，明确氢能是未来国家能源体系的重要组成部分，是用能终端实现 绿色低碳转型的重要载体；2023年4月，国家能源局发布《2023年能源工作指导意见》，提出要加快攻关新型储能关 键技术和绿氢制储运用技术，推动储能和氢能规模化应用。
氢能在各行业脱碳路径中扮演多重角色
氢能是实现绿色低碳转型的重要载体，在各行业脱碳路径中扮演多重角色。根据Hydrogen Council统计，氢能能够 实现能源体系从骨干到终端应用的脱碳，其在能源转型中发挥的作用包括实现可再生能源大规模集成和发电、允许跨 地域和跨季节能源分配、为能源系统的弹性提供缓冲以及助力工业、交通、建筑、电力系统等多个行业实现脱碳，是 我国实现绿色低碳转型的重要载体。
欧盟碳边境调节机制倒逼绿氢替代
氢能被纳入欧盟碳边境调节机制覆盖行业，绿氢发展进入快车道。4月18日欧盟议会支持欧盟碳市场改革（EU ETS） 方案并通过欧盟碳边境调节机制（CBAM），同意对进口钢铁、水泥、铝、化肥、电力和氢气征收二氧化碳成本。根 据CBAM协议，中国向欧盟出口产品时，2023年10月起需要报告产品碳排放信息但无需缴费，2026年1月1日起则需 要支付碳关税。从行业覆盖来看，由于氢能纳入CBAM法案意味着氢能中仅有制取过程完全无碳排放的绿氢能免征关 税，因此该法案通过有望倒逼我国绿氢消费占比提升并逐步替代灰氢。
氢能需求持续增长，化工和交通是其消费的重要突破口
零碳背景下氢能需求有望达到1.0~1.3亿吨。在双碳战略目标下，随着我国能源结构逐步向清洁化和低碳化转型，化 石燃料在终端能源需求中的占比将逐渐下降，而以氢能为代表的清洁燃料消费占比将持续提升。根据中国氢能联盟的 预测，以2060年实现碳中和为目标，届时我国各行业氢能需求合计将增长至1.0~1.3亿吨左右。 化工和交通为氢能消费的重要突破口。从各行业能源消费结构来看，化工原料、道路交通等行业对于氢能的需求增长 较快，零碳情境下氢能在上述行业的终端能源消费中占比有望达到40-80%，进而成为其主要电源类型，但由于一般 工业、船运、航空等高碳排行业对化石能源依赖度较深，预计届时氢能还无法实现大规模的能源替代。
2.破局在即，绿氢制取迎来产业化拐点
氢能产业链包括制氢、储运氢、加氢和用氢
氢能产业链包括制氢到用氢一系列环节，我国在技术、材料、装备等环节与国外先进水平仍有一定差距。从氢气制备 到使用过程来看，氢能产业链可分为制氢、储运氢、加氢和用氢四个环节。根据清华大学的研究，我国氢能相关技术 已取得长足发展，但在氢气的制取、储运、应用等环节仍存在关键技术未被突破，与国外先进水平相比还有一定差距 。
氢气制取可根据碳排放强度分为三种方式
化石能源和工业副产制氢为主流制氢方式。根据制取过程的碳排放强度，氢被分为灰氢、蓝氢和绿氢。灰氢是指通过 化石燃料燃烧产生的氢气，在生产过程中会有大量二氧化碳排放；蓝氢主要为天然气重整得到，并使用CCUS技术固 碳以降低碳排放，但当前因固碳成本较高也难以普及；绿氢主要通过可再生能源制造，以电解水制氢为代表，制氢过 程无碳排放，未来有望替代灰氢成为主要氢气来源。
中国是第一大产氢国，产氢原料以煤炭为主
中国为世界第一大产氢国，煤炭占制氢原料的比重在60%以上。根据中国煤炭工业协会统计，2022年中国氢气产量 3,781万吨，同比增长14.58%，是世界第一大产氢国。从制氢原料来看，全球人工制氢原料主要为天然气和醇类，而 我国由于资源禀赋差异，制氢原料以煤炭为主，该技术方式下制氢时的碳排放相对最高。此外，电解水在全球和中国 的制氢原料中占比均不到5%，未来提升空间广阔。
电解水制氢占比将不断提升
2050年电解水制氢占比有望超过70%。在氢能市场发展初期，工业副产制氢由于具备成本优势和技术成熟优势，是 我国氢气制取最为主流的方式；随着氢能制取技术的持续发展以及氢能供需量的增长，煤制氢配合CCS技术以及电解 水制氢的占比将有所提高。根据中国氢能联盟预测，2050年我国氢气供给结构中，可再生能源电解水制氢占比将达 到70%，成为最有效的供氢主体之一。
电解水制氢技术近年来快速发展
中国电解水制氢技术近年来快速发展。电解水制氢是指在充满电解液的电解槽中通入直流电，使水分子在电极上发生 电化学反应，从而分解成氢气和氧气的过程。根据智慧芽统计，2004年至2022年中国共申请“电解水制氢”相关专 利8,904个，且近两年申请数量维持在每年近2,000个的高位。
电解水制氢技术路线分析
当下电解水制氢主要有四种技术路径。根据电解质种类不同，电解水制氢主要分为碱性电解水制氢（ALK）、质子交 换膜电解水制氢（PEM）、阴离子交换膜电解水制氢（AEM）和固体氧化物电解水制氢（SOEC）四种技术路线。 其中，ALK较为成熟且已经实现了大规模应用，是目前使用最广泛的电解水制氢方式；而PEM由于在车规级氢能、波 动性可再生能源等应用场景中优势明显，近年来研发进展较快且已经进入商业化早期；AEM和SOEC作为新兴技术还 未实现规模量产，前者在耐久性、制造工艺等方面有待提升，后者还处于基础材料的研发阶段。
电解水制氢成本高昂，电价是关键
电解水制氢成本高昂，其中电费占比近70%。现阶段电解水制氢的成本较化石燃料制氢更高，导致其大范围应用受到 限制。以目前国内较为成熟的碱性电解水制氢（ALK）为例，其成本中电费占比近70%。考虑到电费等于度电价格乘 以电耗，因此通过降低可再生能源度电成本以及降低电耗，将能够显著降低制氢成本。
可再生LCOE下降有望带动电解水制氢成本下探
可再生能源LCOE快速下降。根据北京大学能源环境于政策研究室测算，以光伏、陆风为代表的可再生能源发电成本 随着装机容量的提升而快速下降，经济性逐渐提升。 电解水制氢成本对电价敏感度高，可再生能源LCOE下降有望电解水制氢成本下探。根据测算，当单位电耗不变时， 工业用电价格每降低0.1元/kWh，电解水制氢的制氢成本就下降5.56元/kg；当工业用电价格降至0.25元/kWh及以下 时，电解水制氢和天然气制氢的制氢成本将逐渐靠拢，而当工业用电价格降至0.1元/kWh及以下时，电解水制氢的经 济性将有望赶上煤制氢和氯碱制氢。当前我国光伏已实现平价上网，预计随着未来可再生能源LCOE的持续下探降电 解水制氢成本将不断下探。
电解水制氢成本与电价/年工作时间敏感性分析
工业用电价格和制氢系统年工作时间是决定制氢成本的关键因素。在其他因素不变的条件下对电解水制氢成本做电价 与年工作时间的敏感度分析，可以看到制氢成本和电价呈正比关系，与年工作时间成反比关系。在情景1条件下，当 年工作时间≥3000小时且工业用电价格低于0.20元/kWh时，电解水制氢成本在10~18元/kg之间，可具备初步的经 济性。
3.电解槽供需两旺，光储龙头和设备厂商加速布局
电解槽是电解水制氢系统的核心
电解槽是电解水制氢系统的核心设备。电解水制氢系统主要由电解槽、分离器、洗涤器、冷却器、供水、加碱等设备 组成，其中电解槽是电解水制氢系统的核心设备。电解槽工作原理为：电解池的隔膜两边分别有阳极板与阴极板，电 解槽内充满电解液，在两个电极通上直流电后，在阳极析出氧气，在阴极析出氢气。
电解槽出货量和市场规模
2023Q1电解槽需求大幅增长。根据氢云链统计，2023Q1中国已公开招标的制氢项目共有13个，其制氢系统对应的 电解槽容量达到了835MW，该容量已经超过了2022年全年中国电解槽出货量。根据BloombergNEF预测，2023年 我国电解槽出货量有望达到1.4-2.1GW，有望占当年全球出货量的60%以上，同比增加75%-163%。
电解槽行业竞争格局
中国电解槽市场竞争格局相对集中。根据BloombergNEF统计全球电解槽市场竞争格局相对分散，以隆基氢能为首 的CR10厂商2022年合计出货量占比约50%。而中国电解槽市场竞争格局更为集中以中船派瑞氢能、考克利尔竞力 和隆基股份为代表的CR3市占率在80%左右。
三大老牌龙头企业稳健发展，光储龙头和设备厂商加速布局
三大老牌龙头企业稳健发展。当前国内三大老牌电解水制氢企业为中船重工718所（派瑞氢能）、考特利尔竞立（苏 州竞立）和天津大陆，其中中船重工718所同时具备ALK、PEM两种技术路线，考特利尔竞立和天津大陆则采用ALK 技术路线。三大企业多年来深耕电解水制氢行业，在积累了深厚的技术经验以外，还积累了稳定丰富的客户资源，整 体上电解水制氢业务发展稳健。 光储龙头和设备厂商加速布局。近年来以隆基股份、阳光电源为代表的光储龙头和华电重工、双良节能等设备厂商也 开始布局电解槽业务，其中隆基股份、华电重工等企业以ALK技术路线为主，阳光电源、国富氢能等企业则以PEM技 术路径为主。
技术、资金和渠道共建电解槽竞争壁垒
电解槽技术和生产工艺壁垒较高。电解槽的成本构成中电解电堆占比近一半，而该部分的研发制造相对复杂，且涉及 电化学、工程设计、金属材料等多个学科领域，此外还需要掌握电极涂层及配套工艺。与此同时，电解槽厂商还需要 大量时间来验证其产品地稳定性与可靠性，进而积累行业应用经验，因此对于新进入厂商会形成一定的技术壁垒。 电解槽资金与渠道壁垒较高。电解槽的下游厂商主要包括各类能源集团或电力运营商等，其资金回款周期普遍较长， 而电解槽生产需要大量的资金投入，这对于新进入厂商形成了一定壁垒；此外电解槽出货规模多取决于下游各企业的 采购订单或项目合作等，而电解槽制氢厂商的核心生产设备，目前只能够通过客户长期使用验证来印证产品的质量。 在此背景下，具有渠道优势的电解槽厂商更容易获得下游客户青睐，进而也更容易抢占市场份额。
4.重点企业分析
华光环能：环保能源双驱动，制氢+火电灵活性改造双逻辑
锅炉制造业务起家，能源与环保双主业。公司横跨能源与环保领域，涉及业务包括装备制造、工程服务、项目运营。 公司为中大型电站锅炉制造企业，在锅炉制造领域处于国内第二梯队前列；在热电运营领域，公司占无锡市区热电联 产供热市场的70%左右。 布局火电灵活性改造新技术。公司与中科院合作研发，基本完成了煤粉预热燃烧的关键技术和中试研究。煤粉预热技 术通过使用小型流态化装置作为燃料预热装置，将燃料的预热和燃烧分开，燃料先在预热燃烧器中加热，再进炉膛燃 烧。2023年1月12日，公司和中科院工程热物理研究所针对该技术进行签约，获得20-300MW机组的独家技术授权。 公司累计销售锅炉数量超过5000台，具有强大的存量客户基础，可提供全流程解决方案。该项技术可以降低锅炉出力 水平，提升火电机组的灵活性。
1500Nm3/h碱性电解槽下线。公司已成功实现碱性水电解槽制氢技术、装备以及系统集成的成功落地，并于2023 年3月16日成功下线1500 Nm3/h 碱性电解槽。这标志着公司已经具备年产1GW电解水制氢设备的制造能力，迈入了 规模化电解水制氢的新赛道，并具备随时批量化生产交付能力。
昇辉科技：制氢制备加速突破
一体化智慧解决方案服务商，加速氢能源汽车规模化推广。公司是国内领先的一体化智慧解决方案服务商，将新能源 作为重点攻坚赛道并成立了昇辉新能源有限公司。2022年初公司已初步打通氢能全产业链，目前已具备具备自主生产 5-1500Nm3/h全系列制氢成套设备的能力；此外公司积极布局新能源汽车运营平台，加快氢能源汽车规模化推广。
1000Nm3/h碱性电解槽下线。公司已于2023年1月成功下线佛山首台套1000Nm3/h碱性水制氢设备，这标志了公 司已完成制氢设备100Nm3/h到1000Nm3/h的量级跨越。本次下线的1000Nm3/h电解水制氢设备优势明显，单方耗 电量低至0.4度，转化率较平均指标提高了20%，进而达到77%，这也意味着公司成为佛山首家同时拥有100Nm3/h和 1000Nm3/h碱性制氢成套设备的生产商，并具备随时交付能力。
与大连市普兰店区政府签订氢能项目合作协议。公司于2023年3月15日与大连市普兰店区政府签订氢能产业项目战略 合作协议，致力于进一步发挥各自组织、资源和技术优势，协助打造大连市临港新能源新材料产业集聚区。后续公司 将参与建设普兰店区滩涂光伏离网制氢项目以及氢能港口规划和建设，为项目提供装备解决方案并助力氢能应用。
华电重工：工程解决方案龙头，入局制氢设备和材料
公司是工程解决方案龙头，后强势入局氢能领域。公司是工程整体解决方案龙头，业务范围包括物料输送工程、热能 工程、钢结构工程、煤化工工程和海洋风电工程的系统设计、装备研发制造以及EPC承包。公司自2020年起开始筹划 发展氢能业务，并于2022 年 3 月成立中国华电氢能技术研究中心，目前主要生产碱性电解槽、气体扩散层等。2022 年5月，公司通过并购深圳通用氢能51%股权获得了气体扩散层及质子交换膜生产能力；同年7月，公司1200Nm3/h 碱性电解水制氢装置与气体扩散层产品成功下线。
灵活性改造叠加氢能业务拓展双轮驱动。当前我国煤电机组改造规划已经出台，公司具备灵活性改造业务和电厂综合 能效提升的系统总包能力，热能工程业务有望受益于煤电机组改造扩容。此外公司背靠华电集团，并通过并购股权、 订单拓展、海外合作等方式实现了氢能业务的快速突破，未来该部分业务收入有望快速提升。
双良节能：节能节水设备与还原炉龙头，强势进军绿电制氢市场
节能节水设备与还原炉龙头，新能源业务快速成长。公司主营业务包括节能节水系统和新能源系统，其中节能节水系 统作为公司传统起家业务，近年来营收稳健增长且占比维持在65%以上。2015年公司以重组并购的方式切入光伏多晶 硅还原炉领域，目前市占率稳居行业第一；2021年起公司开始布局光伏硅片和组件业务，2022年受益于多晶硅还原炉 规模交付以及硅片业务放量，公司新能源系统业务收入占比快速提升。
强势进军绿电制氢市场，电解槽已获订单认可。2022年公司进军氢能市场，成立了氢能产业专业技术研究机构—— 氢能研究中心，面向集团新布局的电解制氢产业，规划氢能产业链技术研发。2022年9月公司首套1000Nm3/h绿电智 能制氢系统成功下线，该系统核心部件电解槽具有先进性、稳定性、智能化、零泄漏、安全性等特点，氢气纯度可达 99.9999%，从而实现真正的低成本、低能耗和高性能，目前已获订单认可。
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