主要观点
　　绿氢是未来氢能发展的主要方向，电解槽作为绿氢核心设备重要性凸显。氢能是可持续发展最具潜力的二次清洁能源，根据制氢工艺所产生的碳排放程度可分为灰氢、蓝氢、绿氢，灰氢成本较低但污染较大，绿氢通过使用再生能源电解水制取的氢气，满足双碳要求。电解槽是绿氢的核心设备，设备成本占比达到50%，在能耗、安全性、降本等方面对绿氢的制备产生十分重要的影响。
　　绿氢未来代替空间巨大，技术迭代以及电价下降推动电解槽需求持续高增。目前全球及中国绿氢在氢能占比较小均不到1%，主要由于绿氢成本高于灰氢成本，未来随着风电光伏与电解水制氢结合以及电解槽性价比逐步提升，制氢成本有望进一步下探，根据我们的测算，理想情况下绿氢成本可达到5.8元/kg，低于灰氢成本。未来随着绿氢性价比提升及政策驱动，2025/2030年全球绿氢需求量将达到1583/4727万吨，2022-2025年CAGR为156%；受益于下游绿氢市场需求旺盛，电解槽出货量有望在未来几年迎来爆发期，2023/2025年电解槽市场规模将达到1872/5280亿元，2022-2025年CAGR为141%。
　　碱性电解槽为市场主流选择，质子交换电解槽未来具有较大的增长空间。2022年全球前20家电解槽企业产量合计达到14GW，2023年规划产能达到26.4GW，根据彭博新能源预测，2030年全球电解槽装机规模将达到242GW。碱性电解槽凭借商业成熟度高、成本低等优势为目前制氢企业的首选，未来逐步向复合隔膜、大标方方向迭代。质子交换膜由于其成本较高，目前应用规模较小，未来随着性能逐步提升，还具有较大的增长空间。
　　投资建议：未来电解槽企业出货量有望快速增长，建议关注龙头企业隆基绿能、阳光电源；新入局企业华光环能、昇辉科技、华电重工、亿利洁能。
　　风险提示：政策支持力度不及预期、光伏风电发电上网价格不及预期、产品技术研发不及预期。
　　

研究报告全文：1证券研究报告乘风而起电解槽技术掀起氢能浪潮分析师尹沿技SAC职业证书号S00105200200012023年3月16日2主要观点绿氢是未来氢能发展的主要方向电解槽作为绿氢核心设备重要性凸显氢能是可持续发展最具潜力的二次清洁能源根据制氢工艺所产生的碳排放程度可分为灰氢蓝氢绿氢灰氢成本较低但污染较大绿氢通过使用再生能源电解水制取的氢气满足双碳要求电解槽是绿氢的核心设备设备成本占比达到50在能耗安全性降本等方面对绿氢的制备产生十分重要的影响绿氢未来代替空间巨大技术迭代以及电价下降推动电解槽需求持续高增目前全球及中国绿氢在氢能占比较小均不到1主要由于绿氢成本高于灰氢成本未来随着风电光伏与电解水制氢结合以及电解槽性价比逐步提升制氢成本有望进一步下探根据我们的测算理想情况下绿氢成本可达到58元kg低于灰氢成本未来随着绿氢性价比提升及政策驱动20252030年全球绿氢需求量将达到15834727万吨2022-2025年CAGR为156受益于下游绿氢市场需求旺盛电解槽出货量有望在未来几年迎来爆发期20232025年电解槽市场规模将达到18725280亿元2022-2025年CAGR为141碱性电解槽为市场主流选择质子交换电解槽未来具有较大的增长空间2022年全球前20家电解槽企业产量合计达到14GW2023年规划产能达到264GW根据彭博新能源预测2030年全球电解槽装机规模将达到242GW碱性电解槽凭借商业成熟度高成本低等优势为目前制氢企业的首选未来逐步向复合隔膜大标方方向迭代质子交换膜由于其成本较高目前应用规模较小未来随着性能逐步提升还具有较大的增长空间投资建议未来电解槽企业出货量有望快速增长建议关注龙头企业隆基绿能阳光电源新入局企业华光环能昇辉科技华电重工亿利洁能风险提示政策支持力度不及预期光伏风电发电上网价格不及预期产品技术研发不及预期3目录1行业概况绿氢发展带动电解槽放量2需求侧技术成本推动电解槽需求增长3供给侧碱性电解槽主流地位稳固4重要标的新玩家入局抢占先机4绿氢是氢能未来的主要发展方向氢能是可持续发展最具潜力的二次清洁能源绿氢是氢能未来的主要发展方向自16世纪氢气首次被发现以来因其来源丰富能量密度高绿色低碳储存方式等诸多优点被视为未来重要的清洁能源近年来随着巴黎协定的签订氢能受到全球范围的高度重视按照制氢工艺所产生的碳排放程度可分为灰氢蓝氢绿氢灰氢为由化石原料及工业副产制得会大量二氧化碳氮氧化物等气体对环境造成严重污染不利于达成碳中和目标蓝氢主要将灰氢产生的二氧化碳通过碳捕获利用和存储技术实现低排放生产绿氢通过使用再生能源电解水制取的氢气工艺简单无温室气体和有害气体排放且制成氢气纯度高是最为清洁的制氢方法是氢能未来的主要发展方向绿氢是清洁能源未来的主要发展方向资料来源未来氢能华安证券研究所整理5绿氢是氢能未来的主要发展方向目前灰氢制氢成本较低但是环境污染问题严重蓝氢环境污染情况较小但成本相较于灰氢提升10-40并且蓝氢并不是绿氢的替代品其主要目的为实现从灰氢到绿氢的过渡加速灰氢向绿氢的转变绿氢制得的氢气纯度较高并且没有任何温室气体及污染其他排放但成本较高随着电解槽技术的逐渐成熟推动制氢成本下降绿氢未来有望代替灰氢灰氢目前成本低于绿氢但绿氢更符合未来双碳要求类别原料优点缺点能源效率原材料价格氢气成本技术相对成熟工艺流程简单制备过程中会产生大量投资成本较低可以综合利用二氧化碳氮氧化物等煤83450-600元吨973-1236元kg煤炭中的其他物质例如煤焦气体对环境造成严重油煤气等污染排放大量温室气体运灰氢工艺比较成熟技术稳定投天然气输和储存过程中存在安6312-2元m3981-1517元kg资成本较低气体污染较小全隐患技术成熟度较低建设工业副产物制氢可以适度减少929-2240元kg根据不同工业工业副产物地点受限于原材料供应废弃物的处理成本和环境污染副产杂质的不同成本区间较大产生污染性气体采用碳捕捉及封存技术可以煤制氢的成本分别增加蓝氢以煤制氢为例有效降低生产过程的碳排放水90450-600元吨144-1829元kg10和38平无温室气体和有害气体排放绿氢电解水耗电量大成本较高45-5501-04元千瓦时14元kg-275元kg制成氢气纯度高资料来源未来氢能华安证券研究所整理6电解水制氢制氢步骤原理简单绿氢主要由电解水制得电解水制备氢气的过程主要分为制备纯化储存三大步骤氢气制备电解槽接通直流电源电解电流上升到一定值时槽内的水就电解成氢气和氧气氢气纯化从槽内电解小室阴极电解出来的氢气与循环碱液一起借助于碱液循环泵的扬程和气体的升力通过极板阴极侧的出气孔流过氢气道环从左右端极板流出汇合后进入氢分离器在氢分离器中由于重力的作用氢气和碱液分离氢气储存分离后的氢气通过氢气冷却器降温氢气捕滴器氢气气水分离器除去夹带的水分后经差压调节阀进入氢气干燥器干燥后的氢气进入氢气储存罐有部分氢气会经过再一次的压缩液化为液氢便于运输和储存电解水制备流程资料来源氢能和燃料电池华安证券研究所整理7电解槽是电解水制氢系统的核心部分目前主流电解水制氢技术包括碱性水电解ALK质子交换膜电解PEM高温固体氧化物电解SOEC固体聚合物阴离子交换膜电解AEM四种电解槽的性能与整个制氢系统的制氢效率有着直接的关系在能耗安全性方面也有十分重要的影响所以电解槽是电解水流程的核心碱性水电解槽ALK质子交换膜电解槽PEM高温固体氧化物电解槽SOEC固体聚合物阴离子交换膜电解槽AEM电解水制氢成本结构在电解水制氢的成本中设备成本占了14电解水制氢系统由电解槽及辅助系统组成其中电解槽是电解反应发5生的主要场所辅助系统则包括电力转换水循环气体8电解槽电器设备分离气体提纯等模块从成本构成来看电解槽在制氢运营维护14电解槽固液分离器财务成本系统总成本中的占比约为50而且设备在单位时间内的50纯化设备设备成本产氢量越大电解槽所占整个设备制造成本的比例就越高辅助系统电费成本73所以电解槽的成本会直接影响制氢系统的产品价格电解槽的成本是电解水制氢系统生产成本的核心资料来源科学材料站Bing电解水制氢成本分析北极星碳管家网华安证券研究所整理8目录1行业概况绿氢发展带动电解槽放量2需求侧技术成本推动电解槽需求增长3供给侧碱性电解槽主流地位稳固4重要标的新玩家入局抢占先机9市场现状全球氢能行业逐渐步入快车道绿氢代替空间广阔全球氢能市场快速扩张中国成为第一大制氢国随着欧洲美国中国以及众多国家与地区氢能中长期发展战略规划的不断推进全球氢能市场规模迅速扩大根据IEA数据2021年全球氢气总产量达到9423万吨同比增加55全球氢能市场规模达到1250亿美元2030年产量有望达到17998万吨CAGR达到75中国作为全球最大的制氢国氢能产量占比超过全球产量的13自2020年双碳目标提出后氢气产量迅速提升发展进入快车道根据中国煤炭工业协会数据2021年中国氢能产量达到3300万吨同比增加32增速远超于全球增速2021-2030年全球氢气总产量CAGR达到75中国氢气产量步入快车道中国氢能产量万吨YOY3500353000302500252000201500151000105005002012201320142015201620172018201920202021资料来源IEA中国煤炭工业协会华安证券研究所整理10市场现状全球氢能行业逐渐步入快车道绿氢代替空间广阔氢能需求量不断提升终端能源占比快速提升随着政策及下游市场的不断驱动未来氢能需求量将持续增加目前市场对氢能行业需求较为乐观根据不同机构的预测2030年全球氢能需求量将达到115-2亿吨占终端能源比重达到5左右我们认为氢能行业处于发展初期未来政策及降本路线还未明确预计2030年全球氢能需求将达到12亿吨占比在3左右2050年氢能需求量将超过5亿吨占比达到12根据中国氢能联盟预测到2030年我国氢气的年需求量将达到3715万吨左右在终端能源消费中占比约5到2060年我国氢气的年需求将增至12亿吨左右在终端能源消费中占比进一步提升至2020302050年全球氢能需求量将达到125亿吨2030年中国氢能在终端能源占比将达到520202030E2050EIEA预测亿吨094200520终端能源占比250513国际可再生能源署IRENA预测亿吨154614终端能源占比312中国能源报预测亿吨115麦肯锡预测预测亿吨536我们预测亿吨125终端能源占比312资料来源中国氢能联盟华安证券研究所整理资料来源IEAIRENA中国能源报麦肯锡中国氢能联盟华安证券研究所整理11市场现状全球氢能行业逐渐步入快车道绿氢代替空间广阔目前灰氢占比主要市场份额绿氢未来提升空间巨大从产量结构来看目前化石能源制备的灰氢占比较高2021年全球灰氢占比达到99蓝氢及绿氢占比均未达到1绿氢全球占比仅为004我国制氢结构与全球类似绿氢占比仅为1未来随着碳排放进一步趋严以及电价逐步下降绿氢成本有望与灰氢成本持平从而带动绿氢需求进一步提升根据IEA预测2030年绿氢占比有望达到38绿氢需求量预计超过4000万吨2050年绿氢占比将达到61需求量预计超过3亿吨2021年全球绿氢占比仅为004全球绿氢仍具有较大提升空间资料来源IEA华安证券研究所整理12市场现状氢能需求持续旺盛电解槽出货量快速提升电解槽需求量持续攀升根据高工锂电数据2022年全球电解槽市场出货量达到1GW其中中国电解槽总出货量超过800MW同比增长129以上全球占比超过80碱性电解槽设备凭借运行稳定售价低廉等优点2021年出货量达到776MW为目前市场主流选择根据BloombergNEF数据2023年中国电解槽出货量将持续保持高增出货量有望达到14-21GW占当年全球出货量的60以上同比增加75-163国内电解槽出货量快速增加资料来源中氢博创BloombergNEF华安证券研究所整理13市场现状绿氢主要应用于工业领域氢能与电解槽下游领域高度重合工业领域占据较大市场份额目前我国制备的氢气主要应用于石油炼制及化工产品合成等工业领域2020年合成氨用氢及甲醇用氢占比分别为3719同时氢气可作为燃料电池用于电动车驱动占比达到15未来随着氢能技术逐步成熟制氢成本逐渐下降有望在更多领域实现氢能的应用电解槽下游应用领域与氢能应用领域高度重合主要因为制氢企业大多为能源集团及大型化工企业对于能源集团来讲通过从下游氢能的使用到上游制氢的一体化布局可以降低能源成本同时公司掌握氢能原材料通过制氢可以赚取额外利润对于化工企业来讲向上游布局制氢可以减少氢能的支出同时化工副产物制氢可以实现氢气的循环更好的满足双碳目标氢能主要应用于工业领域电解槽应用领域与氢能应用领域高度重合电解槽下游应用领域公司名称业务产品中国石化石油氢气等原油精炼领域中国石油石油氢气等华昌化工化工产品东华能源丙烯聚丙烯氢气综合利用宝丰能源聚乙烯聚丙烯焦炭等化工产品化工产品合成滨化股份环氧丙烷烧碱嘉化能源脂肪醇酸蒸汽氢气等中国旭阳焦炭金马能源焦炭焦化副产品能源产品等煤炭领域航天工程煤气化技术及关键设备美锦能源焦煤氢燃料电池汽车等卫星石化新材料蓝氢等鸿达兴业氢气的生产销售及综合应用等其他领域凯美特气工业气体特种气体等金宏气体特种气体大宗气体和天然气隆基股份单晶硅电池组件分布式电站地面电站资料来源前瞻产业研究院中国煤炭工业协会华安证券研究所整理14市场现状绿氢项目逐步落地商业化发展加速2023年各省氢能项目汇总省份项目名称总投资亿元康明斯恩泽质子交换膜电解槽制氡装置研发生产基地项目一期5随着全国氢能产业的进一步发展氢能成为更国电投华南氢能产业基地一期20宝钢湛江钢铁氢基竖炉系统项目步1895东莞塘厦东益新能源汽车产业项目20多省份的重点产业据氢云链统计2023年已广东绿色化工和氦能产业园基础设施建设项目6404有9个省份公布35个氢能产业项目总投资额明阳智慧源集团总部基地项且11广州石化安全绿色高质量发展技术改造项目902超650亿其中绿氢项目达到7项主要分布在现代汽车氢燃料电池系统电堆建设项目16常熟未势能源氢能总部项目江苏宁夏河北和江苏等风光资源优势地区进一如东国华光氢储体化项目四川成都市新都区厚普国际氢能产业集群一期项目2400步推进绿氢商业化发展福建泉港固态储氢系统活化及应用项目927宁夏宝丰能源集团股份有限公司太阳能电解制氢储能及应用示范扩建项目1412宁夏鲲鹏清洁能源有限公司绿电制氢项目406宁夏宁夏永利电子新材料有限公司光电制绿氢绿胺溶剂产业链延伸示范项目65中广核灵武100万千瓦新能源离网制氢项目186山东凯信重机有限公司制氡装备及关键零部件智能制造项目博远山东新能源科技发展有限公司年产300万套氡燃料电池金属双极板智能制造项目氢装上阵昌乐物联科技产业园项目700山东东岳未来氢能材料股份有限公司500万m3a全氟质子膜与20000taETFE及其配套化学品产业化项目18山东鲁西化工集团股份有限公司轻经氢能综合利用项目烟台东德实业有限公司氢能核心装备产业园500临沂钢投新能源有限公司氢能产业基地项目济南绿动氢能科技有限公司黄河流域氢能产业基地崔寨产业园二期项目4000华电重工机械c03车间转产氢燃料电池关键材料产线技术改造项目天津东丽氢能产业园及综合服务配套提升项目199天津液化空气天津氡能源供应基地项目临港氢能产业低碳示范基地河北润丰低温高压储氢容器项目沧州天瑞航天氢能装备制造基地项目国华新能源风光氡储100万千瓦风光项目河北国电投滦源县300M光伏制氡项目滦州美锦新能源1400ONmh焦炉煤气制氢项目河北正元煤炭清洁高效综合利用项目2884上海彼欧新能源上海有限公司资料来源氢云链华安证券研究所整理15市场现状下游企业布局绿氢内驱力充足目前市场认为很多企业布局绿氢项目内驱力不足很难具有盈利能力但我们认为不同企业根据企业情况及政策要求内驱力充足目前行业还未发布实质性绿氢补贴政策能源及化工企业布局绿氢的内驱力主要来源于1碳排放趋严驱动提前战略性布局发挥卡位优势未来随着双碳政策趋严使得碳排价格逐渐升高没有优势的企业将通过购买碳权指标维持生产并且政策严格限制新建产能目前绿氢下游应用领域都是碳排放较高的大型企业未来绿氢可通过替代灰氢贡献收入2绿氢盈利能力初见改善目前绿氢在煤炭行业的盈利能力已逐步修复宝丰能源公告资料显示公司国家级太阳能电解水制氢综合示范项目综合制氢成本可以控制在154元m317元kg低于2021年9月辽宁上海江西川渝等地天然气氢价2-25元m322-28元kg同时对于终端产品来讲煤制甲醇项目使用绿氢代替灰氢后甲醇产量提高到原来的约19倍进一步降低终端产品成本宝丰能源绿氢项目已于2021年投产资料来源气体分离华安证券研究所整理16市场现状下游企业布局绿氢内驱力充足可再生能源电厂布局绿氢的内驱力主要来源于弃风弃光率逐步提升绿氢保障新能源消纳随着新能源装机快速增长各省缺乏内部消纳条件的问题愈加严重部分地区弃风弃光率逐步提升2022年9月西藏青海宁夏弃光率分别达到3087261氢能没有刚性的储存容量限制并且在空间上的转移也更为灵活有望应用于长时间跨区域的储能场景未来运用新能源发电离网制氢后就地消纳或通过其他方式运输可有效实现对当地风光资源的充分利用部分地区弃光率仍处于高位资料来源全国新能源消纳监测预警中心华安证券研究所整理17驱动因素未来国内绿氢补贴政策有望陆续出台据势银TrendBank统计目前内蒙古自治区甘肃省宁夏回族自治区和四川省成都市都在相应的政策中明确了2025年可再生能源制氢产量合计年产量约80万吨远超国家发改委在国家氢能规划中提及的2025年可再生能源制氢年产量目标由于电解水制氢项目的设备成本和运营成本较高政策主要包含设备的购置成本补贴和项目运营的电费补贴目前仅四川省成都市广东省深圳市和河南濮阳市等地区发布了相关补贴政策未来随着绿氢的关注度及重要性逐渐提升我国有望发布更多的绿氢补贴政策从而推动行业快速发展成都市深圳市等地发布相关补贴政策日期地区政策文件补贴内容成都市优化能源结构促进2022年6月成都市城市绿色低碳发展政策措对绿电制氢项目提供015-02元度的电价补贴施对站内制氢设备购置成本按购置成本30予以资深圳市氢能产业创新发展助最高不超过200万元对制氢加氢一体化站的2022年7月深圳市行动计划2022-2025运营成本站内电解水制氢用电价格执行蓄冷电价年征求意见稿政策电解制氢设施谷期用电量超过50的免收基本电费对绿氢出厂价格不高于工业副产氢平均出厂价格的濮阳市出台促进氢能产业企业按照年度累计供氢量首年给予每公斤15元2022年7月濮阳市发展升级版政策补贴补贴最高可达500万元与此同时对绿氢制备企业给予一定风电光伏指标配备支持资料来源势银华安证券研究所18驱动因素电解水制氢性价比逐步凸显推动电解槽需求提升目前电解水制氢成本远高于灰氢成本目前化石燃料制氢成本普遍低于电解水制氢灰氢成本主要来源于原材料煤炭天然气制氢原材料占比分别为369734所以原材料价格变动对制氢成本有很大的影响当煤炭价格为450元吨时煤炭制氢成本为99元kg天然气价格为25元m3时天然气制氢成本为144元kg焦炉煤气价格为03元m3时制氢成本为106元kg电解水制氢的成本主要来源于电耗单标方氢气耗电量大约为5kwh当电价为03元kwh时电耗成本占比达到69随着电价的下降电解水制氢成本迅速下降当电价为015元kwh时制氢成本达到159元kg接近灰氢的制氢成本绿氢成本敏感性分析电价元kwh045040350302502015单耗kwh5555555能源成本元m32252175151251075能源成本占比77757269656053其他成本元m3067067067067067067067其他成本占比23252831354047单位体积氢气成本元m3292267242217192167142单位质量氢气成本元kg327299271243215187159资料来源电解水制氢成本分析华安证券研究所测算19驱动因素电解水制氢性价比逐步凸显推动电解槽需求提升光伏风电电解水制氢有望快速降低制氢成本目前由于我国电力以火电为主如果采用电网电力则电解水制氢的碳排放强度高于煤制氢和天然气制氢不符合目前的双碳政策导向当电解水与光伏风电等可再生电力耦合一方面可以减少碳排放实现真正意义的绿氢同时光伏上网电价从2013年109元kWh下降至2021年029元kWh降幅达到2102021年我国光伏及风电正式实现平价上网未来随着光伏及风电成本下降根据国家发改委能源所预测2035年和2050年我国光伏发电成本将达到02元kWh和013元kWh光伏及风电上网电价有望进一步下探从而带动电解制氢的成本持续下降进一步缩小电解制氢与化石能源制氢成本的差距光伏已进入平价上网时代光伏上网价格有望进一步下探资料来源北极星太阳能光伏网集邦新能源网国家发改委能源所华安证券研究所20驱动因素电解水制氢性价比逐步凸显推动电解槽需求提升电解槽技术不断迭代性价比提升有望降低制氢成本电解未来随着电解槽技术迭代理想情况下制氢成本可槽工作时间不断延长通过延长电解槽工作时间可生产更多下降80绿氢从而摊薄其固定成本根据我们的测算当电解槽工作时长从2000小时提升至4000小时后氢气成本有望降低46电解槽能量转换效率不断提升目前行业主流的碱性电解槽能量转换效率较低仅为60-75成为阻碍电解水行业发展的一大难题质子交换膜电解槽和固体氧化物电解槽可将能量转换效率提升至75-85有望进一步降低制氢成本电解槽耗电量逐步下降电解水的主要成本来源于电费降低电耗一直是困扰行业多年的难题2023年隆基氢能发布碱性电解槽新品ALKHi1率先打破僵局ALKHi1可以将耗电量由5度降低到43度降幅达到163ALKHi1Plus则能将耗电量降低到41度降幅达到22未来随着电解槽技术的不断迭代耗电量有望继续下降理想情况下未来随着电解槽技术迭代及电价不断下降制氢成本可下降80达到58元kg低于煤炭99元吨制氢成本资料来源IRENA华安证券研究所测算