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綠氫來襲,會(huì)成就下一個(gè)“鋰電大賽道”嗎?

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綠氫來襲,會(huì)成就下一個(gè)“鋰電大賽道”嗎?

氫能源有哪些優(yōu)點(diǎn),能讓其成為重要性與鋰電“并肩”的二次能源?

文|奇偶派

按能源的基本形態(tài)分類,可分為一次能源與二次能源。前者為天然能源,指在自然界中現(xiàn)成存在的能源,如煤炭、石油、天然氣、風(fēng)能、水能等。而后者則指由一次能源加工轉(zhuǎn)換而成的能源產(chǎn)品,如電力、煤氣、蒸汽及各種石油制品等。

其中,一次能源面臨的問題主要集中于再生性方面?,F(xiàn)階段,人類應(yīng)用的能源主要以化石能源為主,而這些不可再生的能源在未來將面臨資源枯竭的問題。因此,開發(fā)光伏、風(fēng)電等項(xiàng)目是保證能源來源穩(wěn)定的關(guān)鍵。

而二次能源的革新則是旨在解決碳排放的問題。二次能源作為連接一次能源與用戶的紐帶,包括煤氣、焦炭、汽油等,但該類能源在燃燒放熱的過程中,會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳與污染物質(zhì)。此時(shí),想要解決能源應(yīng)用中的碳排放問題,就需要開發(fā)更加優(yōu)質(zhì)、清潔的含能體物質(zhì)。

其中,氫能作為與鋰電類似的零碳高效能源儲(chǔ)用方式,逐漸受到了人們的關(guān)注,而整個(gè)行業(yè)也在需求之下迎來產(chǎn)業(yè)化起步的元年。

那么,氫能源有哪些優(yōu)點(diǎn),能讓其成為重要性與鋰電“并肩”的二次能源?行業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了哪些過程,又將邁向哪個(gè)階段?未來又將以什么樣的形態(tài)完成氫能源的制備?在產(chǎn)業(yè)化元年中,又有哪些企業(yè)將脫穎而出?

01 “碳中和”目標(biāo)指引下,氫能源地位不輕

在“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的指引下,繼太陽能、風(fēng)能等新能源迎來快速發(fā)展后,氫能作為公認(rèn)的低碳、零碳能源脫穎而出。而其熱度持高不下、各省紛紛為其出臺(tái)相關(guān)政策推動(dòng)發(fā)展,與以下三大核心因素的驅(qū)動(dòng)不無關(guān)系:

首先,當(dāng)前地球環(huán)境碳排放問題嚴(yán)峻,全球能源向減碳加氫的方向發(fā)展。隨著工業(yè)化進(jìn)程的加速,能源需求日益增長,由化石燃料為主體的能源結(jié)構(gòu)帶來CO2排放總量的快速上升?!扒鍧?、低碳、安全、高效”的能源變革成為大勢(shì)所趨。而氫能作為無碳的能源載體,可以很好地實(shí)現(xiàn)能源的“去碳化”,而未來真正完成綠氫生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變后,將在全生命周期中真正實(shí)現(xiàn)能源的脫碳。

次之,氫兼具能源和原料的雙重屬性,有著鋰電難以比擬的時(shí)移優(yōu)勢(shì)。氫具備能源和原料的雙重屬性,因此電解水制氫既可以平抑風(fēng)光等可再生能源的波動(dòng),解決一部分“棄風(fēng)棄光”問題,還可替代化石燃料為化工、工業(yè)、交通等領(lǐng)域提供綠色燃料。

而與鋰電等其他的儲(chǔ)能方式相比,氫儲(chǔ)能具有跨季節(jié)、跨區(qū)域和大規(guī)模存儲(chǔ)的優(yōu)勢(shì),其放電時(shí)間可橫跨小時(shí)至季度,容量規(guī)模則大至百GW級(jí)別;從能量轉(zhuǎn)換上看,氫能不僅可轉(zhuǎn)換為電能,還可以轉(zhuǎn)換為熱能、化學(xué)能多種形式的能源,應(yīng)用場(chǎng)景更加廣闊。

最后,對(duì)于我國來說,增加氫能使用占比可有效保障能源安全,提升能源自給率。我國整體的資源稟賦為“富煤貧油少氣”,根據(jù)《中國海洋能源發(fā)展報(bào)告2022》預(yù)測(cè),2022年我國原油、天然氣的對(duì)外依存度分別為70.9%、42.5%。而氫能可以通過天然氣摻氫的方式改變天然氣燃燒特性,增加燃燒值并減少對(duì)天然氣的需求,還可通過水電解生成氫幫助我國擺脫資源束縛,減少能源的對(duì)外依存度。

不過,即使氫能源具有眾多優(yōu)勢(shì),但從目前來看,氫作為能源應(yīng)用的普及程度不高,現(xiàn)階段主要作為工業(yè)原料使用。從全球視角來看,2021年,全球氫氣需求超過9400萬噸,但主要用于化工(合成氨/合成甲醇)和煉油,全球交通運(yùn)輸氫氣需求僅為3萬噸左右。而用于化工領(lǐng)域的氫氣,也遠(yuǎn)未做到零碳。2021年,全球工業(yè)用氫和煉油用氫絕大部分源于化石燃料制氫,產(chǎn)生的直接二氧化碳凈排放量分別為6.3億噸和2.0億噸。

普及程度不高,也意味著在氫能源在邁入產(chǎn)業(yè)化元年后,將迎來快速發(fā)展的過程。而在未來,氫能也將廣泛用于交通、電力、新能源消納領(lǐng)域。

交通方面,各國積極推廣的氫燃料電池汽車,在商用車領(lǐng)域逐漸滲透,已初具規(guī)模,未來航空、船舶領(lǐng)域也有望進(jìn)行替代。電力方面,氫可以作為電能儲(chǔ)存的介質(zhì),未來有望用于長時(shí)儲(chǔ)能,或參與全球運(yùn)輸和貿(mào)易,實(shí)現(xiàn)電能在時(shí)間和空間上的調(diào)節(jié)。新能源消納方面,運(yùn)用新能源發(fā)電離網(wǎng)制氫后就地消納或通過其他方式運(yùn)輸可有效實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)?shù)仫L(fēng)光資源的充分利用,解決部分地區(qū)棄風(fēng)棄光嚴(yán)重的情況。

IEA預(yù)計(jì),在2050年全球“凈零排放”目標(biāo)與產(chǎn)業(yè)級(jí)別的催化下,2030年,全球氫能應(yīng)用規(guī)模需達(dá)到2億噸,2050年更將達(dá)到5億噸。

資料來源:IEA,中國氫能聯(lián)盟,CNKI,平安證券研究所

02 三大制氫路線并行,綠氫成為終極形態(tài)?

目前,氫的產(chǎn)業(yè)化制取主要有以下三種相對(duì)較為成熟的技術(shù)路線:一是以煤炭、天然氣為代表的化石燃料制氫(灰氫);二是以焦?fàn)t煤氣、氯堿尾氣等為代表的工業(yè)副產(chǎn)氣制氫(藍(lán)氫);三是利用水的電解反應(yīng)制備氫氣的電解水制氫(綠氫)。

三類氫氣制取方法的原材料、制備過程、工藝復(fù)雜度、技術(shù)成熟度、經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和碳排放等方面均有所不同,但總的來說,制氫路線短期內(nèi)由經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)主導(dǎo),而零碳屬性是長期發(fā)展的決定因素。

其中,全球目前氫氣的主要制取方式,仍以傳統(tǒng)化石燃料制氫為主?;剂现茪渲傅氖且悦夯蛱烊粴鉃樵线€原制氫的傳統(tǒng)方案,主要包括煤氣化制氫與天然氣蒸汽重整制氫。

煤氣化制氫是煤在氣化爐中與水蒸氣發(fā)生分步反應(yīng)制備的氫氣,其原理為:煤在氣化爐中與水蒸氣反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣,一氧化碳進(jìn)一步與水反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣。天然氣制氫則主要為天然氣中的甲烷與水蒸氣發(fā)生分步反應(yīng)生成的氫氣,反應(yīng)前通常需對(duì)天然氣進(jìn)行脫硫處理,防止催化劑中毒。

在我國,化石燃料制氫則主要以煤制氫為主,一方面,我國的化石能源儲(chǔ)量呈現(xiàn)“富煤少氣”特點(diǎn),煤儲(chǔ)量更為豐富;另一方面,我國天然氣含硫量高,預(yù)處理工藝復(fù)雜,導(dǎo)致在我國天然氣制氫經(jīng)濟(jì)性低于煤制氫。

但整體看來,無論是對(duì)于中國還是世界,化石燃料制氫作為起步最早,發(fā)展時(shí)間最久的制氫方式,毋庸置疑是技術(shù)最為成熟、應(yīng)用最為廣泛的制氫方式,但同時(shí),灰氫也是系統(tǒng)能耗、污染物排放量、溫室氣體釋放量最大的制氫途經(jīng),并且該方法制氫產(chǎn)品雜質(zhì)多、純度低,不可直接用于下游的燃料電池,是目前最大但未來氫能源制取終極階段將要被淘汰的制氫方式。

在灰氫外,化工副產(chǎn)氫是灰氫制氫的補(bǔ)充性來源,也是三大路線中經(jīng)濟(jì)效益最突出的中短期過渡路線?;じ碑a(chǎn)氫是指焦?fàn)t煤氣、氯堿化工、輕烴利用、合成氨合成甲醇等化工工藝獲得副產(chǎn)氫的方案。

在我國,藍(lán)氫的主要產(chǎn)能來自于焦?fàn)t煤氣副產(chǎn)氫,即使焦炭的工業(yè)產(chǎn)能規(guī)模穩(wěn)步下降,但因其體量較大,棄氫存在提純利用空間;而輕烴利用處于成長期,產(chǎn)能不斷爬升,且副產(chǎn)氫純度高,存在增量投資需求;合成氯合成甲醇工業(yè)較為成熟,隨著氫能推廣氨和甲醇有望作為燃料或儲(chǔ)氫介質(zhì)加以應(yīng)用,未來存在極大的增長空間。

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

整體來看,化工副產(chǎn)氫作為化工業(yè)的副產(chǎn)品,具有成本較低的優(yōu)點(diǎn),且其中合成甲醇、合成氨制氫的未來前景較為廣闊,相關(guān)設(shè)備環(huán)節(jié)后期投資潛力十分巨大,但因其只是化工業(yè)的副產(chǎn)品,氫氣制備規(guī)模取決于主產(chǎn)品的制備規(guī)模,也決定了藍(lán)氫擴(kuò)張空間有限,只可作為補(bǔ)充性的氫能源。

而在灰氫與藍(lán)氫之外,電解水制氫作為代表未來的制氫技術(shù),在雙碳政策的影響指導(dǎo)下,也逐漸進(jìn)入了人們的視野。電解水制氫是利用水的電解反應(yīng)制備氫氣的技術(shù),而其中利用可再生電力制氫稱為“綠氫”,是零碳排、可持續(xù)的“終極路線”。

與灰氫、藍(lán)氫相比,綠氫在碳排放、儲(chǔ)能、制氫純度和生態(tài)循環(huán)方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。

首先,綠氫具備“零碳排”的制備優(yōu)勢(shì),減碳空間極大。煤制氫路線下每生產(chǎn)1噸氫氣平均需要消耗煤炭約 6-8 噸,排放 15-20 噸左右的二氧化碳,此外還會(huì)產(chǎn)生大量高鹽廢水及工業(yè)廢渣。而綠氫如果與光伏、風(fēng)電進(jìn)行并網(wǎng),在制備過程中幾乎不排放溫室氣體,每生產(chǎn)1噸氫氣碳排量僅0.03噸,在雙碳目標(biāo)要求下灰氫勢(shì)必被更清潔的綠氫所取代。

次之,綠氫儲(chǔ)能具有規(guī)模大、時(shí)間長、儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)化形式多樣等優(yōu)勢(shì),可解決新能源消納問題。近年來新能源的迅速發(fā)展使得電力輸送和綜合消納等困難凸顯,而可再生能源發(fā)電的隨機(jī)性、季節(jié)性、反調(diào)峰特性及不可預(yù)測(cè)性導(dǎo)致部分電能品質(zhì)較差,疊加儲(chǔ)能技術(shù)有限,“棄風(fēng)棄光”問題快速增長。而用新能源發(fā)電制氫,有利于提高可再生能源利用效率,助力消納新能源“棄風(fēng)棄光”問題。

此外,相較于其他儲(chǔ)能方式來說,綠氫儲(chǔ)能規(guī)模大且時(shí)間長,相較于容量為兆瓦級(jí)、儲(chǔ)能時(shí)間1天的電化學(xué)儲(chǔ)能與容量為吉瓦級(jí)、儲(chǔ)能1周到1約的抽水蓄能而言,氫能儲(chǔ)能的容量與時(shí)間跨度可達(dá)到太瓦級(jí)和1年以上,同時(shí)具備遠(yuǎn)距離跨區(qū)域運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)。而從能量轉(zhuǎn)換上看,氫能較其他儲(chǔ)運(yùn)方式來說更加靈活,不僅可轉(zhuǎn)換為電能,還可以轉(zhuǎn)換為熱能、化學(xué)能多種形式的能源。

最后,綠氫制氫的純度極高。采用電解水綠氫方式制氫,氫氣純度最高,其中PEM水電解制氫初產(chǎn)物氫含量便高達(dá)99%,提純后純度進(jìn)一步提升至99.999%,具有明顯優(yōu)異性,適用于對(duì)氫氣純度、雜質(zhì)含量要求苛刻的冶金、陶瓷、電子、航天航空等行業(yè)。

也正是因?yàn)槿髢?yōu)點(diǎn),讓綠氫逐步取代灰氫成為必然。根據(jù)主要國際能源組織的預(yù)測(cè),到2050年全球的綠氫產(chǎn)量將遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于藍(lán)氫。至2060年,幾乎全部的氫氣需求都將由低排放技術(shù)滿足,其中近80%是電解水制氫,屆時(shí)電解水制氫將成為具有成本競(jìng)爭(zhēng)力的制氫工藝。

但站在當(dāng)前時(shí)點(diǎn)看來,綠氫作為剛剛起步的制氫方法,在推廣過程中還存在著成本較高的問題。

成本方面,以目前國內(nèi)最成熟的堿性電解水制氫為例,整個(gè)制氫成本主要在于電費(fèi)和設(shè)備折舊,其中電費(fèi)占比70%-90%,折舊占比10%-30%。理想情況下,按照電耗4kwh/標(biāo)方,電價(jià)0.15元/kwh,對(duì)應(yīng)成本為15元/kg,基本可與天然氣制氫平價(jià),但若想大面積制造,仍處于下游使用方難以接受的階段。

資料來源:平安證券

而未來綠氫與風(fēng)光、風(fēng)電耦合,年利用小時(shí)提高至4000小時(shí)以上,則成本有望進(jìn)一步下降至11元/kg以內(nèi),基本可以實(shí)現(xiàn)與煤制氫平價(jià)。遠(yuǎn)期看,若電價(jià)達(dá)到0.1元/kwh,電耗下降至3.5kwh/ 標(biāo)方,則綠氫成本可降至8元/kg,低于煤制氫,但無論是電價(jià)的下降,或是與風(fēng)光、風(fēng)電耦合的推進(jìn)過程中,均需要多年時(shí)間,故短期內(nèi)成本較高成為了綠氫推廣的最大阻力。

但是,目前綠氫產(chǎn)業(yè)仍處于從0到1快速發(fā)展的階段,在未來度電成本、電解槽單位電耗和設(shè)備投資的下降的驅(qū)動(dòng)下,水電解制氫在能源化工等領(lǐng)域?qū)⒆罱K完成與灰氫平價(jià)并超越。

03 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。

04 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年國內(nèi)電解水制氫設(shè)備出貨量達(dá)到722MW,同比大幅增長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、出貨量躋身國內(nèi)前三。

在風(fēng)光儲(chǔ)龍頭外,具有國資背景的企業(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)到國際水平,為多家國內(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。

05 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)出貨量的快速增長下,電解槽環(huán)節(jié)具備技術(shù)實(shí)力的隆基綠能、陽光電源、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;

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綠氫來襲,會(huì)成就下一個(gè)“鋰電大賽道”嗎?

氫能源有哪些優(yōu)點(diǎn),能讓其成為重要性與鋰電“并肩”的二次能源?

文|奇偶派

按能源的基本形態(tài)分類,可分為一次能源與二次能源。前者為天然能源,指在自然界中現(xiàn)成存在的能源,如煤炭、石油、天然氣、風(fēng)能、水能等。而后者則指由一次能源加工轉(zhuǎn)換而成的能源產(chǎn)品,如電力、煤氣、蒸汽及各種石油制品等。

其中,一次能源面臨的問題主要集中于再生性方面?,F(xiàn)階段,人類應(yīng)用的能源主要以化石能源為主,而這些不可再生的能源在未來將面臨資源枯竭的問題。因此,開發(fā)光伏、風(fēng)電等項(xiàng)目是保證能源來源穩(wěn)定的關(guān)鍵。

而二次能源的革新則是旨在解決碳排放的問題。二次能源作為連接一次能源與用戶的紐帶,包括煤氣、焦炭、汽油等,但該類能源在燃燒放熱的過程中,會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳與污染物質(zhì)。此時(shí),想要解決能源應(yīng)用中的碳排放問題,就需要開發(fā)更加優(yōu)質(zhì)、清潔的含能體物質(zhì)。

其中,氫能作為與鋰電類似的零碳高效能源儲(chǔ)用方式,逐漸受到了人們的關(guān)注,而整個(gè)行業(yè)也在需求之下迎來產(chǎn)業(yè)化起步的元年。

那么,氫能源有哪些優(yōu)點(diǎn),能讓其成為重要性與鋰電“并肩”的二次能源?行業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了哪些過程,又將邁向哪個(gè)階段?未來又將以什么樣的形態(tài)完成氫能源的制備?在產(chǎn)業(yè)化元年中,又有哪些企業(yè)將脫穎而出?

01 “碳中和”目標(biāo)指引下,氫能源地位不輕

在“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的指引下,繼太陽能、風(fēng)能等新能源迎來快速發(fā)展后,氫能作為公認(rèn)的低碳、零碳能源脫穎而出。而其熱度持高不下、各省紛紛為其出臺(tái)相關(guān)政策推動(dòng)發(fā)展,與以下三大核心因素的驅(qū)動(dòng)不無關(guān)系:

首先,當(dāng)前地球環(huán)境碳排放問題嚴(yán)峻,全球能源向減碳加氫的方向發(fā)展。隨著工業(yè)化進(jìn)程的加速,能源需求日益增長,由化石燃料為主體的能源結(jié)構(gòu)帶來CO2排放總量的快速上升?!扒鍧崱⒌吞?、安全、高效”的能源變革成為大勢(shì)所趨。而氫能作為無碳的能源載體,可以很好地實(shí)現(xiàn)能源的“去碳化”,而未來真正完成綠氫生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變后,將在全生命周期中真正實(shí)現(xiàn)能源的脫碳。

次之,氫兼具能源和原料的雙重屬性,有著鋰電難以比擬的時(shí)移優(yōu)勢(shì)。氫具備能源和原料的雙重屬性,因此電解水制氫既可以平抑風(fēng)光等可再生能源的波動(dòng),解決一部分“棄風(fēng)棄光”問題,還可替代化石燃料為化工、工業(yè)、交通等領(lǐng)域提供綠色燃料。

而與鋰電等其他的儲(chǔ)能方式相比,氫儲(chǔ)能具有跨季節(jié)、跨區(qū)域和大規(guī)模存儲(chǔ)的優(yōu)勢(shì),其放電時(shí)間可橫跨小時(shí)至季度,容量規(guī)模則大至百GW級(jí)別;從能量轉(zhuǎn)換上看,氫能不僅可轉(zhuǎn)換為電能,還可以轉(zhuǎn)換為熱能、化學(xué)能多種形式的能源,應(yīng)用場(chǎng)景更加廣闊。

最后,對(duì)于我國來說,增加氫能使用占比可有效保障能源安全,提升能源自給率。我國整體的資源稟賦為“富煤貧油少氣”,根據(jù)《中國海洋能源發(fā)展報(bào)告2022》預(yù)測(cè),2022年我國原油、天然氣的對(duì)外依存度分別為70.9%、42.5%。而氫能可以通過天然氣摻氫的方式改變天然氣燃燒特性,增加燃燒值并減少對(duì)天然氣的需求,還可通過水電解生成氫幫助我國擺脫資源束縛,減少能源的對(duì)外依存度。

不過,即使氫能源具有眾多優(yōu)勢(shì),但從目前來看,氫作為能源應(yīng)用的普及程度不高,現(xiàn)階段主要作為工業(yè)原料使用。從全球視角來看,2021年,全球氫氣需求超過9400萬噸,但主要用于化工(合成氨/合成甲醇)和煉油,全球交通運(yùn)輸氫氣需求僅為3萬噸左右。而用于化工領(lǐng)域的氫氣,也遠(yuǎn)未做到零碳。2021年,全球工業(yè)用氫和煉油用氫絕大部分源于化石燃料制氫,產(chǎn)生的直接二氧化碳凈排放量分別為6.3億噸和2.0億噸。

普及程度不高,也意味著在氫能源在邁入產(chǎn)業(yè)化元年后,將迎來快速發(fā)展的過程。而在未來,氫能也將廣泛用于交通、電力、新能源消納領(lǐng)域。

交通方面,各國積極推廣的氫燃料電池汽車,在商用車領(lǐng)域逐漸滲透,已初具規(guī)模,未來航空、船舶領(lǐng)域也有望進(jìn)行替代。電力方面,氫可以作為電能儲(chǔ)存的介質(zhì),未來有望用于長時(shí)儲(chǔ)能,或參與全球運(yùn)輸和貿(mào)易,實(shí)現(xiàn)電能在時(shí)間和空間上的調(diào)節(jié)。新能源消納方面,運(yùn)用新能源發(fā)電離網(wǎng)制氫后就地消納或通過其他方式運(yùn)輸可有效實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)?shù)仫L(fēng)光資源的充分利用,解決部分地區(qū)棄風(fēng)棄光嚴(yán)重的情況。

IEA預(yù)計(jì),在2050年全球“凈零排放”目標(biāo)與產(chǎn)業(yè)級(jí)別的催化下,2030年,全球氫能應(yīng)用規(guī)模需達(dá)到2億噸,2050年更將達(dá)到5億噸。

資料來源:IEA,中國氫能聯(lián)盟,CNKI,平安證券研究所

02 三大制氫路線并行,綠氫成為終極形態(tài)?

目前,氫的產(chǎn)業(yè)化制取主要有以下三種相對(duì)較為成熟的技術(shù)路線:一是以煤炭、天然氣為代表的化石燃料制氫(灰氫);二是以焦?fàn)t煤氣、氯堿尾氣等為代表的工業(yè)副產(chǎn)氣制氫(藍(lán)氫);三是利用水的電解反應(yīng)制備氫氣的電解水制氫(綠氫)。

三類氫氣制取方法的原材料、制備過程、工藝復(fù)雜度、技術(shù)成熟度、經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和碳排放等方面均有所不同,但總的來說,制氫路線短期內(nèi)由經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)主導(dǎo),而零碳屬性是長期發(fā)展的決定因素。

其中,全球目前氫氣的主要制取方式,仍以傳統(tǒng)化石燃料制氫為主。化石燃料制氫指的是以煤或天然氣為原料還原制氫的傳統(tǒng)方案,主要包括煤氣化制氫與天然氣蒸汽重整制氫。

煤氣化制氫是煤在氣化爐中與水蒸氣發(fā)生分步反應(yīng)制備的氫氣,其原理為:煤在氣化爐中與水蒸氣反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣,一氧化碳進(jìn)一步與水反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣。天然氣制氫則主要為天然氣中的甲烷與水蒸氣發(fā)生分步反應(yīng)生成的氫氣,反應(yīng)前通常需對(duì)天然氣進(jìn)行脫硫處理,防止催化劑中毒。

在我國,化石燃料制氫則主要以煤制氫為主,一方面,我國的化石能源儲(chǔ)量呈現(xiàn)“富煤少氣”特點(diǎn),煤儲(chǔ)量更為豐富;另一方面,我國天然氣含硫量高,預(yù)處理工藝復(fù)雜,導(dǎo)致在我國天然氣制氫經(jīng)濟(jì)性低于煤制氫。

但整體看來,無論是對(duì)于中國還是世界,化石燃料制氫作為起步最早,發(fā)展時(shí)間最久的制氫方式,毋庸置疑是技術(shù)最為成熟、應(yīng)用最為廣泛的制氫方式,但同時(shí),灰氫也是系統(tǒng)能耗、污染物排放量、溫室氣體釋放量最大的制氫途經(jīng),并且該方法制氫產(chǎn)品雜質(zhì)多、純度低,不可直接用于下游的燃料電池,是目前最大但未來氫能源制取終極階段將要被淘汰的制氫方式。

在灰氫外,化工副產(chǎn)氫是灰氫制氫的補(bǔ)充性來源,也是三大路線中經(jīng)濟(jì)效益最突出的中短期過渡路線?;じ碑a(chǎn)氫是指焦?fàn)t煤氣、氯堿化工、輕烴利用、合成氨合成甲醇等化工工藝獲得副產(chǎn)氫的方案。

在我國,藍(lán)氫的主要產(chǎn)能來自于焦?fàn)t煤氣副產(chǎn)氫,即使焦炭的工業(yè)產(chǎn)能規(guī)模穩(wěn)步下降,但因其體量較大,棄氫存在提純利用空間;而輕烴利用處于成長期,產(chǎn)能不斷爬升,且副產(chǎn)氫純度高,存在增量投資需求;合成氯合成甲醇工業(yè)較為成熟,隨著氫能推廣氨和甲醇有望作為燃料或儲(chǔ)氫介質(zhì)加以應(yīng)用,未來存在極大的增長空間。

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

整體來看,化工副產(chǎn)氫作為化工業(yè)的副產(chǎn)品,具有成本較低的優(yōu)點(diǎn),且其中合成甲醇、合成氨制氫的未來前景較為廣闊,相關(guān)設(shè)備環(huán)節(jié)后期投資潛力十分巨大,但因其只是化工業(yè)的副產(chǎn)品,氫氣制備規(guī)模取決于主產(chǎn)品的制備規(guī)模,也決定了藍(lán)氫擴(kuò)張空間有限,只可作為補(bǔ)充性的氫能源。

而在灰氫與藍(lán)氫之外,電解水制氫作為代表未來的制氫技術(shù),在雙碳政策的影響指導(dǎo)下,也逐漸進(jìn)入了人們的視野。電解水制氫是利用水的電解反應(yīng)制備氫氣的技術(shù),而其中利用可再生電力制氫稱為“綠氫”,是零碳排、可持續(xù)的“終極路線”。

與灰氫、藍(lán)氫相比,綠氫在碳排放、儲(chǔ)能、制氫純度和生態(tài)循環(huán)方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。

首先,綠氫具備“零碳排”的制備優(yōu)勢(shì),減碳空間極大。煤制氫路線下每生產(chǎn)1噸氫氣平均需要消耗煤炭約 6-8 噸,排放 15-20 噸左右的二氧化碳,此外還會(huì)產(chǎn)生大量高鹽廢水及工業(yè)廢渣。而綠氫如果與光伏、風(fēng)電進(jìn)行并網(wǎng),在制備過程中幾乎不排放溫室氣體,每生產(chǎn)1噸氫氣碳排量僅0.03噸,在雙碳目標(biāo)要求下灰氫勢(shì)必被更清潔的綠氫所取代。

次之,綠氫儲(chǔ)能具有規(guī)模大、時(shí)間長、儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)化形式多樣等優(yōu)勢(shì),可解決新能源消納問題。近年來新能源的迅速發(fā)展使得電力輸送和綜合消納等困難凸顯,而可再生能源發(fā)電的隨機(jī)性、季節(jié)性、反調(diào)峰特性及不可預(yù)測(cè)性導(dǎo)致部分電能品質(zhì)較差,疊加儲(chǔ)能技術(shù)有限,“棄風(fēng)棄光”問題快速增長。而用新能源發(fā)電制氫,有利于提高可再生能源利用效率,助力消納新能源“棄風(fēng)棄光”問題。

此外,相較于其他儲(chǔ)能方式來說,綠氫儲(chǔ)能規(guī)模大且時(shí)間長,相較于容量為兆瓦級(jí)、儲(chǔ)能時(shí)間1天的電化學(xué)儲(chǔ)能與容量為吉瓦級(jí)、儲(chǔ)能1周到1約的抽水蓄能而言,氫能儲(chǔ)能的容量與時(shí)間跨度可達(dá)到太瓦級(jí)和1年以上,同時(shí)具備遠(yuǎn)距離跨區(qū)域運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)。而從能量轉(zhuǎn)換上看,氫能較其他儲(chǔ)運(yùn)方式來說更加靈活,不僅可轉(zhuǎn)換為電能,還可以轉(zhuǎn)換為熱能、化學(xué)能多種形式的能源。

最后,綠氫制氫的純度極高。采用電解水綠氫方式制氫,氫氣純度最高,其中PEM水電解制氫初產(chǎn)物氫含量便高達(dá)99%,提純后純度進(jìn)一步提升至99.999%,具有明顯優(yōu)異性,適用于對(duì)氫氣純度、雜質(zhì)含量要求苛刻的冶金、陶瓷、電子、航天航空等行業(yè)。

也正是因?yàn)槿髢?yōu)點(diǎn),讓綠氫逐步取代灰氫成為必然。根據(jù)主要國際能源組織的預(yù)測(cè),到2050年全球的綠氫產(chǎn)量將遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于藍(lán)氫。至2060年,幾乎全部的氫氣需求都將由低排放技術(shù)滿足,其中近80%是電解水制氫,屆時(shí)電解水制氫將成為具有成本競(jìng)爭(zhēng)力的制氫工藝。

但站在當(dāng)前時(shí)點(diǎn)看來,綠氫作為剛剛起步的制氫方法,在推廣過程中還存在著成本較高的問題。

成本方面,以目前國內(nèi)最成熟的堿性電解水制氫為例,整個(gè)制氫成本主要在于電費(fèi)和設(shè)備折舊,其中電費(fèi)占比70%-90%,折舊占比10%-30%。理想情況下,按照電耗4kwh/標(biāo)方,電價(jià)0.15元/kwh,對(duì)應(yīng)成本為15元/kg,基本可與天然氣制氫平價(jià),但若想大面積制造,仍處于下游使用方難以接受的階段。

資料來源:平安證券

而未來綠氫與風(fēng)光、風(fēng)電耦合,年利用小時(shí)提高至4000小時(shí)以上,則成本有望進(jìn)一步下降至11元/kg以內(nèi),基本可以實(shí)現(xiàn)與煤制氫平價(jià)。遠(yuǎn)期看,若電價(jià)達(dá)到0.1元/kwh,電耗下降至3.5kwh/ 標(biāo)方,則綠氫成本可降至8元/kg,低于煤制氫,但無論是電價(jià)的下降,或是與風(fēng)光、風(fēng)電耦合的推進(jìn)過程中,均需要多年時(shí)間,故短期內(nèi)成本較高成為了綠氫推廣的最大阻力。

但是,目前綠氫產(chǎn)業(yè)仍處于從0到1快速發(fā)展的階段,在未來度電成本、電解槽單位電耗和設(shè)備投資的下降的驅(qū)動(dòng)下,水電解制氫在能源化工等領(lǐng)域?qū)⒆罱K完成與灰氫平價(jià)并超越。

03 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。

04 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年國內(nèi)電解水制氫設(shè)備出貨量達(dá)到722MW,同比大幅增長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、出貨量躋身國內(nèi)前三。

在風(fēng)光儲(chǔ)龍頭外,具有國資背景的企業(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)到國際水平,為多家國內(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。

05 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)出貨量的快速增長下,電解槽環(huán)節(jié)具備技術(shù)實(shí)力的隆基綠能、陽光電源、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,誰主沉?。俊?,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;

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