摘要

政策口徑看，根據國家能源局發(fā)布的《氫能產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》，到2025年，建立以工業(yè)副產氫和可再生能源制氫就近利用為主的氫能供應體系。在新能源行業(yè)投資機會中，除已進入高速發(fā)展期的風光儲車等行業(yè)外，我們近期亦關注到中國氫能產業(yè)的發(fā)展機會。

我們認為，中國氫能行業(yè)的快速發(fā)展，具備供給端&需求端的可行性，且往未來看經濟性拐點可期。我們將首先從綠色制氫環(huán)節(jié)出發(fā)，在本篇報告中：1）論證中國綠氫制備的可行性；2）對經濟性拐點、市場空間進行測算。

(資料圖)

一、為什么我們看好中國綠氫制備行業(yè)——從供給&需求端看，中國的綠氫制備行業(yè)發(fā)展均具可行性。

根據制取方式和碳排放量的不同，氫能主要分為灰氫、藍氫、綠氫三種，其中綠氫為通過可再生能源電解水制氫，在生產過程中基本不產生溫室氣體，但目前技術并未完全成熟、生產成本較高，因而當前全球范圍內氫能生產均以灰氫為主流。

供給端看，國家能源局已發(fā)布相關氫能產業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃，其中提及到2025年需建立以工業(yè)副產氫和可再生能源制氫就近利用為主的氫能供應體系。我們認為，發(fā)展綠氫制氫為解決風光大基地帶來的新增發(fā)電量消納問題的解決手段之一，將與鋰電、光熱、液流等多種儲能手段&特高壓向東部輸電共同發(fā)展。

需求端看，中國是全球氫氣需求量&生產量第一大國，年需求量及生產量均占全球30%左右，且未來中國氫能需求量仍將持續(xù)增長，因而帶來了綠氫制氫環(huán)節(jié)的發(fā)展契機。

根據中國氫能聯(lián)盟的預計，到2030年我國氫能需求量將達到3500萬噸，到2060年需求量將增至1.3億噸左右。從生產量看，根據中國煤炭工業(yè)協(xié)會數(shù)據顯示，2012-2021年，中國氫氣產量從1600萬噸增長至3300萬噸。

二、綠氫制備的經濟性拐點何時到來——我們測算，綠氫與藍氫有望在25年平價，與灰氫有望在25-27年平價。

我們認為，往未來看綠氫占比提升的決定因素來自經濟性?？紤]當前綠氫成本與灰氫仍存在較大差距，且綠氫中PEM電解槽較堿性電解槽成本更高，本篇報告我們重點分析堿性電解槽制備綠氫的經濟性?；谥苽浼夹g、規(guī)模效應、碳稅制度、碳價變化對灰氫的成本影響等，并以及電解水制綠氫的單位成本構成包括電費、設備折舊費、期間費用（我們預計23年分別占總成本的74.8%/10.7%/14.2%），我們對綠氫的生產成本變動&對比藍氫、灰氫的經濟性拐點進行了如下測算。核心假設包括：

電費：影響因素包括單位電耗、單位電價。1）單位電耗：我們預計22年行業(yè)平均的單位電耗為5.3kwh/m3，未來隨堿性電解槽零部件的升級，假設到2030年單位電耗可降低至3.9kwh/m3；2）單位電價：假設工商業(yè)電價0.5元/kwh，結合未來風光等新能源發(fā)電就地消納帶來的電價成本下降，預計至2025、2030年電費下降至0.2、0.15元/kwh；

設備折舊費用：主要與電解槽設備價格有關，堿性電解槽設備價格目前約900萬元/臺，其中電極已基本實現(xiàn)國產化，我們預計未來存在規(guī)模降本空間；隔膜目前主要采用日本東麗的傳統(tǒng)PPS膜，未來具備國產替代及規(guī)模效應降本空間，我們預計，2022年-2030年堿性電解槽設備價格年均下降10%；

單位期間費用：主要與項目規(guī)模有關，取決于設備規(guī)格和年利用小時數(shù)兩個因素，目前堿性電解槽設備規(guī)格一般為1000-2000m3/h，預計未來有望逐步提升；年利用小時數(shù)考慮風光有效利用小時數(shù)、配建儲能比例上升、新能源發(fā)電成本持續(xù)下降等，預計未來有望達到5000h。

測算結果：我們預計至2025年，綠氫制備單位成本有望下降至14.46元/kg，較2022年下降65%；至2030年，綠氫制備單位成本有望進一步下降至8.88元/kg，分維度對比綠氫與藍氫、灰氫的經濟性看，綠氫與藍氫有望在25年平價，與灰氫有望在25-27年平價。

若靜態(tài)對比當前藍氫、灰氫的單位成本（不考慮煤炭價格+碳稅變化），預計綠氫與藍氫、灰氫分別在25年、27年平價；

若考慮碳稅上漲帶來的藍氫、灰氫成本上升，預計綠氫與藍氫、灰氫均在25年實現(xiàn)平價；

若在碳稅基礎上，疊加考慮煤炭價格波動性，當前煤炭價格約700元/t，假設2022-2030年煤炭價格從1000元/t下降到500元/t（灰氫生產成本下降），預計綠氫與藍氫、灰氫分別在25年、26年平價。

三、堿性電解槽市場空間怎么看——我們預計2025年堿性電解槽市場規(guī)模有望達到153億元，22-25年CAGR+103%。

若不考慮國內氫氣年產量增長，保守假設國內每年氫氣總產量為3300萬噸、綠氫滲透率由21年的1%提升至25年的15%、30年的50%、綠氫產銷率由2022年較低水平提升至2025年的70%、年利用小時數(shù)和單機設備產能持續(xù)上升，我們預計，2022-2025年堿性電解槽市場規(guī)模有望達到18/38/65/153億元，CAGR+103%；2030年堿性電解槽市場空間有望達到192億元，市場規(guī)模為2022年的11倍。

1、為什么我們看好中國綠氫制備行業(yè)？

供給端看：風光大基地進入開工建設階段，綠氫成為促進消納的有效手段；

需求端看：中國為全球最大氫氣生產國，高需求+碳稅+消納需要，共同支撐綠氫發(fā)展空間。

1.1.行業(yè)背景：風光大基地建設加速，就地制氫成為消納問題解決手段之一

根據我國風光大基地規(guī)劃，目前第一、二批項目進入建設階段、第三批已啟動申報。我國第一批風光大基地于21年11月下發(fā)清單，共97GW，22年9月全部開工，并計劃于?22/23年全部投產。我國第二批風光大基地于21年12月啟動項目報送，第二批大基地項目總規(guī)模為455GW，其中十四五建成200GW，外送150GW，外送比例75%，十五五建成255GW，外送165GW，外送比例約65%。根據部分省份下達的文件，第三批風光大基地于22年10月啟動申報。

為解決風光大基地帶來的新增發(fā)電量消納問題，就地制氫成為解決手段之一。同時，鋰電儲能、光熱儲能、液流儲能等儲能手段以及特高壓向東部輸電亦同步規(guī)劃發(fā)展中。

表1：風光大基地規(guī)劃最新進展

圖1：風光大基地最新進展

資料來源：國際能源網，發(fā)改委，光明網，國家能源局，《十四五規(guī)劃及?2035?年遠景目標綱要》等，天風證券研究所

1.2.需求端：中國為全球最大氫氣生產&需求國，未來氫能產量及需求量仍將持續(xù)增長

從需求端看，2021年全球氫氣需求量超9400萬噸，yoy+5%，增量主要來自傳統(tǒng)化工工業(yè)領域。其他應用（重工業(yè)、交通運輸、建筑、發(fā)電等）僅占總需求的0.04%。

其中，中國是全球氫氣需求量第一大國，21年的需求量約2800萬噸，占全球29.8%。根據中國氫能聯(lián)盟的預計，到2030年，我國氫能需求量將達到3500萬噸，在終端能源體系中占比5%；到2060年需求量將增至1.3億噸左右，在終端能源體系中占比20%，其中工業(yè)領域用氫7794萬噸，占總需求量的59.8%，交通運輸領域用氫4051萬噸，占比31.1%，建筑領域用氫585萬噸，電力領域用氫600萬噸。

同時，中國亦是全球氫氣生產量第一大國，2021年中國氫氣產量3300萬噸，占全球35.1%。從2018年開始，中國氫氣年產量已超過2000萬噸規(guī)模。根據中國煤炭工業(yè)協(xié)會數(shù)據顯示，2012-2021年，中國氫氣產量從1600萬噸增長至3300萬噸，整體呈穩(wěn)步增長趨勢；自2020年“雙碳”目標提出后，我國氫能產業(yè)熱度攀升，發(fā)展進入快車道，2021年中國氫氣產量同比增長達32%。

考慮我國對氫能的大量需求+風光大基地帶來的消納需求，中國氫能相關政策發(fā)布，重點提及可再生能源制氫就近利用。根據國家能源局發(fā)布的《氫能產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》，到2025年，建立以工業(yè)副產氫和可再生能源制氫就近利用為主的氫能供應體系，可再生能源制氫量達到10-20萬噸/年，實現(xiàn)二氧化碳減排100-200萬噸/年。

圖2：2022年我國氫能下游應用結構

圖3：2060年我國氫能下游應用結構

資料來源：中國電動汽車百人會《中國氫能產業(yè)發(fā)展報告2020》，IEA 《Global Hydrogen Review 2022》?，國家能源局《氫能產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》，賽瑞研究《2022年中國氫能及燃料電池產業(yè)發(fā)展趨勢報告》，氫啟未來網，天風證券研究所

1.3.從制氫方式看，目前灰氫制取仍為主流，但未來綠氫規(guī)模占比有望逐步提高

根據制取方式和碳排放量的不同，氫能主要分為灰氫、藍氫、綠氫三種：1）灰氫：以化石燃料（包括煤炭、天然氣等）為原料制氫以及工業(yè)副產制氫，為目前成本最低、技術最成熟的技術路線，但制取過程中會產生碳排放；2）藍氫：灰氫制取的過程中使用CCUS（碳捕集、利用與封存）技術進行脫碳制氫，可使碳排放量減少90%以上，但制氫成本較高，屬過渡清潔能源；3）綠氫：通過可再生能源電解水制氫，在生產過程中基本不產生溫室氣體，但目前技術不如灰氫制取成熟，且成本較高。

目前全球范圍內均以灰氫為主流，2021年綠氫占比0.04%；中國維度看，2021年綠氫占比僅為0.9%。此外工業(yè)副產物和天然氣制氫融合CCUS技術應用場景亦有望占比上升。

我們認為，綠氫占比提升的決定因素來自經濟性，后文我們將重點測算考慮碳稅、綠氫規(guī)模降本等假設下，綠氫何時有望平價。其中碳稅方面，全球氫氣貿易正處于快速發(fā)展期，根據IRENA預測到2050年將有30%以上的氫氣進行跨境交易；歐盟碳邊境調節(jié)稅將于2026年正式開始征收，其適用范圍擴大至氫能。我們預計，在全球應對氣候變化的大背景下，碳定價的覆蓋行業(yè)和范圍不斷擴大或將成為趨勢。

圖4：全球2021年制氫來源結構

圖5：中國2021年及2050E制氫來源結構（中國煤炭工業(yè)協(xié)會數(shù)據）

資料來源：《新能源電解水制氫技術經濟性分析》王明華，中國石油新聞中心，中國電力網，IEA《Global?Hydrogen Review 2022》，氫啟未來網，中國能源報，中國-中東歐國家海關信息中心，天風證券研究所

2、綠氫經濟性測算

我們預計，隨著產業(yè)規(guī)模上升&技術持續(xù)突破，綠氫與藍氫有望在25年平價，與灰氫有望在25-27年平價

2.1.核心假設1——設備價格：我們預計，規(guī)模效應有望推動堿性電解槽價格下降

電解槽設備折舊費用在總成本中占比約10.7%：假設條件取相對中性，設備規(guī)格按1300m3/h，年利用小時數(shù)按4000小時，單位電耗5kwh/m3，電價0.35元/kwh，單位水耗0.02t/kg，水費4元/t，堿性電解槽設備價格按900萬元/臺，折舊年限按7年來計算，預計2023年使用堿性電解槽來制氫，電費、水費、設備折舊、其他成本在總成本中的占比分別為74.8%、0.3%、10.7%、14.2%。

電費主要看電價，期間費用主要看規(guī)模，設備價格趨勢相對重要。

圖6：2023年堿性電解槽制氫的成本結構

資料來源：《煤制氫與天然氣制氫成本分析及發(fā)展建議》?（張彩麗），《新能源電解水制氫技術經濟性分析》?（王明華），考克利爾競立官網，微能網公眾號，彭網生活，氫能匯公眾號，工業(yè)界公眾號，高工氫電公眾號，天風證券研究所

針對不同電解槽設備的價格趨勢，我們分析如下：

堿性電解槽：堿性電解槽設備價格目前約1000萬元/臺，各個零部件成本中電極和隔膜占比較高。零部件環(huán)節(jié)看，1）電極：電極成本占比約30%，國內企業(yè)如莒納科技、德清恒川、保時來、英凱模等均可生產提供；2）隔膜：目前主要采用日本東麗的傳統(tǒng)PPS膜，目前價格每平米400元左右；結合核心零部件的國產替代降本空間、規(guī)模起量后的降本，我們預計，2022年-2030年堿性電解槽設備價格年均下降10%。

PEM電解槽：PEM電解槽設備價格目前約3000-4000萬元/臺，各個零部件成本中，1）膜電極：短期內還是采購杜邦的為主，國內東岳未來氫能已經開始在下游測試驗證，價格上2022年預計每千瓦售價600元，到2025年鴻基創(chuàng)能目標是實現(xiàn)每千瓦售價300元；2）貴金屬催化劑：可進行部分替代以降低用量。考慮當前綠氫成本與灰氫仍存在較大差距，且綠氫中PEM電解槽較堿性電解槽成本更高，本篇報告我們重點分析堿性電解槽制備綠氫的經濟性；后續(xù)PEM電解槽經濟性需進一步跟蹤膜電極和催化劑的國產化進度，以判斷PEM電解槽的規(guī)模上量時間點。

2.2.核心假設2——電價、電耗、年利用小時數(shù)、設備規(guī)格等核心參數(shù)

除設備價格外，影響綠氫經濟性測算的核心指標還包括：電價、單位電耗、年利用小時數(shù)、設備規(guī)格，具體假設如下：

電價：根據新疆電網代理購電電價，假設工商業(yè)電價0.5元/kwh，結合未來風光等新能源發(fā)電就地消納帶來的電價成本下降，我們預計至2025年電費下降至0.2元/kwh，2030年左右電費下降至0.15元/kwh；

單位電耗：根據考克利爾競立公司官網，堿性電解槽單位電耗≤4.9kwh/m3，考慮到考克利爾競立技術相對領先，22年行業(yè)平均的單位電耗假設按5.3kwh/?m3，23年按5kwh/m3，隨著堿性電解槽零部件的升級，我們假設到2030年單位電耗可降低至3.9kwh/m3；

年利用小時數(shù)：假設風光制氫一體化項目每年利用小時數(shù)約4000h，考慮風光大基地新建發(fā)電機組較多且有相當比例配建儲能、新能源發(fā)電成本持續(xù)下降等，我們預計至2025年，年利用小時數(shù)可以到5000h；

設備規(guī)格：目前堿性電解槽平均為1000m3/h，已有產品規(guī)格達到2000m3/h；我們預計，隨著產品技術持續(xù)升級，平均設備規(guī)格有望在2026年達到2000m3/h，結合年利用小時數(shù)上升，2026年前，年生產氫氣總量有望持續(xù)上升。

表2：不同設備規(guī)格和年利用小時數(shù)下的年生產氫氣量

資料來源：《煤制氫與天然氣制氫成本分析及發(fā)展建議》?（張彩麗），《新能源電解水制氫技術經濟性分析》?（王明華），?《國網新疆電力有限公司關于?2023?年?5?月代理工商業(yè)用戶購電價格的公告》，考克利爾競立官網，隆基氫能公眾號，天風證券研究所

2.3.測算結果：我們預計，至2025年，綠氫制備單位成本有望下降至14.46元/kg

計算過程：單位電費=單kg氫氣耗電量*單kwh電價；單位水費=單kg氫氣耗水量*單kwh水價；單位設備折舊費用=設備價格/7年；單位期間費用=總期間費用/年生產氫氣量。

結合上文假設，由結果看，我們預計：1）至2025年，綠氫制備單位成本有望下降至14.46元/kg，較2022年下降65%；2）至2030年，綠氫制備單位成本有望下降至8.88元/kg，較2022年下降79%。

表3：2022-2030年制綠氫的單位成本測算

資料來源：《煤制氫與天然氣制氫成本分析及發(fā)展建議》（張彩麗），《新能源電解水制氫技術經濟性分析》（王明華），天風證券研究所

2.4.橫向看，我們預計綠氫與藍氫有望在25年平價，與灰氫有望在25-27年平價

若靜態(tài)對比藍氫、灰氫的單位成本（不考慮煤炭價格+碳稅變化）：據《新能源電解水制氫技術分析》?（王明華，2023），700元/噸煤炭價格下，藍氫、灰氫成本分別為16.26、11.86元/kg；與我們測算的2022-2030年綠氫成本比較，預計綠氫與藍氫、灰氫將分別在25年、27年平價；

若考慮碳稅上漲帶來的藍氫、灰氫成本上升：據《煤制氫與天然氣制氫成本分析及發(fā)展建議》?（張彩麗，2018），我們假設碳稅100-200元/t；碳稅每變化25元/t，天然氣制氫成本變化0.01元/m3、煤制氫變化0.05元/m3；與我們測算的2022-2030年綠氫成本比較，預計綠氫與藍氫、灰氫均有望在25年實現(xiàn)平價；

若在碳稅基礎上，疊加考慮煤炭價格波動性：當前煤炭價格約700元/t，基于保守性分析，我們假設2022-2030年煤炭價格從1000元/t下降至500元/t；煤炭在灰氫成本中占比約40%，分別計算煤炭成本和其他成本之后加總，可計算得灰氫的單位成本。與我們測算的2022-2030年綠氫成本比較，我們預計綠氫與藍氫、灰氫分別在25年、26年平價。

表4：????基于煤炭價格變化、碳稅的綠氫經濟性測算

資料來源：《煤制氫與天然氣制氫成本分析及發(fā)展建議》（張彩麗），《新能源電解水制氫技術經濟性分析》（王明華），天風證券研究所

3、綠氫市場空間測算

結合風光大基地消納需求&經濟性拐點，我們預計25年堿性電解槽市場規(guī)模有望達到153億元，22-25年CAGR+103%。

3.1.?市場空間：預計2025年堿性電解槽市場規(guī)模153億元，22-25年CAGR+103%

核心假設指標：1）產量：保守預計，假設國內每年氫氣總產量按3300萬噸不變；2）綠氫滲透率：伴隨產業(yè)政策支持+經濟性提升，我們預計綠氫滲透率由21年的1%提升至25年的15%、30年的50%；3）氫氣產銷量：由于目前行業(yè)需求尚未真正起量，2021-2022年產銷率還偏低，我們預計，未來產銷率伴隨市場需求放量有望逐步提升，假設2025年行業(yè)產銷率提升至70%；4）結合前文我們預計，年利用小時數(shù)、單機設備產能預計將持續(xù)上升。

電解槽市場空間：我們預計，2022-2025年堿性電解槽市場規(guī)模有望達到18/38/65/153億元，CAGR+103%；我們預計，至2030年，隨著綠氫真正實現(xiàn)平價。2030年堿性電解槽市場空間有望達到192億元，市場規(guī)模為2022年的11倍。

表5：2021-2030年國內堿性電解槽市場空間預測

資料來源：中國煤炭工業(yè)協(xié)會，氫啟未來網公眾號，時代氫能公眾號，天風證券研究所

本文作者：孫瀟雅，來源：天風證券，原文標題：《氫能行業(yè)報告1——制氫：綠氫平價可期，關注下一個從0-1行業(yè)的投資機會》

孫瀟雅 SAC執(zhí)業(yè)證書編號：S1110520080009

風險提示及免責條款 市場有風險，投資需謹慎。本文不構成個人投資建議，也未考慮到個別用戶特殊的投資目標、財務狀況或需要。用戶應考慮本文中的任何意見、觀點或結論是否符合其特定狀況。據此投資，責任自負。

關鍵詞：