【氢能源】关注下一个产业趋势

   氢能清洁低碳、热值高、来源多样、储运灵活，有望成为 21 世纪的“终极能源”。与其他燃料不同，氢能可以利用化石燃料生产，也可以利用可再生能源来进行生产，其燃烧仅生成水，不会产生污染环境的物质，而且燃烧产生的热值较高，能通过能源载体和循环碳经济可以实现可持续的氢利用。

   根据氢能生产来源和生产过程中的碳排放情况，可将氢分为灰氢、蓝氢、绿氢。灰氢是指通过化石燃料燃烧产生的氢气。蓝氢是指在制氢过程中增加 CCUS (Carbon Capture，Utilization and Storage) 碳捕捉、利用与储存技术产生的氢气。绿氢是利用风电、水电太阳能、核电等可再生能源制备出的氢气，制氢过程完全没有碳排放。

   制氢成本是制约氢能源发展的主要因素；现阶段电解水制氢成本较高主要是由于电解槽设备成本较高以及电费较高。未来随着技术进步，电解槽成本有望进一步下降，同时伴随风能，太阳能发电技术的不断提升，未来电费有望进一步下降。综合来看，电解水制氢是未来制氢的主流路线。

   1、产业趋势的政策与市场逻辑

   1.1、政策端

   中国，国家政策持续发力，大力推动氢能全产业链发展。

   美国，设定氢能长远发展目标，加强氢能全产业链技术储备，多项政策为其保驾护航。

   日本，在保证本国能源安全的前提下，构建全球氢能产业链。

   欧盟，大规模部署绿氢，能源结构改革，实现脱碳经济。

   1.2、供给端

   风光大基地进入开工建设阶段，绿氢成为促进消纳的有效手段。

   1.3、需求端

   中国为全球最大氢气生产国，高需求+碳税消纳需要，共同支撑绿氢发展空间。

   2、产业链介绍

   2.1、上游，制氢环节

   煤制氢，成本优势明显，但其碳排放量高，环保压力大；天然气制氢，缺乏原料保障和政策支持，且不具备经济性；工业副产氢，多为各企业自产自用；我们重点还是介绍下电解水制氢。

   电解水制氢是指水分子在直流电作用下被解离生成氧气和氢气，分别从电解槽阳极和阴极析出。根据工作原理和电解质的不同，电解水制氢技术通常分为四种，分别是碱性电解水技术 (ALK)、质子交换膜电解水技术 (PEM)、高温固体氧化物电解水技术 (SOEC) 和固体聚合物阴离子交换膜电解水技术 (AEM)。

   碱性电解水制氢是目前发展最为成熟的制氢技术；质子交换膜电解槽被认为是极具发展前景的水电解制氢技术，但投资和运行成本高仍然是PEM 电解水制氢亟待解决的主要问题，PEM 电解槽成本存在下降空间。

   2.2、中游，氢能储运

   主流高压气态储氢安全隐患大，固态储氢或成为未来技术热点。从技术路线上看，氢能储运主要有四种形式: 高压气态储氢、低温液态储氢、固态储氢和有机液体储氢。

   2.3、下游，化工需求为主，工业及交通领域需求潜力巨大

   化工需求：主要集中于精炼环节和工业用途；可再生能源配套需求：绿氢项目助力解决储能及消纳问题；交通需求：氢燃料车销量高增，制氢加氢一体站模式提升绿氢需求；出口需求：海外项目需求量大，国内氢能业务厂商前景广阔。

   3、产业爆发拐点

   如果要大规模推广，一定是算账能算明白，有利可图；我们预计，随着产业规模上升&技术持续突破，绿氢与蓝氢有望在25年平价，与灰氢有望在25-27年平价。所以目前我们还处于产业投资的0-1阶段。

   电解水制氢的主要影响因素为电价成本，设备、年运行小时数及电耗。目前主流的电解水制氢路径是碱性电解水 (ALK) 以及质子交换膜纯水电解制氢 (PEM) 两种技术路径。我们对比ALK 与 PEM 两种技术路径下的制氢成本:

   考虑目前国内 90%以上项目都是用 ALK 技术路线，我们 ALK 路线对电价在 0.1-0.5 元/Kwh 以及年有效利用小时数在 2000-8000h 进行分别测算，在目前单位电耗=5Kwh/Nmi条件下，电价在 0.2 元/Kwh 以内，电解槽年有效利用小时数达到 6000h 以上，制氢成本则控制在 15 元/Nms 以内，接近灰氢成本水平。长远看，随着技术进步单位电耗有望逐步降低，我们假设远期单位电耗=在目前单位电耗=4Kwh/Nm;条件下，电价在 0.25 元/Kwh 以内，电解槽年有效利用小时数达到 6000h 以上，制氢成本则控制在 15 元/Nm3 以内，接近灰氢成本水平。

   电价下降、提高电解槽年运行小时数以及技术进步降低电耗是促进电解水制氢成本下降的关键因素。

   4、投资机会

   光伏风电装机量持续高增，配套电解槽装机有望快速提升；电解槽系统成本有望规模化降本，PEM 占比有望逐步提升；绿电制绿氢成行业趋势，电解水制氢规模迎来高增。我们预计 2022 年全球电解水制氢规模约 8.9 万吨，2023 年有望达 22.1 万吨，同比+147%，随着电解槽装机规模大幅提升我们预计 2026/2030 年电解水制氢规模分别达到 266/1949 万吨，22-30 年 CAGR=96%氢能有望逐步成为全球能源结构的重要组成部分。

   重点关注优质电解槽厂商及核心设备材料公司（华电重工、兰石重装、华光环能）