请务必阅读正文之后的免责条款部分[Table_Main][Table_Title]产业研究月报2022.09.21，03期氢能专题系列报告（三）：从制氢成本和氢气供求结构看氢市场潜力[Table_Summary]摘要：绿氢替代灰氢，新辟燃料电池+电解槽的千亿市场蓝海。预计到2030年，燃料电池+电解槽市场空间超2000亿元，电解槽市场将达燃料电池市场的6倍。燃料电池系统市场空间近300亿元。参考新能源汽车降本速度和渗透率，2030年燃料电池汽车销量将达47万辆（累计保有量70万辆），按每辆车110kw估算，对应燃料电池系统的市场空间为295亿元。电解槽市场空间近1700亿元，PEM电解槽市场占比超过65%。考虑电解槽的不同应用场景，碱性电解槽更适用于工业用氢，PEM电解槽更适用于加氢站用氢：①按照2030年光伏电价0.2元/kWh测算，碱水制氢成本为12元/kg，相比煤制氢成本11元/kg（动力煤900元/吨）、天然气制氢成本18元/kg（天然气3.5元/m³）将具备经济性；基于成本经济性考量，以碱水制氢在工业用氢的渗透率30%计算，2030年碱性电解槽出货量超40GW（年有效工作5000小时），对应市场空间达600亿元。②按照2030年光伏电价0.2元/kWh测算，PEM制氢成本为18元/kg，氢燃料电池重卡的百公里能耗成本144元（百公里氢耗8kg），低于柴油重卡的百公里能耗成本179元（百公里油耗30L，柴油价格7000元/吨）；基于成本经济性考量，以PEM制氢在加氢站用氢的渗透率50%计算，2030年PEM电解槽出货量接近20GW（年有效工作3500小时），对应市场空间超1100亿元。电解槽市场迎来发展窗口期。目前，国内主流碱性电解槽企业均已具备1000Nm³/h以上大功率电解槽的生产能力，2022年碱性电解槽已披露产能接近11GW；PEM电解槽方面，最大单槽产氢量为200Nm³/h，国内厂商产能合计百兆瓦级。风险提示：燃料价格波动，成本下降低于预期，核心技术突破不及预期，产业政策不及预期[Table_Author]产业研究中心作者：陈磊电话：021-38038037邮箱：chenlei022459@gtjas.com资格证书编号：S0880522060001作者：肖洁电话：021-38674660邮箱：xiaojie@gtjas.com资格证书编号：S0880513080002作者：鲍雁辛电话：0755-23976830邮箱：baoyanxin@gtjas.com资格证书编号：S0880513070005[Table_DocReport]往期回顾年轻中产的“剧本杀”，下一个冰雪产业2022.08.29氢能专题系列报告（二）：氢催化剂，触媒而起2022.08.24产业深度产业深度请务必阅读正文之后的免责条款部分2of11目录1.绿氢经济性将至，氢能源优势凸显...............................................32.从需求侧看，工业用氢仍将占据主导...........................................42.1.工业用氢需求将达4000万吨，钢铁炼化占比明显提升...........42.2.燃料电池汽车用氢需求将超500万吨.....................................53.从供给侧看，绿氢替代灰氢趋势凸显...........................................63.1.工业副产氢将达800万吨，焦炉煤气贡献接近50%................64.燃料电池+电解槽的千亿市场蓝海................................................74.1.燃料电池电堆降本助推下游燃料电池车销量增长....................84.2.绿氢趋势下，PEM电解槽市场可期........................................84.3.电解槽市场空间广阔，产业链活跃度提升..............................9产业深度请务必阅读正文之后的免责条款部分3of111.绿氢经济性将至，氢能源优势凸显按照2030年，光伏电价0.2元/kWh测算，碱水制氢成本12元/kg，PEM制氢成本18元/kg；相比传统能源价格，煤制氢成本11元/kg（动力煤900元/吨）、天然气制氢成本18元/kg（天然气3.5元/m³），绿氢较灰氢（煤制氢、天然气制氢）将具备一定经济性。图1：煤制氢及天然气制氢成本图2：碱性及PEM电解水制氢成本资料来源：国泰君安证券研究资料来源：国泰君安证券研究图3：动力煤价格在(400,1400)元/吨区间波动图4：国内天然气市场价稳定在5000元/吨左右资料来源：wind，国泰君安证券研究资料来源：上海石油天然气交易中心，国泰君安证券研究图5：国内柴油市场价在(5000，9000)元/吨区间波动图6：布伦特原油在(1000，6000)元/吨区间波动0.005.0010.0015.0020.0025.00电价（元/kWh）碱性电解槽制氢成本（元/kg）PEM电解槽制氢成本（元/kg)05001,0001,500全国:生产资料市场价格指数:煤炭:动力煤（元/吨）秦皇岛港:平仓价:动力末煤(Q5500):山西产（元/吨）0200040006000800010000市场价:天然气(工业):全国（元/吨）中国LNG出厂价格(元/吨)产业深度请务必阅读正文之后的免责条款部分4of11资料来源：上海石油天然气交易中心，国泰君安证券研究资料来源：wind，国泰君安证券研究从能源使用成本看，到2030年，燃料电池重卡的百公里能耗成本为144元，柴油重卡的百公里能耗成本为179元，重卡加氢具备经济性。表1：到2030年，燃料电池汽车的使用成本将低于柴油车燃料电池汽车柴油汽车测算依据（1）重卡燃料电池汽车每年行驶15万公里，全生命周期5年行驶75万公里；（2）每百公里氢耗8kg；（3）PEM电解槽站内制氢成本18元/kg；（1）重卡柴油车每年行驶15万公里，全生命周期5年行驶75万公里每（2）百公里油耗30升（25.5千克）;（3）柴油价格7000元/吨；百公里能耗成本（元）144179全生命周期使用成本（万元）108134资料来源：国泰君安证券研究2.从需求侧看，工业用氢仍将占据主导2020年，国内用氢需求总量为3342万吨，主要应用于合成氨、合成甲醇以及石油炼化等工业领域。到2030年，工业用氢及燃料电池用氢需求可达到4473万吨，其中工业用氢占比接近90%。2.1.工业用氢需求将达4000万吨，钢铁炼化占比明显提升从目前的工业用氢结构看，2021年工业用氢总量接近3500万吨，以合成甲醇（37%）、合成氨（31%）和石油炼化（29%）为主，钢铁炼化占比尚低（仅3%）。以2021年数据为基点，结合各行业的脱碳减排目标，2030年工业用氢需求接近4000万吨。图7：2021年工业用氢需求为3647万吨图8：2030年工业用氢将达3948万吨0200040006000800010000柴油批发价格（元/吨）市场价:柴油(0#):全国VI（元/吨）02040608010012014001000200030004000500060007000美元/桶元/吨产业深度请务必阅读正文之后的免责条款部分5of11资料来源：国泰君安证券研究资料来源：国泰君安证券研究表2：2030年工业用氢各细分领域需求预测合成氨合成甲醇粗钢原油加工工业品产量5909万吨7947万吨101276万吨70355万吨实际利用率100%100%4%100%单位耗氢190千克H2/吨氨171.8千克H2/吨甲醇100千克H2/吨粗钢15千克H2/吨原油所需氢量1123万吨1365万吨405万吨1055万吨资料来源：国泰君安证券研究注：2030年各工业品产量主要参考2021年数据，粗钢的氢冶金比例由目前的1%提升至4%图9：2021年合成氨产量5909万吨图10：2021年合成甲醇产量7947万吨资料来源：国家统计局，国泰君安证券研究资料来源：国家统计局，国泰君安证券研究图11：2021年粗钢产量103524万吨图12：2021年原油加工量70355万吨资料来源：国家统计局，国泰君安证券研究资料来源：国家统计局，国泰君安证券研究2.2.燃料电池汽车用氢需求将超500万吨参考新能源汽车降本速度和渗透率，到2030年燃料电池汽车保有量将合成氨31%合成甲醇37%钢铁炼化3%石油炼化29%合成氨28%合成甲醇35%钢铁炼化10%石油炼化27%020004000600080000200040006000800010000020000400006000080000100000120000020000400006000080000产业深度请务必阅读正文之后的免责条款部分6of11达到70万辆；按燃料电池汽车百公里氢耗5kg，年行驶里程15万公里估算，燃料电池用氢需求为525万吨。图13：中国汽车市场销量及新能源汽车销量（万辆）图14：中国燃料电池汽车历史销量及预测数据（万辆）资料来源：中国汽车工程协会，国泰君安证券研究资料来源：中国汽车工程协会，国泰君安证券研究3.从供给侧看，绿氢替代灰氢趋势凸显目前的氢气供给以煤制氢、天然气制氢为主，合计占比达80%；工业副产氢占比18%，电解水制氢占比不到2%。按工业副产氢提供的氢源外，其余灰氢（煤制氢、天然气制氢）由电解水制氢来替代；其中，碱水制氢更适合工业用氢，PEM制氢更适合加氢站用氢，在中性预期下，2022至2030年，碱性电解槽和PEM电解槽的累计出货量分别为105GW和42GW。表3：2030年电解水制氢出货量测算碱性对灰氢替代率碱性电解槽绿氢产量碱性电解槽累计出货量PEM对燃料电池车用氢替代率PEM电解槽绿氢产量PEM电解槽累计出货量合计出货量保守20%630万吨70GW30%158万吨25GW95GW中性30%944万吨105GW50%263万吨42GW147GW乐观40%1259万吨140GW70%368万吨58GW198GW资料来源：国泰君安证券研究注：碱性电解槽年有效工作小时数5000小时，PEM电解槽年有效工作小时数3500小时（光伏1500小时+谷电2000小时）3.1.工业副产氢将达800万吨，焦炉煤气贡献接近50%2020年，工业副产氢总量接近600万吨，其中焦炉煤气副产氢占比最大达70%。以2020年数据为基点，结合各工业品产量及投产情况，预计到2030年工业副产氢产能将达800万吨，焦炉煤气副产氢占比接近50%。图15：2020年工业副产氢602万吨图16：2030年工业副产氢预计达800万吨0%2%4%6%8%10%12%14%16%0500100015002000250030003500中国汽车市场销量新能源汽车销量新能源汽车渗透率0.000.060.130.150.270.120.160.551.162.302.381.372.152.7010.8547.1005101520253035404550产业深度请务必阅读正文之后的免责条款部分7of11资料来源：中国氢能联盟，国泰君安证券研究资料来源：国泰君安证券研究表4：到2030年，工业副产氢预计将达800万吨氯碱副产氢焦炭生产副产氢丙烷脱氢副产氢合成氨副产氢合成甲醇副产氢工业品产量3891万吨43256万吨3917万吨5909万吨7947万吨单位产氢25千克H2/吨烧碱18.879千克H2/吨焦炭47.647千克H2/吨丙烯9.33千克H2/吨氨15.77千克H2/吨甲醇实际利用率100%50%100%60%60%副产氢量97万吨408万吨187万吨33万吨75万吨资料来源：国泰君安证券研究注：2030年各工业品产量主要参考2021年数据；丙烷脱氢副产氢2030年产能预计达4608万吨，按开工率85%计算产量图17：2021年烧碱产量3891万吨图18：2021年焦炭产量46446万吨资料来源：国家统计局，国泰君安证券研究资料来源：国家统计局，国泰君安证券研究图19：2021年丙烷脱氢所得丙烯产量717万吨图20：2001-2021年合成氨/合成甲醇产量资料来源：公司公告，国泰君安证券研究资料来源：国家统计局，国泰君安证券研究4.燃料电池+电解槽的千亿市场蓝海氯碱15%焦炉煤气71%合成氨、合成甲醇10%轻烃利用4%氯碱12%焦炉煤气51%合成氨、合成甲醇14%轻烃利用23%0100020003000400050000100002000030000400005000060000020040060080010000200040006000800010000合成氨（万吨）甲醇（万吨）产业深度请务必阅读正文之后的免责条款部分8of11到2030年，燃料电池+电解槽市场空间超2000亿元，电解槽市场将达燃料电池市场的6倍。表5：2030年燃料电池和电解槽市场空间估算燃料电池市场空间电解槽市场空间合计市场空间碱性电解槽市场空间PEM电解槽市场空间保守207亿元365亿元610亿元1182亿元中性295亿元600亿元1121亿元2016亿元乐观422亿元851亿元1641亿元2914亿元资料来源：国泰君安证券研究4.1.燃料电池电堆降本助推下游燃料电池车销量增长预计到2030年，燃料电池电堆销售成本有望降至274元/kw，燃料电池系统销售成本降至456元/kw。图21：2021-2030年燃料电池系统及电堆降本曲线图22：2021-2030年燃料电池电堆核心部件降本曲线资料来源：国泰君安证券研究资料来源：国泰君安证券研究参考新能源汽车降本速度和渗透率，2030年燃料电池汽车销量达47万辆，按照每辆车110kw估算，对应保守/中性/乐观条件下，2030年燃料电池系统市场空间为207亿元/295亿元/422亿元。表6：2030年燃料电池汽车销量及系统、核心部件的市场空间估算2030年燃料电池汽车销量燃料电池系统燃料电池电堆膜电极双极板催化剂质子交换膜气体扩散层保守33万辆207亿元124亿元23亿元15亿元12亿元30亿元中性47万辆295亿元177亿元33亿元21亿元17亿元42亿元乐观67万辆422亿元253亿元47亿元30亿元24亿元61亿元资料来源：国泰君安证券研究4.2.绿氢趋势下，PEM电解槽市场可期中性预期下，碱性电解槽和PEM电解槽出货量分别按年复合增速68%0500100015002000电堆销售成本元/kw系统销售成本元/kw0100200300400催化剂成本元/kw质子交换膜成本元/kw气体扩散层成本元/kw双极板成本元/kw产业深度请务必阅读正文之后的免责条款部分9of11和80%增长，2030年碱性电解槽的出货量为43GW、PEM电解槽的出货量为19GW，对应市场空间合计约1700亿元，PEM电解槽市场占比超过65%。表7：2030年电解槽市场空间估算碱性电解槽出货量PEM电解槽出货量碱性电解槽市场空间PEM电解槽市场空间合计市场空间保守26GW10GW365亿元610亿元975亿元中性43GW19GW600亿元1121亿元1721亿元乐观61GW27GW851亿元1641亿元2492亿元资料来源：国泰君安证券研究图23：2022-2030年碱性及PEM电解槽单价图24：2022-2030年碱性及PEM电解槽出货量资料来源：国泰君安证券研究资料来源：国泰君安证券研究4.3.电解槽市场空间广阔，产业链活跃度提升目前，国内主流碱性电解槽企业均已具备1000Nm³/h以上大功率电解槽的生产能力，预计2022年碱性电解槽披露产能接近11GW，应用于电力、冶金、化工、电子等领域；PEM电解槽方面，实际对外出货的企业仍然较少，已披露的最大单槽产氢量为200Nm³/h，国内厂商产能合计百兆瓦级，应用于电子加工、半导体、电力、金属粉末加工和高校实验室领域。表8：国内主要电解水设备厂商进展情况路线公司进展情况碱性考克利尔竞立2022年产能1GW，单槽最大制氢规模可达1300Nm3/h；2022年7月，成功举行中石化新星石油公司新疆库车绿氢示范项目首批1000Nm3/h电解槽发运仪式天津大陆2022年产能1GW，单槽制氢规模可达1000Nm3/h隆基氢能2022年产能1.5GW，碱性单槽制氢规模可达1000Nm3/h；2021年底初步形成了500MW的年产能交付能力奥扬新能源2022年产能1GW；2022年8月，山东省首台1200Nm3/h碱性电解水制氢装备正式下线希倍优氢能2022年产能1GW；2022年8月，举办1400Nm3/h制氢系统下线发布会碱性+PEM派瑞氢能2022年产能1.5GW（碱性+PEM），年产120套PEM制氢设备；2022年8月，首次签订澳大利亚绿氢订单，负责提供10兆瓦水电解制氢成套系统，总体产氢量为2000Nm3/h020004000600080001000012000碱性电解槽单价元/kwPEM电解槽单价元/kw051015202530碱性电解槽出货量（GW)PEM电解槽出货量（GW）产业深度请务必阅读正文之后的免责条款部分10of11阳光氢能科技2022年电解槽产能1GW，PEM单槽制氢规模50Nm3/h；2022年7月向宁夏宁东基地发货一套兆瓦级制PEM制氢设备；阳光氢能已建成全国首个电解水制氢系统综合测试平台，满足最大3000Nm3/h制氢系统测试需求凯豪达氢能2022年规划年产能可达200台套，总产能可达到300台套；单槽制氢规模可达1200Nm³/h；2022年7月，在东莞建设的年产能100台套、500MW的制氢设备生产基地正式投入运营中电丰业2022年产能0.5GW，单槽制氢规模可达1200Nm3/h，PEM水电解制氢规模可达400Nm3/h国富氢能2022年产能0.25GW，单槽制氢规模可达1000Nm3/h；2022年拟建设500套水电解制氢设备产能PEM赛克赛斯2022年产能达到百兆瓦级，PEM水电解制氢规模可达200Nm3/h淳华氢能PEM水电解制氢规模可达60Nm3/h康明斯恩泽2022年1月，位于广东的PEM制氢设备基地正式动工，初期规划产能500MW长春绿动预计未来达到1000套PEM制氢设备；2022年7月，兆瓦级PEM制氢设备完成运行测试和鉴定，交付中韩示范区“可再生PEM制氢加氢”一体化示范项目；PEM水电解制氢规模可达200Nm3/h海德氢能2022年8月，公开了新一代电解水制氢系统“氢舟”，目前已经落地内蒙古首个零碳智慧制氢示范项目氢辉能源初步实现PEM电解水制氢关键材料和部件自主可控动量守恒2022年7月，吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验邹晓新教授团队启动PEM电解水核心材料与组件创业项目并落地合肥，主推低铱催化剂和钛气液扩散层上海治臻在苏州常熟的生产基地的光伏储能示范项目中应用了自有技术的PEM电解槽，制氢规模可达50Nm3/h资料来源：《中国电解水制氢产业蓝皮书2022》，公司官网，国泰君安证券研究产业深度请务必阅读正文之后的免责条款部分11of11本公司具有中国证监会核准的证券投资咨询业务资格分析师声明作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力，保证报告所采用的数据均来自合规渠道，分析逻辑基于作者的职业理解，本报告清晰准确地反映了作者的研究观点，力求独立、客观和公正，结论不受任何第三方的授意或影响，特此声明。免责声明本报告仅供国泰君安证券股份有限公司（以下简称“本公司”）的客户使用。本公司不会因接收人收到本报告而视其为本公司的当然客户。本报告仅在相关法律许可的情况下发放，并仅为提供信息而发放，概不构成任何广告。本报告的信息来源于已公开的资料，本公司对该等信息的准确性、完整性或可靠性不作任何保证。本报告所载的资料、意见及推测仅反映本公司于发布本报告当日的判断，本报告所指的证券或投资标的的价格、价值及投资收入可升可跌。过往表现不应作为日后的表现依据。在不同时期，本公司可发出与本报告所载资料、意见及推测不一致的报告。本公司不保证本报告所含信息保持在最新状态。同时，本公司对本报告所含信息可在不发出通知的情形下做出修改，投资者应当自行关注相应的更新或修改。本报告中所指的投资及服务可能不适合个别客户，不构成客户私人咨询建议。在任何情况下，本报告中的信息或所表述的意见均不构成对任何人的投资建议。在任何情况下，本公司、本公司员工或者关联机构不承诺投资者一定获利，不与投资者分享投资收益，也不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任。投资者务必注意，其据此做出的任何投资决策与本公司、本公司员工或者关联机构无关。本公司利用信息隔离墙控制内部一个或多个领域、部门或关联机构之间的信息流动。因此，投资者应注意，在法律许可的情况下，本公司及其所属关联机构可能会持有报告中提到的公司所发行的证券或期权并进行证券或期权交易，也可能为这些公司提供或者争取提供投资银行、财务顾问或者金融产品等相关服务。在法律许可的情况下，本公司的员工可能担任本报告所提到的公司的董事。市场有风险，投资需谨慎。投资者不应将本报告为作出投资决策的惟一参考因素，亦不应认为本报告可以取代自己的判断。在决定投资前，如有需要，投资者务必向专业人士咨询并谨慎决策。本报告版权仅为本公司所有，未经书面许可，任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制、发表或引用。如征得本公司同意进行引用、刊发的，需在允许的范围内使用，并注明出处为“国泰君安证券研究”，且不得对本报告进行任何有悖原意的引用、删节和修改。若本公司以外的其他机构（以下简称“该机构”）发送本报告，则由该机构独自为此发送行为负责。通过此途径获得本报告的投资者应自行联系该机构以要求获悉更详细信息或进而交易本报告中提及的证券。本报告不构成本公司向该机构之客户提供的投资建议，本公司、本公司员工或者关联机构亦不为该机构之客户因使用本报告或报告所载内容引起的任何损失承担任何责任。国泰君安证券研究上海深圳北京地址上海市静安区新闸路669号博华广场20层深圳市福田区益田路6009号新世界中心34层北京市西城区金融大街甲9号金融街中心南楼18层邮编200041518026100032电话（021）38676666（0755）23976888（010）83939888E-mail：gtjaresearch@gtjas.com