敬请参阅最后一页特别声明1氢能组分析师：姚遥（执业S1130512080001）yaoy＠gjzq.com.cn燃料电池行业产业链系列报告之十三——绿氢催生新兴市场启动，电解水设备技术路线与成本之争交通、工业与储能领域氢气需求激增背景下，电解制氢设备率先受益。2025年交通、工业、储能领域电解制氢需求量共超50万吨，电解槽装机累计需求超15GW，累计市场规模超310亿元。电力的跨季度、日度调峰储能领域以及对碳排放限制严格的工业和交通领域未来将是电解制氢的主要需求方，我们测算各领域在2021-2025年的累计情况如下：▪交通：燃料电池车超10万台，绿氢渗透率12%，绿氢需求21万吨，对应电解槽6.4GW，累计市场规模139亿元。▪工业：钢铁产量共超20亿吨，绿氢渗透率1%，绿氢需求10万吨，对应电解槽3GW，累计市场规模达到64亿元。▪储能：跨季度和日度储能所需储能超4000亿kWh，绿氢渗透率1%，绿氢需求20万吨，对应电解槽6GW，累计市场规模达到119亿元。碱式与质子交换膜电解槽商业化先行，当前两者混合搭配为成本最优解。主流电解槽技术分为碱式电解槽（ALK）、质子交换膜电解槽（PEM）和固态氧化物电解槽（SOEC），前两种已实现商用化，最后一种仍处实验室向产业化过度状态。在当前示范项目推广下，购置成本为首要因素，碱式电解槽优势显著，预计2025年前占比超九成；随着后续项目逐步向运营过度，全生命周期成本为首要因素，当PEM电解槽设备成本为碱式设备成本3-4倍时，两者可实现制氢成本基本持平。假设在0.3元/kwh的电费时，成本：混合方案（80%ALK+20%PEM）<碱式电解槽<PEM电解槽。高效化、低成本、规模化，是电解水制氢的未来趋势。电解制氢成本来自电费及设备，未来的发展趋势分别对应：1）高效化：提升能源转化效率，降低电耗；2）低成本：配合“三弃”以低电价有效利用波动能源；3）规模化：技术更新及设备规模化生产降本。绿氢需求端将带动电解水制氢设备市场高增，布局电解水设备企业将率先受益，推荐昇辉科技、隆基绿能、阳光电源。代码公司市值/亿元EPS/元PE相关业务2021A2022E2023E2024E2021A2022E2023E2024E300423昇辉科技49.850.42---34.62---碱式电解水设备601012隆基绿能34481.682.122.853.5851.3523.2217.3113.77碱式电解水设备300274阳光电源14551.072.044.085.46136.8265.1432.5124.29碱式和PEM电解水设备601615明阳智能558.71.591.932.332.5316.4714.0811.7010.76碱式电解水设备600860京城股份66.13-0.05----410.38---储氢瓶HK3899中集安瑞科161.50.430.520.630.7721.2713.4511.038.98储氢瓶NelASANEL161.1-0.80-0.31------PEM电解水设备ITM.LITMPower48.65-0.51-0.60------PEM电解水设备PLUGPlug563.6-5.7-6.50------PEM电解水设备来源：Wind、Bloomberg，国金证券研究所。数据截至12月16日。注：隆基绿能、阳光电源、明阳智能预测值来自国金预测，其余标的预测值来自Bloomberg预期。技术研发进度不及预期，下游氢能需求不佳，政策落地不及预期。行业深度研究证券研究报告燃料电池行业研究2022年12月17日买入（维持评级）用使2箱邮收接告报银瑞投国司公限有理管金基银瑞投国供仅告报此行业深度研究敬请参阅最后一页特别声明2内容目录综述：2025年全行业氢气需求量超50万吨，电解槽装机量需求超15GW..................................5一、储能、工业、交通将成为电解制氢最大应用场景.................................................71.1储能：氢能适合长周期和大规模储能，预计2025年氢气需求量近50万吨........................71.2工业：氢炼钢减排空间大，2025年氢气需求量超10万吨......................................101.3交通：补贴开启燃料电池车平价元年，2025年氢气需求量超20万吨............................121.4预计2025年电解槽累计装机超15GW，潜在市场规模超300亿元................................13二、碱式电解槽购置成本低，PEM电解槽运营成本具备优势...........................................142.1电解水制氢的三种技术路线——碱式、PEM和固体氧化物电解槽................................142.2PEM设备成本为碱式设备成本3-4倍时，两者制氢成本基本持平................................162.3短期内碱式设备更适用西部大规模电站，长期看PEM设备有望开启替代进程.....................17三、高效化、低成本、规模化，是电解水制氢的未来趋势............................................193.1高效化：提升电解制氢能量转换效率.......................................................193.2低成本：可再生能源波峰制氢，降低电费成本...............................................193.3规模化：加速能源氢气需求扩张，带动电解制氢产业规模化发展...............................20四、电解水制氢国内外核心企业近况更新..........................................................22派瑞氢能...................................................................................23考克利尔竞立...............................................................................23天津大陆制氢...............................................................................24隆基绿能...................................................................................24阳光电源...................................................................................25国富氢能...................................................................................25卡沃罗.....................................................................................26昇辉科技...................................................................................26NEL........................................................................................27ITMPower..................................................................................28康明斯.....................................................................................29蒂森克虏伯.................................................................................29西门子.....................................................................................30Enapter....................................................................................30风险提示......................................................................................32nMnOrRmMyQpRqRqMnOrOnO7N8Q8OoMpPmOtRfQqRpNeRrQyQbRmNvMNZmOrNNZmOoN行业深度研究敬请参阅最后一页特别声明3图表目录图表1：2021-2025年电力、工业、交通领域氢气需求量预测（万吨）..................................5图表2：2021-2025年电解槽累计需求装机量（GW）.................................................6图表3：电解水制氢在电力、工业、交通领域的应用.................................................7图表4：2021-2025年发电结构（亿kWh）..........................................................8图表5：2019-2021年平均每月发/用电量占全年比例................................................8图表6：四种储能方式的对比.....................................................................8图表7：跨季度储能需求量测算原理...............................................................9图表8：2021-2025年跨季度储能氢气用量预测（万吨）.............................................9图表9：日度储能需求量测算原理................................................................10图表10：2021-2025年日度储能氢气用量预测（万吨）.............................................10图表11：国内碳排放结构.......................................................................11图表12：2021-2025年炼钢业氢气用量预测（万吨）...............................................11图表13：燃料电池汽车降本三阶段...............................................................12图表14：2021-2025年交通领域氢气用量及绿氢用量预测（万吨）....................................12图表15：2021-2025年电解槽累计装机需求量（GW）...............................................13图表16：2021-2025年电解槽潜在市场规模（亿元）...............................................13图表17：碱式电解槽结构图.....................................................................14图表18：PEM电解槽结构图.....................................................................15图表19：固体氧化物电解槽结构图...............................................................15图表20：三种电解水技术对比...................................................................16图表21：碱式电解槽降本趋势，单位：元/m3......................................................17图表22：PEM电解槽降本趋势，单位：元/m3.......................................................17图表23：三种电解槽搭配方案的TCO成本（单位：元/m3）..........................................18图表24：电解制氢未来趋势及潜在空间...........................................................19图表25：E-TAC高效解构电解制氢示意...........................................................19图表26：氢能产业发展中长期规划（2021-2035）详细内容..........................................20图表27：2021-2025年电解制氢降本预测（元/kg）（以0.3元/kWh电费测算）.........................21图表28：国内外主流企业电解槽参数对比.........................................................22图表29：派瑞氢能电解槽产品...................................................................23图表30：考克利尔竞立2-1000m3/h中压水电解制氢装置............................................23图表31：天津大陆的电解槽产品.................................................................24图表32：隆基绿能碱性电解槽产品图.............................................................24图表33：隆基绿能碱性电解槽性能参数...........................................................25行业深度研究敬请参阅最后一页特别声明4图表34：阳光电源氢能产品图...................................................................25图表35：国富氢能水电解制氢系统...............................................................26图表36：卡沃罗PEM纯水电解制氢设备...........................................................26图表37：昇辉科技电解槽设备...................................................................27图表38：NEL的典型产品.......................................................................27图表39：截至2022Q2NEL在手订单变化（单位：百万克朗）........................................28图表40：NEL在手主要订单.....................................................................28图表41：ITMPower产品类型...................................................................28图表42：ITMPower历年电解槽订单情况（MW）...................................................29图表43：蒂森克虏伯伍德氯氢能业务部门电解槽产品...............................................30图表44：Power-to-X工厂方案..................................................................30行业深度研究敬请参阅最后一页特别声明5综述：2025年全行业氢气需求量超50万吨，电解槽装机量需求超15GW2025年，电力、工业、交通领域合计氢气需求量超50万吨。▪电力：根据国家统计局数据，2021年可再生能源发电占我国社会总用电量的29.8%，在可再生能源装机高增的背景下，预计到2025年可再生能源发电占我国总社会用电量的34%。分季节和日度储能来看，储能需求增长叠加氢作为储能手段的渗透率的提升。根据我们的测算，2025年，跨季度和日度储能所需储能超4000亿kWh，绿氢渗透率1%，电力领域用于季节、日度调峰储能的氢气将超20万吨，年复合增长率71%。▪工业：根据国家统计局数据，2021年钢铁产量为19万吨，在基础建设带动钢铁耗材的需求下，预计到2025年钢铁总产量将达到20.8亿吨。氢作为还原剂参与钢铁的冶炼，随着工业减碳要求的提升以及电解水设备的成熟。根据我们的测算，2025年钢铁产量预计共超20亿吨，绿氢渗透率达1%，工业领域氢气用作还原剂的需求量将超10万吨，年复合增长率96%。▪交通：根据中汽协统计数据，2021年燃料电池汽车保有量近1万辆，在国家与各地方政府政策规划指引下，随着加氢站等基础设施的完善、燃料电池技术的迭代升级与成本的快速下降，预计到2025年燃料电池汽车保有量将超10万辆。氢是燃料电池汽车的能源，绿氢以更便捷的扩产以及更清洁的制备方式，由于当前副产氢存在地域与资源上的限制，绿氢渗透率将逐年提升。根据我们的测算，2025年交通领域绿氢用作动力源，绿氢渗透率达12%，需求量21万吨，年复合增长率216%。图表1：2021-2025年电力、工业、交通领域氢气需求量预测（万吨）来源：国家统计局，工信部，《中国2060年前碳中和研究报告》，国金证券研究所2025年电解槽累计需求装机量超15GW。基于对2021年到2025年电力、工业、交通领域氢气需求量的预测，电解槽耦合风电和光伏制氢，假设电解槽产氢量为200标方/MW，一天工作4.5-6小时，一年工作365天，根据我们的测算，预计到2025年电解槽的累计需求装机量将达15GW。由于2021-2025年主要以示范项目为主，购置成本成为了电解槽选择考虑的首先要素，当前碱式电解槽的购置成本远低于PEM电解槽，因而期间内碱式电解槽市占率将高于PEM电解槽，随着PEM电解槽成本的快速下降，以及其更适配于风光制氢的特性，预计2025年PEM电解槽市场占比将上升至10%。010203040506020212022E2023E2024E2025E电力领域绿氢工业领域绿氢交通领域绿氢行业深度研究敬请参阅最后一页特别声明6图表2：2021-2025年电解槽累计需求装机量（GW）来源：国家统计局、工信部，国金证券研究所02468101214161820212022E2023E2024E2025E碱式电解槽装机PEM电解槽装机行业深度研究敬请参阅最后一页特别声明7一、储能、工业、交通将成为电解制氢最大应用场景◼2025年，电力、工业、交通领域合计氢气需求量超50万吨。基于对到2025年可再生能源发电占我国社会总用电量35%的预测，电力领域用于季节、日度调峰储能的氢气将超50万吨，年复合增长率71%；基于对2025年钢铁总产量20.8亿吨的预测，工业领域氢气用作还原剂的需求量将超10万吨，年复合增长率约96%；基于对2025年燃料电池汽车保有量超10万辆的预测，交通领域绿氢用作动力源的需求量将超22万吨，年复合增长率约216%。图表3：电解水制氢在电力、工业、交通领域的应用来源：NREL，国金证券研究所1.1储能：氢能适合长周期和大规模储能，预计2025年氢气需求量近50万吨◼2025年可再生能源发电占比35%，储能手段将不可或缺。能源结构转向可再生能源为主将带来发电侧与用电侧的电力时空分配不均问题。观察2019-2021年平均每月发电量情况可以发现：用电侧高峰期出现在7、8、12月，1-5月偏低；光伏发电高峰期为1-5月以及8月份，12月偏低；风力发电高峰期为3-5月以及12月份，7-9月偏低；水力发电只有夏季偏多，其余季度很少。为解决可再生能源季度发电不均衡现象，储能成为必要的手段。◼根据国家统计局数据，2021年我国水、风、光可再生能源发电量合计2.3万亿kWh，占社会总用电量的28%。根据我们的测算，到2025年，水、光、风装机量可达到15亿千瓦，发电量占全社会用电的比例将达到35%，年度发电量将达到3.3万亿kWh。测算逻辑与假设如下：▪基于2021年火力、水力、光伏、风电、核能发电量和社会总用电量，分别为5.77万亿度、1.34万亿度、0.33万亿度、0.65万亿度、0.41万亿度和8.21万亿度电，以及各类能源对应的2019年-2021年的平均每月发电占比，结合《中国2060年前碳中和研究报告》、各类可再生能源的规划装机量以及双碳背景下的火电新增装机量下降的趋势，预计2022-2025年，火力、水力、光伏、风电、核能发电量和社会总用电量的增速将分别为：▪火力：-0.70%/-1.60%/-2.30%/-3.07%；水力：1.70%/1.70%/1.70%/1.70%；光伏：14.90%/14.90%/14.90%/14.90%；风电：11%/11%/11%/11%；核电：8.2%/8.2%/8.2%/8.2%；社会总用电量：5.0%/3.8%/3.6%/3.6%。行业深度研究敬请参阅最后一页特别声明8图表4：2021-2025年发电结构（亿kWh）图表5：2019-2021年平均每月发/用电量占全年比例来源：国家能源局，《中国2060年前碳中和研究报告》，国金证证券研究所来源：国家统计局，国金证券研究所◼氢能适用于长周期和大规模的储能。氢储能主要指将太阳能、风能等间歇性可再生能源余电或无法并网的弃电，通过电解水制氢的方式储存，需要时经燃料电池进行发电或管道、长管车运输等方式供应于下游应用终端。相较于抽水储能、压缩空气储能、蓄电池储能（锂电）具有无自衰减、扩容成本低、能量密度大、能源发电转移便捷等优点，凭借其无自衰减的特性，尤其适用于跨周和季度的储能，以及基于扩容成本低的特点，即仅需增加氢瓶即可扩充储能容量，适用于大规模的储能。但氢储能由于需电-氢-电的两次能量转换，将会损失部分能量，短周期内储能效率较低。◼氢储能和锂电储能对比：电力系统的储能分为季节性调峰储能、日度调峰储能和调频储能，氢能更适合于季节性调峰储能，且针对大规模储能氢储能只需增加储氢设备，边际成本低。锂电储能适用于日度调峰以及调频，因为效率更高。图表6：四种储能方式的对比储能方式原理优点缺点适用场景抽水储能将多余电能转换为水的势能技术成熟地形要求高，无法大规模使用地形优势地区，日度调峰压缩空气储能将多余电能转换为空气的势能和内能，驱动燃气轮机发电安全、容量大效率低、有污染与其他热机共用蓄电池储能将多余电能储存到蓄电池响应时间快，无地理位置限制自衰减、边际成本高日度调峰、调频氢储能将多余电能通过电解水转化为氢气的化学能无自衰减、能量密度高、边际成本低效率低季度调峰来源：《中国低碳技术创新需求评估报告》，CNESA，国金证券研究所◼2025年储能领域氢气需求预计超50万吨。▪季度调峰氢气需求量测算：可再生能源发电呈现上半年多于下半年的趋势，因此需要采用跨季度储能手段进行调控，氢能是适合长周期储能的重要方式，并且依据氢能中长期规划中对可再生能源制氢的规划，预计氢能渗透率将逐年上升，根据我们的测算，2025年季度调峰氢气需求量为18.3万吨，年复合增长率80%。测算逻辑与假设如下：▪根据上文对2022-2025年发电结构和总社会用电量的预测，得出所需储存的电量，结合氢储能渗透率从2021年的0.04%上升至2025年的1%、设备1100-1400h的年工作时长以及4.5-5.5kWh/L的制氢电耗测算。2025年为氢能中长期规划的第一个结算点，在前期基础设施、设备技术以及成本已初步具备商业化可行性时，预计2025年将迎来爆发。05101520253020212022E2023E2024E2025E火力发电光伏风电核能水力发电4.0%5.0%6.0%7.0%8.0%9.0%10.0%11.0%12.0%13.0%123456789101112月份风电水电光电总用电行业深度研究敬请参阅最后一页特别声明9图表7：跨季度储能需求量测算原理来源：国家统计局，国金证券研究所图表8：2021-2025年跨季度储能氢气用量预测（万吨）年份20212022E2023E2024E2025E氢储能渗透率0.04%0.08%0.26%0.50%1.00%来源：Pveducation，国金证券研究所◼日度调峰氢气需求量测算：光伏具有明显的昼夜分布不均现象，在未来可再生能源发电占主导的背景下，为实现24h供电全部使用光伏，必须采用储能手段。日内光照富余时段的发电量通过电解制氢进行储存，夜间将氢气通过燃料电池转化为电能，最终实现24h不间断稳定供电。根据我们的测算，2025年日度调峰氢气需求量为2.1万吨，年复合增长率为51%。测算逻辑与假设如下：▪假设全国光伏平均利用小时1200小时、光伏发电效率14%、电解槽工作10小时/天、一年工作365天、耗电量为5度电制取1标方氢气，理论上日度调峰储能不适合使用氢能，因为存在电-氢-电转化效率低（40%）的问题，但氢储能具有大规模使用后的成本优势，因此预计2025年日度调峰氢储能0.6%的渗透率，测算得出2025年日度氢储能需求量将为2.1万吨。0510152020212022E2023E2024E2025E行业深度研究敬请参阅最后一页特别声明10图表9：日度储能需求量测算原理来源：GlobalSolarAtlas，国金证券研究所图表10：2021-2025年日度储能氢气用量预测（万吨）年份20212022E2023E2024E2025E氢储能渗透率0.2%0.3%0.4%0.5%0.6%来源：国家统计局，Pveducation，国金证券研究所1.2工业：氢炼钢减排空间大，2025年氢气需求量超10万吨◼从排放结构角度看，除电力行业外（占比全国碳排放量的50%），工业领域碳排放占比最大，约为30%。其中，5大高耗能产业（石油化工、炼焦及核燃料加工、黑色金属冶炼、化工（包含石油加工）、有色金属及非金属建材制是重点排放对象，贡献国内工业领域90%碳排放。其中黑色金属冶炼领域有望成为氢能应用的又一大领域，氢在冶炼过程中作为还原剂原料。0.00.51.01.52.02.520212022E2023E2024E2025E行业深度研究敬请参阅最后一页特别声明11图表11：国内碳排放结构来源：国家统计局，国金证券研究所◼竖炉替代高炉后，2025年氢气需求超10万吨。目前国内炼钢技术多以BF-BOF（高炉-转炉法）技术为主，而国外多以DR-EAF（直接还原-电弧炉冶炼）为主。BF-BOF技术依赖化石燃料作为能源，将产生较大碳排放。DR-EAF由于以电力作为冶炼能源，以废钢作为冶炼原料，因此碳排放相对较小。前者可以通过向高炉内喷洒氢煤气或氢气减少碳排放，但减排空间有限；后者通过竖炉全氢技术可以将还原气全部替换为氢气，实现更大程度的减碳。◼根据我们的测算，预计到2025年炼钢业氢气需求量将超10万吨，年复合增长率约93%。测算逻辑与假设如下：▪短期内，由于国内高炉设备剩余寿命普遍在20年以上，大规模竖炉替换难度较大，氢气在炼钢业使较少，长期看竖炉渗透率将逐步提升，氢气作为还原剂的用量也将提升。▪根据国家统计局数据，2021年钢铁产量约为11亿吨和8亿吨，当前使用采用竖炉和高炉炼制，并且对应10万吨钢分别需使用55吨和39吨氢气，假设2022-2025年钢铁产量以1%-3%的速度增长，氢炼钢对竖炉和高炉的渗透率分别为0%-0.02%和0.01%-0.1%，预计2025年氢气需求量将超10万吨。图表12：2021-2025年炼钢业氢气用量预测（万吨）来源：国家统计局，国金证券研究所02468101220212022E2023E2024E2025E竖炉高炉行业深度研究敬请参阅最后一页特别声明121.3交通：补贴开启燃料电池车平价元年，2025年氢气需求量超20万吨◼燃料电池进入平价时代，低成本支撑氢能交运领域大规模渗透。随着产销量将迅速扩张，产业降本驱动力由“国产化”为主向“国产化+规模化”双重驱动转变，燃料电池核心部件、氢气成本将快速下降。预计2025年前后，在国内氢气资源优势地区，燃料电池整车有望实现全生命周期成本持平甚至低于燃油车，届时成本成为产业发展的主要推动，氢燃料电池产业将更加趋于市场化，加速在重卡等商用车领域的替代进程，并向乘用车拓展。◼2025年交通领域绿氢需求量将超20万吨。测算逻辑与假设如下：▪根据中汽协统计数据，基于燃料电池汽车2021年约1万辆的保有量，分为公交、物流、重卡和乘用车分别测算，按照当前75-100%的年符合增速下，并结合燃料电池降本增效及使用场景商业化的背景下，预计2025年氢气需求量将超170万吨，绿氢渗透率达到12%，需求量将近21万吨。图表13：燃料电池汽车降本三阶段来源：国金证券研究所图表14：2021-2025年交通领域氢气用量及绿氢用量预测（万吨）来源：中汽协，国金证券研究所0.0%2.0%4.0%6.0%8.0%10.0%12.0%14.0%02040608010012014016018020020212022E2023E2024E2025E氢气需求量绿氢需求量绿氢渗透率（右轴）行业深度研究敬请参阅最后一页特别声明131.4预计2025年电解槽累计装机超15GW，潜在市场规模超300亿元◼电力的储能、工业的炼钢以及交通将是电解水制氢最大的应用场景。氢气的来源广泛，主要包括氯碱工业副产氢、电解水制氢、化工原料制氢和化石资源制氢。氢气在储能领域的应用是减少可再生能源的波动性，因此储能领域的氢气必然是电解水制得。工业和交通领域是未来减碳的重点领域，氯碱工业、化工原料制氢和石化资源制氢必然会带来碳排放，因此从远期看工业和交通领域的氢气也必然是可再生能源电解制氢。◼2025年电解槽累计装机超15GW，潜在市场规模超300亿元。测算逻辑与假设如下：▪基于上文对电力储能、工业炼钢以及交通领域的绿氢需求量测算，假设电解槽耦合风电和光伏制氢，2022-2025年，电解槽产氢量为200标方/MW，一天工作4.5-6小时，一年工作365天，根据我们的测算，预计到2025年电解槽的累计需求装机量将达15GW。▪根据新疆库车电解水项目及ITM披露的相关碱式和PEM的设备成本，2022-2025年，预计碱式和PEM电解水设备价格为2-1.5元/W和15-7.5元/W。期间电解水项目大多处于示范阶段，碱式电解槽以更成熟的技术和更低的初装设备成本，占据更大的市场份额。随着行业发展逐步进入商业化阶段，全生命周期成本将成为重点，同时叠加PEM设备成本的快速下降，预计2021-2025年PEM电解槽市场占比将从1%增长至10%。通过分别测算碱式和PEM电解槽的市场空间，预计2025年电解槽累计装机将超15GW，市场规模将超300亿元。图表15：2021-2025年电解槽累计装机需求量（GW）图表16：2021-2025年电解槽潜在市场规模（亿元）年份20212022E2023E2024E2025E碱式电解槽占比99%99%95%93%90%PEM电解槽占比1%1%5%7%10%来源：势银，国金证券研究所来源：势银，国金证券研究所024681012141620212022E2023E2024E2025E05010015020020212022E2023E2024E2025E碱式市场规模（亿元）PEM市场规模（亿元）行业深度研究敬请参阅最后一页特别声明14二、碱式电解槽购置成本低，PEM电解槽运营成本具备优势2.1电解水制氢的三种技术路线——碱式、PEM和固体氧化物电解槽◼从原理上看，电解水制氢是在直流电的作用下，通过电化学过程将水分子解离为氢气与氧气，分别在阴、阳两极析出，商品化的水电解制氢装置的操作压力为0.8-3MPa，操作温度通常落在80-90℃。根据反应原理差异，可分为碱水电解（ALK）、质子交换膜纯水电解（PEM）、固体氧化物水电解（SOEC）三大主流方案。其中碱水电解（ALK）、质子交换膜（PEM）电解制氢均已开启商业化推广，固体氧化物电解处在实验室开发阶段。◼碱式电解槽（ALK）：碱式电解槽是以KOH等碱性水溶液为电解质，采用无纺布（含氟或氟氯聚合物）等作为隔膜，在直流电的作用下，将水电解生成氢气和氧气。气体产量正比于电流，而单位气体产量电耗则与电解电压、反应温度相关。水的理论分解电压为1.23V，理论电耗为2.95kWh/m3，碱水电解实际电耗约5.5kWh/m3，电解槽转换效率在60%左右。▪优势：技术成熟，购置成本低。ALK电解制氢已有近百年的商业化历史，技术发展相对成熟，电解槽设备寿命达到15-20年，且成本仅为同规格PEM电解槽的五分之一，目前NEL最大碱性电解槽产气量近4kNm3/h（约8t/d），足以满足当前主流加氢站用氢需求。▪劣势：体积大，效率低，动态响应慢。1）因为碱式电解槽采用非贵金属催化剂导致反应速率慢，电流密度小，因此相同制氢规模的碱式电解槽体积要比PEM电解槽大很多；2）碱液对设备维护大，因此要经常维护；3）ALK电解槽冷启动时长在1-2小时，因为需要消耗功率对电解液进行加热；4）碱式电解槽的动态相应慢，无法很好的跟踪具有波动性的可再生能源发电。此外，为了保证氢气的生成纯度，碱式电解槽功率要维持在额定功率的20%以上，当可再生能源发电突然减少时会造成一定的浪费，这也制约了ALK电解槽配合可再生能源制氢的应用前景。图表17：碱式电解槽结构图来源：国际能源网，国金证券研究所◼质子交换膜（PEM）电解槽：PEM电解水制氢与质子交换膜燃料电池工作流程互为逆过程。典型的PEM电解槽主要部件包括膜电极（质子交换膜、催化层、扩散层）、双极板、环氧树脂板和端板。其中，端板起固定电解池组件，引导电的传递与水、气分配等作用；扩散层起集流，促进气液的传递等作用；催化层的核心是由催化剂、电子传导介质、质子传导介质构成的三相界面，是电化学反应发生的核心场所；质子交换膜作为固体电解质，一般使用全氟磺酸膜，起到隔绝阴阳极生成气、阻止电子的传递以及传递质子的作用。▪优势：效率高、无碱液、体积小、安全可靠、动态响应好等优点。PEM电解技术相应的电耗约为5.0kWh/m3，效率约为70%。与ALK相比，PEM水电解系统无需脱碱。同时，PEM电解槽更为紧凑精简，且动态响应更好，很适合与波动的可再生能源串联使用。▪劣势：必须使用贵金属，成本高。目前催化剂只能选用贵金属如铱和钌。为此降低催化剂与电解槽的材料成本，特别是阴、阳极电催化剂的贵金属载量，提高电解槽的效率和寿命，是PEM水电解制氢技术发展的研究重点。行业深度研究敬请参阅最后一页特别声明15图表18：PEM电解槽结构图来源：EI，国金证券研究所◼固体氧化物电解槽(SOEC)：工作温度800°C左右，相较于工作于80°C左右的碱性电解技术和PEM电解技术，电解效率有极大提升，是3种技术中极具前景的一种电解水技术，但尚处于实验室研发阶段。高温SOEC阴极材料一般采用Ni/YSZ（掺钇氧化锆）多孔金属陶瓷，阳极材料主要是钙钛矿氧化物材料，未来还可能采用LSCF（镧锶钴铁）等材料。中间的电解质采用YSZ氧离子导体。混有少量氢气的水蒸气从阴极进入(混氢的目的是保证阴极的还原气氛，防止阴极材料Ni被氧化)，在阴极发生电解反应分解成H2和O2-，O2-通过电解质层到达阳极，在阳极失去电子生成O2。SOEC也是SOEF的逆运行。▪优势：效率高，材料无贵金属。1）不同于碱性水电解和PEM水电解，高温固体氧化物水电解制氢采用固体氧化物为电解质材料，工作温度800-1000℃，制氢过程电化学性能显著提升，能量利用效率更高，达到≥90%；2）电解槽可以使用非贵金属催化剂，且为全陶瓷材料，减少设备腐蚀问题。▪劣势：耐久性差。高温高湿的工作环境使电解槽选择稳定性高、持久性好、耐衰减的材料受到限制，制约SOEC制氢技术应用场景的选择与大规模推广。图表19：固体氧化物电解槽结构图来源：中科院，国金证券研究所行业深度研究敬请参阅最后一页特别声明16图表20：三种电解水技术对比碱水电解池（ALK)纯水电解池（PEM）固体氧化物电解池（SOEC）电解质20-30%KOHPEM（Nafion等)Y2O3/ZrO2工作温度℃70-9070-80700-1000电流密度A/cm20.251左右1~10能耗kWh/Nm34.5-5.53.8-5.03.0-3.6操作特征启停较快启停快启停不便动态响应能力较强强/电能质量需求系统运维有腐蚀性液体，后期运维复杂，成本高无腐蚀性液体，运维简单，成本低目前以技术研究为主，尚无运维需求电堆寿命可达到120000h已达到100000h/技术成熟度商业化国外商业化实验室研发有无污染碱液污染清洁无污染无污染来源：IRENA，国金证券研究所2.2PEM设备成本为碱式设备成本3-4倍时，两者制氢成本基本持平◼碱式电解槽购置成本较低。碱水电解技术成熟度较高，同时没有贵金属作为设备生产原料，因此单价相对较低。但由于需要保证电解槽两侧氢氧平衡，碱式电解槽需在额定功率的20%以上才可以工作，且效率不如PEM，因此在相同条件下，制氢量不及PEM。◼PEM成本较高，国内尚未实现大功率规模化应用。目前国内可再生能源制氢示范应用项目及主流企业核心产品基本以碱式电解槽为主，尚未形成大功率规模化应用，技术成熟度落后于NEL、ITM、西门子等海外企业，同时受制于生产原料中的贵金属，PEM成本相较碱式较高。但由于PEM效率更高且动态响应更快，更适合与光伏、风能设备串联使用，运营阶段成本相对较低。◼以运行15年进行测算，预计当电价相同时，PEM的设备成本为碱式设备成本的3-4倍时，PEM的单位制氢成本与碱式的单位制氢成本持平。测算逻辑与假设如下：▪以1MW级的碱式电解槽与1MW级的PEM电解槽为例进行成本平衡点的测算，碱式电解槽效率为PEM电解槽的90%，功率范围窄造成的效率损失约为10%，两种电解槽均运行15年产氢约900万方。随着PEM电解槽成本持续的下降，在电价相同的情况下，预计PEM的设备成本为碱式设备成本的3-4倍时，PEM的单位制氢成本与碱式的单位制氢成本持平。行业深度研究敬请参阅最后一页特别声明17图表21：碱式电解槽降本趋势，单位：元/m3图表22：PEM电解槽降本趋势，单位：元/m3年份20212022E2023E2024E2025E电价0.15元碱式单价（元/W)21.81.51.31.21电费（元/kWh）0.30.30.290.280.270.15年份20212022E2023E2024E2025E电价0.15元PEM单价（元/W)65.554.543电费（元/kWh）0.30.30.290.280.270.15来源：TheCleanHydrogenRevolution，国金证券研究所来源：TheCleanHydrogenRevolution，国金证券研究所2.3短期内碱式设备更适用西部大规模电站，长期看PEM设备有望开启替代进程◼从应用场景来看，短期和长期逻辑有所区别：▪短期：碱式适用于西部大规模制氢，PEM适用于东部站内电解水制氢。由于碱式电解槽的大占地面积和高制氢规模，其更适合在土地资源相对充足的西部大规模建设，西部丰富的风光资源以及低廉的电价可支撑大规模制氢的需求；PEM电解槽的小体积使其更适用于东部的站内制氢，作为加氢站的重要氢源补充，当前政策也鼓励站内电解水制氢，广东地区给予其蓄冷优惠电价。▪长期：西部大规模制氢可使用碱式和PEM电解槽的结合方案，且在PEM成本与碱式持平的情况下可开启对碱式电解槽的替代进程。长期来看，随着技术的不断迭代升级，PEM电解槽内的铱等贵金属催化剂用量预计将大幅下降，带来PEM电解槽成本的快速下行。PEM电解水设备更适用于风光氢储一体化，当PEM与碱式的TCO趋向持平时，西部大规模制氢可使用碱式和PEM电解槽的结合方案，且在PEM成本与碱式持平的情况下，预计PEM将开启对碱式电解槽的替代进程。◼从发展阶段来看，示范阶段更注重初装成本，商业化运营需考虑全生命周期成本。当前电解水项目大多处于示范阶段，碱式电解槽技术更成熟、设备价格也相对更低，示范阶段更倾向于碱式电解槽的应用。未来进入商业化运营时，全生命周期成本成为首要考虑因素，即需加入运营成本进行考量，碱式电解槽运营成本占其全生命周期成本的75%-80%，PEM则是占30-40%，在PEM电解槽设备逐年降本以及其更适合与风光耦合的情况下，PEM电解槽的应用将呈现逐年上升趋势。◼对1MW级的电解槽进行成本测算，电解槽单价采用2021年的数据，电费为0.3元/kWh，电解槽寿命为15年产氢约900万方，分为设备成本和运营成本测算，其中碱式电解槽由于波动性匹配区间较窄，将会损耗15%的的效率。三种方案测算制氢的TCO成本如下：▪方案一：100%碱式，电解槽的制氢成本为2.22元/m3。全采用碱式电解槽虽然可以减低设备的购置成本，但因为碱式电解槽效率低，再加上最低启动功率限制造成效率10%的损失，运营成本会有所上升。▪方案二：80%碱式+20%PEM，电解槽的制氢成本为2.12元/m3。此种电解槽配置方案TCO成本最低，因为在可再生能源发电功率不及碱式最低启2.162.102.011.931.841.1000.511.5220212022E2023E2024E2025E电价0.15元设备成本用地成本电费水费人工成本维护成本碱式制氢成本（元/m3）3.813.242.852.462.071.150123420212022E2023E2024E2025E电价0.15元设备成本用地成本电费水费人工成本维护成本PEM制氢成本（元/m3）行业深度研究敬请参阅最后一页特别声明18动功率时可以采用小功率PEM电解槽制氢，避免了电量损失。此外80%的碱式电解槽配比也保证了较低的购置成本，因此TCO为三种方案最低。▪方案三：100%PEM，电解槽的制氢成本为2.33元/m3。此种电解槽配置方案TCO成本最高，因为目前PEM电解槽的购置成本最高，预计到2030年此种方案有望成为成本最优方案。图表23：三种电解槽搭配方案的TCO成本（单位：元/m3）条件电费（元/kwh）0.30.30.3PEM（元/w）-10.07.0碱式（元/w）2.02.0-碱式效率损失15%0%0%来源：国金证券研究所2.222.122.3300.511.522.5方案一方案二方案三设备成本用地成本电费水费人工成本维护成本总成本行业深度研究敬请参阅最后一页特别声明19三、高效化、低成本、规模化，是电解水制氢的未来趋势◼高效化、低成本、规模化是电解水制氢的未来趋势。效率、成本和规模都是电解水制氢商业化的重要突破点，具体来看：1）高效化：提升能源转化效率，降低电耗；2）低成本：配合“三弃”实现低价值波动能源有效利用；3）规模化：从设备层面着手，包括技术更新及规模化降本。图表24：电解制氢未来趋势及潜在空间来源：国金证券研究所3.1高效化：提升电解制氢能量转换效率◼提升电解制氢能量利用率从而降低制氢电耗是最直接的降本措施。根据热力学原理，电解水制备1m3氢气和0.5m3氧气的最低电耗为2.95度电，而目前全球领先的商业化制氢方案最低电耗为4kWh/Nm3。假设电耗费在制氢成本占比70%，理论上仍有27%的电能减省空间，可带来制氢成本近20%的下降空间。◼PEM、SOEC电解制氢在能效转换率上均有长足进步，尤其SOEC理论电耗已降至3.6kWh/Nm3以下，逐步趋向理想水准。2019年9月以色列研究人员提出一种E-TAC解耦电解方案，能效高达98.7%，并成立H2Pro实现该技术商业化，未来也将有望大幅缩减制氢电耗。图表25：E-TAC高效解构电解制氢示意来源：IEEE，国金证券研究所3.2低成本：可再生能源波峰制氢，降低电费成本◼光伏制氢示范项目逐渐落地，度电成本下降将降低电解水制氢电费。中国是全球第一大可再生能源发电国，2020年国内弃水电量近700亿千瓦时，风光弃电量合计超300亿kWh。弃电消纳是近年来电网规划调度的关键问题，而若将全部弃电用于电解可供应230万吨氢气（2025年国内能源用氢气需求约200万吨），从电网侧面考虑，电解制氢提供了全新的二次能源传输方式，相较并网方式更加灵活，也无需增加网侧规划调度任务，从氢能角度，行业深度研究敬请参阅最后一页特别声明20弃电提供了低成本电源，按照0.3元/kWh弃电电价测算，提供降本空间达到30-40%。◼政策助力可再生能源制氢，规划2025年达成可再生能源制氢10-20万吨/年目标。国家在政策层面支持力度不断加强，明确表示氢能地位和发展目标，在《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》被定位为国家能源体系的战略地位和在“双碳”目标中的支撑作用，并且对发展目标做出了明确规划，十四五期间实现10-20万吨可再生能源制氢量，将大力推动电解槽的发展。国家发改委与国家能源局联合印发《清洁能源消纳行动计划（2018-2020年）》，文件指出，探索可再生能源富余电力转化为热能、冷能、氢能，实现可再生能源多途径就近高效利用。国家能源局也支持高效利用廉价且丰富的可再生能源制氢。四川、广东等地也纷纷给予电价支持政策，电解水制氢最高电价限定为0.3元/kwh和0.26元/kwh。图表26：氢能产业发展中长期规划（2021-2035）详细内容发展目标2025年2030年2035年燃料电池车保有量加氢站可再生能源制氢二氧化碳减排形成较为完备的氢能产业技术创新体系、清洁能源制氢及供应体系。广泛应用可再生能源制氢。提升可再生能源制氢在终端能源消费中的比重。形成涵盖交通、储能、工业等领域的多元氢能应用生态。约5万辆部署建设10-20万吨/年100-200万吨/年规划路线核心技术产业创新制氢设施交通领域工业领域储能领域质子交换膜燃料电池、新型燃料电池、核心零部件以及关键装备。高校、科研院所、企业建设重点实验室、前沿交叉研究平台。因地制宜的制氢技术路线，清洁化、低碳化、低成本。重型车辆应用，货汽车市场，与锂电池纯电动汽车的互补发展模式。还原剂，替代化石能源应用。“风光发电+氢储能”一体化应用新模式。示范工程交通储能发电工业城市公交车、物流配送车、环卫车可再生能源资源富集、氢气需求量大的地区在金融、医院、学校、商业、工矿企业等领域引入氢燃料电池在合成氨、甲醇、炼化、煤制油气等行业替代化石能源来源：《氢能产业发展中长期规划（2021-2035）》，国金证券研究所◼近期光制氢示范项目陆续落地，热度持续高涨。2022年11月，青海省首个绿电制氢项目——“华电德令哈3MW光伏制氢项目”正式开工建设；同月，由国核电力院EPC总承包的吉电股份中韩示范区“可再生能源+PEM电解制氢+加氢”一体化项目试运圆满完成，具备对外加氢能力，项目即将进入投运阶段；10月，"氢动吉林"行动暨大安风光制绿氢合成氨一体化示范项目启动活动在吉林西部（大安）清洁能源化工产业园举行，新建制氢、储氢及18万吨合成氨装置。3.3规模化：加速能源氢气需求扩张，带动电解制氢产业规模化发展◼氢燃料电池产业化发展将从装机规模及下游应用扩张、两方面保障电解制氢成本下行。装机规模扩张将带来设备成本的大幅下降，但下游FCV、燃料电池发电等应用场景的丰富完善也将保障每个制氢设备的高利用率，摊薄单位氢气成本。据FraunhoferISE报告测算，100WMPEM电解制氢系统平均每kW资本支出仅为5MW系统的1/3，同时随着设备生产规模的提高以及设备利用率的提升，氢气成本将快速下降，当利用率提高到＞0.4时，电耗费用将成为主导因素。碱式电解槽成本构成方面，电耗费用也是其成本的主导因素。行业深度研究敬请参阅最后一页特别声明21图表27：2021-2025年电解制氢降本预测（元/kg）（以0.3元/kWh电费测算）来源：TheCleanHydrogenRevolution，国金证券研究所20253035404520212022E2023E2024E2025EPEM制氢成本（元/kg）碱式制氢成本（元/kg）设备成本11%用地成本1%电费82%水费0%人工成本3%维护成本3%设备成本51%用地成本0%电费45%水费0%人工成本2%维护成本2%2022PEM成本构成2022碱式成本构成设备成本8%用地成本1%电费85%水费1%人工成本3%维护成本2%设备成本30%用地成本1%电费65%水费0%人工成本3%维护成本1%2025PEM成本构成2025碱式成本构成行业深度研究敬请参阅最后一页特别声明22四、电解水制氢国内外核心企业近况更新◼电解水制氢设备企业可分为四大类：海外企业、国内电解槽传统企业、光伏和风电企业、国内新进入企业。▪海外：国际上纯水制氢设备商业化进程早，且以PEM电解槽为主，因为国外两种电解槽的购置成本相近，目前挪威NEL、英国ITMpower、加拿大Hydrogenics和德国西门子的PEM电解制氢设备在世界范围内产能占比高。▪国内：碱式电解槽购置成本低廉，目前大范围使用的还是碱式设备。其中派瑞氢能（所属中船718所）、考克利尔竞立（前身为苏州竞立）、天津大陆制氢为国内电解槽技术开发的最早批企业。在双碳政策和氢能中长期规划的指引下，众多新兴企业开始进入电解水制氢设备领域，其中以隆基为代表的光伏企业和以明阳智能为代表的风电企业依托其主营业务即丰富的风光资源及资金支持，进入电解水制氢设备市场。此外，众多主营为电气设备的其他企业，也开始进军和布局电解槽。图表28：国内外主流企业电解槽参数对比企业名称型号类型氢气产量（Nm3/hH2）电耗（kwh/Nm3H2）市场化阶段派瑞氢能SDQPEM1~100≤5.4量产考克利尔竞立DQALK2~1000≤5.00量产天津大陆制氢FDQALK0.1~1000≤4.40量产隆基绿能LHy-A1500ALK15003.9-4.4量产阳光电源SEA1000ALK1000≤4.3量产SHT200PPEM200≤4.0量产明阳智能-ALK1500-2500Nm³/h-小批量国富氢能-ALK50~1000-小批量-PEM4~200-小批量昇辉科技-ALK100≤4.3小批量卡沃罗M1系列PEM2004.78小批量华电重工-ALK1200≤4.6量产双良节能-ALK10004.2~4.8量产赛克赛斯QLE/SPEM2~2005量产安思卓-ALK5-1000≤4.40小批量中电丰业HGALK5~1200≤5.00小批量HGPSPEM1~400≤5.00小批量凯豪达-ALK0.1～1000≤4.00小批量NelA-SeriesALK150~38803.80-4.40量产M-SeiresPEM103~40004.53量产ITMPowerHGASXMWPEM18805.06量产康明斯HySTAT™ALK4~604.00-5.50量产HyLYZER™PEM1~26.7量产SiemensSILYZERPEM2255.00-5.40量产EnapterMulticoreAEM2104.8量产PlugPowerEX-2125DPEM1000-小批量来源：各公司官网，国金证券研究所行业深度研究敬请参阅最后一页特别声明23派瑞氢能◼派瑞氢能为中船718所下属市场化企业，七一八研究所隶属于世界500强中国船舶重工集团公司。公司主要从事PEM制氢装置，制氢设备是七一八研究所支柱产业之一，现已形成KZDQ、XCDQ等八大系列，20多种规格、产气量0.5Nm³/h～1500Nm³/h的系列水电解制氢装置。图表29：派瑞氢能电解槽产品来源：中船718所官网，国金证券研究所◼2020年底：中国船舶集团第七一八研究所成功与国外某大型光纤供应公司签订制氢设备供货合同，将为该公司定制2台电解水制氢设备。2021年3月1日至4日，中国船舶集团第七一八研究所研制生产的7台自动水电解制氢设备顺利通过中国气象局组织的出厂测试及验收。考克利尔竞立◼考克利尔竞立主营碱式制氢设备，成立于1992年，是一家专业研发、生产水电解制氢设备及气体后处理设备的高科技企业，技术来源于军工。◼项目方面，公司参股的“飞驰竞立制氢加氢站”曾为2008年北京奥运会提供了服务，参与了国家“973”科研计划“大规模风电制氢项目”提供了配套制氢设备。公司开发的高效水电解制氢设备新产品，2017年被工信部列入“国家工业节能技术装备推荐目录”并已进入新能源领域，目前国内两座氢能燃料电池汽车加氢站现场制氢采用。2021年4月，公司提供给宁夏宝丰大规模可再生项目一期的7套碱式电解槽设备已正式投产，二期将交付10套。图表30：考克利尔竞立2-1000m3/h中压水电解制氢装置来源：考克利尔竞立官网，国金证券研究所行业深度研究敬请参阅最后一页特别声明24天津大陆制氢◼天津大陆制氢设备有限公司成立于1994年，主营集制氢设备和气体纯化设备。公司可生产碱式电解制氢设备，氢气产量范围从0.1m3/h至1000m3/h，其Ni-Mo-S复合金属涂层电解制氢节能新材料已获得国家科技创新基金支持。图表31：天津大陆的电解槽产品来源：天津大陆官网，国金证券研究所◼2019年6月天津市大陆制氢设备有限公司生产的集装箱式FDQ-20/4.0-IV型水电解制氢设备在德国某公司正式投产运行并验收，设备工作压力为4.0Mpa氢气产量为20Nm³/小时，电流密度为4000A/m³。隆基绿能◼隆基有三种不同型号的碱性电解槽，分别为LHy-A800、LHy-A1000和LHy-A1500，三者的额定功率分别为4MW、5MW和7.5MW。◼公司碱性电解槽广泛应用于煤化工、石油化工、钢铁冶金、交通运输、能源电力及其他工业领域。单台电解槽产气量最高可达1500Nm3/h。相比传统的碱性电解槽，产品取消了石棉网设计，减少了氢氧化钾对环境的污染。图表32：隆基绿能碱性电解槽产品图来源：隆基绿能官网，国金证券研究所◼隆基绿能入局氢能产业，2021年5月，旗下公司西安隆基计划在无锡投资建设“隆基制氢装备项目“，该项目预计于2022年投产，届时公司将具备年产1.5GW氢能装备生产能力。同年6月，公司成立西安隆基氢能，以作为电解水制氢项目的总部，初期产能为500MW，100台1000Nm3/h碱性电解设备。2022年4月，隆基绿能3台套1000Nm3/h的电解水制氢设备顺利启运发货，该装备采用碱性电解水技术，将发货至西部现场。根据GGII调研统计，2021年中国电解水制氢市场规模超过9亿元，出货量超过350MW。2022年国内电解水制氢市场需求有望达到730MW，预计2025年国内电解水制氢设备市场需求量将超过2GW，较2020年增长幅度为600%，行业增长潜力大。行业深度研究敬请参阅最后一页特别声明25图表33：隆基绿能碱性电解槽性能参数LHY-A800LHy-A1000LHy-A1500产氢量(Nm3/h)80010001500直流电耗3.9-4.4kWh/Nm3额定功率(MW)457.5纯化后氢气纯度99.999%寿命(h)>=200,000来源：隆基绿能官网，国金证券研究所阳光电源◼阳光电源可再生能源制氢领域主要产品包括制氢电源与制氢装置，同时生产PEM和碱性电解槽制氢设备。公司已建有国内首个光伏离网制氢及氢储能发电实证平台、国内最大的5MW电解水制氢系统测试平台、PEM电解制氢技术联合实验室，现已具备大批量生产和交付的能力。图表34：阳光电源氢能产品图产品示意图产品型号应用场景制氢电源Shr5700制氢直流变换电源电解水制氢等工业设备供电HD2016制氢直流变换电源制氢设备SHT1000AALK制氢装置碱性电解槽设备及PEM水电解设备SHT200PPEM制氢装置来源：阳光电源官网，国金证券研究所国富氢能◼国富氢能布局碱式和PEM电解槽，可承接碱式批量订单并已签订MW级PEM订单。电解槽方面，国富氢能可量产50-1000Nm3/h碱式水电解制氢系统，以及生产10-100kW的PEM制氢分布式能源系统。同时与欧洲团队合作研发MW级PEM水电解制氢系统，2022年11月，由卡沃罗和国富氢能合作开发的100Nm³/h（0.5MW）PEM电解槽在卡沃罗成功下线，将交付给国富氢能集成为1MW制氢系统，并且国富氢能与卡沃罗签订了货值不少于2000万的MW级PEM电解槽。行业深度研究敬请参阅最后一页特别声明26图表35：国富氢能水电解制氢系统来源：国富氢能官网，国金证券研究所◼电解槽生产方面，除了立足张家港的氢能装备产业基地外，国富还在上海设立氢能装备产业基地，该基地在水电解制氢领域布局以PEM电解槽为主，规划产能为年产1000套PEM制氢及燃料电池分布式能源系统。卡沃罗◼广东卡沃罗氢科技有限公司掌握PEM质子交换膜电解水制氢技术，从事水处理20余年，累计取得120多项专利，其中发明专利18项。拥有7条生产线，年产能5万套家用制氢机和10万台便携式制氢机。专注于家用氢气产品、农业富氢水机、工业氢气发生器等多元制氢产品。图表36：卡沃罗PEM纯水电解制氢设备来源：卡沃罗官网，国金证券研究所◼2022年11月15日，卡沃罗100Nm3/h（0.5MW）PEM电解槽下线，交付给国富氢能集成为1MW制氢系统。国富氢能与卡沃罗签订货值不少于2000万的MW级PEM电解槽采购协议，双方的合作将进一步推动卡沃罗公司大功率工业级PEM电解槽产品的应用及规模化发展。昇辉科技◼电解水制氢设备定位大湾区切入，为广东提供稳定且经济的氢源。制氢装备方面，昇辉科技参股广东盛氢设备有限公司，100标方/小时的碱性电解水成套装备于今年8月已在佛山下线，其中，整流柜、控制器、AC/DC等电气设备由昇辉科技配套提供，昇辉科技也计划于第四季度推出1000标方/小时制氢设备，未来还可向西北地区搭配光伏储能进一步拓展市场空间。在广东缺乏大量氢源及大力推广站内制氢的背景下，公司的电解水制氢设备有望受益。行业深度研究敬请参阅最后一页特别声明27图表37：昇辉科技电解槽设备来源：昇辉科技官网、国金证券研究所NEL◼公司主营业务分为电解槽及加氢设备，2022年上半年分别实现2.89、1.08亿克朗营收，同比上涨105%和下降40%。▪电解槽：发布新一代PEM电解槽产品，加速产能扩建。1）公司电解槽分为碱式电解槽以及质子交换膜电解槽，目前分别在美国与挪威建立了生产工厂。挪威的碱式电解槽工厂2021年开始扩建产能，扩建完成后年产能可从40MW提升到500MW，未来可扩建至2GW。美国工厂的质子交换膜电解槽目前产能为50MW；2）发布新一代质子交换膜(PEM)电解槽产品MC250和MC500，氢气产能分别为246和492Nm3/h；3）公司计划到2025年，在电价为$20/MWh的基础上将每公斤的制氢价格控制在$1.5之内。▪加氢设备：公司位于丹麦的工厂具有每年300套加氢设备的生产能力。2020年公司共生产23台加氢设备，同比增长44%。2021年收到美国Iwatani在加州建设14座加氢站的订单，总价值1.5亿克朗。图表38：NEL的典型产品来源：NEL官网，国金证券研究所◼在手订单不断增长。公司截止2022年H1在手订单同比增加126%，2022Q2订单环比增加11%，并于今年7月获得价值4500万欧元的200MW碱性电解槽订单，预计2023年末或2024年初交付。2020年公司与丹麦氢能企业Everfuel达成多项合作，双方计划收购H2FuelNorway，掌握多家加氢站行业深度研究敬请参阅最后一页特别声明28经营权，逐渐形成挪威境内的加氢站基础设施网络。此外，公司还获波兰电力ZE-PAK企业及美国海军的采购订单，并与挪威国家电力公司Statkraft及Iberdrola电力公司达成战略合作。图表39：截至2022Q2NEL在手订单变化（单位：百万克朗）图表40：NEL在手主要订单合作方合作方式订单价格订单标的SkovgaardEnergy采购订单EUR4M碱式电解槽H2energy采购订单-2MWPEM电解槽Vivaenergy采购订单EUR4MMC500PEM电解槽Everfuel采购订单EUR1.6M加氢站-采购订单EUR45M200MW碱式电解槽WoodandAibel战略合作-大型、复杂的氢能项目来源：NEL公告，国金证券研究所来源：NEL公告，国金证券研究所ITMPower◼公司主营业务为PEM电解槽生产，目前已建成全球最大1GW产能工厂。ITMPower成立于2001年6月，是英国第一家生产PEM电解槽的上市公司。2019年10月，公司与林德（Linde）合资成立ITMLindeElectrolysisGmbH生产大型PEM电解槽设备。同年公司在谢菲尔德建设全球最大的PEM电解槽工厂，年产能1GW。公司产品功率覆盖600KW到5MW。图表41：ITMPower产品类型来源：ITMPower官网，国金证券研究所◼公司产能爬坡，目前在建的电解槽达72MW。截至2021年底，公司在手订单62MW，总价值约3400万英镑，单价54万英镑/MW（折合4.37元/W）。公司2021年1月已成功交付世界最大PEM电解槽产品，电解槽功率24MW。020040060080010001200140016002020q32020q42021q12021q22021q32021q42022q12022q2行业深度研究敬请参阅最后一页特别声明29图表42：ITMPower历年电解槽订单情况（MW）来源：ITMPower公告，国金证券研究所康明斯◼2019年康明斯花费2.35亿美元完成对Hydrogenics的收购，股份占比81%，负责北美燃料电池及PEM电解槽业务，随后将该部分业务整合到NewPower部门。2021年康明斯NewPower部门营收为3400万美元，公司对燃料电池和电解槽等产品持续投资。◼HydrogenicsCorporation成立于2009年，主营业务是制氢设备和燃料电池系统。迄今为止，公司在世界范围内安装了500个电解装置，主要项目包括：▪法液空（AP）PEM电解槽项目：2018年Hydrogenics在丹麦建成1.2MWPEM电解槽，为法国液化空气集团提供清洁氢气。2021年1月完成了法液空加拿大制氢厂20MW质子交换膜（PEM）电解槽项目并投入商业运营，日产达8.2吨，年产可达3000吨以上的绿氢，是目前世界上最大的PEM电解水制氢装置。▪美国首个用于公共设施的电解槽：康明斯在美国华盛顿州道格拉斯县设立5MWPEM电解槽，于2021年投入运营，是美国最大，也是首个用于公共设施的电解槽。▪上海临港项目：2021年9月康明斯在临港设立康明斯氢能中国总部及氢能中国区研发中心总部的双总部规划，项目一期按计划将于2022年底投产使用，包括PEM电解水制氢电堆，燃料电池发动机，新型材料储氢、运氢装置的研发与制造。▪广东佛山电解水制氢项目：2021年12月，康明斯恩泽质子交换膜电解水制氢装置研发生产基地项目签约，康明斯与中国石化资本公司设立合资公司。合资公司生产线主要生产康明斯HyLYZER系列质子交换膜（PEM）电解水制氢设备,一期年产500兆瓦能力，将于2022年建成并实现量产，后续产能可根据市场需求扩大到吉瓦（1000兆瓦）级。蒂森克虏伯◼基于氯碱电解技术和数十年的工业大规模电解应用经验，克虏伯开发了碱式电解水设备，并提供预制橇装模块的电解槽，其容量可达数百兆瓦至吉瓦。到目前为止，蒂森克虏伯已经在全球范围内完成了600多个项目和电解厂，功率超过10GW。◼蒂森克虏伯氢能业务部门是由蒂森克虏伯工业工程公司和迪诺拉工业集团于2015年4月合资成立。整合了之前分离的实体蒂森克虏伯电解部门、伍德诺拉公司和ChlorineEngineers的电解业务。公司总部位于德国多特蒙德，在冈山、东京、上海、米兰和休斯顿设有办事处。01020304050607080H12020H22020H12021H22021H12022行业深度研究敬请参阅最后一页特别声明30图表43：蒂森克虏伯伍德氯氢能业务部门电解槽产品来源：蒂森克虏伯官网，国金证券研究所◼蒂森克虏伯斩获全球最大绿氢项目，2020年1月蒂森克虏伯伍德氯工程公司宣布获得一份绿色氢能合同，在加拿大能源公司安装一座88兆瓦（MW）水电解装置。此外，2021年4月蒂森克虏伯与CFIndustries公司签订了一份设计和供应合同，为其位于美国路易斯安那州的唐纳森维尔生产基地交付一套20兆瓦的碱性水电解制氢装置。西门子◼西门子主推PEM电解槽，Power-to-X方案主张通过氢气的使用实现工厂的低碳排放。▪EnergieparkMainz电解槽（3.75M）：该项目为2015年世界最大的PEM电解槽，总计为600Nm3/h的氢气产量。▪WindgasHaßfurt制氢工厂（1.25M）：该项目为2016年德国首家制氢工厂，用光伏及风电电解制氢，并将氢气运输到一般的天然气管网中，用于住宅、商业和工业建筑的燃烧使用。图表44：Power-to-X工厂方案来源：西门子官网，国金证券研究所◼2019年康明斯花费2.35亿美元完成对Hydrogenics的收购，股份占比81%，负责北美燃料电池及PEM电解槽业务，随后将该部分业务整合到NewPower部门，2021年康明斯NewPower部门营收为3400万美元。Enapter◼Enapter电解槽主要产品为AEM（阴离子交换膜）电解槽，已经为40个国家的70多个集成商和项目开发商提供了产品。主要型号包括AEMEL4.0和AEMMulticore。AEMEL4.0电解槽可应用于住宅存储、季节性储能、小型加氢站、备用电源等领域。AEMMulticore产能可达到每天生产约450公斤的氢气。◼EnapterAEM电解槽订单较为充沛。在AEMEL4.0未上市期间获得400多份订单，此外，Enapter于2022年11月也收到RE-FUEL可再生燃料公司和加拿行业深度研究敬请参阅最后一页特别声明31大电力系统集成商AspinKemp&AssociatesInc.合作订购的两台兆瓦级AEMMulticore的订单，交易金额达百万欧元。◼Enapter计划持续扩产，宣布将在德国北莱茵-威斯特法伦州建设其首个量产设施，预计与2022年四季度完工，2023年实现首批客户量产交付，每年将可生产10万多个高效AEM电解槽模块。2021年Enapter宣布建设产能为280MW的“Campus”的大规模生产设施的建设，并计划在2022年完成和实现每年5GW的产能目标。行业深度研究敬请参阅最后一页特别声明32风险提示◼技术研发进度不及预期：电解水制氢设备处于技术快速迭代的进程，技术的进步将带来成本的下降，若技术研发不及预期，将影响商业化进程推广。◼下游氢能需求不佳：氢能应用场景广阔，当前渗透率较低，存在后续氢能应用推广不及预期的情况。◼政策落地不及预期：燃料电池五大城市群已确定，但全部细则仍未落地，计划推广数量存在一定不确定性。行业深度研究敬请参阅最后一页特别声明33行业投资评级的说明：买入：预期未来3－6个月内该行业上涨幅度超过大盘在15%以上；增持：预期未来3－6个月内该行业上涨幅度超过大盘在5%－15%；中性：预期未来3－6个月内该行业变动幅度相对大盘在-5%－5%；减持：预期未来3－6个月内该行业下跌幅度超过大盘在5%以上。行业深度研究敬请参阅最后一页特别声明34特别声明：国金证券股份有限公司经中国证券监督管理委员会批准，已具备证券投资咨询业务资格。本报告版权归“国金证券股份有限公司”（以下简称“国金证券”）所有，未经事先书面授权，任何机构和个人均不得以任何方式对本报告的任何部分制作任何形式的复制、转发、转载、引用、修改、仿制、刊发，或以任何侵犯本公司版权的其他方式使用。经过书面授权的引用、刊发，需注明出处为“国金证券股份有限公司”，且不得对本报告进行任何有悖原意的删节和修改。本报告的产生基于国金证券及其研究人员认为可信的公开资料或实地调研资料，但国金证券及其研究人员对这些信息的准确性和完整性不作任何保证。本报告反映撰写研究人员的不同设想、见解及分析方法，故本报告所载观点可能与其他类似研究报告的观点及市场实际情况不一致，国金证券不对使用本报告所包含的材料产生的任何直接或间接损失或与此有关的其他任何损失承担任何责任。且本报告中的资料、意见、预测均反映报告初次公开发布时的判断，在不作事先通知的情况下，可能会随时调整，亦可因使用不同假设和标准、采用不同观点和分析方法而与国金证券其它业务部门、单位或附属机构在制作类似的其他材料时所给出的意见不同或者相反。本报告仅为参考之用，在任何地区均不应被视为买卖任何证券、金融工具的要约或要约邀请。本报告提及的任何证券或金融工具均可能含有重大的风险，可能不易变卖以及不适合所有投资者。本报告所提及的证券或金融工具的价格、价值及收益可能会受汇率影响而波动。过往的业绩并不能代表未来的表现。客户应当考虑到国金证券存在可能影响本报告客观性的利益冲突，而不应视本报告为作出投资决策的唯一因素。证券研究报告是用于服务具备专业知识的投资者和投资顾问的专业产品，使用时必须经专业人士进行解读。国金证券建议获取报告人员应考虑本报告的任何意见或建议是否符合其特定状况，以及（若有必要）咨询独立投资顾问。报告本身、报告中的信息或所表达意见也不构成投资、法律、会计或税务的最终操作建议，国金证券不就报告中的内容对最终操作建议做出任何担保，在任何时候均不构成对任何人的个人推荐。在法律允许的情况下，国金证券的关联机构可能会持有报告中涉及的公司所发行的证券并进行交易，并可能为这些公司正在提供或争取提供多种金融服务。本报告并非意图发送、发布给在当地法律或监管规则下不允许向其发送、发布该研究报告的人员。国金证券并不因收件人收到本报告而视其为国金证券的客户。本报告对于收件人而言属高度机密，只有符合条件的收件人才能使用。根据《证券期货投资者适当性管理办法》，本报告仅供国金证券股份有限公司客户中风险评级高于C3级(含C3级）的投资者使用；本报告所包含的观点及建议并未考虑个别客户的特殊状况、目标或需要，不应被视为对特定客户关于特定证券或金融工具的建议或策略。对于本报告中提及的任何证券或金融工具，本报告的收件人须保持自身的独立判断。使用国金证券研究报告进行投资，遭受任何损失，国金证券不承担相关法律责任。若国金证券以外的任何机构或个人发送本报告，则由该机构或个人为此发送行为承担全部责任。本报告不构成国金证券向发送本报告机构或个人的收件人提供投资建议，国金证券不为此承担任何责任。此报告仅限于中国境内使用。国金证券版权所有，保留一切权利。上海北京深圳电话：021-60753903传真：021-61038200邮箱：researchsh@gjzq.com.cn邮编：201204地址：上海浦东新区芳甸路1088号紫竹国际大厦7楼电话：010-66216979传真：010-66216793邮箱：researchbj@gjzq.com.cn邮编：100053地址：中国北京西城区长椿街3号4层电话：0755-83831378传真：0755-83830558邮箱：researchsz@gjzq.com.cn邮编：518000地址：中国深圳市福田区中心四路1-1号嘉里建设广场T3-2402