绿氢规模化应用即将开启 有望助力新能源电力消纳问题

一、绿氢产业概述

按照制氢过程的碳排放强度，可以将氢能分为灰氢、蓝氢和绿氢。其中，通过光伏发电、风电、水电等可再生电力供能的电解槽制取的氢为“绿氢”。与传统H2相比，绿氢的生产过程更环保，不易排放二氧化碳等空气污染物。同时，绿氢还可以作为绿色能源的持续动力，实现能源的可持续发展。

氢的分类与特点

资料来源：国家能源局、观研天下数据中心整理

绿氢的生产过程主要分为两个步骤。关键是利用可再生资源水的电解，将水转化为氢和氧；其次，H2根据H2存储系统保存，以便以后使用，这个过程可以理解为一种储能，可再生资源可以在需要时保存。

根据观研报告网发布的《中国绿氢行业发展趋势分析与未来前景预测报告（2024-2031年）》显示，绿氢产业上游连着光伏、风电等新能源产业，下游又应用在化工、冶金、交通等产业。在现代化产业体系中，绿氢产业的发展对于推动绿色转型和实现可持续发展具有重要意义。目前，国内外的绿氢产业都在快速发展，绿氢的制取技术也在不断改进和优化。未来，随着可再生能源的大规模开发和利用，以及电动汽车等领域的快速发展，绿氢产业将会得到更广泛的应用和推广。

二、绿氢产业布局加快，电解槽有望放量

1、国内绿氢项目规划持续高增长，工业化规模应用逐步开启

今年以来，我国绿氢市场热度不减。2023年前三季度的新增绿氢项目快速增长，大型绿氢示范项目纷纷建成投产。6月，首个万吨级可再生能源制氢示范项目在内蒙古鄂尔多斯成功制取第1方氢气；8月30日，新疆库车绿氢示范项目全面建成投产，标志着我国绿氢规模化工业应用实现零的突破。总的来看，已立项产能合计约达到270万吨，当前全国已建成绿氢项目制氢规模达到4.9万吨。其中，仅中国石化新疆库车绿氢示范项目与宁夏国家级太阳能电解水制氢综合示范项目两大项目的制氢规模就已经达到了3.4万吨。

2022-2023年已立项绿氢项目合计约达到270万吨（数据截至2023.10.17）

资料来源：政府官网、中国招标和采购网、观研天下数据中心整理

在巨大的市场预期下，绿氢产业的发展受到我国高度重视。自国家层面发布《氢能产业发展中长期规划（2021-2035 年）》后，各地积极规划可再生能源制氢（绿氢），培育区域经济新动能。据公开信息，截至目前，全国20多个省、市已发布氢能规划和指导意见，政策文件超过300余份，根据各地政府发布的相应氢能政策规划，绿氢产能合计规划量到2025/2030/2035年已达100/100/250万吨。

各地2025/2030/2035年绿氢规划量达到100/ 100/250万吨（万吨/年）

资料来源：各地政府官网、观研天下数据中心整理

2、绿氢呈现集聚性融合发展趋势，内蒙古是推广重点区域

从地域分布上看，当前国内大型绿氢项目主要集中于“三北”（西北、东北、华北）地区，地域分布趋向集聚，产业集中度进一步提升。相较于我国其他地区，“三北”地区在可再生能源制氢上具备独特的优势：第一，“三北”地区拥有丰富且廉价的可再生电力资源以及大量的风光指标；第二，“三北”地区拥有大量的化工企业(合成氨/合成甲醇)和炼化企业可以作为绿氢的终端应用场景，实现短距离运输应用或就地消纳。预计“三北”地区将在未来三年内成为我国的绿氢生产中心。

其中内蒙古2025年规划量达到50万吨/年，占比达到当年加总规划的一半，是全国绿氢推广重点区域，这主要是因为内蒙古在可再生能源制氢上也具备同样独特的优势：第一，风光资源全国第一；第二，紧邻京津冀地区和东北老工业基地，氢能外送便捷；第三，内蒙古氢能应用场景丰富，可就地消纳。

观研天下分析师观点：从当前的规划来看，2022-2023年是绿氢项目的高速建设期，这意味着在这段时间内，绿氢项目的建设和投资可能会增加。同时，相关设备的出货量可能在2025年迎来井喷式增长，预计年出货量将超过11GW，占比达到65%，远远高于2023-2024年的年出货量。

2、绿氢助推电解槽招标量持续上升，全球订单“加速跑”

电解槽是绿氢赛道的关键设备，占整体设备成本的50%以上。根据不同的电解技术，可以分为碱性电解槽和PEM电解槽。碱性电解槽是目前主流使用的制氢设备，2022年国内企业已披露产能接近11GW，其采用碱性溶液作为电解质，具有成本低、大型化、技术成熟等优势。而PEM电解槽采用固体聚合物电解质膜作为分离层，具有响应速度快、氢气纯度高等优势，更适应绿色能源的波动性。然而，PEM电解槽的国产化率较低，目前主要依赖进口。

国内主流电解槽企业产能

资料来源：各政府官网、势银、观研天下数据中心整理

随着绿氢项目的持续升温，电解槽今年招标量不断增加。据索比氢能、香橙会氢能研究院统计，2023年1-11月国内共计发布29个电解槽公开招标需求，单个项目规模显著扩大，并出现了六个超过100MW的招标项目，当前累计电解槽招标需求量已超过2055.5MW，达到2022年电解槽全年出货量的2倍。

2021-2022年旋转纽扣童鞋市场相关数据统计

资料来源：索比氢能、香橙会氢能研究院、观研天下数据中心整理

注：*项目招标量为估算量。

值得一提的是，随着绿色低碳和可持续发展成为国际共识，ESG（环境、社会、治理）越来越受到人们的重视。目前，美国、日本、欧盟等40多个国家或地区陆续公布了绿色氢能发展战略，海外较大的绿氢需求以及优越的资源禀赋持续吸引我国电解槽企业布局。根据全球氢能网不完全统计，6月份至8月份已有多个海外企业中标电解槽项目，且AEM类型居多。

2023年部分海外电解槽订单

资料来源：国际能源网、观研天下数据中心整理

三、绿氢促进新能源就地消纳，国内氢储能项目提上日程

新能源特别是风电、光伏发电受制于天气、气候等因素，具有间歇性和波动性的问题，容易对电网安全稳定性造成冲击，这些电力目前需要配套大量的储能解决调峰调频的问题，绿氢的长时储能优势，有望解决新能源出力和负荷需求存在的长周期、季节性电量不匹配问题。

截至2021年11月，世界主要发达国家在运营的氢储能设施已有9座，均分布在欧盟。目前，国内也有少量氢储能项目已正式运行或试运行。山西首座氢储能综合能源互补项目、浙江平湖“氢光储充”一体化新型智慧能源站分别于2020年1月、2021年6月落地；2022年，营创三征（营口）精细化工有限公司与浙江高成绿能科技有限公司签约，将在辽宁省营口市建成国内最大的化工类氢储能电站项目，电站总功率为10兆瓦；日前，源网荷储集团氢储能调峰电站项目在克拉玛依正式启动，该项目为国内首个规模化氢储能调峰电站项目，总投资达350亿，其中克拉玛依区项目建成后可提供200万吉焦的零碳热源服务，实现零碳供暖200万平方米，白碱滩区项目建成后可提供50万吉焦的零碳热源服务，实现零碳供暖48万平方米。

四、绿氢发展有望提速，但仍面临成本、技术双重挑战

相较于灰氢、蓝氢，以电解水制氢、风电、水电、太阳能、核电等可再生能源电解制氢所得到的“绿氢”，才能真正让氢能源达到清洁、0碳排放的目的，对环境更友好。尽管绿氢具有环保的优势，但目前绿氢的制造仍面临挑战，包括成本高、工艺复杂等问题，导致国内绿氢生产和消费占比较小。

从制氢成本来看，根据《中国绿色氢能发展路线图》，目前化石能源制氢技术成熟，成本较低，煤制氢成本普遍在10.1-13.4元/公斤，天然气制氢成本为13.4-16.8元/kg，甲醇制氢成本约为16.8-22.4元/kg；工业副产氢具有经济优势和减少碳排放优势，但是排放过程中含有腐蚀性气体会造成一定环境污染，工业副产氢成本普遍在11.2-16.8元/公斤。相比之下，绿氢生产的主要方式电解水制氢成本则普遍在16.8-33.6元/kg左右，显著高于化石能源制氢，其背后原因主要是消耗电量较大。此外，还需考虑储存和运输的环节，并且成本在上下游之间传导，从而限制了氢能的大规模应用。

主流制氢技术路线成本对比（单位：元/kg）

资料来源：观研天下数据中心整理

从技术层面来看，氢气运输管网建设尚未完善，质子交换膜、电催化剂、双极板等核心材料及关键部件是绿氢产业链中最核心的环节和主要的成本构成部分，目前国内虽已有相关企业开展相应的技术研发，但均处于小批量试制阶段，尚未形成成熟的制氢工艺生产线，相关核心技术成熟度低，系统设备国产化程度不高。另外，多层次的金融支持体系尚未建立，绿氢建设的融资渠道偏窄。

总的来看，虽然绿氢制备仍存在转化率低、成本高的缺点，相关标准体系建立也尚不完善，但由于其清洁无碳排放的优势，加之碳税出台将进一步缩小其与灰氢的成本差距，未来绿氢发展有望提速。

碳税相关政策

资料来源：观研天下数据中心整理

观研天下分析师观点：今年以来，绿氢招标的制造成本有所下降，但这主要是因为竞争激烈，企业为了抢占市场份额开展价格战，从根本上来看，设备厂商并未通过技术创新等方式实现降本，实际上，电解槽设备使用的镍网等原材料中，因近年镍价大幅上涨，成本提升明显。虽然价格战可以在短期内降低绿氢的制造成本，但这并不是长久之计，因为企业无法持续地通过价格战来获得市场份额，只有靠技术创新才能真正实现降本，使绿氢产业更加成熟和可持续发展。（LZC）