绿氢风头正劲？全球电解槽出货量暴增显真章
发布日期：2023/6/7
继光伏组件、动力电池占领全球之后，用于制绿氢的电解槽也站到了风口之上。
经过两三年的蓄势，氢能的增长逻辑正得到验证。虽然国内处于下游的氢燃料电池车，暂时在专用车、重卡、客车等有限场景下蹒跚而行，但以甲醇、液氨等为主的下游产品已经按捺不住，并推动上游绿氢制备产业迅速升温。
作为核心制氢设备的电解槽，开始出现放量。
说到电解槽这个行当，已经有上百年的历史。1900年，施密特发明了全世界第一台工业电解槽，两年后，400台电解设备被用于制氨。
国内电解槽行业，718所是绕不过去的名字，几乎是与中船718所“沾亲带故”的几大玩家轮流拿单，彼此都有血缘关系；国外有挪威Nel公司、美国康明斯、德国西门子能源，以及美国Plug Power公司，这家公司既涉及上游的电解槽制氢设备，还供应了美国市场超过4万台的氢能叉车。有了绿氢后，这些叉车在亚马逊、沃尔玛的仓库里搬运货物。
一直以来，国外制绿氢行业发展得四平八稳，但国内的爆发速度要快得多。
如果你去各大氢能展会转一圈，会有一个明显的观感：电解槽企业越来越多了，碱性的、PEM（质子交换膜）的为主，满眼的电解槽品牌。以前是几十家，去年是上百家，今年可能就两三百家了。
国内国外双引擎，电解槽出货量猛增
现在电解槽行业的热度，几乎等同于几年前的光伏组件、动力电池，每个季度都在刷新纪录。
自2021年国家发改委发布《氢能产业发展中长期规划（ 2021-2035 年）》以来，央企一头扎进氢能领域，推动制绿氢的电解槽出货量迅速提升。粗略估算，2018-2022年的CAGR达到88.8%，出货量直接从185MW飙升到800MW。
2022年发布的电解槽新品
2023年第一季度的增速更令人咋舌，国内已经有13个绿氢项目签约或进入开工环节，绿氢产能超过15万吨/年，电解槽容量835MW，这个数字已经超过了去年全年的量。以目前内蒙、甘肃、宁夏等较为积极的省份布局来看，2025年绿氢产量合计超80万吨，远远超出中长期规划中的2025年10-20万吨/年的产能目标。
不仅是国内市场，电解槽出海市场也蠢蠢欲动。
比如沙特的2030年愿景计划，要投入50亿美元大规模建绿氢项目，进行绿色能源转型；去年12月，北非的埃及要建全球绿色能源中心，承诺要投400亿美元用于绿氢计划，对应100万吨/年的产能，中国能建已与埃及能源管理局等签约，开始建风光电站、制氢设备及配套的储能设施。
与中东北非地区的沙特、阿联酋和埃及一样，太阳能光照资源排名世界第一的澳大利亚，也提出了打造“氢能出口国”的口号。2023年，澳大利亚宣布将拨款14亿美元支持绿氢项目。国际再生能源总署(IRENA)报告显示，澳大利亚北部有着全球最高的太阳能辐射强度和全年3300小时的日照时长，是全球公认的光伏制氢成本最低的国家。
Climate Impact Corporation(简称CIC)公司是一家具备大型再生能源项目开发、投资及运营管理能力的企业，正在澳大利亚北部开发绿泉项目(Green Spring)。该项目位于澳洲北领地州Tenant Creek，占地200平方公里，是目前澳洲最大、进展最快的全离网光伏制绿氢项目之一，年产能40万吨绿氢。
按照绿氢产能来看，澳洲的这个项目，是中国一个季度新签绿氢产能的2倍多，接近埃及绿氢计划产能的一半。据CIC公司董事长戴维·格林透露，项目投资总额高达80亿美元，电力成本在制氢环节中占70%左右，电解槽设备投资也是核心投入。为了进一步增强成本优势，CIC将目光放在了中国电解槽设备厂商身上。
“中国供应链+澳洲光伏”的黄金搭档，能够将绿氢成本极大程度的压缩。据悉，参与埃及绿氢计划的中国能建国际集团正与CIC公司接触，有望对接其在光伏发电、风电、储能及制氢制氨方面的需求。
成本低一半，电解槽出海正当时
一边是国内绿氢项目的提速，一边是出海市场的升温，来自于中国的电解槽凭什么通吃全球？首先是低成本利器，其次是国内市场爆发后对技术成熟度、效率上的推动。
能链研究院统计数据显示，目前我国已有超过100个已建、在建和规划中的风光电解水制氢项目，2025 年绿氢的需求量预计将达到120万吨，2023-2025年的电解水制氢设备累计出货量将达到15GW；根据国际能源署发布的报告，未来五年全球可再生能源制氢规模将增加100倍，预计2022-2027年共有50GW的可再生能源产能用于制氢。
借着一带一路契机，“基建狂魔”的名声，中国电解槽有望借船出海，分食全球绿氢蛋糕。
电解槽企业历史渊源
提到电解槽，就不得不扒下历史。实际上，国内主流电解槽厂商都是由中船718所裂变而来。1992年，借着邓公南巡的春风，718所副总工程师许俊明坚持走市场化路线，带着18个工程师南下苏州，成就了苏州竞立（后更名）。两年后，从北方到苏州的一些工程师气候、水土不服，一部分人跟随许俊明返回北方天津，成立了天津大陆。于是，中国电解槽领域就形成了中船嫡系派瑞氢能、苏州竞立、天津大陆三足鼎立的局面。
而后又开枝散叶，技术人员出走和繁衍，衍生出了山东赛克赛斯氢能、北京中电丰业、凯豪达。随着氢能产业的火热，除了老面孔外，新能源上市公司纷纷入局，隆基氢能、阳光氢能与三一氢能是三股较大的势力。
目前，在技术最成熟、成本最低的碱性电解槽制氢领域，中国占了全球40%的份额。根据BloombergNEF预计，中国电解槽出货量将占全球60%。而随着沙特、埃及、摩洛哥、澳洲等大型绿氢项目的推进，中国电解槽有望拿走全球75%以上的订单。
不过，80%的出货量集中在碱性电解槽。
电解槽不同技术路线对比
电解槽也分不同技术路线，有碱性水电解（ALK）、质子交换膜水电解（PEM）、固体氧化物水电解（SOEC）和阴离子交换膜水电解（AEM）四种路线，碱性应用比例最高，大概能占到已有项目接近80%的比例，处于规模产业化发展阶段，PEM处于初步商业化阶段，占已有项目20%左右，SOEC和AEM还处于实验室研发阶段，暂时还没商业化落地。
当然，碱性转换效率和制氢纯度低一些，响应速度慢，好处是成本低。目前来看，PEM电解槽成本是碱性的3-5倍，特别是PEM使用贵金属催化剂，折旧费用高，每生产1公斤氢气设备折旧及其他费用约15-18元，而碱性电解槽仅3.5-5元，PEM电解槽生产1公斤氢气的成本约30-33元（电价0.3元/KWh)，碱性则只有18-20元。
CIC开发的澳洲10GW的绿泉项目计划引进的就是中国的碱性电解槽设备，因为绿氢参与国际贸易，从光伏发电、制氢到储运、交付，只有综合成本低，才具备极强的国际竞争力。比如CIC的绿氢项目采取了全离网制绿氢技术方案，采用模块化的形式，每个模块集合“光伏发电+空气捕水+电解水制氢”为一体，不仅成本能降低，还极具灵活性和扩展性，规模化后的经济性将得到大幅提升。
我国碱性电解槽具有明显的低购置成本优势，在掰手指头算制绿氢成本时，竞争激烈下自然是最优选择。价格方面对比的话，挪威Nel公司的价格是2600元/kW，中国不到1400元/kW。
不仅仅是汽车，化工、发电、炼钢
也是星辰大海
当前，氢能竞赛比拼的就是综合成本，直接决定绿氢应用前景。国内氢燃料电池汽车之所以难以与电动汽车媲美，只能在专用车、重卡、客车等有限场景中发挥优势，成本是最大的绊脚石。上游绿氢制备成本高，储运环节成本又占了1/3，长距离运输没有经济性，暂时只能采取固定线路加氢补能。这让绿氢在交通场景下，短期内很难爆发。
国内提及氢能，首先想到的就是汽车。实际上，这是一个误区，在消纳方面，绿氢有更广泛的应用。
中国虽然氢气产量世界第一，年产氢气超3300万吨，但绝对大部分是灰氢、蓝氢，绿氢不足3%，更多是自产自用，其中化工需求量占比高达84%。在下游应用场景，化工、发电、炼钢等领域，更是空间广阔的星辰大海。
能链研究院制图
只要解决了绿氢消纳的问题，规模化制氢就顺理成章。
CIC的绿泉项目就极具代表性，原因在于它锁定了下游场景。氢如果直接应用于汽车，需要建设一定密度的加氢站，不能太远。但绿泉项目不同，他选择在本地制成下游产品，如甲醇、合成氨、SAF（可持续航空燃料），大幅节省了运输成本。同时CIC依靠对日韩新能源市场的长期耕耘，挖掘出这些市场巨大的潜在需求，目前已提前锁定下游买家订单，并与其中一家形成战略合作伙伴关系，共同参与项目开发并消纳。
在中国的甲醇生产、合成氨领域，绿氢更大有用武之地。
数据显示，我国应用在合成氨、甲醇领域的氢气（灰氢、蓝氢）分别占37%、19%，背后则是年产量5189万吨的合成氨市场，以及年产量7899万吨的甲醇市场的绿色替代。以每吨绿氨合成需要0.18吨绿氢、每吨甲醇生产需要0.126吨绿氢计算，两者加在一起可消纳绿氢约2000万吨，年减碳排放超3亿吨。
但替换的前提是做到平价，经济性是第一步。比如绿泉项目，其位于LCOH（氢平准化成本）最低的澳洲，能够利用澳洲本地丰富的风力和阳光资源；除此之外，项目本身具有的模块化形式及上游设备供应商带来的供应链优势，更进一步降低了制氢成本，提高了项目的经济性。
炼钢领域能不能快速用绿氢替代？目前技术还不够成熟，没实现规模化、高效生产。传统炼钢工艺采用焦炭作为还原剂，成本约390美元/吨；用50%绿氢直接还原炼钢，成本约600美元/吨，相对来说还是高很多，下游消纳的积极性不高。
能链研究院认为，当电价低于0.25元/kWh时，电解水制绿氢的经济性，就几乎追平灰氢和蓝氢了。而且，光伏发电成本必然会走向0.2元/kWh以下，届时成本优势将更趋明显。
中国能源研究会氢能专委会副秘书长李谚斐表示，中短期内绿氢的主要消纳场景是绿氨和甲醇，长远看才是交通、钢铁冶金等场景。
但无论是哪个场景的放量，规模化发展的结果必然是电解槽等设备成本的持续摊薄、降低，同时叠加上游光伏、风电价格的走低，2023年绿氢爆发式增长就成为了必然。
来源：能链研究院
