研報 | 水（shuǐ）電解製氫行業回顧與展望

核心觀點

◼ 水電解製氫設備作為綠電-綠氫轉化的核心工（gōng）藝裝備，在（zài）2022年備受關注，諸多央企和上市公司積極布局水電解製氫設（shè）備製造，發布水電解製氫設備產品。目前，水電解製氫（qīng）國內尚未實（shí）現大功率規模化應用，國內綠氫（qīng）示範應用項目及主流企（qǐ）業核心產品仍基本以（yǐ）堿性電解（jiě）槽為主。

◼ 截止2022年底，全國已有超過100個已（yǐ）建、在建和規劃中的（de）可再（zài）生能源電解（jiě）水製氫（qīng）項目，其（qí）中堿性電解水製氫規模合計超過17GW。我們（men）初步預計（jì），到2025年我國新增可再生能源製取綠氫的供應量將達到約50萬噸。

◼ 2018年以前，718、競立及大陸的主要需（xū）求均來自於矽料行業和電（diàn）廠。即使隨著（zhe）這些年可再生能源製氫的發展，矽料行業仍是堿性水電解設備（bèi）的重要（yào）客戶。而根據矽業分會的公開數據，我國多（duō）晶矽行業在2023年將繼續擴產（chǎn），年度將新增（zēng）120萬噸產（chǎn）能（néng），對應水電製氫設備需求約（yuē）250-350MW （50-70台1000Nm³/h）。

◼ 風險提（tí）示：技（jì）術革新不及預期，項目發展情（qíng）況不及預（yù）期，成本下降不及（jí）預期，商業模式形成不達預期（qī）。

1、市（shì）場總覽

電解水製氫其基本原理（lǐ）是在直流電的作用下，通過電（diàn）化學過程（chéng）將水分子解離為氫氣與（yǔ）氧氣，分別在陰、陽兩（liǎng）極析出。根據技術及結構原理差異，可（kě）分為堿水電（diàn）解（ALK）、質子交換膜純水電解（PEM）、陰離子交（jiāo）換膜水電解（AEM）、固體氧化物水電解（SOEC）等方案，前（qián）三種反（fǎn）應溫度約在70~90攝氏度，SOEC需要在700-800攝氏度的高溫下進行反應。其中堿水電解（ALK）、質子（zǐ）交換膜（PEM）電解製氫均已實現商業化應用，AEM和SOEC尚處在實驗室開發階段。

經過幾十（shí）年發展，目前國內堿性水電解技術成熟度較高，同時沒有貴（guì）金屬作為（wéi）設備（bèi）生產原料，因此單價相對（duì）較低。相對於（yú）堿性（xìng）水電解，PEM水（shuǐ）電解擁有效率高、無堿液、體積小（xiǎo）、安全可靠、動態響應好等優點，但由於質子交換膜等核心零部件仍依賴進口，其成本仍是ALK的約5至6倍，國內尚（shàng）未實現大功率規模化應用。當前國內可再生能源製氫示（shì）範應用項目及（jí）主流（liú）企業核心產品仍基本以堿性電解槽為（wéi）主。

根據行業調（diào）研以及氫促會月刊、高工氫（qīng）電微（wēi）信公眾號（hào）等發（fā）布的行業（yè）數據，2021年中國電解水製氫設備市場規（guī）模超過9億元人民幣，出貨量超過350MW，2022年（nián）估計全年中國堿性電解水製氫設備（bèi）的出貨量約780MW，電解槽（cáo）總出貨量在800MW左右，在（zài）2021年基礎上實現翻（fān）番。我國頭部電（diàn）解水（shuǐ）製氫裝備製造企業的市場占有率仍然（rán）較高，市場相對集（jí）中，全年頭部企業設備交付金額超（chāo）過10億元人民幣，合同簽（qiān）定量超15億（yì）元（yuán），Top3企業電解槽總市場占有率接近80%。

根據我們自（zì）建氫（qīng）能項目數據庫，截（jié）止2022年底（dǐ），全國（guó）已有超（chāo）過100個已建、在建和規劃中的可再生能源電解（jiě）水製氫項目，其中超半數項（xiàng）目公布了電解水製（zhì）氫的類型和製氫（qīng）規（guī）模，其（qí）中堿性電解水製（zhì）氫規模合計超過17GW，這些項目主要分布在西北地（dì）區、華北地區和華南地區，三區（qū）製氫規模占比超95%。由於前（qián）述（shù）項目規劃期從2025到2035年（nián）不等（děng），綜合考慮土地等因（yīn）素，我們初步預計，到2025年我國新（xīn）增可再生能源製取綠氫的供應量將達（dá）到約50萬噸。

2022年我國已建和正在（zài）建設中最大的可再生能源製氫示範應用項目是中（zhōng）國石化新疆庫車綠氫示範項目，也是全球在建的（de）最大光伏（fú）綠氫生產項目。項目共采購（gòu）1000Nm³/h的堿性電解槽52套（tào），折合製氫用電負（fù）荷260MW，占今年我國水電解製氫交付量的（de）接近1/3，投（tóu）產後年產綠氫可達2萬噸（dūn），對推動綠氫產業鏈發展、推進能源產業轉型升級、促（cù）進（jìn）新疆地區經濟社會發展、保障國家能源安全（quán）具有重要意義。根據公開（kāi）信息，該項（xiàng）目於2021年11月30日正式啟動建設，2022年5月6日（rì）進行了製氫設備評標結果公示，由中國船舶重工集團公司第（dì）七一八研究所、考克利爾競立（蘇州）氫能科技有限公（gōng）司等三家（jiā）企業共同提供52台堿性電解水製氫設備。2022年11月20日，隨著最後（hòu）一台電解槽（50t）吊裝就位，標誌著新疆庫車綠氫示範項目製氫廠大型設備吊裝完畢，完成（chéng）所有（yǒu）電解製氫設備交付，下（xià）一步將進入主要（yào）設備安裝階段。

隨著市（shì）場的高速增長（zhǎng），市（shì）場的規模化需求也促使水電解製氫設備不斷往大型化發展。7月（yuè）12日，中國華電首套1200Nm³/h堿性電解槽產品（pǐn）下線。8月18日，希倍優氫能1400標方製氫係統新品下線（xiàn）。12月16日，中國船舶集（jí）團第七一八研究所舉辦全球首台套單體產氫量2000Nm³/h水（shuǐ）電解製氫裝備發布儀式。據七一八研究所介紹，該設備實現（xiàn）了高電流密度（dù）、寬（kuān）可調範圍、低運行（háng）能耗（hào）、高穩定性等多項關鍵技術突破。

2、企業盤點

截（jié）止到2022年11月（yuè），中國已有百餘家（jiā）企業布（bù）局電解製氫設備生（shēng）產，這些企（qǐ）業主要分布在華（huá）東地區（qū）和華北地區，兩區（qū）總占比近75%。

1）頭部企業

2022年，國內電解製（zhì）氫設備（bèi）市場仍以堿性電解製氫設備（bèi）為主，出貨量頭部企業除（chú）了過往三足（zú）鼎立的派瑞氫（qīng）能（néng）（718所）、考克利爾競（jìng）立和天（tiān）津大陸，光伏（fú）企業也借助新疆庫車項目（mù）強勢擠（jǐ）入前三強。

中船（邯鄲）派瑞氫能科技有限公司是中國船舶集團第七一八研究所全資子公司,中國船舶第七（qī）一八研究（jiū）所隸屬於（yú）中國船舶集團有限公司創（chuàng）立於1966年，注冊於河北（běi）省邯（hán）鄲市。是集科研開發、設計生產、技術服務於一體的國家級軍工科研院（yuàn）所（suǒ）。公司（sī）以七一八（bā）研究所六十餘年在氫能領（lǐng）域（yù）的（de）技術實力和工程經驗（yàn）為（wéi）依（yī）托，是目前國內氫能裝備產業鏈較為完備（bèi）的科研生產企業，現（xiàn）有各類專（zhuān）業技術人員360人，擁總建築（zhù）麵積達21500平方米，可年產堿性製氫裝備350台（tái）（套）、PEM純水製氫裝備120台（套），以及進行各型加氫站建設。其（qí）中水電解製氫裝備（bèi）在（zài）全國市場的占有（yǒu）率保持領先地位。公司從1984年開（kāi）始利用軍工技術（shù）開發出加壓水電解製氫裝置，現已形成四大係列，20多種規格、產氣（qì）量0.5Nm³/h～2000Nm³/h的係列水電解製氫（qīng）裝置，並先後為製氫裝置配套開發了係列氫氣純化裝置，及係（xì）列氧氣（qì）純化裝置，到目前為止，公司水電（diàn）解製氫裝置已生產銷售一千多台套，氫氣幹燥、純化裝置、變壓吸附裝置、甲醇製氫裝置等400多台套，累計（jì）產值超30億元，用（yòng）戶遍（biàn）及全（quán）國各地，並（bìng）出口三十幾個（gè）國家和地區。

考（kǎo）克利（lì）爾競立（lì）（蘇州（zhōu））氫能科技有（yǒu）限公司是比利時John Cockerill集（jí）團在承接了蘇州競（jìng）立製氫設備有限公司全（quán）部的人員和知識產權的基礎上，增大研發力量、更新設備、擴大產能建立的，專（zhuān）注於堿性電解水製氫設備的（de）研發、生產、銷（xiāo）售，定位為John Cockerill集團氫能業務在中國區（qū）的總部。2021年公司生產了超50台產氫量（liàng）1000Nm³/h電解水（shuǐ）製氫（qīng）設備，參與了1200Nm³/h和1300Nm³/h電解水製氫設備的研發和生產。2022年產能達1GW，具備生產超大型電（diàn）解水製氫設備的技術和能力，預計下半年將交付1500Nm³/h電解水製氫設備（bèi），公司擁（yōng）有（yǒu）近50項專利技術（shù）。全球市場占有率超35%（彭博財經2021年度數據）。

天津市大陸製氫（qīng）設備有限公司成立於1994年，公司注（zhù）冊資本為3000萬元（yuán）。主要生產（chǎn）堿性水（shuǐ）電解製氫設備和氣（qì）體純化設備，堿性水電解製氫（qīng）裝（zhuāng）置已形成係列化，產氣量最大可達1000Nm³/h，有70名員工，超（chāo）過400套設備（bèi）在全球30多個（gè）國家使用，參加（jiā）了氫能方（fāng）麵9個國家標準的編製工（gōng）作。

2）新進企業

除了已經入局的國電投氫能公司、華電、中能建等巨頭外，2022年又有數十（shí）家央企和（hé）上市公司布局電解（jiě）製氫設備製（zhì）造。據不完全（quán）統（tǒng）計，包括中國華能、寶武集團等央企國企，十餘家光伏、風電、電（diàn）力（lì）設備、重型機械等（děng）領域的上市公司，以及（jí）國富氫（qīng）能、奧揚科技、華易氫元等（děng）科技企業在內的（de）數十家企業發（fā）布了堿性電（diàn）解製氫設備（bèi）產品。

3、矽與（yǔ）氫

2018年以前，718、競立及（jí）大陸的主要需求均來自於矽料（liào）行業和（hé）電廠。即（jí）使隨著這（zhè）些年可（kě）再生能源（yuán）製氫的發展，矽料行業仍是堿性水電解設備的重要客戶。近幾年來，隨著我國光伏行業的（de）快（kuài）速發展，特（tè）別（bié）是“雙碳”目（mù）標確（què）立後，矽料價格（gé）隨著我國及全球的光伏（fú）裝機需求一路高歌猛進至300元每公斤，大批資本也被豐（fēng）厚的利潤所（suǒ）吸引，一大批高（gāo）純多晶矽項（xiàng）目陸續（xù）上馬，為水電解製氫設備提供了大量需求。

目前多晶矽環節存在兩種技術路（lù）線：改良西門子法（產物為棒（bàng）狀矽）和矽烷流化床法（產物為顆粒矽）。其中（zhōng）改良西門子法在1100°C左右的高純矽芯上用高純（chún）氫還原高純三氯氫矽，生成（chéng）多（duō）晶矽沉積（jī）在矽芯上。而矽烷流化床法一般（bān）是以矽烷或氯矽烷作為矽源氣（qì）、以氫（qīng）氣作（zuò）為載氣，在添加四氯化矽（guī）的基礎上，將（jiāng）工業矽在矽烷（wán）流化床內轉化為顆粒多晶矽。由於改良（liáng）西門子法生產工藝相對成熟，目前仍為（wéi）主流多晶矽生產路線。2020年改良西門子法（fǎ）生產的棒狀矽約占全國矽料總產量的97.2%，預計（jì）到2030年矽烷流化床法生產的顆粒矽市場（chǎng）份額可超10%。

以某年產4萬噸的高純多晶矽項目為例，其配套建設了3套（tào）1000Nm³/h的堿性水電解裝置（zhì），2用1備。查看（kàn）其他多晶矽項目建設規模，其堿性電（diàn）解水裝置也大概按1000Nm³/h對應2萬噸多晶矽（guī）產能配置。

根據中國（guó）有色金屬矽業分會的公開數據，2022年我國多晶矽（guī）產能新增了68.4萬噸。考（kǎo）慮到多晶矽項目建（jiàn）設周期一般在12-18個月（yuè），2022年投產項目的製氫設備采購絕大部（bù）分應（yīng）在（zài）2021年完成采購下單，陸續在2021至2022年中完成（chéng）設備交付。按照前述比例估算，在此期間至少采購交付了30至40台的堿性製氫設備（按單台1000Nm³/h估計），折合150-200MW。根據（jù）行業數（shù）據，2021年我國水電解製氫合同額約在350-400MW左右（yòu），2022年合同額約在780-800MW左右，考慮到製氫設備采購、交付時間和多晶矽項目投產時（shí）間的（de）差異，估計（jì）2021-2022年期間，多（duō）晶矽行業訂單約占整個堿性水電解（jiě）製氫市場30-40%。

而根據矽業分會的公開（kāi）數據，我國多晶矽行業在2023年將繼續擴產，年度將新增120萬噸產能，對應水電製氫設備需求約250-350MW（50-70台1000Nm³/h電解製氫（qīng）設備）。

4、新年展望

根據我司整理的國內各省氫（qīng）能（néng）規劃和項目數據，預計我國至2025年將形成50萬噸綠氫產能，按照年製（zhì）氫3000小時估算，對製氫設備需求約10000MW。參考2018-2022年水電解製氫設備的增長率，預計2023年可再生能源製氫對電解槽需求約950-1050MW，加上前述多晶矽行業（yè）250-350MW的需求，我們預計2023年（nián）國內水電解製氫（qīng）設備需求將繼續增長至1200-1400MW水平。

從設備角度，未來規模化（huà）降本一定是製氫設（shè）備的發展方向，而2021年至2022年單台製氫能力1000Nm³/h的堿性製氫設備才逐（zhú）步獲得大規模商業化應用，前述1000Nm3/h以上的（de）大型設備可能會在2023年逐（zhú）步獲得落地應用（yòng）的機會，但（dàn）一定隻有少數廠家和設備型號能從這場日漸激烈（liè）的競爭中勝出，成為新的主流規格（gé）。同時，氣液分離係統和純化係統規（guī）格也會同步大型化。此外，可再（zài）生能源製氫項（xiàng）目多在三北地區，其氣候條件和可再生能源的波動性也會對設備保溫、冷啟（qǐ）動時間、電氣設備、軟件控（kòng）製、調節能力等配置和參數提出更高要（yào）求。

隨著未（wèi）來更多電解製氫設備需求的釋放，龍頭企業也均在規（guī）劃擴產，2022年9月，派瑞氫能邯鄲新工廠投入運行，2022年10月，考克利爾（ěr）競立常州工廠（chǎng）正式投入運行，幾大光伏龍頭企業的製氫設備製造工廠也在規劃建設（shè）中。而2023年（nián）也將（jiāng）會有更多企（qǐ）業布（bù）局堿性和PEM水電（diàn）解製氫設備生產製造和上下遊產業鏈。可以預見的是，隨著新玩家的不斷加入和產能的持續擴張，整個行業的（de）競爭將更趨激烈，也許在不遠的未來，水電解製氫設備產業將會迎來新的變革。

5、風險提示

風險因素：技術革新不及預期，項目發展情況不及預期，成（chéng）本下降不及預期，商業模 式形成不達預期。

來源：長城證券，分析師：於夕朦