摘要
政策口径看，根据国家能源局发布的《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》，到2025年，建立以工业副产氢和可再生能源制氢就近利用为主的氢能供应体系。在新能源行业投资机会中，除已进入高速发展期的风光储车等行业外，我们近期亦关注到中国氢能产业的发展机会。
(资料图片)
我们认为，中国氢能行业的快速发展，具备供给端&需求端的可行性，且往未来看经济性拐点可期。我们将首先从绿色制氢环节出发，在本篇报告中：1）论证中国绿氢制备的可行性；2）对经济性拐点、市场空间进行测算。
一、为什么我们看好中国绿氢制备行业——从供给&需求端看，中国的绿氢制备行业发展均具可行性。
根据制取方式和碳排放量的不同，氢能主要分为灰氢、蓝氢、绿氢三种，其中绿氢为通过可再生能源电解水制氢，在生产过程中基本不产生温室气体，但目前技术并未完全成熟、生产成本较高，因而当前全球范围内氢能生产均以灰氢为主流。
供给端看，国家能源局已发布相关氢能产业中长期发展规划，其中提及到2025年需建立以工业副产氢和可再生能源制氢就近利用为主的氢能供应体系。我们认为，发展绿氢制氢为解决风光大基地带来的新增发电量消纳问题的解决手段之一，将与锂电、光热、液流等多种储能手段&特高压向东部输电共同发展。
需求端看，中国是全球氢气需求量&生产量第一大国，年需求量及生产量均占全球30%左右，且未来中国氢能需求量仍将持续增长，因而带来了绿氢制氢环节的发展契机。
根据中国氢能联盟的预计，到2030年我国氢能需求量将达到3500万吨，到2060年需求量将增至1.3亿吨左右。从生产量看，根据中国煤炭工业协会数据显示，2012-2021年，中国氢气产量从1600万吨增长至3300万吨。
二、绿氢制备的经济性拐点何时到来——我们测算，绿氢与蓝氢有望在25年平价，与灰氢有望在25-27年平价。
我们认为，往未来看绿氢占比提升的决定因素来自经济性。考虑当前绿氢成本与灰氢仍存在较大差距，且绿氢中PEM电解槽较碱性电解槽成本更高，本篇报告我们重点分析碱性电解槽制备绿氢的经济性。基于制备技术、规模效应、碳税制度、碳价变化对灰氢的成本影响等，并以及电解水制绿氢的单位成本构成包括电费、设备折旧费、期间费用（我们预计23年分别占总成本的74.8%/10.7%/14.2%），我们对绿氢的生产成本变动&对比蓝氢、灰氢的经济性拐点进行了如下测算。核心假设包括：
电费：影响因素包括单位电耗、单位电价。1）单位电耗：我们预计22年行业平均的单位电耗为5.3kwh/m³，未来随碱性电解槽零部件的升级，假设到2030年单位电耗可降低至3.9kwh/m3；2）单位电价：假设工商业电价0.5元/kwh，结合未来风光等新能源发电就地消纳带来的电价成本下降，预计至2025、2030年电费下降至0.2、0.15元/kwh；
设备折旧费用：主要与电解槽设备价格有关，碱性电解槽设备价格目前约900万元/台，其中电极已基本实现国产化，我们预计未来存在规模降本空间；隔膜目前主要采用日本东丽的传统PPS膜，未来具备国产替代及规模效应降本空间，我们预计，2022年-2030年碱性电解槽设备价格年均下降10%；
单位期间费用：主要与项目规模有关，取决于设备规格和年利用小时数两个因素，目前碱性电解槽设备规格一般为1000-2000m³/h，预计未来有望逐步提升；年利用小时数考虑风光有效利用小时数、配建储能比例上升、新能源发电成本持续下降等，预计未来有望达到5000h。
测算结果：我们预计至2025年，绿氢制备单位成本有望下降至14.46元/kg，较2022年下降65%；至2030年，绿氢制备单位成本有望进一步下降至8.88元/kg，分维度对比绿氢与蓝氢、灰氢的经济性看，绿氢与蓝氢有望在25年平价，与灰氢有望在25-27年平价。
若静态对比当前蓝氢、灰氢的单位成本（不考虑煤炭价格+碳税变化），预计绿氢与蓝氢、灰氢分别在25年、27年平价；
若考虑碳税上涨带来的蓝氢、灰氢成本上升，预计绿氢与蓝氢、灰氢均在25年实现平价；
若在碳税基础上，叠加考虑煤炭价格波动性，当前煤炭价格约700元/t，假设2022-2030年煤炭价格从1000元/t下降到500元/t（灰氢生产成本下降），预计绿氢与蓝氢、灰氢分别在25年、26年平价。
三、碱性电解槽市场空间怎么看——我们预计2025年碱性电解槽市场规模有望达到153亿元，22-25年CAGR+103%。
若不考虑国内氢气年产量增长，保守假设国内每年氢气总产量为3300万吨、绿氢渗透率由21年的1%提升至25年的15%、30年的50%、绿氢产销率由2022年较低水平提升至2025年的70%、年利用小时数和单机设备产能持续上升，我们预计，2022-2025年碱性电解槽市场规模有望达到18/38/65/153亿元，CAGR+103%；2030年碱性电解槽市场空间有望达到192亿元，市场规模为2022年的11倍。
1、为什么我们看好中国绿氢制备行业？
1.1.行业背景：风光大基地建设加速，就地制氢成为消纳问题解决手段之一
表1：风光大基地规划最新进展
图1：风光大基地最新进展
资料来源：国际能源网，发改委，光明网，国家能源局，《十四五规划及 2035 年远景目标纲要》等，天风证券研究所
1.2.需求端：中国为全球最大氢气生产&需求国，未来氢能产量及需求量仍将持续增长
从需求端看，2021年全球氢气需求量超9400万吨，yoy+5%，增量主要来自传统化工工业领域。其他应用（重工业、交通运输、建筑、发电等）仅占总需求的0.04%。
图2：2022年我国氢能下游应用结构
图3：2060年我国氢能下游应用结构
资料来源：中国电动汽车百人会《中国氢能产业发展报告2020》，IEA 《Global Hydrogen Review 2022》 ，国家能源局《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》，赛瑞研究《2022年中国氢能及燃料电池产业发展趋势报告》，氢启未来网，天风证券研究所
1.3.从制氢方式看，目前灰氢制取仍为主流，但未来绿氢规模占比有望逐步提高
根据制取方式和碳排放量的不同，氢能主要分为灰氢、蓝氢、绿氢三种：1）灰氢：以化石燃料（包括煤炭、天然气等）为原料制氢以及工业副产制氢，为目前成本最低、技术最成熟的技术路线，但制取过程中会产生碳排放；2）蓝氢：灰氢制取的过程中使用CCUS（碳捕集、利用与封存）技术进行脱碳制氢，可使碳排放量减少90%以上，但制氢成本较高，属过渡清洁能源；3）绿氢：通过可再生能源电解水制氢，在生产过程中基本不产生温室气体，但目前技术不如灰氢制取成熟，且成本较高。
目前全球范围内均以灰氢为主流，2021年绿氢占比0.04%；中国维度看，2021年绿氢占比仅为0.9%。此外工业副产物和天然气制氢融合CCUS技术应用场景亦有望占比上升。
图4：全球2021年制氢来源结构
图5：中国2021年及2050E制氢来源结构（中国煤炭工业协会数据）
资料来源：《新能源电解水制氢技术经济性分析》王明华，中国石油新闻中心，中国电力网，IEA《Global Hydrogen Review 2022》，氢启未来网，中国能源报，中国-中东欧国家海关信息中心，天风证券研究所
2、绿氢经济性测算
我们预计，随着产业规模上升&技术持续突破，绿氢与蓝氢有望在25年平价，与灰氢有望在25-27年平价
2.1.核心假设1——设备价格：我们预计，规模效应有望推动碱性电解槽价格下降
电解槽设备折旧费用在总成本中占比约10.7%：假设条件取相对中性，设备规格按1300m3/h，年利用小时数按4000小时，单位电耗5kwh/m3，电价0.35元/kwh，单位水耗0.02t/kg，水费4元/t，碱性电解槽设备价格按900万元/台，折旧年限按7年来计算，预计2023年使用碱性电解槽来制氢，电费、水费、设备折旧、其他成本在总成本中的占比分别为74.8%、0.3%、10.7%、14.2%。
图6：2023年碱性电解槽制氢的成本结构
资料来源：《煤制氢与天然气制氢成本分析及发展建议》 （张彩丽），《新能源电解水制氢技术经济性分析》 （王明华），考克利尔竞立官网，微能网公众号，彭网生活，氢能汇公众号，工业界公众号，高工氢电公众号，天风证券研究所
2.2.核心假设2——电价、电耗、年利用小时数、设备规格等核心参数
除设备价格外，影响绿氢经济性测算的核心指标还包括：电价、单位电耗、年利用小时数、设备规格，具体假设如下：
表2：不同设备规格和年利用小时数下的年生产氢气量
资料来源：《煤制氢与天然气制氢成本分析及发展建议》 （张彩丽），《新能源电解水制氢技术经济性分析》 （王明华）， 《国网新疆电力有限公司关于 2023 年 5 月代理工商业用户购电价格的公告》，考克利尔竞立官网，隆基氢能公众号，天风证券研究所
2.3.测算结果：我们预计，至2025年，绿氢制备单位成本有望下降至14.46元/kg
表3：2022-2030年制绿氢的单位成本测算
资料来源：《煤制氢与天然气制氢成本分析及发展建议》（张彩丽），《新能源电解水制氢技术经济性分析》（王明华），天风证券研究所
2.4.横向看，我们预计绿氢与蓝氢有望在25年平价，与灰氢有望在25-27年平价
若静态对比蓝氢、灰氢的单位成本（不考虑煤炭价格+碳税变化）：据《新能源电解水制氢技术分析》 （王明华，2023），700元/吨煤炭价格下，蓝氢、灰氢成本分别为16.26、11.86元/kg；与我们测算的2022-2030年绿氢成本比较，预计绿氢与蓝氢、灰氢将分别在25年、27年平价；
表4：基于煤炭价格变化、碳税的绿氢经济性测算
资料来源：《煤制氢与天然气制氢成本分析及发展建议》（张彩丽），《新能源电解水制氢技术经济性分析》（王明华），天风证券研究所
3、绿氢市场空间测算
3.1. 市场空间：预计2025年碱性电解槽市场规模153亿元，22-25年CAGR+103%
表5：2021-2030年国内碱性电解槽市场空间预测
资料来源：中国煤炭工业协会，氢启未来网公众号，时代氢能公众号，天风证券研究所
本文作者：孙潇雅，来源：天风证券，原文标题：《氢能行业报告1——制氢：绿氢平价可期，关注下一个从0-1行业的投资机会》
孙潇雅 SAC执业证书编号：S1110520080009
标签：
