再生能源脱网与工业脱碳的完美结合——绿氢，正在普及的路上。
什么是绿氢？
能源系统本质上为碳氢系统，氢比例越高，能源越干净、热值越高，因此从高碳燃料向低碳燃料转变，最终答案指向完全不含碳的氢能，而氢气来源广泛、热值高、清洁无碳，被誉为“21世纪终极能源”。
氢制取来源包括化石能源制氢、工业副产气制氢、电解水制氢、其他可再生能源制氢等方式，根据制氢工艺和二氧化碳排放量的不同，可划分为灰氢、蓝氢和灰氢三种路径。
其中灰氢指通过化石燃料燃烧/工业副产转化而来的氢能，生产过程中释放大量的二氧化碳，无法实现零碳生产，因技术成熟且成本较低，是当前主流制氢方式。蓝氢是在灰氢的基础上利用碳捕捉封存技术（CCUS）减少生产过程中的碳排放，实现低碳制氢，作为过渡性的技术手段。
绿氢则是通过光伏发电、风电及太阳能等可再生能源电解水制氢或生物质等其他环保方式制氢，在制备过程中不会产生二氧化碳，为真正意义上的绿色环保“零碳氢气”。
数据来源：中国氢能联盟研究院，《中国氢能产业发展报告2020》，鑫椤氢能
从产量结构来看，2021年全球9400万氢气产量主要来源于化石能源制氢，占比高达81%，其中煤制氢占全球产量的19%；天然气制氢全球占比高达62%，低碳排放制氢占比仅0.7%，其中电解水制氢产量仅3.5万吨，占比0.04%。国内制氢结构中，由于我国天然气紧缺依赖进口，煤炭资源丰富，我国氢能生产来源主要以煤炭为主，2020年我国煤制氢占比高达62%，天然气制氢占比19%，工业副产氢占比18%，电解水制氢占比也仅有1%。
绿氢由于是通过光伏、风电以及太阳能等可再生能源发电实现电解水制氢，生产过程实现零碳排放，同时以其大规模、长周期、长距离等储能优势有效解决可再生能源消纳问题，以及绿氢制氢的纯度也更高，因此绿氢逐步取代灰氢几乎是必然趋势。
氢储能电站示意图 资料来源：CNKI
除了在化工领域对灰氢替代外，长期增量空间还有交通领域、天然气加氢、炼钢用氢，助力工业、交通领域的减碳，是全球第四次能源革命的重要载体。
全球都在绿氢赛道上开足了马力
全球积极推进氢能发展，尤其近年来在碳中和+能源安全双轮驱动下，都在大力发展可再生能源制氢。
当前包括日本、德国、美国、中国等在内的42个国家和地区都已经推出氢能政策，36个国家和地区的氢能政策也正在筹备中，各国在氢能政策中均着重提出要加速布局可再生能源电解制备绿氢。
资料来源：BNEF
其中国内已经明确在非化工区制氢松绑，并发布电解制氢补贴。近年中央顶层设计逐步完善，发布《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》。多地响应国家氢能发展战略发布本地氢能规划，叠加风光大基地鼓励就地消纳，倒逼绿氢项目建设，已有4个省级行政区、3个市级行政区发布关于新能源制氢制度松绑的相关政策，并通过直接生产补贴、电价优惠和配套奖励（风光指标）支持绿氢发展，国内绿氢招标密集落地，2023年行业进入快速发展期。
机构统计目前规划绿氢项目近15GW，其中2023年1-2月开标项目达到730MW，预估全年开标项目超2GW（对应10万吨），同比翻番。
在俄乌冲突的背景下，欧盟对氢能尤其是发电领域的应用寄予厚望，希望通过发展氢能摆脱对外天然气依赖，并设定了严格的绿氢门槛以配合后续碳关税的实施。欧盟在2022年RepowerEU规划中明确提出到2030年分别自产、进口1000万吨可再生氢。
欧盟对制氢的排放设定了严格的门槛，以配合其未来碳关税的实施，将推出碳差价合约（CCfD）以促进绿氢在工业领域应用，并拟成立欧洲氢能银行；欧盟创新基金承诺出资8亿欧元计划2023年下半年开始氢能补贴项目招标（招标项目的制氢有固定溢价）。
在2022年12月，西班牙、葡萄牙与法国共同公布了约28亿欧元的H2Med管道建造计划，该管道每年将由西班牙向法国和葡萄牙输送200万吨绿氢。总体来看，欧盟绿氢发展将进入实质阶段。
美国的发展路线同样明确，给予绿氢丰厚的补贴。美国的《国家清洁氢能战略和路线图（草案）》对未来美国氢能发展提出明确规划，到2030、2040、2050年美国清洁氢需求将分别达到1000、2000、5000万吨/年。同时，推出《通胀削减法案》（IRA）和《两党基础设施法》（BIL）等政策工具，从经济性角度刺激绿氢产业的发展。
IRA根据制氢碳排放水平，给予不同程度税收补贴优惠，有效电解制氢成本将进一步下降，刺激绿氢行业发展。BIL也通过近100亿美元预算，通过扶持不同细分环节，构建完整的氢能产业链。
绿氢替代并不遥远
未来市场空间巨大
绿氢性价比提升，主要来自于电费成本下降和碳排放考核的趋严。
目前国内最成熟的电解水制氢技术为碱性电解，整个制氢成本主要在于电费和设备折旧，其中电费占比70%-90%，折旧占比10%-30%。按照年生产时间2000小时，电耗5kwh/标方，电价0.3元/kwh，1000标方的电解槽制氢成本为25元/kg。目前煤制氢成本9-10元/kg，天然气制氢成本15元/kg，差距还有些大。
理想情况下，按照电耗4kwh/标方，电价0.15元/kwh，对应成本为15元/kg，则基本可与天然气制氢平价；若绿氢与风光、风电耦合，年利用小时提高至4000小时以上，则成本有望进一步下降至11元/kg以内，则基本可以实现与煤制氢平价。
同时，绿氢实现零排放，若考虑碳价加持，若碳价从50元/吨提升至200元/吨，则绿氢成本在16-18元/kg即可实现制氨制甲醇平价。
专业机构预测，在零碳加持下，预估绿氢在2025-2027年基本可实现平价。
那绿氢带动产业链发展的市场有多大？
根据国际能源署，2021年全球氢气总产量（含合成气）约9400万吨，同比增长5.5%，占全球终端能源比重约2.5%，其中每年纯氢制备产量约为7000万吨。伴随世界各国减排承诺方案的推进，预计2030年全球氢气产量有望突破1.5亿吨。
根据主要国际能源组织的预测，到2050年全球的绿氢产量将远远高于蓝氢。IEA预测2030年电解水制氢及生物质制氢等绿氢产量占比将达34%，2050年全球绿氢产量将达3.23亿吨，较蓝氢产量高58%。
至2060年，几乎全部的氢气需求都将由低排放技术满足，其中近80%是电解水制氢，届时电解水制氢将成为具有成本竞争力的制氢工艺，耦合CCUS的化石能源制氢产量则将满足16%的氢气需求。而彭博新能源财经则预测2050年全球氢能产量将达到8亿吨，且全为绿氢。
而自2020年“双碳”目标提出以来，我国氢能产业发展加速，氢能产量由2017年的1915万吨增长至2021年的3300万吨，5年CAGR达14.6%，2021年32%的同比增速更是创下新高，目前已是第一大制氢国。并且氢储能2023年就是产业化元年，长周期氢储能项目建设还会加速绿氢生产。
数据来源：中国煤炭工业协会
产业链哪个环节正在受益？
当前，绿氢生产技术主要有碱性电解（ALK）、质子交换膜电解（PEM）、阴离子交换膜电解（AEM）以及固体氧化物电解（SOEC）四种。其中碱性制氢技术成本最低，国内90%项目采用该技术，海外此前以PEM为主，近两年为降本也逐步转至碱性路线，预计未未来的规模化集中式电解水制氢以碱性为主。
数据来源：中国石化官网
碱性电解水制氢设备由四大部分构成，其中电解槽又是最核心的设备。
全套水电解制氢装置主要设备有：前端电器设备（变压器、整流柜、PLC程控柜、仪表柜、配电柜等），占成本比重20%；核心设备电解槽，占成本比重50%-60%；固液分离装置，占成本比重15%；后端干燥纯化系统，占成本比重10%；其他辅助系统如纯水机、冷水塔、冷水机、空气压缩机、碱液箱、原料水箱、补水泵等占成本比重5%。以1000标方/h的装置为例，目前售价1000万，其中电解槽售价500万左右。
未来几年电解槽设备招标有望期翻番增长，高峰期10倍空间。根据高工氢能统计，2021年国内电解水制氢设备出货722MW（含出口，不含研发样机），根据机构对各大项目跟踪，预估今年国内电解槽招标量可达2GW，对应400台1000标方碱性电解槽。
若2030年全球到绿氢占比有望达到30%，则高峰时期电解槽设备求需求2.5万台左右1000标方，按照单线价格700万，对应市场空间1750亿，其中国内占三分之一，市场空间近600亿。
此前电解水制氢行业规模还小，主要由718所（派瑞氢能为中船718所下属市场化企业）、考克利尔竞立和天津市大陆制氢设备三家占据绝大部分份额。2021年提出双碳目标后，隆基、阳光等光伏企业进入电解水行业，2022年大批厂商涌入，1000标方产线密集下线。
目前行业内可做及计划做碱性电解槽厂商超100家，行业产能或超10GW。2022年718、竞立、隆基三家占据市场近75%份额，三家订单主要来自中石化库车52台项目，其中竞立2022年出货230MW，市占率32%，份额第一。
趋势上看，龙头公司技术积淀深，性能指标领先且产品经过实地长时间运行检验过，优势明显，且从当前大项目招标看，由于电解槽要求稳定运行15年以上，业主方更倾向于与第一梯队、第二梯队厂商合作。
不过2023起开始，价格竞争会有所加剧，传统业务协同效应明显，可提供资源支持，技术研发激进的企业；以及依托集团内部资源（风光电站、化工园区），获得项目招标的公司，同样具备较强的发展潜力。
其中隆基绿能是全球光伏龙头，已实现组件一体化布局。公司在氢能领域研发的核心航道是降低制氢的单位电耗，2月推出世界领先的制氢装基备系列产品隆基ALKHi1，直流电耗满载状况低至4.3千瓦时每立方米，Hi1plus产品低至4.1千瓦时每立方米，可以降低10%以上的直流电耗，大幅降低LCOH，驱动绿氢经济性提升。隆基氢能2021年实现500MW产能，2022年实现1.5GW产能，预计2025年达到5-10GW。
阳光电源则是全球逆变器龙头，从光伏制氢入局氢能，成立全资子公司阳光氢能。目前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，及年产能GW级制氢设备工厂。
阳光氢能独立生产1000标方碱性制氢系统、兆瓦级PEM制氢系统对应的电解槽，可以提供包括制氢电源、电解槽、智慧氢能管理系统在内的成套系统解决方案。2022年，为内蒙古综合能源站项目提供碱性水电解制氢装置，为宁夏等地项目提供200标方PEM制氢装置。
背靠华电集团的华电重工，公司规划从上游制氢端和下游应用环节两个角度切入氢能领域。目前上游制氢端形成了1200标方碱性电解槽产品，年产能100套左右。22Q4公司和集团企业签订3.4亿元达茂旗项目，计划23年完工，需要交付碱性电解槽1000标方11台，PEM电解槽200标方5台。公司与下游各大汽车厂商都在做样品测试，与捷氢有合作，和布拉德也形成战略合作。子公司河南华电在研发储氢气瓶，未来计划布局氢气管道。
此外还有中长期战略规划智能加氢站的昇辉科技，定位PEM槽检测设备的科威尔，有风光制氢项目和参股投资的碱性电解槽产品的亿利洁能，制氢、储氢和加氢站装备业务的兰石重装，以及定位储存装备、运输装备、加氢装备的中集安瑞科，均能一定程度享受绿氢浪潮带来的市场红利。
