评级（）双碳视角看氢能之一：氢作为能源载体的中长期投资机会凸显
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报告名称 ：双碳视角看氢能之一：氢作为能源载体的中长期投资机会凸显
评级 ：
行业：
证券研究报告 | 2022年04月12日
双碳视角看氢能之一
氢作为能源载体的中长期投资机会凸显 行业研究 · 深度报告
投资评级：买入
证券分析师：商艾华
010-88005311
shangaihua@guosen.com.cn
S0980519090001
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| 目录 | ||||
| 01 | 氢的中长期政策明确 | |||
| 02 | 氢的能源载体属性 |
| 03 | 氢能地位提升 | ||
| 04 | |||
| 投资逻辑 |
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| 报告概要 |
1、氢的中长期政策明确。中国作为世界第一大产氢国，氢能产业正在迅速发展。《氢能产业发展中长期规划（2021-2035 年）》补齐了我国 氢能顶层设计“1+N”中的“1”，意义在于从国家层面给予产业一个“身份证”。作为国家中长期氢能顶层规划，氢能“1+N”政策体系将逐 步完善。双碳目标下，氢能在中长期有三点定位：（1）氢能是未来国家能源体系的重要组成部分;(2)氢能是用能终端实现绿色低碳转型的重 要载体;(3)氢能产业是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。同时，国家后期会不断完善氢能体系建设。
2、氢的能源属性。氢能作为跨行业跨部门的二次能源具有变革作用，氢能作为二次能源,属于零碳能源。氢能非常高效，热值是汽油的3倍，氢燃料电池的效率可达60%。氢能可以作为电、热、气等能源互联的媒介，是在可预见的未来实现跨能源网络协同优化的唯一途径。我国要实 现“3060 目标”必然需要氢能作为重要组成部分参与国家能源体系。
3、氢能地位提升。能源生产方式及消费方式发生变革，在能源变革的过程中，传统能源结构向新的能源转型结构转变中氢能的作用起到关键 作用，作为零碳能源推动较难实施减排行业进行深度减碳脱碳。
4、投资逻辑：绿 氢 发 展 远 景 清 晰 ， 看 好 电 解 水 制 氢 装 备 放 量 。 1）鼓 励 发 展 绿 氢 符 合 能 源 安 全 战 略 ； 2 ） 绿 氢 能 够 推 动 化 工 和 炼 钢 等 难 以 脱 碳 的 行 业 脱 碳 。 3）绿氢发展目标量化数字进一步明确；4)可再生能源将替代传统化石能源占据主导地位;5）风电制 氢技术基本原理和系统架构；6）光伏发电制氢技术基本原理和系统架构；7）风光互补发电制氢技术/多能耦合发电制氢；8）电解水制氢技 术迎来发展机遇期；9）电解水制氢技术方兴未艾；10）电解槽作为可再生能源生产绿氢的核心设备具备投资价值；
投资策略：中国顶层规划了氢能作为能源体系中具备中长期的重要地位，因此我们认为氢能全产业链都值得长期关注。几乎所有关于制氢环 节装备公司暂时都没有上市，因此，我们建议重点关注拥有富余氢资源，具备加氢站、燃料电池开发应用技术和资金实力的公司。
风险提示：双碳政策低于市场预期；氢能领域关键核心技术进展缓慢；氢能后续配套的产业支持政策落地低于预期；市场需求低于市场预期。
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| 1.氢的中长期政策明确 |
中国作为世界第一大产氢国，氢能产业正在迅速发展，2019 年两会期间氢能及燃料电池首次被写入政府工作报告中， 2021年氢能被正
式写入“十四五”规划中，中央政府及地方地方各级政府推广氢能的政策密集出台，补贴力度进一步加大，截至 2021年底，全国范围内
省及直辖市级的氢能产业规划超过10个，地级市及区县级的氢能专项规划超过 30 个。2022年3月23日，国家发改委、国家能源局联合印
发《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》，明确能源属性，提出四大原则。
氢能首次被
| 属于推广阶段， | 推出了燃料电 | 写入政府工 | 氢能产业发展 |
| 作报告，指 | |||
| 暂未制定相关 | |||
| 出要推动充 | |||
| 计划 | |||
| 电、加氢等 | 中长期规划 | ||
| 池汽车要实现 | |||
| （2021-2035年） | |||
| 设施建设 | |||
| 千辆级市场规 |
模，并强调对
燃料电池汽车
补贴不退坡
| “十三五” | 2015年 | 2019年 | 2022年3月 |
| 之前 |
“十四五”
| 2014年 | 2016年 | 规划 | 实施氢能产 |
| 正式将“氢能与燃料电 | |||
| 池”作为能源科技创新 | 首次提出氢能发展路 | 业孵化与加 | |
| 战略方向 | 线图，将“氢能与燃 | 速计划，谋 | |
| 料电池技术创新”未 | 划布局一批 | ||
| 氢能产业 | |||
| 重点任务 |
资料来源：中央政府网，前瞻产业研究院，国信证券经济研究所整理
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| 1.氢的中长期政策明确 |
1.1.氢能补齐顶层设计“1”
《氢能产业发展中长期规划（2021-2035 年）》补齐了我国氢能顶层设计“1+N”中的“1”，意义在于从国家层面给予产业一个“身份证”。
作为国家中长期氢能顶层规划：
2021-2025年，目标明确，量化清晰。
2025-2035年，远景规划方向明确，量化指标随着N个政策的出台将逐步明确。
表1：氢能产业发展中长期规划（2021-2035 年）
| 时间 | 定性 | 定量 |
完善的氢能产业发展制度政策环境，提高产业创新能力，基
| 2025年 | 本掌握核心技术和制造工艺，初步建立较为完整的供应链和 | 燃料电池车辆保有量5万辆，加氢站数量 |
| 产业体系。氢能示范应用取得明显成效，清洁能源制氢及氢 | ||
| （一批），可再生能源制氢量达到10-20万 | ||
| 能储运技术取得较大进展，市场竞争力大幅提升，初步建立 | ||
| 吨/年 | ||
| 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。
形成较为完备的氢能产业技术创新体系、清洁能源制氢及供
2030年 应体系，产业布局合理有序，可再生能源制氢广泛应用，有
力支撑碳达峰目标实现。
形成氢能产业体系，构建涵盖交通、储能、工业 等领域的
2035年 多元氢能应用生态。可再生能源制氢在终端能源消费中的
比重明显提升，对能源绿色转型发展起到重要支撑作用。
资料来源：中央政府网，国信证券经济研究所整理
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| 1.氢的中长期政策明确 |
1.2.氢能“1+N”政策体系将逐步完善
《规划》延续了碳中和“1+N”政策文件要求。
《规划》是一个偏宏观趋势、从点到面、“大而全”的中长期规划，“N”部分将继续由各部委进行延续。
《规划》符合国家安全、能源革命、“双碳”目标和产业转型升级等大背景要求。
表2：“1+N”政策体系
| 1 2 3 4 | 可再生能源发电制氢支持性电价政策 完善可再生能源制氢市场化机制 健全覆盖氢储能的储能价格机制 探索氢储能直接参与电力市场交易 |
N
资料来源：中央政府网，国信证券经济研究所整理
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| 1.氢的中长期政策明确 |
1.3.双碳目标下，氢能中长期三点定位
氢能行业中长期三点定位：
• 氢能是未来国家能源体系的重要组成部分。
充分发挥氢能作为可再生能源规模化高效利用的重要载体作用及其大规模、长周期储能优势，促进异质能源跨地域和跨 季节优化配置，推动氢能、电能和热能系统融合，促进形成多元互补融合的现代能源供应体系。
• 氢能是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体。
以绿色低碳为方针，加强氢能的绿色供应，营造形式多样的氢能消费生态，提升我国能源安全水平。发挥氢能对碳达峰、碳中和目标的支撑作用，深挖跨界应用潜力，因地制宜引导多元应用，推动交通、工业等用能终端的能源消费转型和高 耗能、高排放行业绿色发展，减少温室气体排放。
• 氢能产业是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向。
以科技自立自强为引领，紧扣全球新一轮科技革命和产业变革发展趋势，加强氢能产业创新体系建设，加快突破氢能核 心技术和关键材料瓶颈，加速产业升级壮大，实现产业链良性循环和创新发展。践行创新驱动，促进氢能技术装备取得 突破，加快培育新产品、新业态、新模式，构建绿色低碳产业体系，打造产业转型升级的新增长点，为经济高质量发展 注入新动能。
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| 1.氢的中长期政策明确 |
1.4.不断完善氢能体系建设
表3：不断完善氢能体系建设
| 体系 | 核心 |
以需求为导向，带动产品创新、应用创新和商业模式创新。集中突破氢能产业技术瓶颈，
氢能技术创新体系建设 建立健全产业技术装备体系，增强产业链供应链稳定性和竞争力。充分利用全球创新资源，
积极参与全球氢能技术和产业创新合作
| 氢安全体系建设 多元制氢体系建设 市场及政府资源配置体系建 设 | 建立健全氢能安全监管制度和标准规范，强化对氢能制、储、输、加、用等全产业链重大 安全风险的预防和管控，提升全过程安全管理水平，确保氢能利用安全可控 构建清洁化、低碳化、低成本的 多元制氢体系，重点发展可再生能源制氢，严格控制化 石能源制氢。 突出企业主体地位，着力提高氢能技术经济性，积极探索氢能利用的商业化路径。政府发 挥完善产业发展基础性制度体系，强化全国一盘棋，科学优化产业布局，引导产业规范发 展 |
积极发挥规划引导和政策激励作用，统 筹考虑氢能供应能力、产业基础和市场空间，与
| 多元应用示范体系建设 | 技术创新水平相适 应，有序开展氢能技术创新与产业应用示范。坚持点线结合、以点带 面，因地制宜拓展氢能应用场景，稳慎推动氢能在交通、储能、发电、工业等领域的多元 |
应用
资料来源：中央政府网，国信证券经济研究所整理
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| 目录 | ||||
| 01 | 氢的中长期政策明确 | |||
| 02 | 氢的能源属性 |
| 03 | 氢能地位提升 | ||
| 04 | |||
| 投资逻辑 |
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| 2.氢的能源属性 | |||
| 2.1.氢能作为跨行业跨部门的二次能源具有变革作用 氢能作为二次能源,属于零碳能源。氢能非常高效，热值是汽油的3倍，氢燃料电池的效率可达60%。 氢能可以作为电、热、气等能源互联的媒介，是在可预见的未来实现 跨能源网络协同优化的唯一途径。 中国氢能联盟发布的《中国氢能源及燃料电池产业白皮书2020》显示，在2060年碳中和情景下，氢能在我国终端能源消费中占比将达20%左右，可再生能源制氢产量约为1亿吨。 壳牌发布最新报告《中国能源体系2060 碳中和报告》测算，中国在实 现2060年碳中和的路径风电和太阳能发电在能源结构中的占比提高到 80%；氢能占终端能源消费的份额从目前的较低水平提高到16%。（氢 的消费量将从目前的极低水平增长至2060年的17艾焦耳/年以上。相当 于5.8亿吨煤当量） 氢能在终端能源消费占比无论是16%，还是20%，我国要实现“3060 目 标”必然需要氢能作为重要组成部分参与国家能源体系。 因此，氢能作为跨行业跨部门能源，加快发展氢能能够对相关产业产 | |||
| 生变革作用。 | 资料来源：中国氢能源及燃料电池产业白皮书（2020），国信证券经济研究所整理 | ||
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| 2.氢的能源属性 |
2.2.氢能与电能作为重要的二次能源
| • 2019 年，中国的碳排 放占全球碳排放总量 的 27%。作为世界上 最大的能源消费国和 碳排放国，中国将逐 渐摆脱对煤炭的依赖，转向可再生能源和清 洁能源。 • 这一转变将推动低碳 和无碳能源、技术以 及新型增长产业的发 展，从而带来巨大的 机遇，氢能与电能作 为重要的二次能源在 能源供给以及各行业 终端消费中的应用替 代优势明显。 | 资料来源：IEA，壳牌，国信证券经济研究所整理 |
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| 2.氢的能源属性 |
2.3.氢能是未来国家能源体系的重要组成部分
2020年我国氢气产能大概在4100万吨，年产量在3300多万吨。
目前，中国氢气产能已超过4100万吨/年,其中化石原料（煤制氢、天然气重整等）制氢占70％，工业副产氢占比近30％，而电解水 制氢占比不到1％。
根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书2020》，要实现2060年碳中和目标，氢能将在重工业、运输、建筑供暖等难以脱碳的行业 发挥重要作用。2060年氢气的年需求量将从目前3300多万吨，增加到1.3亿吨左右，需求可能要翻4倍。
交通领域到2060年用氢能的量也要超过4000万吨，交通领域氢能应用对氢气的需求是完全新增长的一个量。
| 图1：中国氢气需求量（万吨） | 图2：中国氢气需求量预测（万吨） |
14000
12000
| 2060年 | 10000 |
8000
6000
| 2020年 | 4000 |
2000
| 0 | 2000 | 4000 | 6000 | 8000 | 10000 | 12000 | 14000 | 0 | 2020年 | 2030E | 2040E | 2050E | 2060E |
| 资料来源：中国氢能源及燃料电池产业白皮书（2020），中商产业 研究院，国信证券经济研究所整理 | 资料来源：中国氢能源及燃料电池产业白皮书（2020），中商产业 研究院，国信证券经济研究所整理 | ||||||||||||
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| 目录 | ||||
| 01 | 氢的中长期政策明确 | |||
| 02 | 氢的能源属性 |
| 03 | 氢能地位提升 | ||
| 04 | |||
| 投资逻辑 |
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| 3.氢能地位提升 |
3.1.能源革命：能源生产方式及消费方式发生变革
| • • | 2020 年 9 月，中国政府提出“3060 目标”，即于 2030 年前达到二氧化碳排放峰值，并力争于 2060 年前实现碳中和。实现 3060 目标并非易事。要实现该目标，时间紧任务重，中国必须以前所未有的速度，对其能源体系实施根本性变革。 | |
| 图3：中国能源体系的转变 | 图4：中国能源体系的转型 | |
| 资料来源：IEA，壳牌，国信证券经济研究所整理 | 资料来源：IEA，壳牌，国信证券经济研究所整理 |
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| 3.氢能地位提升 |
3.2.能源转型中氢能的作用
| • • • • • | 第一，可以实现大规模、高效可再生能源的消纳； 第二，在不同行业和地区间进行能量再分配； 第三，充当能源缓冲载体提高能源系统韧性； 第四，降低交通运输过程中的碳排放； 第五，降低工业用能领域的碳排放；代替焦炭用于冶金工业降低碳排放，降低建筑采暖的碳排放。 | |
| 图5：中国能源消费转型 | 图6：中国电气化率 | |
| 资料来源：IEA，壳牌，国信证券经济研究所整理 | 资料来源：IEA，壳牌，国信证券经济研究所整理 | |
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| 3.氢能地位提升 |
3.3.氢能作为零碳能源推动较难实施减排行业减碳
•中国实现3060要变革中国能源体系，变革能源供应和能源终端需求使用行业，尤其是较难实施减排的交通运输和工业 等行业。
•目前，工业排放占中国能源相关二氧化碳排放总量的24%，交通运输行业排放占11%。中国重工业规模大，中国水泥和 粗钢产量占全球总产量的60%，重要工业化学品产量占30%。
•重工业仍然是能源需求与消费的重要来源。因此，钢铁、水泥和化工等行业将需要优先考虑以低碳氢能和生物质燃料
来替代煤炭作为主要能源。
| 图7：重工业能源需求去碳化 | 图8：公路运输去碳化 |
| 资料来源：IEA，壳牌，国信证券经济研究所整理 | 资料来源：IEA，壳牌，国信证券经济研究所整理 |
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| 目录 | ||||
| 01 | 氢的中长期政策明确 | |||
| 02 | 氢的能源属性 |
| 03 | 氢能地位提升 | ||
| 04 | |||
| 投资逻辑 |
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| 4.投资逻辑：绿氢发展远景清晰，看好电解水制氢装备放量 |
4.1.鼓励发展绿氢符合能源安全战略
本次《规划》强调贯彻“四个革命、一个合作”能源安全新战略：推动能源消费革命、能源供给革命、能源技术革命、能源体制革命，全方位加强国际合作。
本次《规划》四大原则之一：安全为先，清洁低碳。不仅要确保氢能利用安全可控，重点在构建清洁化、低碳化、低成本的多元制氢体 系，重点发展可再生能源制氢，严格控制化石能源制氢。在中长期顶层规划中将绿氢作为保障氢安全的重大发展方向做了明确指引。
图9：氢的来源（2020年）
1%
30%
69%
| 化石原料制氢 | 工业副产氢 | 电解水制氢 |
资料来源：中国氢能联盟与石油和化学规划院,国信证券经济研究所整理
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| 4.投资逻辑：绿氢发展远景清晰，看好电解水制氢装备放量 |
4.2. 绿氢能够推动化工和炼钢等难以脱碳的行业脱碳
氢元素在地球上主要以化合物的形式存在于水和化石燃料中，而氢能作为一种二次能源，需要通过制氢技术进行提取。目前，现有制氢 技术大多依赖化石能源，无法避免碳排放。而根据氢能生产来源和生产过程中的排放情况， 2019年6月“世界能源理事会”把伴有大量 CO2排放的氢称为“灰氢”，把CO2通过CCUS或CCS利用或封存避免排放的氢称为“蓝氢”。用可再生能源电解水制得的氢被称为“绿氢”，是未来制氢的发展方向。目前，市面上绝大多数氢气是灰氢，约占当今全球氢气产量的95％。
表4：绿氢、灰氢、蓝氢简介
| 名称 | 定义 | 特点 | |
| 绿氢 | 通过光伏发电、风电以及太阳能等可再生能源电解水制氢，转化率低、成本高，碳排少，随着电力成本下降，是 | ||
| 在制氢过程中将基本上不会产生温室气体 | 未来氢能主要供给路线 | ||
| 灰氢 | 通过化石燃料（例如石油、天然气、煤炭等）燃烧产生的 | 成本低、碳排高，是世界主要制氢来源 | |
氢气，在生产过程中会有二氧化碳等排放
| 蓝氢 | 在灰氢的基础上，应用碳捕捉、碳封存技术，实现低碳制 | 成本较低、碳排放量低，产量有限 |
氢
资料来源：Fitch Solutions，国际可再生能源机构，国信证券经济研究所整理
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| 4.投资逻辑：绿氢发展远景清晰，看好电解水制氢装备放量 |
4.2. 绿氢能够推动化工和炼钢等难以脱碳的行业脱碳
绿氢是发展氢能的初衷。所谓绿氢，是指利用可再生能源分解水得到的氢气，其燃烧时只产生水，从源头上实现了二氧化碳零排放，是 纯正的绿色新能源，在全球能源转型中扮演着重要角色。因此，灰氢、蓝氢与绿氢相比在生产氢能的过程却并不是百分之百“零碳”。发展氢能就是为了能源的“去碳化”，无碳能源生产“绿色的氢”才是真正清洁氢，是全球实现净零排放路径的关键和各国能源结构的 关键支柱，依靠清洁氢路径可以减少全球温室气体排放量的15%（二氧化碳排放量的20%）。
图10：氢的来源（2020年）
资料来源：阳光电源，国信证券经济研究所整理
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| 4.投资逻辑：绿氢发展远景清晰，看好电解水制氢装备放量 |
4.2. 绿氢能够推动化工和炼钢等难以脱碳的行业脱碳
钢铁和化工等能源密集型的基础材料行业，随着全球财富和城市人口数量增加，需求量持续增长，由于这些能源密集型行业的温室气体（GHG）排放比高。虽然行业变得高效，但其生产系统依赖化石燃料，导致相关碳排放难以降低。2017年，仅钢铁和化工行业的温室气体 排放量，就分别在总计369亿吨的全球与能源、工业相关的温室气体排放量中，占比达到8%和5%。 在钢铁行业，2019年消耗的21EJ能量 中，有40%来自煤炭，33%来自化石气体，20%来自电力。
图11：钢铁行业能量来源
20%
40%
33%
| 煤炭 | 化石气体 | 电力 |
资料来源：国际可再生能源署，国信证券经济研究所整理
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| 4.投资逻辑：绿氢发展远景清晰，看好电解水制氢装备放量 |
4.2. 绿氢能够推动化工和炼钢等难以脱碳的行业脱碳
随着绿氢生产成本的逐渐降低，绿氢有望成为一些难以脱碳的工业领域共同的“脱碳解决方案”政策制定者在支持能源转型时，可以使
用解决方案，其中包括绿氢、电气化、提高能源效率、提高材料效率、循环经济和碳捕获等。
图12：多种解决方案
资料来源：国际可再生能源署，国信证券经济研究所整理
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| 4.投资逻辑：绿氢发展远景清晰，看好电解水制氢装备放量 |
4.3.绿氢发展目标量化数字进一步明确
氢能产业发展中长期规划（2021-2035）中，对2025年明确了两个数字，一个是燃料电池车辆保有量约5万辆；另一个重要的量化目
标是可再生能源制氢量达到10-20万吨/年，绿氢成为除化石原料制氢和工业副产氢两大氢源之外的第三大氢源。
图13：2060年氢能不同应用领域消费占比（%）
资料来源：国际可再生能源署，国信证券经济研究所整理
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| 4.投资逻辑：绿氢发展远景清晰，看好电解水制氢装备放量 |
4.4.可再生能源将替代传统化石能源占据主导地位
随着我国“十四五”电力规划的实施，我国正加速能源清洁化转型，脱碳减排需求日益增长，在“十四五”期间，风电、光伏等可 再生能源将迎来爆发式增长，可再生能源将逐步替代传统化石能源占据能源领域主导地位。
风电、光伏等可再生能源作为波动性和间歇性能源，配置储能系统是解决当前大规模弃风、弃光问题的有效手段，还能提高电力系 统灵活性。也是解决我国可再生能源发电量过剩的根本办法。
氢能作为一种理想的能量储存介质，可有效的解决我国可再生能源消纳和并网稳定性问题。
图14：氢能作为能源存储介质有效解决可再生能源消纳
资料来源：国际可再生能源署，国信证券经济研究所整理
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| 4.投资逻辑：绿氢发展远景清晰，看好电解水制氢装备放量 |
4.5.风电制氢技术基本原理和系统架构
风力发电制氢系统根据与电网连接情况可以分为并网型风电制氢系统和离网型风电制氢系统，目前我国离网条件下风电耦合制氢技
术尚处于起步阶段，大多采用并网型风电耦合制氢系统。
整体系统包括：风力发电机组、储能变流器（PCS）能量转换级控制系统、电解槽制氢模块、氢气压缩机、高压储氢罐等部分。
图15：风力发电制氢系统结构图
资料来源：国际可再生能源署，国信证券经济研究所整理
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| 4.投资逻辑：绿氢发展远景清晰，看好电解水制氢装备放量 |
4.6.光伏发电制氢技术基本原理和系统架构
光伏发电制氢即将太阳能面板转化的电能供给电解槽系统电解水制氢，系统整体结构类似风力发电制氢系统。其中光伏发电技术主
要是基于半导体的光电效应，光伏发电的主要核心元件是太阳能电池，其他还包括蓄电池组、控制器等元件等。
图16：光伏发电制氢系统结构图
资料来源：国际可再生能源署，国信证券经济研究所整理
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| 4.投资逻辑：绿氢发展远景清晰，看好电解水制氢装备放量 |
4.7.风光互补发电制氢技术/多能耦合发电制氢
风光互补耦合发电制氢系统由风力发电系统、太阳能发电系统、电解制氢装置及氢能储存和利用系统组成。
风光互补发电系统优点：1、利用风能、太阳能互补性，可以获得比较稳定的输出，系统有较高的稳定性和可靠性；2、再保证
同样供电的情况下，可大大减少储能蓄电池的容量；3、通过合理涉及与匹配，很少或者基本不用启动备用电源如柴油的发电机
组等，符合脱碳减排理念。
图17：风光互补耦合发电制氢系统结构图
资料来源：国际可再生能源署，国信证券经济研究所整理
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| 4.投资逻辑：绿氢发展远景清晰，看好电解水制氢装备放量 |
4.8.电解水制氢技术迎来发展机遇期
目前国内电解水制氢技术主要有碱性电解(AWE)、质子交换膜（PEM）电解和固体氧化物（SOEC）电解三条技术路线：
（1）AWE碱性点解技术：已经实现大规模工业应用，国内关键设备主要性能指标接近国际先进水平，设备成本较低，单槽电解制氢产量较大，适用于电网电解制氢。
（2）PEM电解技术：技术成熟度、装置规模、使用寿命、经济性等方面与国际先进水平差距较大，在国外已有通 过多模块集成实现百兆瓦级 PEM 电解水制氢系统应用的项目案例。PEM 电解技术运行灵活性，反应效率较高，能 够以最低功率保持待机模式，因此与波动性和随机性较 大的风电和光伏具有良好的匹配性。
图18：电解水制氢技术介绍
| 碱性电解水 | 碱性电解水制氢技术是目前市场化 程度最成熟、制氢成本最低的技术 |
电
| 解 | 质子交换膜电解水 | 质子交换膜电解水制氢技术较成熟， |
| 水 | ||
| 能适应可再生能源的波动性 | ||
| 制 |
氢
| 固定氧化物电解水 | 固体氧化物电解水制氢技术能耗最 低、能量转换效率最高 |
资料来源：国际可再生能源署，国信证券经济研究所整理
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| 4.投资逻辑：绿氢发展远景清晰，看好电解水制氢装备放量 |
4.8.电解水制氢技术迎来发展机遇期
目前国内电解水制氢主要有碱性电解(AWE)、质子交换膜（PEM）电解和固体氧化物（SOEC）电解三条技术路线：
（3）SOEC 电解技术的电耗低于碱性和 PEM 电解技术，但尚未广泛商业化，国内仅在实验室规模上完成验证示范。 由于 SOEC 电解水制氢需
要高温环境，其较为适合产生高温、高压蒸汽的光热发电等系统。
图18：电解水制氢设备介绍
资料来源：《电解水制氢设备介绍》，国信证券经济研究所整理
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| 4.投资逻辑：绿氢发展远景清晰，看好电解水制氢装备放量 |
4.9.电解水制氢技术方兴未艾
目前国内电解水制氢主要有碱性电解（AWE)、质子交换膜（PEM）电解和固体氧化物（SOEC）电解三条技术路线：
（3）SOEC 电解技术的电耗低于碱性和 PEM 电解技术，但尚未广泛商业化，国内仅在实验室规模上完成验证示范。 由于SOEC电解水制氢需要
高温环境，其较为适合产生高温、高压蒸汽的光热发电等系统。
表5：3种电解水制氢技术各指标对比图
| 指标 | 碱性电解水制氢 | 质子交换膜电解水制氢 | 固体氧化物电解水制氢 |
| 电解质/隔膜 | 30%氢氧化钾溶液/石棉膜 | 纯水/质子交换膜 | 固体氧化物 |
| 额定电流密度/（A.cm-2) | 0.2~0.4 | 1~2 | 1~10 |
| 运行温度/°C | 70~90 | 50~80 | 700~1000 |
| 60%~75% | 70%~90% | 85%~95% | |
| 能源效率 | |||
| 负载范围 | 15%~100% | 5%~120% | — |
| 额定负载下冷启动时长/min | <50 | <20 | — |
| 能耗/（kw.h.m-3) | 4.5~5.5 | 3.8~5.0 | 2.6~3.6 |
| 较快 | 快 | 慢 | |
| 响应速度 | |||
| 系统运维 | 有腐蚀液体，后期运维复 | 无腐蚀液体，运维简单，成本低 | 目前尚处于实验室阶段，运维需 |
| 杂，成本高 | |||
| 求暂不明确 | |||
| 电堆寿命/h | 60000 | 5000~8000 | — |
| 3500~10000 | 7500~12000 | — | |
| 设备成本（元.kw-1） | |||
| 特点 | 技术成熟，已基本实现工 | 具有较好的可再生能源适应性，无 | 部分电能可以使用热能替代，转 |
| 化效率较高，高温条件下材料选 | |||
| 业大规模应用，成本低 | 污染，现阶段成本较高，国内暂未 | ||
| 实现商业化，质子交换膜更换成本 | 择困难，尚未实现商业化 |
较高，催化剂为贵金属
资料来源：中央政府网，国信证券经济研究所整理
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| 4.投资逻辑：绿氢发展远景清晰，看好电解水制氢装备放量 |
4.10.电解槽作为可再生能源生产绿氢的核心设备具备投资价值
| • | 绿氢生产是未来中国氢能供应与应用体系发展的关键环节。电解水制氢装备需求随着绿氢领域投资拉动。可再生能源制氢降本空间较大， |
根据中国氢能联盟预测，2025 年，可再生能源电解水制氢成本有望降低至 25 元/kg 氢气，彼时将具备与天然气制氢进行竞争的条件；
2030 年，可再生能源电解水制氢成本将低至 15 元/kg 氢气。
表6：PEM和AWE碱性电解制氢技术未来发展的评估
| 2025年 | 2030年 | 2040年 | 2050年 | |
| PEM电解槽能源转化效率 | 60% | 63% | 68% | 74% |
| 碱性电解槽能源转化效率 | 63% | 65% | 71% | 78% |
| PEM电解槽市场占比 | 5% | 10% | 20% | 40% |
| 碱性电解槽市场占比 | 95% | 90% | 80% | 60% |
| PEM电解系统设备价格（元/km） | 6000-12000 | 3000-8000 | 1500-4000 | 800-2000 |
| 碱性电解系统设备价格（元/kw） | 1250-2000 | 1000-1500 | 800-1200 | 600-1000 |
资料来源：中国氢能产业发展报告2020，国信证券经济研究所整理
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| 4.投资逻辑：绿氢发展远景清晰，看好电解水制氢装备放量 |
4.10.电解槽作为可再生能源生产绿氢的核心设备具备投资价值
| • | 目前AWE碱性水电解槽和PEM电解槽已经商业化，随着下游需求量放大市场空间广阔。中国氢能联盟对绿氢的需求测算，2050年氢能需求 |
约6000万吨，水电解制氢占比70%，电解槽系统装机量500GW，对应的市场规模在7000亿左右。
表7：中国绿氢装备市场规模预测
| 2025年 | 2030年 | 2040年 | 2050年 | |
| 电解水制氢占比 | 3% | 10% | 45% | 70% |
| 电解水制氢平均能耗（kwh、kg) | 53.0 | 51.4 | 47.3 | 43.6 |
| 电解槽系统装机量（GW） | ~10 | >35 | >200 | >500 |
| 电解系统市场规模（亿元） | >800 | >2000 | >6000 | >7000 |
资料来源：中国氢能产业发展报告2020，国信证券经济研究所整理
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| 4.投资逻辑：绿氢发展远景清晰，看好电解水制氢装备放量 |
4.10.电解槽作为可再生能源生产绿氢的核心设备具备投资价值
| • | 蒂森克虏伯伍德氯工程技术公司（简称“蒂森克虏伯”）近期与世界领先的工业气体供应商空气化工产品公司（Air Products）签署合 |
同，为沙特阿拉伯的未来城市NEOM建设一个超过2GW的水电解制氢工厂，这将是全球最大的绿氢项目之一。
•蒂森克虏伯作为电解技术的世界级市场领导者，率先探索出大规模解决世界重大能源和环境挑战的绿氢解决方案，这个工业级绿氢项目
可以作为创新性项目推动能源成功转型。
图19：水电解制氢技术中的氢价值链
资料来源：蒂森克虏伯公司，国信证券经济研究所整理
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| 4.投资逻辑：绿氢发展远景清晰，看好电解水制氢装备放量 |
4.10.电解槽作为可再生能源生产绿氢的核心设备具备投资价值
目前市场上有两种与商业相关的电解技术，可用于生产兆瓦级的氢气：碱性电解技术(AWE)和质子交换膜(PEM),有时也称为聚合物 电解质膜)电解技术。
国外PEM水电解制氢设备的公司及科研机构： NEL、SIEMENS、ITM Power、Hydrogenics（康明斯）等公司几乎囊括了世界范围内 的PEM电解制氢设备市场。目前PEM水电解制氢已迈入10MW级别示范应用阶段。 NEL-Proton PEM水电解制氢装置的部署量超过2000 套（分布于72个国家和地区），拥有全球PEM水电解制氢70%的市场份额，具备集成10MW以上制氢系统的能力。
国外碱性电解槽龙头：蒂森克虏伯，已与其战略供应商和合资伙伴De Nora将生产能力扩展到1GW。
图20：蒂森克虏伯20MW水电解槽模块（世界最大的标准模块）
资料来源：蒂森克虏伯公司，国信证券经济研究所整理
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| 4.投资逻辑：绿氢发展远景清晰，看好电解水制氢装备放量 |
4.10.电解槽作为可再生能源生产绿氢的核心设备具备投资价值
国内主流路线目前仍是碱性电解槽，龙头生产企业主要有三家：中国船舶718所、苏州考克竞立和天津大陆,目前暂时都 没有上市。
国内PEM制氢设备的主流厂商：中国船舶718所、中科院大化所、山东赛克赛斯、高成绿能、淳华氢能、深圳绿航等。此外， 光伏产业链巨头隆基股份、阳光电源也分别发布了碱性电解槽和 PEM 电解槽产品，其他相关的上市公司有滨化 股份（公司子公司山东滨华氢能源有限公司参股天津大陆 17.5% 的股权）、美锦能源（通过美锦气候壹号创业投资基 金（三亚）合伙企业，拟专项投资参股山东赛克赛斯氢能源有限公司）。
| 图21：分体安装式水电解制氢设备 | 图22：PEM纯水制氢设备 |
| 资料来源：中国船舶718所产品介绍，国信证券经济研究所整理 | 资料来源：中国船舶718所产品介绍，国信证券经济研究所整理 |
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| 4.投资逻辑：绿氢发展远景清晰，看好电解水制氢装备放量 |
投资建议：
| ➢ ➢ | 中国顶层规划了氢能作为能源体系中具备中长期的重要地位，因此，我们认为氢能全产业链都值得长期关注。 经过前文分析，几乎所有关于制氢环节装备公司暂时都没有上市，因此，我们建议重点关注拥有富余氢资源，具备 |
加氢站、燃料电池开发应用技术和资金实力的公司。其中滨化股份（1.6万吨副产氢）、万华化学（3.4万吨副产氢）
等具备氢能供应能力和转型基础。
| ➢ | 建议重点关注：在氢能领域战略布局来看绿氢生产和应用相关的宝丰能源。 |
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| 风险提示 |
一、双碳政策低于市场预期。
二、氢能领域关键核心技术进展缓慢；
三、氢能后续配套的产业支持政策落地低于预期；
四、市场需求低于市场预期。
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| 免责声明 |
| 国信证券投资评级 | ||
| 类别 | 级别 | 定义 |
| 股票投资评级 | 买入 | 预计6个月内，股价表现优于市场指数20%以上 |
| 增持 | 预计6个月内，股价表现优于市场指数10%-20%之间 | |
| 中性 | 预计6个月内，股价表现介于市场指数±10%之间 | |
| 卖出 | 预计6个月内，股价表现弱于市场指数10%以上 | |
| 行业投资评级 | 超配 | 预计6个月内，行业指数表现优于市场指数10%以上 |
| 中性 | 预计6个月内，行业指数表现介于市场指数±10%之间 | |
| 低配 | 预计6个月内，行业指数表现弱于市场指数10%以上 | |
分析师承诺
作者保证报告所采用的数据均来自合规渠道；分析逻辑基于作者的职业理解，通过合理判断并得出结论，力求独立、客观、公正，结论不受任何第三方的授意或影响；作者在过去、现在或未来未 就其研究报告所提供的具体建议或所表述的意见直接或间接收取任何报酬，特此声明。
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