在人类历史的长河中，总有一些技术突破，引领着全球的变革，未来绿色能源重要一环的绿氢便是其中之一。而作为绿氢核心设备的电解槽，已经进入订单加速放量时期，聚焦了无数投资者的目光。
多因素驱动绿氢面临产业爆发
当前，绿氢已经具备产业爆发基础。
据毕马威《一文读懂氢能产业》显示，2021年我国氢气产量为3300万吨，同比增长32%，增速创历史新高。
资料来源：毕马威《一文读懂氢能产业》
目前，技术成熟、成本较低的化石能源制氢仍是我国氢能产业发展中前期的供氢主体，工业副产氢则作为中期低成本过渡性氢源，在分布式氢源在市场中起到补充作用。不过长期来看，更加清洁、高效的可再生能源电解水制氢占比逐渐扩大，并逐步取代化石能源制氢成为市场供氢主体，预计2050年产量比重达到70%。
资料来源：国海证券
主要受政策、新能源电力消纳需求推动，绿氢行业发展已经开始加速。
目前绿氢行业主要项目发现大型绿氢示范项目放量对于行业发展起到了非常大的助力作用，2022 年中石化库车项目占全年国内装机量的 1/3 左右，这些大型的绿氢示范项目助力电解水制氢行业走向成熟。
此外新能源特别是光伏、风电的发展产生了大量不稳定的电力，2022年我国弃风、弃光现象主要集中在三北地区，其中蒙东地区弃风率最高，达到10.0%；西藏弃光率最高，达到20.0%。这些电力目前需要配套大量的储能解决调峰调频的问题，而通过弃风、弃光进行电解水制氢，将能源转化为氢能储存，可以为燃料电池提供氢源、为工业领域提供绿色燃料，解决新能源电力就地消纳问题且利于长时储能。
为响应国家氢能产业发展中长期规划，国内三北地区多数省份均有对绿氢目标产量的规划发布，部分地区更是对绿氢生产直接进行补贴。其中内蒙古地区截至目前已批复四批共计37个风光制氢项目，风电装机总规模超过15GW，光伏装机总规模超过8GW，总制氢能力超过67万吨，总投资超过1692亿元。
此外，交通领域氢燃料车的放量、海外市场需求的高速增长都为国内绿氢能产业链带来了巨大的发展机遇，绿电制氢正迎来从1到N的产业爆发阶段。
而据《中国2030年“可再生氢100”发展路线图》预测，2030年我国氢气的年需求量将达到3700万吨左右，其中可再生能源制氢产量约770万吨，占比21%；2060年我国氢气的年需求量将增至1.0-1.3亿吨，其中，可再生能源制氢产量约0.75-1.0亿吨。
资料来源：中国国际氢能及燃料电池产业展览会-考克利尔竞立（苏州）氢能科技有限公司
核心设备电解槽规模千亿级别
碱性电解槽作为核心制氢设备，将迎来千亿级市场需求。
按照工作原理和电解质的不同，电解水制氢技术可分为4种：碱性电解水（ALK）、质子交换膜电解水（PEM）、高温固体氧化物电解水（SOEC）和固体聚合物阴离子交换膜电解水（AEM）。
目前国内电解水市场中主流技术路线为碱性水电解设备（ALK）技术，已完成商业化进程并占据市场主导地位，PEM技术受限于成本仍处于商业化初期，SOEC与AEM技术仍处于研发阶段。
资料来源：《中国电解水制氢产业蓝皮书2022》
碱性电解水制氢系统主要包括碱性电解槽主体和BOP（BalanceOfPlant）辅助系统。其中碱性电解槽主体由端压板、密封垫、极板、电极、隔膜等零部件组装而成。电解槽包括多个小电解室，通过螺杆和端板组装而成。每个电解小室以相邻的2个极板为分界，包括正负双极板、阳极电极、隔膜、密封垫圈、阴极电极6个部分。
电解槽内装填KOH或NaOH溶液作为电解质，隔膜将槽体分为阴、阳两室。在70~90℃的温度下通电反应，阴极和阳极分别产生氧气和氢气。由于电解质为碱性，电解槽设备容易受到腐蚀，设备使用时间相对较短，未来主要降本方式为延长设备使用时间以降低折旧成本。
碱性电解槽构成示意图资料来源：《中国电解水制氢产业蓝皮书2022》
国内发布的最大碱性电解槽单槽制氢规模达到2000Nm3/h，直流电耗最低可达4kWh/Nm3。由于碱性电解槽相较于PEM技术成本更低，单槽规模更大，是目前电解水制氢技术的首选。2021年国内碱性电解水制氢设备出货量达350MW，占据电解水制氢设备总出货量的99%。
资料来源：TrendBank《中国氢能与燃料电池产业年度蓝皮书2022》
根据中石化新疆库车绿氢示范项目招标统计，苏州竞立、隆基氢能及中船718所对碱性电解槽的报价基本一致。共计52台1000Nm3/h规格的碱性电解槽报价约为3.6亿元，由此测算得到单台电解槽售价约为692万元。
机构测算，到2025年全球氢气需求将达10554万吨，其中10%占比将为绿氢，即约1055万吨绿氢。假设每台电解槽每年开机时间均为4000h，共计需要1000Nm3/h规格的碱性电解槽2.95万个（1吨氢气=11200Nm3）；按照单价692万元计算，碱性电解槽市场规模约为2044亿元。
招标量不断增加，电解槽市场增长确定性提升。
据TrendBank统计，2022年中国电解槽总出货量约800MW，在2021年基础上实现翻番，其中，碱性电解水制氢设备的出货量约776MW，相较2021年的350MW同比翻倍有余，PEM电解水制氢设备的出货量约24MW。
目前，内蒙古目前批复的37个风光制氢项目中，11个已于2022年开工，剩余26个项目将于2023年内陆续开工。据专业人士测算，内蒙古规划产能落地后绿氢产能达到67万吨，假设每年开机时间为4000h，需要1000Nm3/h规格的电解槽1894个（1吨氢气=11200Nm3），仅内蒙古已批复项目对应碱性电解槽市场空间达131亿元。
除内蒙古外，新疆、甘肃、辽宁、吉林等地区风光制氢项目合计超过20个，总制氢能力超过36万吨。对应规格为1000Nm3/h的碱性电解槽超过1015台，市场前景广阔。
2023年1-5月，已公开招标电解槽的绿氢项目已经达到14个，合计电解槽招标量达980MW，超去年总和。从制氢项目电解槽企业中标份额看，阳光电源、派瑞氢能、隆基氢能位列前三，占比29%、23%、17%；已开标项目的电解槽大多为碱式，入选和第一中标候选人的碱式电解槽价格平均、中位数分别为802、723万元/套和734、709万元/套（1000Nm3/h）；PEM电解槽为580万元/套（200Nm3/h）。
产业链相关企业有哪些？
随着碱性电解槽进入批量应用阶段，国内厂商已经开始加速布局。
据TrendBank统计，国内已有超百家企业布局或规划碱性电解槽的研发或生产，2022年碱性电解槽企业已披露产能接近12GW。
资料来源：TrendBank
既有中船718、天津大陆、苏州竞力等老牌公司，其技术沉淀深厚，也有隆基绿能、阳光电源这样的新能源设备巨头，资金、技术实力雄厚，光伏业务与电解水制氢业务高度协同，以及华电重工、华光环能、昇辉科技等新兴势力加入。
其中作为全球光伏龙头企业的隆基绿能，较早进军氢能产业，电解槽出货领先。隆基于2021年成立子公司正式进军氢能产业，将光伏与制氢深度融合当前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备系列产品隆基ALKHi1，隆基氢能21年实现500MW产能，22年实现1.5GW产能，预计25年达到5-10GW。
依托华电集团的华电重工，电解槽订单则具有较高保障。公司1200Nm3/h碱性电解水制氢装置与气体扩散层产品已成功下线，运行平稳、性能先进、结构紧凑。目前已经成功实施泸定水电解制氢项目，并成功取得达茂旗20万千瓦新能源制氢工程示范项目，合同金额3.45亿元，预计在2023年内投产。
而主营环保与能源装备制造的华光环能，与电解槽深度协同。公司在2022年仅耗时70天就完成30Nm3/h碱性电解水制氢设备研发与制造，通过技术、材料升级大幅提高了电流密度、减小设备体积，现已完成产品中试。目前公司产氢量1500Nm3/h碱性电解槽已成功下线，在电流密度、产氢压力方面具备优势。
2020年全面布局氢能领域的昇辉科技，于2022年8月推出首台套100标方碱性电解槽制氢设备，历时120天1000Nm3/h碱性电解槽制氢成套设备在佛山成功下线，能耗低至4.3kWh/Nm?，领先行业平均水平，同时公司实现了设备电子电气组件的自控、自产。