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全球快看点丨产业深度：降本为王：论碱性和PEM电解水制氢技术路线的选择

2023-07-07 17:41:44 来源：国泰君安证券股份有限公司

(资料图片仅供参考)

不同电解水制氢技术路线，并不是非此即彼的关系，而是互相竞合，各有各的适用场景，目前业界也在探索耦合碱性和PEM 各自的优势，共同匹配绿电制氢。上游制氢产业的核心，是为了制备出足够便宜的绿氢，让下游能够用得起氢气，从而实现大规模工业化和消费级的用氢需求，减少二氧化碳排放。

从技术指标切入，理解不同的电解水制氢技术路线。围绕目前主流的碱性电解（ALK）和质子交换膜电解（PEM），选取电流密度/单位电耗、负荷范围/响应速率两组技术指标：①电流密度/单位电耗：电流密度决定设备成本，单位电耗决定能耗成本。电流密度越高，电解槽功率密度越大，单位功率电解槽材料用量越少，设备成本越低；单位电耗越小，每生成1Nm3氢气的耗电量越少，能耗成本越低。提高电流密度，降低单位电耗的核心均在于减少电解槽内阻。②负荷范围/响应速率：负荷范围越宽，响应速率越快→匹配风光耦合性越好。碱性电解槽负荷调节范围仅为20%-100%，难以快速启动停止和变载；PEM 电解槽负荷调节范围达0%-120%，可以实现快速启动停止和快速响应。目前业界也在探索两者耦合共同匹配绿电制氢的方案。

成本是决定碱性/PEM 电解槽渗透率的关键因素。国内出货量中碱性占据绝对主导，海外出货量中碱性略大于PEM；核心在于国内PEM 设备成本是碱性的4-6 倍，海外PEM 仅为碱性1.2-1.5 倍，PEM 的综合性价比优势在海外更为明显。未来，碱性电解槽主要以降低电耗，减少能耗成本为主，提高综合性价比；PEM 电解槽主要以提高电流密度，降低贵金属铱载量，同时通过国产化+规模化，降低设备成本，PEM 电解槽设备的下降路径曲线将更为陡峭。

预计到2030 年，国内用氢需求量将达4500 万吨，按电解水制氢占比15%、年工作小时数3000h 计算，对应电解槽累计装机量将达125GW，到2030 年电解槽市场空间将超1000 亿元。制氢端是氢能产业的核心重要环节，未来电解槽企业的竞争格局仍会不断演化，系统端隆基、三一等风光企业具备极强竞争力，材料端将涌现一批崭新的初创企业。

风险提示：成本下降不及预期、核心技术突破不及预期、产业政策不及预期

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