【行业研究报告】基础化工-2023年中国制氢电解槽行业词条报告

关键词氢能源基础设施制氢技术氢能源电解槽关键词氢能源基础设施制氢技术氢能源电解槽2023年中国制氢电解槽行业词条报告制氢电解槽行业定义1.电解水是将水分解为氢气和氧气的电化学过程，电解槽是电解水制氢系统的核心，也是电解反应发生的主要场所，由若干个电解小室组成，每个电解小室由电极、隔膜和电解质构成。电解液在阳极发生氧化反应产生氧气，在阴极发生还原反应产生氢气，电解水在制氢过程中无二氧化碳排放，因而被认为是未来最为理想的制氢方式。目前电解水制氢主要应用于浮法玻璃、电子等行业。制氢电解槽行业分类2.根据电解液的不同，目前制氢电解槽技术主要分为四类：碱性电解槽（AlkalineWaterElectrolysis,AWE）、质子交换膜（ProtonExchangeMembrane,PEM）电解槽、阴离子交换膜(AnionExchangeMembrane,AEM)电解槽和固体氧化物电解槽（SolidOxideElectrolysisCells,SOEC）。其中AWE和PEM电解槽已实现商业化应用，AEM电解槽和SOEC仍处于研发示范阶段。制氢电解槽行业特征3.中国制氢电解槽行业呈现出以碱性电解槽（AWE）为主、以质子交换膜（PEM）电解槽为辅的商业应用状态，阴离子交换膜（AEM）电解槽与固体氧化物电解槽（SOEC）仍在研究示范中。行业集中度较高，2022年出货量Top3企业市场占有率合计达80%。尽管未来增量空间巨大，制氢电解槽行业目前尚处于发展初期，仍面临着国产化程度不足与制氢成本高昂的技术设备风险。制氢电解槽发展历程4.全球电解水制氢技术自1800年开始已发展数百年，中国的制氢电解槽产业自20世纪50年代从前苏联援助项目中引进，可分为三个阶段：在1950-1989年的萌芽期，中国利用军工技术研发出加压水电解制氢装置，随着市场经济发展，电解槽从军用转向民用，应用于浮法玻璃、电子、钢铁还原剂等领域；在1990-2019年的启动期，中国加压电解槽的制氢规模得到提升，国产设备基本取代进口设备，并出口进入国际市场，同时“718大裂变”促进了电解水制氢设备企业的市场化进程；在2020年至今的高速发展期，“双碳”目标驱动众多行业聚焦绿色低碳技术，电解水制氢技术备受瞩目，传统企业扩产，新兴企业入局，外资加速布局中国市场，电解槽新品频出，仍以碱性电解槽（AWE）为主。开始时间：1950结束时间：1989阶段：萌芽期行业动态：中国最早的电解槽生产技术源自20世纪50年代初期从前苏联引入北京电子管厂的常压电解槽，由哈尔滨联合机械厂承接制造技术。哈尔滨联合机械厂推出的常压电解槽DY-24、DY-75、DY-125等型号曾一度应用于中国工业生产，尤其是电子、化工领域，广州重型机械厂和上海重型机械厂也参与了电解槽的技术研发。1966年，中船718所利用军工技术开发出加压水电解制氢装置。1976-1978年，化工专家许俊明领导的水电解制氧装置课题组开发出中压电解槽。20世纪80年代，中国冶金行业和电子行业从德国和美国进口一批电解水设备。此时制造业以引进技术为主，独立的研究机构资金来源遭遇挑战，国家鼓励厂所挂钩，将设备推向社会化。许俊明与中国建材设计院探讨工业应用，设计院提出浮法玻璃具有水电解制氢的需求。浮法玻璃成为中国电解槽民用市场规模化的第一个驱动力，718所的水电解制氢项目开启市场化进程，蚌埠玻璃厂、青岛玻璃厂成为电解槽的购买用户。出于电子行业和钢铁还原剂领域对氢的需求，北京国营东光电工厂、北京电子管厂等电子企业和包钢、首钢、唐钢、马钢等钢铁企业也陆续向718所采购加压电解槽。行业影响/阶段特征：中国自前苏联引入制氢电解槽生产技术，并利用军工技术研发出加压水电解制氢装置。随着市场经济发展，制氢电解槽从军用转向民用，应用在浮法玻璃、电子、钢铁还原剂等领域，开启市场化进程。开始时间：1990结束时间：2019阶段：启动期行业动态：1990年，水电解制氢装置被列为国家火炬计划项目，1994年被国家经贸委列为“国家级新产品项目”。进入90年代，加压电解槽单槽规格已覆盖80Nm³、100Nm³、120Nm³、125Nm³、200Nm³，第一批苏联引进的常压电解槽基本退出市场，进口设备也基本被国产设备替代。1992年7月18日，718所副总工程师许俊明决心投身市场经济浪潮，带领18位电解槽工程师南下苏州，在时任苏州政府官员的张碧航（现考克利尔竞立副董事长）的支持下成立苏州苏氢制氢设备有限公司，中国制造的加压电解槽设备也开始通过包钢、杭氧等企业在苏州成套出口，正式走向国际市场。苏州苏氢后改名为苏州竞立制氢设备有限公司，2018年比利时JohnCockerill集团承接了苏州竞立的全部人员和知识产权，扩大成立考克利尔竞立（苏州）氢能科技有限公司。1994年，部分工程师随许俊明返回北方，落地天津，于1995年成立天津市大陆制氢设备有限公司。“718大裂变”形成了中国加压碱性电解槽行业三足鼎立的格局，2008年，中船718所成立中船（邯郸）派瑞氢能科技有限公司。此后成立的电解水制氢设备企业如中电丰业、隆基绿能等，都有来自苏州竞立、天津大陆与718所的工程师。行业影响/阶段特征：水电解制氢装置被列入国家级项目，中国加压电解槽制氢规模提升，国产设备基本替代进口设备，并出口进入国际市场。“718大裂变”形成中国加压碱性电解槽行业三足鼎立格局，并为此后成立的电解水制氢设备企业提供人才资源。开始时间：2020阶段：高速发展期行业动态：2020年中国国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上首次提出中国“双碳”目标，之后在多种场合多次强调“双碳”目标，相关政策密集出台，众多行业面临碳减排压力。电解水制氢是目前工业化应用的制氢技术中接近零碳排放的先进技术，在新时期能源转型需求与政策驱动下迎来高速发展期，产业链日渐活跃，原有制氢电解槽装备企业纷纷扩产，众多新企业跨界入局，同时外资企业开始进入，零部件供应相关企业逐渐增多，电解槽的装置规模快速突破提升，新品发布日渐频繁。2021年4月，中国首台套MW级PEM制氢系统开机运行。2021年12月，由中国石化资本公司发起设立的恩泽基金与康明斯共同出资并于中国境内设立合资公司——康明斯恩泽(广东)氢能源科技有限公司。截至2022年12月，市场已发布20款电解槽新品，其中3款PEM电解槽，1款SOEC，16款AWE，暂无AEM电解槽发布。行业影响/阶段特征：“双碳”目标驱动众多行业聚焦绿色低碳技术，电解水制氢迎来高速发展期，传统电解槽装备企业扩产，新兴企业跨界入局，外资企业着力布局中国市场，制氢电解槽新品频出，仍以碱性电解槽（AWE）为主。制氢电解槽产业链分析5.制氢电解槽产业链的上游是包括隔膜、电极、质子交换膜、电解催化剂、气体扩散层、双层板等的电解槽组件，部分核心组件的国产化程度较低。碱性电解槽（AWE）的隔膜大部分使用进口品牌供应，电极生产制备已全部实现国产化。PEM电解槽的质子交换膜依赖进口产品，在催化剂的使用上依赖贵金属材料，降低贵金属含量已成为电解催化剂开发的主要方向之一。中游为制氢电解槽设备，2021年中国电解水制氢设备市场规模超过9亿元，出货量超过350MW，2022年中国电解槽总出货量在800MW左右。制氢电解槽制造企业可分为传统设备生产商与新能源龙头企业，前者深耕行业多年，建立了较高的技术壁垒，拥有成熟的客户资源，后者以子公司的形式跨界布局电解槽行业，并已成功下线电解槽产品，获取大型项目订单。下游是氢气储运，长期来看，采用罐箱运输液氢将成为未来氢气储运降本增效的重要解决方案制氢电解槽行业规模6.电解水制氢技术经过数十年的技术积累，2020年以后，随着“双碳”目标的提出与能源结构的优化，中国制氢电解槽行业进入蓬勃发展期，出货量呈高速增长趋势，2021年中国电解槽出货量超过350MW，占据全球电解槽出货量的70%以上，2022年中国电解槽总出货量在800MW左右，在2021年基础上实现翻番。当前中国制氢电解槽行业呈现出以碱性电解槽（AWE）为主、以质子交换膜（PEM）电解槽为辅的商业应用状态，但随着燃料电池技术的不断成熟与质子交换膜国产化的加速突破，长期来看，PEM电解槽的成本将持续降低，市场份额逐渐提高。随着电解槽核心组件和关键技术的不断进步，电解水制氢技术将得到更广泛应用，预计至2025年中国制氢电解槽总出货量有望超过2GW，至2026年总出货量接近4GW，行业规模接近50亿。中国电解槽出货量及市场规模运算模型中国制氢电解槽行业规模=制氢电解槽总出货量*AWE出货量占比*AWE投资成本+制氢电解槽总出货量*其他类型电解槽出货量占比*其他类型电解槽投资成本势银，高工氢电网，隆基官网，香橙会研究院，中国电动汽车百人会制氢电解槽政策梳理7.政策名称：《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》颁布主体：国务院生效日期：2021-09影响：3政策性质：指导性政策政策内容：统筹推进氢能“制储输用”全链条发展。构建以新能源为主体的新型电力系统，提高电网对高比例可再生能源的消纳和调控能力。加强氢能生产、储存、应用关键技术研发、示范和规模化应用。政策解读：强化绿色低碳发展规划引领，深度调整产业结构，积极发展非化石能源，构建清洁低碳安全高效能源体系，加快先进适用技术研发和推广，确保如期实现碳达峰、碳中和。政策名称：《2030年前碳达峰行动方案》颁布主体：国务院生效日期：2021-10影响：3政策性质：指导性政策政策内容：集中力量开展复杂大电网安全稳定运行和控制、大容量风电、高效光伏、大功率液化天然气发动机、大容量储能、低成本可再生能源制氢、低成本二氧化碳捕集利用与封存等技术创新，加快碳纤维、气凝胶、特种钢材等基础材料研发，补齐关键零部件、元器件、软件等短板。政策解读：指出集中力量开展低成本可再生能源制氢，推动绿色低碳技术取得关键突破，从而提高非化石能源消费比重，降低二氧化碳排放，初步建立清洁低碳安全高效的能源体系。政策名称：《2022年能源行业标准计划立项指南》颁布主体：国家能源局生效日期：2022-01影响：2政策性质：指导性政策政策内容：将电解质制氢及综合应用、氢电耦合技术、氢燃料电池发电站、燃料电池关键零部件作为能源行业标准计划立项重点方向。政策解读：根据能源行业发展需要，突出重点领域和关键技术要求，提出能源行业标准计划，将电解质制氢列入能源技术重点发展方向。政策名称：《“十四五”国家重点研发计划“氢能技术”重点专项2022年度项目申报指南》颁布主体：科学技术部生效日期：2022-03影响：3政策性质：指导性政策政策内容：针对氢能绿色制取与规模转存体系的重点专项包括：兆瓦级电解水制氢质子交换膜电解堆技术、电解水制高压氢电解堆及系统关键技术、固体氧化物电解水蒸汽制氢系统与电解堆技术、质子交换膜电解水制氢测试诊断技术与设备研发、高温质子导体电解制氢技术、耦合高附加值氧化产物的电解水制氢技术。政策解读：系统布局氢能的绿色制取技术，贯通基础前瞻、共性关键、工程应用和评估规范环节，描绘出氢能产业发展技术路径的目标愿景。政策名称：《2022年能源工作指导意见》颁布主体：国家能源局生效日期：2022-03影响：2政策性质：指导性政策政策内容：因地制宜开展可再生能源制氢示范，探索氢能技术发展路线和商业化应用路径。加快新型储能、氢能等低碳零碳负碳重大关键技术研究。围绕新型电力系统、新型储能、氢能和燃料电池、碳捕集利用与封存、能源系统数字化智能化、能源系统安全等6大重点领域，增设若干创新平台政策解读：深入落实能源安全新战略，统筹能源安全和绿色低碳转型，以科技创新和体制机制改革为动力，着力壮大清洁能源产业，提升能源产业链现代化水平。政策名称：《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》颁布主体：国家发展和改革委员会，国家能源局生效日期：2022-03影响：4政策性质：指导性政策政策内容：到2025年，形成较为完善的氢能产业发展制度政策环境，产业创新能力显著提高，基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产业体系。可再生能源制氢量达到10-20万吨/年，成为新增氢能消费的重要组成部分，实现二氧化碳减排100-200万吨/年。政策解读：统筹氢能产业布局，提升创新能力，完善管理体系，规范有序发展，提高氢能在能源消费结构中的比重，为构建清洁低碳、安全高效的能源体系提供有力支撑。政策名称：《“十四五”能源领域科技创新规划》颁布主体：国家能源局，科学技术部生效日期：2022-04影响：2政策性质：指导性政策政策内容：突破适用于可再生能源电解水制氢的质子交换膜（PEM）和低电耗、长寿命高温固体氧化物（SOEC）电解制氢关键技术，开展太阳能光解水制氢、热化学循环分解水制氢、低热值含碳原料制氢、超临界水热化学还原制氢等新型制氢技术基础研究。政策解读：以实现能源科技自立自强为重点，以完善能源科技创新体系为依托，着力补强能源技术装备“短板”和锻造能源技术装备“长板”，支撑增强能源持续稳定供应和风险管控能力，引领清洁低碳、安全高效的能源体系建设。政策名称：《关于“十四五”推动石化化工行业高质量发展的指导意见》颁布主体：工业和信息化部，国家发展和改革委员会，科学技术部，生态环境部，应急部，国家能源局生效日期：2022-04影响：1政策性质：指导性政策政策内容：加快突破新型催化、绿色合成、功能-结构一体化高分子材料制造、“绿氢”规模化应用等关键技术。鼓励石化化工企业因地制宜、合理有序开发利用“绿氢”，推进炼化、煤化工与“绿电”、“绿氢”等产业耦合示范。政策解读：加快推进传统产业改造提升，大力发展化工新材料和精细化学品，加快产业数字化转型，提高本质安全和清洁生产水平，推动石化化工行业基本形成自主创新能力强、结构布局合理、绿色安全低碳的高质量发展格局。政策名称：《“十四五”可再生能源发展规划》颁布主体：国家发展和改革委员会，国家能源局，财政部，自然资源部，生态环境部，住房和城乡建设部，农业农村部，中国气象局，国家林业和草原局生效日期：2022-06影响：1政策性质：指导性政策政策内容：突破适用于可再生能源灵活制氢的电解水制氢设备关键技术，研发储备钠离子电池、液态金属电池、固态锂离子电池、金属空气电池、锂硫电池等高能量密度储能技术。开展规模化可再生能源制氢示范。在可再生能源发电成本低、氢能储输用产业发展条件较好的地区，推进可再生能源发电制氢产业化发展，打造规模化的绿氢生产基地。政策解读：坚持优先发展可再生能源，实施可再生能源替代行动，提高可再生能源消纳和存储能力，巩固提升可再生能源产业核心竞争力，促进可再生能源大规模、高比例、市场化、高质量发展，有效支撑清洁低碳、安全高效的能源体系建设。制氢电解槽竞争格局8.中国制氢电解槽行业集中度较高，2022年电解槽出货市占率Top3企业合计占据80%的市场份额，三家企业分别属于传统设备生产商与新能源龙头企业。传统设备生产商包括源自中船718所的考克利尔竞立、中船派瑞氢能、天津市大陆制氢等，由于最早的电解水技术用于军工领域，传统设备生产商建立起较高的技术壁垒，拥有成熟的客户资源。新能源龙头企业包括隆基绿能、阳光电源等，均以成立氢能子公司的形式跨界布局电解槽行业，投资建设国家级电解水制氢示范项目。氢能子公司可为绿电制取绿氢提供大型电解水制氢设备，最终产出“光伏+制氢设备”的交钥匙工程项目，同时也会对外单独出售制氢设备。当前隆基股份、阳光电源的氢能子公司均已下线电解槽产品，并获取大型项目订单。但目前电解水制氢业务在新能源企业的整体营收中仍占比较低，同时具有投资周期长、回报慢、产品技术路线变动的风险。X轴名称：年度制氢相关业务营业收入单位：万元Y轴名称：营收额年增长率单位：%α轴名称：研发投入占比单位：%横轴：年度制氢相关业务营业收入；纵轴:营收额年增长率；气泡大小标准:研发投入占比上市公司速览制氢电解槽代表企业分析9.隆基绿能科技股份有限公司【601012】企业状态:开业注册资本:541295.2708万人民币企业总部:西安市行业:批发业法人:李振国统一社会信用代码:916101167101813521企业类型:股份有限公司(上市)成立时间:2000-02-14经营范围:半导体材料、太阳能电池与组件、电子元器件、半导体设备的开发、制造、销售；商品进出口业务；光伏电站项目的开发及工程总承包；光伏电站系统运行维护；LED照明灯具、储能节能产品的销售、技术服务、售后服务；合同能源管理。（依法须经批准的项目，经相关部门批准后方可开展经营活动）股票类型:A股品牌名称:隆基绿能科技股份有限公司:隆基绿能科技股份有限公司财务数据分析隆基绿能科技股份有限公司竞争优势公司成立了西安隆基氢能科技有限公司，致力于成为全球领先的大型绿氢装备与方案提供商，为全球绿色低碳转型提供绿氢解决方案。氢能业务团队完成搭建，业务规划定位基本清晰，实现首台1,000Nm³/h碱性水电解槽成功下线，截至2021年末，公司已初步具备了订单获取能力和500MW生产交付能力。公司始终坚持以提升客户价值为核心，秉承“稳健可靠、科技引领”的产品理念，通过加大研发投入和能力建设，以技术创新引领行业技术变革并推动行业发展，不断提升公司产品的市场竞争力。截至2021年12月底，公司累计获得各类专利1,387项，多项核心技术与产品处于行业领先地位。隆基股份2021年年度报告阳光电源股份有限公司【300274】企业状态:存续注册资本:148519.0984万人民币企业总部:合肥市行业:科技推广和应用服务业法人:曹仁贤统一社会信用代码:913401001492097421企业类型:其他股份有限公司(上市)成立时间:2007-07-11经营范围:新能源发电设备、分布式电源、及其配套产品的研制、生产、销售、服务、系统集成及技术转让；新能源发电工程、制氢系统及新能源汽车充换电设施的设计、开发、投资、建设和经营；电力电子设备、电气传动及控制设备、不间断电源、储能电源、制氢设备、新能源汽车充换电设备及系统、电能质量控制装置的研制、生产及销售；货物或技术进出口（国家禁止或涉及行政审批的货物和技术进出口除外）。（依法须经批准的项目，经相关部门批准后方可开展经营活动）股票类型:A股品牌名称:阳光电源股份有限公司:阳光电源股份有限公司财务数据分析阳光电源股份有限公司竞争优势自1997年成立以来，公司始终专注于新能源发电领域，坚持以市场需求为导向、以技术创新作为企业发展的动力源，培育了一支研发经验丰富、自主创新能力较强的专业研发队伍，研发人员占比40%以上，先后承担了20余项国家重大科技计划项目，主持起草了多项国家标准，是行业内为数极少的掌握多项自主核心技术的企业之一。截至2021年12月份，公司累计获得专利权1952项，其中发明812件、实用新型977件、外观设计163件，并且依托行业领先的技术储备，公司积极推动行业内相关标准的制定和优化，已先后组织起草了多项中国国家标准。作为国内最早布局氢能领域的新能源企业，公司致力于提供“高效、智能、安全”的绿电制氢系统及解决方案，拥有碱水电解制氢系统技术（ALK）和质子交换膜（PEM）纯水电解制氢系统技术两种技术路线，以及配套的MW级专用制氢整流电源、智慧氢能管理系统。目前已建成全国首个光伏离网制氢及氢储能发电实证平台，并携手中科院建成PEM电解制氢技术联合实验室，绿电制氢系统在吉林、宁夏、内蒙等多地光伏、风电制氢项目中得到应用。阳光电源2021年年度报告宁夏宝丰能源集团股份有限公司【600989】企业状态:存续注册资本:733336万人民币企业总部:银川市行业:化学原料和化学制品制造业法人:刘元管统一社会信用代码:916400007749178406企业类型:股份有限公司(台港澳与境内合资、上市)成立时间:2005-11-02经营范围:一般项目：高端煤基新材料（多种牌号聚烯烃及聚烯烃改性产品）生产及销售现代煤化工及精细化工产品（甲醇、乙烯、丙烯、混合C5、轻烃、混合烃、MTBE甲基叔丁基醚、丙烷、1-丁烯、纯苯、混苯、二甲苯、重苯、非芳烃、液化气、中温沥青、改质沥青、蒽油、洗油、混合萘、酚油、轻油、硫磺、硫酸铵、液氧、液氮、氯化钠、硫酸钠、液氩等）生产及销售焦化产品（焦炭、粗苯、煤焦油）生产及销售煤炭开采、洗选及销售焦炭（煤）气化制烯烃及下游产品项目建设矿用设备生产及维修压力容器、压力管道安装、维修及检测仪表、阀门校验内部研发、人事管理、发电业务、输电业务、供（配）电业务（以上经营范围凭相关许可证和资质证书经营）（除许可业务外，可自主依法经营法律法规非禁止或限制的项目）股票类型:A股品牌名称:宁夏宝丰能源集团股份有限公司:宁夏宝丰能源集团股份有限公司财务数据分析宁夏宝丰能源集团股份有限公司竞争优势公司本部位于中国能源化工“金三角”之一的宁东国家级能源化工基地核心区，产业链原料供给充足、便利，原料成本更低，内蒙子公司更加靠近华北、华东等主要产品销售区域，物流运输发达便利，运输成本更低。公司循环经济产业链一次性规划，集中布局，分期实施，形成了超大单体规模的产业集群，上下游生产单元衔接紧密，大幅降低了单体项目投资、公辅设施投资及财务成本，与国内同期同规模投产项目相比，投资成本节约30%以上。2021年度，公司研发投入比上年同期增长32.5%，新增申请专利34项，其中申请发明专利4项；新增授权专利26项，其中发明专利1项；新申请计算机软件著作权3项，并取得登记证书。2021年2月9日，公司第一台电解槽开始送电调试，首批建设30台1,000Nm³/h的电解水制氢设备，绿氢产能2.4亿Nm³/年(2.1万吨)，项目产出的氢气送入化工装置。宁夏宝丰能源集团股份有限公司2021年年度报告