制氢电解槽产能过剩并未降低系统成本

约50%

彭博新能源财经的2023年电解系统基准资本支出涨幅

7.2

2023年底电解槽堆制造产能与2024年预期出货量的比值

16%

今年中国电解槽设备的价格降幅

电解系统不仅包括电解槽。开发商还需要支付电解前后使用的材料费用，以及应急费用等间接成本。许多开发商和包括彭博新能源财经在内的研究机构低估了这些支出。

许多电解槽制造产能仅存在于纸面上。许多电解槽堆组装工厂拥有机器，但因为缺少订单而人手短缺。电解槽堆子部件（如催化剂和交换膜）供应商的增产速度不及电解槽堆制造商本身，从而限制了市场的有效制造产能。

制造产能分布不均。2023年底，中国拥有全球约70%的电解槽堆组装产能，而2024年中国本地需求势将仅占全球总需求的40%。

交付时间在西方较长，但在中国很短，因供应链更发达。许多中国电解槽堆制造商囤积了关键的子部件，有些甚至已开始生产子部件。与此同时，西方制造商依赖少数被超额预订的子部件供应商。

一些电解槽堆制造商的订单已满，但它们属于例外。问题在于是否有足够的可靠产能可用。电解槽市场现阶段还太不成熟，无法作出评估。

近日，海通证券发布氢能行业报告《制氢：如何从风光过剩、利用小时和度电成本看电解槽未来机会》（以下简称“报告”）。

报告认为，制氢端（电解槽）机会来自于三条路，步步进阶：

1）“0电成本”型：弃风弃光率或放开，风光进一步过剩， “无成本”电带来氢能产品消纳机会。假设2030年弃风率20%，弃光率10%，则对应理论电解槽数403GW。

2）“0设备成本”型：部分省份出台政策，如新疆等，将氢能等同于储能设备，在配储要 求高的省份，如新疆25%，4小时，电解槽利用小时数在2000h时，氢能设备成本与储能 设备成本相近，经济性主要看卖绿氢产品和卖储能的电哪个收入高（此时氢能设备折旧相 当于不用考虑，因为本身配储也要相同成本，相当于“0设备成本”型）。

3）经济性或走通型：风光成本进一步下降，离网制氢也有经济性。23年年末-24年初，风光出现低价标（2023年11月，宁夏光伏项目EPC中标价有低至为2067元/kW。2024年3月， 内蒙古风电EPC有低至2152元/kW），据我们测算，当电解槽利用小时3000h，度电成本0.12元及以下（陆风造价约2600元/W），离网制氢经济性或走通，当电解槽利用小时达4000h，度电成本0.15元及以下，海风离网制氢经济性或走通。据我们测算在2030年前后， 海风度电成本降至0.15元/度电左右，陆风+光的度电成本降至0.12元/度电以下，离网制氢经济性或走通。但在部分风光竞争激励地区，如三北（陆风造价2600元/kW，年利用小时2325h，光伏造价2000元/kW，光伏利用小时数1600h），此步伐会更快，或2025年走通。

绿氢市场的快速发展给电解槽装备企业带来机遇。不管是作为主流应用的碱性电解槽，还是PEM电解槽，控成本、产品技术突破，都面临诸多挑战。

派瑞氢能研发总监袁先明博士表示：双碳背景下，氢能产业发展迅速，氢能产业涉及面广、产品覆盖面大，对于各行业带动效应显著（比如建立绿色甲醇体系、建立“氢-氨”储用体系、氢冶金技术等）；同时氢能核心技术和关键材料的创新和突破会引发全球新一轮科技革命，氢能产业的升级壮大也会推动产业链实现良性循环和创新发展。

目前绿氢的开发与应用在全球持续升温，大功率、高效率、低成本、长寿命的制氢设备是主要发展趋势，未来会形成适应模块化、组合式、自适应的多台套联动绿氢系统。另外他预测，2030年之前，碱性、PEM 电解制氢技术仍然会是市场主流应用，AEM与SOEC制氢技术将由实验阶段转为小型化应用阶段。降本方面，设备、用电、设备利用率、产业链是绿氢成本控制的四种有效方式，中国绿氢成本预计到2030年降至15元/kg左右，2050年可到10元/kg。

康明斯恩泽氢能业务发展和项目交付总监张可夫表示：从中长期来看，随着成本的不断下降，清洁氢的多元化使用场景将迅速扩大。目前国内电解水制氢项目主要是采用碱性槽，PEM制氢在国内市场占比较小，主要原因是因为其价格高并且缺乏在运行项目中验证其优势的机会。

降本增效是PEM制氢突围的关键。降本增效的方法包括提高电流密度、降低质子交换膜的厚度、提升双极板的加工工艺等，目前康明斯恩泽正在加快基于市场需求的产品迭代；此外，优化在新型能源架构下的氢电耦合系统设计，包括大型绿电制氢应用场景下ALK/PEM组合配比的经济型测算也是PEM制氢突围的有效路径。

天合元氢研发中心负责人李丹博士表示：目前碱性电解槽的效率较低，电流密度普遍在3000A/㎡，30%以下低负荷运行不稳定、频繁启停响应速度慢等现象成为行业痛点，需要有针对性的进行升级迭代。天合元氢通过对电解槽小室结构进行改良，对内部流场进行精细化设计。与合作伙伴共建创新生态，协同研发了创新的隔膜和高活性，高比表面积的催化剂，大大提高了产品的可靠性和稳定性，使电解槽在较高电流密度下，仍能实现30%负荷工况下持续运行8小时以上。

国氢科技先进制氢BG解决方案资深专家谷昇翰表示：氢能产业已上升为国家战略，在促进经济社会发展实现全面绿色转型，助力国家实现双碳目标中起到重要作用，绿色氢能源赋能各行业深度脱碳，是氢能产业的重点发展方向。

国氢科技的“氢涌智氢岛”一体化解决方案涵盖“氢涌”自主化装备和“氢涌”数智化平台，融合自主化软硬件集成、数智化整岛运行、集约化效益管理等特点，兼具“更经济、更高效、更安全、更可靠”多项优势。其中，氢涌智氢岛的三大数智化平台包含氢涌智算、氢涌智帷和氢涌智控；四大模块化系统包含电气系统、制氢系统、控制系统和辅助系统。在实际项目案例中，氢涌智氢岛方案优化结果显示，可将单位制氢成本降低4.2%。

三一氢能总经理饶洪宇表示：三一氢能建立了集成设计、材料研发、仿真分析、试验验证、电气控制、制造工艺、氢安全设计七大能力，目前已实现200-2000标方碱性槽（E系列）、100-1000标方撬装碱性槽（V系列）、4000-6000标方多合一分离纯化系统等产品量产。

亿纬氢能总经理汪瀛博士表示：亿纬氢能研发团队在AEM基础研究、关键技术突破、产品规划和开发方面取得了诸多成果，亿纬氢能从树脂聚合和树脂改性做起，实现了AEM膜产能一万平方米。此外，还对电解槽内部核心部件进行迭代升级，首套百千瓦级AEM制氢系统已发往湖北荆门，真正意义地进入工业用氢等应用场景中。

质子动力总经理吕大伟表示：SOEC在降低制氢能耗上优势明显。高温可提高电解效率20~30%，节电20~30%，与外部余热结合进一步节电，最高可达45%。目前，质子动力已经掌握了大功率SOEC系统集成技术，自主研发了蒸汽发生器、换热器、控制系统等BOP部件，集成了kW级、20kW级SOEC系统等。

中车株洲电力机车研究所综合能源事业部双碳技术中心氢能技术部部长夏文杰表示：他们推出了场站能量调度中心EMS、制氢装备监控中枢DCS、全控型IGBT电源、宽功率调节型电解槽及分离纯化装置。同时，自主开发了柔性风光制氢仿真系统，可开展“交/直流耦合离网制氢仿真设计”服务，为高效制氢提供最优解。