氢能、燃料电池行业产业链系列报告之十五：碳中和及储能背景下，千亿氢储能市场一触即发

敬请参阅最后一页特别声明 1 氢能组 分析师：姚遥（执业S1130512080001） yaoy＠gjzq.com.cn 氢能&燃料电池行业产业链系列报告之十五 ——碳中和及储能背景下，千亿氢储能市场一触即发 双碳背景下可再生能源发电比例持续上升，新型能源结构转型催生储能需求。电力行业成为碳交易市场的先行试验田，双碳政策背景下我国向新型能源结构转型，可再生能源装机迎来高增，预计到2030年可再生能源发电占比超4成。风光发电具备波动性，新型能源结构下催生储能需求，其中长时储能需满足大规模应用和时间边际成本低的特性。 氢储能将成为长周期、大规模储能场景的最优选择，是非电能源消费领域碳中和的关键。氢储能属于广义储能，利用风光富余电能电解水制氢，在终端应用环节直接使用的方式。氢能大规模应用和时间边际成本低：1MWh储能下度电存储成本只需1300元，低于锂/液流电池1500/1400元；扩容成本低于蓄电池类，氢储能扩容仅需增加储氢罐而非使用资源矿，并且无自衰减更适配长周期储能。此外，氢能是与电同等重要的二次能源，是非电能源消费碳中和的关键。非电能源消费占比过半且大多为碳排放大头，非电能源消费领域的脱碳关键在氢能。上游侧耦合风光设备电解水制氢，可解决可再生能源电消纳及上网问题，风光氢储一体化项目正逐步落地，而下游多样化零碳应用将打开需求侧市场。 氢储能对应电解槽市场千亿规模，碱性率先起量、PEM后起更适配风光。基于对可再生能源发电量及氢储能需求量测算，预计2030年储能领域电解槽累计装机57GW，对应绿氢约230万吨，千亿市场规模。电解槽技术方面，碱性电解槽率先起量，长期看PEM电解槽有望开启替代进程。主流电解槽分为碱性电解槽（ALK）、质子交换膜电解槽（PEM）和固态氧化物电解槽（SOEC），前两种已商用化，SOEC仍处向产业化过渡状态。当前示范项目推广下，购置成本为首要因素，碱性电解槽优势显著，预计2025年前占比超九成；逐步向市场化运营发展下，全生命周期成本为关键，当PEM成本为碱性成本3-4倍时，两者可实现制氢成本基本持平，当前80%ALK+20%PEM两者混合搭配是成本最优解。 碳中和及储能背景下，氢储能将迎来千亿级规模的电解水制氢蓝海市场机会，其中布局相关高价值量及关键核心装备：电解水制氢设备、氢能项目EPC和制氢电源的企业将率先受益，推荐电解水制氢设备厂商：昇辉科技、华电重工、亿利洁能；氢能项目EPC承包商：陕西建工以及IGBT制氢电源企业：时代电气。 来源：Wind，国金证券研究所，数据截至2023年4月28日。注：时代电气预测值来自国金预测，其余为Wind一致预期。 技术研发进度不及预期，下游氢能需求不佳，政策落地不及预期。代码 公司 市值 /亿元 EPS/元 PE 相关业务 2022A 2023E 2024E 2025E 2022A 2023E 2024E 2025E 300423 昇辉科技 53 -1.97 - - - - - - - 碱性电解水设备 601226 华电重工 86 0.27 0.38 0.47 0.59 21.39 18.49 14.99 11.92 碱性电解水设备 600277 亿利洁能 146 0.21 - - - 20.37 - - - 碱性电解水设备 600248 陕西建工 231 0.97 5.61 4.90 4.05 4.31 1.11 1.27 1.54 氢能项目EPC 688187 时代电气 557 1.80 2.00 2.25 2.58 30.24 23.88 21.25 18.49 IGBT制氢电源 行业深度研究 证券研究报告 氢能&燃料电池行业研究 2023年04月29日 买入（维持评级） 行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 2 内容目录 一、双碳政策下可再生能源装机高增，新型能源结构转型催生储能需求 ................................. 5 1.1全国碳排放权交易市场正式启动，电力行业成碳交易市场先行试验田 ........................... 5 1.2双碳政策下能源结构转型，可再生能源装机迎来高增 ......................................... 6 1.3新型能源结构催生储能需求，长时储能需满足大规模应用和时间边际成本低的特性 ................ 7 二、氢能是大规模、长周期储能最优选，是非电能源消费领域碳中和的关键 ............................ 10 2.1氢能适用于大规模和长周期储能，大规模应用和时间边际成本低 .............................. 10 2.2上游耦合风光制氢、下游多领域零碳应用，氢能终章将推动可再生能源二次装机 ................. 14 三、氢储能对应电解槽市场千亿规模，碱性率先起量、PEM后起更适配风光 ............................ 20 3.1长时储能需求带动电解槽放量，风光配储下千亿市场空间 .................................... 20 3.2碱性电解槽率先起量，长期看PEM电解槽有望开启替代进程 .................................. 22 四、投资建议及相关公司 ........................................................................ 26 4.1 昇辉科技（300423.SZ） ................................................................. 26 4.2 华电重工（601226.SH） ................................................................. 26 4.3 亿利洁能（600277.SH） ................................................................. 27 4.4 陕西建工（600248.SH） ................................................................. 27 4.5 时代电气（688187.SH） ................................................................. 28 4.6 中国电研（688128.SH） ................................................................. 28 4.7 兰石重装（603169.SH） ................................................................. 29 4.8 中集安瑞科（3899.HK） ................................................................. 30 五、风险提示 .................................................................................. 31 图表目录 图表1： 国内碳排放结构 ........................................................................ 5 图表2： 2016-2022年我国发电量结构（亿kWh） ................................................... 5 图表3： 2016-2022年火力发电量（亿kWh）及碳排放量（万吨） ..................................... 5 图表4： 全国碳排放权交易市场收盘价（元/吨） ................................................... 6 图表5： 2021-2030年光伏、风电、水电、核电、火电累计装机量预测（亿kW）......................... 7 图表6： 2021-2030年发电结构预测（亿kWh） ..................................................... 7 图表7： 储能在电源侧、电网侧、用户侧的作用 .................................................... 8 图表8： 某地不同天气光伏发电的秒-分钟变化 ..................................................... 8 图表9： 德国发电-用电量的小时-天变化 .......................................................... 9 图表10： 2019-2022年平均每月发/用电量占全年比例 ............................................... 9 行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 3 图表11： 高比例可再生能源电力系统年持续净负荷曲线 ............................................ 10 图表12： 狭义与广义季节性储能原理示意图 ...................................................... 10 图表13： 氢储能在电力领域的应用链条 .......................................................... 11 图表14： 氢储能7天运行特性 .................................................................. 11 图表15： 氢储能全年储氢容量变化 .............................................................. 11 图表16： 四种储能方式的对比 .................................................................. 11 图表17： 各种储能方式的最优储能容量、储能时长 ................................................ 12 图表18： 主流电化学储能方式对比 .............................................................. 12 图表19： 1MWh储能下主流电化学储能初始投资建设的度电成本对比（元/kWh） ........................ 13 图表20： 1kWh储能扩容下度电储能边际成本对比（元/kWh） ........................................ 13 图表21： 度电储能边际成本随扩容量变化测算（元/kwh） .......................................... 14 图表22： 电力能源与非电能源分类 .............................................................. 14 图表23： 高炉炼钢和氢炼钢技术路线 ..........................................