电力设备行业周报：风光消纳难题下氢电解槽潜力有多大？

风电、光伏装机快速增长，产生了较大的消纳压力，绿电制氢凭借持续成本下降、技术提升，已成为解决消纳的重要手段，正在迎来需求快速释放。 电解槽当前需求： 当前：2023年1月-12月初，以电解槽需求口径进行统计，2023年1月至12月初，合计电解槽招标量1.6GW，相比2022年出货量增长97.13%。招标主要以大项目驱动，技术路线以碱性为主，占92.1%。 2024年需求：2024年电解槽新增需求约为3.2GW，增长态势持续。随氢能政策支持力度加强，氢能项目审批开工招标有望加速，从项目角度出发，2024年电解槽新增需求最大值约为6.5GW。 远期：我们以绿氢渗透率方式计算实际电解槽潜在需求量，预计2023E-2025E年电解槽潜在累计需求量分别为8.9/19.4/29.4GW，电解槽潜在新增装机需求分别为3.64/10.52/9.95GW。 假设2030年绿氢渗透率为15%时，电解槽装机需求量为73.6GW，2023E-2030E复合增长率约35.3%，持续高速增长大大提升绿氢天花板。 如何看待电解槽价格？ 碱性电解槽现阶段价格企稳。我们统计碱性电解槽中标项目情况，以碱性电解槽系统（电解槽+后处理装置，不含电源）角度来看，项目中标平均价格在682~734万元之间，折算单W价格在1.36~1.47元/W之间。 远期价格趋势；当前实际运行项目存在漏液、跟随风光波动较差问题，项目要求由需要产品过度到需要好产品，竞争壁垒提升，头部厂商议价能力提升，电解槽有望通过规模化采购原材料驱动降本，进而降低电解槽价格。 如何看待电解槽竞争格局？ 当前：2023年头部集中度高,CR3约为74.3%，未来第二梯队份额有望提升。 未来：氢能项目由示范项目步入成熟项目周期，工控要求提升、电解槽参数优化等要求将明显提升行业壁垒，头部企业有望规模化效应带动降本。 氢能项目有望从政策驱动变为盈利驱动 当前制约氢能项目建设缓慢的原因主要在终端需求欠缺、终端价格昂贵等问题。今年招标大项目甲醇、氨气等项目提升需求，我们认为现阶段项目盈利能力主要体现在到厂绿氢平价化，中长期来看随着核心储运环节降本，加氢站规模高速提升，应用场景下沉，商用化度提升。 商用化进程加快：12月1日，中国燃料电池汽车大会上发布《共建中国氢能高速行动倡议》，以京津冀、上海、广东、郑州和河北五城示范群为基础的氢能高速网络建设。我们统计各省氢能中长期规划及行动方案，截至12月初，以我们不完全统计结果全国各地加氢站达到329座左右，结合各地2025年规划，2025年目标为1167座，目前还有838座加氢站待建。 投资建议 制氢环节建议关注隆基绿能、阳光电源、双良节能、昇辉科技等储运环节建议关注：厚普股份、开山股份、京城股份等氢能装备测试环节建议关注：科威尔 风险提示：项目建设不及预期，原材料价格变化，市场竞争加剧 1.如何看待当前电解槽需求和价格 1.1如何看待电解槽空间？ 2023电解槽需求实现同比高增 2023年1月-12月初电解槽招标达到1.6GW。依据项目招标/中标数据不完全统计，统计口径为电解槽需求口径（包括电解槽设备中标、EPC完成招标进行设备招标、框架招标）。招标中标项目来看，2023年1月至12月初，合计电解槽招标量1.6GW，相比2022年出货量增长97.13%（依据GGII数据显示，2022年电解槽出货量约800MW）。 图表1：2023年1月-12月初电解槽招标、中标不完全统计 招标项目规模以大项目驱动为主。我们统计招标/中标项目规模月度数据，其中2月招标297MW（大安风光制氢项目），12月招标565MW（中能建2023年制氢设备采购）招标量较多月份主要系当月大型驱动为主。 招标技术路线以碱性电解槽为主。我们统计不同类型招标情况，其中碱性招标1.51MW、占比92%，PEM招标66MW，占比4.02%，SOEC招标63MW，占比3.8%，技术路线以成熟度较高的碱性电解槽为主，为适应风光高波动性情况，部分项目同时配套招标PEM电解槽。 图表2：2023年氢能电解槽月度招标情况（MW） 图表3：2023年电解槽招标类型情况（MW，%） 2024需求展望：增长或仍将继续 2024年电解槽新增需求3.2GW。我们依据统计项目数据对明年电解槽新增需求进行测算，核心假设为1）当前正在进行EPC招标项目、2）风光电站已经开工项目、 3）制氢部分已进行环评公示，这三类项目有望明年开启电解槽设备招标。部分项目未明确实际电解槽招标量，我们以年制氢规划折算。依据我们不完全统计，2024年电解槽新增需求约3.2GW，增长态势仍将持续。 图表4：2024年新增电解槽需求（MW） 2024年电解槽潜在需求最大值约6.5GW，其中电解槽超预期需求约3.2GW。当氢能相关政策支持力度加强，下游需求提振时，我们认为氢能项目审批有望加速，签约、立项项目有望迅速进行前期工作，电解槽招标有望加快。依据我们不完全统计（包括招可研项目、备案项目、立项批复项目）结果，2024年电解槽超预期需求约3.2GW。 因此从项目角度出发，2024年新增电解槽需求最大值约为6.5GW。 图表5：2024年电解槽超预期需求（MW） 如何看待电解槽远期空间：2023E-2030E潜在CAGR约35.3% 我们以绿氢渗透率方式计算实际电解槽潜在需求量，假设2023E-2025E绿氢渗透率分别为1.8%/4.0%/6.0%；电解槽规格以1000标方为标准计算，考虑电解槽技术参数优化，电耗逐年略有降低，2025E电耗为4.1kWh /Nm3 。假定电解槽经济性利用小时数3500h（仅用谷电）。实际情况来看2023E-2025E年电解槽潜在需求量分别为8.9/19.4/29.4GW，电解槽潜在新增装机需求分别为3.64/10.52/9.95GW。 2030年绿氢渗透率为15%时，电解槽装机需求量为73.6GW，2023E-2030E复合增长率约35.3%。 图表6：以绿氢渗透率计算电解槽潜在需求 电解水制氢占比相对有限 ， 假设2023E-2025E新增风光装机分别为210GW/200GW/200GW时，电解槽潜在装机量占风光装机比例仅为0.92%/1.66%/2.15%，到2030年占比也仅提升到3.39%；从新增角度来看也仅为1.74%/5.26%/4.98%，2030E也仅为5.89%。大规模的电解槽装机并不会产生无电可用情况，因此在电能量供应侧相对充足情况下，长远来看电解槽核心驱动因素为项目盈利驱动。 1.2如何看待电解槽价格趋势？ 现阶段：价格阶段性企稳 碱性电解槽现阶段价格企稳。我们统计碱性电解槽中标项目情况，以碱性电解槽系统（电解槽+后处理装置，不含电源）角度来看，项目中标平均价格在682~734万元之间，折算单W价格在1.36~1.47元/W之间。 图表7：部分中标项目碱性电解槽价格 我们拆分各个项目中标厂家价格来看，碱性电解槽中标价格区间在628~770万元之间，中位数为691万元，单W价格在1.26~1.54元/W之间，中位数为1.38元/W。从今年电解槽中标情况分析，价格端并没有市场预期中的快速降价和恶性竞争。 我们从本次中能建框架招标结果来看，中标价格最高为726万元，平均价格为683万元，与中石化库车、吉电大安、国能宁东三项目平均价（706万元）相比，下降幅度约3%。其中阳光氢能中标价格最低约628万元，我们认为主要系规模化生产及原材料价格下降带动整体设备降本所致。 图表8：电解槽价格阶段性企稳（万元/台） 远期：壁垒提升，良性竞争 风光耦合制氢系统典型形式主要包括并网制氢、离网制氢两种。其中离网场景由风光电站（含变流器）由直流母线链接而成。并网场景中电源侧风光机组首先接入交流母线并网，下网再通过变流器接入直流母线供电解槽。 图表9：风光制氢离网类型系统结构 图表10：风光并网制氢类型系统结构 目前问题-风光波动会导致电解槽内部环境变化，产生漏液。风电、光伏具有波动性，因此需要电解槽具备一定性的波动性负荷跟随能力，如在30%-120%的额定功率区间内运行，当电力波动性变化时，电解槽内温度、点位等参数发生瞬态变化，水或碱液等传质响应会滞后，造成局部高温或高电势，对电极、隔膜材料产生严重影响。 如下图所示，当输入功率波动时，电解电压发生小幅变化，但电流发生了显著震荡，因此会影响电解槽电极反应，偏离稳态工况。当电流快速增加时，电解槽反应区域温度也随之增加，会导致报警等情况。 图表11：在电源功率波动下电解槽电流和电压变化 图表12：电源功率波动下电解槽温度变化 发展趋势一：各环节工控要求提升。电解槽由多个电解小室叠加而成，由极框、电极、主极板、隔膜、垫片等组成，1000标方电解槽可能需要300个单独电解小室，因此各环节均需要提升精细度和标准，如使用优质垫片、隔膜材料，如高标准的组装工艺确保电极和隔膜之间不存在空隙等。 图表13：碱性电解槽外观 图表14：碱性电解槽单电解小室三维模型 发展趋势二：IGBT替代晶闸管。晶闸管方案功率因数低、谐波畸变率高、响应速度慢。使用IGBT电源作为碱性电解槽整流电源，IGBT电源可减少整流过程中产生的谐波含量，从而减少对电网及发电设施的危害，同事响应速度较块，综合转换效率高。 图表15：部分制氢项目已采用IGBT电源 发展趋势三：电解槽大型化、低能耗、宽负载。过去以1000标方为检验各厂家硬实力标准，随着技术迭代迅速，年初至今各大厂商陆续发布新的碱性电解槽产品，新产品达到2000标方，其中爱德曼11月发布产品达到4000标方，该电解槽由100Nm ³/h标准模块化电解槽并联而成。以隆基氢能介绍， 2000Nm ³/h电解槽和1000Nm ³/h电解槽相比，占地面积可节约30%，重量减轻20%，CAPEX可降低20%。 图表16：碱性电解槽规模向大型化发展 目前氢能项目由示范项目步入成熟项目周期，技术验证后，大批量项目有望加速建设。氢能项目具有初始投资高，制氢相对危险等特点，因此业主方对电解槽要求较高，现在对电解槽需求从有产品到有好产品过度，竞争壁垒或将提升，产业链有望进入以技术为导向的竞争模式。 竞争格局：2023年头部集中度高,未来第二梯队份额有望提升 2023年1-11月中标情况来看，头部集中度较高，CR3为74.3%。我们以2023年电解槽中标企业量和份额情况来看（公开中标信息，不完全统计），中标企业前三依次为派瑞氢能、阳光电源、隆基氢能，中标量分别为135/131/95MW，市占率分别为27.8%/27.0%/19.5%，CR3集中度则为74.3%。 图表17：中标企业中标量情况（MW） 图表18：中标企业占比情况（%） 二线厂商竞争力提升，未来项目有望开启框架招标形式。12月12日，中国能建2023年制氢设备集中采购招标中标候选人结果公布，我们依据本次框架结果来看，本次短名单或依据综合实力排布，二线厂商成功入围框架体系内，体现公司竞争力，贡献业绩。当前电解槽处于招标放量期，主要业主方主要为大型央国企，如中石油、中石化、中能建、中电建、五大发电集团等，随着项目增多未来有望开启框架招标形式。 图表19：中能建框中标企业名单及电解槽报价情况 2.氢能项目将从政策驱动变为盈利驱动 当前制约氢能项目建设缓慢的原因主要在终端需求欠缺、终端价格昂贵等问题。 今年招标大量制甲醇、制氨等项目，明显提振需求。我们认为现阶段项目盈利能力主要体现在到厂绿氢平价化，中长期来看随着核心储运环节降本，加氢站规模高速提升，应用场景下沉，氢能商用化应用赋予长远逻辑。 图表20：2023/12/15日部分地区绿氢、蓝氢平均价格（元/kg） 现货市场建设推动电价价格分层，低电价时段制氢接近蓝氢成本，目前招标项目主要为风光一体化制氢项目，西北地区风光资源丰富，电价水平相对较低，且低电价时段长，并网制氢项目经济性强。以甘肃为例（已进行现货市场连续运行），当利用小时数为