(報告出品方/作者:國金證券,姚遙、唐雪琪)
1.1 規(guī)劃和招標(biāo)逐步落地,綠氫放量高增已成趨勢
綠氫項目數(shù)量高增,已立項產(chǎn)能合計約達(dá)到 270 萬噸。當(dāng)前已投產(chǎn)的項目規(guī)模達(dá)到 4.9 萬噸,其中位于新疆庫車的國內(nèi)最大光伏制氫示范項目于 2023 年 8 月 30 日全面投產(chǎn), 我國首個萬噸級綠氫煉化示范項目正式落地,綠氫工業(yè)化規(guī)模應(yīng)用逐步開啟,電解槽進(jìn) 入規(guī)?;炞C時代。綠氫項目規(guī)劃持續(xù)高增,近兩年已立項的綠氫項目合計約達(dá)到 270 萬噸,放量高增已成趨勢。
綠氫政策規(guī)劃量高增,2025 年各地合計達(dá) 100 萬噸。自國家層面發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中 長期規(guī)劃(2021-2035 年)》后,各地積極規(guī)劃可再生能源制氫(綠氫),根據(jù)各地政府 發(fā)布的相應(yīng)氫能政策規(guī)劃,綠氫產(chǎn)能合計規(guī)劃量到 2025/2030/2035 年已達(dá) 100/100/250 萬噸。當(dāng)前國內(nèi)政策規(guī)劃地區(qū)全部集中于風(fēng)光資源較為豐富的三北地區(qū),其中內(nèi)蒙古 2025 年規(guī)劃量達(dá)到 50 萬噸/年,占比達(dá)到當(dāng)年加總規(guī)劃的一半,是全國綠氫推廣重點區(qū) 域。
綠氫規(guī)劃量帶動電解槽裝機(jī)量高增,2025 年預(yù)計在中性/樂觀情況下達(dá)到 19/28GW。綠氫 將采用電解槽電解水制取氫氣,綠氫規(guī)劃量的高增將帶動相應(yīng)設(shè)備的需求。以電解槽匹配光伏制氫為例測算,樂觀情況以及中性情況下,在對應(yīng) 100 萬噸綠氫規(guī)劃總量分別可 裝電解槽 28GW 和 19GW。預(yù)計在未來技術(shù)迭代和成本逐步下降的情況下,2025 年后電解 水制氫設(shè)備及綠氫市場將持續(xù)加速。測算假設(shè)與過程如下:
以 1000 標(biāo)方/小時堿性電解槽為例測算,基于電解槽不同的年運營小時數(shù),綠氫生 產(chǎn)規(guī)劃量對應(yīng)的電解槽裝機(jī)規(guī)模將有所區(qū)別,當(dāng)電解水制氫的電來自于光伏時,根 據(jù)光伏年發(fā)電小時數(shù),樂觀和中性情況下預(yù)計電解槽分別年運行1100和1500小時, 同時考慮到部分電解槽的電采用外購電力的情況,假設(shè) 2025 年光伏供電和外購電力 占比均為 50%、外購電力年利用小時數(shù)為 4000 小時,100 萬噸綠氫對應(yīng)樂觀和中性 情況下電解槽裝機(jī)量分別為 28GW 和 19GW。
電解槽招標(biāo)已達(dá) GW 級別,2023-2025 年 CAGR 將達(dá) 180%。2023 年 1-10 月綠氫項目電解槽 招標(biāo)量達(dá)到 1.3GW,結(jié)合 2025 年樂觀情況下 28GW 的規(guī)劃裝機(jī)量,預(yù)計 2023-2025 年 CAGR 將達(dá) 180%,放量已成趨勢。從 2023 年綠氫項目開工及 EPC 招標(biāo)情況看,共 7.82 萬噸綠 氫項目,773 Nm3 /h、260 余套電解槽短期內(nèi)將迎來招標(biāo)。從下游應(yīng)用領(lǐng)域看,主要集中 在交通、化工、儲能、工業(yè)四大領(lǐng)域應(yīng)用。
1.2 綠氫規(guī)劃高增下,消納問題逐步凸顯
氫氣具備工業(yè)原料和能源產(chǎn)品雙重屬性。氫氣作為一種二次能源,目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于 化工、電子、冶金、能源、航空航天以及交通等諸多領(lǐng)域,當(dāng)前社會上主要利用化石能 源作為原料制備氫,再將氫作為化工、冶金等生產(chǎn)過程物料加以利用。氫氣作為可持續(xù) 發(fā)展的清潔可再生能源,同時具有工業(yè)原料和能源產(chǎn)品的雙重屬性,可作為全球降低二 氧化碳排放、實現(xiàn)碳中和的重要能源載體。
氫氣可在多個生產(chǎn)和消費環(huán)節(jié)作為替代能源和原料,在工業(yè)、交通、電力、建筑等行業(yè) 中均有不同的應(yīng)用,其中最主要的用途包括燃料用氫、原料用氫,以及儲能用氫三類。
燃料用氫:主要場景包含重型道路交通、船運、航空、發(fā)電等領(lǐng)域。氫氣易燃且熱 值高,燃燒產(chǎn)物僅為水,不排放二氧化碳等溫室氣體,與傳統(tǒng)的化石燃料(石油、 天然氣、煤炭)相比,氫是終端零排放的清潔能源,可作為供熱或供電的燃料。目 前燃料用氫的應(yīng)用在全球范圍內(nèi)尚為有限,主要限制因素是燃?xì)漭啓C(jī)等設(shè)備設(shè)施的 技術(shù)成熟度不高,相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施和政策標(biāo)準(zhǔn)尚不完善。
原料用氫:主要場景包含鋼鐵、化工等領(lǐng)域。氫氣是重要的工業(yè)氣體,氫元素的強(qiáng) 還原性被用于多種化學(xué)反應(yīng),是眾多化合物的基礎(chǔ)元素之一?;ば袠I(yè)需要用氫制 備甲醇、合成氨等多種產(chǎn)品,冶鐵需要利用氫氣作為還原劑,多種高端材料的制造 在生產(chǎn)流程中均需要使用氫氣進(jìn)行加工。
儲能用氫:主要場景包含電力儲能領(lǐng)域。作為廣義儲能的一種形式,在一定的環(huán)境 條件和容器中儲存液態(tài)氫或氣態(tài)氫,通過燃料電池用于電力調(diào)峰以調(diào)節(jié)長時間和跨 區(qū)域的儲能,或?qū)滢D(zhuǎn)換為化合物,例如合成氨,增強(qiáng)氫能用于燃料/原料的靈活性。
氫氣使用結(jié)構(gòu)以合成氨、甲醇、煉油及直接燃燒為主。從氫氣的用途來看,最大應(yīng)用領(lǐng) 域是作為生產(chǎn)合成氨中間原料,氫氣產(chǎn)能占比約為 30%;第二是生產(chǎn)甲醇,包括煤經(jīng)甲 醇制烯烴的中間原料,氫氣產(chǎn)能占比約為 28%;第三是焦炭和蘭炭副產(chǎn)氫的綜合利用, 占比約為 15%(已扣除制氨醇,避免重復(fù)計算);第四是煉廠用氫,占比約為 12%;第五是 現(xiàn)代煤化工范疇內(nèi)的煤間接液化、煤直接液化、煤制天然氣、煤制乙二醇的中間原料氫 氣,占比約為 10%;其他方式氫氣利用占比約為 5%。
當(dāng)前氫氣供需趨于平衡,消納問題逐步顯現(xiàn)。當(dāng)前國內(nèi)外氫氣主要在石化化工行業(yè)被較 為廣泛的生產(chǎn)和利用,根據(jù)對石化化工行業(yè)主要涉氫產(chǎn)品生產(chǎn)能力的統(tǒng)計,當(dāng)前我國石 化化工行業(yè)氫氣總產(chǎn)能約為 4000 萬噸,氫氣產(chǎn)量約 3800 萬噸,氫氣消耗量約為 3540 萬 噸,從氫氣產(chǎn)量和消耗量來看,我國氫氣供需趨于平衡。根據(jù)上文統(tǒng)計的綠氫新增產(chǎn)能 數(shù)據(jù),已立項綠氫產(chǎn)能 270 萬噸、短期 341 萬噸、中期近 9000 萬噸的量級看,綠氫規(guī)模 將在未來幾年內(nèi)高速增長,在當(dāng)前氫氣供需趨于平衡的情況下,綠氫消納問題可預(yù)見性 的將逐步顯現(xiàn)。
1.3 四大場景消納綠氫,放量潛力多集中于三北地區(qū)
氫氣需求未來仍將持續(xù)穩(wěn)步增長,化工、鋼鐵、交通和儲能成為氫氣四大應(yīng)用消納場景。 “工業(yè)+綠氫”將在石化和鋼鐵行業(yè)開展示范,交通用氫逐步提升。石化工業(yè)和鋼鐵工業(yè) 是氫氣最大的應(yīng)用領(lǐng)域,綠氫促進(jìn)工業(yè)脫碳意義重大,效果也將更加明顯。隨著我國光 伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電成本不斷下降,西北“綠電”價格已低于 0.2 元/(kW·h),初步具備 提供工業(yè)綠氫的經(jīng)濟(jì)性,從已有綠氫項目和政策看,西北地區(qū)率先開展了綠氫+煤化工示 范,綠氫制合成氨生產(chǎn)綠氨、綠氫制甲醇生產(chǎn)綠醇等技術(shù)方案也在開展。
化工氫氣生產(chǎn)利用將持續(xù)增長,成為氫氣消納的重要場景。石化化工行業(yè)產(chǎn)品需求 隨全社會國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展而發(fā)展,產(chǎn)品需求總體上仍將穩(wěn)步增長,例如工業(yè)氮肥、甲 醇化工、甲醇燃料和中間氫氣產(chǎn)能預(yù)計未來仍將增長,總體上將會促進(jìn)氫氣需求增 長。當(dāng)前過半氫氣下游應(yīng)用集中于合成氨、甲醇及煉油領(lǐng)域,并且大多已立項的綠 氫項目應(yīng)用也集中于化工領(lǐng)域,未來化工領(lǐng)域?qū)⒊蔀闅錃庀{的重要場景。
鋼鐵行業(yè)氫氣需求結(jié)構(gòu)面臨調(diào)整,基于氫氣的新技術(shù)有望迎來突破性增長。在鋼鐵 工業(yè)中,副產(chǎn)的焦?fàn)t煤氣中含氫為 55%-60%,高煤氣含氫為 1%-4%,轉(zhuǎn)爐煤氣含氫為 0.2%-0.3%,另外利用 COREX 技術(shù)(熔融還原法)在生產(chǎn)鐵水過程中產(chǎn)生的煤氣含氫為 10%-30%(上述焦?fàn)t煤氣的含氫量已與焦化合并統(tǒng)計)。目前我國鋼鐵行業(yè)每年生產(chǎn)約 1400 萬噸的含氫副產(chǎn)品,其中高爐煉鐵使用約為 900 萬噸/年,電爐煉鐵消耗約 為 400 萬噸/年。根據(jù)國家有關(guān)鋼鐵行業(yè)去產(chǎn)能、確保粗鋼產(chǎn)量同比下降等要求,以 及廢鋼回收和氫氣直接還原鐵等技術(shù)逐步推廣,預(yù)計未來基于傳統(tǒng)高爐煉鐵所需要 的焦化產(chǎn)能將有所下降,焦化副產(chǎn)氫相應(yīng)下降;基于氫氣直接還原鐵技術(shù)的氫氣需 求或?qū)⒌玫酵黄菩栽鲩L。
我國氫能利用現(xiàn)階段以車用氫能為主,處于起步初期示范階段。截至 2021 年底,我 國燃料電池車保有量約為 9000 輛,車型以商用車中的重卡、公交大巴、輕卡、物流 車為主,截止到目前,已建成加氫站約 300 座,當(dāng)前車用氫能用量不到 1 萬噸,根 據(jù) 2025 年各地區(qū)政策規(guī)劃,燃料電池汽車保有量達(dá)到 11.8 萬輛,放量具備確定性 高,將拉動綠氫在需求側(cè)的消納,預(yù)計 2025 年氫氣需求量達(dá) 160 萬噸。
綠氫放量潛力多集中于三北地區(qū),成本和規(guī)模具備發(fā)展優(yōu)勢。各地可再生資源條件的差 異導(dǎo)致區(qū)域性綠氫發(fā)展分化,三北地區(qū)等區(qū)域可再生能源資源豐富,其低電價致使這些 地區(qū)范圍內(nèi)的綠氫與傳統(tǒng)制氫路徑的成本差異較小,在多種應(yīng)用場景具備經(jīng)濟(jì)性,也因 而綠氫在三北地區(qū)以風(fēng)光氫大基地形式率先進(jìn)行示范與規(guī)?;瘧?yīng)用。東部和中部地區(qū)資 源相對匱乏,同時電力需求旺盛導(dǎo)致綠電溢價,海上風(fēng)電成本尚處于準(zhǔn)平價階段,使得 綠氫成本與傳統(tǒng)制氫路徑成本具備一定差距,因而規(guī)?;尫殴?jié)奏滯后于三北地區(qū),然 而燃料電池汽車示范城市群均處沿海地帶,部分地區(qū)給予電解水制氫谷電優(yōu)惠電價,預(yù) 計東部地區(qū)以分布式為主進(jìn)行發(fā)展。