氢能源行业专题报告：制氢端及绿氢平价之路.pdf

氢能源行业专题报告：制氢端及绿氢平价之路。制氢端：蓝氢为过渡方案，绿氢是终极路线，2030 年光伏耦合绿氢成本有望降 至 1~1.5 美元/kg。2022 年全球氢气总生产量约 9500 万吨，同比增长 3%，目 前传统化石燃料制氢仍为主要方式，但包括绿氢和蓝氢在内的低碳制氢方法发 展迅速，IEA 预计到 2030 年，低碳氢产量可达 2000 万吨，其中主要分布在欧 洲（30%）和澳大利亚（20%）地区。目前国内灰氢成本最低（煤制氢 7~10 元 /kg、工业副产制氢 10~16 元/kg），绿氢的生产成本最高（市电生产成本 30~40 元/kg），未来绿氢取代灰氢主要受可再生能源成本、基础设施建设和维护成本、 资本成本下降推动。

绿氢技术：目前有四种电解槽类别，其中 ALK 碱性电解槽和 PEM 电解槽已经 实现商业化，SOEC 和 AEM 电解槽还处于实验阶段。1）ALK 电解槽：碱性电 解槽具有简单的堆叠和系统设计，投资成本低且相对容易制造，寿命可达 30 年 以上，是目前的主流电解水模式。未来降本重点是电极和隔板。2）PEM 电解 槽：制氢效率与电耦合性较好，但贵金属催化剂等稀有材料使得成本较高。未 来降本重点在双极板、PTL 以及催化剂涂膜层。3）SOEC 电解槽：效率高，热 机状态动载性能好，但需要高温热源，且寿命短，目前仍处于试验阶段。主要 挑战是耐用性，未来降本重点在电解质层和电极材料。4）AEM 电解槽：试图 将 PEM 的高效率和 ALK 的简单性相结合，目前还处于试验前期阶段，未来降 本重点在膜和离聚物。

绿氢平价之路：未来绿氢生产成本有望至多下降 85%，主要基于电力成本和电 解槽设备资本开支的下降，以及电解槽运行效率的提升和优化设计，其中 PEM 槽的降本重点在双极板和膜电极，碱槽的重点则在膜片/电极组件。目前碱性电 解槽由于成本较低且技术比较成熟为主流的技术路线，但 PEM 槽的灵活性和系 统附加值使得其未来市占率有望提升。IEA 估计未来三年碱性电解槽占比将保 持 60%左右，随后逐渐下降，到 2030 年装机量中碱性电解槽和 PEM 电解槽有 望平分市场。PEM 电解槽的重要成本组件为双极板和膜电极，膜电极中铂和铱 贵金属的成本占比高达 38%，并且铱可能为扩大制造规模的瓶颈。ALK 电解槽 的重要成本组件为膜片/电极组件，其中制备成本占比超 70%，材料成本相对较 低。系统层面，电解槽实现最佳规模效益的制造产能约为 1GW，随着全球电解 槽产能目标的扩大和输氢管道的普及，未来制造成本有望下降 40%。

蓝氢技术：国内蓝氢的生产路线包括煤气化结合 CCUS 制氢和 SMR结合 CCUS 制氢，目前北美的蓝氢技术较为领先，欧洲等地区也在积极筹备相关项目，全 球来看美国与中东蓝氢成本具备优势。CCUS 蓝氢技术在国内的降碳路径包括： 1）减少现役制氢设施的排放。2）为部分地区新增制氢产能提供具有成本效益 的手段。3）提供捕集的 CO2 和氢气生产运输燃料。生产路线方面，国内煤气 化制氢技术相对成熟，结合 CCUS 制氢成本将增加 40%，但捕集的 CO2 用于 EOR 可将成本增幅控制在 23%~30%。中国天然气重整工艺设施每年直接排放 约 4500 万吨 CO2，应用 CCUS 技术可实现其深度减排，其中甲烷重整制氢 （SMR）是目前应用最广泛的天然气制氢方法。