氢能专题之三:制氢端及绿氢平价之路.pdf

投资要点:
●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氨成本具备优势。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。
●目前国内在制氢端有所布局的企业包括:1)碱性电解槽:考克利尔竞立、天津
大陆制氢、汉氢科技、隆基绿能、天合光能、双良集团、明阳智慧能源、中集
集电、华电重工、昇辉科技等。2)PEM电解槽:阳光氢能、奥扬新能源。我
们认为随着国内外绿氢技术发展成熟以及可再生电源成本进一步降低,具备核
心技术壁垒的相关企业有望抢占市场份额,打开成长空间。
·风险提示。下游需求不及预期,政策推动不及预期。1.制氢技术:蓝氢为过渡方案,绿氢是终极路线
1.1目前的制氢方法
2022年全球氢气总生产量约9500万吨(同比+3%),其中中国产量占比30%,目前传统化石燃料制灰氢仍为主要方式。2022年全球氢气总生产量约9500万吨,同比增长3%,大部分氢气通过传统化石燃料生产,其中天然气制氢是最主要的制氢方法,占产氢总量的62%,其次为煤炭制氢占21%,主要在我国,工业副产制氢占16%。分区域来看,全球氢产量的70%集中在中国、美国、中东、印度和俄罗斯,其中中国由于炼油和化工行业的需求氢产量约占全球的30%。
目前低碳氢产量仅占0.7%,IEA预计到2030年低碳氢产量可达2000万吨。2022年全球低碳氢产量仅不到100万吨,占氢气总产量的0.7%。其中电解水技术生产的绿氢产量在快速增长,但2022年产量仍不足10万吨,同比增长35%。IEA预测,假设已宣布的建设项目全部投产,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。

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