2027年电解槽市场总规模3960亿？外资研究机构如何看中国氢能发展

近日，汇丰前海发布了《China Green Hydrogen Ready for prime time》（以下简称《报告》）。外企对于中国的专项研究还相对较少，更多是在对全球氢能产业发展的分析中作为一个区域进行研究。该报告从外资研究机构的角度，单独对中国绿氢市场进行了重点分析，预测了中国绿氢市场的发展拐点、市场规模、成本下降趋势和应用场景，并提出了评判因绿氢发展而重新估值的企业的两个规则。

报告的核心观点包括：

（1）2022-2025年中国的绿氢LCOH成本将下降38%；

（2）未来5年中国的电解槽装机量将达到120GW，市场总规模达到3960亿元，并在2024-2025年间出现市场向上的拐点；

（3）化工与钢铁是绿氢未来5年的主要商业化场景，电力储能和调峰是未来绿氢最重要的应用场景；

（4）绿氢产业链上企业未来2年相关业务营收有限，但大部分都将迎来估值重构的机遇。

从《报告》预测结论看，氢云链认为，汇丰的对中国的绿氢及电解槽市场的预测相对乐观，同时部分结论，或者是关注点与国内常见观点有所出入。与国内报告相互验证，定有裨益。氢云链对《报告》7个要点的梳理分析如下。

《报告》认为，目前已经来到绿氢规模化应用的起点，原因包括：

（1）化工企业对电解槽投资增加导致市场需求上升。宝丰、中石化等化工企业在减碳任务的推动下，正在加大对电解槽和绿氢环节的投资。

（2）政策驱动中国绿氢产业发展。一系列的政策，尤其是国家《氢能产业中长期发展规划（2021-2035年）》的发布，以及2万亿元人民币刺激计划对绿色项目的潜在支持，都将进一步推动绿氢的发展。

（3）成本下降使电解槽市场拐点临近。一是下一批大规模绿色氢项目将在2024年投建，电解槽制造商产能也将扩大到10GW以上，电解槽成本显着下降；二是下一代太阳能电池技术的投用，如异质结（HJT），到2024年也可能进一步降低光伏发电成本。

通过绿氢规模的预测，《报告》得出了2027年电解槽总装机量达到120GW的结论。由此，《报告》认为2027年电解槽市场总规模达到3960亿元，即2022-2027年年均市场规模达到790亿元人民币（见图表1）。

1、2027年绿氢需求达255万吨，占氢气总需求7%

《报告》预测，到2027年，中国绿氢年产量达到255万吨，占到中国氢气供应总量的7%（见图表2）。255万吨绿氢需求分别来自钢铁行业和化工行业，同时不考虑汽车用途：

（1）中国有5%的钢铁（2020年为1.053亿吨）是用氢气生产的，平均每吨钢需要25公斤氢气，对氢能的总需求约为130万吨（折合62GW电解槽装机量）；

（2）2020年2500万吨化工制氢需求中的5%将被绿氢替代（中国煤炭加工利用协会数据），共125万吨（折合58GW电解槽装机量）；

（3）绿氢生产区域与汽车应用区域存在错配，由于氢储运成本远高于制氢成本，不太可能在交通领域快速形成绿氢的规模化应用。

2、2022-2027年间平均装机量达到20GW，年均市场规模达到790亿元

255万吨的绿色氢气每年需要142800GWh的电力（氢气转换率为56千瓦时/千克）。若电解槽电能全部来自光伏，光伏年有效运行时间为1200小时，则电解槽总装机量需求达到约120GW。

假设电解槽系统成本为3.33元/瓦，市场总规模将达到3960亿元，2022-2027年年均规模达到790亿元人民币！

但《报告》同时强调，预计2022年的电解槽装机量约为1-1.5GW，占全球电解槽装机量的69%！根据氢云链数据库，这个数据同比2021年已经实现了100%-200%的增长，但对比20GW的年均装机数量差距甚大，将导致后续的装机压力剧增。

《报告》还进行了有趣的假设：若电解槽对外采购了50%电力而非100%使用光伏电力，由于电解槽时间使用时间的延长一倍（从1200-1500小时延长至3000小时），对电解槽装机量需求也减小为60GW，同时由于电解槽使用时间的提升，其LCOH降低20%。

图表1 中国电解器设备系统年度支出

《报告》认为，到2025年，绿氢的LCOH将下降38%（见图表3）。下降幅度的54%来自光伏电力LCOH的下降（约39%），38%来自电解槽系统成本的下降（约30%）。

（1）光伏成本下降主要来自新技术应用。如2022年的Topcon技术和2023年的HJT技术，以及2023年的多晶硅产能的提高。 

（2）电解槽系统成本下降来自规模经济和技术升级。根据IRENA，若电解槽年产量从10MW /年增加到1000MW /年，PEM电解槽成本将可能下降45%（见图表4）。技术升级也有利于成本下降，如应用成本更低的质子交换膜和催化剂等。

值得注意的是，《报告》的预测并不包括氢气储运和加注成本，这些成本总和达到了制氢成本的两倍以上。因此《报告》认为绿氢将首先在可再生能源丰富、同时靠近钢铁、化工产业集群的地区率先应用，从而避免产生运输成本。

图表3 到2025年，中国绿色氢LCOE将下降38%

资料来源：中国光伏产业协会、中国氢气联盟、汇丰银行前海证券估算

如第三部分所述，《报告》认为未来5年最具商业性的绿氢应用是化工与钢铁，未来绿氢在交通、供热等方面同样具有应用前景，但最重要的应用场景应当是电力储能和调峰。

《报告》认为，基础设施的缺乏和高昂的建设成本将闲置氢气在油气、化工和钢铁以外领域的应用，但广泛的应用有助于提高氢气的经济性。

（1）化工和钢铁是近期最有前景的应用场景

考虑碳价，氢能炼钢将具备经济性。以钢铁为例，根据中国钢铁工业协会的数据，根据掺氢比例，在钢铁生产中可降低10-80%的碳排放，同时钢铁成本增加50-750元/吨（氢气价格为24元/公斤）。但若碳成本高于300元/吨，使用氢气可以减少45-450元/吨钢的碳成本（1吨钢约产生1.5吨碳排放）。而且考虑到2025年氢气价格的下降，在一定的条件下，氢能炼钢可能具备经济性。

因此虽然短期内成本高昂，但我们认为化工和钢铁企业有投资绿氢的意愿。地方政府承担了减排目标，将倾向与支持排放碳更少的企业。

（2）储能和调峰是更重要的应用场景

大规模的可再生能源利用将增加电网的不稳定性，提高消纳的难度。《报告》认为，可再生能源制氢是消纳过量可再生能源的方案之一，并能够显著降低制氢成本。

《报告》认为，到2027年，由于可再生能源装机量的提升，中国将产生865GW的调峰需求（平准电网用电高峰），上述的120GW电解槽设施，将占据调峰能力的14%。

对比电化学储能，《报告》认为电解槽的灵活性更高，而且储能成本比电化学储能低5-15倍（见图表5）。未来，可再生能源工业过剩-电网难以消纳-加速绿氢及存储设备应用将成为一个推动氢储能发展的基本逻辑。

图表5 储能技术比较：氢气储能比化学基锂电池便宜5-15倍

注：计算的储氢成本不包括使用氢源发电的成本

 《报告》认为，蓝氢前景不如绿色氢气，原因包括主要蓝氢成本弹性较小，同时缺乏成熟的永久封存解决方案。到2025年，可再生能源丰富的地区绿氢成本低于蓝氢。同时，《报告》没有否认蓝氢，认为绿氢和CCUS可以一起提供碳减排解决方案，而不是两种相互排斥的替代品。 

（1）碳价提高化石制氢成本。《报告》认为，中国的碳价将从57元/吨（2021年底）上涨到超过100元/吨（2025年）。这将使灰氢（煤制氢+碳价）或蓝氢（煤制氢+CCUS）的成本从13 / kg（2021年）增加至cRMB15 / kg（煤制氢平均产生22.5kg碳/ kg氢气）。这有利于提高绿氢的经济性（见图表7）。

图表7 2025年，绿色氢LCOE比煤氢便宜

资料来源：中国光伏产业协会、中国氢气联盟、汇丰银行前海证券估算

（2）CCUS成本下降幅度有限。碳捕集设备通常涉及电力液化或气体压缩机，其中压缩机已经相对成熟，降本和提效空间有限。根据中国环境规划院的中国CCUS报告（2021年），2025年CCUS的平准化总成本至少为400元/吨（假设运输距离为250公里），到2030年只能下降23%，约为310元人民币/吨。

（3）缺乏成熟的永久封存解决方案。二氧化碳捕获后需要通过管道或液化形式运输并进行永久储存，但地理灾难可能会危及储存并构成环境风险。将捕获的二氧化碳转化为其他化学品的市场潜力有限。因此，目前对于捕获的碳的永久储存还没有一个成熟的解决方案。

《报告》讨论了PEM与碱性电解槽的市场前景，并认为未来数年内两种技术将在市场共存。

《报告》认为，两种技术各有优缺点，具体如下 ：

（1）碱性电解槽更成熟，成本比PEM低20-40%。

（2） PEM更适宜匹配可再生能源发电

（3）催化剂材料的稀缺将推高PEM电解槽的成本，使其难以扩大规模。根据IRENA数据，目前铱和铂的产能仅能支持3 GW-7.5 GW的PEM电解槽年生产能力。

（4）由于原理的相似性。燃料电池的发展有利于加快PEM电解槽技术的更新。

（5）虽然可能很难得出哪种技术将赢得未来，但通用的组件和工艺有利于获得更大的市场，如多孔传输层（PTL），双极板（BP）以及堆叠组装板和端板等。

《报告》认为，尽管未来两年绿氢相关收入规模仍相对较小，但企业将迎来重新估值的机遇。

《报告》认为，在2023-2027年绿氢大规模应用之时，绿氢供应链上的大多数企业都将得到重新评级的机会，具备将传统业务的能力和资源延伸到绿氢业务的企业将更具优势，其中有两类企业注意：

（1）拥有电解槽或其组件技术的生产商

（2）供应链上关键环节企业

《报告》对中化集团、中石化、中集安瑞科、隆基等进行了详细的分析，具体情况独资可自行查阅。

有意思的是，汇丰对于公司的选择并不与国内相同，甚至不少企业平常并不在国内讨论的名单中。汇丰倾向在制氢端和用氢段选择企业，因此中化集团、隆基、中国冶金、石化机械（000852），分别代表了绿氢装备与CCUS技术、电解槽供应商、氢能炼钢方案商、BOP设备商。