背景

氫能作為一種清潔、高效、可持續(xù)的的二次能源，將在未來(lái)能源格局中發(fā)揮重要作用，不少國(guó)家將氫能作為未來(lái)國(guó)家戰(zhàn)略不可分割的一部分。截止2020年底，至少有35個(gè)國(guó)家正在研究推廣氫氣，其中約20個(gè)國(guó)家地區(qū)已經(jīng)發(fā)布國(guó)家級(jí)氫能戰(zhàn)略。

在諸多制氫路線中，依托電解槽和可再生能源發(fā)電制備的綠氫因其真正意義的清潔性而備受行業(yè)重視。隨著可再生能源發(fā)電及電解槽成本的下降，綠氫未來(lái)有望成為一個(gè)帶動(dòng)當(dāng)?shù)匕l(fā)展、創(chuàng)造新型就業(yè)的規(guī)模產(chǎn)業(yè)，并在長(zhǎng)遠(yuǎn)的未來(lái)逐步取代石油等化石燃料，重塑全球進(jìn)出口供需關(guān)系格局。

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全球吉瓦級(jí)綠氫建設(shè)項(xiàng)目激增，規(guī)模達(dá)144GW

據(jù)香橙會(huì)氫能數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)計(jì)，全球已有約70個(gè)在建中的綠氫項(xiàng)目，其中吉瓦級(jí)項(xiàng)目22個(gè)，主要分布在歐洲（11個(gè)）和澳大利亞（7個(gè)），中東和南美也有巨大潛力。從綠氫產(chǎn)能來(lái)看，全球規(guī)劃中的吉瓦級(jí)綠氫項(xiàng)目產(chǎn)能合計(jì)144．1GW，其中歐洲和澳大利亞占了接近93％，處于絕對(duì)領(lǐng)先。按照之前歐盟提出的2024年電解槽規(guī)模達(dá)6GW、2030年達(dá)40GW的目標(biāo)來(lái)看，現(xiàn)有規(guī)劃中的綠氫項(xiàng)目如能順利投產(chǎn)則將大幅超額達(dá)標(biāo)。

目前全球規(guī)劃中最大的綠氫項(xiàng)目是位于西班牙的Hydeal計(jì)劃，由歐洲三十家公司聯(lián)合啟動(dòng)。該計(jì)劃預(yù)計(jì)于2022年啟動(dòng)，目標(biāo)是到2030年形成67GW的電解槽規(guī)模和95GW的光伏產(chǎn)能，每年將生產(chǎn)360萬(wàn)噸綠色氫，供給能源、工業(yè)和移動(dòng)用戶，可替代西班牙兩個(gè)月的石油消耗量。

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堿性電解技術(shù)是大規(guī)模制氫助力，PEM電解技術(shù)是未來(lái)趨勢(shì)

從技術(shù)路線來(lái)看，全球目前主流電解水技術(shù)為質(zhì)子交換膜（PEM）和堿性電解（ALK）兩種。

堿性電解水技術(shù)歷史悠久，技術(shù)成熟，早在上世紀(jì)20年代就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化制氫，主要應(yīng)用于石油精煉和制氨等領(lǐng)域。為克服堿性電解槽的缺點(diǎn)，通用電氣于上世紀(jì)60年代開發(fā)了PEM電解水技術(shù)，隨后受太空探索等需求推動(dòng)，PEM電解水技術(shù)于70－80年代得到行業(yè)矚目和發(fā)展，目前處于研究和小規(guī)模應(yīng)用階段。兩個(gè)技術(shù)路線各有利弊： 堿性電解技術(shù)：優(yōu)勢(shì)：技術(shù)成熟，壽命長(zhǎng)，系統(tǒng)功率高，單堆產(chǎn)氫量大劣勢(shì)：堿性電解液具有腐蝕性，響應(yīng)速度慢，生產(chǎn)速率低，靈活度差。

PEM電解技術(shù)：優(yōu)勢(shì)：工作電流密度和系統(tǒng)效率更高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，氫氣純度高劣勢(shì)：使用貴金屬催化劑導(dǎo)致成本高，壽命相對(duì)較短 由于堿性電解技術(shù)成熟且制氫量大，適合吉瓦級(jí)綠氫項(xiàng)目。PEM技術(shù)靈活迅速，在兆瓦級(jí)項(xiàng)目中多有應(yīng)用，未來(lái)隨著技術(shù)突破和降本將有望提升規(guī)模。

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全球主要電解槽供應(yīng)商

全球綠氫項(xiàng)目離不開優(yōu)質(zhì)的電解槽企業(yè)。據(jù)香橙會(huì)氫能數(shù)據(jù)庫(kù)不完全統(tǒng)計(jì)，全球（除中國(guó)外）主要的電解槽供應(yīng)商約有15家，主要集中于歐洲。主要技術(shù)路線為堿性電解槽和PEM電解槽，亦或兩者兼有。

Nel是全球最大規(guī)模的電解槽制造商，產(chǎn)品覆蓋各種型號(hào)的PEM電解槽和堿性電解槽兩種。自公司于20世紀(jì)70年代開始商業(yè)化銷售以來(lái)，已在全球80多個(gè)國(guó)家交付超3500臺(tái)電解槽，目前正建設(shè)全球最大電解槽工廠，產(chǎn)能將達(dá)2 GW。

ITM Power英國(guó)的PEM電解槽制造商，現(xiàn)有產(chǎn)能1 GW，為世界最大。公司2021年1月向林德出售了目前全球最大的單體PEM電解槽，功率達(dá)24MW，投放于德國(guó)洛伊納化工園區(qū)，預(yù)計(jì)2022年下半年投產(chǎn)，將搭配林德管道網(wǎng)絡(luò)為周邊工業(yè)用戶提供綠氫。

康明斯2019年收購(gòu)水吉能后獲得HyLYZER PEM電解槽技術(shù)，今年年初在加拿大投放了一個(gè)20MW的PEM電解槽項(xiàng)目，正式投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)。該項(xiàng)目位于加拿大魁北克省的液化空氣制氫廠，每年可生產(chǎn)3，000噸以上的綠氫，日產(chǎn)量高達(dá)8．2噸，是目前世界上運(yùn)營(yíng)中產(chǎn)量最大的PEM電解水制氫裝置。

McPhy是一家法國(guó)堿性電解槽和加氫站制造商，將為全球規(guī)劃最大的綠氫項(xiàng)目Hydeal提供電解槽。

Enapter是一家意大利電解槽企業(yè)，其技術(shù)路線較為特別，從2020年4月起在其官網(wǎng)發(fā)起眾籌，資金用于推動(dòng)陰離子交換膜（AEM）技術(shù)的商業(yè)化。AEM技術(shù)優(yōu)勢(shì)包括高電流密度，快速響應(yīng)，長(zhǎng)壽命和材料廉價(jià)等，不需要貴金屬，兼?zhèn)銹EM和堿性電解槽優(yōu)勢(shì)，有利于模塊化生產(chǎn)電解槽，靈活應(yīng)用。

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綠氫降本速度加快

總體來(lái)看，綠氫降本速度將有望提升。今年4月，BloombergNEF發(fā)布?xì)淠芷絻r(jià)更新報(bào)告建模預(yù)測(cè)了15－28個(gè)國(guó)家未來(lái)的綠氫降本路線，指出到2050年綠氫價(jià)格將低于天然氣、灰氫和藍(lán)氫，屆時(shí)綠氫成本將較現(xiàn)在降低85％，低于1美元／kg。報(bào)告同時(shí)表示到2030年，從成本上來(lái)講藍(lán)氫項(xiàng)目的必要性將大大降低了。受益于光伏成本的大幅降低，未來(lái)綠氫降本有望提速。

目前全球主要機(jī)構(gòu)和公司對(duì)未來(lái)綠氫的降本路線均有預(yù)測(cè)，不同國(guó)家地區(qū)受制于當(dāng)?shù)刭Y源稟賦的差異，降本速度和路徑會(huì)有差異。

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未來(lái)綠氫進(jìn)出口格局

從未來(lái)供需關(guān)系來(lái)看，歐洲和日韓為主要綠氫消費(fèi)地區(qū)，澳大利亞、中東、北非和南美定位為綠氫供應(yīng)地區(qū)。

歐洲本土可再生能源豐富，但未來(lái)綠氫消耗量也大，自產(chǎn)和進(jìn)口并行。計(jì)劃到2050年實(shí)現(xiàn)完全脫碳，并增加歐洲能源系統(tǒng)中的可再生能源電力所占的份額將是這一戰(zhàn)略的核心。其中，德國(guó)將有望成為最大的氫氣消費(fèi)國(guó)之一。德國(guó)目前的戰(zhàn)略草案是計(jì)劃到2030年，清潔氫占德國(guó)工業(yè)用氫總量達(dá)20％，德國(guó)未來(lái)將安裝5吉瓦電解槽能力。到2026年，德國(guó)相關(guān)領(lǐng)域投資將超過14億歐元。德國(guó)工業(yè)聯(lián)合會(huì)（BDI）稱，發(fā)展氫能經(jīng)濟(jì)將是德國(guó)工業(yè)重中之重。該國(guó)除了在歐洲各國(guó)布局以外，也積極規(guī)劃從中東、北非和澳大利亞等地區(qū)調(diào)用外部氫源，以滿足未來(lái)氫氣需求。

歐洲的可再生能源分南北兩部分，北方以海上風(fēng)力發(fā)電為主，尤其是在北海、愛爾蘭海、波羅的海和地中海部分地區(qū)，大型海上風(fēng)力發(fā)電具有巨大的潛力，可以在沒有補(bǔ)貼的情況下以有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格進(jìn)行（Vattenfall， 2019）（Guardian， 2019）。南方以伊比利亞半島、意大利和希臘為代表，具備豐富的太陽(yáng)能資源，可以無(wú)補(bǔ)貼、有競(jìng)爭(zhēng)力地建造光伏設(shè)備（Energylivenews， 2019） ，另外，英國(guó)、愛爾蘭以及葡萄牙、波蘭和德國(guó)等許多歐洲沿海地區(qū)也有大規(guī)模陸上風(fēng)能潛力。

澳大利亞成為未來(lái)日韓的重要?dú)錃夤┙o國(guó)。澳大利亞坐擁豐富的風(fēng)光資源，其綠氫項(xiàng)目主要位于國(guó)土西部，除滿足皮爾巴拉礦區(qū)的自有需求以外，未來(lái)綠氫產(chǎn)能主要滿足日韓等國(guó)家的需求。澳大利亞總理Scott Morrison推出5．39億澳元清潔能源計(jì)劃，其中2．75億澳元用于開發(fā)4座清潔氫能中心以及設(shè)立清潔氫認(rèn)證計(jì)劃。剩下金額用于支持清潔氫發(fā)展，碳捕捉和儲(chǔ)能項(xiàng)目。2019年12月，日本川崎重工宣布全球首艘液氫運(yùn)輸船SUISO FRONTIER”該公司位于日本神戶港的船廠下水。這是世界上第一艘運(yùn)輸液化氫的海上運(yùn)輸船，極大地?cái)U(kuò)大綠色能源的貨運(yùn)能力。2020年12月，德國(guó)和澳大利亞當(dāng)天啟動(dòng)為期2年、名為“HySupply”的綠色氫氣合作項(xiàng)目，從澳大利亞輸送氫氣到德國(guó)，有助于德國(guó)未來(lái)以有競(jìng)爭(zhēng)力價(jià)格進(jìn)口綠色氫氣。

南美洲以智利和巴西為代表，其中智利依靠其豐富的太陽(yáng)光資源野心勃勃，2020年提出未來(lái)10年內(nèi)成為未來(lái)世界上的綠氫出口大國(guó)的目標(biāo)，但財(cái)政支持不足且經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)較差，難以快速擴(kuò)大規(guī)模。

中東和北非綠氫項(xiàng)目起步較晚較慢，但可再生能源豐富。北非的太陽(yáng)能資源比南歐好且豐富，撒哈拉沙漠是世界上全年陽(yáng)光最充足的地區(qū)，每年有3600小時(shí)的日照，一些地區(qū)可達(dá)4000小時(shí)（Varadi， Wouters， ＆ Hoffmann， 2018）。豐富的光能使得中東地區(qū)電價(jià)較低，未來(lái)可向歐洲出口廉價(jià)綠氫。