流水不爭(zhēng)先，爭(zhēng)的是滔滔不絕。

近2年，國(guó)內(nèi)PEM電解槽市場(chǎng)需求起量較慢，新的企業(yè)不斷涌入，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇。與此同時(shí)，PEM電解槽技術(shù)快速迭代，在強(qiáng)化其自身性能優(yōu)勢(shì)的情況下也帶來(lái)了產(chǎn)品成本的下降。從市場(chǎng)反應(yīng)來(lái)看，2024年P(guān)EM電解槽中標(biāo)/平均報(bào)價(jià)的價(jià)格降幅達(dá)到39% 。

能景研究認(rèn)為，技術(shù)突破能夠帶來(lái)PEM的大幅降本，但也要關(guān)注PEM電解槽的降本路徑和節(jié)奏。PEM技術(shù)路徑在風(fēng)光波動(dòng)制氫場(chǎng)景下具備更高的適應(yīng)性和可靠性，在產(chǎn)品尚未規(guī)�；�的情況下，技術(shù)的迭代更新需經(jīng)過(guò)驗(yàn)證和實(shí)踐，以保障產(chǎn)品的可靠性和示范項(xiàng)目的長(zhǎng)期穩(wěn)定。

本文聚焦盤點(diǎn)了PEM電解槽的技術(shù)特點(diǎn)及降本路徑，也帶來(lái)了對(duì)一些行業(yè)情況的思考，以供行業(yè)參考。

01 內(nèi)卷加劇，PEM電解槽價(jià)格一降再降

國(guó)內(nèi)PEM電解槽市場(chǎng)尚未完全起量。近三年（2022年至2024年）國(guó)內(nèi)電解槽市場(chǎng)中，PEM電解槽的需求比例占5%左右，對(duì)PEM電解槽合計(jì)市場(chǎng)需求約100MW。從需求案例數(shù)量上看，主要是一些小型分布式制氫項(xiàng)目，部分規(guī)模化綠氫項(xiàng)目已經(jīng)開始采用PEM電解槽但訂單尚比較集中且有限，典型如國(guó)電投大安綠氨項(xiàng)目、中能建松原項(xiàng)目等案例。PEM電解槽參與布局者不斷增多。近三年，國(guó)內(nèi)布局PEM電解槽的除傳統(tǒng)電解槽企業(yè)之外，國(guó)央企、燃料電池企業(yè)、高�？蒲袡C(jī)構(gòu)等等也在不斷進(jìn)入該領(lǐng)域。2022年至2023年，國(guó)內(nèi)布局PEM電解槽的企業(yè)由約18家增至50余家，PEM電解槽的披露產(chǎn)能由0.6GW增加到約5.7GW，自動(dòng)化產(chǎn)線也有多條落地。國(guó)內(nèi)PEM電解槽的市場(chǎng)價(jià)格已經(jīng)開始有所下降。2023年，中國(guó)兆瓦級(jí)PEM電解槽中標(biāo)均價(jià)約890萬(wàn)元/MW，相較2022年下降了約11%。其中，最低的中標(biāo)市場(chǎng)價(jià)格降至了600萬(wàn)/MW左右。2024年1至10月，國(guó)內(nèi)PEM電解槽報(bào)價(jià)平均價(jià)格較2023年市場(chǎng)均價(jià)降幅達(dá)到39%。甚至有公司發(fā)布的產(chǎn)品價(jià)格低過(guò)了200萬(wàn)元/MW，降到了現(xiàn)有一般物料成本價(jià)線以下。

02 PEM電解槽的性能特點(diǎn)決定了其成本高企

PEM電解槽具有純水制氫且氫氣純度高、運(yùn)行壓力高、負(fù)載范圍寬、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，這些優(yōu)點(diǎn)對(duì)PEM電解槽本身來(lái)講，也提出了更高的質(zhì)量要求，離不開高性能、耐久、穩(wěn)定的核心材料和零部件以及整體優(yōu)化適配的系統(tǒng)支撐。

PEM電解槽的成本中的電堆部分和BOP部分均占有較高的比例。在國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)水平和生產(chǎn)規(guī)模下，一套1MW的PEM電解槽中，電堆部分成本一般占50%左右，BOP部分成本一般也占到約40%到60%。目前兩部分的成本均比較高，也有著較大的降本潛力。

電堆部分，成本主要來(lái)源自高價(jià)值材料。一臺(tái)PEM電解槽電堆主要由膜電極、擴(kuò)散層、雙極板等組成。其中，膜電極含有鉑催化劑、氧化銥催化劑、全氟磺酸樹脂（膜）；擴(kuò)散層一般為碳纖維材料（陰極）、鍍鉑鈦氈（陽(yáng)極）等；雙極板一般為鍍鉑鈦板等材料。其中，銥、鉑、全氟磺酸樹脂等均屬于成本較高的材料，如2024年10月銥的市價(jià)約1200元/g，鉑約240元/g，全氟磺酸膜價(jià)格可達(dá)8000元/m2。鈦極板的原料價(jià)格較低，但是成型及機(jī)械加工成本較高。

系統(tǒng)部分，成本主要來(lái)源自復(fù)雜的配件組成。BOP部分涉及電源、氣液管理、熱管理等環(huán)節(jié)，總共含有近百個(gè)零部件。其中，電源部分包括制氫電源、控制柜、配電柜等硬件以及控制程序軟件，氣液管理等部分則包括近20處閥件、壓力/溫度檢測(cè)及反饋儀器等。

03 技術(shù)創(chuàng)新帶來(lái)降本潛力，短期內(nèi)亦有風(fēng)險(xiǎn)

電堆部分，行業(yè)內(nèi)目前主要通過(guò)減少用量等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)降本。一是提升材料的性能，典型如開發(fā)1mg/cm2以下銥載量的低銥、高活性催化劑和膜電極。二是尋找替代材料，典型如開發(fā)非銥催化劑、非鈦雙極板、非鉑涂層等。三是優(yōu)化結(jié)構(gòu)和材料組合，典型如針對(duì)不同電流密度的膜電極，選擇適配不同孔隙率的擴(kuò)散層、不同厚度的鍍層。

據(jù)能景研究調(diào)研，現(xiàn)有技術(shù)階段下，國(guó)內(nèi)1MW級(jí)別的PEM電解槽電堆純物料成本可約達(dá)200萬(wàn)元，含加工后達(dá)到300萬(wàn)至400萬(wàn)元。而在材料技術(shù)突破以及數(shù)據(jù)的迭代等支持下，國(guó)內(nèi)PEM電解槽至少仍存在75%以上的降本空間，有潛力接近現(xiàn)有堿性電解槽（槽體）價(jià)格的水平。

但減少用量不是簡(jiǎn)單的做減法，如何保障長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠性是最大關(guān)鍵。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室和中試轉(zhuǎn)化經(jīng)驗(yàn)，高性能材料、短期可靠的設(shè)計(jì)方案并不罕見，但真正能夠兼顧高穩(wěn)定、慢衰減的材料才具有產(chǎn)業(yè)價(jià)值。只有通過(guò)時(shí)間去驗(yàn)證和識(shí)別，以及實(shí)際項(xiàng)目去驗(yàn)證和試錯(cuò)并不斷的反饋優(yōu)化，才能一步步打磨出可靠產(chǎn)品。

BOP部分，行業(yè)內(nèi)目前主要通過(guò)大型化和集成化等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)降本。一是單堆大型化，如開發(fā)1MW以上的PEM電解槽單堆，目前國(guó)內(nèi)外最高已有單堆3MW的產(chǎn)品。二是多堆集成化，將多臺(tái)PEM電堆集成共用一套BOP系統(tǒng)，如2臺(tái)甚至10臺(tái)1MW的電堆共同組成大型制氫系統(tǒng)。據(jù)能景研究調(diào)研， 1MW級(jí)別的PEM電解槽電堆所配的輔助系統(tǒng)（含電源、不含壓縮機(jī)）成本可達(dá)100~200萬(wàn)元。而系統(tǒng)規(guī)格放大十倍之后，各項(xiàng)零部件的成本遠(yuǎn)不及10倍，每MW對(duì)應(yīng)的BOP成本至少可以降低約60%。但BOP大型化和集成化不是簡(jiǎn)單的堆積木，對(duì)材料、系統(tǒng)都有更高要求。材料方面，需要匹配大型化的選型。如電堆部分需要采用更大面積的膜電極等，若膜的機(jī)械強(qiáng)度不足，有破損并導(dǎo)致氧中氫等超標(biāo)的可能。系統(tǒng)方面，對(duì)控制能力提出更高要求。如多堆并聯(lián)情況下對(duì)多槽之間的協(xié)同控制、應(yīng)對(duì)風(fēng)光電源波動(dòng)的能力等要求更加復(fù)雜，設(shè)計(jì)不當(dāng)有損害電堆等的風(fēng)險(xiǎn)。

04 性能及可靠性的情況需經(jīng)一定的時(shí)間驗(yàn)證

PEM電解槽的最終目的在于滿足工程應(yīng)用需求，因此在降本的同時(shí)性能和可靠性同樣重要。現(xiàn)階段，PEM電解槽主要市場(chǎng)面向具有風(fēng)/光波動(dòng)性電源條件的綠氫項(xiàng)目，而作為項(xiàng)目的核心設(shè)備，電解槽在項(xiàng)目投資中占比達(dá)到近20%。現(xiàn)階段綠氫項(xiàng)目對(duì)電解槽折舊的計(jì)算年限一般超過(guò)20年，實(shí)際設(shè)備進(jìn)行大檢的時(shí)間間隔一般也要求3到5年。為保障綠氫項(xiàng)目的正常運(yùn)行及生產(chǎn)計(jì)劃執(zhí)行，要求電解槽在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行下性能穩(wěn)定以及可靠。

PEM電解槽的性能和可靠性需要時(shí)間來(lái)檢驗(yàn)。對(duì)于PEM電解槽的性能和可靠性，主要有2個(gè)衡量指標(biāo)，一是衰減率，二是電解槽壽命。

衰減率是指電解槽性能下降的速度，一般以1000小時(shí)為時(shí)間尺度。電解槽長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的過(guò)程中，催化劑、隔膜等材料都存在自然衰減，導(dǎo)致電解槽的能耗提升（電解電壓升高）。美國(guó)能源部在2020年提出了PEM電解槽技術(shù)進(jìn)步的指標(biāo)，提出2022年電解槽的電解電壓每1000小時(shí)提升0.25%，到2026年降至0.13%。壽命是指電解槽性能衰減到某一標(biāo)準(zhǔn)時(shí)所用的時(shí)間，一般以10000小時(shí)為時(shí)間尺度。電解槽能耗提升到一定標(biāo)準(zhǔn)后，繼續(xù)運(yùn)行制氫將導(dǎo)致成本過(guò)高，此時(shí)會(huì)進(jìn)行大修或更換核心零部件等。按照美國(guó)能源部2022年提出的目標(biāo)，當(dāng)時(shí)美國(guó)PEM電解槽的壽命在40000小時(shí)左右（按一年8000小時(shí)則為5年左右），最終目標(biāo)為到2026年提升到80000小時(shí)。

能景研究認(rèn)為，電解槽作為投資較高的裝備，而且是應(yīng)用在化工等長(zhǎng)周期運(yùn)行領(lǐng)域的設(shè)備，具有長(zhǎng)時(shí)間研發(fā)周期和長(zhǎng)驗(yàn)證周期的特點(diǎn)。同理，電解槽的降本同樣是一件持續(xù)性的課題。

05 小結(jié)

市場(chǎng)增長(zhǎng)的緩慢和企業(yè)數(shù)量的增加帶來(lái)了行業(yè)的激烈競(jìng)爭(zhēng)。價(jià)格是業(yè)主考量產(chǎn)品的重要指標(biāo)之一，低價(jià)策略成為電解槽企業(yè)獲得訂單、能夠“活下去”的關(guān)鍵。但當(dāng)前的PEM制氫行業(yè)仍處于早期，過(guò)早以低價(jià)為導(dǎo)向，將造成行業(yè)盲目?jī)?nèi)卷、低端產(chǎn)能過(guò)剩，也不利于示范項(xiàng)目的安全實(shí)施。對(duì)于電解槽企業(yè)，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新來(lái)實(shí)現(xiàn)成本降低的同時(shí)、保障性能可靠甚至是提升，成為在當(dāng)前激烈競(jìng)爭(zhēng)下提升其綜合實(shí)力的關(guān)鍵途徑。對(duì)于業(yè)主方，在適當(dāng)考慮購(gòu)置成本的情況下，保障示范項(xiàng)目的正常啟動(dòng)，才應(yīng)該被市場(chǎng)主流所選擇。這不僅關(guān)系著業(yè)主長(zhǎng)遠(yuǎn)利益，甚至也將影響氫能這一新興行業(yè)能否被客戶、大眾的持續(xù)且堅(jiān)定信任。

流水不爭(zhēng)先，爭(zhēng)的是滔滔不絕。

來(lái)源：能景研究

END

       原文標(biāo)題 : “內(nèi)卷”加劇下，PEM電解槽的降本與突破