吳毅芳，施浩，周永智，吳陽群，吳芝

（嘉庚創(chuàng)新實驗室，福建廈門361000）

　　摘要：本文基于氫能戰(zhàn)略背景下的綠氫需求高速增長的發(fā)展預期，聚焦與氫能密切相關的制氫（綠氫）電解槽市場。從市場規(guī)模、市場特點、市場主體等維度，對制氫電解槽市場的發(fā)展情況進行了梳理和總結；并結合全國各地氫能戰(zhàn)略和項目的落地進展，提出制氫電解槽裝備市場發(fā)展趨勢和裝備企業(yè)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)；基于預判，對制氫裝備（電解槽）企業(yè)發(fā)展提出相關建議。

　　《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021～2035年）》提出氫能是未來國家能源體系的重要組成部分、是用能終端實現(xiàn)綠色低碳轉型的重要載體，是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展方向。在能源安全和碳達峰碳中和目標雙重需求的推動下，發(fā)展以氫為載體的新型儲能（廣義儲能），促進可再生能源大規(guī)模消納，以綠電制取綠氫、綠氨、綠醇，支撐工業(yè)、能源（交通、電力、建筑）等各領域深度脫碳，已獲得各界的認同和支持。2022年以來，我國氫能產(chǎn)業(yè)進入快速發(fā)展期。綠電制綠氫是可再生能源向其它能源形式和材料轉化的關鍵，相關技術、材料和裝備的高水平發(fā)展是氫能實現(xiàn)高質量發(fā)展的重要前提。上游綠氫的制備，是我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的根基，綠氫電解槽裝備是上游制氫技術、材料和器件的系統(tǒng)集成，在氫能發(fā)展需求的推動下，該市場正在快速形成，規(guī)模和主體數(shù)量快速增長。

　　一、氫能戰(zhàn)略背景下綠氫需求高速增長

　　當前，世界主要國家都在制訂氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展計劃，投入巨額資金，積極推動先進氫能技術研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，搶占國際氫能科技和產(chǎn)業(yè)競爭領域的制高點[1]。據(jù)中國氫能聯(lián)盟統(tǒng)計，全國各省市出臺的“十四五”規(guī)劃涉及氫能產(chǎn)值目標在2025年和2035年分別達到1萬億和1.9萬億（數(shù)據(jù)對比：光伏產(chǎn)業(yè)經(jīng)過10余年的發(fā)展，2022年全國行業(yè)總產(chǎn)值首次突破1.4萬億）[2]，遠超國家層面的規(guī)劃目標。

　　根據(jù)氫能生產(chǎn)來源和生產(chǎn)過程中的碳排放情況，氫能分為灰氫（化石燃料制氫，高碳排）、藍氫（灰氫基礎上引入固碳技術，低碳排）、綠氫（可再生能源電解水制氫，零碳排）[3]，成本決定了各類氫能的發(fā)展趨勢?，F(xiàn)階段，灰氫占據(jù)市場主流，占比達到95%；長遠來看，隨著碳排放成本增加(碳關稅、碳交易)、風光發(fā)電規(guī)模應用降低用電成本、以及制氫裝備成本的持續(xù)下降，灰氫將不再具備價格優(yōu)勢，綠氫將占據(jù)市場主流，綠電制氫將成為消納風光大基地新增發(fā)電量的主要方式之一。據(jù)《中國2030年“可再生氫100”發(fā)展路線圖》預測，2030年我國氫氣的年需求量將達到3700萬噸左右，其中，綠氫約770萬噸，占比21%；2060年我國氫氣的年需求量將增至1.0億噸～1.3億噸，其中，綠氫約0.75億噸～1.0億噸，占比達75%，按照未來每千克綠氫售價10元計算，僅綠氫銷售市場年規(guī)模便達到萬億級。

　　二、政策推動下制氫電解槽市場加快形成

　　電解水制氫作為綠氫上游產(chǎn)業(yè)，是綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要基礎，電解槽作為電解水制氫的核心設備，是綠氫上游產(chǎn)業(yè)發(fā)展的風向標。按照不同的技術路線[4]，電解水制氫包括堿性電解水制氫（ALK）、質子交換膜電解水制氫（PEM）、固態(tài)氧化物電解水制氫（SOEC）、陰離子交換膜電解水制氫（AEM），其中堿性電解水制氫技術成熟度最高，成本最低，是目前國內(nèi)可再生能源制氫項目的主流路線，已實現(xiàn)商業(yè)化應用；質子交換膜電解水制氫相比于堿性電解水制氫，電流密度高、體積小重量輕，目前設備和催化劑材料成本較高，處于商業(yè)化初期階段，未來隨著成本的下降，將成為主流制氫技術。

　　近二年，我國進一步明確氫能發(fā)展定位和路線，氫能產(chǎn)業(yè)迎來快速發(fā)展，多地出臺氫能發(fā)展規(guī)劃和補貼細則，綠氫示范項目加快立項和建設，在政策支持和示范項目帶動下，以堿性電解槽為代表的電解槽市場初期商業(yè)化模式基本形成，電解槽需求快速增長。基于《中國2030年“可再生氫100”發(fā)展路線圖》，按照目前主流堿性電解槽年平均運行4000小時計算，電解槽裝機規(guī)模在2030年和2060年預計達到108GW和1050GW；若電解槽實現(xiàn)年平均運行6000小時，2030年和2060年裝機規(guī)模預計將達到72GW和933GW。

　　根據(jù)光伏、鋰電池的市場形成和發(fā)展規(guī)律，2022年至2025年將是電解槽市場尤其是堿性電解槽市場快速崛起的重要時間窗口，市場呈現(xiàn)的發(fā)展特點如下：

　　1.從全國范圍來看，2022年被廣泛認為是國內(nèi)氫能發(fā)展元年，相應的電解槽需求和市場快速跟進。根據(jù)公開的中標信息統(tǒng)計顯示，2022年市場中標電解槽規(guī)模達到613MW，較2021年（111MW）提高了452%；2023年1～6月，中標電解槽約597MW，同比增長近30%，受新疆維吾爾自治區(qū)庫車綠氫示范項目電解槽中標260MW拉動2022年同期基數(shù)較大。

　　2.從地域分布來看，電解槽主要用于可再生能源制氫項目，集中于可再生能源豐富的“三北”地區(qū)，其中內(nèi)蒙古項目最多、投資最大。據(jù)不完全統(tǒng)計，2022年各地立項的51個制氫項目，有17個項目擬建在內(nèi)蒙古，項目占比33%；內(nèi)蒙古項目合計投資金額約270億，投資占比29%。

　　3.從應用場景來看，電解槽應用領域與氫能一致，工業(yè)和交通是電解槽的主要應用場景，這也是目前可再生能源制氫示范項目的主要涉及領域。據(jù)不完全統(tǒng)計，2022年全國審批立項的綠氫合成氨、甲醇等工業(yè)場景的示范項目共28個（部分項目為多個應用場景疊加），用于加氫站等交通領域的示范項目共22個（部分項目為多個應用場景疊加），涉及綠氫發(fā)電的項目共12個（部分項目為多個應用場景疊加）。

　　4.從制氫技術路線來看，基于運行穩(wěn)定性、設備成本和維護成本等綜合考量，產(chǎn)業(yè)化示范項目普遍選擇技術較為成熟、成本較低的堿性電解槽，通過整理2022年公開的電解槽中標信息顯示，堿性電解槽占比達到了95%以上；基于技術研究和初步驗證需求，高校和部分能源領域央企、國企，會在科研和小型示范項目中選擇PEM電解槽或堿性電解槽、PEM電解槽按比例混合搭配，目前大安風光制綠氫合成氨一體化項目是國內(nèi)PEM電解槽裝機規(guī)模最大的示范項目，PME裝機50MW,與195MW堿性電解槽共同用于綠電制氫。

　　5.從項目投資方來看，國內(nèi)氫能示范項目投資單位主要來自發(fā)電和新能源領域，央企、國企、民企都有涉及。據(jù)不完全統(tǒng)計，2022年至2023年6月底，全國共立項可再生能源制氫項目102個，其中“五大四小”發(fā)電集團（國家能源集團、中國華電、中國華能、國家電投、大唐集團以及華潤電力、國投電力、中廣核集團、三峽集團）及其子公司和控股公司作為投資單位的項目有35個，占比達34%。

　　三、制氫電解槽市場主體概況與市場變化趨勢

　　在發(fā)展氫能的政策導向和迅速放量的電解槽市場雙重驅動下，電解槽裝備市場主體經(jīng)歷著從寡少走向多元、從壟斷走向競合的快速變化，目前各主體在需求擴張和市場競爭的雙重壓力下，正逐步從競合走向各自成團發(fā)展，競價圈地的白熱化競爭模式將緊跟市場的高速增長加快形成。據(jù)不完全統(tǒng)計，制氫電解槽設備和相關產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)注冊數(shù)量已超200家[5]，但整體仍呈現(xiàn)較為明顯的梯度分布和發(fā)展特色。據(jù)高工產(chǎn)研鋰電研究所披露（見表2）[6]，2022年市場電解槽出貨量前三（中船派瑞氫能、考科利爾競力和隆基氫能）的企業(yè)占據(jù)電解槽總市場的80%，結合對千里馬招標網(wǎng)2021年～2023年6月期間公開發(fā)布的制氫電解槽（不含EPC承包項目）中標主體的跟進，發(fā)現(xiàn)市場前10的主體主要有三類，一類是早期入場、以氫能裝備為主營業(yè)務且具備技術優(yōu)勢的傳統(tǒng)公司，前期主要通過定向項目合作占領市場，如中船七一八所、中船派瑞氫能、考科利爾競力等；第二類是從光伏、風電等新能源電力行業(yè)跨界入局的公司，從與綠氫示范應用相關的新能源項目和關鍵技術優(yōu)勢入手，迅速破局獲得一定的市場空間，如陽光電源；第三類是裝備企業(yè)與示范項目投資方存在股權關系，投資方采用單一來源采購，通過示范項目為裝備企業(yè)提供訂單支持，如深圳市凱豪達制氫設備有限公司。

　　作為高技術制造業(yè)，研發(fā)、銷售、產(chǎn)能是市場主要競爭主體關注的三大重點：

　　1.研發(fā)方面，通過對高工產(chǎn)研鋰電研究所和千里馬發(fā)布的市場主要16家主體專利數(shù)據(jù)（智慧芽）的搜索顯示，16家企業(yè)的專利涵蓋了制氫（堿性和PEM）、儲氫過程中的關鍵材料、器件和控制系統(tǒng)，專利申請總數(shù)達到2204個，其中電解、制氫、電解水技術專利申請占比近30%，中船七一八所的專利申請涉及了所有16家企業(yè)的專利技術分類，在業(yè)內(nèi)具備相對完整的技術儲備，但更側重制氫材料和器件，國富氫能在液氫、儲氫專利儲備上占據(jù)絕對優(yōu)勢。這些技術成果在應用上更多體現(xiàn)為制氫經(jīng)濟性和設備運行的穩(wěn)定性、以及同可再生能源電力系統(tǒng)的兼容性等，體現(xiàn)在單臺套產(chǎn)氫量、直流每標方產(chǎn)氫能耗、負荷調節(jié)范圍、特定條件下穩(wěn)定運行時長等指標，單臺套產(chǎn)氫量因較為直觀和便于比較，受到較為廣泛地關注。據(jù)公開報道，目前國內(nèi)最大單臺套產(chǎn)氫量來自七一八所子公司中船派瑞氫能，最大單臺套產(chǎn)氫量達到2000Nm³/h。

　　2.銷售方面，依托于完備的技術積累、較早的市場布局，以及與產(chǎn)業(yè)鏈相關企業(yè)建立的密切合作，考克利爾競立、中船七一八所（含派瑞氫能）、西安隆基、大陸制氫、中電豐業(yè)等市場份額前五的主體通過定向供貨、競標項目、出口設備等方式，在傳統(tǒng)市場格局下建立了相對穩(wěn)定的市場供給模式，定向供貨和競標項目是制氫裝備企業(yè)的主要銷售方式。在定向供貨方面，市場份額前五的主體多通過與政府、項目投資方和建設方建立戰(zhàn)略合作、以及通過與供應鏈相關企業(yè)深度綁定等方式，對相關項目和企業(yè)進行定向供貨。在競標項目方面，前五企業(yè)憑借示范項目的經(jīng)驗優(yōu)勢和規(guī)模生產(chǎn)的成本優(yōu)勢，在大安風光制綠氫合成氨一體化示范項目、新疆庫車綠氫示范項目等多個大型示范項目的競標中成功中標，共同獲得大額電解槽訂單。出口設備方面，中船派瑞氫能、西安隆基、陽光電源等均已開啟國際市場，業(yè)務范圍涉及美國、歐洲、東亞、非洲等地，未來隨著國外氫能基建的提速，以及國內(nèi)企業(yè)更多地參與到項目建設，出口設備將成為裝備重點企業(yè)的一大重要渠道。

　　3.產(chǎn)能方面，基于對市場制氫裝備需求將迎來爆發(fā)式增長的預判，各主要裝備企業(yè)自2022年起加快了產(chǎn)線建設規(guī)劃，以滿足同時供應多個項目的產(chǎn)能需求。如，中船（邯鄲）派瑞氫能科技有限公司在河北邯鄲啟動建設八條制氫（氧）裝備生產(chǎn)線（堿性），預計到2025年，將形成年產(chǎn)1000套系列水電解制氫裝置生產(chǎn)能力；陽光氫能科技有限公司在安徽合肥建設年產(chǎn)600MW制氫裝備（堿性）生產(chǎn)線；康明斯恩澤（康明斯和中國石化共同出資成立）在廣東佛山對標PEM制氫設備全球燈塔工廠，建設年產(chǎn)500MW，未來可擴展至1000MW制氫裝備生產(chǎn)線（PEM）；天津市大陸制氫設備有限公司在河北、天津啟動產(chǎn)線二期擴建項目，建成后制氫裝備（堿性）年產(chǎn)能達到320套/年。

　　市場變化趨勢：一是市場體量將高速增長。二是價格競爭倒逼成本競爭加劇。三是制氫裝備納入工程項目EPC采購（包含工程項目的設計、施工，以及設備的采購、安裝和調試）的模式被廣泛應用。

　　四、制氫裝備企業(yè)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

　　首先，區(qū)域性裝備企業(yè)加快搶占新市場，傳統(tǒng)裝備企業(yè)市場份額下降。綠氫項目呈現(xiàn)全國各地多點散發(fā)和重點地區(qū)集中建設并行發(fā)展趨勢，各地加快布局發(fā)展全鏈條氫能產(chǎn)業(yè)，區(qū)域發(fā)展需求和政策利好疊加，地方重點裝備企業(yè)加快成長，一定程度上擠壓了傳統(tǒng)裝備企業(yè)的發(fā)展空間。

　　其次，大集團大公司加快分化裂變，市場割據(jù)加劇行業(yè)競爭。在市場爆發(fā)增長期，細分市場、業(yè)務渠道、區(qū)域、技術路線、團隊，各種因素交織疊加，大集團、大公司加快分化裂變，內(nèi)部團隊逐漸分化形成具有較強競爭實力的同類企業(yè)，加快市場割據(jù)。

　　第三，行業(yè)外部龍頭企業(yè)強勢入局，業(yè)內(nèi)龍頭企業(yè)發(fā)展空間快速被擠壓。如在綠氫示范項目EPC采購模式下，光伏企業(yè)深度參與，業(yè)務范圍延伸至制氫部分，憑借其在能源領域渠道和資源建立的深厚基礎，傳統(tǒng)大型制氫裝備企業(yè)在技術和產(chǎn)能上的優(yōu)勢難以凸顯，與新入局主體的市場爭奪面臨較大挑戰(zhàn)。

　　第四，中小企業(yè)內(nèi)外壓力增加，發(fā)展形勢不容樂觀。在堿性電解槽領域，隨著市場化進程加快，成本和渠道成為制氫企業(yè)的核心競爭力，兩者互為支撐，中小企業(yè)不具備優(yōu)勢。同時，制氫裝備出貨前十企業(yè)供貨能力提升，各主體訂單合作需求趨弱，中小企業(yè)和新入局企業(yè)的發(fā)展將被進一步壓制。

　　五、制氫裝備企業(yè)市場發(fā)展建議

　　首先，調整市場策略，積極應對EPC工程總承包模式對傳統(tǒng)裝備市場的影響。其次，強化關鍵技術突破和成本控制，為未來價格競爭爭取提供有力支撐。例如基于關鍵核心指標建立科學的成本測算模型，為不同的項目定價提供可靠依據(jù)。第三，推動成立制氫裝備行業(yè)協(xié)會，促進行業(yè)有序發(fā)展?；跉淠苎b備市場的快速發(fā)展，亟需集合業(yè)內(nèi)龍頭企業(yè)的力量，加快成立制氫裝備行業(yè)協(xié)會，以更好集聚行業(yè)力量，推動行業(yè)整體水平快速提升。

　　參考文獻：

　　[1]楊衛(wèi)勝,王月,李慶勛.“雙碳”目標下氫能高質量發(fā)展思考及建議[J].石油科技論壇,2023,42(2):12-39.

　　[2]曾彪,朱柏睿.氫能源研究現(xiàn)狀及應用前景[EB/OL].https://baijiahao.baidu.com/s?id=1760574970791370612&wfr=spider&for=pc,2023-03-17.

　　[3]孫培鋒,吳守城,盧海勇,等.新能源制氫及氫能應用淺述[J].能源研究與信息,2021,37(4):207-213.

　　[4]葛磊蛟,崔慶雪,李明瑋,等.風光波動性電源電解水制氫技術綜述[J].綜合智慧能源,2022,44(5):1-14.

　　[5]喬奇亞.國內(nèi)電解水制氫設備全領域企業(yè)概覽[EB/OL].https://baijiahao.baidu.com/s?id=1748481341952293377&wfr=spider&for=pc,2022-11-03.

　　[6]中商產(chǎn)業(yè)研究院.2022年中國電解水制氫行業(yè)市場現(xiàn)狀數(shù)據(jù)分析[EB/OL].https://www.askci.com/news/chanye/20230223/173341267714482121547520.shtml,2023-02-23.