背景

氫能作為一種清潔、高效、可持續(xù)的的二次能源，將在未來能源格局中發(fā)揮重要作用，不少國家將氫能作為未來國家戰(zhàn)略不可分割的一部分。截止2020年底，至少有35個國家正在研究推廣氫氣，其中約20個國家地區(qū)已經(jīng)發(fā)布國家級氫能戰(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，綠氫未來有望成為一個帶動當(dāng)?shù)匕l(fā)展、創(chuàng)造新型就業(yè)的規(guī)模產(chǎn)業(yè)，并在長遠的未來逐步取代石油等化石燃料，重塑全球進出口供需關(guān)系格局。

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全球吉瓦級綠氫建設(shè)項目激增，規(guī)模達144GW

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

目前全球規(guī)劃中最大的綠氫項目是位于西班牙的Hydeal計劃，由歐洲三十家公司聯(lián)合啟動。該計劃預(yù)計于2022年啟動，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)360萬噸綠色氫，供給能源、工業(yè)和移動用戶，可替代西班牙兩個月的石油消耗量。

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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)是未來趨勢

從技術(shù)路線來看，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20年代就已經(jīng)實現(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，通用電氣于上世紀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，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。兩個技術(shù)路線各有利弊： 堿性電解技術(shù)：優(yōu)勢：技術(shù)成熟，壽命長，系統(tǒng)功率高，單堆產(chǎn)氫量大劣勢：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：工作電流密度和系統(tǒng)效率更高，動態(tài)響應(yīng)速度快，氫氣純度高劣勢：使用貴金屬催化劑導(dǎo)致成本高，壽命相對較短 由于堿性電解技術(shù)成熟且制氫量大，適合吉瓦級綠氫項目。PEM技術(shù)靈活迅速，在兆瓦級項目中多有應(yīng)用，未來隨著技術(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

全球綠氫項目離不開優(yōu)質(zhì)的電解槽企業(yè)。據(jù)香橙會氫能數(shù)據(jù)庫不完全統(tǒng)計，全球（除中國外）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)品覆蓋各種型號的PEM電解槽和堿性電解槽兩種。自公司于20世紀70年代開始商業(yè)化銷售以來，已在全球80多個國家交付超3500臺電解槽，目前正建設(shè)全球最大電解槽工廠，產(chǎn)能將達2 GW。

ITM Power英國的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24MW，投放于德國洛伊納化工園區(qū)，預(yù)計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20MW的PEM電解槽項目，正式投入商業(yè)運營。該項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8．2噸，是目前世界上運營中產(chǎn)量最大的PEM電解水制氫裝置。

McPhy是一家法國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，資金用于推動陰離子交換膜（AEM）技術(shù)的商業(yè)化。AEM技術(shù)優(yōu)勢包括高電流密度，快速響應(yīng)，長壽命和材料廉價等，不需要貴金屬，兼?zhèn)銹EM和堿性電解槽優(yōu)勢，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

總體來看，綠氫降本速度將有望提升。今年4月，BloombergNEF發(fā)布氫能平價更新報告建模預(yù)測了15－28個國家未來的綠氫降本路線，指出到2050年綠氫價格將低于天然氣、灰氫和藍氫，屆時綠氫成本將較現(xiàn)在降低85％，低于1美元／kg。報告同時表示到2030年，從成本上來講藍氫項目的必要性將大大降低了。受益于光伏成本的大幅降低，未來綠氫降本有望提速。

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

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未來綠氫進出口格局

從未來供需關(guān)系來看，歐洲和日韓為主要綠氫消費地區(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，但未來綠氫消耗量也大，自產(chǎn)和進口并行。計劃到2050年實現(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，德國將有望成為最大的氫氣消費國之一。德國目前的戰(zhàn)略草案是計劃到2030年，清潔氫占德國工業(yè)用氫總量達20％，德國未來將安裝5吉瓦電解槽能力。到2026年，德國相關(guān)領(lǐng)域投資將超過14億歐元。德國工業(yè)聯(lián)合會（BDI）稱，發(fā)展氫能經(jīng)濟將是德國工業(yè)重中之重。該國除了在歐洲各國布局以外，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，可以在沒有補貼的情況下以有競爭力的價格進行（Vattenfall， 2019）（Guardian， 2019）。南方以伊比利亞半島、意大利和希臘為代表，具備豐富的太陽能資源，可以無補貼、有競爭力地建造光伏設(shè)備（Energylivenews， 2019） ，另外，英國、愛爾蘭以及葡萄牙、波蘭和德國等許多歐洲沿海地區(qū)也有大規(guī)模陸上風(fēng)能潛力。

澳大利亞成為未來日韓的重要氫氣供給國。澳大利亞坐擁豐富的風(fēng)光資源，其綠氫項目主要位于國土西部，除滿足皮爾巴拉礦區(qū)的自有需求以外，未來綠氫產(chǎn)能主要滿足日韓等國家的需求。澳大利亞總理Scott Morrison推出5．39億澳元清潔能源計劃，其中2．75億澳元用于開發(fā)4座清潔氫能中心以及設(shè)立清潔氫認證計劃。剩下金額用于支持清潔氫發(fā)展，碳捕捉和儲能項目。2019年12月，日本川崎重工宣布全球首艘液氫運輸船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輸液化氫的海上運輸船，極大地擴大綠色能源的貨運能力。2020年12月，德國和澳大利亞當(dāng)天啟動為期2年、名為“HySupply”的綠色氫氣合作項目，從澳大利亞輸送氫氣到德國，有助于德國未來以有競爭力價格進口綠色氫氣。

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

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