氢能浪潮下的电解槽新篇章：春风拂面百花齐放，追溯源头硕果累累
氢能（气）是可用于化工、冶金、能源、交通等多领域的“终端原料”，是理想的绿电储能媒介。当前国内氢需求主要来自化工、冶金、石油炼化以及陶瓷、玻璃制备等传统工业领域，供热与动力用氢占比较低。未来5年、甚至更长时间内这一格局仍将保持。而全球氢气主要来源于化石燃料制氢，低碳氢源(绿氢+蓝氢)占比难以突破1%。在全球降碳减排的趋势下，在传统领域的低碳氢源替代、交通和电力等新兴应用领域需求崛起的推动下，以及低碳制氢成本的下降，全球低碳氢源用量和产量有望迎来迅速增长，其中可再生能源电解水制绿氢为低碳氢源的主要构成。
目前全球绿氢推广存在着制氢标准认定、专利壁垒、制氢成本高等障碍。主要氢能参与经济体欧盟、美国、中国、日本均未统一氢能类型的认定标准，而欧盟对制氢绿电认定的要求更高、更严苛。全球氢能专利主要由欧盟与日本主导，美国专利占居前但份额出现下滑，韩国和中国已崭露头角。全球制绿氢的成本存在较大下降空间，而且由于风光资源、产业政策、制氢产业成熟度等因素存在地区差异，未来跨区绿氢贸易存在较大市场空间。
电解槽是绿氢生产的核心设备，全球电解槽行业发展迅速，中国市场已成为全球的主导。据IEA统计，至2022年底全球累计装机1.4GW，其中中国与欧洲累计装机量均占30%、美国与加拿大合计占比约10%、其余地区占比约30%。结合各国发布的低碳制氢项目推测，电解槽装机量的上升空间广阔，预计2030年全球电解槽累计装机量将在175~420GW之间。全球电解槽装机量在近三年迎来快速发展，2023年全球累计装机量有望突破2GW，其中中国、欧洲地区的累计电解槽装机量全球领先。
电解槽技术路线包括AWE、PEM、AEM、SOEC等，其中AWE和PEM的技术成熟度和商业化程度较高。AWE技术路线的电解槽凭借成本优势装机量大幅领先于其他技术路线。SOEC和AEM处于商业化初期，目前海外技术成熟度优于国内。海外市场SOEC已经进入商业化初中期阶段，国内市场SOEC目前尚处于研发示范阶段在产业化进程上还与国外存在着较多差距，比如单体系统规模最大为百千瓦级、无法多次启停等。AEM电解技术仍处于研发阶段，其单体容量、性能瓶颈均尚待验证。全球范围内仅欧美部分厂商率先取得突破。
AWE产业链总体国产化程度较高，PEM产业链核心部件有较大的国产替代空间。AWE电解槽产业链的极板、密封垫片、制氢电源等环节已完全实现国产化，而隔膜属于国产化程度较低的关键零部件。国内装备企业主要使用的PPS隔膜由日本东丽垄断，而新一代的复合隔膜还处于商业化验证阶段。PEM电解槽产业链的核心部件和材料，比如PEM用膜、催化剂、气体扩散层等进口依赖度均较高。国内对于PEM产业链核心环节的融资热度较高，东岳未来氢能、科润新材料等企业在国内实现PEM用膜等部件的量产，有望引领国内PEM产业链的国产替代。
全球主要电解槽厂商纷纷计划扩充产能，而且出现风电、光伏、石化、氢燃料电池等企业跨界进军电解槽行业。中国是当前全球电解槽的生产重镇，总体产能规模遥遥领先。据高工氢电，2023年全球电解槽名义产能58GW，其中中国38GW、占比66%，中国电解槽厂商以AWE技术路线为主、约占全球AWE产能的70%左右。欧洲PEM和AWE技术造价相近、两路线并进，装置产能仅次于中国。据BloombergNEF在2024年发布的最新预测，到2024年底国外PEM制氢装备商家的产能将是中国的10倍以上，但我们预计实际落地会低于预期、且低于中国产能投放速度。
1）中国和欧盟的碳中和政策推动国内与海外电解水制氢市场快速发展，尤其是中国电解槽行业供需双旺。
2）国产碱性电解槽的技术成熟度、产品稳定性和成本控制等方面已全面领先世界，资本助力产能释放加速，未来加强出口、抢占海外市场将成为必然选择。因此欧美市场可能短期内担心中国装备企业的竞争而推动贸易保护、关税壁垒，但长期看中外合作将有助于推动行业健康、快速发展，因此构建海外合作渠道也成为衡量企业全球竞争力的重要参考项。但若缺少中国供应链支持则海外市场的成本无法快速降低至可实现“平价制氢”、最终作茧自缚，否则将错过风光配储的绝佳机会。若短期遇到严苛的海外贸易壁垒，相对产能过剩也会带来国内价格体系震荡。
3）中期内主要的氢能应用场景为化工和冶炼行业的灰氢、蓝氢市场绿氢替代和波动能源消纳制氢，氢能交通输运原料供给和民用冷热电联供等场景尚需时日。
4）AWE和PEM的技术成熟度和成本优势均远高于AEM和SOEC技术路线，因此中期内AWE槽与PEM槽优势会扩大。设备采购价格、预期的产能利用率(开机小时数)、运行维护成本等设备制造商可以优化的方面至关重要，而电价因素同样不可忽略。
5）氢能汽车产业大约中期以后会进入蓬勃发展期，同时居民管道气掺氢的比例也会大幅提升，届时对于城市内“分布式”制氢的需求将增加，低成本、小标方的PEM槽或将面临需求增长的临界点。
6）随着技术成熟度不断提高，容量、功率、产氢能耗等与电解槽设备运营成本密切相关的指标将持续优化，设备性能将在不断新增的示范项目、商业化项目中持续验证与提高。
7）产能过剩的问题也需要得到重视，但短期内以大型化工/冶炼企业为主的模式会筛选掉产品力不足、研发与服务能力差的企业。
8）主要原材料和零部件均已实现国产，PPS隔膜和复合隔膜的国产化将加速，PEM槽的全氟磺酸酯与PEM膜、贵金属催化剂等上游环节均存在较高对外依赖，产业即将突破、实现快速降本。同时，贸易壁垒预计主要出现在主机环节，上游原材料面临的贸易壁垒压力相对较小。
9）投资主线发展主线：国内示范项目带动电解水装备主机厂发展——>>主机出口、寻求海外合作伙伴——>>国产核心零部件与关键材料替代进口——>>国内氢气运营商大发展——>>气体运营商出海、启动全球化布局。
