文|能鏈研究院
繼光伏組件、動力電池占領(lǐng)全球之后，用于制綠氫的電解槽也站到了風(fēng)口之上。
經(jīng)過兩三年的蓄勢，氫能的增長邏輯正得到驗(yàn)證。雖然國內(nèi)處于下游的氫燃料電池車，暫時在專用車、重卡、客車等有限場景下蹣跚而行，但以甲醇、液氨等為主的下游產(chǎn)品已經(jīng)按捺不住，并推動上游綠氫制備產(chǎn)業(yè)迅速升溫。
作為核心制氫設(shè)備的電解槽，開始出現(xiàn)放量。
說到電解槽這個行當(dāng)，已經(jīng)有上百年的歷史。1900年，施密特發(fā)明了全世界第一臺工業(yè)電解槽，兩年后，400臺電解設(shè)備被用于制氨。
國內(nèi)電解槽行業(yè)，718所是繞不過去的名字，幾乎是與中船718所“沾親帶故”的幾大玩家輪流拿單，彼此都有血緣關(guān)系；國外有挪威Nel公司、美國康明斯、德國西門子能源，以及美國Plug Power公司，這家公司既涉及上游的電解槽制氫設(shè)備，還供應(yīng)了美國市場超過4萬臺的氫能叉車。有了綠氫后，這些叉車在亞馬遜、沃爾瑪?shù)膫}庫里搬運(yùn)貨物。
一直以來，國外制綠氫行業(yè)發(fā)展得四平八穩(wěn)，但國內(nèi)的爆發(fā)速度要快得多。
如果你去各大氫能展會轉(zhuǎn)一圈，會有一個明顯的觀感：電解槽企業(yè)越來越多了，堿性的、PEM（質(zhì)子交換膜）的為主，滿眼的電解槽品牌。以前是幾十家，去年是上百家，今年可能就兩三百家了。
國內(nèi)國外雙引擎，電解槽出貨量猛增
現(xiàn)在電解槽行業(yè)的熱度，幾乎等同于幾年前的光伏組件、動力電池，每個季度都在刷新紀(jì)錄。
自2021年國家發(fā)改委發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（ 2021-2035 年）》以來，央企一頭扎進(jìn)氫能領(lǐng)域，推動制綠氫的電解槽出貨量迅速提升。粗略估算，2018-2022年的CAGR達(dá)到88.8%，出貨量直接從185MW飆升到800MW。
2023年第一季度的增速更令人咋舌，國內(nèi)已經(jīng)有13個綠氫項(xiàng)目簽約或進(jìn)入開工環(huán)節(jié)，綠氫產(chǎn)能超過15萬噸/年，電解槽容量835MW，這個數(shù)字已經(jīng)超過了去年全年的量。以目前內(nèi)蒙、甘肅、寧夏等較為積極的省份布局來看，2025年綠氫產(chǎn)量合計(jì)超80萬噸，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出中長期規(guī)劃中的2025年10-20萬噸/年的產(chǎn)能目標(biāo)。
不僅是國內(nèi)市場，電解槽出海市場也蠢蠢欲動。
比如沙特的2030年愿景計(jì)劃，要投入50億美元大規(guī)模建綠氫項(xiàng)目，進(jìn)行綠色能源轉(zhuǎn)型；去年12月，北非的埃及要建全球綠色能源中心，承諾要投400億美元用于綠氫計(jì)劃，對應(yīng)100萬噸/年的產(chǎn)能，中國能建已與埃及能源管理局等簽約，開始建風(fēng)光電站、制氫設(shè)備及配套的儲能設(shè)施。
與中東北非地區(qū)的沙特、阿聯(lián)酋和埃及一樣，太陽能光照資源排名世界第一的澳大利亞，也提出了打造“氫能出口國”的口號。2023年，澳大利亞宣布將撥款14億美元支持綠氫項(xiàng)目。國際再生能源總署(IRENA)報告顯示，澳大利亞北部有著全球最高的太陽能輻射強(qiáng)度和全年3300小時的日照時長，是全球公認(rèn)的光伏制氫成本最低的國家。
Climate Impact Corporation(簡稱CIC)公司是一家具備大型再生能源項(xiàng)目開發(fā)、投資及運(yùn)營管理能力的企業(yè)，正在澳大利亞北部開發(fā)綠泉項(xiàng)目(Green Spring)。該項(xiàng)目位于澳洲北領(lǐng)地州Tenant Creek，占地200平方公里，是目前澳洲最大、進(jìn)展最快的全離網(wǎng)光伏制綠氫項(xiàng)目之一，年產(chǎn)能40萬噸綠氫。
按照綠氫產(chǎn)能來看，澳洲的這個項(xiàng)目，是中國一個季度新簽綠氫產(chǎn)能的2倍多，接近埃及綠氫計(jì)劃產(chǎn)能的一半。據(jù)CIC公司董事長戴維·格林透露，項(xiàng)目投資總額高達(dá)80億美元，電力成本在制氫環(huán)節(jié)中占70%左右，電解槽設(shè)備投資也是核心投入。為了進(jìn)一步增強(qiáng)成本優(yōu)勢，CIC將目光放在了中國電解槽設(shè)備廠商身上。
“中國供應(yīng)鏈+澳洲光伏”的黃金搭檔，能夠?qū)⒕G氫成本極大程度的壓縮。據(jù)悉，參與埃及綠氫計(jì)劃的中國能建國際集團(tuán)正與CIC公司接觸，有望對接其在光伏發(fā)電、風(fēng)電、儲能及制氫制氨方面的需求。
成本低一半，電解槽出海正當(dāng)時
一邊是國內(nèi)綠氫項(xiàng)目的提速，一邊是出海市場的升溫，來自于中國的電解槽憑什么通吃全球？首先是低成本利器，其次是國內(nèi)市場爆發(fā)后對技術(shù)成熟度、效率上的推動。
能鏈研究院統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，目前我國已有超過100個已建、在建和規(guī)劃中的風(fēng)光電解水制氫項(xiàng)目，2025 年綠氫的需求量預(yù)計(jì)將達(dá)到120萬噸，2023-2025年的電解水制氫設(shè)備累計(jì)出貨量將達(dá)到15GW；根據(jù)國際能源署發(fā)布的報告，未來五年全球可再生能源制氫規(guī)模將增加100倍，預(yù)計(jì)2022-2027年共有50GW的可再生能源產(chǎn)能用于制氫。
借著一帶一路契機(jī)，“基建狂魔”的名聲，中國電解槽有望借船出海，分食全球綠氫蛋糕。
提到電解槽，就不得不扒下歷史。實(shí)際上，國內(nèi)主流電解槽廠商都是由中船718所裂變而來。1992年，借著鄧公南巡的春風(fēng)，718所副總工程師許俊明堅(jiān)持走市場化路線，帶著18個工程師南下蘇州，成就了蘇州競立（后更名）。兩年后，從北方到蘇州的一些工程師氣候、水土不服，一部分人跟隨許俊明返回北方天津，成立了天津大陸。于是，中國電解槽領(lǐng)域就形成了中船嫡系派瑞氫能、蘇州競立、天津大陸三足鼎立的局面。
而后又開枝散葉，技術(shù)人員出走和繁衍，衍生出了山東賽克賽斯氫能、北京中電豐業(yè)、凱豪達(dá)。隨著氫能產(chǎn)業(yè)的火熱，除了老面孔外，新能源上市公司紛紛入局，隆基氫能、陽光氫能與三一氫能是三股較大的勢力。
目前，在技術(shù)最成熟、成本最低的堿性電解槽制氫領(lǐng)域，中國占了全球40%的份額。根據(jù)BloombergNEF預(yù)計(jì)，中國電解槽出貨量將占全球60%。而隨著沙特、埃及、摩洛哥、澳洲等大型綠氫項(xiàng)目的推進(jìn)，中國電解槽有望拿走全球75%以上的訂單。
不過，80%的出貨量集中在堿性電解槽。
電解槽也分不同技術(shù)路線，有堿性水電解（ALK）、質(zhì)子交換膜水電解（PEM）、固體氧化物水電解（SOEC）和陰離子交換膜水電解（AEM）四種路線，堿性應(yīng)用比例最高，大概能占到已有項(xiàng)目接近80%的比例，處于規(guī)模產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段，PEM處于初步商業(yè)化階段，占已有項(xiàng)目20%左右，SOEC和AEM還處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段，暫時還沒商業(yè)化落地。
當(dāng)然，堿性轉(zhuǎn)換效率和制氫純度低一些，響應(yīng)速度慢，好處是成本低。目前來看，PEM電解槽成本是堿性的3-5倍，特別是PEM使用貴金屬催化劑，折舊費(fèi)用高，每生產(chǎn)1標(biāo)方氫氣折舊費(fèi)約10-20元，而堿性電解槽僅3.5-5元，PEM電解槽生產(chǎn)1標(biāo)方氫氣的成本約25-30元，堿性則只有15-20元。
CIC開發(fā)的澳洲10GW的綠泉項(xiàng)目計(jì)劃引進(jìn)的就是中國的堿性電解槽設(shè)備，因?yàn)榫G氫參與國際貿(mào)易，從光伏發(fā)電、制氫到儲運(yùn)、交付，只有綜合成本低，才具備極強(qiáng)的國際競爭力。比如CIC的綠氫項(xiàng)目采取了全離網(wǎng)制綠氫技術(shù)方案，采用模塊化的形式，每個模塊集合“光伏發(fā)電+空氣捕水+電解水制氫”為一體，不僅成本能降低，還極具靈活性和擴(kuò)展性，規(guī)?；蟮慕?jīng)濟(jì)性將得到大幅提升。
我國堿性電解槽具有明顯的低購置成本優(yōu)勢，在掰手指頭算制綠氫成本時，競爭激烈下自然是最優(yōu)選擇。價格方面對比的話，挪威Nel公司的價格是2600元/kW，中國不到1400元/kW。
不僅僅是汽車，化工、發(fā)電、煉鋼也是星辰大海
當(dāng)前，氫能競賽比拼的就是綜合成本，直接決定綠氫應(yīng)用前景。國內(nèi)氫燃料電池汽車之所以難以與電動汽車媲美，只能在專用車、重卡、客車等有限場景中發(fā)揮優(yōu)勢，成本是最大的絆腳石。上游綠氫制備成本高，儲運(yùn)環(huán)節(jié)成本又占了1/3，長距離運(yùn)輸沒有經(jīng)濟(jì)性，暫時只能采取固定線路加氫補(bǔ)能。這讓綠氫在交通場景下，短期內(nèi)很難爆發(fā)。
國內(nèi)提及氫能，首先想到的就是汽車。實(shí)際上，這是一個誤區(qū)，在消納方面，綠氫有更廣泛的應(yīng)用。
中國雖然氫氣產(chǎn)量世界第一，年產(chǎn)氫氣超3300萬噸，但絕對大部分是灰氫、藍(lán)氫，綠氫不足3%，更多是自產(chǎn)自用，其中化工需求量占比高達(dá)84%。在下游應(yīng)用場景，化工、發(fā)電、煉鋼等領(lǐng)域，更是空間廣闊的星辰大海。
只要解決了綠氫消納的問題，規(guī)?；茪渚晚樌沓烧?。
CIC的綠泉項(xiàng)目就極具代表性，原因在于它鎖定了下游場景。氫如果直接應(yīng)用于汽車，需要建設(shè)一定密度的加氫站，不能太遠(yuǎn)。但綠泉項(xiàng)目不同，他選擇在本地制成下游產(chǎn)品，如甲醇、合成氨、SAF（可持續(xù)航空燃料），大幅節(jié)省了運(yùn)輸成本。同時CIC依靠對日韓新能源市場的長期耕耘，挖掘出這些市場巨大的潛在需求，目前已提前鎖定下游買家訂單，并與其中一家形成戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，共同參與項(xiàng)目開發(fā)并消納。
在中國的甲醇生產(chǎn)、合成氨領(lǐng)域，綠氫更大有用武之地。
數(shù)據(jù)顯示，我國應(yīng)用在合成氨、甲醇領(lǐng)域的氫氣（灰氫、藍(lán)氫）分別占37%、19%，背后則是年產(chǎn)量5189萬噸的合成氨市場，以及年產(chǎn)量7899萬噸的甲醇市場的綠色替代。以每噸綠氨合成需要0.18噸綠氫、每噸甲醇生產(chǎn)需要0.126噸綠氫計(jì)算，兩者加在一起可消納綠氫約2000萬噸，年減碳排放超3億噸。
但替換的前提是做到平價，經(jīng)濟(jì)性是第一步。比如綠泉項(xiàng)目，其位于LCOH（氫平準(zhǔn)化成本）最低的澳洲，能夠利用澳洲本地豐富的風(fēng)力和陽光資源；除此之外，項(xiàng)目本身具有的模塊化形式及上游設(shè)備供應(yīng)商帶來的供應(yīng)鏈優(yōu)勢，更進(jìn)一步降低了制氫成本，提高了項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性。
煉鋼領(lǐng)域能不能快速用綠氫替代？目前技術(shù)還不夠成熟，沒實(shí)現(xiàn)規(guī)模化、高效生產(chǎn)。傳統(tǒng)煉鋼工藝采用焦炭作為還原劑，成本約390美元/噸；用50%綠氫直接還原煉鋼，成本約600美元/噸，相對來說還是高很多，下游消納的積極性不高。
能鏈研究院認(rèn)為，當(dāng)電價低于0.25元/kWh時，電解水制綠氫的經(jīng)濟(jì)性，就幾乎追平灰氫和藍(lán)氫了。而且，光伏發(fā)電成本必然會走向0.2元/kWh以下，屆時成本優(yōu)勢將更趨明顯。
中國能源研究會氫能專委會副秘書長李諺斐表示，中短期內(nèi)綠氫的主要消納場景是綠氨和甲醇，長遠(yuǎn)看才是交通、鋼鐵冶金等場景。
但無論是哪個場景的放量，規(guī)?；l(fā)展的結(jié)果必然是電解槽等設(shè)備成本的持續(xù)攤薄、降低，同時疊加上游光伏、風(fēng)電價格的走低，2023年綠氫爆發(fā)式增長就成為了必然。