远大期货官网

站在2023年的当下，制约氢能大规模应用的瓶颈是什么？

睁开之前，先分享险峰新能源团队在近期走访调研中遇到的两个小故事：

1、某氢燃料电池企业A和某地方政府B联系产线落地事宜。B市属于北方三线都会，相比于一些富足省份，能给到的优惠政策有限，原本A企业谈的兴趣不太大，但当听说当地有工业副产氢的时刻，A企业立刻示意可以无条件落地。

2、某地方政府C在政策指引下，2022年头上马了一批氢能车的树模项目，但却苦于找不到平价稳固的氢源，车辆只能断断续续的上路，无法100%运力投入到实地运营之中。

这两个例子都指向了一个配合的问题：即在2022年政策端鼎力推动氢能落地的靠山下，氢能上下游泛起了一些「结构性冲突」。

换言之，化工领域的低碳转型叠加交通和能源对于高纯氢、燃料氢气的需求不停发作，现在上游的氢气产能与下游需求着实是不匹配的。

这背后的逻辑也异常简朴，传统上，我国的氢产业一直是依附于化工产业而存在，好比氢的*大用途是合成氨制造化肥（占比约55%），第二是用于石油炼化中的脱硫工艺（占比约25%），两者合计占到天下年用氢量的80%。

因此，只管我国是全球*大产氢国，每年能生产3500-4000万吨氢，但真正能分出来且纯度知足「供能」要求的部门异常有限。可以说在2020之前，氢在我国都照样个对照小众的行业，也从来没有真正被当做是一种「能源」来看待。

对比来看，现在中国每年从外洋入口的原油5亿吨，年综合成本支出1.6万亿人民币，未来我们要保证国家能源平安，实现3060的碳中和目的，这些化石能源中的大部门都是要转型为非碳能源的。

而「氢」无论是作为能源载体，亦或是储能载体，哪怕只占到20-30%的份额，也将是一个异常伟大的增量市场。

与电动车、光伏行业的生长脉络相似，氢能未来的生长一定要依赖上下游一起发力：上游扩产动员下游需求普及，下游需求增进推动上游成本改善。然而站在2023年当下，仅从当前供需情形来看，上游制氢环节对于整个氢能的破局或许更为要害一些，与之相关的新兴手艺也值得投资人们稀奇关注。

在本篇里，我们将从氢能上游产业链入手，谈谈我们近期的一些投资思索，也迎接氢能领域的创业者及行业专家联系我们，与险峰新能源团队一起深入交流。

破解氢能上游之困：降本是要害

回到开头的问题——既然求过于供，为什么上游企业不扩大氢能的产量？

简朴来说两个字：成本。

氢是一种典型的二次能源，并不自然存在于自然界，它的发生途径主要有四种：

灰氢：直接燃烧化石能源制氢。

蓝氢：化石能源制氢 CCUS（碳捕集与封存）。

绿氢：通过风景等可再生能源，电解水制氢。

工业副产氢：来自于氯碱工业、煤焦化工业里发生的副产氢气

其中，工业副产氢价钱相对廉价，也不发生分外的碳排放，但它的问题是受制于上游氯碱、焦化的工业规模，已往都是“在工厂里发生，在工厂里消耗”，产量有限，也很难扩张，注定不能能成为未来氢能的主要支持气力。

而中国是一个典型的“富煤”国家，因此在剩下的三种氢中，煤制氢（灰氢）的生产成本要远低于绿氢和蓝氢；从价钱来看，2020年我国可再生能源电解水制氢（绿氢）的成本在20元/kg左右，但煤制氢平均只有8-10元/kg。

已往氢主要用于工业场景，这些行业普遍利润不高，以是价钱廉价是王道，因此灰氢一直是市场上的*主力。

以中国氢能同盟的统计口径，我国一年的氢产量中，67%都是煤制的灰氢，绿氢与蓝氢加起来占比不跨越3%。

在这样的能源结构下，相当于氢用得越多碳排放越多——这也是许多舆论质疑氢能的主要缘故原由。

但从耐久来看，已往10年间，全球光伏的发电成本已经降低了90%，未来随着钙钛矿、异质结以及漫衍式光伏的普遍应用，清洁能源的成本还会进一步降低。

而反观煤炭石油等化石能源，则基本不能能大幅降价。

因此，与电动车最终替换燃油车的逻辑类似——在氢能领域，可再生能源 电解水的绿氢蹊径一定是代表着未来。

从这个角度说，若何尽快将绿氢的生产成本降低到8-10元/kg，到达和灰氢一样的水平，才是解决当前困扰的要害所在（因煤价颠簸大，暂按600元/吨均价盘算）。

这也是近期我们在和业内专家交流中人人的共识：即氢完全不需要和锂竞争，只要能把电解水做到和煤制氢一致价钱水平，整个行业正循环就能够转动起来了。

继续向下拆解的话，电解水制氢中70%-90%的成原本自于电力成本，随着电解槽装备成本的进一步降低，降低电力成本的主要性会进一步凸显——这一方面依赖于国家政策的津贴，好比碳税可能成为一个主要的政策变量；另一方面则来自于清洁能源的生长。

2021年，我国新增风电、光伏装机规模合计已达1.025 亿千瓦，风景累计发电量约9785亿千瓦时，同比增进35%，风电、光伏发电量占全社会用电量的比重首次突破10%，到达11.7%。而根据国家能源局《2022年能源事情指导意见》要求，2022年风电、光伏发电发电量占全社会用电量的比重将提升到12.2%左右。

众所周知，风电光电一直存在间隙性、随机性和颠簸性的问题，而我们的电网系统一时间也还无法消纳这么多的增量，导致了许多弃风、弃光征象。

2021年，天下弃风电量约206.1亿千瓦时，弃光电量 67.8 亿千瓦时，加起来差不多相当于整个贵阳市一年的用电量。要知道，这些电弃掉了也就弃掉了，而若是用电解水转化为氢来储存，每年至少可以新增绿氢约55万吨。

正由于云云，我们能看到海内已有跨越百个在建和计划中的电解水制氢项目，涵盖了石油炼化、化工合成、钢铁冶炼和交通等多个领域，隆基、远景、华电、国电投、中石化等大批巨头企业也都介入其中。

在走访历程中我们也发现，险些所有的传统能源企业都对电解水制氢显示出了粘稠的兴趣，可以说需求是异常确定的，但人人最为体贴的问题，照样成本和手艺上能否大规模实现。

蹊径之争：双雄争霸，碱性为王

2020年8月，中国科协组织海内了2万余名科学家，从490个问题中，票选出了昔时「10个对科学生长具有导向作用的科学问题」和「10个对手艺和产业具有要害作用的工程难题」。

这十大工程难题的其中之一，即是「若何在电解水制氢中实现“大规模”、“低成本”、“高稳固性”的统一」。

由此可见，这三个指标同时杀青的难度之大。

凭证事情原理差异，现在电解水制氢可以分为4种手艺蹊径：

碱性电解制氢（ALK）

质子交流膜电解制氢（PEM）

高温固体氧化物电解水手艺（SOEC）

固体聚合物阴离子交流膜电解水手艺（AEM）

（图表：四种电解水制氢手艺对比）

这内里，后两种还处于实验室阶段，真正可以商业化的只有前两个。

其中，质子交流膜电解制氢（PEM）源于上世纪60年月NASA的太空义务，那时主要是用氢和氧夹杂后为航天器供电。而把整个反映历程逆过来，就酿成了电解水制氢。

它的优点是体积小巧，电流密度高，可以做到瞬时启停，理论上能很好的适配风景储能，但瑕玷是催化剂必须使用铂和铱等贵金属。

作为一种有数小金属，铱矿的泉源异常单一，全球基本只有南非可以提供，若是中国大规模使用铱做催化剂，未来照样会有“卡脖子”风险。

此外，22年锂价飞涨的例子也说明，有数金属一旦用在量产装备上，价钱一定快速上涨，很难同时知足“大规模”与“低成本”的要求。

固然，也有许多科研团队在实验用锰、钴等金属绕开铱，或者用团簇结构削减铱的用量，但现在这些研究都还停留试验阶段，我们对此也在延续关注，信托未来一定能看到手艺突破。

不外归根到底，大规模制氢照样一个工程学问题，而工程和科学*的区别，是科学更关注「可能性」，工程则更关注「适用性」。

就像马斯克把9台梅林发念头捆在一起造出了猎鹰9火箭，工程头脑追求的是"在现有条件下，若何把事情做成，且成本能只管低”。

从这个角度来看，另一条碱性电解水（ALK）蹊径距离工程化落地可能会更近一些。

碱性电解制氢（ALK）的历史异常悠久，源自于200年前的氯碱工业，那时人们发现可以通过电解食盐水来制取氯气和烧碱，阴极的天生物就是氢氧化钠和氢气。

1893年，美国纽约建玉成球*家电解水制氯碱工厂；随后一战二战相继发作，战争时代无论是漂白、杀菌亦或是制造化学武器都需要用到氯气，于是全球对于氯的需求量激增，整个氯碱工业最先兴起。

此时，人人使用的电解水手艺照样「水银法」，行使流动的水银薄膜作为阴极，但水银有巨毒，会造成环境污染。于是到上世纪60年月，荷兰发现了「隔膜法」，不外效率又太低，最后日本在隔膜法的基础上，于70年月开发出了「离子隔膜法」。

「离子隔膜法」综合了隔膜法和水银法双方的优点——产量高，能耗低，无公害，从行业生长角度看是一项伟大的手艺提高，但它同时也对隔膜材质提出了更高的要求。

（图表：碱性电解水制氢原理）

由于在动态条件下压力纷歧致，很容易失衡导致电解槽内的氢氧互窜，稀奇是分子量小、运动速率稀奇快的氢分子，容易穿透隔膜，跑到阳极那一端。

在氯碱工业中，这还不是个大问题；但若是是电解制氢，由于氢氧分子纰谬等，一旦氢氧发生夹杂，就意味着伟大的平安风险。

好比，我们也在调研中也领会到：随着2022年氢能需求集中发作，许多非专业团队涌入了这个赛道，但由于使用的电解槽和隔膜质料不及格，制出的氢纯度不够，导致了不少“炸槽”的情形发生。

复合隔膜：皇冠上的明珠

这些企业之以是找不到及格的隔膜质料，是由于它的生产手艺异常难题，需要同时知足以下要求：

保证氢气和氧气分子不能通过隔膜，但允许电解液离子通过；

能够耐高浓度碱液的侵蚀；

具有较好的机械强度，能够长时间蒙受电解液和天生气体的打击，隔膜结构不被损坏；

有较小的面电阻，降低电能消耗，因此隔膜孔隙率要尽可能高；

在电解温度和碱液条件下隔膜能够保持化学稳固性；

质料易得、无毒、无污染，废弃物易处置。

而能生产这种隔膜的企业，全球现在基本只有爱克发（Agfa-Gevaert Group）一家。

这是一家来自欧洲的质料科技巨头，至今已占有了外洋碱性隔膜95%以上的市场份额，处于*的垄断职位。但由于众所周知的缘故原由，爱克发生产的复合隔膜并不在中国境内出售，海内企业无法买到，只能使用相对落伍的PPS来取代。

而在性能方面，PPS在今天已经很难与复合隔膜竞争，一个例子就是连全球*的PPS生产商日本东丽，也已经最先转攻复合隔膜，海内各主要制氢龙头也都最先实验接纳复合隔膜，替换趋势已异常晴朗。

不外，爱克发虽然是质料界巨头，但着实也不太重视这块市场。

究竟，电解水制氢此前一直是个小众的行业，爱克发整体营业重大庞大，每年营收的17亿欧元中，复合膜只有约4亿人民币，占比不到4%，其背后也没有强有力的政府来整合产业的生长偏向。

而与西欧差异，中国正处在能源转型的要害节点，对种种清洁能源装备的需求异常伟大：好比现在给许多地方在给光伏/风电批地的时刻，都市硬性要求设置制氢装置，未来随着风景能源的加速落地，整个制氢行业也会延续提速。

举个例子，凭证国家《氢能产业生长中耐久计划(2021-2035 年)》，到2025年，中国要到达10万吨可再生能源制氢，不外根据现在的行业生长速率，这个数字很可能2023年就能实现——在这种增速下人人依然感受氢不够用，需求增进之快可见一斑。

2022年，中国电解槽出货量在800MW左右（其中的绝大部门都是碱性制氢），一台1000标方的电解槽要用约莫1200平米隔膜，以5MW=1台1000标方=800吨/年产能盘算，现阶段海内复合隔膜的市场规模约在1.6亿左右。

根据势银的展望，2030年中国电解槽装机量可以到达100GW，以此测算，届时海内复合隔膜市场规模在200亿以上，相当于10年会有一个百倍的增进。

因此我们以为，「复合隔膜的国产替换」是一个属于中国科技公司的大好时机，首先它的需求是异常确定的，只要能做出来就能卖得掉，此外壁垒足够高，可以在一个较长的时间内享受到手艺盈利带来的高溢价。

现在在这个偏向上，海内也有许多创业团队在举行探索，不外因对其综合性能要求较高，海内能够到达有小批量生产的企业并不多，险峰此前在天使阶段投资了其中的一家——「刻沃刻科技」；凭证客户反馈，其产物在500微米、300微米和200微米厚度的产物劈头测试中，测试效果已经赶超爱克发。

拥抱转变，是*稳固的器械

从投资的角度看，氢能产业链是一个典型的「中央模糊，两头确定」行业。

中游储运环节，是用管道掺氢、有机溶剂照样现场制氢，业内还存在争论，也很难说哪种会成为主流，但下游的应用领域人人已经有了共识，就是工业生产、燃料电池和储能这三大偏向。

上游制氢方面，主流看法也很一致，就是若何把绿氢的成本降一半。

就像前文提到的逻辑：只要绿氢能做到比蓝氢廉价、比灰氢稍贵，现在所有的下游应用就可以直接承接过来了，而对于国家能源战略来说，这也会是对照恬静的转型方式。

站在行业生长角度，2022年氢能才*次作为能源登上历史舞台，是一个异常年轻、充满时机的赛道。在此之前，由于下游没需求，上游纵然做出好产物也卖不掉，人才和资金也不愿意进来，许多手艺只能沉淀在高校内里，整个行业循环处于“锁死”状态。

这着实和2015年的自动驾驶异常相似，那时自动驾驶异常依赖激光雷达，全天下能供货的只有LiDAR一家，一台雷达卖7万5千美金，相当于50万人民币。

然则随着中国新能源车的兴起，到2022年，国产激光雷达已经可以做到单台700美元，要知道激光雷达属于光学机械，不是半导体也不遵照摩尔定律，中国企业单单只是靠上下游协力，就把生产成本降低了100倍。

氢能未来也许率也会遵照类似的逻辑——因此，我们会异常看好氢能行业里要害质料和器件的突破，这些领域很适合中国的科技初创公司，我们国家的伟大市场和成本优势，都有助于构建企业的护城河。

总之，在碳中和的大靠山下，氢能已经成为未来中国一个主要的生长趋势，无论心理上是否接受，这都是正在发生的客观事实。

拥抱转变是早期投资人必经的历程，也是一定的宿命，究竟唯有转变，才是世间*稳固的器械。