氢能&燃料电池行业研究：氢能&燃料电池行业产业链系列报告之十五-碳中和及储能背景下，千亿氢储能市场一触即发
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1
氢能组
分析师：姚遥（执业 S1130512080001）
yaoy＠gjzq.com.cn
氢能&燃料电池行业产业链系列报告之十五
——碳中和及储能背景下，千亿氢储能市场一触即发
双碳背景下可再生能源发电比例持续上升，新型能源结构转型催生储能需求。电力行业成为碳交易市场的先行试验田，
双碳政策背景下我国向新型能源结构转型，可再生能源装机迎来高增，预计到 2030 年可再生能源发电占比超 4成。
风光发电具备波动性，新型能源结构下催生储能需求，其中长时储能需满足大规模应用和时间边际成本低的特性。
氢储能将成为长周期、大规模储能场景的最优选择，是非电能源消费领域碳中和的关键。氢储能属于广义储能，利用
风光富余电能电解水制氢，在终端应用环节直接使用的方式。氢能大规模应用和时间边际成本低：1MWh 储能下度电存
储成本只需 1300 元，低于锂/液流电池 1500/1400 元；扩容成本低于蓄电池类，氢储能扩容仅需增加储氢罐而非使用
资源矿，并且无自衰减更适配长周期储能。此外，氢能是与电同等重要的二次能源，是非电能源消费碳中和的关键。
非电能源消费占比过半且大多为碳排放大头，非电能源消费领域的脱碳关键在氢能。上游侧耦合风光设备电解水制氢，
可解决可再生能源电消纳及上网问题，风光氢储一体化项目正逐步落地，而下游多样化零碳应用将打开需求侧市场。
氢储能对应电解槽市场千亿规模，碱性率先起量、PEM 后起更适配风光。基于对可再生能源发电量及氢储能需求量测
算，预计 2030 年储能领域电解槽累计装机 57GW，对应绿氢约 230 万吨，千亿市场规模。电解槽技术方面，碱性电解
槽率先起量，长期看 PEM 电解槽有望开启替代进程。主流电解槽分为碱性电解槽（ALK）、质子交换膜电解槽（PEM）
和固态氧化物电解槽（SOEC），前两种已商用化，SOEC 仍处向产业化过渡状态。当前示范项目推广下，购置成本为首
要因素，碱性电解槽优势显著，预计 2025 年前占比超九成；逐步向市场化运营发展下，全生命周期成本为关键，当
PEM 成本为碱性成本 3-4 倍时，两者可实现制氢成本基本持平，当前 80%ALK+20%PEM 两者混合搭配是成本最优解。
碳中和及储能背景下，氢储能将迎来千亿级规模的电解水制氢蓝海市场机会，其中布局相关高价值量及关键核心装备：
电解水制氢设备、氢能项目 EPC 和制氢电源的企业将率先受益，推荐电解水制氢设备厂商：昇辉科技、华电重工、亿
利洁能；氢能项目 EPC 承包商：陕西建工以及 IGBT 制氢电源企业：时代电气。
来源：Wind，国金证券研究所，数据截至 2023 年4月28 日。注：时代电气预测值来自国金预测，其余为 Wind 一致预期。
技术研发进度不及预期，下游氢能需求不佳，政策落地不及预期。
代码
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PE
相关业务
2022A
2023E
2024E
2025E
2022A
2023E
2024E
2025E
300423
昇辉科技
53
-1.97
-
-
-
-
-
-
-
碱性电解水设备
601226
华电重工
86
0.27
0.38
0.47
0.59
21.39
18.49
14.99
11.92
碱性电解水设备
600277
亿利洁能
146
0.21
-
-
-
20.37
-
-
-
碱性电解水设备
600248
陕西建工
0.97
5.61
4.90
4.05
4.31
1.11
1.27
1.54
氢能项目 EPC
688187
时代电气
1.80
2.00
2.25
2.58
30.24
23.88
21.25
18.49
IGBT 制氢电源
行业深度研究
证券研究报告
氢能&燃料电池行业研究
2023 年04 月29 日
买入（维持评级）
行业深度研究
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2
内容目录
一、双碳政策下可再生能源装机高增，新型能源结构转型催生储能需求 ................................. 5
1.1 全国碳排放权交易市场正式启动，电力行业成碳交易市场先行试验田 ........................... 5
1.2 双碳政策下能源结构转型，可再生能源装机迎来高增 ......................................... 6
1.3 新型能源结构催生储能需求，长时储能需满足大规模应用和时间边际成本低的特性 ................ 7
二、氢能是大规模、长周期储能最优选，是非电能源消费领域碳中和的关键 ............................ 10
2.1 氢能适用于大规模和长周期储能，大规模应用和时间边际成本低 .............................. 10
2.2 上游耦合风光制氢、下游多领域零碳应用，氢能终章将推动可再生能源二次装机 ................. 14
三、氢储能对应电解槽市场千亿规模，碱性率先起量、PEM 后起更适配风光 ............................ 20
3.1 长时储能需求带动电解槽放量，风光配储下千亿市场空间 .................................... 20
3.2 碱性电解槽率先起量，长期看 PEM 电解槽有望开启替代进程 .................................. 22
四、投资建议及相关公司 ........................................................................ 26
4.1 昇辉科技（300423.SZ） ................................................................. 26
4.2 华电重工（601226.SH） ................................................................. 26
4.3 亿利洁能（600277.SH） ................................................................. 27
4.4 陕西建工（600248.SH） ................................................................. 27
4.5 时代电气（688187.SH） ................................................................. 28
4.6 中国电研（688128.SH） ................................................................. 28
4.7 兰石重装（603169.SH） ................................................................. 29
4.8 中集安瑞科（3899.HK） ................................................................. 30
五、风险提示 .................................................................................. 31
图表目录
图表 1： 国内碳排放结构 ........................................................................ 5
图表 2： 2016-2022 年我国发电量结构（亿 kWh） ................................................... 5
图表 3： 2016-2022 年火力发电量（亿 kWh）及碳排放量（万吨） ..................................... 5
图表 4： 全国碳排放权交易市场收盘价（元/吨） ................................................... 6
图表 5： 2021-2030 年光伏、风电、水电、核电、火电累计装机量预测（亿 kW）......................... 7
图表 6： 2021-2030 年发电结构预测（亿 kWh） ..................................................... 7
图表 7： 储能在电源侧、电网侧、用户侧的作用 .................................................... 8
图表 8： 某地不同天气光伏发电的秒-分钟变化 ..................................................... 8
图表 9： 德国发电-用电量的小时-天变化 .......................................................... 9
图表 10： 2019-2022 年平均每月发/用电量占全年比例 ............................................... 9
行业深度研究
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3
图表 11： 高比例可再生能源电力系统年持续净负荷曲线 ............................................ 10
图表 12： 狭义与广义季节性储能原理示意图 ...................................................... 10
图表 13： 氢储能在电力领域的应用链条 .......................................................... 11
图表 14： 氢储能 7天运行特性 .................................................................. 11
图表 15： 氢储能全年储氢容量变化 .............................................................. 11
图表 16： 四种储能方式的对比 .................................................................. 11
图表 17： 各种储能方式的最优储能容量、储能时长 ................................................ 12
图表 18： 主流电化学储能方式对比 .............................................................. 12
图表 19： 1MWh 储能下主流电化学储能初始投资建设的度电成本对比（元/kWh） ........................ 13
图表 20： 1kWh 储能扩容下度电储能边际成本对比（元/kWh） ........................................ 13
图表 21： 度电储能边际成本随扩容量变化测算（元/kwh） .......................................... 14
图表 22： 电力能源与非电能源分类 .............................................................. 14
图表 23： 高炉炼钢和氢炼钢技术路线 ............................................................ 15
图表 24： 低碳社会中绿氢与电力互融互补、战略地位相同 .......................................... 15
图表 25： 氢能与其他非电能传统能源对比 ........................................................ 16
图表 26： 氢能与碳捕捉对比 .................................................................... 16
图表 27： 氢储能应用产业链 .................................................................... 17
图表 28： 煤炭发电电力成本随煤炭和碳税价格的波动(元/吨) ....................................... 17
图表 29： 煤炭发电（掺氢 20%燃烧）电力成本随煤炭和碳税价格的波动(元/吨) ........................ 17
图表 30： 2023 年开工风光氢储一体化项目一览 .................................................... 18
图表 31： 氢能产业链及应用场景 ................................................................ 19
图表 32： 2025 年中国绿氢市场空间及对应反推动光伏装机量测算 .................................... 19
图表 33： 跨季度储能需求量测算原理 ............................................................ 20
图表 34： 2021-2030 年跨季度储能氢气用量预测（万吨） ........................................... 20
图表 35： 日度储能需求量测算原理 .............................................................. 21
图表 36： 2021-2030 年日度储能氢气用量预测（万吨） ............................................. 21
图表 37： 2021-2030 年电力储能领域累计市场空间（亿元） ......................................... 22
图表 38： 三种电解水制氢技术对比 .............................................................. 22
图表 39： 碱性电解槽降本趋势，单位：元/m3 ...................................................... 23
图表 40： PEM 电解槽降本趋势，单位：元/m3 ...................................................... 23
图表 41： 三种电解槽搭配方案的 TCO 成本（单位：元/m3） .......................................... 24
图表 42： 2021-2025 年电解制氢降本预测（元/kg）（以 0.3 元/kWh 电费测算）......................... 25
图表 43： 碱性电解槽（左）与 PEM 电解槽（右）的成本结构 ........................................ 25
图表 44： 昇辉科技电解槽设备 .................................................................. 26
图表 45： 华电重工氢能发展布局 ................................................................ 27
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作者：ㅤ一切随缘 分类：节能环保 价格：10数查币 属性：33 页 大小：3.18MB 格式：pdf 时间：2023-05-22

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