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前段时间，中东石油土豪们来海内谈了大营业，对石油炼化公司大手笔买买买。而除了发力旧能源之外，听说中东土豪们也要发力新能源：在沙漠中搭建光伏板，继而把光伏发电用来电解水制氢，再把氢气卖给欧洲。实现从旧能源霸主到新能源巨头的华美转身。

这真的是有钱人还用功、还居安思危。那这个方案可行吗？

电解水制氢可行吗？

氢，和煤炭、石油之类可以直接开采的能源差异，它作为二次能源，需要以种种方式举行制取生产。根据泉源划分，主要可以分为三类：（奶奶）灰、（无邪）蓝、（股市）绿。

灰氢，指通过煤炭、自然气等化石质料以及工业副产来制取氢，这种方式成本低，但碳排放相对较高。灰氢为现在的主流，占比到达99%左右，包罗天燃气制氢、煤制氢、工业副氢等。这其中，美国以自然气制氢（95%）为主、欧洲以自然气制氢为主（55%），我国以煤制氢（60%）为主。

全球氢气泉源

蓝氢，是指在灰氢生产历程中，加入了“无碳”手艺，包罗碳捕捉、行使、封存等，从而实现了低碳甚至零碳排放。这种方式也许会提升成本10%-40%。

绿氢，是指电解槽制取的氢，它的特点是所使用的电能，主要是光伏、风电等可再生清洁能源。另有用核能生产的氢，被称为（芭比）粉氢，规模可以忽略不计。

绿氢规模小，也不是没有缘故原由的。相比之下，能源效率不高，在55%左右，低于灰氢；最终产物的成本也对照高，现在是14-27元/kg，而灰氢仅为9.5-15元/kg。

灰蓝绿氢的对比，泉源：华安证券

又贵又欠好用，那么为什么要生长绿氢呢？

生长绿氢的需要性，毫无疑问，是“碳排放”，时代规则的转变来驱动产业生长。随着全球碳税的推广、ESG尺度的普及，能源转型是大趋势。若是要在全球做生意，就必须接受新规则。这也是中东土豪们“居安思危”的起点。

生长绿氢的可行性有三：首先，生长绿氢可以驱动能源行业从“资源垄断型”向“手艺提升型”生长。

其次，生长绿氢，也是完成光伏普及的拼图之一。光伏发电的不稳固性，是“打娘胎”里带来的。因此，必须有储能作为配合，而氢就是储能的方式之一。把光转换为电，再把电转化为氢，看似流程繁琐、能源效率降低了，然则，思量到光照资源是白白来的，只要转化成本可控，何乐不为呢。

再次，绿氢若是能完成对灰氢的取代，存量空间，也足够吸引人。商用车用氢价钱在25元/kg以下，就会对柴油体现出成本优势；工业用氢价钱在15元/kg以下，也会体现出成本优势。

这就是“历史历程和小我私人奋斗”的产业故事。但，要害照样在于，绿氢的手艺性价比，何时体现？

成本若何下降？

绿氢制取的成本大头是“电费”。通过测算可以发现，当电解水制氢所用的电力成本到达0.15元/度的时刻，绿氢的单元总成本就会和灰氢差不多。这就意味着，灰氢会被绿氢取代。

绿氢成本弹性测算，泉源：华安证券

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电力成本的下降，主要得益于光伏电池手艺生长。地面光伏发电的LCOE度电成本，在1800小时下，已经到达0.2元/度，随着硅料价钱下降、电池效率提升，这个成本还会继续下降。而中东等日照足够的地方，光伏发电也会加倍有用。

海内例如宝丰能源通告资料显示，公司“国家级太阳能电解水制氢综合树模项目”综合制氢成本可以控制在1.54元/m³，折合17元/kg，相对于自然气制氢，已经体现出成本优势了。

而除了电力成本下降之外，绿氢成本的下降，也得益于生产装备“电解槽”的手艺迭代：

一方面，电解槽使用寿命不停延伸，讲述显示，当电解槽事情时长从2000小时增添到4000小时，就会对氢气总成本带来4.6%下降。另一方面，通过技改降低耗电量。隆基宣布的电解槽新品，就使得耗电量下降了20%。

在提效方面，则是一个更值得关注的领域，新手艺取代成熟品：质子交流膜、固体氧化物等新手艺，取代碱性电解槽。

华安证券测算，在乐观情形下，绿氢成本甚至会到达5.8元/kg，大幅低于灰氢成本，开启周全取代。

电解槽的“存量替换”

主流的电解水制氢手艺有四种：碱性水电解（ALK）、质子交流膜电解（PEM）、高温固体氧化物电解（SOEC）、固体聚合物阴离子交流膜电解（AEM）。

碱性电解手艺ALK，以氢氧化钾水溶液等碱性环境为电解质，以石棉为隔膜，星散出氢气和氧气。和其他手艺相比，一个主要优势是阴阳电极板中不含有贵金属，因此，电解槽成本对照低，生长时间久、手艺、商业生态也最为成熟。现在占比80%左右。

劣势在于，难以快速启动和转变，对电力要求稳固，不适配光伏、风电这种颠簸大的电力。这就意味着没设施介入到“风景”生长的风景潮水中。

海内碱性电解槽生产企业较多，也完成了国产化，降本路径主要是单品产能扩大。讲述显示，1台1000Nm³/h电解水制氢装置的成本，并不是2台500Nm³/h成本的一倍，而只是其70%-75%。

固体氧化物电解水制氢SOE，接纳氧化锆等固体氧化物作为电解质，在高温下举行事情。焦点壁垒在于阴极、阳极的质料研发，耐久处于实验室阶段。最近有一些落地突破。

海内公司上海翌晶氢能科技公司已经有SOE方案的电堆自动化产线下线。上海应用物理研究所、北京质子动力公司，也都有相关产物小规模验证。

阴离子交流膜电解水制氢AEM也处于实验室阶段，后续要看相关质料的突破。现在看，有望取代ALK的就是质子交流膜电解槽PEM。

PEM电解槽包罗质子交流膜、催化剂、气体扩散层和双极板等零部件，优点是启动快，可适配风景等电力的天真性。其中，质子交流膜生产壁垒对照高，主要由外洋企业杜邦、旭化成等提供，海内东岳团体已经实现了国产化。气体扩散层，也是外洋企业为主。

而电极、催化剂等又对铱、铂、钛等贵金属依赖度高。因此，整体而言，PEM方案和ALK相比，瑕玷是成本对照高，从全生命周期成原本看，PEM为23元/kg，高于ALK的17.7元/kg。

ALK和PEM成本对比，泉源：华安证券

固然，PEM也在起劲降本，包罗手艺研发、国产替换、规模化效应等等。但和ALK相比，PEM电解槽加倍紧凑，一致制氢规模占地面积缩小一半，这也成为现实部署时的一个考量。

思量到适配风景电力稳固性的需求来看，未来在大规模制氢领域，例如化工冶金等，则会接纳ALK碱性电解槽；而在风景足够的区域，则偏向PEM质子交流膜电解槽。

在产业生长的时机中，有两种形式，一种是“存量替换”，新手艺、新产物替换旧手艺、旧产物，单纯从已有的市场来抢就够了；另一种是“开天辟地”，催生了新的市场、新的需求。

就像智能机期待功效机，手机替换是存量市场，但各种移动互联网上的产物、服务，又是新需求。电动车取代燃油车，是存量替换模式，但后续希望开展的车内场景消费，就是新需求。

而回到制氢这个话题来看，现在发生的是一个连环嵌套的“替换”的趋势：氢能，取代石油；绿氢取代灰氢；PEM取代ALK。自上而下，是生长的靠山，自下而上是生长的要害。这其中，一定不是一蹴而就，但焦点突破，就会带来新的增进时机。