從制氫端看，歐盟目標到2030年，年產2000萬噸綠氫，其中進口1000萬噸，內部生產1000萬噸，預計將為歐洲本土和進口廠商分別帶來的電解槽累計需求量均達90-100GW。根據(jù)歐盟制定的綠氫計劃，未來歐洲市場將成為中國電解槽廠商的重要出口地之一。從歐洲電解槽廠商競爭格局看，主要龍頭已經浮出水面，挪威NEL、英國ITM Power、德國Siemens、法國Mcphy、美國Plug Power等市場份額領先，新起之秀蒂森克虜伯（Nucera）勢頭強勁。未來中國電解槽競爭格局或趨近歐洲市場，隆基、三一、陽光等電解槽巨頭群雄并起。

 

從技術路線來看，性價比是最重要的衡量標準。歐洲電解槽廠商以布局PEM電解槽路線為主，其中ITM Power、Plug Power和Siemens是典型代表；堿性技術路線，以McPhy和Nucera為專長； NEL深耕電解槽產業(yè)時間久，對堿性和PEM均有布局，其在自有堿性的基礎上，通過收購布局PEM制氫路線。從成本看，歐洲的堿性和PEM電解槽價格相差不大，PEM電解槽價格僅為堿性電解槽的1.5倍；未來堿性和PEM兩種路線的發(fā)展或將愈發(fā)趨近，堿性降低電耗提高綜合性價比，PEM提高成熟度降低設備成本，在各自具備優(yōu)勢的場景下共同發(fā)展。對國內而言，Nucera制備的方形堿性電解槽性能優(yōu)于國內，或將成為國內堿槽廠商的技術進步目標；歐洲的PEM發(fā)展遠成熟于國內，西門子、康明斯等廠商進入中國市場將帶來國內PEM從0-1的進步，推動完善PEM核心零部件供應鏈。

 

從儲運端看，管道是歐洲主推的儲運技術路線，將帶來管材、壓縮機等材料和設備投資機會。根據(jù)2022年發(fā)布的歐洲氫氣骨干網絡計劃（European Hydrogen Backbone），歐洲將建立一條覆蓋28個歐盟國家的氫氣管道，總長度預計在2030年達到28,000公里，到2040年達到53,000公里，60%由現(xiàn)有的天然氣管道改造，40%為新建的純氫管道。總投資預計為80億-143億歐元（642-1,148億人民幣）。其中，管材和壓縮機是氫管道投資建設的核心環(huán)節(jié)，帶來材料和設備端機會。

 

從應用端看，石油煉化和合成氨是歐洲氫能應用的主要場景，未來交通領域、建筑領域是增長潛力最大的環(huán)節(jié)。根據(jù)2020年7月歐盟委員會發(fā)布《歐盟氫能戰(zhàn)略》，樂觀情況下，到2050年，氫氣需求為2250TWh（6818萬噸）；其中，交通運輸675TWh（2045萬噸）和建筑579TWh（1754萬噸）將成為氫氣需求量最大的領域。對比國內，目前氫氣的主要應用場景為化工行業(yè)，即合成氨、合成甲醇和石油煉化，未來交通和氫冶金或成為氫氣需求的主要增量市場。

 

風險提示：產業(yè)政策不及預期、技術突破及成本下降不及預期。

 

1  氫制取：到2030年目標年產2000萬噸綠氫

 

2021年，全球氫氣產量為9400萬噸，化石能源制氫占比超80%，電解水制氫僅占0.04%。歐洲的氫氣產量為1030萬噸，蒸汽甲烷重整工藝（SMR）制氫占比超90%，工業(yè)副產氫占比接近10%，電解水制氫占比僅0.1%。中國氫氣產量為3300萬噸，煤制氫占比超60%，工業(yè)副產氫占比為20%，天然氣制氫占比13%，電解水制氫僅占總產量的3%。

 

 

2020年，歐盟發(fā)布《歐盟氫能戰(zhàn)略》，計劃2025年至2030年，每年可再生氫氣產量1000萬噸，對應電解槽裝機容量40GW。2022年5月，歐盟正式通過“REPowerEU”計劃，目標2030年每年可再生氫氣產量2000萬噸，其中進口1000萬噸（需要至少90-100GW裝機量），內部生產1000萬噸。

 

 

1.1.     預計到2030年，歐洲電解槽累計出貨量達95GW

 

據(jù)IEA統(tǒng)計，2020年全球電解槽裝機量為300MW，歐洲（含歐盟、歐貿聯(lián)、英國）電解槽裝機量達100MW，為全球最高裝機量地區(qū)。預計到2030年，全球電解槽累計出貨量將達270GW，其中，歐洲電解槽累計出貨量為95GW。

 

 

據(jù)IEA統(tǒng)計，2021年，全球電解槽產能為8GW。從地區(qū)分布看，歐洲電解槽產能為3GW、中國電解槽產能為3GW；從技術路線看，堿性電解槽4.8GW、PEM電解槽2GW。預計到2030年，全球電解槽產能65GW。從地區(qū)分布看，歐洲電解槽產能19GW、中國電解槽產能23GW；從技術路線看，堿性電解槽42GW（64%）、PEM電解槽14GW（22%）、SOEC電解槽3GW（4%）。

 

 

據(jù)國際可再生能源機構統(tǒng)計，2020年，堿性電解槽平均成本為600歐元/kw，PEM為900歐元/kw，AEM為1000歐元/kw，SOE為2130歐元/kw。到2030年，堿性電解槽平均成本將降至400歐元/kw，PEM為500歐元/kw，AEM為300歐元/kw，SOE為520歐元/kw。

 

 

1.2.     群雄并起，共分歐洲電解槽設備市場

 

2022年，EMEA(歐洲、中東、非洲）電解槽出貨量287MW。從國家看，出貨量最多的是德國、比利時和丹麥；從電解槽廠商看，出貨量最多廠商包括挪威NEL、英國ITM Power、德國Siemens、法國Mcphy、美國Plug Power。

 

 

從業(yè)務架構看，歐洲主流電解槽廠商中ITM Power專注于電解槽業(yè)務，NEL、McPhy、Plug Power在電解槽業(yè)務外還布局加氫站或燃料電池業(yè)務，蒂森克虜伯業(yè)務涉及范圍最廣，氫能電解槽業(yè)務已作為獨立子公司Nucera上市。從技術路線看，ITM Power、Plug Power以及Siemens專注PEM電解槽，McPhy和Nucera專注堿性電解槽，NEL在堿性和PEM兩條技術路線均有布局。

 

 

 

 

 

2022年，Nucera和NEL電解槽業(yè)務營業(yè)收入分別為4.07億元和5.1億元，其中NEL電解槽業(yè)務凈利潤為-2.2億元；Plug Power、McPhy、和ITM Power電解槽業(yè)務的營業(yè)收入分別為2.03億元、0.9億元和0.2億元。

 

 

2 氫儲運：天然氣管道摻氫及壓縮機的應用

 

根據(jù)2022年發(fā)布的歐洲氫氣骨干網絡計劃（European Hydrogen Backbone），歐洲將建立一條覆蓋28個歐盟國家的氫氣管道，總長度預計在2030年達到28,000公里，到2040年達到53,000公里，60%由現(xiàn)有的天然氣管道改造，40%為新建的純氫管道。在主干線配備壓縮系統(tǒng)下，EHB網絡能夠充分滿足歐洲2050年2250TWh（約合6818萬噸，1TWh=3.03萬噸）的最大預計氫氣需求。

 

 

EHB所需總投資預計為80億-143億歐元（約合642-1,148億人民幣），涵蓋了為改造舊管道和建設新管道的全部資本成本。假設工作時長為每年5,000小時，則年運營成本在1.6至3.2億歐元（約合13-26億人民幣）。

 

 

2.1.     純氫管道建設：歐洲純氫管道長1,770km，計劃建至26,437km

 

目前，全球氫氣輸送管道超過5,000km，歐洲管道長度達到1,770km，僅次于北美。與天然氣管道相比，純氫氣管道在合金元素、鋼級、管型、操作壓力等方面選材嚴格，材料需滿足高壓氫環(huán)境下相容性的試驗要求。

 

 

2.2.     天然氣管道摻氫：管道適度改造下，摻氫量最多可達約5%-20%vol

 

天然氣管道摻氫管面臨的主要挑戰(zhàn)是材料的氫脆問題。歐洲天然氣管道通常為鋼管材料電焊而成，注入大量純氫會使金屬材料處于高濃度氫氣的高壓環(huán)境下造成其性能的劣化，導致氫脆、氣體泄漏等問題。天然氣管道摻氫需要對管道進行改造，更換為纖維增強聚合物（FRP）復合材料管道；此外，轉化為氫氣的天然氣管道必須在較低的壓力下運行，可以通過增加一層內部涂層來防止氫脆。在對天然氣管道進行適度改造的情況下，摻氫量最多可達約5%-20% vol。

 

 

2.3    壓縮機在氫氣管網中的應用

 

在長距離管道運輸?shù)倪^程中，氫氣的能量不斷消耗，需要每隔一段距離對氫氣進行增壓，通常在管線的起點和中途設置增壓站，由壓縮機提高氫氣的輸送壓力。增壓站壓縮設備以離心式的大排量壓縮機為主（動力式壓縮機流量大），小型集輸站點或采用隔膜/液驅類等中等排量壓縮機。

 

 

在天然氣管道摻氫中，壓縮機設備的類型和設計需要相應的改變。相較于天然氣，氫氣的分子量和熱值較低，調整的程度取決于管道的氫含量：當混合物中的氫氣含量＜10% vol，壓縮機可以正常運行；當混合物的氫氣含量＜40% vol，壓縮機外殼可以繼續(xù)使用，但葉輪和反饋級和齒輪需要調整；當含氫量＞40% vol，必須更換整個壓縮機。在純氫管道中，往復式壓縮機是目前最經濟的解決方案。

 

 

 

據(jù)IEA統(tǒng)計，2021年，全球對氫氣的需求約為9400萬噸，其中歐洲的需求量800萬噸，煉油廠和合成氨生產是用氫的主要場景，分別占總需求的50.5%和29.5%。據(jù)氫能聯(lián)盟統(tǒng)計，中國的需求量約為2800萬噸，合成氨和合成甲醇是用氫的場景，分別占總需求的32%和27%。

 

 

根據(jù)2020年7月歐盟委員會發(fā)布《歐盟氫能戰(zhàn)略》，保守情況下，2030年歐洲對氫氣的需求大約為481TWh（約合1457萬噸），2050年為780TWh（約合2363萬噸）；樂觀情況下，2030年需求約為665TWh（約合2015萬噸），2050需求為2250TWh（約合6818萬噸），達到歐洲總能源需求的24%；其中，交通運輸（675TWh，約合2045萬噸）和建筑（579TWh，約合1754萬噸）將成為2050年氫能需求量最大的領域。

 

 

產業(yè)政策不及預期、技術突破及成本下降不及預期。

 

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