氢能专题系列报告(三):从制氢成本和氢气供求结构看氢市场潜力
（以下内容从国泰君安《》研报附件原文摘录）
摘要 绿氢替代灰氢，新辟燃料电池+电解槽的千亿市场蓝海。预计到2030年，燃料电池+电解槽市场空间超2000亿元，电解槽市场将达燃料电池市场的6倍。 燃料电池系统市场空间近300亿元。参考新能源汽车降本速度和渗透率，2030年燃料电池汽车销量将达47万辆（累计保有量70万辆），按每辆车110kw估算，对应燃料电池系统的市场空间为295亿元。 电解槽市场空间近1700亿元，PEM电解槽市场占比超过65%。考虑电解槽的不同应用场景，碱性电解槽更适用于工业用氢，PEM电解槽更适用于加氢站用氢： ①按照2030年光伏电价0.2元/kWh测算，碱水制氢成本为12元/kg，相比煤制氢成本11元/kg（动力煤900元/吨）、天然气制氢成本18元/kg（天然气3.5元/m3）将具备经济性；基于成本经济性考量，以碱水制氢在工业用氢的渗透率30%计算，2030年碱性电解槽出货量超40GW（年有效工作5000小时），对应市场空间达600亿元。 ②按照2030年光伏电价0.2元/kWh测算，PEM制氢成本为18元/kg，氢燃料电池重卡的百公里能耗成本144元（百公里氢耗8kg），低于柴油重卡的百公里能耗成本179元（百公里油耗30L，柴油价格7000元/吨）；基于成本经济性考量，以PEM制氢在加氢站用氢的渗透率50%计算，2030年PEM电解槽出货量接近20GW（年有效工作3500小时），对应市场空间超1100亿元。 电解槽市场迎来发展窗口期。目前，国内主流碱性电解槽企业均已具备1000Nm3/h以上大功率电解槽的生产能力，2022年碱性电解槽已披露产能接近11GW；PEM电解槽方面，最大单槽产氢量为200Nm3/h，国内厂商产能合计百兆瓦级。 风险提示：燃料价格波动，成本下降低于预期，核心技术突破不及预期，产业政策不及预期 本期作者：陈磊、肖洁、鲍雁辛 特别感谢实习生吴杭燕、张茜对报告做出的贡献！ 以下正文 1. 绿氢经济性将至，氢能源优势凸显 按照2030年，光伏电价0.2元/kWh测算，碱水制氢成本12元/kg，PEM制氢成本18元/kg；相比传统能源价格，煤制氢成本11元/kg（动力煤900元/吨）、天然气制氢成本18元/kg（天然气3.5元/m3），绿氢较灰氢（煤制氢、天然气制氢）将具备一定经济性。 从能源使用成本看，到2030年，燃料电池重卡的百公里能耗成本为144元，柴油重卡的百公里能耗成本为179元，重卡加氢具备经济性。 2. 从需求侧看，工业用氢仍将占据主导 2020年，国内用氢需求总量为3342万吨，主要应用于合成氨、合成甲醇以及石油炼化等工业领域。到2030年，工业用氢及燃料电池用氢需求可达到4473万吨，其中工业用氢占比接近90%。 2.1. 工业用氢需求将达4000万吨，钢铁炼化占比明显提升 从目前的工业用氢结构看，2021年工业用氢总量接近3500万吨，以合成甲醇（37%）、合成氨（31%）和石油炼化（29%）为主，钢铁炼化占比尚低（仅3%）。以2021年数据为基点，结合各行业的脱碳减排目标，2030年工业用氢需求接近4000万吨。 2.2. 燃料电池用氢需求将超500万吨 参考新能源汽车降本速度和渗透率，到2030年燃料电池汽车保有量将达到70万辆；按燃料电池汽车百公里氢耗5kg，年行驶里程15万公里估算，燃料电池用氢需求为525万吨。 3. 从供给侧看，绿氢替代灰氢趋势凸显 目前的氢气供给以煤制氢、天然气制氢为主，合计占比达80%；工业副产氢占比18%，电解水制氢占比不到2%。按工业副产氢提供的氢源外，其余灰氢（煤制氢、天然气制氢）由电解水制氢来替代；其中，碱水制氢更适合工业用氢，PEM制氢更适合加氢站用氢，在中性预期下，2022至2030年，碱性电解槽和PEM电解槽的累计出货量分别为105GW和42GW。 3.1. 工业副产氢将达800万吨，焦炉煤气贡献接近50% 2020年，工业副产氢总量接近600万吨，其中焦炉煤气副产氢占比最大达70%。以2020年数据为基点，结合各工业品产量及投产情况，预计到2030年工业副产氢产能将达800万吨，焦炉煤气副产氢占比接近50%。 4. 燃料电池+电解槽的千亿蓝海市场 到2030年，燃料电池+电解槽市场空间超2000亿元，电解槽市场将达燃料电池市场的6倍。 4.1. 燃料电池电堆降本助推下游燃料电池车销量增长 预计到2030年，燃料电池电堆销售成本有望降至274元/kw，燃料电池系统销售成本降至456元/kw。 参考新能源汽车降本速度和渗透率，2030年燃料电池汽车销量达47万辆，按照每辆车110kw估算，对应保守/中性/乐观条件下，2030年燃料电池系统市场空间为207亿元/295亿元/422亿元。 4.2. 绿氢趋势下，PEM电解槽市场可期 中性预期下，碱性电解槽和PEM电解槽出货量分别按年复合增速68%和80%增长，2030年碱性电解槽的出货量为43GW、PEM电解槽的出货量为19GW，对应市场空间合计约1700亿元，PEM电解槽市场占比超过65%。 4.3. 电解槽市场空间广阔，产业链活跃度提升 目前，国内主流碱性电解槽企业均已具备1000Nm3/h以上大功率电解槽的生产能力，预计2022年碱性电解槽披露产能接近11GW，应用于电力、冶金、化工、电子等领域；PEM电解槽方面，实际对外出货的企业仍然较少，已披露的最大单槽产氢量为200Nm3/h，国内厂商产能合计百兆瓦级，应用于电子加工、半导体、电力、金属粉末加工和高校实验室领域。 国泰君安证券研究所，产业研究中心 国泰君安产业研究中心成立于2018年10月，旨在更好地为客户提供研究服务，让研究回归本质。产业研究中心希望通过跨行业、跨领域、跨部门协同，做产业里最专业的金融专家。当前产业研究中心一共提供三块业务：产业研究、定制服务、定期报告。欢迎各位投资者跟我们对应销售或相关研究员咨询。 声明 本公司具有中国证监会核准的证券投资咨询业务资格 分析师声明 作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力，保证报告所采用的数据均来自合规渠道，分析逻辑基于作者的职业理解，本报告清晰准确地反映了作者的研究观点，力求独立、客观和公正，结论不受任何第三方的授意或影响，特此声明。 免责声明 本报告仅供国泰君安证券股份有限公司（以下简称“本公司”）的客户使用。本公司不会因接收人收到本报告而视其为本公司的当然客户。本报告仅在相关法律许可的情况下发放，并仅为提供信息而发放，概不构成任何广告。 本报告的信息来源于已公开的资料，本公司对该等信息的准确性、完整性或可靠性不作任何保证。本公司不保证本报告所含信息保持在最新状态。同时，本公司对本报告所含信息可在不发出通知的情形下做出修改，投资者应当自行关注相应的更新或修改。 本报告中所指的投资及服务可能不适合个别客户，不构成客户私人咨询建议。在任何情况下，本报告中的信息或所表述的意见均不构成对任何人的投资建议。在任何情况下，本公司、本公司员工或者关联机构不承诺投资者一定获利，不与投资者分享投资收益，也不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任。投资者务必注意，其据此做出的任何投资决策与本公司、本公司员工或者关联机构无关。 市场有风险，投资需谨慎。投资者不应将本报告作为作出投资决策的唯一参考因素，亦不应认为本报告可以取代自己的判断。在决定投资前，如有需要，投资者务必向专业人士咨询并谨慎决策。 本报告版权仅为本公司所有，未经书面许可，任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制、发表或引用。如征得本公司同意进行引用、刊发的，需在允许的范围内使用，并注明出处为“国泰君安证券研究”，且不得对本报告进行任何有悖原意的引用、删节和修改。 若本公司以外的其他机构（以下简称“该机构”）发送本报告，则由该机构独自为此发送行为负责。通过此途径获得本报告的投资者应自行联系该机构以要求获悉更详细信息或进而交易本报告中提及的证券。本报告不构成本公司向该机构之客户提供的投资建议，本公司、本公司员工或者关联机构亦不为该机构之客户因使用本报告或报告所载内容引起的任何损失承担任何责任。
摘要 绿氢替代灰氢，新辟燃料电池+电解槽的千亿市场蓝海。预计到2030年，燃料电池+电解槽市场空间超2000亿元，电解槽市场将达燃料电池市场的6倍。 燃料电池系统市场空间近300亿元。参考新能源汽车降本速度和渗透率，2030年燃料电池汽车销量将达47万辆（累计保有量70万辆），按每辆车110kw估算，对应燃料电池系统的市场空间为295亿元。 电解槽市场空间近1700亿元，PEM电解槽市场占比超过65%。考虑电解槽的不同应用场景，碱性电解槽更适用于工业用氢，PEM电解槽更适用于加氢站用氢： ①按照2030年光伏电价0.2元/kWh测算，碱水制氢成本为12元/kg，相比煤制氢成本11元/kg（动力煤900元/吨）、天然气制氢成本18元/kg（天然气3.5元/m3）将具备经济性；基于成本经济性考量，以碱水制氢在工业用氢的渗透率30%计算，2030年碱性电解槽出货量超40GW（年有效工作5000小时），对应市场空间达600亿元。 ②按照2030年光伏电价0.2元/kWh测算，PEM制氢成本为18元/kg，氢燃料电池重卡的百公里能耗成本144元（百公里氢耗8kg），低于柴油重卡的百公里能耗成本179元（百公里油耗30L，柴油价格7000元/吨）；基于成本经济性考量，以PEM制氢在加氢站用氢的渗透率50%计算，2030年PEM电解槽出货量接近20GW（年有效工作3500小时），对应市场空间超1100亿元。 电解槽市场迎来发展窗口期。目前，国内主流碱性电解槽企业均已具备1000Nm3/h以上大功率电解槽的生产能力，2022年碱性电解槽已披露产能接近11GW；PEM电解槽方面，最大单槽产氢量为200Nm3/h，国内厂商产能合计百兆瓦级。 风险提示：燃料价格波动，成本下降低于预期，核心技术突破不及预期，产业政策不及预期 本期作者：陈磊、肖洁、鲍雁辛 特别感谢实习生吴杭燕、张茜对报告做出的贡献！ 以下正文 1. 绿氢经济性将至，氢能源优势凸显 按照2030年，光伏电价0.2元/kWh测算，碱水制氢成本12元/kg，PEM制氢成本18元/kg；相比传统能源价格，煤制氢成本11元/kg（动力煤900元/吨）、天然气制氢成本18元/kg（天然气3.5元/m3），绿氢较灰氢（煤制氢、天然气制氢）将具备一定经济性。 从能源使用成本看，到2030年，燃料电池重卡的百公里能耗成本为144元，柴油重卡的百公里能耗成本为179元，重卡加氢具备经济性。 2. 从需求侧看，工业用氢仍将占据主导 2020年，国内用氢需求总量为3342万吨，主要应用于合成氨、合成甲醇以及石油炼化等工业领域。到2030年，工业用氢及燃料电池用氢需求可达到4473万吨，其中工业用氢占比接近90%。 2.1. 工业用氢需求将达4000万吨，钢铁炼化占比明显提升 从目前的工业用氢结构看，2021年工业用氢总量接近3500万吨，以合成甲醇（37%）、合成氨（31%）和石油炼化（29%）为主，钢铁炼化占比尚低（仅3%）。以2021年数据为基点，结合各行业的脱碳减排目标，2030年工业用氢需求接近4000万吨。 2.2. 燃料电池用氢需求将超500万吨 参考新能源汽车降本速度和渗透率，到2030年燃料电池汽车保有量将达到70万辆；按燃料电池汽车百公里氢耗5kg，年行驶里程15万公里估算，燃料电池用氢需求为525万吨。 3. 从供给侧看，绿氢替代灰氢趋势凸显 目前的氢气供给以煤制氢、天然气制氢为主，合计占比达80%；工业副产氢占比18%，电解水制氢占比不到2%。按工业副产氢提供的氢源外，其余灰氢（煤制氢、天然气制氢）由电解水制氢来替代；其中，碱水制氢更适合工业用氢，PEM制氢更适合加氢站用氢，在中性预期下，2022至2030年，碱性电解槽和PEM电解槽的累计出货量分别为105GW和42GW。 3.1. 工业副产氢将达800万吨，焦炉煤气贡献接近50% 2020年，工业副产氢总量接近600万吨，其中焦炉煤气副产氢占比最大达70%。以2020年数据为基点，结合各工业品产量及投产情况，预计到2030年工业副产氢产能将达800万吨，焦炉煤气副产氢占比接近50%。 4. 燃料电池+电解槽的千亿蓝海市场 到2030年，燃料电池+电解槽市场空间超2000亿元，电解槽市场将达燃料电池市场的6倍。 4.1. 燃料电池电堆降本助推下游燃料电池车销量增长 预计到2030年，燃料电池电堆销售成本有望降至274元/kw，燃料电池系统销售成本降至456元/kw。 参考新能源汽车降本速度和渗透率，2030年燃料电池汽车销量达47万辆，按照每辆车110kw估算，对应保守/中性/乐观条件下，2030年燃料电池系统市场空间为207亿元/295亿元/422亿元。 4.2. 绿氢趋势下，PEM电解槽市场可期 中性预期下，碱性电解槽和PEM电解槽出货量分别按年复合增速68%和80%增长，2030年碱性电解槽的出货量为43GW、PEM电解槽的出货量为19GW，对应市场空间合计约1700亿元，PEM电解槽市场占比超过65%。 4.3. 电解槽市场空间广阔，产业链活跃度提升 目前，国内主流碱性电解槽企业均已具备1000Nm3/h以上大功率电解槽的生产能力，预计2022年碱性电解槽披露产能接近11GW，应用于电力、冶金、化工、电子等领域；PEM电解槽方面，实际对外出货的企业仍然较少，已披露的最大单槽产氢量为200Nm3/h，国内厂商产能合计百兆瓦级，应用于电子加工、半导体、电力、金属粉末加工和高校实验室领域。 国泰君安证券研究所，产业研究中心 国泰君安产业研究中心成立于2018年10月，旨在更好地为客户提供研究服务，让研究回归本质。产业研究中心希望通过跨行业、跨领域、跨部门协同，做产业里最专业的金融专家。当前产业研究中心一共提供三块业务：产业研究、定制服务、定期报告。欢迎各位投资者跟我们对应销售或相关研究员咨询。 声明 本公司具有中国证监会核准的证券投资咨询业务资格 分析师声明 作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力，保证报告所采用的数据均来自合规渠道，分析逻辑基于作者的职业理解，本报告清晰准确地反映了作者的研究观点，力求独立、客观和公正，结论不受任何第三方的授意或影响，特此声明。 免责声明 本报告仅供国泰君安证券股份有限公司（以下简称“本公司”）的客户使用。本公司不会因接收人收到本报告而视其为本公司的当然客户。本报告仅在相关法律许可的情况下发放，并仅为提供信息而发放，概不构成任何广告。 本报告的信息来源于已公开的资料，本公司对该等信息的准确性、完整性或可靠性不作任何保证。本公司不保证本报告所含信息保持在最新状态。同时，本公司对本报告所含信息可在不发出通知的情形下做出修改，投资者应当自行关注相应的更新或修改。 本报告中所指的投资及服务可能不适合个别客户，不构成客户私人咨询建议。在任何情况下，本报告中的信息或所表述的意见均不构成对任何人的投资建议。在任何情况下，本公司、本公司员工或者关联机构不承诺投资者一定获利，不与投资者分享投资收益，也不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任。投资者务必注意，其据此做出的任何投资决策与本公司、本公司员工或者关联机构无关。 市场有风险，投资需谨慎。投资者不应将本报告作为作出投资决策的唯一参考因素，亦不应认为本报告可以取代自己的判断。在决定投资前，如有需要，投资者务必向专业人士咨询并谨慎决策。 本报告版权仅为本公司所有，未经书面许可，任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制、发表或引用。如征得本公司同意进行引用、刊发的，需在允许的范围内使用，并注明出处为“国泰君安证券研究”，且不得对本报告进行任何有悖原意的引用、删节和修改。 若本公司以外的其他机构（以下简称“该机构”）发送本报告，则由该机构独自为此发送行为负责。通过此途径获得本报告的投资者应自行联系该机构以要求获悉更详细信息或进而交易本报告中提及的证券。本报告不构成本公司向该机构之客户提供的投资建议，本公司、本公司员工或者关联机构亦不为该机构之客户因使用本报告或报告所载内容引起的任何损失承担任何责任。
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