摘要
從制氫端看，歐盟目標(biāo)到2030年，年產(chǎn)2000萬噸綠氫，其中進(jìn)口1000萬噸，內(nèi)部生產(chǎn)1000萬噸，預(yù)計將為歐洲本土和進(jìn)口廠商分別帶來的電解槽累計需求量均達(dá)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(jīng)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(lǐng)先，新起之秀蒂森克虜伯（Nucera）勢頭強(qiáng)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(shù)路線來看，性價比是最重要的衡量標(biāo)準(zhǔn)。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(shù)路線，以McPhy和Nucera為專長； NEL深耕電解槽產(chǎn)業(yè)時間久，對堿性和PEM均有布局，其在自有堿性的基礎(chǔ)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?qū)⒂l(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(shè)備成本，在各自具備優(yōu)勢的場景下共同發(fā)展。對國內(nèi)而言，Nucera制備的方形堿性電解槽性能優(yōu)于國內(nèi)，或?qū)⒊蔀閲鴥?nèi)堿槽廠商的技術(shù)進(jìn)步目標(biāo)；歐洲的PEM發(fā)展遠(yuǎn)成熟于國內(nèi)，西門子、康明斯等廠商進(jìn)入中國市場將帶來國內(nèi)PEM從0-1的進(jìn)步，推動完善PEM核心零部件供應(yīng)鏈。
從儲運端看，管道是歐洲主推的儲運技術(shù)路線，將帶來管材、壓縮機(jī)等材料和設(shè)備投資機(jī)會。根據(jù)2022年發(fā)布的歐洲氫氣骨干網(wǎng)絡(luò)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(yù)計在2030年達(dá)到28,000公里，到2040年達(dá)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(yù)計為80億-143億歐元（642-1,148億人民幣）。其中，管材和壓縮機(jī)是氫管道投資建設(shè)的核心環(huán)節(jié)，帶來材料和設(shè)備端機(jī)會。
從應(yīng)用端看，石油煉化和合成氨是歐洲氫能應(yīng)用的主要場景，未來交通領(lǐng)域、建筑領(lǐng)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(lǐng)域。對比國內(nèi)，目前氫氣的主要應(yīng)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(fēng)險提示：產(chǎn)業(yè)政策不及預(yù)期、技術(shù)突破及成本下降不及預(yù)期。
1 氫制取：到2030年目標(biāo)年產(chǎn)2000萬噸綠氫
2021年，全球氫氣產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)氫占比接近10%，電解水制氫占比僅0.1%。中國氫氣產(chǎn)量為3300萬噸，煤制氫占比超60%，工業(yè)副產(chǎn)氫占比為20%，天然氣制氫占比13%，電解水制氫僅占總產(chǎn)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(chǎn)量1000萬噸，對應(yīng)電解槽裝機(jī)容量40GW。2022年5月，歐盟正式通過“REPowerEU”計劃，目標(biāo)2030年每年可再生氫氣產(chǎn)量2000萬噸，其中進(jìn)口1000萬噸（需要至少90-100GW裝機(jī)量），內(nèi)部生產(chǎn)1000萬噸。
1.1. 預(yù)計到2030年，歐洲電解槽累計出貨量達(dá)95GW
據(jù)IEA統(tǒng)計，2020年全球電解槽裝機(jī)量為300MW，歐洲（含歐盟、歐貿(mào)聯(lián)、英國）電解槽裝機(jī)量達(dá)100MW，為全球最高裝機(jī)量地區(qū)。預(yù)計到2030年，全球電解槽累計出貨量將達(dá)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(chǎn)能為8GW。從地區(qū)分布看，歐洲電解槽產(chǎn)能為3GW、中國電解槽產(chǎn)能為3GW；從技術(shù)路線看，堿性電解槽4.8GW、PEM電解槽2GW。預(yù)計到2030年，全球電解槽產(chǎn)能65GW。從地區(qū)分布看，歐洲電解槽產(chǎn)能19GW、中國電解槽產(chǎn)能23GW；從技術(shù)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(jī)構(gòu)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(shè)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(wù)架構(gòu)看，歐洲主流電解槽廠商中ITM Power專注于電解槽業(yè)務(wù)，NEL、McPhy、Plug Power在電解槽業(yè)務(wù)外還布局加氫站或燃料電池業(yè)務(wù)，蒂森克虜伯業(yè)務(wù)涉及范圍最廣，氫能電解槽業(yè)務(wù)已作為獨立子公司Nucera上市。從技術(shù)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(shù)路線均有布局。
2022年，Nucera和NEL電解槽業(yè)務(wù)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(wù)凈利潤為-2.2億元；Plug Power、McPhy、和ITM Power電解槽業(yè)務(wù)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(jī)的應(yīng)用
根據(jù)2022年發(fā)布的歐洲氫氣骨干網(wǎng)絡(luò)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(yù)計在2030年達(dá)到28,000公里，到2040年達(dá)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(wǎng)絡(luò)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(yù)計氫氣需求。
EHB所需總投資預(yù)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(shè)新管道的全部資本成本。假設(shè)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(shè)：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(dá)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(yán)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(dá)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(dǎo)致氫脆、氣體泄漏等問題。天然氣管道摻氫需要對管道進(jìn)行改造，更換為纖維增強(qiáng)聚合物（FRP）復(fù)合材料管道；此外，轉(zhuǎn)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(nèi)部涂層來防止氫脆。在對天然氣管道進(jìn)行適度改造的情況下，摻氫量最多可達(dá)約5%-20% vol。
2.3 壓縮機(jī)在氫氣管網(wǎng)中的應(yīng)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(jìn)行增壓，通常在管線的起點和中途設(shè)置增壓站，由壓縮機(jī)提高氫氣的輸送壓力。增壓站壓縮設(shè)備以離心式的大排量壓縮機(jī)為主（動力式壓縮機(jī)流量大），小型集輸站點或采用隔膜/液驅(qū)類等中等排量壓縮機(jī)。
在天然氣管道摻氫中，壓縮機(jī)設(shè)備的類型和設(shè)計需要相應(yīng)的改變。相較于天然氣，氫氣的分子量和熱值較低，調(diào)整的程度取決于管道的氫含量：當(dāng)混合物中的氫氣含量＜10% vol，壓縮機(jī)可以正常運行；當(dāng)混合物的氫氣含量＜40% vol，壓縮機(jī)外殼可以繼續(xù)使用，但葉輪和反饋級和齒輪需要調(diào)整；當(dāng)含氫量＞40% vol，必須更換整個壓縮機(jī)。在純氫管道中，往復(fù)式壓縮機(jī)是目前最經(jīng)濟(jì)的解決方案。
3 氫應(yīng)用：交通和建筑最具增長潛力
據(jù)IEA統(tǒng)計，2021年，全球?qū)錃獾男枨蠹s為9400萬噸，其中歐洲的需求量800萬噸，煉油廠和合成氨生產(chǎn)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(dá)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(lǐng)域。
4 風(fēng)險提示
產(chǎn)業(yè)政策不及預(yù)期、技術(shù)突破及成本下降不及預(yù)期。
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