中金:风光耦合能力强 PEM电解槽机遇初现

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中金公司研报表示,风光耦合性强,PEM电解槽具备独特优势。PEM电解槽的冷启动时间、响应速率、负荷范围分别为20-30分钟、秒级、5-125%,均优于碱性电解槽的1-2小时、数十秒级、30-100%,故更适配风光发电的波动性。同时,PEM电解槽制氢效率略高于碱性,同时重量与体积更小,具备一定优势。我们看好PEM制氢项目的规模化和密集化。目前欧美等地已出现众多10MW及以上级别的PEM电解水制氢项目,主要参与者为Plug Power、ITM Power、Proton Onsite、康明斯及西门子,23年产能均达1GW以上;国内目前频频出现MW级别项目,随着部分企业对PEM电解系统国产的推动,其设备投资成本将快速降低,带动应用的规模化。

  全文如下

中金:风光耦合能力强,PEM电解槽机遇初现

中金研究

在全球碳中和目标的大背景下,我们测算绿氢需求快速起量带来电解槽超500亿元的新增市场空间。相较于碱性水电解制氢,PEM电解系统虽初始投资成本尚高,但其风光耦合性更好,我们预计随着设备投资成本的降低,PEM制氢技术的渗透率将呈现上升趋势。

摘要

风光耦合性强,PEM电解槽具备独特优势。PEM电解槽的冷启动时间、响应速率、负荷范围分别为20-30分钟、秒级、5-125%,均优于碱性电解槽的1-2小时、数十秒级、30-100%,故更适配风光发电的波动性。同时,PEM电解槽制氢效率略高于碱性,同时重量与体积更小,具备一定优势。

我们看好PEM制氢项目的规模化和密集化。目前欧美等地已出现众多10MW及以上级别的PEM电解水制氢项目,主要参与者为Plug Power、ITM Power、Proton Onsite、康明斯及西门子,23年产能均达1GW以上;国内目前频频出现MW级别项目,随着部分企业对PEM电解系统国产的推动,其设备投资成本将快速降低,带动应用的规模化。

2030年PEM电解系统降本幅度可达50%以上。PEM电解槽由质子交换膜、催化剂、气体扩散层及双极板组成。从国产化进展来看,我们认为双极板及气体扩散层已基本可实现国产化,催化剂及质子交换膜环节仍需时间,但也已进入加速阶段。以1MW(200标方)的PEM电解系统为例,我们预计2030年设备投资有望降低至近300万元/台,相较2020年的1000万元/台降本幅度近70%。

随着PEM设备的降本,未来PEM+碱性协同制氢是发展趋势。当前时点看,我们认为PEM水电解及碱性水电解的单位制氢成本在29.3元、24.2元/kg,当PEM设备投资成本减少50%以上时制氢成本可与碱性电解水制氢基本实现平价。我们测算当用电成本0.3元/度,PEM电解槽设备成本1500元/台时,50%PEM+50%碱性协同制氢的项目成本约为22.9元/kg,与100%碱性的成本相当,在成本不增的情况下提高了制氢的效率和对风光波动性的耦合,因此我们认为未来PEM与碱性电解槽将配合共同用于大型风光制氢项目。

风险

氢能政策推进不及预期,绿氢需求不及预期,PEM电解槽降本不及预期。

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