氫能是可持續發展最具潛力的二次清潔能源，根據制氫工藝所產生的碳排放程度，可分為灰氫、藍氫、綠氫。灰氫成本較低但污染較大，綠氫通過使用再生能源電解水制取的氫氣，滿足“雙碳”要求，是未來的發展方向。

目前，全球及中國綠氫在氫能占比較低，均不到1%，主要由于綠氫成本高于灰氫成本。未來，隨著風電光伏與電解水制氫結合以及電解槽性價比逐步提升，制氫成本有望進一步下探。根據測算，理想情況下綠氫成本可達到5.8元/kg，低于灰氫成本。

當前，主流電解水制氫技術包括堿性水電解（ALK）、質子交換膜電解（PEM）、高溫固體氧化物電解（SOEC）、固體聚合物陰離子交換膜電解（AEM）四種。電解槽的性能與整個制氫系統的制氫效率有著直接的關系，在能耗、安全性方面也有十分重要的影響，所以，電解槽是電解水流程的核心。

在電解水制氫的成本中，設備成本占了14%。電解水制氫系統由電解槽及輔助系統組成，其中，電解槽是電解反應發生的主要場所，輔助系統則包括電力轉換、水循環、氣體分離、氣體提純等模塊。從成本構成來看，電解槽在制氫系統總成本中的占比約為50%，設備在單位時間內的產氫量越大，電解槽所占整個設備制造成本的比例就越高，所以，電解槽的成本會直接影響制氫系統的產品價格。電解槽的成本是電解水制氫系統生產成本的核心。

對于堿性電解槽在新能源發電系統中的應用，目前國內部分堿性電解槽廠商將提高電流密度、采取熱啟動作為解決堿性電解槽響應速度的重要方式。有示范項目利用多種混合儲能方式進行平抑波動，優化運行。利用堿性電解槽可以適應高功率和功率快速調節運行工況但無法長時間處于低功率工況運行的特點，在混合儲能系統協調運行中，通過設計使其在高功率和快速功率調節工況中運行，同時，為了保持運行安全性和穩定性，盡量避免其在低功率工況下運行。

隨著產業的進一步發展，未來應用場景將不斷拓寬，大型化、低成本、低能耗是產業發展共識。需要大規模制氫產能的化工冶金領域將持續采用堿性電解槽制氫，而在分布式能源場景中，如現場制氫加氫站這種氫能產量較小的場景，PEM電解槽將具有獨特優勢。

相比于堿性電解槽，PEM電解槽由于設備成本過高，制氫成本相對較高。未來，隨著氫能行業的發展、氫氣需求的增加以及技術的進步，會帶來PEM電解槽成本的下降。疊加可再生能源電力成本的下降和產氫數量增加的因素，如果考慮土地成本，PEM電解槽更加緊湊，同等規模下PEM占地面積幾乎為堿性裝置的一半，在土地昂貴的地區PEM電解槽優勢更加明顯。此外，結合其效率高、能耗少、響應快、負載高等優勢，預計PEM未來發展空間大。

根據高工鋰電的數據，2022年全球電解槽市場出貨量達到1GW，其中，中國電解槽總出貨量超過800MW，同比增長129%以上，全球占比超過80%。堿性電解槽設備憑借運行穩定、售價低廉等優點，成為市場的主流選擇。

根據BloombergNEF的數據，2023年中國電解槽出貨量將持續保持高增，出貨量有望達到1.4-2.1GW，占全球出貨量的60%以上，同比增加75%-163%。

當前，伴隨電解水制氫性價比逐步凸顯，推動電解槽需求提升。

一是電解槽工作時間不斷延長：通過延長電解槽工作時間可生產更多綠氫，從而攤薄其固定成本，根據測算，當電解槽工作時長從2000小時提升至4000小時后氫氣成本有望降低4.6%。二是電解槽能量轉換效率不斷提升：目前行業主流的堿性電解槽能量轉換效率較低僅為60%-75%，成為阻礙電解水行業發展的一大難題，質子交換膜電解槽和固體氧化物電解槽可將能量轉換效率提升至75%-85%，有望進一步降低制氫成本。三是電解槽耗電量逐步下降：電解水的主要成本來源于電費，降低電耗一直是困擾行業多年的難題。未來，隨著電解槽技術的不斷迭代，耗電量有望繼續下降。理想情況下，制氫成本可下降80%，達到5.8元/kg，低于煤炭9.9元/噸的制氫成本。

隨著綠氫性價比提升及政策驅動，預計2025年、2030年全球綠氫需求量將分別達到1583萬噸、4727萬噸；2025年、2030年全球綠氫占比將分別達到15%、38%。受益于下游綠氫市場需求旺盛，電解槽出貨量有望在未來幾年迎來爆發期，2023年、2025年電解槽市場規模將分別達到1872億元、5280億元。

未來，伴隨電解槽產品不斷升級，單臺設備投資額有望持續下降。電解槽技術的進步將掀起綠色氫能浪潮。（作者系華安證券分析師）