势银年度报告 | 《中国电解水制氢市场研究报告(2021年度)》完成发布

文章来源: 势银(TrendBank)2021-11-01 10:26:54

2019年只有法国、日本和韩国制定了氢战略,到2021年,全球有17个政府发布了氢能战略,20多个政府公开宣布正在制定战略,众多公司正在寻求并挖掘氢能商机,因为净零排放的能源系统需要氢气,利用氢对可持续能源系统的潜在贡献时机已经成熟。

中国在“碳达峰、碳中和”双碳目标驱动下,能源、电力、交通、工业、建筑等领域均在寻求并制定本领域的碳中和路径,而氢能可以帮助这些领域进行深度脱碳。氢能狭义定义是指燃料电池领域,借助电化学反应将氢气转化为电能,随着双碳目标的提出,全球包括中国将关注点从燃料电池交通领域扩展到其它领域。

2020年氢需求为90公吨,几乎完全来自化石燃料,导致接近900公吨的二氧化碳排放量。氢是工业脱碳的关键支柱,世界上第一个使用低碳氢生产无碳钢的试点项目在瑞典开始试行,在西班牙,一个使用可变可再生能源氢气生产氨的试点项目启动,到2050年要使世界走上可持续能源系统的轨道,需要更快地采用低碳氢。

电解水制氢是零碳、环保的制氢方式,且随着可再生能源如风电、光伏等的快速发展,上网电价接近平价且有可能低于煤电价格,利用可再生能源再电解水制氢成为可能的值得探讨的一种模式。

过年五年中全球电解槽产能翻了一番,到2021年年中达到300MW,目前正在开发的大约350个项目可以带来全球至2030年将达到54GW。

欧洲在电解槽产能部署方面处于领先地位,占全球装机容量的40%。在欧盟和英国雄心勃勃的氢战略支持下,短期内仍将是最大的市场,澳大利亚计划几年内赶上欧洲;预计拉丁美洲也将部署大量产能,尤其是出口产能。

中国起步缓慢,但相关的项目也在快速增长。可再生能源制氢项目吸引了很多能源企业、装备企业如三峡集团、隆基、协鑫、国电投、三一重工、中石化等参与,相关的零部件企业布局也在增加。

中国电解水制氢产业迎来了窗口期。势银(TrendBank)研究团队经过将近一年的努力,对系统装备制造企业、零部件供应企业、下游应用企业、科研院所进行充分调研,完成《中国电解水制氢市场研究报告(2021年度)》。

本报告由7部分内容组成,对不同电解水制氢技术尤其是碱性隔膜水电解、质子膜水电解、高温固体氧化物水电解的发展历程、技术现状、产能规模、市场应用、产业链现状、重点企业进行详细介绍。

同时,对中国电解水技术装机规模进行统计同时对未来装机规模进行预测。通过本报告,使企业全方位了解中国电解水制氢技术的现状和未来,为企业、政府、金融机构、高校/科研院所的战略规划和投资决策提供助力。

 

中国电解水年装机量预计2035年达6GW

中国电解水装置应用于十几个领域,势银(TrendBank)对不同领域的电解水装置进行调研,统计各领域应用占比,如下图所示,发电领域应用占比最高超30%,其次是多晶硅制造,再次是浮法玻璃生产。

 

图片来源:势银(TrendBank)

势银(TrendBank)对不同行业投用的电解水装置产能进行数据分析,如下图所示,多晶硅生产线用的电解水装置产能较大,目前了解最大是800Nm3/h,生产线同时安装多套装置,电力行业所用装置总体偏小,平均产能在8 Nm3/h,选择10 Nm3/h的装置数量最多;

 

图片来源:势银(TrendBank)

同时,势银(TrendBank)统计了主流电解槽企业历年出货量,并结合各应用领域示范现状及电解水成本竞争力进行综合预测,具体见下图,势银(TrendBank)预计2035年后中国电解槽年装机量平均在6GW左右水平。

 

图片来源:势银(TrendBank)

除市场研究外,本报告重点研究不同电解水系统构成及供应链企业,以SOEC举例,SOEC电解系统如下图所示。

 

图片来源:势银(TrendBank)

SOEC电解系统的最基本组成单元是SOEC电解池,多个电解池组装在一起成为SOEC电堆。多个电堆和气体处理系统、气体输送系统一起可以组合成SOEC电解模块。最终多个模块可以组合成一个完整的SOEC系统。

由于各个SOEC设备制造供公司的技术和工艺存在差异性,组成SOEC电解电堆的电解池数量、组成SOEC电解模块的电堆数量和组成SOEC电解系统的模块数量也会存在不同。

供应链方面,以PEM电解水为例,目前质子膜水电解用双极板结构比较简单,大多数用的是无流道的钛板,部分设计有流道,但流道又宽又厚,相较于燃料电池双极板,水电解双极板显然来得更粗糙,国内有燃料电池双极板企业正进入水电解市场以生产制造更薄成本更低的双极板。

气液扩散层目前有两种类型,一种是钛纤维毡、一种是钛网结构,生产钛纤维毡的企业在逐渐增多,国内目前主要是进口,也有部分国产替代。

整条产业链中,比较卡脖子的是质子交换膜,据了解,目前国内出货的PEM电解槽中几乎全部采用进口的质子膜,科润新材料的质子膜有一定范围的应用仅限于小容量产品,国外质子膜供应不稳定,交货周期长,价格也高,批次间质量也有差异,从某种程度上说影响了PEM水电解在中国的推广应用。

催化剂方面,国内目前能够自给自足,中科科创、大物所、赛克赛斯都具备膜电极制备能力,中科科创生产的阳极催化剂可批量供应市场,催化剂需要降低贵金属载量,一是为降低电解槽成本,二是国外低贵金属载量的催化剂也会进入并冲击国内市场。

在目前催化剂载量下,如果全球发展绿氢并大力推广PEM电解水,我们预测贵金属将会出现供应不足的情况,届时铱等的价格很难下降,又会出现类似2021年的市场大涨情况,高成本的贵金属将制约PEM水电解的发展。

更多详细数据内容,请订阅势银(TrendBank)报告《中国电解水制氢市场研究报告(2021年度)》。报告具体目录如下:

1.中国电解水制氢技术发展现状        

1.1全球电解水制氢技术发展历程        

1.2不同制氢技术的发展现状        

1.3中国电解水制氢技术发展历程       

1.4电解水制氢产能规模及指标现状        

2.国内碱性水电解制氢技术及市场应用        

2.1碱性电解水系统组成及产业链现状        

2.1.1电解槽核心零部件现状        

2.2 碱性电解水应用领域        

2.3 碱性电解水主流企业介绍        

2.3.1天津大陆制氢       

2.3.2中船重工718所        

2.3.3苏州竞立制氢设备有限公司        

2.3.4北京中电丰业        

2.3.5隆基股份        

3.中国质子膜电解水技术及市场应用        

3.1质子膜电解水系统组成及产业链现状        

3.2质子膜水电解市场应用调研        

3.3质子膜电解水主流企业介绍        

3.3.1山东赛克赛斯企业介绍        

3.3.2淳华氢能企业介绍        

3.3.3大连化物所         

4.中国SOEC电解水制氢市场应用分析        

4.1 SOEC技术现状        

4.2 SOEC水电解系统构成        

4.3 SOEC主流企业及科研机构介绍        

4.4 SOEC水电解技术推广应用现状        

4.5 成本现状及下降空间        

5. 其它水电解技术介绍        

5.1 AEM水电解技术介绍        

5.2 AEM水电解系统        

5.3 AEM主流企业介绍        

5.4 AEM项目介绍        

6.电解水制氢成本竞争力分析        

6.1碱性电解水制氢成本现状及下降空间        

6.1.1碱性电解水制氢成本现状        

6.1.2碱性水电解成本下降空间        

6.2质子膜水电解制氢成本现状及下降空间        

6.2.1质子膜水电解的制氢成本现状        

6.3不同领域水电解制氢成本竞争力分析        

6.3.1中国电价机制及水平        

6.3.2可再生能源制氢模式        

6.3.3水电解制氢成本竞争力        

7.中国水电解制氢装机规模及装置分析        


报告所涉及的图:

图1  不同电解水技术成熟度及市场化率

图2 中国碱性电解槽单槽产能趋势变化

图3 中国PEM电解槽单槽产能趋势变化

图4 AWE、PEM水电解单槽最大产能

图5 AWE、PEM水电解最优直流电耗

图6 碱性电解槽工作原理示例

图7 碱性电解槽小室结构

图8 天津大陆制氢股权结构

图9 718所股权结构

图10 苏州竞立股权结构

图11 北京中电丰业股权结构

图12 质子膜电解槽内部结构

图13 膜电极实例图片

图14 钛纤维毡实图

图15 吸氢机实图

图16 赛克赛斯股权结构

图17 淳华氢能股权结构

图18 SOEC水电解能量需求随温度的变化

图 19 质子传导型SOEC工作原理

图20 氧离子传导型SOEC工作原理

图21 SOEC水电解系统构成图

图22 绿色低碳钢铁冶炼工艺示意图

图23 GrInHy2.0项目流程示意

图24 Haldor Topsoe合成氨工艺示意图

图25 合成氨工艺中SOEC运行示意图

图26 Multiphy项目工艺流程示意图

图27 核能综合利用示范场景

图28 AEM水电解设备示意图

图29 Enapter AEM标准化模块

图30 Enapter AEM水电解系统

图31 AWE碱性水电解系统成本构成

图32 1000产能8000小时电价0.46时成本构成

图33 1000产能2880小时电价0.1时成本构成

图34  国内PEM电解槽系统成本构成

图35  PEM电解槽内部成本构成

图36 国内不同产能系统电耗

图37 大型PEM制氢装置直流电耗

图38 碱性水电解制氢工艺流程

图39 PEM水电解制氢工艺流程

图40 发改委普通光伏电站上网标杆电价

图41 2020年主要省份光伏竞价项目中标电价

图42 部分海外光伏项目中标电价

图43 分散式制氢模式

图44 联网本地制氢模式

图45 场内交流制氢

图46 场内直流制氢

图47 不同行业应用占比

图48 不同行业水电解装置产能特点

图49 中国制氢电解槽年出货量预测


报告所涉及的表:

表1:不同水电解技术对比

表2:Sunfire公司SOEC水电解系统参数介绍

表3:Bloom Energy公司SOEC水电解模块参数介绍

表4:Enapter公司AEM水电解模块参数介绍

表5:Enapter公司AEM水电解系统参数介绍

表6:“CHANNEL”研发项目参与公司介绍

表7:碱性电解水设备价格

表8:1000Nm3/h产能规模碱性水电解制氢总成本

表9:制氢成本计算基础数据

表10:水电解设备占地面积对比

表11:中国主要发电类型上网电价一览表

表12:中国各类销售电价政策一览表

表13:中国电价水平(2019年)

表14:未来水电解制氢成本预测


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