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全球绿氢市场格局、机遇与挑战——风起之时:量变持续,质变前夜

氢云链| 2024-2-18 17:03 阅读 326 评论 0

前言

氢能具有能源和原料双重属性,绿氢是实现全球碳中和、国家能源安全的关键路径。在进入市场化阶段后,氢能将成为大宗商品,绿氢产业将具备全球化市场竞争的特点,并重构全球能源市场竞争格局。全球各国高度重视绿氢产业发展,在绿氢产业尚未规模化发展之时,欧美日韩中等多个国家和地区已经在政策、技术、贸易等层面展开合作与竞争,以争夺行业领导地位,抢占市场先机,全球绿氢市场竞争态势初显。绿氢全球市场的出现,为氢能产业带来新的市场需求和技术需求,也带来了新的产业机遇。氢云链希望通过剖析全球绿氢市场竞争格局情况,挖掘绿氢产业的挑战与机遇,探讨企业如何在激烈的绿氢市场竞赛中获胜。

要点

1、2023年全球绿氢产业竞争格局未定。从政策层面看,欧美日韩等地区的规划快但市场慢,中国地区市场快但规划慢。

2、成本下降是驱动绿氢产业发展的最底层因素,但碳中和政策为绿氢产业发展提供了新起点、新方向、新逻辑。

3、产业爆发的两个关键拐点分别为绿氢成本达到灰氢的1.5倍和1倍是绿氢市场的两个关键拐点。

4、提升设备耦合绿电能力、加强与风光电站和用氢单位的合作是关键发展路径。

一、全球绿氢市场格局

截至2023年上半年,全球绿氢产业竞争格局未定,各国已经在绿氢应用规划、电解设备产能、电解设备技术发展、绿氢贸易等方面展开了合作与竞争,目前出现了欧美日韩等地区规划快、市场慢,中国地区市场快、规划慢等特点:欧美日韩等地在国家级政策、项目规划方面先声夺人,但实际进度相对较慢;中国在国家政策方面反应较慢,但市场行动迅速,已经在全球电解槽产能和装机量上实现占比过半的成绩。根据新能源等行业经验,中国有望在绿氢产业上复刻光伏、电动汽车的成就。

1、主要国家绿氢规划:欧美激进、中国“佛系”

到2030年,欧美绿氢产能规划达到千万吨/年,日韩也达到百万吨级别。中国在国家层面仅提出在2025年实现绿氢产能20万吨/年。

欧美规划2030年完成灰氢替代。根据IEA数据,2021年,全球氢气需求超过9400万吨,其中美国和欧洲分别占据全球14%/9%左右,对应约1300万吨和950万吨,而欧美两地区2030年绿氢规划已经达到1000万吨/年。

根据IEA预测,到2030年全球氢能需求量大约在1.3亿吨左右,总需求增长约为40%。因此根据绿氢产能规划,欧美到2030年有望基本完成现有灰氢替代。

中国尚未绿氢产能提出中长期规划。中国氢气需求量占全球的30%,约2800万吨,但中国对2030年目标无规划。氢云链认为,其中主要原因是中国氢能产业有“自下而上”发展的特点,政府不设定长期发展目标,由市场推动产业发展,显得相对“佛系”。

2、产能竞争

可再生能源电解水制氢是目前绿氢的最主要生产方式,电解槽是生产绿氢的关键部件,因此绿氢产能布局现阶段可体现为电解槽产能布局。

电解槽产能快速过剩。在2022年前,电解槽产能是达成绿氢产能规划的焦点,欧洲频繁对电解槽产能能否满足绿氢规划提出质疑。2022年后,全球电解槽企业加速扩张电解槽产能。根据BNEF数据,2022年底全球电解槽产能Top 20企业产能共计14GW,到2023年底预计全球电解槽产能Top 20企业产能共计26.4GW,且仍在快速发展中。电解槽几乎在1年内就实现了从“预期产能不足”到“产能严重过剩”的转变。

电解槽有望实现“产在中国,用在全球”。中国在电解槽的产能及装机量等方面都已经实现领跑全球,随着电解槽市场持续发展,中国有望凭借规模效应延续成本优势、建立技术优势,实现电解槽“生产在国内,应用在全球”,进而复刻锂电、光伏产业的成绩。

3、技术竞争

电解槽的竞争主要包括国家间技术竞争和不同技术路线竞争。

欧美日专利领跑,中国重视应用创新。根据IEA数据,日本在电解制氢方面的专利申报占比高达28%,全球第一;美国紧随其后,达到13%;中国对于氢专利贡献较少。氢云链认为,主要原因是IEA统计的是国际专利,而中国企业多数情况下仅申报了国内专利,同时国内现阶段更重视在应用上实现突破,在发展中实现技术进步。

电解技术持续创新,不同路线边界趋向模糊。目前由于成本优势,ALK产品在中国占据绝对市场地位,在欧洲也实现了对PEM的赶超。但在“绿电制绿氢”的需求推动下,各类技术持续创新,并开始趋同:从结构看,ALK、PEM与AEM的结构设计有一定互相借鉴、相互驱动的趋势;从性能看,市场已经出现在电流密度、动态响应上媲美PEM的ALK产品;从成本看,PEM也逐渐向ALK接近。

氢云链认为,未来技术路线竞争成败将主要取决于电解设备的成本与场景适配等两个因素。

4、贸易竞争

作为未来的大宗商品,与石油、天然气类似,绿氢将同样存在供需地理空间错配的情况,绿氢贸易前景广阔、势在必行。绿氢贸易的发展,需要满足产能、需求、成本、基础设施等一系列前提条件。

发展绿氢贸易意义重大。氢云链认为,各国发展氢能贸易的目的包括:一是抢占氢能商品出口,重构全球能源市场格局;二是保障氢能进口,实现国家能源安全。

绿氢贸易执行难。受限于绿氢生产成本和运输成本等问题,现阶段国际绿氢贸易大多处于探讨阶段。预计在绿氢产业进入成熟期,成本、基础设施等必要条件基本具备,市场上才会出现绿氢大规模国际贸易。

小结

氢云链观点:2022年至今,全球绿氢产业发生了令人欣喜的变化,但仍未到达产业全面爆发的拐点。

二、全球绿氢市场阶段、周期和拐点

绿氢全球市场的发展,为氢能产业带来了新的技术周期、创新周期和市场周期,也带来了新的市场机遇。

氢云链认为,企业需要了解在新的产业逻辑下绿氢产业的驱动因素变化和发展阶段变化,把握产业进入爆发式增长的拐点和时间窗口,从而了解绿氢产业在不同发展阶段的挑战与机遇,才能在快速发展的绿氢市场中生存。

1、绿氢产业的驱动因素

政策赋予氢能产业新起点,成本是绿氢产业的核心驱动因素。氢气与电解槽均是有上百年发展历史的行业。由于成本偏高导致市场需求少,电解制氢技术发展停滞多年。

氢云链认为,政策赋予了氢能产业新起点与新方向,成本才是决定氢能产业发展上限的关键性因素。碳中和目标的提出与各国能源安全需求的出现,改变了氢能产业的发展逻辑,加速了产业发展进程。但即使碳中和目标停止执行,随着电力成本的下降,绿氢将逐渐具备对比灰氢的成本优势,从而成为氢气市场的主流,并延伸至其他应用场景。

2、绿氢产业发展阶段判断

绿氢尚未进入实质发展阶段。到2023年,全球市场上已经出现了相对成熟的大型电解设备产品,并出现一定的示范项目。氢云链认为,由于绿氢成本偏高、商业模式尚未形成、标准法规尚未建立等原因,绿氢产业仍处于“试点”或“示范”阶段,市场总体规模有限、实际供需关系尚未形成,因此绿氢产业尚未进入商业化实质发展阶段。

3、绿氢市场爆发的两个关键拐点。氢气市场是一个成熟期市场,氢气用户,尤其化工用户,普遍存在成本敏感的特点,因此绿氢规模化发展的关键在于对灰氢的经济性优势。氢云链认为,参考电动汽车、光伏等产业经验,当绿氢成本达到化石能源制氢的2倍和1倍时,市场分别到达两个关键的向上发展拐点。在无补贴情况下,该电价仅在风光电直连、特定地区的谷电等少数场景下实现。

4、绿氢最终的目标是成本较化石能源更低。由于可再生能源电力的成本仍处于下行通道,预期电力成本可低于0.1元/kWh,届时绿氢有望在成本上与石油、天然气等进行直接竞争。

三、全球绿氢市场的机遇和挑战

1、三个挑战

针对绿氢全球化市场的形成、中国绿氢企业走向国际的目标,行业需要解决技术、成本和国际化等三个挑战。

技术挑战。现阶段电解槽面临着“成本-功率-响应”的“不可能三角”:ALK动态响应能力不足、不利于匹配绿电;PEM成本过高、功率偏低。目前行业已经在提升ALK耦合绿电、PEM降本和AEM产业化等三个方向同时发力,并已有企业取得突出成果,如蒂森克虏伯的高电密、高响应ALK产品,全国产化的PEM产品等。

成本挑战。考虑到光解水等其他绿氢路线的技术突破在时间上不可预测,降低绿电制氢成本是唯一可预期的降本路径。现阶段绿电制氢降本主要路径包括技术上提升电解性能和效率、适配绿氢,生产上规模化降本,项目上与可再生电站结合。

海外市场挑战。中国企业出海,除了重视标准法规、贸易壁垒等不可控因素外,还需要重视海外电解设备应用场景、应用条件与国内的差异,需要建立海外运营团队和针对性地开发产品。

2、两个机遇

产业新周期机遇。可再生电力成本下降、碳中和政策确立为成熟的电解槽市场带来了新的产业周期,新的市场需求对企业能力提出了新要求,这为新进入企业带来了宝贵的市场机遇。中国电解槽市场已经迎来了剧烈的变革,多年“老三家”的市场竞争格局被打破,2021年后国内企业出货量排名一年一变,显示市场处于快速变化阶段。

技术创新机遇。氢气在化工、交通、能源等不同场景的应用将对绿氢带来一系列的技术要求,电解槽将迎来材料-技术-工艺的系统性发展机遇,以满足不同场景下高性能、高智能、高灵活性、高性价比的要求。。高变载的ALK、产业化的AEM、降本后的PEM等三个技术路线均能突破绿氢“不可能三角”,率先实现技术突破的企业有望在绿氢赛道上取得领先优势。

3、案例:ALK企业的创新

在氢能产业实践中,新技术、新产品已经悄悄萌芽,并已开花结果。氢云链调研发现,以蒂森克虏伯等为代表的新一代创新碱性电解槽产品在突破“绿氢不可能三角”竞赛中取得领先优势,该类企业的电解设备产品通过体系化创新实现“ALK成本+PEM性能”目标,且满足“高功率-快响应-低成本”场景要求,弥补ALK不能绿电耦合和PEM价格过高的技术缺陷。

四、总结

结论1

氢云链认为,全球绿氢产业在政策、市场增速、基础设施、示范项目等均取得了令人欣喜的进展,但由于成本、商业模式、市场规模等环节尚未取得实质突破,全球绿氢产业尚未到达爆发拐点。

结论2

绿氢产业处于技术、市场快速发展的阶段,企业不可单一追求技术领先、成本领先或规模领先,需要根据行业不同阶段的特点,在技术-规模-效益中取得平衡,从而把握企业快速发展的机会窗口。

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编辑:氢氢我心 校对:风氢扬 审核:氢云小仙女

来源:氢云链

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