电解槽产业链五大产品技术发展趋势

在不断发展的可再生能源领域，新兴的电解（绿色）氢行业取得了显著进展。已经宣布了超过8500万吨/年的电解氢项目。电解氢的激增给电解槽供应链带来了关注，电解槽需要以前所未有的速度扩张以满足预期需求。截至2023年第三季度末，累计工厂公告已超过218吉瓦的电解槽产能。

随着该行业的成熟和势头的增强，电解槽供应链的深刻变革即将到来。从产品设计和运营战略，到提高整体盈利能力，方式的转变似乎不可避免——预示着电解氢生态系统将迎来一个激动人心的剧变和创新时代。

1.参与者和技术的整合

Wood Mackenzie的Lens氢气产品跟踪了103个正在运行的电解槽设施。除了已经运营的设施外，如果将拟建设施计算在内，设施的数量将扩大到200多个。随着新进入者进入市场，我们的覆盖范围扩大到包括新兴参与者，这一数字每个季度都在逐步增加。此外，技术的多样性正在上升，碱性（常压和加压）和质子交换膜（PEM）处于领先地位。此外，还宣布了一系列新技术，如AEM（阴离子交换膜）、MFE（无膜电解）或E-Tac（电化学热激活循环）。

随着该行业走向成熟，中长期关键参与者的整合似乎很可能。这种自然发展预计将导致市场上占主导地位的实体数量减少，尤其是支持大规模项目，在这些项目中实现规模经济至关重要。这种整合将产生一个更加专注和精简的行业，有效地优化资源和专业知识，以降低项目成本。

与此同时，某些技术将成为赢家，超越竞争较弱的技术。市场细分是可能的，特定技术在专用应用中占据优势。例如，SOEC（固体氧化物电解槽）可能会在产生副产品热量或蒸汽的行业中脱颖而出。

2.增加了产品细分

随着主要电解槽原始设备制造商开发其产品组合，预计将出现明确的产品细分，根据特定的市场应用定制产品。目前，该市场主要有两个主要产品：

小型集装箱化解决方案：以其快速部署和易于安装而闻名。

大型工业电解槽：通常由工程、采购和施工（EPC）公司安装，有时是联合安装，特别是用于工业应用。

宣布的各种项目表明了不同的最终用途和电源策略，需要专门的电解槽配置。

以下是两种电源策略（200MW项目）下电解槽效率和资本支出对氢气平准化成本（LCOH）的影响示意图：

太阳能连接：连接到太阳能发电场，拥有2欧元/MWh的LCOE（平准化能源成本）。

并网：与电网相连，容量系数（CF）高达90%，相应的LCOE为50欧元/MWh。

在太阳能连接项目的情况下，将优先考虑低资本支出解决方案，而不是高效电解槽。相反，并网项目将强调电解槽的最佳能效需求，以优化氢气的水平化成本。可靠性等属性对并网项目至关重要，或适应可变负载的能力，将进一步强调不同市场细分的必要性。

这种差异突显了原始设备制造商通过多样化产品线或战略性地专注于特定市场细分来积极应对新兴市场细分的重要性。

3.大型项目电解槽的标准化和统一化

千兆瓦规模项目背后的势头正在推动产品设计的潜在转变，其中很大一部分将移交给更大的工程、采购和施工（EPC）公司。目前，EPC倾向于与一组选定的首选电解槽制造商密切合作，将其模块无缝集成在氢气设施中。

然而，为了使其采购策略多样化并降低产品风险，项目开发商和投资者可能会倡导项目标准化。这一推动将涉及协调整体设计和规范，使工厂的平衡允许整合来自不同原始设备制造商的堆叠。在这种设想的场景中，气体分离器和电气系统可以由EPC公司自己和/或电解槽BoP参与者开发，从而实现来自不同制造商的标准堆叠的无缝集成。这种方法将有效降低供应和技术风险，在绿氢产业中培养一个更加灵活和协作的生态系统。

4.以电极为中心的价值链

电解槽的核心是其电极，这是一个重要的部件，会显著影响堆叠成本、效率和整体灵活性。电解槽行业的大部分创新都致力于提高电极性能。这需要进步，如提高电流密度，使用具有成本效益或高效的材料，减少电极之间的间隙，以及提高反应温度。

与计算机行业相比，处理器在计算机性能中起着关键作用，类似的类比可以应用于电解槽领域内的电极。有两种主流的集成模式，类似于计算机行业：

高度垂直集成（如苹果）：在这种模式下，OEM投资于广泛的研发和电极制造。这种纵向一体化战略提高了模块的成本效益和性能。目前，光伏（PV）太阳能行业也出现了类似的趋势。Nel或蒂森克虏伯和De Nora（与蒂森克虏伯Nucera）等知名公司采用了高度的垂直整合。

低垂直集成（例如惠普购买英特尔处理器）：相比之下，这种模式涉及主要专注于堆叠组装的原始设备制造商。在短期内，它允许快速适应性能最佳的电极封装，而不承担重大的研发风险。然而，从长远来看，这些原始设备制造商可能面临利润压力，尤其是在与低成本国家的公司竞争时。

考虑到该行业的初级阶段，投资电极技术是一种赌注，预计只有少数几家公司会成为胜利者。极有可能，类似于英特尔或NVIDIA等行业巨头的电极制造商，以及类似于苹果模式的更垂直集成的电解槽制造商，将保留供应链中产生的很大一部分价值。

5.西方与中国在电解氢技术方面的主导地位

随着世界关注可持续的未来，大量投资正在涌入电解氢行业，特别是在西方国家，以支持该行业。然而，在这种对进步的热情中，一个相关的问题出现了：中国会成为电解技术的全球领导者吗？

通过研究可再生能源行业，我们可以从风能和太阳能行业的对比轨迹中获得有价值的见解，这两个行业呈现出两种不同的范式：

太阳能行业示例：在太阳能行业，中国占据着压倒性的主导地位，拥有世界96%的晶圆产能和88%的电池产能。中国巨大的产能和产量将其推到了全球太阳能技术的前沿。

风电行业示例：相反，风电行业在历史上一直存在分歧，中国占据了其国内市场的很大份额，而西方原始设备制造商在其他全球市场领先。

电解行业的发展轨迹仍不确定。一方面，西方，特别是美国，正在通过实施有吸引力的政策和提供税收抵免，积极吸引OEM投资，设想未来建立一个强大的、有竞争力的本地制造业。广泛的努力集中在研发上，以开发SOEC或AEM等新兴技术。

另一方面，中国目前在制造能力（19GW）和运营或在建项目（0.64Mtpa）方面处于领先地位，主要部署碱性技术，成本明显低于西方替代品。此外，中国原始设备制造商一直在积极争取与海外实体达成合作协议，以在2023年期间建立制造设施，特别是在非洲和中东。

电解行业的未来发展轨迹可能与太阳能模式相一致，在太阳能模式中，一个单一的主导者——也许是中国——引领全球电解技术，或者风能模式，其特点是全球主要参与者之间的竞争更加平衡。随着行业的发展，政策框架、技术创新、经济动态和全球伙伴关系的相互作用将决定电解行业的最终走向。