在電解水制氫領(lǐng)域，有ALK、PEM、SOEC、AEM等技術(shù)路線，不同路線各顯神通，未來誰能制霸天下不得而知。但是，不管哪條技術(shù)路線勝出，都需要一臺制氫電源與之匹配。氫能產(chǎn)業(yè)特別是上游制氫的爆發(fā)，將給傳統(tǒng)的電源行業(yè)開辟一片新藍(lán)海。國泰君安證券近期報告對制氫電源這一千億市場進(jìn)行研究。

千億市場的預(yù)估基礎(chǔ)：制氫電源的技術(shù)路線區(qū)分，可分為晶閘管（SCR）、絕緣柵雙極晶體管（IGBT）兩大路線。

按每1000標(biāo)方（5MW）電解槽配備一套制氫電源，其中晶閘管制氫電源價格20～30萬元、IGBT制氫電源價格120～150萬元。假設(shè)電解槽年工作4000小時，當(dāng)綠氫需求量達(dá)1000萬噸，對應(yīng)電解槽裝機(jī)量139GW，制氫電源市場累計56億元～333億元；當(dāng)綠氫需求量達(dá)1億噸，對應(yīng)電解槽裝機(jī)量1,389GW，制氫電源市場累計556億元～3,333億元。

離網(wǎng)制氫趨勢下，IGBT和波動性風(fēng)光的匹配性更高。為減小新能源風(fēng)光制氫項目對現(xiàn)有電網(wǎng)的沖擊和依賴，未來更多項目會采用弱并網(wǎng)/純離網(wǎng)的制氫方式。晶閘管和IGBT本質(zhì)上都可以理解為“開關(guān)”，相比晶閘管，IGBT的開關(guān)控制更為精細(xì)，頻率更高，相應(yīng)產(chǎn)生的諧波也較少，整流效率更高。在離網(wǎng)制氫下，由于缺少大電網(wǎng)的支撐，晶閘管導(dǎo)通角調(diào)整的范圍有限，且在低功率段會產(chǎn)生更大的諧波，導(dǎo)致更低的功率因數(shù)，而IGBT由于其快速的開關(guān)能力，能更好應(yīng)對波動性風(fēng)光電力帶來的功率變化，產(chǎn)生的諧波少，對電網(wǎng)穩(wěn)定支撐作用好，從響應(yīng)速率和用電效率來說更適合離網(wǎng)制氫場景。

制氫電源為大功率電源，與風(fēng)電變流器的相似度最高。一是功率級別，單臺制氫電源與風(fēng)電變流器都為數(shù)MW級，而光伏逆變器為百kW級，從小功率電源向大功率電源切入存在一定的技術(shù)難點；二是對電網(wǎng)技術(shù)的理解，制氫電源與風(fēng)電變流器都會涉及對電網(wǎng)的影響，與電網(wǎng)存在交互的過程，而普通的工業(yè)傳動電源只需從電網(wǎng)取電，無需與電網(wǎng)進(jìn)行交互，缺少對電網(wǎng)友好技術(shù)的理解。從風(fēng)電變流器切入制氫電源，是適配度較高的一條路徑。

巨頭紛爭，IGBT唱主角。晶閘管電源憑借超高的性價比優(yōu)勢在市占率上一騎絕塵，代表企業(yè)是脫胎于氯堿行業(yè)的英特利。在未來弱并網(wǎng)/純離網(wǎng)制氫趨勢下，IGBT憑借與風(fēng)光波動電力更高的匹配性市場份額會進(jìn)一步擴(kuò)大，以禾望電氣、陽光電源、匯川技術(shù)為代表的一眾電源企業(yè)，以及雷動智創(chuàng)、中科智寰等初創(chuàng)企業(yè)，都已瞄準(zhǔn)IGBT技術(shù)路線，搶灘制氫電源賽道。

原文如下：

制氫電源：開辟電源行業(yè)新藍(lán)海

在電解水制氫領(lǐng)域，有ALK、PEM、SOEC、AEM等技術(shù)路線，不同路線各顯神通，未來誰能制霸天下不得而知。但是，不管哪條技術(shù)路線勝出，都需要一臺制氫電源與之匹配。所以氫能產(chǎn)業(yè)特別是上游制氫的爆發(fā)，給傳統(tǒng)的電源行業(yè)開辟了一片新藍(lán)海。光伏、風(fēng)電等新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展催生了陽光電源、禾望電氣等光伏逆變器、風(fēng)電變流器標(biāo)桿企業(yè)，相信未來的氫能產(chǎn)業(yè)也會誕生屬于自己的制氫電源龍頭。

千億市場：氫能有多大，電源就有多大

制氫電源是將交流電整流成直流電的裝置，其核心是電力電子器件，包括功率模塊、控制電路板、斷路器、濾波器、機(jī)柜等部件。從制氫電源的技術(shù)路線區(qū)分，可分為晶閘管（SCR）、絕緣柵雙極晶體管（IGBT）兩大路線。其中，IGBT路線制氫電源內(nèi)部結(jié)構(gòu)與風(fēng)電變流器、光伏逆變器類似。

制氫電源的核心功能是將交流電變換成與電解槽電壓匹配的直流電。在可再生能源制氫系統(tǒng)中，制氫電源向上承接電網(wǎng)電力，向下為電解槽提供穩(wěn)定的直流電。電網(wǎng)輸入的電壓一般為10kV或35kV，電解槽的工作電壓在百伏以內(nèi)，通過變壓器將電網(wǎng)的高壓轉(zhuǎn)換為與制氫電源匹配的低電壓，再經(jīng)過制氫電源整流成與電解槽匹配的電壓電流。電解槽的工作電流為直流電，而電網(wǎng)和風(fēng)電供給的都是交流電，故需要通過AC/DC變流器將交流電變換為直流電；若是光伏發(fā)出的直流電，則通過DC/DC變流器使直流電更為穩(wěn)定、平整。

制氫電源的市場空間和電解槽高度關(guān)聯(lián)。按每1000標(biāo)方（5MW）電解槽配備一套制氫電源，其中晶閘管制氫電源價格20～30萬元、IGBT制氫電源價格120～150萬元。假設(shè)電解槽年工作4000小時，當(dāng)綠氫需求量達(dá)1000萬噸，對應(yīng)電解槽裝機(jī)量139GW，制氫電源市場累計56億元～333億元；當(dāng)綠氫需求量達(dá)1億噸，對應(yīng)電解槽裝機(jī)量1,389GW，制氫電源市場累計556億元～3,333億元。

離網(wǎng)制氫趨勢下，IGBT與波動性風(fēng)光電力更匹配

2023年11月，內(nèi)蒙古自治區(qū)能源局發(fā)布《風(fēng)光制氫一體化項目實施細(xì)則》，提出“并網(wǎng)型風(fēng)光制氫一體化項目具備獨(dú)立市場主體地位，可向電網(wǎng)送電，年上網(wǎng)電量不超過年總發(fā)電量的20%，年下網(wǎng)電量不超過項目年總用電量的10%”。未來，為減小新能源風(fēng)光制氫項目對現(xiàn)有電網(wǎng)的沖擊和依賴，更多項目會采用弱并網(wǎng)或純離網(wǎng)的制氫方式。

晶閘管和IGBT本質(zhì)上都可以理解為“開關(guān)”，但其結(jié)構(gòu)不同。晶閘管是半控型器件，依靠導(dǎo)通角的調(diào)整調(diào)制電壓電流，依靠自然過零點關(guān)斷，主動開被動關(guān)；IGBT是全控型器件，主動開主動關(guān)。因此，相比晶閘管，IGBT的開關(guān)控制更為精細(xì)，開關(guān)頻率更高，相應(yīng)產(chǎn)生的諧波也較少，電能質(zhì)量更高。

電網(wǎng)通常是50Hz為基波的固定頻率電流，非基波頻率的電流即為諧波，諧波大會影響電網(wǎng)上設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，且諧波越大整流效率越低。

離網(wǎng)制氫下，由于缺少大電網(wǎng)的支撐，晶閘管導(dǎo)通角的調(diào)整范圍有限，且在低功率段會產(chǎn)生更大的諧波，導(dǎo)致更低的功率因數(shù)，而IGBT憑借快速的開關(guān)能力，能更好應(yīng)對波動性風(fēng)光帶來的功率變化，產(chǎn)生的諧波少，整流效率高，從響應(yīng)速率和用電效率上更適合離網(wǎng)制氫場景。

大功率電源有壁壘，從風(fēng)電變流器切入最合適

目前常見的單臺堿性電解槽規(guī)格為1000標(biāo)方，制氫規(guī)模為5MW；由于電解槽大型化能夠降低原材料鋼材成本及土建成本，因而大標(biāo)方電解槽愈發(fā)成為行業(yè)趨勢。以隆基氫能為例，其推出的LonGi ALK G系列產(chǎn)品單槽最大規(guī)格已達(dá)到3000Nm3/h，即單臺制氫規(guī)模15MW。制氫電源的功率大小與制氫規(guī)模相當(dāng)，單臺制氫規(guī)模5MW的電解槽同樣需匹配單臺5MW的制氫電源。

在電源的眾多成熟應(yīng)用中，風(fēng)電變流器與制氫電源的相似度最高。一是功率級別上，制氫電源與風(fēng)電變流器都為數(shù)MW級，而光伏逆變器為百kW級，從小功率電源向大功率電源切入存在一定的技術(shù)難點；制氫電解槽是大電流驅(qū)動，實現(xiàn)大電流需多個IGBT并聯(lián)、功率單元并聯(lián)，對均流特性要求高，必須采取均流控制措施，防止單個IGBT電流過大而損壞。二是對電網(wǎng)技術(shù)的理解上，制氫電源與風(fēng)電變流器都會涉及對電網(wǎng)的影響，與電網(wǎng)存在交互的過程，而普通的工業(yè)傳動電源只需從電網(wǎng)取電，無需與電網(wǎng)進(jìn)行交互，缺少對電網(wǎng)友好技術(shù)的理解。因此，從風(fēng)電變流器切入制氫電源，是適配度較高的一條路徑。

巨頭紛爭，IGBT唱主角

作為制氫系統(tǒng)必不可缺的核心設(shè)備，制氫電源搭乘綠氫走上產(chǎn)業(yè)發(fā)展快車道。目前，國內(nèi)的制氫項目多為并網(wǎng)運(yùn)行，電壓電流穩(wěn)定性強(qiáng)，晶閘管電源憑借超高的性價比優(yōu)勢在市占率上一騎絕塵，代表企業(yè)是脫胎于氯堿行業(yè)的英特利。

在未來弱并網(wǎng)/純離網(wǎng)制氫趨勢下，IGBT憑借與風(fēng)光波動電力更高的匹配性市場份額會進(jìn)一步擴(kuò)大，以禾望電氣、陽光電源、匯川技術(shù)為代表的一眾電源企業(yè)，以及雷動智創(chuàng)、中科智寰等初創(chuàng)企業(yè)，都已瞄準(zhǔn)IGBT技術(shù)路線，搶灘制氫電源賽道。

可以預(yù)見，在未來制氫電源競爭中，既有晶閘管與IGBT的技術(shù)路線之差，也有IGBT技術(shù)的技術(shù)源頭之別。從大功率電源產(chǎn)品經(jīng)驗，以及對電網(wǎng)友好技術(shù)的理解能力看，具有風(fēng)電變流器制造經(jīng)驗的玩家將成為制氫電源賽道新的佼佼者。

光伏、風(fēng)電等新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展催生了光伏逆變器、風(fēng)電變流器標(biāo)桿企業(yè)，相信未來氫能產(chǎn)業(yè)也會誕生屬于自己的制氫電源龍頭。

來源：國泰君安證券