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

千億市場的預估基礎：制氫電源的技術路線區分，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。假設電解槽年工作4000小時，當綠氫需求量達1000萬噸，對應電解槽裝機量139GW，制氫電源市場累計56億元～333億元；當綠氫需求量達1億噸，對應電解槽裝機量1,389GW，制氫電源市場累計556億元～3,333億元。

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

制氫電源為大功率電源，與風電變流器的相似度最高。一是功率級別，單臺制氫電源與風電變流器都為數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難點；二是對電網技術的理解，制氫電源與風電變流器都會涉及對電網的影響，與電網存在交互的過程，而普通的工業傳動電源只需從電網取電，無需與電網進行交互，缺少對電網友好技術的理解。從風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勢在市占率上一騎絕塵，代表企業是脫胎于氯堿行業的英特利。在未來弱并網/純離網制氫趨勢下，IGBT憑借與風光波動電力更高的匹配性市場份額會進一步擴大，以禾望電氣、陽光電源、匯川技術為代表的一眾電源企業，以及雷動智創、中科智寰等初創企業，都已瞄準IGBT技術路線，搶灘制氫電源賽道。

原文如下：

制氫電源：開辟電源行業新藍海

在電解水制氫領域，有ALK、PEM、SOEC、AEM等技術路線，不同路線各顯神通，未來誰能制霸天下不得而知。但是，不管哪條技術路線勝出，都需要一臺制氫電源與之匹配。所以氫能產業特別是上游制氫的爆發，給傳統的電源行業開辟了一片新藍海。光伏、風電等新能源產業的發展催生了陽光電源、禾望電氣等光伏逆變器、風電變流器標桿企業，相信未來的氫能產業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、機柜等部件。從制氫電源的技術路線區分，可分為晶閘管（SCR）、絕緣柵雙極晶體管（IGBT）兩大路線。其中，IGBT路線制氫電源內部結構與風電變流器、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中，制氫電源向上承接電網電力，向下為電解槽提供穩定的直流電。電網輸入的電壓一般為10kV或35kV，電解槽的工作電壓在百伏以內，通過變壓器將電網的高壓轉換為與制氫電源匹配的低電壓，再經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，而電網和風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；若是光伏發出的直流電，則通過DC/DC變流器使直流電更為穩定、平整。

制氫電源的市場空間和電解槽高度關聯。按每1000標方（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。假設電解槽年工作4000小時，當綠氫需求量達1000萬噸，對應電解槽裝機量139GW，制氫電源市場累計56億元～333億元；當綠氫需求量達1億噸，對應電解槽裝機量1,389GW，制氫電源市場累計556億元～3,333億元。

離網制氫趨勢下，IGBT與波動性風光電力更匹配

2023年11月，內蒙古自治區能源局發布《風光制氫一體化項目實施細則》，提出“并網型風光制氫一體化項目具備獨立市場主體地位，可向電網送電，年上網電量不超過年總發電量的20%，年下網電量不超過項目年總用電量的10%”。未來，為減小新能源風光制氫項目對現有電網的沖擊和依賴，更多項目會采用弱并網或純離網的制氫方式。

晶閘管和IGBT本質上都可以理解為“開關”，但其結構不同。晶閘管是半控型器件，依靠導通角的調整調制電壓電流，依靠自然過零點關斷，主動開被動關；IGBT是全控型器件，主動開主動關。因此，相比晶閘管，IGBT的開關控制更為精細，開關頻率更高，相應產生的諧波也較少，電能質量更高。

電網通常是50Hz為基波的固定頻率電流，非基波頻率的電流即為諧波，諧波大會影響電網上設備的安全穩定運行，且諧波越大整流效率越低。

離網制氫下，由于缺少大電網的支撐，晶閘管導通角的調整范圍有限，且在低功率段會產生更大的諧波，導致更低的功率因數，而IGBT憑借快速的開關能力，能更好應對波動性風光帶來的功率變化，產生的諧波少，整流效率高，從響應速率和用電效率上更適合離網制氫場景。

大功率電源有壁壘，從風電變流器切入最合適

目前常見的單臺堿性電解槽規格為1000標方，制氫規模為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，因而大標方電解槽愈發成為行業趨勢。以隆基氫能為例，其推出的LonGi ALK G系列產品單槽最大規格已達到3000Nm3/h，即單臺制氫規模15MW。制氫電源的功率大小與制氫規模相當，單臺制氫規模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用中，風電變流器與制氫電源的相似度最高。一是功率級別上，制氫電源與風電變流器都為數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難點；制氫電解槽是大電流驅動，實現大電流需多個IGBT并聯、功率單元并聯，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。二是對電網技術的理解上，制氫電源與風電變流器都會涉及對電網的影響，與電網存在交互的過程，而普通的工業傳動電源只需從電網取電，無需與電網進行交互，缺少對電網友好技術的理解。因此，從風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

作為制氫系統必不可缺的核心設備，制氫電源搭乘綠氫走上產業發展快車道。目前，國內的制氫項目多為并網運行，電壓電流穩定性強，晶閘管電源憑借超高的性價比優勢在市占率上一騎絕塵，代表企業是脫胎于氯堿行業的英特利。

在未來弱并網/純離網制氫趨勢下，IGBT憑借與風光波動電力更高的匹配性市場份額會進一步擴大，以禾望電氣、陽光電源、匯川技術為代表的一眾電源企業，以及雷動智創、中科智寰等初創企業，都已瞄準IGBT技術路線，搶灘制氫電源賽道。

可以預見，在未來制氫電源競爭中，既有晶閘管與IGBT的技術路線之差，也有IGBT技術的技術源頭之別。從大功率電源產品經驗，以及對電網友好技術的理解能力看，具有風電變流器制造經驗的玩家將成為制氫電源賽道新的佼佼者。

光伏、風電等新能源產業的發展催生了光伏逆變器、風電變流器標桿企業，相信未來氫能產業也會誕生屬于自己的制氫電源龍頭。

來源：國泰君安證券