晶闸管 or IGBT？制氢电源成为氢能产业新蓝海

在电解水制氢领域，有ALK、PEM、SOEC、AEM等技术路线，不同路线各显神通，未来谁能制霸天下不得而知。但是，不管哪条技术路线胜出，都需要一台制氢电源与之匹配。氢能产业特别是上游制氢的爆发，将给传统的电源行业开辟一片新蓝海。国泰君安证券近期报告对制氢电源这一千亿市场进行研究。

千亿市场的预估基础：制氢电源的技术路线区分，可分为晶闸管（SCR）、绝缘栅双极晶体管（IGBT）两大路线。

按每1000标方（5MW）电解槽配备一套制氢电源，其中晶闸管制氢电源价格20～30万元、IGBT制氢电源价格120～150万元。假设电解槽年工作4000小时，当绿氢需求量达1000万吨，对应电解槽装机量139GW，制氢电源市场累计56亿元～333亿元；当绿氢需求量达1亿吨，对应电解槽装机量1,389GW，制氢电源市场累计556亿元～3,333亿元。

离网制氢趋势下，IGBT和波动性风光的匹配性更高。为减小新能源风光制氢项目对现有电网的冲击和依赖，未来更多项目会采用弱并网/纯离网的制氢方式。晶闸管和IGBT本质上都可以理解为“开关”，相比晶闸管，IGBT的开关控制更为精细，频率更高，相应产生的谐波也较少，整流效率更高。在离网制氢下，由于缺少大电网的支撑，晶闸管导通角调整的范围有限，且在低功率段会产生更大的谐波，导致更低的功率因数，而IGBT由于其快速的开关能力，能更好应对波动性风光电力带来的功率变化，产生的谐波少，对电网稳定支撑作用好，从响应速率和用电效率来说更适合离网制氢场景。

制氢电源为大功率电源，与世纪新能源网变流器的相似度最高。一是功率级别，单台制氢电源与世纪新能源网变流器都为数MW级，而光伏逆变器为百kW级，从小功率电源向大功率电源切入存在一定的技术难点；二是对电网技术的理解，制氢电源与世纪新能源网变流器都会涉及对电网的影响，与电网存在交互的过程，而普通的工业传动电源只需从电网取电，无需与电网进行交互，缺少对电网友好技术的理解。从世纪新能源网变流器切入制氢电源，是适配度较高的一条路径。

巨头纷争，IGBT唱主角。晶闸管电源凭借超高的性价比优势在市占率上一骑绝尘，代表企业是脱胎于氯碱行业的英特利。在未来弱并网/纯离网制氢趋势下，IGBT凭借与风光波动电力更高的匹配性市场份额会进一步扩大，以禾望电气、阳光电源、汇川技术为代表的一众电源企业，以及雷动智创、中科智寰等初创企业，都已瞄准IGBT技术路线，抢滩制氢电源赛道。

原文如下：

制氢电源：开辟电源行业新蓝海

在电解水制氢领域，有ALK、PEM、SOEC、AEM等技术路线，不同路线各显神通，未来谁能制霸天下不得而知。但是，不管哪条技术路线胜出，都需要一台制氢电源与之匹配。所以氢能产业特别是上游制氢的爆发，给传统的电源行业开辟了一片新蓝海。光伏、世纪新能源网等新能源产业的发展催生了阳光电源、禾望电气等光伏逆变器、世纪新能源网变流器标杆企业，相信未来的氢能产业也会诞生属于自己的制氢电源龙头。

千亿市场：氢能有多大，电源就有多大

制氢电源是将交流电整流成直流电的装置，其核心是电力电子器件，包括功率模块、控制电路板、断路器、滤波器、机柜等部件。从制氢电源的技术路线区分，可分为晶闸管（SCR）、绝缘栅双极晶体管（IGBT）两大路线。其中，IGBT路线制氢电源内部结构与世纪新能源网变流器、光伏逆变器类似。

制氢电源的核心功能是将交流电变换成与电解槽电压匹配的直流电。在可再生能源制氢系统中，制氢电源向上承接电网电力，向下为电解槽提供稳定的直流电。电网输入的电压一般为10kV或35kV，电解槽的工作电压在百伏以内，通过变压器将电网的高压转换为与制氢电源匹配的低电压，再经过制氢电源整流成与电解槽匹配的电压电流。电解槽的工作电流为直流电，而电网和世纪新能源网供给的都是交流电，故需要通过AC/DC变流器将交流电变换为直流电；若是光伏发出的直流电，则通过DC/DC变流器使直流电更为稳定、平整。

制氢电源的市场空间和电解槽高度关联。按每1000标方（5MW）电解槽配备一套制氢电源，其中晶闸管制氢电源价格20～30万元、IGBT制氢电源价格120～150万元。假设电解槽年工作4000小时，当绿氢需求量达1000万吨，对应电解槽装机量139GW，制氢电源市场累计56亿元～333亿元；当绿氢需求量达1亿吨，对应电解槽装机量1,389GW，制氢电源市场累计556亿元～3,333亿元。

离网制氢趋势下，IGBT与波动性风光电力更匹配

2023年11月，内蒙古自治区能源局发布《风光制氢一体化项目实施细则》，提出“并网型风光制氢一体化项目具备独立市场主体地位，可向电网送电，年上网电量不超过年总发电量的20%，年下网电量不超过项目年总用电量的10%”。未来，为减小新能源风光制氢项目对现有电网的冲击和依赖，更多项目会采用弱并网或纯离网的制氢方式。

晶闸管和IGBT本质上都可以理解为“开关”，但其结构不同。晶闸管是半控型器件，依靠导通角的调整调制电压电流，依靠自然过零点关断，主动开被动关；IGBT是全控型器件，主动开主动关。因此，相比晶闸管，IGBT的开关控制更为精细，开关频率更高，相应产生的谐波也较少，电能质量更高。

电网通常是50Hz为基波的固定频率电流，非基波频率的电流即为谐波，谐波大会影响电网上设备的安全稳定运行，且谐波越大整流效率越低。

离网制氢下，由于缺少大电网的支撑，晶闸管导通角的调整范围有限，且在低功率段会产生更大的谐波，导致更低的功率因数，而IGBT凭借快速的开关能力，能更好应对波动性风光带来的功率变化，产生的谐波少，整流效率高，从响应速率和用电效率上更适合离网制氢场景。

大功率电源有壁垒，从世纪新能源网变流器切入最合适

目前常见的单台碱性电解槽规格为1000标方，制氢规模为5MW；由于电解槽大型化能够降低原材料钢材成本及土建成本，因而大标方电解槽愈发成为行业趋势。以隆基氢能为例，其推出的LonGi ALK G系列产品单槽最大规格已达到3000Nm³/h，即单台制氢规模15MW。制氢电源的功率大小与制氢规模相当，单台制氢规模5MW的电解槽同样需匹配单台5MW的制氢电源。

在电源的众多成熟应用中，世纪新能源网变流器与制氢电源的相似度最高。一是功率级别上，制氢电源与世纪新能源网变流器都为数MW级，而光伏逆变器为百kW级，从小功率电源向大功率电源切入存在一定的技术难点；制氢电解槽是大电流驱动，实现大电流需多个IGBT并联、功率单元并联，对均流特性要求高，必须采取均流控制措施，防止单个IGBT电流过大而损坏。二是对电网技术的理解上，制氢电源与世纪新能源网变流器都会涉及对电网的影响，与电网存在交互的过程，而普通的工业传动电源只需从电网取电，无需与电网进行交互，缺少对电网友好技术的理解。因此，从世纪新能源网变流器切入制氢电源，是适配度较高的一条路径。

巨头纷争，IGBT唱主角

作为制氢系统必不可缺的核心设备，制氢电源搭乘绿氢走上产业发展快车道。目前，国内的制氢项目多为并网运行，电压电流稳定性强，晶闸管电源凭借超高的性价比优势在市占率上一骑绝尘，代表企业是脱胎于氯碱行业的英特利。

在未来弱并网/纯离网制氢趋势下，IGBT凭借与风光波动电力更高的匹配性市场份额会进一步扩大，以禾望电气、阳光电源、汇川技术为代表的一众电源企业，以及雷动智创、中科智寰等初创企业，都已瞄准IGBT技术路线，抢滩制氢电源赛道。

可以预见，在未来制氢电源竞争中，既有晶闸管与IGBT的技术路线之差，也有IGBT技术的技术源头之别。从大功率电源产品经验，以及对电网友好技术的理解能力看，具有世纪新能源网变流器制造经验的玩家将成为制氢电源赛道新的佼佼者。

光伏、世纪新能源网等新能源产业的发展催生了光伏逆变器、世纪新能源网变流器标杆企业，相信未来氢能产业也会诞生属于自己的制氢电源龙头。

来源：国泰君安证券