氫氣儲運路徑對比分析

目前氫氣儲運主要有四種路徑，適用于不同的運氫場景。

1.氣態儲運：高壓儲氫瓶為主流，管道建設明顯提速

高壓儲氫瓶貫穿全產業鏈環節，具備廣闊市場空間。高壓氣氫涉及的裝備包括制氫廠 儲氫罐、長管拖車、站用儲氫瓶組及車載儲氫瓶等，分別對應“制、運、加、用”環節， 市場空間廣闊。根據高工氫電數據，2021 年國內車載儲氫瓶價格在 1~4 萬元/支（包含 35MPa 及 70MPa 各種容積儲氫瓶，常用為 140L、165L、210L）。由于車載儲氫系統往 往配備 2-8 組儲氫瓶（例如 49 噸重卡多配 6~8 支 210L 瓶組），高工氫電預計 2025、2030 年車載儲氫瓶需求量將分別達到 23 萬支、224 萬支，市場規模分別達到 34 億元、722 億 元；此外，預計 2025 年中國站用儲氫容器規模將達到 5.6 億元。

四類儲氫瓶區適用不同場景，I 型瓶是當前氫氣運輸的主流方式。在儲運方面，據 GGII 調研，配套 I 型瓶的氫氣長管拖車市場占比在 90%左右，目前國內常以 20MPa 長管拖車 運氫，結合集裝格小范圍補充，單車運氫約 300kg；而國外則采用 45MPa 纖維全纏繞高 壓氫瓶長管拖車運氫，單車運氫可提至 700kg。在車載儲氫瓶方面，國內以 III 型瓶為主， IV 型瓶處于起步階段；而歐洲市場已將 III 型瓶和 IV 型瓶的市場格局突破到儲運領域。隨 著應用端的應用需求不斷提高，高壓儲氫瓶朝著輕質高壓的方向發展。

國內儲氫瓶領域玩家正加緊推進 IV 型瓶產品的生產驗證和產能建設。2023 年 5 月 23 日，國家標準《車用壓縮氫氣塑料內膽碳纖維全纏繞氣瓶》正式發布，意味著 IV 型瓶即將 正式有標可依，統一的行業標準無疑將推動未來 IV 型瓶的市場應用。目前，我國已基本建 成配套齊全的碳纖維產業鏈體系，碳纖維（占 IV 型瓶成本比例高達 70%-80%，根據中科 院寧波材料所），主流儲氫瓶企業如中材科技（蘇州）、中集氫能、天海工業等正加緊推 進 IV 型瓶產品的生產驗證和產能建設。

除碳纖維材料外，瓶口閥也是高壓儲氫瓶中的重要部件。瓶口閥也可稱氫氣瓶口閥組， 一般由多個閥門串聯或并聯而成，用于保證高壓儲氫瓶安全和正常充/供氣。2023 年 5 月 23 日，適用 70MPa 儲氫瓶的《車用高壓儲氫氣瓶組合閥門》國標發布，對儲氫瓶閥門提 出規范化標準。1）從市場規模來看，根據中科院寧波材料所特種纖維事業部，閥門約占 70MPa 儲氫 IV 型瓶成本總額的 8.1%，按上文高工氫電預測規模，儲氫瓶閥門的市場規模 將在 2025、2030 年分別達到 2.8 億元、58.5 億元。2）從市場格局來看，根據勢銀 （TrendBank）聯合中材科技、國富氫能在 2022 年發布的《2022 車載供氫系統產業發展 藍皮書》，2022 年國內瓶口閥市場主要由外資品牌占據，市占率在 75%以上，而近一兩 年涌入氫能閥門的國內企業增多。

輸氫管道項目建設明顯提速。管道輸氫運輸量大、邊際成本低，是遠期實現大規模國 外管道輸氫技術發展較早，全球范圍內的輸氫管道總里程已超過 6,000km，而國內在管道 輸氫方面的研究起步較晚，技術發展仍處于初級階段，當前輸氫管道規模較小，總里程約 400km，在用管道僅有百公里左右。目前，國內在管道輸氫領域已有所突破，多條管道項 目被提上日程。在天然氣摻氫管道輸送方面，國內也已開展多項天然氣管道摻氫輸送項目 的研究與實施。

傳統油氣設備公司積極布局輸氫管道，解決“氫脆”難題。目前純氫管道主要采用的 是鋼材質，而碳鋼在高壓氫環境中服役時，氫分子能夠分解成氫原子滲透進金屬材料內部， 造成材料性能劣化（即氫脆），導致管道開裂泄漏。為應對該問題，天然氣摻氫運輸與管 材研發為主要攻克方向。現階段，輸氫管道加工技術布局企業主要為國家管網、石化機械、 渤海裝備等國央企油氣設備企業；此外，東宏股份與浙大氫能研究院及東海實驗室合作， 積極拓展高性能非金屬管道在輸氫方面的應用。

2. 液態儲運：液化核心設備實現國產化突破

低溫液氫具有較高的質量儲能密度，單次運輸規模大。低溫液態儲氫是在 20K（-253℃） 左右溫度下，利用壓縮機將氫氣液化并儲存在低溫絕熱的真空容器中。從儲存能力看，在 標準大氣壓下，低溫液態儲氫瓶中的液氫密度為 70.75kg/m³，是 35MPa 高壓氣態儲氫瓶 中氫氣密度（約 20kg/m³）的 3 倍多，70MPa 高壓氣態儲氫瓶中氫氣密度（約 38kg/m³） 的 1.8 倍左右，并且液化過程使液氫純度更高，據勢銀能鏈了解，目前液氫儲罐單體容積 可達 4730m³，儲氫量達 282 噸。從運輸能力看，高工氫能數據顯示目前常用的液氫槽罐 車溶劑大約 65m³，一次可運輸液氫 4000kg，儲重比(儲氫量與儲氫系統質量之比）一般 可超過 10%，運輸能力是 20MPa 長管拖車的 10 倍以上。

液化能耗及核心設備受限是液氫儲運技術的關鍵制約因素。根據高工氫電，目前液化 1kg 氫氣需要耗電 12~17kwh，遠高于高壓氣氫的壓縮能耗。若電力成本按 0.6 元/kWh， 每 kg 綜合耗能 12kWh 計算，不考慮設備折舊，液化成本也高達 7.2 元/kg。同時，噸級液化裝置與國外先進水平還存在一定的差距。目前我國具備液氫生產能力的文昌基地、西 昌基地和航天 101 所均服務于航天發射領域，未來隨著透平壓縮機、透平膨脹機等核心設 備技術進步，有望將氫液化能耗降低至 6kW·h/kg。

國內民用液氫領域不斷取得突破。長期以來，國內氫液化設備主要由美國空氣產品、 普萊克斯、德國林德等廠商提供，近年來液氫國產裝備的自主化取得了一定進步：2021 年 9 月，我國自主研制的首套噸級氫液化裝置在航天 101 所調試成功，產能達到 1.7t/d，實 現 90%以上的國產化；2023 年 9 月，5 噸/天大型氫液化裝置成功研制，標志著中科富海 已完全掌握自主知識產權的大型氫液化裝備設計、制造、集成技術，核心部件及設備已實 現國產化。

3. 加注環節：加氫站集中建設，設備投資占 70%

加氫站是氫燃料電池汽車等用氫技術推廣的必備基礎設施。對于氫燃料電池汽車大規 模商業化應用而言，加氫站的網絡化分布是基本保障。我國也重點布局加氫站建設，根據 香橙會研究院數據，2023 年全國新建成加氫站 62 座，累計建成 407 座；按各地區提出的 氫能發展目標，到 2025 年，我國將建設加氫站超 1000 座，按此推算未來兩 年年將進入加速建設期。

加氫站設備主要包括壓縮機、加氫機及固定儲氫設施，這三大設備的性能參數決定了 加氫站的整體加注能力和儲氫能力。1）壓縮機：作為加氫站內的核心設備，承擔了氫氣增 壓的重要作用。國內加氫站常用的氫氣壓縮機主要有隔膜式壓縮機、液驅式壓縮機、離子 液壓縮機。2）加氫機：為氫燃料電池汽車的車載儲氫瓶進行加注，基本部件包括箱體、用 戶顯示面板、加氫口、流量計、閥門、安全系統等；由于加氫機加注時存在“焦耳-湯姆森 效應”，會導致氫氣溫度上升，因此加注過程中防止氫氣溫度不斷升高時加氫機的關鍵性 能之一。3）固定儲氫設施：目前國內建成或在建的加氫站主要采用高壓儲氫瓶組和高壓儲 氫罐，儲存系統的工作壓力越高或該工作壓力與氫燃料電池汽車充氫壓力差越大，氫燃料 電池汽車充氫時間越短；從壓力范圍看，目前國內加氫站的加注工作壓力通常分為 35MPa 和 70MPa 兩個等級，其中 35MPa 加氫站通常采用最高儲氫壓力位 50MPa 的儲氫罐， 70MPa 加氫站通常還要增設最高儲氫壓力位 103MPa 的儲氫罐。

加氫站投資成本較高，其中設備占比約 71%。加氫站根據氫氣來源不同，可分為外供 氫加氫站和現場制氫加氫站，根據李妍等《外供氫與現場制氫加氫站的氫氣成本分析》， 一座供氫能力為 500kg/天的外供氫加氫站的投資成本約為 1450 萬元，其中壓縮機占比 30%，儲氫瓶及加氫系統占比 28%，設備合計占比達到 71%。按 2024-2025 年需建設 672 座加氫站計算（地方政策目標加總 1079 座，減去 2023 年已建成 407 座），未來兩年內 加氫站設備增量市場空間為 69.18 億元，其中壓縮機為 29.23 億元。

國內加氫站設備集成商市場集中度較高。根據高工氫電，截止 2021 年底，國內已建成 的加氫站中 CR5 設備集成商市占率合計近 90%，2022 年有所下降，但仍超過 70%。其中， 截止 2022 年累計建成加氫站中，TOP10 設備集成商分別為國富氫能（2021 年市占率 28.4%）、海德利森、舜華新能源、厚普股份、氫楓能源、正星氫電、康普銳斯/航天雷特 機電、中集氫能、伯肯節能/派瑞華氫/豫氫裝備、優捷特。2023 年新建成加氫站設備集成 商整體分布較為分散，主要集成商除上述名單外新增中集安瑞科。