电力设备及新能源行业氢能产业链全景图（附下载）

  今天分享的储能系列深度研究报告：《 电力设备及新能源行业氢能产业链全景图》。（报告出品方：中国平安 ）报告来源于公众：

  氢储运、加注是连接制氢与用氢端的重要桥梁。氢能产业链最重要的包含制氢、储运、加注、应用四个环节。储运和加注是“承上启下”的中间环节，属于氢能产业链中的基础设施。氢气在常温常压下密度极低，储运时一定要通过加压、液化、吸附等方式提高其密度，以实现经济性:氢储运技术路线多元，相关赛道包括专用容器、压缩或液化设备、储氢材料等。加氢站是为氢燃料电池汽车充装氢气的设施，是燃料电池车推广应用的重要配套:加氢站设备是加注环节的核心所在。

  储运环节:高压气氢和低温液氢有望率先产业化。高压气氢技术最为成熟，是现阶段氢储运的主流路线。储氢瓶是高压气氢使用的容器，以高压、轻质的皿、IV型储氢瓶为主要流行趋势。目前皿、IV型瓶成本比较高，仅用于车载市场。GGI预计，2025年我国车载储氨瓶需求量约23万支，市场规模34亿元。我国车载储氢瓶以35MPa m型瓶为主，随着国标的完善，70MPa m型瓶和IV型瓶验证和上市有望加速，具备IV型瓶等先进的技术的企业将迎来机遇。高压气氢可使用长管拖车或管道运输。管道输氢边际成本低、可长距离运输，是未来运氢的重要路线。管道输氢目前处于技术攻关阶段，相关企业发力专用管材，已小有进展。液氢储运密度远高于气氢，在350km以上长距离运输中经济性明显，且供氢纯度高，是一种潜力巨大的储运路线。液氢储运涉及的主要设备包括氢液化设备和液氢储运设备，大型液化设备技术门槛高、长期由国外垄断，国内企业经过多年积累，逐步发力氢液化设备国产化。

  加注环节:加注设备国产替代稳步推进。设备是加氢站的关键组成部分，在加氢站建设投资所需成本中占比超过60%。加氢站设备环节主要参与者既包括核心设备压缩机厂商，也包括成套设备供应商。加氢站压缩机是加氢站中价值量最高的设备，成本占比超过30%.海外压缩机厂商在国内加氢站市场占据优势地位，国内压缩机厂商凭借技术积累和性价比优势积极入局，推动国产替代。加氢设各集成环节发展阶段较早，参与者不多，市场呈现高集中度，CR5超过80%。阀门是氢能产业链中的重要零部件，可用于包括加氢站在内的所有的环节，技术门槛较高，国产化率低，有较大国产替代空间。

  建议:氢能储运、加注环节发展阶段较早，建议关注技术储备扎实、卡位相关赛道的企业。储运方面，建议关注掌握IV型储氢瓶制造技术的中材科技、中集安瑞科，积极布局气氢管网的石化机械:加注方面，建议关注压缩机技术积累深厚的冰轮环境、具备加氢站成套设备国产能力的厚普股份。

  提示: (1)基础设施布局没有到达预期的风险。 (2)国内企业技术突破没有到达预期的风险。 3)国际市场环境发生明显的变化的风险

  1.氢能是一种优质、清洁的二次能源，可作为汽油、柴油等能源的替代，与鲤动力/储能电池形成互补。

  1.氢能够以水为原料制取，原料丰富，无资源瓶颈 ; 使用风电、光伏电解水制氢可解决弃风弃光的消纳问题

  一、目前全球氢气生产以化石燃料制氢 (灰氢) 为主，清洁制氢存在替代空间。

  1.2021年全球氢气产量9400万吨，其中化石燃料制氢占80%以上，化石燃料制氢+CCUS(蓝氢)和电解水制氢(绿氧) 两种清洁制氢路线万吨制氢规模全球领先，以化石燃料制氢为主(近80%)

  。1. 2021年，全球氢气需求超过9400万吨。我国是全球最大的氢气消费国，需求量约2800万吨，占全球的30%。

  2.氢气在全球和国内均大多数都用在化工 (合成氮/合成甲醇)和炼油，一半以上用于化工领域，当前氢作为能源的应用程度不高。

  。工业领域用氢量大、用氢技术成熟，是短期氢能应用的主要场景。中国氢能联盟预计，碳中和情景下，2060年中国工业用氢规模7,794万吨，占国内氨总需求量的60%。

  。交通是全球碳排放的重要来源，发展氢能是交通脱碳的必经之路:汽车等交通工具产业链长，发展氨能可以撬动庞大的产业规模。中国氢能联盟预计，碳中和情景下，2060年我国交通领域用氢规模达4051万吨。氢能交通潜力巨大，但目前距离规模发展仍有差距，需要产业链各环节技术成熟、降本、基础设施建设等。

  。氢气密度低、性质活泼，需要用特定的设备或介质储存和运输。现阶段可行的氢储运技术路线包括高压气氢、低温液氢、固态储氢等。氢储运产业的发展，与氢能的低成本大规模应用息息相关:

  ，氢运输成本有待降低，且长距离(跨省)运输的经济性不足，需要发展低成本、长距离运氢方案;

  ，高密度储氢是延长燃料电池车续航的关键，需开发压强高、自重轻的储氢瓶，或探索液氢等更高密度路线.围定储存环节，现阶段应用需求较少，但远期实现大规模、长周期氢储能的需求下，大规模低成本储氢技术有待发展。

  二、目前国内氢储运路线以高压气氢为主，使用能承受压力的容器(储氢瓶等)储存，使用长管拖车运输。我们大家都认为，随着氢能产业规模发展

  低温液氢、管道输氢、固态储氢等储运方式将逐渐在氢储运体系中扮演重要角色。

  一、加氢站是氢能应用端的重要基础设施。加氢站是为氢燃料电池汽车充装氮气的专用设施。国内氢燃料电池汽车推广提速，根据中汽协数据，2023年上半年全国氢燃料电池汽车销量2410辆，同比增长73.5%。随着氢车保有量的增加，加氢站的配套建设也需要随之提速，保障车辆获得可靠的氢气供应。根据氢能联盟数据，2022年国内累计建成358个加氢站，加氢站建设规模持续增长。

  二、加氢站关键设备处于国产替代阶段。设备是加氢站的关键组成部分，占加氢站建设成本超过60%: 其中，压缩机是加氢站的核心设备，成本占比超过30%。加氢站压缩机技术壁垒较高，海外压缩机厂商在国内加氢站中占据了约70%份额(2021年全年):国内压缩机厂商凭借技术积累和性价比优势积极入局，推动加氢站关键设备国产替代，保障产业链自主可控。

  1.高压气氢:将氢气加压，以高压气体的形式压缩在储氢瓶中储存，使用长管拖车或管道运输。

  2.低温液氢: 在常压或较低压强下，将氢气隆至-253C使其液化，储存在绝热容器中，使用液氢槽车运输的方案。

  3. 固态储氢:利用金属氢化物等储氢材料能够可逆吸放氢的特性进行储氢，可用于固定式或低速车载应用。

  二、高压气氢和低温液氢有望率先产业化。四种储运方案中，固态和有机液体等储氢方式发展阶段相对较早，高压气氢和低温液氢技术相对成熟。有望率先实现产业化应用。因此，高压气氢储运使用的储氢瓶与液氢储运所需的液化设备赛道具有发展潜力。

  一、高压气氢是现阶段氢储运最主要的方案。在四种氢储运技术中，高压气氢技术最为成熟，标准体系相对完善，产业链已初具规模高压气氢的储存需要用高压储氢瓶，用于固定储存、车载使用等;运输则可采用长管拖车或管道运输。

  二、多环节需求带来储氢瓶广闻市场空间。高压气氢的制备、运输、加氢站储存及车载等多个环节均需要用储氢瓶，储氢瓶市场空间广闻。根据Research and Markets报告预测，2030年全球氢能承受压力的容器市场将达到198亿美元，2023年-2030年预测期内复合年增长率高达50.9%。

  II型瓶：内胆为钢制，瓶体环向部分缠绕纤维树脂复合材料;III型瓶: 内胆为铝制，体全向缠绕碳纤维复合材料;IV型瓶:内胆为聚合物工程塑料制成的容器，全向缠绕碳纤维复合材料。二、气态储氢高压化、轻量化的需求下，III型、IV型瓶将成为主流的储氢瓶路线。提高储氢的质量和体积密度，是降低氢气运输成本提高氢车续航能力的关键。一定压强范围内(S70MPa) 储氢压强越大，单位体积可容纳的氢质量越多:储氢瓶自重越轻，运输氢气的有效负载比例越高。因此，高压化、轻量化是储氢瓶产品迭代的主要方向。I

  II型瓶技术成熟、成本低廉，大范围的使用在道路运输和固定储存，但储氢效率较低，未来或将逐步被替代:III型、IV型瓶储氢压强更大、自重更轻，现阶段大多数都用在氢燃料电池车载供氢，规模降本后有望在储运全环节普遍的应用，成为储氢瓶的主流路线。

  一、目前III、IV型瓶大多数都用在车载市场，预计2025年国内市场规模约34亿元。现阶段III

  IV型瓶产业规模有限，成本高于I、II型瓶，因此大多数都用在单位体积内的包含的能量要求高的车载供氢环节。车载供氢将成为一段时间内III、IV型瓶的主要需求场景。GGII预计，2025年我国车载储氢瓶需求量约23万支，市场规模34亿元。二、国内车载储氢瓶以III型瓶为主，IV型瓶推广有待提速。与III

  IV型瓶采用塑料内胆，自重更轻、疲劳寿命更加长，车载应用优势显著。目前，国际先进的燃料电池汽车多采用车载IV型瓶供氢，而我国车载储氨瓶以35MPaIII型瓶为主，产品存在升级空间。国内车载储氢瓶市场存在35MPaIII型瓶向70MPaIII型瓶产品选代、以及III型瓶向IV型瓶升级的趋势。2023年5月，国标《车用压缩氢气塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶》发布为国产IV型瓶上市和应用扫清障碍，国内IV型瓶发展有望提速。

  一、III型和IV型高压储氢瓶均为内胆加纤维缠绕形成的能承受压力的容器，工艺流程可概括为内胆制造、缠绕成型、检测与装配部分。

  IV型瓶内胆材料不同，制造工艺也有所不同:III型瓶铝制内胆主要经历卷制或拉伸、滚收口成型、热处理等:IV复合材料内胆可选用吹塑或注塑成型等。内胆的结构设计、成型方法、热处理和表面处理技术等均对气瓶寿命和单位体积内的包含的能量存在重要影响，新型材料的开发则成为IV型瓶技术发展的关键环节。2.缠绕成型:增强纤维缠绕层是气瓶最主要的承压部分，III

  IV型瓶缠绕技术原理类似。缠绕环节的技术难点包括: 设计环节缠绕层数和铺层顺序的确定、缠绕方式和线型选择:缠绕环节的缠绕成型、张力控制技术;树脂基体的设计与制备等。

  一、碳纤维是III、IV型瓶制造的关键材料，占据其制造成本的60%以上。碳纤维是III、IV

  III、IV型瓶成本中占比高，据GGII引用美国能源部数据，碳纤维成本占III、IV型瓶成本的60%以上。III、IV型瓶的推广有望提升高性能碳纤维需求，同时碳纤维国产替代或将成为III、IV型瓶降本的关键。二、储氢瓶用碳纤维将逐步实现国产替代。国内III、IV型

  中复神鹰、光威复材等公司实现了小丝束碳纤维的技术突破，具备了量产能力，同时国内企业积极布局大丝束项目，有望进一步实现储氢瓶用大丝束碳纤维国产替代。

  一、国内外切入高压气氢瓶赛道的企业主要包括专业压力容器制造商、材料厂商等。专业能承受压力的容器制造商具各能承受压力的容器设计制造技术人员和资质，且部分原有产线可共线生产III、IV

  集安瑞科、京城股份、非上市公司斯林达等。材料厂商掌握新型复合材料技术，关键材料自给，凭借产业链地位和成本优势切入储氢瓶(特别是IV型瓶)领域，例如中材科技等。部分石化装备、汽车零部件企业在储氢瓶领域也有布局。

  一、管道输氢是氢能远期发展的重点，目前处在技术攻关阶段。管道输氢运量大、能耗低、边际成本低，是远期实现规模化、长距离氢运输的重要方式。由于氢气环境易导致钢材料失效，氢气管道选材具有严格限制，需要满足高压氢环境相容性、抗氢脆等要求管材开发存在难度。目前国际上纯氢管道正处于技术探讨研究与攻关阶段。

  二、与纯氢管道相比，当前天然气管道捧氢能更有效降低成本。管道输氢存在纯氢管道和天然气管道掺氢两种方案，纯氢管道的初始建设开支大，使用现有天然气管道掺氢输送氢气在短期内更具经济性。根据春橙会研究院的数据(2021年)，长距离运输氢气管道造价约为63万美元/km，约为天然气管道的2.5倍，小型氢能管道单位能量的运输费用更是天然气主干线倍。短期内，开发天然气管道输氢技术、利用现有的天然气管网输送，是较为可行的低成本输氢方案。

  一、管道输氢能够解决我国氢能空间错配问题。“三北”地区风能、太阳能资源丰富，是利用风电、光伏发电制氢的潜在产地，而东部和东南沿海是氢气负荷中心，存在制氢与用氢空间错配的问题。管道输氢是实现跨省长距离运氢最为经济可行的方案，构建管道输氢网络既能提升“三北”地区可再次生产的能源的利用率，也能实现氢能资源跨区域配置，有效解决供需空间错配问题。

  二、中国管道输氢发展空间大。香橙会研究院多个方面数据显示，截至2022年5月，全世界内纯氢的输氢管道为5000km左右，其中美国有2700km，欧洲有1600km，中国仅有约400公里(包括规划和在建)，国内管道长度与年输氢量远远小于欧美，仍有发展空间。

  国家管网集团9.45MPa全尺寸非金属管道纯氢爆破试验成功实施，标志着国内首次高压力多管材氢气输送管道中间过程应用试验圆满完成。

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