氫能源行業(yè)專題儲運千億市場氫壓機及儲氫瓶放量在即

氫能源行業(yè)專題-儲運千億市場氫壓機及儲氫瓶放量在即氫能儲運為氫能發(fā)展重要環(huán)節(jié)氫能儲運是產(chǎn)業(yè)鏈中的重要一環(huán)氫能產(chǎn)業(yè)鏈分為上游制氫、中游儲運氫及下游氫能應(yīng)用，涉及環(huán)節(jié)較多、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。制氫端即通過化石能源或電解水等方式生產(chǎn)氫氣；儲運端指將制得的氫氣進(jìn)行壓縮或液化后儲存，再通過車載或管道等方式運輸至下游加氫站、化工企業(yè)等應(yīng)用領(lǐng)域。其中儲運環(huán)節(jié)是連接上游供給及下游需求的關(guān)鍵，是整個產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)中的必不可少的一環(huán)。氫能行業(yè)步入發(fā)展快車道，儲運氫環(huán)節(jié)成為降本關(guān)鍵全球氫能市場快速擴張，儲運環(huán)節(jié)占?xì)錃饪偝杀镜?0%-40%。據(jù)IEA數(shù)據(jù)，2021年全球氫氣總產(chǎn)量達(dá)到9423萬噸，同比增加5.5%，2030年產(chǎn)量有望達(dá)到17998萬噸，2021-2030年CAGR達(dá)到7.5%，產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。據(jù)中國煤炭工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2021年中國氫氣總產(chǎn)量達(dá)到3300萬噸，同比增加32%，占全球市場的35.02%，未來隨著政策及市場驅(qū)動氫能需求有望持續(xù)保持高增。目前氫氣成本仍處于高位，行業(yè)降本訴求較大。其中儲運氫環(huán)節(jié)約占?xì)錃饪偝杀镜?0%-40%，是決定氫氣終端成本的一大關(guān)鍵因素。氣態(tài)儲氫核心設(shè)備壓縮機、儲氫瓶快速放量高壓氣態(tài)儲氫為目前行業(yè)主流選擇由于氫氣密度較小（0.089g/L）、液態(tài)溫度較低（-253℃）、穩(wěn)定性差等特性，使得儲運氫難度較大。氫氣儲存主要分為氣、液、固三種形態(tài)，目前國內(nèi)高壓氣態(tài)儲氫技術(shù)相對成熟，在成本方面具備優(yōu)勢，是現(xiàn)階段主要的氫氣儲運方式。受技術(shù)和成本端的制約，低溫液態(tài)、固態(tài)等其他儲氫技術(shù)僅有少量應(yīng)用，總占比不到0.1%。目前行業(yè)對儲氫技術(shù)的核心要求為安全、大容量、低成本。高壓氣態(tài)儲氫操作簡單、成本較低、技術(shù)成熟，但由于壓力較高存在一定的安全隱患，并且儲氫密度較低使得儲氫效率較低。低溫液態(tài)儲氫在儲氫密度上具有優(yōu)勢，體積密度為80MPa下高壓氣態(tài)儲氫的2倍多，但制冷耗能大、儲存成本過高。由于有機液態(tài)儲氫開發(fā)難度大、固體材料儲氫技術(shù)尚不成熟，離商業(yè)化應(yīng)用還有一段距離。我們認(rèn)為高壓氣態(tài)儲運在中短期內(nèi)仍將是儲氫的主流方案，而未來低溫液態(tài)氫儲及固態(tài)儲氫運有望逐步實現(xiàn)商業(yè)化。氫氣壓縮機應(yīng)用于儲運過程中的多個環(huán)節(jié)高壓氣態(tài)儲氫通過高壓壓縮的方式存儲氣態(tài)氫，關(guān)鍵設(shè)備為壓縮機和儲氫瓶。氫氣壓縮機主要作用為通過提高氫氣儲存密度和壓力將氫氣壓縮成高壓氫氣。壓縮機在整個氫能產(chǎn)業(yè)鏈中應(yīng)用廣泛，氫氣生產(chǎn)環(huán)節(jié)中制氫廠需將氫氣壓縮至相應(yīng)的儲氫瓶中；在管道運輸中，需要在運輸途中使用氫壓機為氫氣提供動力；氫氣送至加氫站及下游應(yīng)用端后，需要經(jīng)過壓縮機進(jìn)行再次壓縮儲存。隔膜壓縮機市場份額達(dá)到70%氫氣儲運環(huán)節(jié)中常用的兩種壓縮機為隔膜壓縮機和液驅(qū)壓縮機。隔膜壓縮機通過膜片在液壓油的推動下來回擺動，從而完成吸氣、壓縮、排氣循環(huán)往復(fù)的過程。隔膜式壓縮機技術(shù)國內(nèi)應(yīng)用成熟度較高，具有氣體無污染、無泄漏、壓縮比較好的優(yōu)點，成為當(dāng)前市場主流，在氫氣壓縮機市場份額達(dá)到70%，其中在充裝壓縮領(lǐng)域占比達(dá)到90%以上，在加氫站壓縮領(lǐng)域占比為66%。液驅(qū)活塞式壓縮機利用液壓油驅(qū)動活塞往復(fù)運動從而實現(xiàn)氣體的壓縮，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積較小等優(yōu)點，且啟停不影響壓縮機壽命，目前主要應(yīng)用于撬裝式加氫站。氫氣壓縮機逐漸向高壓、大排量、國產(chǎn)化發(fā)展下游需求倒逼壓縮機逐步向高壓、大排量方向轉(zhuǎn)變。隨著下游燃料汽車氫氣加注壓力的提升續(xù)航里程不斷提升，加注壓力為70MPa的燃料汽車的續(xù)航里程為35MPa的1.6倍之多，倒逼加氫站的壓縮機由目前主流的35MPa壓縮機提升至70Mpa。同時加氫站為滿足大規(guī)模車隊在有限的場地上加注，最佳路徑為增大壓縮機的排量，隨著壓縮機的排出壓力及排量的增加，壓縮效率有望進(jìn)一步提升。液驅(qū)式壓縮機滲透率提升空間較大。在大排量壓縮機成為未來趨勢的背景下，液驅(qū)式壓縮機憑借排量高、模塊化設(shè)計、體積相對小、維修簡單、密封件壽命高等特點，近兩年關(guān)注度不斷提升，未來液驅(qū)式壓縮機需求有望保持高增。國產(chǎn)化替代趨勢明確。目前加氫站壓縮機成本約占加氫站建設(shè)設(shè)備總成本的30%，進(jìn)口壓縮機售價為300-500萬元，而國產(chǎn)壓縮機售價僅為100-200萬元，過去加氫站中進(jìn)口壓縮機占比約為70%，隨著國產(chǎn)品牌技術(shù)迭代及產(chǎn)品性價比提升，目前加氫站國產(chǎn)品牌占有率達(dá)到50%，未來隨著加氫站對壓縮機性價比及產(chǎn)品售后維修要求的提高，國產(chǎn)品牌替代空間有望進(jìn)一步提升。國內(nèi)氫壓機企業(yè)布局加速隨著加氫站建設(shè)速度的加快疊加制氫項目迅速落地，氫氣壓縮機未來幾年的需求將迎來快速增長。國內(nèi)氫壓機行業(yè)龍頭企業(yè)為中鼎恒盛，在大流量氫氣充裝壓縮機領(lǐng)域市占率高達(dá)90%，在加氫站壓縮機領(lǐng)域市占率為30%。2021年以來氫壓機企業(yè)布局明顯提速，多家企業(yè)中標(biāo)氫壓機采購項目。2025年全球氫氣壓縮機市場規(guī)模有望達(dá)到229.2億元核心假設(shè)：1）2025年我國加氫站保有量有望達(dá)到1087座，全球加氫站保有量有望達(dá)到2800座；2）2025年我國氫氣管道運輸長度有望達(dá)到879公里，全球氫氣管道運輸長度有望達(dá)到12500公里。結(jié)論：隨著氫能需求的不斷提升，中游環(huán)節(jié)壓縮機設(shè)備需求有望迎來高速增長，2023-2025年我國氫氣壓縮機市場規(guī)模將達(dá)到38.5/48.5/65.4億元，CAGR為30.3%，2023-2025年全球氫氣壓縮機市場規(guī)模將達(dá)到143.8/178.1/229.2億元，CAGR為26.2%。儲氫瓶為氫能儲存的重要容器儲氫瓶為氫能儲存的重要容器，高壓氣態(tài)儲氫技術(shù)通過儲氫瓶實現(xiàn)氫氣的儲存和釋放。根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)選取材料的不同儲氫瓶主要分為純鋼制金屬瓶（I型）、鋼制內(nèi)膽纖維纏繞瓶（II型）、鋁內(nèi)膽纖維纏繞瓶（III型）及塑料內(nèi)膽纖維纏繞瓶（IV型）。儲氫瓶內(nèi)部主要由內(nèi)膽、中間層、表層三部分組成，內(nèi)膽是儲氫氣瓶的核心部件，主要作用為阻隔氫氣，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型儲氫瓶內(nèi)膽大多為金屬材料，但氫氣與金屬材料接觸會產(chǎn)生氫脆效應(yīng)使金屬塑性下降、誘發(fā)裂紋甚至開裂的現(xiàn)象，不適合長期儲存，Ⅳ型儲氫瓶內(nèi)膽采用塑料等復(fù)合材料，耐氫氣滲透性和耐熱性較好。中間層是比較厚的耐壓層，主要作用為承壓，碳纖維憑借較好的拉伸強度及較輕的重量廣泛用于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型瓶中的中間層，表層一般使用玻纖等包裹材料用于保護內(nèi)部結(jié)構(gòu)。儲氫瓶將逐步實現(xiàn)由I、II、III型向IV型瓶的產(chǎn)品迭代IV型儲氫瓶高儲氫質(zhì)量密度、低成本等優(yōu)勢明顯。目前35MpaⅢ型儲氫瓶成本為3921美元，而35MpaⅣ型儲氫瓶成本為2865美元，成本下降27%，主要系III型瓶儲罐采用大量金屬鋁材料，而IV型瓶采用價格較低的高分子聚合物并且用量較少。在Ⅲ、Ⅳ型儲氫瓶成本中，碳纖維復(fù)合材料成本占比最大，其中Ⅲ型儲氫瓶碳纖維成本占比達(dá)到66%，Ⅳ型儲氫瓶碳纖維成本占比為78%，同時隨著儲氫壓力的提升碳纖維用量逐步增加，35MpaⅢ型儲氫瓶碳纖維成本為3084美元，70MpaⅢ型儲氫瓶碳纖維成本為3921美元，漲幅達(dá)到27%。目前IV型瓶已經(jīng)廣泛應(yīng)用于海外車載領(lǐng)域，而國內(nèi)發(fā)展較慢，主要原因為國內(nèi)技術(shù)落后以及我國氫燃料汽車大部分應(yīng)用于商用車領(lǐng)域，商用車對儲氫瓶的重量及儲氫效率敏感度較低所以IV型瓶優(yōu)勢無法體現(xiàn)，并且碳纖維材料、碳纖維纏繞設(shè)備與高壓罐體等加工設(shè)備高度依賴進(jìn)口也成為阻礙我國IV型瓶發(fā)展的重要因素。未來隨著設(shè)備材料逐步實現(xiàn)國產(chǎn)化替代及規(guī)?；a(chǎn)，IV型瓶成本有望下降至III型瓶成本的0.6倍左右，產(chǎn)品迭代逐步提速。2025年全球儲氫瓶市場規(guī)模有望達(dá)到519.9億元核心假設(shè)：1）2025年我國車載儲氫瓶需求量有望達(dá)到23萬支，全球需求量達(dá)到80.5萬支；2）2025年我國加氫站保有量有望達(dá)到1087座，全球加氫站保有量有望達(dá)到2800座。結(jié)論：隨著氫能需求的不斷提升，儲氫瓶需求有望迎來高速增長，2023-2025年我國儲氫瓶市場規(guī)模將達(dá)到112.3/136.1/170.7億元，CAGR為23.3%，2023-2025年全球儲氫瓶市場規(guī)模將達(dá)到396.5/450.9/519.9億元，CAGR為14.5%。低溫液態(tài)儲氫商業(yè)化進(jìn)一步加快低溫液態(tài)儲氫是以20K低溫將液化氫氣儲存到絕熱真空容器中的一種新興儲氫技術(shù)，相比于高壓氣態(tài)儲氫，低溫液態(tài)儲氫質(zhì)量密度更大，儲存氫氣純度更高。但為了保證低溫、高壓條件，低溫液態(tài)儲氫需使用具有良好絕熱性能的液氫儲罐以及配套嚴(yán)格的絕熱方案與冷卻設(shè)備，同時氫氣液化工程中能耗較大使得低溫液態(tài)儲氫成本較高，低溫液化儲氫的單位成本為高壓氣態(tài)儲氫單位成本的2倍左右，目前低溫液態(tài)儲氫主要應(yīng)用于軍事航天等對氫氣純度要求較高的領(lǐng)域，未來隨著液化能耗的減少及保溫效率的提升，低溫液態(tài)儲氫商業(yè)化進(jìn)展有望加快。未來固態(tài)儲氫研發(fā)有望提速固態(tài)儲氫是基于氫氣與儲氫材料間的物理或化學(xué)變化，形成固溶體或者氫化物，從而實現(xiàn)氫氣的存儲。具有儲氫密度高、運行壓力低、安全性好等優(yōu)點，目前利用金屬氫化物儲氫技術(shù)較為熱門，單位體積的金屬可以儲存常溫常壓下近千體積的氫氣，體積密度甚至優(yōu)于液氫。但由于固態(tài)儲氫的技術(shù)門檻較高，資金需求巨大，目前我國仍處于研發(fā)示范的早期階段，近年國內(nèi)陸續(xù)有以固態(tài)儲氫為能源供應(yīng)的大巴車、卡車、冷藏車、備用電源等問世，隨著氫能行業(yè)及企業(yè)對該領(lǐng)域的關(guān)注度加大，固態(tài)儲氫有望在實際應(yīng)用中不斷實現(xiàn)技術(shù)研發(fā)迭代。短期車載儲氫滿足需求，液氫管道運輸趨勢明確車載運氫是目前運氫的主要方式目前隨著下游氫能需求的不斷增加以及制氫企業(yè)與使用氫氣的企業(yè)分布不均勻，氫氣的運輸成為氫能發(fā)展道路上的關(guān)鍵一環(huán)。氫氣的運輸環(huán)節(jié)在氫氣總成本中占比達(dá)到20%-30%，氫氣的的運輸方式主要由氫氣的儲存形式及運輸距離決定。高壓氣體儲氫主要通過長管拖車和管道運輸兩種方式，長管拖車適合短距離、小規(guī)模的氫氣運輸，管道運輸適合大規(guī)模、長距離的氫氣運輸，目前由于我國氫能處于發(fā)展初期，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不完善，長管拖車仍為主流的運氫選擇。低溫液體儲氫主要通過液氫槽車進(jìn)行運輸，適用于長距離、輸運量大、氫氣純度要求高的氫氣運輸，目前我國液氫槽車運輸主要用于航天及軍事等細(xì)分領(lǐng)域，海外液氫槽車運輸發(fā)展較為成熟應(yīng)用廣泛。長管拖車目前是我國氫氣運輸?shù)闹髁鬟x擇長管拖車技術(shù)成熟，為目前我國氫氣運輸?shù)闹饕绞?。制氫廠制得的氫氣在通過壓縮機高壓壓縮后儲存在儲氫瓶中，然后由長管拖車運輸。長管拖車通常具有6~10個大容積儲氫瓶，但由于氫氣密度小，而儲氫壓力容器自重大，所以最終拖車所運氫氣的質(zhì)量只占總運輸質(zhì)量的1%~2%，運輸量大約為260-460kg/車。長管拖車目前只適用于運輸距離較近(運輸半徑300公里)、輸送量較低的運輸場景，隨著運輸距離從50公里提升至500公里，長管拖車成本由4.3元/kg提升至17.9元/kg，其中人工費用和油費是導(dǎo)致長管拖車成本快速增加的主要影響因素。管道運氫是未來大規(guī)模、長距離運氫的必然趨勢隨著未來氫氣需求的不斷增加，管道運氫是實現(xiàn)大規(guī)模、長距離輸氫的主要方式。管道儲氫相較于長管拖車具有運輸體量大、距離遠(yuǎn)、能耗損失低、經(jīng)濟高效等多重優(yōu)勢。但其鋪設(shè)難度大、投資成本較高，當(dāng)運輸距離由150公里提升至550公里時，氫氣管道投資建設(shè)費用由9.6億提升至35.43億。我國管道運輸研究起步相對較晚，輸氫管道規(guī)模較小，總里程約400公里，在用管道僅有百公里左右，主要由中國石油、中國石化、國家電投等大型國企建設(shè)，在化工園區(qū)內(nèi)應(yīng)用為主。海外氫氣管道起步較早，目前全球氫氣輸送管道總里程已超過5000km，美國輸氫管道總里程已超過2700km排名第一，歐洲氫氣輸送管道長度也達(dá)到1770km，未來隨著氫氣需求不斷提升，我國管道輸氫的必要性將不斷凸顯，根據(jù)《中國氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍(lán)皮書》測算，2030年我國氫氣管道總里程將達(dá)到3000公里。未來液氫運輸滲透率有望提升低溫液態(tài)氫氣儲運相較于高壓氣態(tài)氫氣儲運的優(yōu)勢在于運輸成本低、純度高、計量方便等，液氫一般采用車輛或船舶運輸，液氫槽車是液氫運輸?shù)年P(guān)鍵設(shè)備，當(dāng)槽罐車容量為65m3時可運輸4000kg的氫氣。相較于氣氫運輸分散生產(chǎn)后進(jìn)行運輸，液氫一般采用集中生產(chǎn)統(tǒng)一運輸?shù)姆绞?。?dāng)氫氣深冷至20K液化后能量密度遠(yuǎn)大于氣氫，所以液氫需要的公路運力遠(yuǎn)小于氣氫，日本的液氫和氣氫對公路車運力要求為1∶6，而美國則高達(dá)1∶20。目前我國由于沒有先進(jìn)的大規(guī)模氫液化工廠，氣氫運輸在總成本上尚占據(jù)優(yōu)勢，當(dāng)運輸距離從50公里提升至500公里時，液氫槽車的運輸價格在13.51-14.31元/kg范圍內(nèi)小幅提升。但美日等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)將液氫的儲運成本降低到高壓氣氫的八分之一左右，隨著我國氫氣液化產(chǎn)能的不斷提升，液氫儲運未來有望成為我國氫能運輸?shù)囊环N重要方式。隨著氫氣需求的提升，逐漸實現(xiàn)由長管拖車向管道運氫的轉(zhuǎn)換氫能運輸成本與儲運距離和儲運量有著密切關(guān)系，通過對長管拖車、管道運輸及液氫運輸三種運輸方式成本進(jìn)行對比，短期來看，在短距離（300公里以內(nèi)的城市內(nèi)）低用量運氫方面，高壓氣態(tài)長管拖車成本低于低溫液態(tài)儲運成本，符合目前我國氫能發(fā)展初期的要求。中期來看，在中距離（300公里以上的城際間）低用量運氫方面，低溫液態(tài)儲運成本低于高壓氣態(tài)長管拖車成本，未來隨著氫能需求逐步增加及氫氣液化產(chǎn)能、技術(shù)的不斷提升，液氫儲運滲透率將逐步提升。長期來看，管道運輸成本最低，未來隨著大規(guī)模、長距離運氫成為趨勢，管道運氫將成為主流選擇。4.重點公司分析開山股份：壓縮機領(lǐng)域老兵，布局氫能打開新局面國內(nèi)螺桿空壓機龍頭企業(yè)，業(yè)績呈現(xiàn)階梯式增長態(tài)勢。公司深耕空氣壓縮機領(lǐng)域近20年，主營業(yè)務(wù)螺桿空氣壓縮機生產(chǎn)規(guī)模和技術(shù)水平處于行業(yè)領(lǐng)先，制造規(guī)模亞洲排名第一、全球排名第三。同時公司進(jìn)一步向下游布局拓寬業(yè)務(wù)領(lǐng)域，向地?zé)岚l(fā)電成套高端裝備主要供應(yīng)商和地?zé)岚l(fā)電運營商轉(zhuǎn)型。近年來受海外需求旺盛，公司營收穩(wěn)步增長，2022年前三季度營收為27億，同比增加5%，歸母凈利潤達(dá)到3.4億，創(chuàng)歷史新高。厚普股份：天然氣及氫氣加注雙輪驅(qū)動，持續(xù)研發(fā)保持旺盛活力加注領(lǐng)域擁有完整