氢能聚焦·氢能产业发展的关键环节——储氢

加氢站  来源：中集安瑞科

在“双碳”目标的指引下，氢能作为清洁、高效、安全、可持续的新能源，成为低碳能源体系的主力之一，在能源、交通、工业生产领域，有着巨大的市场潜力。氢能的使用过程主要包括制氢、储存和运输、应用等方面，从制氢到氢能利用的产业链中，储氢的技术贯穿在整个产业链中，成为控制氢气成本的重要环节。本期企业放大镜来和大家聊聊氢气储运。

氢气在常温常压下为气态，是易燃气体，属于类危险品，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇热能发生爆炸，因此氢能运输对安全要求较高。目前，氢气的储存主要有气态储氢、液态储氢和固体储氢三种方式。

气态氢储存是现阶段最成熟和主要应用的储氢技术，具有存储及取用快、能量损耗低的优点，且成本最低。

氢能的气态高压输运可分为长管拖车和管道输运两种方式。高压长管拖车是氢气近距离输运的重要方式，技术较为成熟，国内常以2OHPa长管拖车运氢，单车运氢约为300公斤，国外则采用45MPa纤维缠绕高压氢瓶长管拖车运氢，单车运氢可提升至700公斤。

气态输氢管道运输是实现氢气大规模、长距离运输的重要方式，管道运行压力一般为1.0-4.0MPa，具有输氢量大、能耗小和成本低等优势，但建造管道一次性投资较大。美国已有2500公里的输氢管道，欧洲已有1598公里的输氢管道。

在近距离运输中，主要通过高压储气瓶来实现氢气的储存和释放。高压储氢瓶分为纯钢制金属瓶（I型）、钢制内胆纤维缠绕瓶（II型）、金属内胆纤维缠绕瓶（III型）和塑料内胆纤维缠绕瓶（IV型）4种。目前，国内涉足氢气储运的上市公司主要包括中集安瑞科（中国香港上市）、京城股份、中材科技、亚普股份、龙蟠科技、富瑞特装、航天晨光等。

中集安瑞科的氢能业务聚焦“储、运、加”产业链深度布局，覆盖储氢瓶、供氢系统、加氢站和高压运输车等核心装备。中集安瑞科表示，计划设立年产能约 10 万个储氢瓶的生产线。

京城股份拥有亚洲地区最具规模的、技术水平最先进的铝内胆碳纤维全缠绕复合气瓶（III型）的设计测试中心及生产线。

中材科技在苏州、九江、济宁等地有四个制造基地，储氢瓶年产能7万只，已具备量产35MPa高压储氢气瓶的生产能力，这款储氢瓶主要应用于公交大巴车以及物流车等领域。

亚普股份自主研发了III型 35MPa 车载储氢系统，和IV型70MPa小容积车载储氢瓶。

业内人士预测，未来3-5年，储氢瓶这一细分领域将迎来蓬勃发展，待到市场放量，产业链上市公司或将真正从“概念股”转向“业绩股”，提前布局的公司将有望迎来新的业绩增长曲线。

当前，全球能源行业都在经历以低碳化、无碳化、低污染为方向的第三次能源革命，氢能成为第三次能源变革的重要媒介。那么在氢能储运使用中,目前主要是采用高压气态形式，目前使用量较大的是储氢瓶。

储氢瓶产业链可以简单划分为上游原材料和零部件，中游生产制造和下游终端应用三个环节。其中，上游原材料包括铝材、钢材、碳纤维和树脂等，零部件包括各种金属阀门和各类传感器，本期企业放大镜来聊聊储氢瓶用到的重要材料。

我国高压储氢瓶已经逐渐由全金属气瓶（Ⅰ型瓶）发展到非金属内胆纤维全缠绕气瓶(Ⅳ型瓶)。Ⅲ型瓶和Ⅳ型瓶是纤维复合材料缠绕制造的气瓶。其主要由内胆和碳纤维缠绕层组成。Ⅲ型瓶的内胆为铝合金，Ⅳ型的内胆为聚合物。纤维复合材料则以螺旋和环箍的方式缠绕在内胆的外围，以增加内胆的结构强度。

储氢瓶内胆剖面，来源：泡财经研究中心

玻璃纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、硼纤维、碳纤维、芳纶等纤维均被用于制造纤维复合材料缠绕气瓶，其中碳纤维以其优异的性能逐渐成为主流纤维原料。

目前，我国储氢瓶市场所用碳纤维大多是由国外制造商提供的，其中，日韩企业产品占据我国储氢瓶用碳纤维大部分市场份额，主要包括日本东丽、日本东邦、日本三菱丽阳等。

不过，近两年来出现了一个可喜的变化，随着国内碳纤维产业经济高速发展，中复神鹰、光威复材、恒神股份、南钢股份等国内碳纤维企业的产品开始逐渐进入高压储氢气瓶市场，开启储氢瓶产业链碳纤维材料国产化的进程。

国内首条千吨级干喷湿纺碳纤维产业化生产线  

来源：中复神鹰官网

中复神鹰是国内首家掌握碳纤维干喷湿纺技术工艺的企业，公司的碳纤维产品可用于压力容器领域，2021年上半年这方面产品的销售量为263.57吨，销售收入3994.42万元。

光威复材在2002年开始碳纤维研制，并快速突破 T300级碳纤维关键技术，打破国外企业的技术垄断，相关技术已达到国际先进水平。

另外，在储氢的瓶口加压阀门是高压储氢瓶的一个关键部件，看似不起眼的却成为“卡脖子”环节，该阀门的功能高度集中，包括降压稳压、高可靠密封性、温度压力实时监测、快速加氢、自动手动泄压等。同时，阀门自身还需要避免金属发生氢蚀氢脆，生产技术难度较高，这一领域具有一定的进入门槛和技术壁垒。

这部分市场被加拿大、意大利和美国的公司占据，国内涉及到这种阀门的上市公司是江苏神通和富瑞特装。

江苏神通的子公司神通新能源是国内领先的专业从事燃料电池供氢系统配套高压阀门及管接件的研发和制造的公司，高压氢阀等系列产品已通过国内主要氢能源厂商的测试试验，部分产品已在终端得到应用。

富瑞特装的子公司富瑞阀门主要为客户提供车载供氢系统及加氢站配套阀门提供整体解决方案。

根据中国氢能联盟预计，到2050年，我国氢能产业链年产值达到 12万亿元人民币，这将对氢能储运设备材料产生了大量市场需求，对于产业链上的企业来说，国产替代将带来更大的市场机会，这些企业的价值有望得到市场更多的关注。

在“双碳”背景下，未来可再生能源使用比例逐渐增加，亟需解决可再生能源的波动性和不稳定性的问题，氢储能是一种良好的解决方案。通过可再生能源电力电解水制氢，通过氢气实现能量的储存和运输。

在当下氢能产业处初期发展阶段，对于大规模、长距离运氢的需求不大，高压气态运氢最具性价比。但随着氢能产业快速发展，下游应用场景逐渐丰富，对于大规模、长距离运氢的需求将逐 渐增加，此时液氢输送的优势将会显现，并成为主流方式。

液态储氢一般分为两种，一种是低温液态储氢，另一种是有机液态储氢（LOHC）。

其中，低温液态储氢属于物理储存，是一种深冷氢气存储技术。氢气经过压缩后，深冷到约-253°C以下，使之变为液氢，然后存储到特制的绝热真空容器中。

这种方式的优点是氢的体积能量高，液氢密度达到 70.78kg/m3，是标准情况下氢气密度的850倍左右。但是液氢的沸点极低（-252.78°C），与环境温差极大，对储氢容器的绝热要求很高。

我国低温液氢目前尚处于起步阶段，主要应用于航天航空领域，还可应用在高端制造、 冶金、电子等产业领域，但由于目前低产能导致的液氢成本过高，除了航空航天领域，在其他领域基本处于空白阶段。

液氢的另一种储存方式是有机液态储氢，属于化学储存，有机液态储氢是通过加氢反应将氢气与甲烷等芳香族有机化合物固定，形成分子内结合有氢的甲基环乙烷等饱和环状化合物，从而可在常温和常压下，以液态形式进行储存和运输，并在使用地点在催化剂作用下通过脱氢反应提取出所需量的氢气。

有机液态储氢可使用储罐、槽车、管道等已有的油品储运设施，且安全监管部门和公众对有机液态储氢的忧虑相比低温液氢和高压气氢要小得多。但有机液态储氢还存在脱氢技术复杂、脱氢能耗大、脱氢催化剂技术亟待突破等技术瓶颈。

在涉及到液氢储运的企业中，鸿达兴业在内蒙古自治区投资建设我国首个规模化的民用液氢项目，年产3万吨液氢。2020 年12月，鸿达兴业完成全国首车长距离民用液氢运输，其自主生产的液氢跨越 2500 多公里，是国内液氢长距离运 输的重要里程碑。

厚普股份，承建了目前全球规模最大的加氢站——北京大兴国际氢能示范区加氢示范站，公司产品包括加氢机、加氢枪、压缩氢气加氢机检定装置、加氢质 量流量计、加氢橇装设备，49t车载液氢储供系统，其产品均为自研自制。

冰轮环境已突破了氢气液化的大型氦气压缩机关键技术，新型高效氦气螺杆压缩机入选第一批能源领域首台重大技术装备项目。

此外，国富氢能、嘉化能源、中科富海等多家企业也在积极拓展液氢市场。2021年出台了三项关于液氢的国家标准为液氢的发展提供了政策导向，业内认为民用液氢规模化趋势已成必然。