氢能聚焦·复合材料车载储氢瓶，这一波机遇不能错过
本文摘要：（由ai生成）
电动交通革命推动了对氢燃料电池汽车的需求，而碳纤维缠绕复合材料储氢瓶成为关键技术。尽管全球大宗商品价格上涨，特别是进口碳纤维价格上涨10%-20%，导致国内储氢瓶生产成本提高，但中国企业正加快布局，如京城股份和中集安瑞科等，预计将来1-2年供应紧缺将缓解。中国有望成为全球最大的车载储氢瓶市场，预计2020-2050年市场规模达3234亿元。国内碳纤维产能的增长和质量控制的改善将助力打破国外垄断，推动氢能产业发展。
电动交通给汽车行业带来了一场革命。纯电动汽车、混合动力汽车、氢燃料电池汽车正逐渐赢得客户的青睐。它们无需大型电池，避免了大量能源和资源的消耗。存储方面，氢燃料电池汽车生产商更青睐以复合材料容器取代金属容器来存储氢气。
“今年以来，全球大宗商品价格上涨趋势明显，压力容器用碳纤维也不例外。与去年同期相比，今年进口压力容器用碳纤维价格已上涨了10%-20%左右，国内储氢瓶生产成本已有所提高。”一位不愿具名的业内人士告诉记者。
据多位受访者介绍，近日，国内储氢瓶用碳纤维供应再度出现紧张。当前正值全国各地纷纷布局氢燃料电池汽车，车载储氢瓶需求火爆。碳纤维作为长期“堵点”，氢能行业应如何破局？
进口碳纤维价格上浮
在目前主流氢燃料电池车中，氢燃料大多以35兆帕或70兆帕的工作压力储存于储氢瓶中。储氢瓶可分为以下四种：全金属气瓶(Ⅰ型)、金属内胆纤维环向缠绕气瓶(Ⅱ型)、金属内胆纤维全缠绕气瓶(Ⅲ型)、非金属内胆纤维全缠绕气瓶(Ⅳ型)。目前，国内车载储氢瓶多为Ⅲ型，Ⅳ型仍处于研发阶段，而国外车载储氢瓶多为Ⅳ型。
碳纤维缠绕复合材料作为储氢瓶的内胆，是氢气储运领域必不可少的关键部件。然而，压力容器用碳纤维技术多年来始终由日本、美国、韩国等国垄断。
“虽然近几年我国国产碳纤维产能明显增长，与三四年前相比，进口碳纤维价格也出现了一定程度的下降，然而今年以来，受到新冠肺炎疫情影响，国外碳纤维生产和交付能力跟不上，同时全球各国也加大了氢能行业布局，推高了整体需求，导致今年进口碳纤维价格出现明显上涨。”一位不愿具名的氢能制造业内人士表示。“目前多家储氢瓶制造商都感受到了供应紧缺的压力，这对出货情况肯定会造成不利影响。”
据了解，我国储氢瓶使用的碳纤维约有一半由国外厂商供应，日本东丽、日本东邦、韩国SK等化工产品厂商均是我国市场的主要供应商。其中，日韩企业占据我国进口储氢瓶用碳纤维70%以上的市场份额。
据一位资深氢能业内人士透露，近期日本东丽方面减少了对国内市场的碳纤维供应，采购企业正面临断供风险。
碳纤维是目前“最大瓶颈”
据不完全统计，今年以来，我国已有11个省份宣布将在“十四五”期间大力推动氢能产业发展，另外也有十多个城市将氢燃料汽车纳入未来规划，氢能市场需求即将爆发。
根据华泰证券最新发布的预测，在2021年至2050年期间，我国储氢瓶市场规模有望达到3234亿元；受到氢能重卡等领域的需求推动，未来我国很可能成为全球最大的车载储氢瓶市场。多位业内人士向记者表示，面对即将爆发的车载储氢瓶市场需求，碳纤维已经成为了目前氢能装备制造业的“最大瓶颈”。
上述不愿具名业内人士指出，从目前国内高压储氢瓶市场供应来看，制造厂家的产能布局已远超过需求。“北京天海、国富氢能、科泰克、沈阳斯林达、成都中材科技、中集能源等制造商均已开辟了成熟的储氢瓶产线。然而，50%依赖进口的碳纤维却成为了阻碍产能发挥的‘绊脚石’。”
“一方面，尽管国内生产碳纤维的厂家很多，但不是所有厂家都能供货给储氢瓶，高压容器用碳纤维需要特定的机械性能，技术壁垒相对较高。同时，国内碳纤维生产厂家没有预料到氢能产业的爆发，从产能上看尚不足以满足需求。另一方面，国产碳纤维的品质控制仍存在问题，国产碳纤维产品质量仍不稳定。在高压容器用储氢瓶制造过程中，制造厂商本身需要满足严格的安全要求，材料生产以及制造工艺都有较大的难度，这也都为我国本土碳纤维生产商带来了挑战。”某氢能研究专家告诉记者。
目前车载储氢瓶中的主流产品仍是35兆帕三型瓶以及35兆帕四型瓶，同时容量更大、性能更优的70兆帕四型瓶也进入了各大生产厂商的研发计划之中。业界普遍认为，随着高压储氢瓶的更新换代，碳纤维用量预计将进一步上涨。
“除了碳纤维本身的性能外，影响碳纤维增强复合材料的性能还有胶和树脂的配方，并且涉及到复杂的生产过程和固化工艺。但近年来，国内碳纤维行业发展十分迅速，与美、日等国的差距已在不断缩小。”
上述业内人士告诉记者，“在庞大的市场需求面前，目前已有越来越多制造商进入碳纤维这一领域，部分现有的碳纤维厂商也开始了转型，预计未来一至两年内我国碳纤维供应紧缺的情况将有所缓解。”
目前上海石化、中复神鹰等制造企业已开启碳纤维国产化的进程。今年6月4日，中国石化所属上海石化全资注册成立上海金山石化碳纤维有限责任公司，正式进入碳纤维新材料、下游复合材料等领域。
京城股份下属的天海工业公司于2021年5月17日宣布，推出具有完全自主知识产权的新一代车载储氢气瓶——IV型瓶。该产品与同规格III型瓶相比重量可降低约30%，质量储氢密度更高，为氢燃料电池汽车提供了轻量化车载供氢系统新选择。此外，公司所生产的35兆帕高压铝内胆碳纤维全缠绕复合气瓶（储氢气瓶）已批量应用于氢燃料电池汽车领域。
中集安瑞科去年宣布与IV型储氢瓶领域国际巨头挪威Hexagon通过“云签约”的方式，在线签署了《战略合作意向书》。根据意向书，双方将优势互补，共同拓展中国氢能储运装备市场。
未来中国将成全球最大的车载储氢瓶市场？
行业统计显示，2021-2050年，国内加氢站对应累计设备新增投资额有望达到830亿元。据《节能与新能源汽车技术路线图2.0》规划显示，到2025年我国加氢站的建设目标为至少1000座，到2035年加氢站的建设目标为至少5000座。
分析师则预测，中国将成为全球最大的车载储氢瓶市场，2020-2050年中国储氢瓶市场规模合计有望达到3234亿元。此外，势银咨询研究表明，车载储氢瓶市场规模在2030年预计达到69亿美元，受中国市场庞大的重卡基数推动，十年内中国市场的车载储氢瓶市场份额预期提升至39%。考虑到一辆车车载气瓶在3-6个不等，如按规划2025年燃料电池车保有量为10万辆，则储氢瓶年需求约为30.95万个，2020-2050年中国储氢瓶市场规模合计有望达到3234亿元。
由于我国标准法规推广缓慢，早年事故频出，导致此前储氢瓶应用受阻。同时，我国对储氢瓶制造工艺中的很多环节尚缺乏标准检测手段、上游关键材料碳纤维由国际企业把控，也导致国内市场缺乏有效供给。但这正给了整个产业以足够大的想象预期和落地空间。
来源：中国能源报、荣格塑料工业
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