随着双碳目标的不断推进,从前在国内一直 " 不温不火 " 的氢能从去年开始活跃起来,并正在成为新能源产业新的风口。
今年 3 月,国家发改委、国家能源局联合印发《氢能产业发展长期规划(2021-2035 年)》,标志着氢能产业 " 顶层设计方案 " 的正式出台,明确将氢能列为未来国家能源体系的重要组成部分。随后,北京、上海、山东、湖北、深圳、河南等超 30 个省市陆续出台氢能产业相关规划和政策。市场层面,氢能产业同样火热,据统计,氢能行业上半年共发生融资事件 21 笔,融资金额 15.9 亿元,同比增长 137%,氢能产业链目前已初现雏形。
聚焦到氢能本身,其产业链整体分为上游制取,中游储运,下游应用三大环节,其中氢气储运处在产业链中游,是氢能产业基础设施的重要组成,起着承上启下的作用,其成本约占总成本的 30%。此外,由于氢能属于二次能源,且氢气具有密度低、易爆炸等特性,因此,成本控制、储氢密度、安全性能是氢能储运行业关注和发展的重点。
反映到市场需求层面来看,中国氢能联盟预测,到 2040 年,我国氢气的年需求量将增至 5700 万吨左右,对应储运设备市场规模将达 5200 亿元。
储氢方式主要有高压气态储氢、低温液态储氢、有机液态储氢和固态储氢 4 种。其中高压气态储氢具有简单易行、技术应用成熟、成本低的优势,但储氢密和度较低,是国内目前应用最为普遍的技术路线,相关设备以车载储氢瓶为主,对应运输模式有长管拖车和管道运输两种。
低温液态储氢密度高,技术难度大,成本高昂,运输设备以低温绝热液氢罐 / 瓶和液氢运输槽罐车为主。国内目前主要将其用于航空领域,民用液氢项目近年来正加速推进。固态储氢和有机液态储氢是较为前沿的技术,国内与德国、日本等先进水平存在较大差距,大多还处在实验室阶段,距离商业化较远,是未来储运技术的重点攻关方向。
中国氢能联盟发布的《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》指出,我国氢能储运将按照 " 低压到高压 "" 气态到多相态 " 的方向发展,由此逐步提高氢气储存和运输的能力:氢能市场发展前期将以更有性价比的高压氢气储运方式为主,到中期(2030 年)氢气需求半径将逐步提升,将以气态和低温液态为主,远期(2050 年)高密度、高安全储氢将成为现实,完备的氢能管网也将建成,同时出台固态、有机液态等储运标准及管道输配标准作为配套。
本文接下来将按照氢气储运类型梳理相关供应商基本情况,分为高压气态储氢、低温液态储氢、有机液态储氢和固态储氢,并试图分析每一类别下市场格局情况和未来发展方向。
中国氢气储运相关企业 图片来源:前瞻产业研究院
高压气态储氢
高压气态储氢是当下国内应用最为普遍的一种储运方式,设备以车载储氢瓶为主,分为全金属气瓶 (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)和塑料内胆纤维全缠绕气瓶(IV 型)4 种型号。欧美等国多以 IV 型瓶为主,国内车载储氢瓶目前以 III 型为主,IV 型处于研发阶段。
按照工作压力,储氢瓶主要有 35Mpa 和 70MPa 两种规格,我国以 35Mpa 为主。此外,IV 型瓶所采用的树脂内胆成本要低于 III 型瓶采用的铝,因此有分析认为,未来储氢瓶在高压化、轻量化的发展趋势下,IV 型产品的降本效应将更加明显,国内目前已有中材科技、国富氢能等抢先布局 IV 瓶技术。
整体市场方面,根据 GGII 统计,车载储氢瓶市场集中度较高,但呈现逐年下降趋势,市场竞争性正在增强,2021 年车载储氢瓶市场 CR5 达到 80%,国富氢能从 2019 年到 2021 年连续保持市占率第一。
不同型号车载储氢瓶一览 图片来源:DOE
国富氢能
江苏国富氢能技术装备股份有限公司成立于 2016 年,是国内氢能装备龙头企业,在上游的制氢,中下游的储运、配送和终端供氢装备等领域均有业务布局。氢储运产品包括高压氢瓶与车载供氢系统,在储氢瓶生产上拥有发明专利 4 项,实用新型专利 6 项。
国富氢能 70MPa 储氢瓶容积有 62L 和 145L 两种规格,35MPa 储氢瓶容积覆盖 61L-210L,在 III 型气瓶的重量和抗疲劳性能上积累有一定的技术优势,拥有 70MPa IV 型气瓶技术储备。服务于国内知名的燃料电池系统集成厂商、整车厂、大型能源公司、终端用户等,中国石化、美锦能源、奇臻科技、上海捷氢、上海至塑为公司前五大客户。2021 年国富氢能车载储氢瓶出货量占比达 35.63%,市占率位居第一,主营氢能业务收入达 3.29 亿。
2022 年 6 月国富氢能公告,通过 IPO 拟募资 20 亿元,其中 15 亿元投向氢能装备项目,包含新增年产 8 万支 III 型瓶和 500 套水电解制氢设备产能。
中材科技
中材科技(苏州)有限公司隶属于中国建材集团,成立于 2004 年,专事新能源储运装备制造、车用复合气瓶的研发生产和销售,深耕复合材料压力容器领域近 20 年,自 2008 年开始研发高压储氢气瓶,拥有氢气瓶专利和实用新型 16 个。
氢能储运产品包括加氢站站用瓶、长距离运氢长管以及车载供氢系统备等,具备年产 3 万只 III 型储氢气瓶制造能力和 70MPa IV 型气瓶的技术储备,其 70MPa 储氢瓶容积覆盖 28L-66L,35MPa 储氢瓶容积覆盖 53L-385L,是国内少数可以实现 385L 储氢气瓶批量供应的厂家。服务于宇通客车、南京金龙、北汽福田、三一重工等国内商用车和重工领域的头部企业。拥有苏州、成都、九江三个制造基地,氢气瓶产能 7 万只 / 年,十四五期间规划氢气瓶年产能 10 万只。2021 年中材科技车载储氢瓶出货量排名国内第二,氢能板块整体收入规模约 1 亿元。
中集安瑞科
中集安瑞科控股有限公司隶属于中国国际海运集装箱集团,成立于 2004 年,2005 年上市,是一家围绕天然气和氢能进行全产业链布局的关键装备制造商和工程服务商。公司自 2006 年起开展氢能业务,现已涵盖氢能储运加领域,产品包括 20-30MPa 高压氢气管束运输车、30MPa 缠绕气瓶管束式集装箱、99MPa 站用储氢瓶组、35Mpa III 型车载储氢瓶、70MPa IV 型车载储氢瓶等。2021 年,由中集安瑞科承制的船用 30Mpa 储氢瓶成功交付,出口欧洲。2022 上半年中集安瑞科实现氢能业务收入 1.75 亿元,同比增长 175.1%。
2021 年,公司与挪威 HEXAGON PURUS 成立合资公司,将欧洲已成熟运用的 IV 型储氢瓶技术国产化,并计划产能 10 万 / 年的 IV 型储氢瓶生产线,目前暂未实现 IV 型储氢瓶的量产。今年 7 月,该合资公司为香港首架氢能巴士提供 IV 型车载储氢瓶及供氢系统。
天海工业
北京天海工业有限公司为京城股份所属企业,成立于 1992 年,主营业务为气体储运装备制造,拥有车用 LNG 气瓶、CNG 气瓶、低温贮罐、天然气汽车加气站等多方位的技术能力。氢储运方面,公司拥有 III 型瓶设计测试中心及生产线,规格涵盖 15-70MPa。目前,天海工业生产的 35MPa III 型瓶已批量应用于氢燃料电池汽车领域,并已研制出 70MPa 高压储氢瓶,已通过产品认证,正在示范样车上安装使用。天海工业还是北京冬奥会的储氢系统供应商,去年交付有 140 套冬奥会车用 70MPa 储氢系统。
此外,公司还在 IV 型储氢瓶方面有技术布局,其 IV 型车载储氢气瓶与同规格 III 型瓶相比重量可降低约 30%,目前已建成一条柔性化 IV 型瓶生产线,生产线设计产能为年产一万支气瓶,后续会随市场需求而进行扩容。
沈阳斯林达
沈阳斯林达安科新技术有限公司于 2002 年成立,核心团队来自中科院金属所,过去是一家老牌专业气瓶厂,在 2010 年上海世博会上,斯林达生产的 III 型瓶就已实现应用,斯林达同时还是《铝合金无缝气瓶》和《铝内胆碳纤维全缠绕气瓶》两个国家标准的起草人。2021 年被佛吉亚收购,成立佛吉亚斯林达安全科技(沈阳)有限公司,每年的储氢瓶产能可达 3 万支。
斯林达为国内 70MPa 车用储氢瓶技术代表,2011 年 "70MPa 高压气态储氢系统关键技术及应用 " 项目获得了教育部科技进行一等奖,目前公司生产的 52L 的 70MPa 氢气瓶已通过国家型式试验。2021 年 5 月获得国家市场监督管理总局认证的 IV 型储氢瓶制造许可。2019 年与上汽签订长单,5 年为其提供 2 亿元的高压储氢罐。
北京科泰克
北京科泰克科技有限责任公司成立于 2003 年,是国内 III 型气瓶主要生产企业,以及车用氢气瓶和车载氢系统的主要供应商,在车用压缩氢气铝胆复合气瓶领域具有自主知识产权,承担有多项国家课题和专项,可为客户提供设计、安装和试验服务。35MPa 储氢瓶容积覆盖 85L-140L,70Mpa 储氢瓶容积 65L。2008 年实现 35MPa 车用氢气瓶的量产,由科泰克生产的 III 型 70MPa 氢气瓶在容积和质量储氢密度上处于行业领先地位,部分产品目前已在样车或小批量车型上得到应用。现已开始进行 IV 型瓶的技术布局,进展至 IV 型瓶的材料选型匹配等基础性研究工作。当下具备年产大容积气瓶 4 万只、小容积气瓶 2.5 万只的生产能力。
亚普股份
亚普汽车部件股份有限公司成立于 1988 年,是一家塑料燃料系统集成供应商,2018 年上市,主营业务为汽车储能系统研发、制造和销售。2021 年开始投入到车载氢系统及其零部件的研发工作中,与国内知名高校及氢能头部企业开展广泛合作。公司自主研发的 35MPa 车载氢系统已在成渝地区示范运营;70MPa 车载氢系统已取得某主机厂批量订单,IV 型 70MPa 储氢气瓶目前正在研发,处于试制样件基本性能测试阶段。储氢系统非亚普股份主营业务且目前未产生营业收入,还处在早期研发试验阶段,但公司表示未来将持续布局。
奥扬科技
山东奥扬新能源科技股份有限公司成立于 2011 年,主营车载 LNG 系统的研发制造,在低温绝热气瓶领域拥有技术积累,近年来积极布局氢能储运业务,尤其是在 IV 型方面,引进以美国专业研发团队。公司现有 35MPa 产品容积涵盖 140L-210L,并掌握 IV 型瓶的核心技术,目前工作压力为 35MPa、70MPa 的氢气四型瓶目前已完成首件试制,已完成水压试验、气密性试验等部分产品内部测试,尚未实现 IV 型瓶的量产。2021 年公司车载供氢系统实现收入 8226.99 万元。
2021 年末发布公告,拟通过 IPO 募资 4.59 亿元,其中投入 2676.6 万元重点围绕 IV 型瓶的研发与生产进行突破。今年 2 月与碳纤维龙头企业中复神鹰达成合作,中复神鹰的碳纤维用于储氢瓶业务。但最新信息显示,今年 7 月奥扬科技在创业板 IPO 过会 10 个月后被终止注册。
金博股份
湖南金博碳素股份有限公司成立于 2005 年,是一家碳基复合材料制造龙头企业,2019 年入选工信部第一批专精特新 " 小巨人 ",2020 年上市。近几年,金博股份拓展氢能相关业务,2021 年成立全资子公司金博氢能,开展氢气制备、35MPa 的 III 型储氢瓶制备、氢燃料电池用碳纸等业务,拟投资约 3000 万元,用于碳纤维储氢瓶的研发生产。公司表示未来将进一步强化碳纤维储氢瓶的研发生产能力。
浦江气体
上海浦江特种气体公司成立于 1971 年,是一家商品氢气供应商,主营业务为工业副产氢提纯利用。氢储运方面,公司是国内早期应用长管拖车运营氢气的企业,以气瓶、气瓶集格、长管拖车、低温液体气瓶、低温液体槽车多种方式提供气体物流服务。储氢方面,浦江气体拥有 100 余台长管储氢车,并在上海化学工业区,铺设有一条 15 公里的自有运氢管道。
辽宁美托
辽宁美托科技股份有限公司成立于 2006 年,是一家高压气瓶及气源系统提供商高压气瓶采用高性能铝合金及特种纤维材料制造,客户群已覆盖全国 30 多个省市与地区,氢储运产品包括车载供氢系统和车用氢能复合气瓶。
低温液态储氢
低温液态储氢通过将氢气冷却至 -253 摄氏度,液化储存于低温绝热液氢罐中,具有体积储氢密度高(是气体氢的近 850 倍)的优点,但对容器的绝热性能要求严格,技术含量高,成本也高,适合未来长距离大规模氢能运输的应用场景。
目前,国外约 70% 的公司在使用低温液态储氢,国内液态储氢在航空领域应用较为广泛,民用液氢还处于研发攻克阶段,仅有中科富海、国富氢能等少数企业在进行低温液氢在民用领域的推广。
国富氢能
国富氢能是成立于 2016 年,致力于大规模氢液化和液氢储运及终端利用装备研制,实现 " 卡脖子 " 设备国产化。拥有低温液氢储运等核心技术,在液氢储运上拥有授权发明专利 6 项,授权实用新型专利 36 项,参与起草液氢国家标准,产品包括液氢瓶、液氢罐箱等,提供液氢工厂解决方案。
公司现有液氢工厂项目备案开工,自主开发的 10 吨 / 天氢液化装置完成研制,车载液氢瓶通过液氢火烧试验,其大型民用液氢储存容器项目于今年 3 月开工,该液氢储存容器设计尺寸为 200 立方米以上,储氢量超过 14 吨,总体产能为 50 套 / 年;待未来三期装备基地建设完工后,预计产能可达到每年 100 套以上。该液氢储存容器出厂后,将会应用于齐鲁氢能一体化及储氢装备制造项目中。
2002 年 6 月国富氢能发布公告,通过 IPO 募资 20 亿元,其中 15 亿元用于氢能装备产业基地三期项目,新增液氢及 IV 型瓶研发中心项目。
中科富海
北京中科富海低温科技有限公司成立于 2016 年,核心技术来自是由中科院理化所低温工程技术成果转化,是一家有自主知识产权的集大型低温制冷装备设计制造、低温系统工程与工业气体供应商,氢能方面提供液氢、氢液化装置以及氢能应用系统解决方案。
在氢能产业链,中科富海作为牵头单位联合 9 家国内优势单位,承担国家重点研发计划,目标是打破国际禁运与垄断,实现未来国产首台套液氢工厂与液氢加氢站示范运行。中科富海目前已在国内多地建设 1.5 吨 -10 吨规模大型液氢工厂,并已实现大型氢液化装备出口,首套 1.5 吨 / 天液氢工厂于今年中旬在安徽调试运行,建成后可年产液氢 324 万标方。
中集安瑞科
中集安瑞科是高压管束氢气运输车龙头,也是较早发力民用液氢储运领域的装备制造商之一,在 2013 年为海南文昌交付300m³ 液氢贮罐,旗下企业张家港圣达因承担有氢能液化装备的国家 863 科研项目,由该司生产的液氢运输槽车行业领先 液化运氢车的压强在 0.6Mpa。
鸿达兴业
鸿达兴业股份有限公司隶属于鸿达兴业集团,2004 年上市,以氢能源、PVC 新材料、大环保和塑料交易所为四大主要业务,氢能方面覆盖氢气制储运加全产业链,与北京航天试验技术研究所签订民用液氢项目合作协议,研发有液氢储罐等产品,在内蒙古乌海市建设运营有一座民用液氢加工厂。在储氢材料研发方面,先后承担 50 余项国家 863、973 及科技攻关项目。
2021 年 6 月,鸿达兴业发布公告称计划募资 55 亿元,主要用于投资年产五万吨氢能源项目,其中 3 万吨为液氢,经深冷液化后以液氢瓶或专用运输车辆向全国范围内销售,计划 5 年内投产。但最新消息显示,该定增融资项目已延宕两年多,没有实质性进展。
中泰股份
杭州中泰深冷技术股份有限公司成立于 2006 年,是一家深冷技术工艺设备及解决方案提供商,主营深冷技术设备的开发、设计、制造和销售。氢液化领域,具备为大规模氢液化提供核心设备的业绩。
2020 年,中泰股份成立了全资子公司杭州中泰氢能科技有限公司,主营业务为工业气体制取、销售及运营。5 月,中泰股份与赤峰市松山区人民政府、中国船舶集团风电发展有限公司、浙江润丰能源集团有限公司签署了合作协议,将合力打造风电场开发项目、风电制氢及氢液化工厂项目、风电及制氢配套产业链智能化装备制造园等。
有机液态储氢
有机液态储氢(LOHC)是有机溶剂与氢气在催化剂的作用下发生可逆反应,以实现氢气的储存释放,具有储氢密度高,安全高效等优势,适合长距离运输。该技术国内目前还处在实验室阶段,尚未商业化,相关创业企业大多以在该领域积累多年技术的高校团队组建,武汉氢阳目前进展较快,已有常温常压液态有机储氢材料(储油)工厂建成投产。
氢阳能源
武汉氢阳能源有限公司创建于 2014 年,技术来自中国地质大学材化学院程寒松教授带领的研发团队,专注于 " 常温常压液态有机储氢技术 " 的研发与商业化应用,为用户提供一整套基于有机液态储氢技术的氢能利用产品和技术解决方案,在液态有机储氢领域处于行业领先地位。
目前,公司成功完成液态有机储氢技术产业化中试实验, 并先后与扬子江汽车、三环集团等单位合作研制了 5 台基于常压有机液体储氢供氢系统的燃料电池汽车和卡车,与数家央企合作开展了储能制氢油及应用示范项目。2019 年在宜都建设有常温常压液态有机储氢材料(储油)工厂,标志着常温常压下氢能安全高效储运技术成功进入了产业化导入阶段,年产 1000 吨储油工厂现已投产。
杭州聚力氢能
杭州聚力氢能科技有限公司成立于 2014 年,是一家液态储氢技术及相关技术服务提供商,其技术来自中国地质大学程寒松 " 新型氢能储能与供能一体化系统研发及产业化项目 " 成果转化,产品有液态储氢材料、纳米氧化物、电池隔膜和单多晶硅片制绒剂等。2017 年,程寒松主持研发的氢能物流车在武汉扬子江客车集团下线 。
金宏气体
苏州金宏气体股份有限公司成立于 1999 年,2020 年上市,是一家特种气体和大宗气体供应商,在氢能产业链中主要参与制氢、储氢、运氢等环节,拥有苏州、重庆、张家港、眉山、株洲 5 个氢气产能基地。公司目前液态有机储氢材料研发项目已完成试验验证,实现规模化应用仍需要大量产业化论证。
固态材料储氢
固态储氢以稀土合金材料、金属氢化物等为储氢载体,具有储氢密度高、安全、运输方便的优点。目前固态储氢还在前期研发阶段,国内代表企业有以镁基材料为储氢载体的镁源动力和氢储科技,以稀土合金材料为载体的北京浩运金能和厦门钨业。
镁源动力
上海镁源动力科技有限公司成立于 2017 年,核心业务包括氢化镁粉体制备、氢化镁燃料电池系统、氢化镁储氢系统三大板块,设立 1 个省级研发中心及相关实验基地,已开发氢化镁的批量制备工艺并建立了吨级中试生产线,并已向国内外合作单位小批量供应氢化镁。
氢储科技
上海氢枫能源技术有限公司成立于 2016 年,技术来自上海交通大学材料学院丁文江院士带领的团队,该公司专注于镁合金固态储氢技术的研发生产。氢能业务包括加氢站设备、运营和镁基固态储氢设备等。
2019 年开始承担上海市科委关于 500kg/ 天的镁基固态储氢装置的研发任务。2020 年第四季度,首座镁基固态储氢示范站将在山东省济宁市落成,加氢能力为 550 公斤 / 天,供两条公交线使用。2022 年 5 月,氢储能源公司投资建设的镁合金高密度储氢技术产业化项目的首条生产线完成投产,规划共 6 条生产线,全部达产后,可年产镁基固态储氢设备约 720 套。
北京浩运金能
北京浩运金能新能源科技有限公司成立于 2013 年,是国内金属氢化物固态储氢领域的领军企业,专注于固态储氢材料、储氢装置及相关解决方案的研发和生产,其固态储氢载体为稀土储氢合金粉,提供金属氢化物储氢装置及相关配件、金属氢化物储氢净化装置和氢压缩机等产品。
综上所述,氢能储运作为氢能产业的基础设施,起着保障氢气供应的重要作用,目前主流的四种储运技术中,我国所普遍采用的高压气态氢储运技术含量较低,相比于国外先进水平还有一段距离。技术含量更高、更安全高效的液态储氢和固态储氢将会是氢气储运技术未来的发展趋势,但目前该类技术还处于研发示范阶段。
此外,目前发展成熟的车载储氢瓶市场,虽然其行业集中度整体而言高至 80%,但近 3 年有下降趋势,市场竞争性在提升,未来将以 IV 型气瓶研发生产作为主要发展方向。