平安证券：氢能基础设施篇-氢储运、加注：承上启下，铺就绿氢坦途.pdf

2023年8月14日 证券研究报告 氢储运、加注：承上启下，铺就绿氢坦途 平安证券研究所绿色能源与前瞻性产业研究团队 皮秀证券投资咨询资格S1060517070004 邮箱pixiu809@pingan.com.cn 张之尧一般证券业务资格S1060122070042 邮箱zhangzhiyao757@pingan.com.cn ——氢能产业链全景图（中）：基础设施篇 2 要点总结※ 氢储运、加注是连接制氢与用氢端的重要桥梁。氢能产业链主要包括制氢、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，储运时需要通过加压、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Ⅲ、Ⅳ型储氢瓶为主流趋势。目前Ⅲ、Ⅳ型瓶成本较高，仅用于车载市场。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。我国车载储氢瓶以35MPaⅢ型瓶为主，随着国标的完善，70MPaⅢ型瓶和Ⅳ型瓶验证和 上市有望加速，具备Ⅳ型瓶等先进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 备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 站在内的各个环节，技术门槛较高，国产化率低，有较大国产替代空间。 投资建议：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。 风险提示：（1）基础设施布局不及预期的风险。（2）国内企业技术突破不及预期的风险。（3）国际市场环境发生变化的风险。 3 氢能基础设施参与者全景图※ 资料来源：公司公告及官网，GGII，wind，平安证券研究所注：各公司业务布局信息整理自公司公告及其它公开信息，实际进展可能不确定 橙色字体为非上市公司（截至2023年8月14日） 储氢环节运输环节加注环节 高 压 气 氢 低 温 液 氢 固 态 有 机 液 体 氨 液氢容器 •中材科技 •中集安瑞科 •京城股份 •亚普股份 •斯林达 •科泰克 •国富氢能 •富瑞特装 •四方科技 •圣元环保 •永安行 •鸿达兴业 •氢枫能源 •中氢源安 •氢阳能源 •雪人股份 气氢长管拖车 气氢管道运输 液氢罐车 压缩机 阀门 设备集成商 •中集安瑞科 •鲁西化工 •浙江蓝能 •中材大力 •辽宁众邦 •石化机械 •国家管网集团 •中集集团 •厚普股份 •中集安瑞科 •石化机械 •国富氢能 •舜华新能源 •海德利森 •冰轮环境 •开山股份 •冰山冷热 •丰电科技 •中鼎恒盛 •北京天高 •富瑞特装 •舜华新能源 •上海瀚氢 •上海百图 •未势能源 液化装备 •蜀道装备 •冰轮环境 •中泰股份 储氢瓶/罐 CONTENT 目录 四、投资要点与风险提示 二、储运环节：高压气氢和低温液氢有望率先产业化 一、基础设施：连接制氢与用氢的重要桥梁 三、加注环节：加注设备国产替代稳步推进 5 氢能是一种优势突出、前景广阔的二次能源1.1 •应用端优势：节能减排。 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，与锂动力/储能 电池形成互补。 •供给端优势：来源广，承接弃风弃光。 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，提升风电、光伏等可再生一次 能源的利用率。 资料来源：太平洋汽车，Tesla官网，平安证券研究所 氢能的优势 应用端 供给端 质量能量密度高：142MJ/kg，是汽油的3倍，酒精的3.9 倍，焦炭的4.5倍；通过燃料电池可实现综合转化效率 90%以上。 清洁零碳：氢的燃烧或电化学反应终产物只有水，没 有传统能源使用中产生的污染物和碳排放。 加注快捷：氢向车载气瓶中加注十分迅速，类似汽油 加注的方式，与动力电池充电相比快捷得多。 续航能力强：丰田Mirai2021款氢燃料电池车续航可达 850km；Tesla Model X官方续航536km 承接弃风弃光：使用风电、光伏电解水制氢可以解决 弃风弃光的消纳问题，推动风电、光伏的应用。 来源广泛：氢元素在自然界中存量很高，可以水为原 料制取，原料丰富且可循环使用。 VS汽油、 柴油 VS锂电 6 合成氨, 1080, 32% 合成甲醇, 910, 27% 炼化与煤 化工, 820, 25% 工业用热, 480, 14% 交通, 2, 0%其它纯氢, 50, 2% 我国氢气生产结构（2019 年，已为最新） 天然气制 氢, 62%煤制氢, 19% 石油制氢, 0.7% 化工副产 氢, 18% 化石燃料 +CCUS, 0.7% 电解水制 氢, 0.04% 全球氢气生产结构（2021年） 煤制氢, 63.5% 天然气 重整制 氢, 13.8% 化工副产氢, 21.2% 电解水制氢, 1.5% 供需现状：全球氢气产能以灰氢为主，下游主要作为化工原料使用1.1 •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。  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 （绿氢）两种清洁制氢路线制氢量占比总计不到1%。 目前我国氢气产能约4100万吨/年，产量约3300万吨， 制氢规模全球领先，以化石燃料制氢为主（近80%）。 •氢作为能源应用的普及程度不高，现阶段主要作为化工原料 使用。  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%。 氢气在全球和国内均主要用于化工（合成氨/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。 资料来源：IEA，中国氢能联盟，平安证券研究所 工业-合成氨, 35 , 37% 工业-合成甲 醇, 15 , 16% 工业-钢铁, 5 , 5% 炼油, 40 , 42% 交通运输, 0.03, 0% 其它（建筑、发电 等）, 0.01, 0% 我国氢气主要用于工业合成 （2019年，万吨）  2021年全球氢气需求类型分布 （百万吨，%） 7 应用展望：氢能交通潜力巨大，规模发展需产业链各环节发力1.1 •一定时期内，工业是氢能最主要的应用领域。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年我国工业用氢规 模7,794万吨，占国内氢总需求量的60%。 •氢能交通是氢能最具潜力的赛道，规模发展需要产业链各 环节发力。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，发展氢能 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。 资料来源：IEA，中国氢能联盟，平安证券研究所  IEA“净零排放”情景下，全球氢能应用需求* 0 1 2 3 4 5 6 工业交通电力建筑燃料其它 *注：IEA原数据分项较细，此处进行了分类加总：“工业”含炼油、化工、钢铁；“交通”含道路、船运、航 空。“燃料”原口径描述为“混入天然气管网”，未区分具体用途，理论上可用于工业、电力、建筑领域。 数字为氢气及氢基燃料（如氨）中氢的用量，单位为亿吨。 “净零排放”情景下，2050年 全球用氢需求分布（亿吨， %） 碳中和情景下，2060年我国 用氢需求分布（亿吨，%） 工业, 0.78 , 60% 交通, 0.41 , 31% 电力, 0.06 , 5% 建筑, 0.06 , 4% 工业, 1.37 , 26% 交通, 2.02 , 38% 电力, 1.00 , 19% 建筑, 0.16 , 3% 燃料, 0.60 , 12% 其它, 0.12 , 2% 8 各国氢能的发展现状及战略目标1.1 资料来源：车百智库，中国氢能联盟，国际氢能协会，IEA，平安证券研究所 美国欧洲日本韩国 发 展 现 状 战 略 目 标 中国 •燃料电池汽车保有量 •加氢站在营量 1.27 245 万辆 座 注：“发展现状”数据除单独说明外，为截至2022年底数据，日本燃料电池车销 量统计口径为品牌丰田Mirai，韩国为现代NEXO 2022.11 •燃料电池汽车保有量 •加氢站在营量 1.50 54 万辆 座 •加氢站在营量 173座 •到2025、2030年分别建 成200、1000座加氢站； •突破大规模、长寿命、 高效率、低成本的电解 槽技术； •加速重型车燃料电池系 统的开发，实现与传统 燃油发动机相当的经济 性。 •2020-2024年： •电解槽装机量6GW •可再生氢能年产量超过100 万吨 •2025-2030年： •电解槽装机量≥ 40GW •可再生氢能年产量达1000万 吨； •2030-2050年，氢能在能源 密集产业（钢铁、物流等） 大规模应用，氢能在能源结 构中占比12%-14%。 •燃料电池汽车 •加氢站在营量 0.82 164 万辆 座 全球累计销量 2.19万辆 •燃料电池汽车 •加氢站在营量 2.94 168 万辆 座 全球累计销量 3.24万辆 •2030年： •氢气供应能力30万吨/年， 成本30日元/Nm3 •建成加氢站900座 •推广燃料电池轿车80万辆 •家用热电联供燃料电池系统 普及率10%。 •2050年： •氢气供应能力500-1000万吨 /年，成本20日元/Nm3 •加氢站、燃料电池汽车、 •家用热电联供燃料电池系统 全面替代。 •2040年： •氢燃料电池汽车累计产 量增至620万辆 •加氢站增至1200个 •燃料电池产能扩大至 15GW •氢气价格约为3000韩元 /kg。 •2025年： •燃料电池车保有量约5万辆； •可再生能源制氢量达到10- 20万吨/年。 •2030年：形成较完备的氢 能产业技术创新体系、清 洁能源制氢及供应体系； •2035年：形成氢能产业体 系，构建多元氢能应用生 态。可再生能源制氢在终 端能源消费中的比重明显 提升。 •电解槽累计装机量 200 MW •固定燃料电池装机量 550 MW 保有量保有量 •电解槽累计装机量 170 MW（2021年底）（2021年底）（2021年底） •固定燃料电池装机量 300 MW（2021年底） •固定燃料电池装机量 18 MW（2021年底） （2021年底） •固定燃料电池装机量 190 MW （2021年底） 9 氢能基础设施：连接制氢与用氢的桥梁，包括储运与加注两个环节1.2 资料来源：GGII，车百智库，平安证券研究所 氢能产业链全景图 CCUS设备 化石重整 制氢储运应用 工业副产氢 电解水制氢 丙烷脱氢(PDH)工 艺包 提纯相关设备 （PSA/深冷） 电解槽 质子交换膜 电极材料 催化剂 液氢 高压气氢 Ⅲ/Ⅳ型瓶 碳纤维材料 液氢储罐 液化装置 有机液体储氢 固态储氢 加氢站设备 压缩机 加注设备 冷却设备 站控系统、管 道及阀门 储氢瓶组 燃料电池系统 质子交换膜 膜电极催化剂 双极板 电堆 循环泵 空压机 气体扩散层 燃料电池系统其它部件 电力（储能） 工业脱碳 建筑（热电联供） 交通运输 下游 应用 输氢管道 压缩机 加注 10 基础设施之储运环节：连接上游制备与下游应用的重要一环1.2 •储运是氢能产业链的重要环节。氢气密度低、性质活泼，需要使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： 运输环节，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； 移动储存环节，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； 固定储存环节，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。 •目前国内氢储运路线以高压气氢为主，使用压力容器（储氢瓶等）储存，使用长管拖车运输。我们认为，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。 资料来源：CNKI，平安证券研究所 运输环节在终端用氢成本中占据重要比重 0% 20% 40% 60% 80% 100% 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500距离(km) 运氢制氢加氢 不同氢储运技术路线及应用方式 高压气氢 低温液氢 有机液体 储氢 固态储氢 运输 降本、长距离运输需求 移动储存 高密度长续航需求 固定储存 大规模、低成本需求 长管拖车、 管道运输 液氢槽车、船运 固态储氢车运输 车载储氢瓶（Ⅲ、Ⅳ 型瓶）供氢 液氢车载供氢 二轮车等供氢 使用储氢罐进行制备 端、站用储存； 长期可用于大规模长 周期储能 研发早期，暂无明确应用方式 站用固定储氢 在使用电解水制氢、 20MPa长管拖车运输 300km时，运氢环节 在终端用氢成本中占 比约为23%。 11 基础设施之加氢站：氢能应用端的重要保障，关键设备处于国产替代阶段1.2 •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氢气的专用设施。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。 •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。 资料来源：CNKI，头豹研究院，平安证券研究所 我国氢燃料电池汽车产销量我国加氢站建设成本构成 （2020） 全国加氢站数量（个） 注：成本构成图对应的加氢站为外供氢加氢站，非内供氢加氢站 （制氢加氢一体站）。若为后者，设备成本中还需包含制氢设备 等。 0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 FCEV产量/辆FCEV销量/辆 71 130 258 358 83.10% 98.46% 38.76% 0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% 0 50 100 150 200 250 300 350 400 2019 2020 2021 2022 加氢站数量（建成）增速 压缩机, 32% 加注设 备, 14% 冷却设 备, 7% 储氢罐, 11% 管阀, 13% 建设费 用, 16% 安装调试 费用, 7% 12 政策驱动氢能基础设施进一步发展1.2 时间政策氢能基础设施相关内容 2020年 10月 《节能与新能源汽 车技术路线图 2.0》 氢气储运： •2025年，高压气氢、液氢、管道运氢； •2030-2035年，多种形式并存。 加氢站： •2025年，加氢站至少1000座，加注压力 35/70MPa，氢燃料成本至多40元/kg； •2030-2035年，加氢站至少5000座，加注压力 35/70MPa，氢燃料成本至多25元/kg。 2022年 3月 《氢能产业发展中 长期规划（2021- 2035 年）》 •统筹建设氢能基础设施。因地制宜布局制氢设 施，稳步构建储运体系和加氢网络。 •支持开展多种储运方式的探索和实践。逐步构 建高密度、轻量化、低成本、多元化的氢能储 运体系。 中央层面发展氢能相关政策 部分地方政府氢能发展规划目标 地区政策名称发布时间燃料电池车推广规划加氢站建设规划氢能产业规模 吉林“氢动吉林”中长期发展规划（2021-2035年）2022.1 2030年70座 2035年400 座 2025年100 亿元 2030年300 亿元 2035年1000 亿元 内蒙内蒙古自治区“十四五”氢能发展规划2022.2 2025年5000辆2025年60座2025年1000亿元 浙江浙江省能源发展“十四五”规划2022.5 2025年5000辆2025年50座 上海上海市氢能产业发展中长期规划（2022-2035年）2022.6 2025年10000辆2025年70座2025年1000亿元 山西山西省氢能产业发展中长期规划（2022-2035年）2022.8 2025年10000辆2030年50000辆 宁夏宁夏回族自治区氢能产业发展规划2022.11 2025年500辆(重卡) 2025年10座 湖南湖南省氢能产业发展规划2022.11 2025年500辆2025年10座 安徽安徽省氢能产业发展中长期规划2022.11 2025年产能 5000辆 2030年产能 20000辆 2025年30座 2030年120 座 2025年500 亿元 2030年1200 亿元 福建福建省氢能产业发展行动计划（2022—2025年）2022.12 2025年4000辆2025年40座2025年500亿元 青海青海省氢能产业发展中长期规划（2022-2035年）2023.1 2025年250辆2030年1000辆 2025年3-4 座 2030年15座 2035年500 亿元 江西江西省氢能产业发展中长期规划（2023-2035年）2023.2 2025年500辆2025年10座2025年300亿元 资料来源：国家能源局，工信部，中国汽车工程学会，各地方政府官网，平安证券研究所 •政策驱动下，氢能基础设施稳步发展。顶层设计重视 氢能基础设施布局，地方规划明确定量目标，氢能基 础设施有望迎来稳步发展。 13 氢能基础设施参与者全景图1.3 资料来源：公司公告及官网，GGII，wind，平安证券研究所注：各公司业务布局信息整理自公司公告及其它公开信息，实际进展可能不确定 橙色字体为非上市公司（截至2023年8月14日） 储氢环节运输环节加注环节 高 压 气 氢 低 温 液 氢 固 态 有 机 液 体 氨 液氢容器 •中材科技 •中集安瑞科 •京城股份 •亚普股份 •斯林达 •科泰克 •国富氢能 •富瑞特装 •四方科技 •圣元环保 •永安行 •鸿达兴业 •氢枫能源 •中氢源安 •氢阳能源 •雪人股份 气氢长管拖车 气氢管道运输 液氢罐车 压缩机 阀门 设备集成商 •中集安瑞科 •鲁西化工 •浙江蓝能 •中材大力 •辽宁众邦 •石化机械 •国家管网集团 •中集集团 •厚普股份 •中集安瑞科 •石化机械 •国富氢能 •舜华新能源 •海德利森 •冰轮环境 •开山股份 •冰山冷热 •丰电科技 •中鼎恒盛 •北京天高 •富瑞特装 •舜华新能源 •上海瀚氢 •上海百图 •未势能源 液化装备 •蜀道装备 •冰轮环境 •中泰股份 储氢瓶/罐 14 产业展望：不断完善的基础设施与供应端、应用端同频共振1.3 资料来源：中国氢能联盟，车百智库，IEA，平安证券研究所 储运 加注 总体 目标 分板 块 交通•氢燃料电池汽车保有量：5万辆•氢燃料电池汽车保有量：100万辆•氢燃料电池汽车保有量：3000万辆•非道路运输领域：积极探索氢燃料电池重型工程机械、轨道交通、船舶、无人机等领域 电力•波动性可再生能源发电规模1000GW•波动性可再生能源发电规模4000GW •氢能作为季节性储能方案，将可再生能源与能源消费终端有效连接，保障可再生能源平稳可持续大规模开发运用 工业•围绕钢铁、石化、化工行业“三点”及天然气掺氢提供高品位“一线”，实现工业部门的深度脱碳 建筑•围绕微型燃料电池热电联供系统、天然气管道掺氢两大应用场景，逐步在居民和工商业用户中推广 制氢 2025年2035年2050年 •合建站为主 •在站制氢一体站试点运营 •加氢站总数达到200座 •加氢站及其他基础设施多元化、 网络化发展 •加氢站总数达到2000座 •高压气氢运输为主 •液氢运输试点推广 •液氢运输作为主动脉 •高压气态储运作为毛细血管 •液氢储运+高压气氢储运+管道运输+ 有机液体储运等多种路径并行 •形成多元化、网络化的氢能基础设施 体系 •加氢站总数达到12000座 •产业产值：1万亿元 •氢需求总量：约3000万吨 •氢终端售价：40元/kg •产业产值：5万亿元 •氢需求总量：约4000万吨 •氢终端售价：30元/kg •产业产值：12万亿元 •氢需求总量：约7000万吨 •氢终端售价：20元/kg •以工业副产氢和可再生能源制氢 就近利用为主的供应体系 •可再生能源制氢10-20万吨/年 •半集中化可再生能源电解水制氢为主 •CCUS技术实现产业化 •工业副产氢提升利用效率 •集中可再生能源电解水制氢为主 •工业副产提纯、化石能源制氢 +CCUS为辅 供 应 端 应 用 端 CONTENT 目录 四、投资要点与风险提示 二、储运环节：高压气氢和低温液氢有望率先产业化 一、基础设施：连接制氢与用氢的重要桥梁 三、加注环节：加注设备国产替代稳步推进 16 氢气储运方案主要有四种，高压气氢和低温液氢有望率先产业化2.1 •氢气储运技术方案主要有四类： 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。 低温液氢：在常压或较低压强下，将氢气降至-253℃使其液化，储存在绝热容器中，使用液氢槽车运输的方案。 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。 有机液体储氢：利用有机物的碳原子加氢和脱氢反应实现吸放氢。 •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。 各储运方案参数比较 资料来源：CNKI，平安证券研究所 高压气氢低温液氢固态储氢有机液体储氢 储氢密度1.0wt%~5.2wt%，25~35 g/L 5.7wt%70.8 g/L 1.0wt%~4.5wt%，35~80 g/L 5.0wt%~7.2wt%，40~45 g/L 单车运输量 /kg 300-400 3000 300-400 2000 运输温度/℃常温-252常温常温 运输压力 /MPa 20 0.13 0.4-1.0常压 适宜运输距 离 车运500 200 300 高压气氢低温液氢固态储氢有机液体储氢 优点 技术成熟、 操作方便、 充放氢速度 快、成本低 体积储氢密 度高、液态 氢纯度高 体积储氢密度高、无需 高压容器、可得到高纯 度氢、安全性好、灵活 性强 储氢密度高、储运、维护 保养安全方便、可多次循 环使用，可利用传统石油 基础设施进行运输和加注 缺点 体积储氢密 度低、压缩 耗能大、高 压安全隐患 液化耗能大、 液氢易挥发、 对隔热装置 要求苛刻 质量储氢密度低、成本 高、吸放氢有温度要求、 有的材料循环稳定性差 成本高、操作条件苛刻、 有发生副反应的可能、纯 度低 技术攻 坚方向 提高体积储 氢密度 降低能耗、 成本、挥发 提高质量储氢密度、降 低成本和吸放氢温度降低成本、操作条件 四种储运方案优缺点及发展方向 17 高压气氢：现阶段最常用的储运方式，采用高压储氢瓶作为容器2.1 •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使用高压储氢瓶，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。 •多环节需求带来储氢瓶广阔市场空间。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使用储氢瓶，储氢瓶市场空 间广阔。根据Research and Markets报告预测，2030年全球氢压力容器市场将达到198亿美元，2023年-2030年预测期内复合年增长 率高达50.9%。 高压气氢储运各环节所需设备/容器 资料来源：Research and Markets，平安证券研究所 全球储氢瓶市场空间（亿美元） 7.36 198 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 2023E 2030E CAGR 50.9% 制氢 管道运输 站用储氢车载供氢 道路运输 固定式储氢瓶 （I、II型为主） 长管拖车（I、II型 瓶）； 氢用管材站用储氢瓶（I、II型为主）车载储氢瓶（Ⅲ、Ⅳ型瓶） 18 高压气氢：储氢瓶包括Ⅰ ~Ⅳ型四种，高压、轻质的Ⅲ、Ⅳ型瓶将成为主流2.1 •根据材料和缠绕结构，储氢瓶可分为Ⅰ ~Ⅳ型四种类型。Ⅰ型瓶：由纯钢材料制成的压力容器；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，瓶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。 •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（≤ 70MPa）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型和Ⅱ型瓶技术成熟、成本低廉，广泛用于道 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，现阶段主要用于氢燃料电 池车载供氢，规模降本后有望在储运全环节广泛运用，成为储氢瓶的主流路线。 类型Ⅰ型Ⅱ型Ⅲ型Ⅳ型 材质纯钢制金属瓶钢制内胆环向缠绕瓶铝内胆碳纤维全缠绕瓶塑料内胆碳纤维全缠绕瓶 工作压力/Mpa 17.5-20 26.3-30 30-70 70 介质相容性有氢脆、有腐蚀性 质量储氢密度/% ≈ 1 ≈ 1.5 ≈ 2.4-4.1 2.5-5.7 体积储氢密度/(g/L) 14.28-17.23 14.28-17.23 35-40 38-40 使用寿命/年15 15 15-20 15-20 成本低中等最高高 车载是否可以使用否否是是 不同类型储氢瓶对比 资料来源：CNKI，公司官网，平安证券研究所 不同类型储氢瓶图示 Ⅰ型气瓶 Ⅱ型气瓶 Ⅲ型气瓶 Ⅳ型气瓶 金属气瓶 钢制内胆环向缠绕气瓶 铝内胆碳纤维全缠绕气瓶 塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶 19 高压气氢：车载Ⅲ、Ⅳ型瓶发展提速，2025年国内市场规模约34亿元2.1 •目前Ⅲ、Ⅳ型瓶主要用于车载市场，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，因此主要用于能 量密度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。 •国内车载储氢瓶以Ⅲ型瓶为主，Ⅳ型瓶推广有待提速。与Ⅲ型瓶相比， Ⅳ型瓶采用塑料内胆，自重更轻、疲劳寿命更长，车载应用优势明显。目 前，国际先进的燃料电池汽车多采用车载Ⅳ型瓶供氢，而我国车载储氢瓶 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型瓶产品迭代、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。 目前国内车载储氢系统配置情况（35MPa，Ⅲ型） 资料来源：GGII，平安证券研究所 中国车载储氢瓶市场需求预测（万 支） 车型配置 客车单套6-8瓶组，单瓶140L或165L 轻、中卡单套2-4瓶组，单瓶140L、165L或260L 12吨-18吨中、重卡6-8支165L/210L 31吨-49吨重卡6-8支210L 3.03 6.9 23 32 224 0 50 100 150 200 250 10 34 55 722 0 100 200 300 400 500 600 700 800 中国车载储氢瓶市场规模预测（亿元） 2022-2025CAGR =49.4% 2026-2030CAGR =62.7% 2022-2025CAGR =50.4% 2026-2030CAGR =90.3% 20 高压气氢：Ⅲ、Ⅳ型瓶制造主要环节包括内胆制造和缠绕成型2.1 •Ⅲ型和Ⅳ型高压储氢瓶均为内胆加纤维缠绕形成的压力容器，工艺流程可概括为内胆制造、缠绕成型、检测与装配部分。 内胆制造：Ⅲ型和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能量 密度存在重要影响，新型材料的开发则成为Ⅳ型瓶技术发展的关键环节。 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。 铝片冲 压/拔 伸 旋压收 口热处理 合模、 填充保压冷却 缠绕成型固化自紧常温压力循环/水压试验 无损检 测 开模、 脱模 配制树 脂胶液 阀门 装配 气密 性试 验 资料来源：CNKI，平安证券研究所 内胆制造 Ⅲ型 Ⅳ型 缠绕成型检测、装配  Ⅲ /Ⅳ型瓶制造工艺流程图 21 62.4% 65.6% 76.6% 78.0% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 4,500 制造成本/美元 其中：碳纤维成本/美元 碳纤维成本占比 0 1 2 3 4 5 6 7 8国产（万吨）进口（万吨） •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型储氢瓶制造 的关键材料，构成其外围承担压强的纤维缠绕层。碳纤维在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。 •储氢瓶用碳纤维将逐步实现国产替代。国内Ⅲ、Ⅳ型瓶用碳纤维主要采用T700级及以上规格小丝束， 国外主要采用技术开发复杂但生产成本更低的大丝束。目前中复神鹰、光威复材等企业实现了小丝 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。 碳纤维国产供应占比呈提升趋势 高压气氢：碳纤维是Ⅲ、Ⅳ型瓶制造的关键材料2.1 资料来源：GGII，美国能源部，艾瑞咨询，中商产业研究院，平安证券研究所 国内碳纤维企业大丝束扩产计划 企业项目完成情况 上海石化1.2万t/a 48K大丝束碳纤维项目预计2024年全部完成 吉林化纤6000t/a碳化项目预计2022年内投产 新创碳谷1.8万t/a大丝束项目 2021年已投产0.6万t，预 计2022-2023年分别再投 产0.6万t/a 新疆隆炬年产5万t碳纤维碳化项目2022年预计投产0.6万吨，2025年形成5万t/a产能 国泰大成年产2.5万t原丝、1万t碳纤维项目预计2022年投产3000t，未来形成1万t/a产能 兰州蓝星年产2.1万t碳纤维项目已与沂源县签订框架合作 杭州超探年产1万t高性能碳纤维生产线项目已与龙游县签约 国内碳纤维企业产能格局 24% 24% 15% 14% 5% 4% 3% 11%中复神鹰 吉林碳谷+吉林宝旌 江苏恒神 光威复材 兰州蓝星 上海石化 中简科技 其他 我国碳纤维进口及国产供应量 碳纤维占Ⅲ、Ⅳ型瓶成本的60%以上 22 高压气氢：储氢瓶环节参与者包括材料厂商、专业压力容器制造商等2.1 •国内外切入高压气氢瓶赛道的公司主要包括专业压力容器制造商、材料厂商等。专业压力容器制造商具备压力容器设计制造技术、 人员和资质，且部分原有产线可共线生产Ⅲ、Ⅳ型瓶，是储氢瓶领域的主要玩家，包括国外Hexagon、Quantum、国内上市公司中 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。 国外主要高压储氢瓶厂商情况 公司名称国家产品类型概况 Hexagon挪威Ⅳ型 全球最先进的Ⅳ型瓶提供商。公司致力于清洁能源储运和应用，主要产品包括储氢瓶、压缩/液化石油气/天然气储罐、气瓶测试与 监控系统、车用天然气燃料系统等。其子公司Hexagon Purus提供用于压缩氢气储运的Ⅳ型高压复合气瓶和系统，在美国、德国、加 拿大、中国和挪威拥有400 多名员工，已在泛欧交易所分拆上市。 Quantum美国Ⅳ型清洁能源储运技术的先驱者。公司产品包括储氢罐、长管拖车、车载供氢系统等。公司布局气体燃料储运容器20余年，现阶段正在开发一种新的高压13,500 psi (930 Bar) 氢气罐，其氢气容量约为60 kg 。 Luxfer美国Ⅲ型纽交所上市公司，业务围绕高端金属材料展开，是世界领先的高压气瓶公司之一。公司在储氢瓶、车/船供氢系统等方面有布局。公司于2012年收购气瓶生产商Dynetek。 丰田日本Ⅳ型 丰田是日本著名车企，其旗下Mirai是典型的氢燃料电池车型。丰田旗下子公司丰田合成是汽车零部件、内外饰巨头，具备橡胶、树 脂等高分子材料技术储备。2021年3月，丰田合成为新款Mirai研发了Ⅳ型气瓶。该气瓶采用三层结构设计，在不影响抗压强度的同 时减少了CFRP层的壁厚，从而增加了可储存的氢气容量，储氢效率（储氢容量与气瓶重量的比值）因此提升了10%。 ILJIN韩国Ⅳ型 成立于1999年，是韩国领先的复合材料储氢瓶生产商，2021年在韩国证券交易所指数KOSPI上市。公司是韩国现代Nexo燃料电池汽 车储氢瓶的独家供应商。它还为现代的燃料电池警车、广域客车和公交巴士提供氢气罐。2021年，近其Ⅳ型氢气长管拖车获得了全 球认证。2021年6月，该公司与造船商三星重工签署协议，共同开发氢燃料电池动力船。 资料来源：各公司官网，平安证券研究所 23 高压气氢：储氢瓶赛道国内主要参与者情况2.1 公司名称产品类型概况 中材科技Ⅲ型、