氢气储运路径对比分析

目前氢气储运主要有四种路径，适用于不同的运氢场景。

1.气态储运：高压储氢瓶为主流，管道建设明显提速

高压储氢瓶贯穿全产业链环节，具备广阔市场空间。高压气氢涉及的装备包括制氢厂 储氢罐、长管拖车、站用储氢瓶组及车载储氢瓶等，分别对应“制、运、加、用”环节， 市场空间广阔。根据高工氢电数据，2021 年国内车载储氢瓶价格在 1~4 万元/支（包含 35MPa 及 70MPa 各种容积储氢瓶，常用为 140L、165L、210L）。由于车载储氢系统往 往配备 2-8 组储氢瓶（例如 49 吨重卡多配 6~8 支 210L 瓶组），高工氢电预计 2025、2030 年车载储氢瓶需求量将分别达到 23 万支、224 万支，市场规模分别达到 34 亿元、722 亿 元；此外，预计 2025 年中国站用储氢容器规模将达到 5.6 亿元。

四类储氢瓶区适用不同场景，I 型瓶是当前氢气运输的主流方式。在储运方面，据 GGII 调研，配套 I 型瓶的氢气长管拖车市场占比在 90%左右，目前国内常以 20MPa 长管拖车 运氢，结合集装格小范围补充，单车运氢约 300kg；而国外则采用 45MPa 纤维全缠绕高 压氢瓶长管拖车运氢，单车运氢可提至 700kg。在车载储氢瓶方面，国内以 III 型瓶为主， IV 型瓶处于起步阶段；而欧洲市场已将 III 型瓶和 IV 型瓶的市场格局突破到储运领域。随 着应用端的应用需求不断提高，高压储氢瓶朝着轻质高压的方向发展。

国内储氢瓶领域玩家正加紧推进 IV 型瓶产品的生产验证和产能建设。2023 年 5 月 23 日，国家标准《车用压缩氢气塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶》正式发布，意味着 IV 型瓶即将 正式有标可依，统一的行业标准无疑将推动未来 IV 型瓶的市场应用。目前，我国已基本建 成配套齐全的碳纤维产业链体系，碳纤维（占 IV 型瓶成本比例高达 70%-80%，根据中科 院宁波材料所），主流储氢瓶企业如中材科技（苏州）、中集氢能、天海工业等正加紧推 进 IV 型瓶产品的生产验证和产能建设。

除碳纤维材料外，瓶口阀也是高压储氢瓶中的重要部件。瓶口阀也可称氢气瓶口阀组， 一般由多个阀门串联或并联而成，用于保证高压储氢瓶安全和正常充/供气。2023 年 5 月 23 日，适用 70MPa 储氢瓶的《车用高压储氢气瓶组合阀门》国标发布，对储氢瓶阀门提 出规范化标准。1）从市场规模来看，根据中科院宁波材料所特种纤维事业部，阀门约占 70MPa 储氢 IV 型瓶成本总额的 8.1%，按上文高工氢电预测规模，储氢瓶阀门的市场规模 将在 2025、2030 年分别达到 2.8 亿元、58.5 亿元。2）从市场格局来看，根据势银 （TrendBank）联合中材科技、国富氢能在 2022 年发布的《2022 车载供氢系统产业发展 蓝皮书》，2022 年国内瓶口阀市场主要由外资品牌占据，市占率在 75%以上，而近一两 年涌入氢能阀门的国内企业增多。

输氢管道项目建设明显提速。管道输氢运输量大、边际成本低，是远期实现大规模国 外管道输氢技术发展较早，全球范围内的输氢管道总里程已超过 6,000km，而国内在管道 输氢方面的研究起步较晚，技术发展仍处于初级阶段，当前输氢管道规模较小，总里程约 400km，在用管道仅有百公里左右。目前，国内在管道输氢领域已有所突破，多条管道项 目被提上日程。在天然气掺氢管道输送方面，国内也已开展多项天然气管道掺氢输送项目 的研究与实施。

传统油气设备公司积极布局输氢管道，解决“氢脆”难题。目前纯氢管道主要采用的 是钢材质，而碳钢在高压氢环境中服役时，氢分子能够分解成氢原子渗透进金属材料内部， 造成材料性能劣化（即氢脆），导致管道开裂泄漏。为应对该问题，天然气掺氢运输与管 材研发为主要攻克方向。现阶段，输氢管道加工技术布局企业主要为国家管网、石化机械、 渤海装备等国央企油气设备企业；此外，东宏股份与浙大氢能研究院及东海实验室合作， 积极拓展高性能非金属管道在输氢方面的应用。

2. 液态储运：液化核心设备实现国产化突破

低温液氢具有较高的质量储能密度，单次运输规模大。低温液态储氢是在 20K（-253℃） 左右温度下，利用压缩机将氢气液化并储存在低温绝热的真空容器中。从储存能力看，在 标准大气压下，低温液态储氢瓶中的液氢密度为 70.75kg/m³，是 35MPa 高压气态储氢瓶 中氢气密度（约 20kg/m³）的 3 倍多，70MPa 高压气态储氢瓶中氢气密度（约 38kg/m³） 的 1.8 倍左右，并且液化过程使液氢纯度更高，据势银能链了解，目前液氢储罐单体容积 可达 4730m³，储氢量达 282 吨。从运输能力看，高工氢能数据显示目前常用的液氢槽罐 车溶剂大约 65m³，一次可运输液氢 4000kg，储重比(储氢量与储氢系统质量之比）一般 可超过 10%，运输能力是 20MPa 长管拖车的 10 倍以上。

液化能耗及核心设备受限是液氢储运技术的关键制约因素。根据高工氢电，目前液化 1kg 氢气需要耗电 12~17kwh，远高于高压气氢的压缩能耗。若电力成本按 0.6 元/kWh， 每 kg 综合耗能 12kWh 计算，不考虑设备折旧，液化成本也高达 7.2 元/kg。同时，吨级液化装置与国外先进水平还存在一定的差距。目前我国具备液氢生产能力的文昌基地、西 昌基地和航天 101 所均服务于航天发射领域，未来随着透平压缩机、透平膨胀机等核心设 备技术进步，有望将氢液化能耗降低至 6kW·h/kg。

国内民用液氢领域不断取得突破。长期以来，国内氢液化设备主要由美国空气产品、 普莱克斯、德国林德等厂商提供，近年来液氢国产装备的自主化取得了一定进步：2021 年 9 月，我国自主研制的首套吨级氢液化装置在航天 101 所调试成功，产能达到 1.7t/d，实 现 90%以上的国产化；2023 年 9 月，5 吨/天大型氢液化装置成功研制，标志着中科富海 已完全掌握自主知识产权的大型氢液化装备设计、制造、集成技术，核心部件及设备已实 现国产化。

3. 加注环节：加氢站集中建设，设备投资占 70%

加氢站是氢燃料电池汽车等用氢技术推广的必备基础设施。对于氢燃料电池汽车大规 模商业化应用而言，加氢站的网络化分布是基本保障。我国也重点布局加氢站建设，根据 香橙会研究院数据，2023 年全国新建成加氢站 62 座，累计建成 407 座；按各地区提出的 氢能发展目标，到 2025 年，我国将建设加氢站超 1000 座，按此推算未来两 年年将进入加速建设期。

加氢站设备主要包括压缩机、加氢机及固定储氢设施，这三大设备的性能参数决定了 加氢站的整体加注能力和储氢能力。1）压缩机：作为加氢站内的核心设备，承担了氢气增 压的重要作用。国内加氢站常用的氢气压缩机主要有隔膜式压缩机、液驱式压缩机、离子 液压缩机。2）加氢机：为氢燃料电池汽车的车载储氢瓶进行加注，基本部件包括箱体、用 户显示面板、加氢口、流量计、阀门、安全系统等；由于加氢机加注时存在“焦耳-汤姆森 效应”，会导致氢气温度上升，因此加注过程中防止氢气温度不断升高时加氢机的关键性 能之一。3）固定储氢设施：目前国内建成或在建的加氢站主要采用高压储氢瓶组和高压储 氢罐，储存系统的工作压力越高或该工作压力与氢燃料电池汽车充氢压力差越大，氢燃料 电池汽车充氢时间越短；从压力范围看，目前国内加氢站的加注工作压力通常分为 35MPa 和 70MPa 两个等级，其中 35MPa 加氢站通常采用最高储氢压力位 50MPa 的储氢罐， 70MPa 加氢站通常还要增设最高储氢压力位 103MPa 的储氢罐。

加氢站投资成本较高，其中设备占比约 71%。加氢站根据氢气来源不同，可分为外供 氢加氢站和现场制氢加氢站，根据李妍等《外供氢与现场制氢加氢站的氢气成本分析》， 一座供氢能力为 500kg/天的外供氢加氢站的投资成本约为 1450 万元，其中压缩机占比 30%，储氢瓶及加氢系统占比 28%，设备合计占比达到 71%。按 2024-2025 年需建设 672 座加氢站计算（地方政策目标加总 1079 座，减去 2023 年已建成 407 座），未来两年内 加氢站设备增量市场空间为 69.18 亿元，其中压缩机为 29.23 亿元。

国内加氢站设备集成商市场集中度较高。根据高工氢电，截止 2021 年底，国内已建成 的加氢站中 CR5 设备集成商市占率合计近 90%，2022 年有所下降，但仍超过 70%。其中， 截止 2022 年累计建成加氢站中，TOP10 设备集成商分别为国富氢能（2021 年市占率 28.4%）、海德利森、舜华新能源、厚普股份、氢枫能源、正星氢电、康普锐斯/航天雷特 机电、中集氢能、伯肯节能/派瑞华氢/豫氢装备、优捷特。2023 年新建成加氢站设备集成 商整体分布较为分散，主要集成商除上述名单外新增中集安瑞科。