氫能應(yīng)用催生千億儲運市場看好碳纖維儲罐與液氫突破

1、1. 儲氫：四大方式，各有千秋氫儲運承上啟下，方式多樣，主要包括氣態(tài)儲氫、液態(tài)儲氫和固態(tài)儲氫。氫能產(chǎn)業(yè)鏈包含三個關(guān)鍵環(huán)節(jié)：氫的制取、氫的儲運以及氫的應(yīng)用。氫的儲運作為承上啟下的一個環(huán)節(jié)，必須解決該環(huán)節(jié)中的技術(shù)和經(jīng)濟問題，氫能才能真正走進人們的日常生活。在氫經(jīng)濟中，制氫環(huán)節(jié)結(jié)束后，需要遠程輸送或者直接儲存起來。由于標準狀態(tài)下氫氣的體積能量密度很低，是汽油的 1/3000，因此實現(xiàn)氫經(jīng)濟的一個先決條件是在較高的體積能量密度下輸送和儲存氫氣。氫的儲存方式根據(jù)其存在狀態(tài)可以分為三大類：氣態(tài)儲氫、液態(tài)儲氫和固態(tài)儲氫。其中，固態(tài)儲氫方式很多，分為物理吸附儲氫、金屬氫化物儲氫、復雜氫化物儲氫、直接水解制氫（

2、即儲氫與產(chǎn)氫一體化）等多種類型。開發(fā)不同儲氫方式的宗旨是在安全且經(jīng)濟的情況下，盡可能降低氫氣的體積，獲得高的體積儲氫密度和質(zhì)量儲氫密度。 圖 1：氫能全產(chǎn)業(yè)鏈示意圖資料來源：氫能儲運技術(shù)現(xiàn)狀及其在電力系統(tǒng)中的典型應(yīng)用，研究四大儲氫方式各有千秋。通過對比 4 種儲氫技術(shù)，高壓氣態(tài)儲氫是目前應(yīng)用最廣，技術(shù)最為成熟，但是在安全性和儲氫密度方面天然存在瓶頸；低溫液態(tài)儲氫技術(shù)在單位質(zhì)量和單位體積儲氫密度具有絕對優(yōu)勢，但是由于在液化過程中能耗大，以及對儲氫容器的絕熱性能要求極高等原因，儲存成本過高；有機液態(tài)儲氫安全性更高，能夠在常溫常壓下滿足長期、長距離、大規(guī)模的氫氣儲運需求，并且能夠借助已有的油品儲運設(shè)

3、備設(shè)施，與石油石化產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展，但是目前由于脫氫能耗偏高、脫氫催化劑開發(fā)難度大、有機物隨著表 1：儲氫技術(shù)對比循環(huán)次數(shù)增加儲氫性能下降等問題，距離大規(guī)模商業(yè)化還有一段時間；固體材料儲氫擁有巨大潛力，但目前還處于研究階段。發(fā)展現(xiàn)狀缺點壓力/bar溫度/K優(yōu)點質(zhì)量儲氫密度/%體積儲氫密度（kg/m3）儲氫方式氣態(tài)儲氫高壓氣態(tài)約 3313800298儲氫技術(shù)成熟；結(jié)構(gòu)簡單；充放氫速度快；成本及能耗低；運輸方便體積儲氫密度低；安全性能較差技術(shù)最為成熟，目前主要應(yīng)用： 普通鋼瓶；少量儲存；輕質(zhì)高壓儲氫 罐；多用于氫燃料電池液態(tài)儲氫低溫液態(tài)71約 40121單位體積儲氫 密度大，單位質(zhì)量熱值高；遠距離輸運

4、成本低； 加注效率高；安全性相對較好氫液化能耗大；儲氫容器要求高大量、遠距離儲運，主要用于火箭低溫推進劑等航空航天領(lǐng)域； 關(guān)鍵設(shè)備和系統(tǒng)仍依賴進口，由于民用成本過 高，目前在運營的民用液氫工廠較少，且單套產(chǎn)能較小，多為示范應(yīng)用工程。有機液態(tài)6.187.29-1常溫液氫純度高；單位體積儲氫密度大；運輸十分便利；安全性高成本高；能耗大；操作條件苛刻應(yīng)用少，仍處于技術(shù)攻關(guān)階段物理吸附儲氫150<31298技術(shù)不成固態(tài)儲金屬氫化物儲氫2047065單位體積儲氫密度大；能耗低；安全性高；熟；單位質(zhì)量儲氫密度應(yīng)用少，仍處于氫復雜氫化物儲氫150181298操作簡單，便于運輸?shù)?；充放氫效率技術(shù)攻關(guān)階段

5、制氫>100141298資料來源：氫能儲運技術(shù)現(xiàn)狀及其在電力系統(tǒng)中的典型應(yīng)用、液氫儲運技術(shù)及標準化、氫能儲存與輸運、研究1.1 高壓氣態(tài)儲氫：當前最成熟的儲氫技術(shù)，占絕對主導地位表 2：氫氣壓縮機對比高壓氣態(tài)儲氫是目前工程化程度最高的儲氫技術(shù)，儲氫密度、安全性、成本相互制約。高壓氣態(tài)儲氫是指將氫氣壓縮在儲氫容器中，通過增壓來提高氫氣的容量，滿足日常使用。 這是一種應(yīng)用廣泛、灌裝和使用操作簡單的儲氫方式，其優(yōu)點是設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、壓縮氫氣制備能耗低、充裝和排放速度快，是目前占絕對主導地位的儲氫方式。其缺點是儲氫密度低，安全性較差。通過加壓的方式可以提升儲氫密度，但是并非壓力越高越好，壓力越高，

6、 對儲氫罐材質(zhì)、結(jié)構(gòu)要求也隨之升高，成本會大幅增加，安全性也難以保障。高壓氣態(tài)儲氫關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于壓縮和儲存。壓縮過程的關(guān)鍵在于氫氣壓縮機的選用，氫氣壓縮機有往復式、膜式、離心式、回轉(zhuǎn)式、螺桿式等類型。不同的壓縮機流量、吸氣及排氣壓力等參數(shù)不同。壓縮機可以視為一種真空泵，它將系統(tǒng)低壓側(cè)的壓力降低，并將系統(tǒng)高壓側(cè)的壓力提高，從而使氫氣從低壓側(cè)向高壓側(cè)流動。工程上，氫氣的壓縮有兩種方式:1）直接用壓縮機將氫氣壓縮至儲氫容器所需的壓力后存儲在體積較大的儲氫容器中;2） 先將氫氣壓縮至較低的壓力(如 20MPa)存儲起來，需加注時，先引入一部分氣體充壓，然后啟動氫壓縮機以增壓，使儲氫容器達到所需的壓力。氫

7、氣壓縮機類型壓縮比工作原理應(yīng)用場景特征往復式壓縮機3:1-4:1利用氣缸內(nèi)的活塞來壓縮氫氣；曲軸的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊耐鶑瓦\動。壓力在 30MPa 以下的壓縮機流量大，但單級壓縮比較小，運轉(zhuǎn)可靠度較高， 并可單獨組成一臺由多級構(gòu)成的壓縮機范圍廣；密封性好；無污染；氫氣純度高；但流量小壓力在 30MPa 以上容積流量較小的往復壓縮機；隔膜沿周邊由兩限制板夾緊并組成氣缸，隔膜由液壓驅(qū)動在氣缸內(nèi)往復運動，從而實現(xiàn)對氣體的壓縮和輸送。20:1膜式壓縮機壓縮比高；壓力靠隔膜在氣缸中做往復運動來壓縮和輸送氣體離心式壓縮機通過葉輪轉(zhuǎn)動，將離心力作用于氫氣，迫使氫氣流向葉輪外側(cè)，壓縮機殼體收集氫氣，并將其壓送

8、至排氣管，氫氣流向外側(cè)時會在連接有進氣管的中心位置形成一個低壓區(qū)域。大型氫氣壓縮機組大型氫氣壓縮機組容積式壓縮機的一種，氫氣從進口處進入至出口處排出，完成一級壓縮螺桿式壓縮機回轉(zhuǎn)式壓縮機容積式壓縮機的一種，采用旋轉(zhuǎn)的盤狀活塞將氫主要用于小型設(shè)備系列氣擠壓出排氣口只有一個運動方向，沒有回程 與同容量的往復式壓縮機相比， 體積要小得多效率極高，幾乎沒有運動機構(gòu)資料來源：氫氣儲存和輸運、研究表 3：儲氫瓶組類別儲氫容器通過對其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和材料的迭代來提升單位質(zhì)量儲氫密度。高壓氫氣通常用圓柱形高壓氣罐或者氣瓶灌裝。高壓儲氫容器技術(shù)的發(fā)展歷史主要由金屬儲氫容器、金屬內(nèi)襯環(huán)向纏繞復合儲氫容器、金屬內(nèi)襯環(huán)向

9、+縱向纏繞復合儲氫容器、螺旋纏繞容器以及全復合塑料內(nèi)襯儲氫容器等階段組成。目前，高壓氣態(tài)儲氫容器主要分為純鋼制金屬瓶（I 型）、鋼制內(nèi)膽纖維纏繞瓶（II 型）、鋁內(nèi)膽纖維纏繞瓶（III 型）及塑料內(nèi)膽纖維纏繞瓶（IV 型）?；仡檭淙萜鞯难葑冞^程，其本質(zhì)是通過改變結(jié)構(gòu)及材料，提升單位質(zhì)量儲氫密度。與最早的金屬儲氫容器不同的是，II、III、IV 代高壓儲氫容器通過在內(nèi)膽外纏繞多種纖維固化后形成增強結(jié)構(gòu)，通過不改善內(nèi)襯材料及纖維纏繞模式，不斷提升高壓復合儲氫罐的承壓能力和質(zhì)量儲氫密度。類型I 型瓶II 型瓶III 型瓶IV 型瓶材質(zhì)鉻鉬鋼鋼制內(nèi)膽纖維環(huán)向纏繞鋁內(nèi)膽纖維全纏繞塑料內(nèi)膽纖維全纏繞工作

10、壓力(MPa)17.5-2026.3-3030-7030-70應(yīng)用情況加氫站等固定式儲氫應(yīng)用國內(nèi)車載國際車載資料來源：中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書 2019、研究高壓氣態(tài)儲氫應(yīng)用領(lǐng)域主要包括運輸、加氫站、燃料電池車。1）運輸端：高壓氫氣的運輸主要指將氫氣從產(chǎn)地運輸?shù)绞褂玫攸c或者加氫站。采用汽車運輸，設(shè)備主要為大型高壓無縫氣瓶或“K“瓶裝氫。2）加氫站端：加氫站用高壓儲氫容器是氫儲存系統(tǒng)的重要組成部分。目前高壓氫氣加氫站所用的存儲容器多為高強鋼制無縫壓縮氫氣儲罐。3）燃料電池車端：高壓氣態(tài)儲氫是目前燃料電池車的主要儲氫方式，車載儲氫瓶大多使用的是 III 型和 IV 型，使用壓力主要為 35M

11、Pa 和 70MPa。圖 2：裝載高壓無縫氣瓶的氫氣長管拖車圖 3：北京飛馳競力加氫站大容積全多層高壓儲氫容器 氫氣儲存和運輸、研究資料來源：氫氣儲存和運輸、研究1.2 低溫液態(tài)儲氫：尚處起步階段，未來大規(guī)模用氫的良好解決方案低溫液態(tài)儲氫屬于物理儲存，是一種深冷氫氣存儲技術(shù)。氫氣經(jīng)過壓縮后，深冷到 21K（約-253°C）以下，使之變?yōu)橐簹?，然后存儲到特制的絕熱真空容器(杜瓦瓶)中。該方式的優(yōu)點是氫的體積能量高，液氫密度達到 70.78kg/m3，是標準情況下氫氣密度的 850 倍左右，即使在高壓下，例如 80MPa 復合高壓儲氫的體積儲氫密度約為 33kg/m3，也遠遠低于液氫的體

12、積儲氫密度。但是液氫的沸點極低（-252.78°C），與環(huán)境溫差極大，對儲氫 容器的絕熱要求很高。對于大規(guī)模、遠距離的氫能儲運，低溫液態(tài)儲氫有較大優(yōu)勢。圖 4：低溫液氫生產(chǎn)流程圖 資料來源：21 世紀的能力：氫與氫能，研究低溫液氫的存儲技術(shù)關(guān)鍵在于液氫儲罐。液氫的體積密度大、質(zhì)量儲氫效率比其他儲氫形式都大，但是沸點低（20.3K）、潛熱低、易蒸發(fā)，因此液氫的存儲需使用具有良好絕熱性能的液氫儲罐。液氫儲罐有多種類型，根據(jù)其使用形式可分為 1）固定式：固定式液氫儲罐可采用多種形狀，常用的包括球形儲罐和圓柱形儲罐，一般用于大容積的液氫存儲； 2）移動式：由于移動式運輸工具的尺寸限制，移動式

13、液氫儲罐廠采用臥式圓柱形，結(jié)構(gòu)、功能與固定式液氫儲罐并無明顯差別，但需具有一定抗沖擊強度，以滿足運輸過程中的速度要求；3）罐式集裝箱：液氫罐式集裝箱與液化天然氣罐式集裝箱類似，可實現(xiàn)液氫工廠到液氫用戶的直接儲供，減少了液氫轉(zhuǎn)注過程的蒸發(fā)損失，且運輸方式靈活。按照絕熱方式可分為普通堆積絕熱和真空絕熱兩大類。低溫液氫存儲的研究熱點是無損儲存，無損儲存的關(guān)鍵在于液氫儲罐絕熱性能的提升：由傳統(tǒng)的被動絕熱方式向主動絕熱技術(shù)轉(zhuǎn)變，將更低導熱率、更高低溫性能的材料應(yīng)用于液氫儲罐。因此，我們認為大容積、低蒸發(fā)率液氫儲罐的研發(fā)是液氫存儲技術(shù)發(fā)展的重要方向。 圖 5：大型液氫球型儲罐圖 6：LNG 罐式集裝箱St

14、uart Howes、研究中化集團、研究我國低溫液氫目前尚處于起步階段，主要應(yīng)用于航天航空領(lǐng)域。氫的能量密度高，是 普通汽油的 3 倍，這意味著燃料的自重可降低 2/3，這對飛機來講是極為有利的。與常用的航空煤油相比，用液氫作航空燃料，能夠大幅改善飛機各類性能參數(shù)。液氫燃料在航天 領(lǐng)域是一種難得的高能推進劑燃料，氫氧發(fā)動機的推進比沖 I=391s，除了有毒的液氟外， 液氫的比沖是最高的，因此在航天領(lǐng)域得到重要應(yīng)用。此外，液氫由于能夠大幅提高氫氣 的純度，在液氫溫度下，氫氣中絕大多數(shù)有害雜質(zhì)將被固化去除，從而得到純度達 99.9999% 以上的超純氫氣，完全能夠滿足氫燃料電池的使用標準。此外，液

15、氫還可應(yīng)用在高端制造、冶金、電子等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，但由于目前低產(chǎn)能導致的液氫成本過高，除了航空航天領(lǐng)域，在 其他領(lǐng)域基本處于空白階段。技術(shù)封鎖嚴重限制我國液氫的發(fā)展，期待技術(shù)突破帶動產(chǎn)業(yè)化放量。液氫是未來氫能源大規(guī)模應(yīng)用的重要解決方案，能夠使下游用戶既便宜又便捷地使用氫能源。美國、歐洲、日本從液氫的儲存到使用，包括加氫站全部都有了比較規(guī)范的標準和法規(guī)，液氫發(fā)展產(chǎn)業(yè)鏈比較完備，因此國外將近有 1/3 的加氫站為液氫加氫站。作為液氫生產(chǎn)大國的美國一直對中國采取“嚴格禁運，嚴禁交流”的策略，同時還限制其同盟國的公司，例如法液空、林德公司等向中國出售設(shè)備和技術(shù)。國內(nèi)之前還存在技術(shù)標準和政策規(guī)范缺失的問題，但

16、在 2021 年 5 月，我國國家標準委正式發(fā)布了三項有關(guān)液氫的國家標準，這意味著我國液氫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展終于有法可依，涉足民用液氫領(lǐng)域的企業(yè)正逐步增多。國內(nèi)目前液氫的問題主要是成本高，關(guān)鍵設(shè)備和系統(tǒng)仍依賴進口，成本過高也導致了目前民用液氫工廠較少， 多為示范應(yīng)用工程。國內(nèi)的大型氫液化裝置主要需要突破低溫氫工況材料選用，氫、氦透平膨脹機研制和正仲氫轉(zhuǎn)化催化劑等技術(shù)難題，隨著未來技術(shù)突破，大型氫液化裝置的國產(chǎn)化將快速推進液氫成本下降。表 4：有關(guān)液氫的三項國家標準國家標準實施時間主要內(nèi)容使用范圍氫能汽車用燃料液氫2021/11/1規(guī)定了氫能汽車用燃料液氫的技術(shù)指適用于貯罐貯存、管道或標、試驗方法以及包

17、裝、標志、貯存罐車輸送的質(zhì)子交換膜及運輸?shù)囊笕剂想姵仄囉萌剂弦簹湟簹渖a(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范2021/11/1規(guī)定了液氫生產(chǎn)系統(tǒng)的基本技術(shù)要求、氫液化裝置、液氫貯存、氫氣排適用于新建、改建、擴建放、自動控制與檢測分析、電氣設(shè)施、的液氫生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計防雷防靜電及保護接地、輔助設(shè)施、安全防護的要求規(guī)定了液氫貯存和運輸過程中液氫貯適用于液氫貯罐、液氫運液氫貯存和運輸安全技術(shù)要求2021/11/1資料來源：國家標準化管理委員會、研究罐的設(shè)置、罐車和罐式集裝箱的運輸、吹掃與置換、安全與防護、事故處理的要求輸車和罐式集裝箱的貯存和運輸?shù)募夹g(shù)要求1.3 有機液態(tài)儲氫：最具發(fā)展?jié)摿Φ臍錃獾蛢r儲運技術(shù)之一有機液態(tài)儲

18、氫（LOHC）屬于化學儲存，能夠?qū)崿F(xiàn)常溫常壓下氫氣儲運。有機液態(tài)儲氫是通過加氫反應(yīng)將氫氣與甲烷（TOL）等芳香族有機化合物固定，形成分子內(nèi)結(jié)合有氫的甲基環(huán)乙烷（MCH）等飽和環(huán)狀化合物，從而可在常溫和常壓下，以液態(tài)形式進行儲存和 運輸，并在使用地點在催化劑作用下通過脫氫反應(yīng)提取出所需量的氫氣。有機液態(tài)儲氫的優(yōu)點是可在常溫常壓下以液態(tài)輸運，儲運過程安全、高效，可使用儲罐、槽車、管道等已有的油品儲運設(shè)施，且安全監(jiān)管部門和公眾對 LOHC 的憂慮相比低溫液氫和高壓氣氫要小得多。但 LOHC 還存在脫氫技術(shù)復雜、脫氫能耗大、脫氫催化劑技術(shù)亟待突破等技術(shù)瓶頸。若能解決上述問題，液態(tài)有機物儲氫將成為氫能儲

19、運領(lǐng)域最有希望取得大規(guī)模應(yīng)用的技術(shù)之一。 圖 7：氫氣有機液態(tài)儲運過程示意圖資料來源：氫能儲運技術(shù)現(xiàn)狀及其在電力系統(tǒng)中的典型應(yīng)用，研究有機液態(tài)儲氫（LOHC）的關(guān)鍵在于有機物儲氫介質(zhì)的選擇。選擇有機物儲氫介質(zhì)重點考慮的性能指標包括：1）質(zhì)量儲氫和體積儲氫性能高；2）熔點合適，能使其常溫下為穩(wěn)定的液態(tài)；3）成分穩(wěn)定，沸點高，不易揮發(fā)；4）脫氫過程中環(huán)鏈穩(wěn)定度高，不污染氫氣， 釋氫純度高，脫氫容易；5）儲氫介質(zhì)本身的成本；6）循環(huán)使用次數(shù)多；7）低毒或無毒， 環(huán)境友好等。各國對于有機物儲氫介質(zhì)的選取不同，國內(nèi)主要研究方向為 N-乙基咔唑、二甲基吲哚等，武漢氫陽能源控股有限公司已完成了千噸級 N-乙

20、基咔唑裝置的示范；德國Hydrogenious 公司主要研究方向為二芐基甲苯，已進展到應(yīng)用示范階段；日本在此方面處于領(lǐng)先地位，日本千代田化建公司主要研究方向為甲基環(huán)己烷，在 2020 年實現(xiàn)了全球首次遠洋氫運輸。上述三類方法是目前最主要走向商業(yè)化的三大體系。表 5：幾種典型的有機物儲氫介質(zhì)的儲氫性能儲氫介質(zhì)化學組常溫熔點/°沸點/°能質(zhì)量儲氫體積儲氫脫氫溫脫氫產(chǎn)產(chǎn)物化產(chǎn)物常成狀態(tài)CC/%能/(kg*m3)度/°C物學組成溫狀態(tài)環(huán)己烷C H液態(tài)6.580.747.255.930032苯C H液態(tài)06 6甲基環(huán)己烷CH液態(tài)-126.6100.96.247.430035

21、甲苯C H液態(tài)07 86 1214十氫萘C H液態(tài)-30.4185.57.365.432034萘C H固態(tài)10 18反式010 8固態(tài)12 9C H N咔唑1501706.776固態(tài)12 21C H N十二氫咔唑十二氫乙基C H N液態(tài)-84.55.817020乙基咔C H N固態(tài)咔唑14 25(TG)0唑14 13液態(tài)21 20C H二芐基甲苯260310576.2395-34液態(tài)21 38C H十八氫二芐基甲苯八氫 1，2-二甲基吲哚C H N液態(tài)<-15>260.10 1955.76170201，2-二0甲基吲C10H11N固態(tài)哚資料來源：液體有機氫載體儲氫體系篩選及應(yīng)用場景

22、分析，表 6：有機物儲氫介質(zhì)三大體系優(yōu)缺點對比體系優(yōu)點缺點甲基環(huán)己烷體系二芐基甲苯體系常溫下為液體、使用方便，價格低廉常溫下為液體，加氫和脫氫溫度較低加氫和脫氫需要較高溫度價格相對甲基環(huán)己烷較高N-乙基咔唑體系加氫和脫氫溫度較低且速率高常溫下為固體（熔點 67°C，加氫產(chǎn)物為液體），價格三者中最高，儲氫能力最弱資料來源：液體有機氫載體儲氫體系篩選及應(yīng)用場景分析，有機液態(tài)儲氫（LOHC）技術(shù)有望在未來新型能源體系中扮演重要角色，氫儲能值得關(guān)注。雙碳背景下，未來可再生能源使用比例逐漸增加，亟需解決可再生能源的波動性和不穩(wěn)定性的問題，氫儲能是一種良好的解決方案。通過可再生能源電力電解水制氫

23、，通過氫氣實現(xiàn)能量的儲存和運輸，而 LOHC 儲氫方式是諸多儲氫方式中穩(wěn)定性最高、日常維護量最小、長周期儲存成本最低的一種方式。此外，LOHC 儲氫能夠?qū)崿F(xiàn)可再生能源、電網(wǎng)、大型發(fā)電和分布式發(fā)電、氫氣加注市場等不同領(lǐng)域的交互應(yīng)用，更適合大規(guī)模、長時間的儲存。圖 8：有機物儲氫在可再生能源儲能中的角色資料來源：氫能儲運技術(shù)現(xiàn)狀及其在電力系統(tǒng)中的典型應(yīng)用，研究1.4 固態(tài)儲氫：尚處示范階段固態(tài)儲氫是指利用固體對氫氣的物理吸附或化學反應(yīng)等作用，將氫氣儲存在固體材料當中。固態(tài)儲氫一般可以做到安全、高效、高密度。根據(jù)固態(tài)材料儲氫機制的差異，主要可將儲氫材料分為物理吸附型儲氫材料、金屬氫化物基儲氫合金，復

24、雜氫化物等。目前在所有固態(tài)儲氫材料中，研究最集中、最廣泛，目前也最具有實用化前景的是金屬氫化物基儲氫合金。 圖 9：固體儲氫材料分類資料來源：氫能儲運技術(shù)現(xiàn)狀及其在電力系統(tǒng)中的典型應(yīng)用，研究金屬氫化物儲氫未來潛力巨大，尤其適合燃料電池汽車上使用。金屬氫化物是金屬合金與氫發(fā)生可逆反應(yīng)時生成的一類氫化物，以金屬氫化物形式吸附氫，然后加熱氫化物釋放氫。在實際儲氫應(yīng)用中要求金屬氫化物在數(shù)千個循環(huán)中保持其反應(yīng)性和容量。因此金屬氫化物種類很多，但只有少數(shù)適用于儲氫應(yīng)用。目前金屬氫化物的主要研究方向為 LaNi5、Mg2Ni 和 FeTi 等金屬氫化物的改性。金屬氫化物儲氫具有儲氫體積密度大、操作容易、運輸

25、方便、成本低、安全性好、可逆循環(huán)好等優(yōu)點，但是質(zhì)量效率低，如果質(zhì)量效率能夠有效提高的話，這種儲氫方式非常適合在燃料電池汽車上使用，未來潛力較大。表 7：各類儲氫合金的代表性氫化物及一些性能參數(shù)組成典型氫化物合金晶體結(jié)構(gòu)氫與金屬原子比（H/M)吸氫量（質(zhì)量分數(shù)）/%A2BMg2NiH4Mg2Ni1.33.62ABTiFeH2CsCl1.01.911ZrMn2H3C141.01.48AB2ZrV2H4.5C151.52.3AB5LaNi5H6CaCu51.01.38CaNi5H6CaCu51.01.78資料來源：氫氣儲存和運輸、研究物理吸附儲氫仍處實驗室階段。物理吸附儲氫是利用微孔材料物理吸附氫分

26、子，依靠氫氣分子與儲氫材料間較弱的范德華力進行儲氫的一種方式。其在特定條件下對氫氣具有良好的、可逆的熱力學吸附、脫附性能。這類儲氫方式所使用的儲氫材料具有高比面積、低溫儲氫性能好等優(yōu)勢，但是常溫或高溫儲氫性能差的缺點也制約了物理吸附儲氫的發(fā)展。目前大量的多闊材料包括多孔炭、沸石、金屬有機骨架等，都一直被人們認為是不錯的儲氫介質(zhì)。其中多孔碳基材料比表面積和孔容較高，化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好且密度低，更重要的是可用來重復存儲，所以備受關(guān)注。碳質(zhì)材料吸附儲氫，是近年來根據(jù)吸附理論發(fā)展起來的儲氫技術(shù)，是指用碳質(zhì)材料作為儲氫介質(zhì)的吸附儲氫。美國能源部專門設(shè)立了研究碳質(zhì)材料儲氫的財政資助。我國也將高效儲氫的

27、納米碳質(zhì)材料研究列為重點研究項目。表 8：一些典型碳材料的儲氫性能序號材料儲氫條件儲氫量1Sc 功能化石墨烯391K8.00%2碳纖維296K,105bar0.70%3納米石墨300K,10bar7.40%4熱還原氧化石墨烯300K,50bar0.32%5CO2 活化碳納米管20.1K,125bar1.00%6碳納米管薄膜室溫，大氣壓8.00%7微孔炭77K,1bar2.01%8生物質(zhì)碳材料77K,200bar6.00%9生物質(zhì)碳材料298K,200bar1.22%10介孔碳纖維303K,100bar0.80%資料來源：氫氣儲存和運輸、研究固態(tài)儲氫已有示范應(yīng)用，未來廣泛的場景應(yīng)用可期。近年來，

28、關(guān)于固態(tài)儲氫出現(xiàn)了眾多示范項目，以固態(tài)儲氫為能源供應(yīng)的大巴車、卡車、冷藏車、備用電源等在我國相繼問世。世界各國在固態(tài)儲氫應(yīng)用和新型儲氫材料的研發(fā)上取得了諸多進展，成熟的儲氫材料已在熱電聯(lián)供、儲能、車載燃料電池氫源系統(tǒng)等多個領(lǐng)域得到應(yīng)用，德國 HDW 公司甚至將開發(fā)的 TiFe 系固態(tài)儲氫系統(tǒng)用于燃料電池 AIP 潛艇中。2. 運氫：與儲氫方式密不可分，方式多樣圖 10：氫能運輸結(jié)構(gòu)圖氫氣的運輸往往和氫氣的儲存狀態(tài)息息相關(guān)。根據(jù)氫氣運輸時的狀態(tài)，我們可以將氫氣的運輸方式分為三種：氣氫輸送、液氫輸送和固氫輸送。針對不同的氫氣狀態(tài)選用不同的運輸手段。氣氫輸送：氣氫輸送往往采用長管托車和管道運輸兩種。

29、液氫輸送：液氫輸送采用液氫罐車或者專用液氫駁船運輸，LOHC 可依托油品儲運設(shè)施。固氫輸送：通過金屬氫化物存儲的氫氣可以采取更加豐富的運輸手段，駁船、大型槽車等運輸工具均可以用以運輸固態(tài)氫。資料來源：氫能儲運技術(shù)現(xiàn)狀及其在電力系統(tǒng)中的典型應(yīng)用，研究運量和運距決定儲運的方式。各種儲運方式都有自己的特點。我們認為，在當下氫能產(chǎn)業(yè)仍處初期發(fā)展階段，對于大規(guī)模、長距離運氫的需求不大，高壓氣態(tài)運氫最具性價比。但隨著氫能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，下游應(yīng)用場景逐漸豐富，對于大規(guī)模、長距離運氫的需求將逐漸增加，此時液氫輸送的優(yōu)勢將會顯現(xiàn)，并成為主流方式。在氫能發(fā)展的最終階段，各類儲氫技術(shù)將更為成熟，我們認為將會形成多種氫

30、儲運路徑并行的局面。圖 11：不同運量、運距對于儲運方式選擇的影響（美元/kg H2）ETCMaking the Hydrogen Economy Possible，研究 注：成本包括儲存、運輸、轉(zhuǎn)換成本；假設(shè)管網(wǎng)運輸方式為鹽洞儲存；雖然 LOHC 成本比低溫液氫成本更低，但是目前還未完全商業(yè)化。2.1 氣氫輸送：高壓氣氫運輸與管網(wǎng)運輸將成為未來短距離與長距離運輸?shù)闹饕緩礁邏簹鈿渫宪囀钱斚職錃舛叹嚯x運輸?shù)闹饕緩?。從我國當下氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展狀況來看，氫氣的短距離異地運輸主要通過集裝管束運輸車進行。例如，化工富余氫氣經(jīng)過脫水、脫氧等凈化流程后，經(jīng)過氫壓縮機壓縮至 20MPa，由裝氣柱充裝入集裝管

31、束運輸車。經(jīng)運輸車運至目的地后，通過高壓卸車膠管把集裝管束運輸車和卸氣柱相連接，卸氣柱和調(diào)壓站相連接，20MPa 的氫氣由調(diào)壓站減壓至 0.6MPa 并入氫氣管網(wǎng)使用。在加氫站日需求500kg 的情況下，高壓氣氫拖車運輸節(jié)省了成本與管道建設(shè)前期投資成本，在一定儲運距離以內(nèi)經(jīng)濟性最高。高壓儲氫容器自重大，氫氣的密度又很小，裝運的氫氣質(zhì)量只占總運輸質(zhì)量的 1%2%左右，因此氣態(tài)氫的拖車運輸僅適用于將制氫廠的氫氣輸送到距離不太遠，同時需用氫氣量不太大的用戶。輕量化、高壓力是未來高壓氣氫拖車的發(fā)展方向。我國當下用于高壓氣氫拖車運輸?shù)倪\輸氣瓶主要以工作壓力 20MPa 的純鋼制 I 型瓶為主，單車運輸氫

32、氣約 380kg。與國外領(lǐng)先技術(shù)仍有一定差距，國外采用 45MPa 纖維全纏繞高壓氫瓶長管托車運氫，單車運輸氫氣可達 700kg。為了提高運輸效率和適應(yīng) 70MPa 壓力等級加氫站的建設(shè)需求，我們認為高壓氣氫拖車未來將繼續(xù)向輕量化、高壓力方向發(fā)展。圖 12：高壓氣氫運輸流程資料來源：集裝管束運輸車在氫氣運輸中的應(yīng)用，研究圖 13：氫氣管道對比管道輸送是最經(jīng)濟、最節(jié)能的大規(guī)模長距離輸送氫氣的方式。管道運輸壓力一般為1.04.0MPa，輸氫量大、能耗低，但是建造管道一次性投資較大。在管道運輸發(fā)展初期， 可以積極探索摻氫天然氣方式。據(jù)中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書 2019披露，截至2019 年，美

33、國已有 2500 公里的輸氫管道，歐洲已有 1598 公里的輸氫管道，我國則僅有100 公里的輸氫管道。2021 年 6 月，中國石油天然氣管道工程有限公司中標河北定州至高碑店氫氣長輸管道可行性研究項目，管道全長約 145 公里，設(shè)計輸氫量 10 萬噸/年，是國內(nèi)目前規(guī)劃建設(shè)的最長氫氣管道。氫-天然氣混合氣的管網(wǎng)運輸。研究表明，使用已有管網(wǎng)輸送氫氣是低成本長距離輸送大量氫氣的優(yōu)選方法之一。直接把天然氣管網(wǎng)變成氫-天然氣混合氣（含氫量約 15%），僅需對原有管網(wǎng)進行適當?shù)母脑旒纯?。但是，如果要進行純氫輸送，則需要對天然氣管網(wǎng)進行實質(zhì)性的改造，包括材料和重要部件的更換、安全性措施升級等。利用天然氣

34、管網(wǎng)輸送天然氣混合氣和升級改造天然氣管網(wǎng)來輸送純氫，這兩個方面的技術(shù)分析和研發(fā)工作也是美國能源部氫能發(fā)展計劃中的主要內(nèi)容。Hydrogen CouncilMaking the Hydrogen Economy Possible，研究2.2 液氫輸送：液氫槽車運輸及 LOHC 運輸將成中期大規(guī)模、長距離運輸主要途徑液氫槽車運輸適合運距較遠，運量較大的場景。液氫的運輸、儲存容器需使用特殊合金和碳纖維增強樹脂等，而且還必須使用應(yīng)對自然蒸發(fā)的液態(tài)氫用浸液泵和高隔熱容器等特殊設(shè)備和技術(shù)。制氫廠制得的氫氣，經(jīng)過液化后，可方便地進行公路運輸，到達加氫站后可直接給液氫用戶加氫，或者通過氣化、加壓后給高壓氫罐用

35、戶加氫。槽車是液氫車運的關(guān)鍵設(shè)備，常用水平放置的圓筒形低溫絕熱槽罐。汽車用液氫儲罐其存儲液氫的容量可以達到 100m3，鐵路用特殊大容量的槽車甚至可運輸 120200m3 的液氫。液氫存儲密度和損失率與儲氫罐的容積有較大關(guān)系，大儲氫罐的儲氫效果要比小儲氫罐好。液氫槽車輸送在我國發(fā)展將成必然。液氫當下痛點問題在于短距離運輸成本較高，現(xiàn)有技術(shù)條件下，液化過程的能耗和固定投資較大，液化過程的成本占整個液氫儲運環(huán)節(jié)的90%以上，而這也造就了液氫運輸成本對于距離不敏感。未來，由于液化設(shè)備的規(guī)模效應(yīng)和技術(shù)升級，液化能耗和設(shè)備成本還有較大的下降空間。鴻達興業(yè)在內(nèi)蒙古自治區(qū)投資建設(shè)我國首個規(guī)?；拿裼靡簹漤椖?/p>

36、，年產(chǎn) 3 萬噸液氫。此外，國富氫能、嘉化能源、中科富海等多家企業(yè)也在積極拓展液氫市場，疊加 2021 年出臺的三項關(guān)于液氫的國家標準為液氫的發(fā)展提供了政策導向，民用液氫規(guī)模化趨勢已成必然。2020 年 12 月，鴻達興業(yè)完成全國首車長距離民用液氫運輸，其自主生產(chǎn)的液氫跨越 2500 多公里，是國內(nèi)液氫長距離運輸?shù)闹匾锍瘫?。圖 14：液氫公路槽車Linde，研究液氫駁船運輸適用于跨國運氫。液氫還可使用駁船運輸，這和運輸液化石油氣相似， 不過需要更好的絕熱材料，使液氫在長距離運輸過程中保持液態(tài)，駁船上裝載容量很大的存儲液氫的容器。用于船運的液氫儲罐容積可達 1000m3 以上，且無需經(jīng)過人口密

37、集區(qū)域， 相較于陸運更加安全、經(jīng)濟。日本川崎重工建造的全球首艘液氫運輸船“SUISO FRONTIER “于 2021 年 5 月 24 日在神戶市面向媒體公開，12 月 24 日開啟首航，從日本駛往澳大利亞，提取第一批貨物，船上搭載了川崎重工播磨工廠制造的氫氣儲罐，這種長 25 米、高16 米的橢圓形儲罐能夠儲存 1250m3 的液氫。液氫駁船運輸?shù)陌l(fā)展將由未來當?shù)刂茪涑杀镜母叩蜎Q定。采用液氫駁船運輸?shù)臍錃馔沁M口的，這部分船舶進口的氫能源將與當?shù)厣a(chǎn)的氫能源直接競爭，當?shù)氐闹茪涑杀舅郊捌浣当緷摿⒊蓻Q定性因素。就液氫駁船運輸較為領(lǐng)先的日本而言，未來液氫駁船運輸將搶占日本近半氫氣運輸市場

38、。日本政府提出，到 2050 年日本的氫氣用量大約為 2千萬噸，約為 2020 年的 5000 倍。川崎重工表示，計劃在 2050 年，用 80 艘船舶運輸日本國內(nèi)所需 2 千萬噸氫氣中的 900 萬噸。川崎重工將斥資 5.78 億美元建造全球首艘大型液化氫運輸船，改傳將配備 4 個可分別儲存 4 萬 m3 液化氫的儲罐，預計 2026 年完工。液體有機氫（LOHC）輸送可依托已有的油品儲運設(shè)施，有望在大規(guī)模儲運氫方面擔任重要角色。氫氣的大規(guī)模運輸除了利用管道運輸，還可利用 LOHC 的方式，依托已有的管道、儲罐、接卸設(shè)施、槽車、火車罐車、油船等油品儲運設(shè)施實現(xiàn)大宗的儲存和運輸。新建氫氣管道需

39、要大量的前期投入成本，利用已有天然氣管道摻氫的方式運輸，到達目的地后，還需分離氫氣，實施的復雜性和挑戰(zhàn)性較大。我們認為在氫氣輸送管網(wǎng)尚未廣泛建設(shè)之前，LOHC 輸送有望在大規(guī)模儲運氫方面擔任重要角色。圖 15：LOHC 大宗儲運的方式圖 16：LOHC 的跨洋運輸與國際氫貿(mào)易 資料來源：液體有機氫載體儲氫體系篩選及應(yīng)用場景分析、研究資料來源：液體有機氫載體儲氫體系篩選及應(yīng)用場景分析、研究2.3 固氫輸送：仍處試驗階段、未來有望豐富短距離運氫途徑固氫輸送仍處研究階段，未來有望豐富短距離運氫途徑。固態(tài)氫的運輸是指用固體儲氫材料通過物理、化學吸附或形成氫化物儲存氫氣，目前最具實用化價值的是使用儲氫合

40、金儲存氫氣，然后運輸裝有儲氫材料的容器。輕質(zhì)儲氫材料（如鎂基儲氫材料）兼具高的體積儲氫密度和重量儲氫率，作為運氫裝置具有較大潛力。將低壓高密度固態(tài)儲罐僅作為隨車輸氫容器使用，加熱介質(zhì)和裝置固定放置于充氫和用氫現(xiàn)場，可以實現(xiàn)氫的快速充裝及其高密度高安全輸運，提高單車運氫量和運氫安全性。但是由于儲氫合金價格高（通常幾十萬元/噸），放氫速度慢，還需要加熱，并且儲氫合金本身很重，長距離運輸不具備經(jīng)濟性。目前尚未有固態(tài)氫氣運輸?shù)陌咐黝悆洳牧洗蠖继幱谘芯侩A段。我們認為在未來固氫運輸有望成為一種短距離氫氣運輸?shù)耐緩?。?9：高壓氣氫、液氫、鎂基固態(tài)儲氫運營段經(jīng)濟性對比加氫站車輛充裝原料氣運營成本支出點

41、儲運方式高壓氣氫增壓設(shè)備折舊&能耗（+）充裝設(shè)備折舊&能耗（+）長管拖車折舊&運營成本（+）增壓設(shè)備折舊&能耗（+）液氫液化設(shè)備投入&能耗（+）充裝設(shè)備投入&能耗（+）液氫槽車折舊&運營成本（+）增壓設(shè)備折舊能耗（+）鎂基固態(tài)無充裝設(shè)備投入&能耗（+）固態(tài)儲氫車折舊&運營成本（+）放氣及增壓設(shè)備折舊&能耗（+）資料來源：香橙會研究院、研究注：應(yīng)用“+”的數(shù)量來比較各環(huán)節(jié)成本情況3. 氫儲運設(shè)備空間巨大，關(guān)注儲氫瓶及碳纖維3.1 未來 10 年加氫站擴充 10 倍，車載儲氫瓶迎來黃金十年氫能承壓設(shè)備受到加氫站與燃料電

42、池汽車需求帶動，有望快速增長。截至 2019 年底，中國已經(jīng)建成和在建的加氫站有 130 座以上，其中 61 座已經(jīng)建成，加氫站數(shù)量全球排名第三，儲氫壓力容器（含緩沖罐等）將近 1000 臺，氫燃料電車汽車累計銷售 6164 輛，商用車保有量全球第一，車載高壓氫氣瓶已經(jīng)超過 2.5 萬只。據(jù)中國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告 2020， 到 2030 年，我國加氫站將達 1800 座，燃料電池汽車超過 100 萬輛，車載高壓氫氣瓶將超過 300 萬只。儲氫承壓設(shè)備可根據(jù)氫的狀態(tài)分為氣態(tài)儲氫設(shè)備，液態(tài)儲氫設(shè)備，固態(tài)儲氫設(shè)備和復合儲氫設(shè)備。1）氣態(tài)儲氫設(shè)備：主要用于儲存高壓氫氣，包括固定式儲氫壓力容器和高壓氫氣

43、瓶，具有充氫、放氫速度快，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，缺點是體積儲氫密度較低，并且需要高壓力儲存，以增大儲氫密度。目前，氣態(tài)儲氫設(shè)備技術(shù)相對成熟，市場需求的主流儲氫方式。2）液態(tài)儲氫設(shè)備：主要用于儲存液氫，包括固定式液氫儲罐和液氫瓶的優(yōu)點是儲氫密度高，缺點是氫氣液化能耗高、長時間存放液氫存在蒸發(fā)損失的問題。在我國目前主要應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，民用領(lǐng)域正在提速。3）固態(tài)儲氫容器：固態(tài)儲氫是通過氫與材料發(fā)生化學反應(yīng)或者物理吸附將氫儲存與固體材料中，優(yōu)點是儲氫壓力較低、體積儲氫密度高、可純化氫氣；缺點是質(zhì)量儲氫密度低、充放氫需要熱交換。我國固態(tài)儲氫容器已在通訊基站、加氫站有應(yīng)用。4）復合儲氫容器：為了提高儲氫

44、密度，近年出現(xiàn)了高壓固態(tài)復合儲氫氣瓶和高壓深冷復合儲氫氣瓶。圖 17：儲氫承壓設(shè)備體系資料來源：中國氫能承壓設(shè)備風險分析和對策的幾點思考，輸氫承壓設(shè)備主要用于將氣氫或者液氫從產(chǎn)地運輸?shù)浇K端用戶，主要分為氣態(tài)輸氫設(shè)備和液態(tài)輸氫設(shè)備。1）氣態(tài)輸氫設(shè)備：主要用于輸送、分配氫氣，包括運氫設(shè)備和氫氣管道。運氫設(shè)備主要有氫氣長管拖車和氫氣管束式集裝箱，通常采用鋼制大容積無縫高壓氣瓶和鋼制內(nèi)膽碳纖維環(huán)向纏繞氣瓶。氫氣管道主要有輸氫管道和配氫管道。2）液態(tài)輸氫設(shè)備：主要用于輸送液氫，包括液氫鐵路加注運輸車、液氫汽車罐車、液氫罐式集裝箱和液氫管道等。圖 18：輸氫承壓設(shè)備體系資料來源：中國氫能承壓設(shè)備風險分析和

45、對策的幾點思考、研究車載高壓儲氫瓶受燃料電池車帶動，2030 市場空間破千億。車載高壓儲氫瓶是目前眾多儲氫設(shè)備中，技術(shù)相對成熟，已經(jīng)具備商業(yè)化程度的一種儲氫設(shè)備。我們認為車載高壓儲氫瓶在未來十年將迎來快速發(fā)展期。車載高壓儲氫瓶的發(fā)展與氫燃料電池汽車的發(fā)展正相關(guān)，據(jù)中國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告 2020，2022/2025/2030 年氫燃料電池車保有量為1/10/100 萬輛，氫燃料電池車將在客車、重卡、物流車等車型領(lǐng)域快速放量，由于商用車和乘用車在氫耗和系統(tǒng)成本等方面差距較大，我們對燃料電池汽車進行拆分計算，綜合中國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告 2020中的氫燃料電池汽車滲透率，我們合理估計 2022/2025

46、/2030 年氫燃料電池汽車商用車占比 100%/90%/80%。據(jù)節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖 2.0， 2025 年氫燃料電池商用車要求里程續(xù)航500km，其中客車百公里氫耗5.5kg，2030 年要求續(xù)航里程800km，其中重卡百公里氫耗10kg；2025 年氫燃料電池乘用車要求歷程續(xù)航650km，百公里氫耗1kg，2030 年要求續(xù)航里程800km，百公里氫耗0.8kg。綜合中國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告 2020，我們對百公里氫耗與續(xù)航里程進行合理估計，最終測算得出 2022/2025/2030 年高壓儲氫瓶累計市場空間達 20/119/1118.4 億元，2026 2030 年單年市場空間有望

47、超過 200 億。表 10：高壓儲氫瓶市場空間測算指標2022E2025E2030E燃料電池車保有量（萬輛）110100燃料電池商用車保有量（萬輛）19.590燃料電池乘用車保有量（萬輛）0110商用車百公里氫耗（kg/100km）876乘用車百公里氫耗（kg/100km）111商用車續(xù)航里程（km）500500800乘用車續(xù)航里程（km）650650800商用車儲氫系統(tǒng)價格（元/kg）500035002500乘用車儲氫系統(tǒng)價格（元/kg）1200081006000高壓儲氫瓶市場（億元）20.0119.01118.4資料來源：節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖 2.0，中國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告 2020、

48、研究高壓儲氫瓶將迎黃金十年，2022-2030 年均復合增長率超過 60%，“卡脖子”難題有望突破。我國在高壓儲氫瓶方面與國際領(lǐng)先技術(shù)仍有一定差距，差距主要在于對于 IV 型儲氫瓶的應(yīng)用，我國主要應(yīng)用 III 型儲氫瓶，IV 型儲氫瓶對于我國氫能產(chǎn)業(yè)仍屬“卡脖子” 難題。目前 IV 型儲氫瓶基本處于測試階段，2020 年 12 月，斯林達車用 IV 型儲氫瓶通過“三新”評審，成為國內(nèi)首家通過“三新”評審的 IV 型儲氫瓶制造廠家。奧揚科技的 IV 儲氫瓶產(chǎn)品指標已經(jīng)通過歐盟、加拿大等第三方測試認證，產(chǎn)品各項性能指標良好，預計2021 年年底前可完成產(chǎn)品的型式試驗。氫能用高壓儲氫瓶強調(diào)安全性與成

49、本的結(jié)合，技術(shù)壁壘較高，推薦關(guān)注國富氫能、中材科技、斯林達、京城股份等。3.2 車載儲氫瓶蓄勢待發(fā)，推動碳纖維產(chǎn)業(yè)進入新高度碳纖維行業(yè)存在明顯的供不應(yīng)求特征，國產(chǎn)化正提速。據(jù)賽奧碳纖維技術(shù)2020 年全球碳纖維復合材料市場報告，2020 年中國碳纖維總需求為48851 噸，其中國產(chǎn)量僅18500噸，預計 2025 年我國碳纖維需求約為 15 萬噸，2025 年全球碳纖維需求約為 20 萬噸，2030 年全球碳纖維需求約為 40 萬噸。2020 年國產(chǎn) 18500 噸銷量，相比 2019 年的 12000 噸，增長率為 54.2%，并且連續(xù)四年增長率超過 30%。應(yīng)用方面，風電葉片為最主要的應(yīng)用

50、，占比超過 40%，高壓儲氫罐應(yīng)用僅占 4%。圖 19：2015-2020 年我國碳纖維應(yīng)用總量（噸）600005000060%54.2%48.1%50.0%35.0%14.3%50%4000040%3000030%2000020%1000010%02015進口量201620172018國產(chǎn)量20190%2020碳纖維應(yīng)用量增速（右軸）國產(chǎn)碳纖維應(yīng)用量增速（右軸）資料來源：中國化學纖維工業(yè)協(xié)會，混配模成型2% 3%電子電氣 汽車 其他3%航天航空4%壓力容器4%2%建筑補強5%風電葉片41%碳碳復材6%體育休閑14%體育休閑30%碳碳復材5%其他建筑4%4%風電葉片29%壓力容器8%混配模成型

51、9%汽車12%航空航天15%圖 20：2020 年全球碳纖維應(yīng)用分布圖 21：2020 年我國碳纖維應(yīng)用分布資料來源：2020 年全球碳纖維復合材料市場報告，研究資料來源：2020 年全球碳纖維復合材料市場報告，研究儲氫瓶的痛點在于成本，儲氫瓶成本下降關(guān)鍵在于碳纖維成本的下降。據(jù) DOE 數(shù)據(jù)， 目前車載儲氫瓶成本在 16 美元/kwh21 美元/kwh，而未來目標為 8 美元/kwh，仍有超 過 50%的成本下降空間，目前 700bar 的 IV 型瓶成本中，碳纖維成本占總成本 52%，要想達到儲氫瓶 8 美元/kwh 的最終目標，碳纖維的成本需要下降至 13 美元/kg。目前我國儲氫瓶用碳

52、纖維主要供應(yīng)商為中復神鷹，然而受目前碳纖維行業(yè)嚴重供不應(yīng)求的影響，碳纖維用壓力容器售價大幅上升，2021 年上半年售價上升至 151.55 元/kg，同比上升 19.42%。圖 22：700bar，IV 型，5.6kg 儲氫罐成本拆分圖 23：20182021H1 中復神鷹壓力容器用碳纖維售價情況10%4%和其他零部件樹脂輔助設(shè)施組裝34%碳纖維52%1601401201008060402025%151.55126.91115.94119.6919.42%6.03%3.23%20%15%10%5%02018201920200%2021H1銷售單價（元/kg；左軸）同比增長（%；右軸）DOE，資料來源：公司公告，儲氫罐將成碳纖維主要應(yīng)用場景，2030 年占比有望超 30%。碳纖維是儲氫瓶的關(guān)鍵材料，據(jù) DOE 數(shù)據(jù)，碳纖維占儲氫系統(tǒng)成本超過 50%。據(jù)中科院寧波材料所特種纖維事業(yè)部數(shù)據(jù)，乘用車碳纖維用量約為 75kg/輛，商用車碳纖維用量約為 320kg/輛。據(jù)此測算2022/2025/2030 年儲氫罐用碳纖維累計用量為 0.32/3.12/29.55 萬噸，我們估算2022/2025/2030 年儲氫罐用碳纖維年需求量為 0.2/1.21/9.52 萬噸，據(jù)2020 年全球碳纖維復合材料市場報告，未來五