氫能源行業系列報告之儲運氫篇：氫能應用催生千億儲運市場看好碳纖維儲罐與液氫突破-20220309（41頁）.pdf

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1、 行業及產業 行業研究/行業深度 證券研究報告 環保 2022 年 03 月 09 日 氫能應用催生千億儲運市場 看好碳纖維儲罐與液氫突破 看好 氫能源行業系列報告之儲運氫篇 相關研究 轉 本期投資提示： 氫氣有四大儲氫方式，并且氫儲運環節發展催生氫能承壓設備引來發展契機，車載高壓儲氫瓶將迎來黃金十年。我國氫能源供應中心和消費中心呈逆向分布，在資源上“西富東貧，北多南少”，而在需求上恰恰相反，這就決定了儲運氫環節在整個氫能產業鏈的重要性。按照儲氫狀態來分，儲氫方式可以分為氣態儲氫、液態儲氫以及固態儲氫，按照具體方式不同，液態儲氫又可分為低溫液態儲氫和有機液態儲氫。相關的氫能承壓設備種類繁多，車

2、載高壓儲氫瓶成長確定性較大，目前技術已經成熟，受下游燃料電池車的帶動，我們認為 2030 年累計市場空間將突破千億。 在目前氫氣短距離運輸的應用場景下， 高壓氣態儲氫技術應用是我國主流的氫氣儲運方式。高壓氣態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。這是一種低成本、應用廣泛，并且灌裝和使用操作簡單的儲氫方式。高壓氣態儲氫應用領域主要包括運輸、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地運輸到使用地點或者加氫站。采用汽車運輸，設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的重要組成部分。目前高壓氫氣加

3、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 35MPa 和 70MPa。碳纖維作為高壓儲氫瓶的關鍵材料，隨著其國產化替代的進程加速，我國儲氫罐將不斷提升高壓復合儲氫罐的承壓能力和質量儲氫密度，使之向高壓力及輕量化的趨勢發展。長期來看，隨著氫能產業的發展，下游應用場景的不斷豐富，大規模長距離運氫成為必然， 此時高壓氣氫拖車不具備經濟性， 管網運輸是最好的解決方案。 低溫液態儲氫是氫儲運的未來趨勢，固態儲氫仍處試驗階段，未來有望豐富短距離運氫途徑。低溫液態儲氫屬于物理儲

4、存，是一種深冷的氫氣存儲技術。目前該技術已有應用，主要集中在航空航天軍用領域，民用液氫正處于初期階段，從無到有。出于液氫自身體積能量很高的原因，在大規模、遠距離的氫能儲運中具有極低的成本優勢，因此液氫的制備和輸送在我國發展將成為必然。低溫液氫可采用液氫槽車、液氫駁船等方式運輸，液氫槽車運輸可使用于大規模、中長距離運輸（300km），具有經濟性，將在氫能產業發展中期成為主流運輸方式，而液氫駁船主要使用遠洋運輸，跨國貿易。固態儲氫材料的應用和輸送，目前仍處于實驗室階段，已有示范應用，是未來極具潛力的一種方式，對于燃料電池車的應用場景需抱有想象空間。 投資邏輯： 受益于燃料電池的帶動，我們認為高壓儲

5、氫罐在短中期極具成長性，建議關注具有高壓儲氫罐生產能力的國富氫能、中材科技、斯林達、未勢能源、奧揚科技。碳纖維作為高壓儲氫罐的關鍵材料，并且具備下游豐富的應用場景，有望被提升至新高度，建議關注中復神鷹、光威復材。液氫產業鏈將引來突破，液氫制取是最重要的環節，氫氣液化設備國產化值得關注，建議關注中科富海、國富氫能、厚普股份、冰輪環境、深冷股份、中泰股份、嘉化能源、鴻達興業。 風險提示：政策節奏低于預期、氫氣液化設備技術突破低于預期、氫能下游需求低于預期 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第2頁 共42頁 簡單金融 成就夢想 投資案件

6、 結論和投資分析意見 我們認為由于氫能供應和需求呈逆向分布， 氫儲運環節的重要性不容小覷。 短期看，我們認為高壓氣氫儲運仍然是最主要的氫儲運方式， 尤其適用于當下國內短距離運氫的場景。中期看，我們認為液氫儲運將會成為主流方式，液氫儲運成本對于運輸距離不敏感，故而更加適用于中長距離的氫儲運。長期看，管網運輸是氫能產業發展到成熟階段的主流運輸方式，屆時對于大規模、長距離運氫的需求迫切，管網運輸是良好的解決方案。我們認為車載高壓儲氫瓶確定性較大，建議關注國富氫能、中材科技、斯林達、未勢能源、 奧揚科技。 碳纖維作為高壓儲氫瓶的主要材料， 并且具備下游豐富的應用場景，碳纖維產業將會被提升至新高度，建議

7、關注中復神鷹、光威復材。氫氣液化作為液氫產業鏈最重要一環，技術壁壘較高，建議關注中科富海、國富氫能、厚普股份、冰輪環境、深冷股份、中泰股份、嘉化能源、鴻達興業。 原因及邏輯 總體來看，氫能的供應中心和消費中心呈逆向分布，在資源上呈現“西富東貧，北多南少”的格局，而在需求上恰恰相反，這就決定了氫儲運環節在氫能產業鏈中的重要性。在眾多氫儲運方式中，我們認為高壓氣氫和低溫液氫機會最大，也是最具確定性的兩類方式。通過對高壓氣氫的挖掘，綜合下游燃料電池車應用的發展，我們認為高壓儲氫瓶將會快速發展，而碳纖維作為高壓儲氫瓶的關鍵材料，我們認為碳纖維的需求將會被進一步激發，高壓儲氫瓶也將會成為碳纖維的一大主要

8、應用。通過對液氫產業鏈的挖掘，氫氣液化環節是液氫成本較高的原因，一方面由于高昂的設備成本、另一方面由于液化能耗高，這也意味著液氫若想降本，需從液化環節入手。氫氣液化設備核心技術一直掌握在外企手中，我國已經取得一定進展，相信不久將會形成質的飛躍，一旦形成技術突破，成本降低，液氫儲運的運用端需求將被打開。綜合國外液氫現狀，我們認為我國液氫的需求將會大幅上升，因此我們認為液氫產業鏈各個環節都值得關注，首當其沖的是氫氣液化設備。 有別于大眾的認識 市場可能低估了氫儲運在氫能產業鏈中的重要性。 我們認為氫儲運環節實際上是目前最制約氫能產業發展的一個環節，相比于氫能產業相對發達的地區，我國氫儲運技術相對簡

9、單，僅僅是高壓氣氫較為成熟，但仍和國際領先技術有差距。事實上，我們若想在二十一世紀迎接氫能社會，必須重視氫儲運環節，如何選用合適方式應對不同應用場景是決定氫能最終成本的一大關鍵因素，豐富儲運方式，并盡可能地降低各類方式的成本是儲運氫環節不容忽視的。 市場可能低估了液氫未來發展的潛力。 液氫在我國一直以來應用于航天航空等軍用領域，民用領域基本為零，直到 2020 年民用液氫領域從無到有，目前已有多家企業對液氫產業鏈進行布局，綜合液氫在氫能產業相對發達地區的地位，液氫在中長距離儲運氫的適用性，以及 2021 年頒布的有關液氫的三項國家標準對于液氫行業的規范作用，我們認為液氫極具發展潛力。 oUoU

10、PB8WnUxUaQcM9PoMpPsQpNfQpPpMlOpOrR9PqQuNxNoPwPwMmMpN 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第3頁 共42頁 簡單金融 成就夢想 1. 儲氫：四大方式，各有千秋 . 6 1.1 高壓氣態儲氫：當前最成熟的儲氫技術，占絕對主導地位 . 8 1.2 低溫液態儲氫：尚處起步階段，未來大規模用氫的良好解決方案 . 10 1.3 有機液態儲氫：最具發展潛力的氫氣低價儲運技術之一 . 12 1.4 固態儲氫：尚處示范階段 . 15 2. 運氫：與儲氫方式密不可分，方式多樣 . 17 2.1 氣氫輸送：高壓氣氫運輸與管網運輸將成為未來短距離

11、與長距離運輸的主要途徑 . 18 2.2 液氫輸送：液氫槽車運輸及 LOHC 運輸將成中期大規模、長距離運輸主要途徑 . 20 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 . 22 3. 氫儲運設備空間巨大，關注儲氫瓶及碳纖維 . 23 3.1 未來 10 年加氫站擴充 10 倍，車載儲氫瓶迎來黃金十年 . 23 3.2 車載儲氫瓶蓄勢待發，推動碳纖維產業進入新高度 . 26 4. 液氫產業鏈突圍在即，關注民用液氫領域的突破 . 29 4.1 液氫制?。阂簹洚a業鏈核心環節 . 29 4.2 液氫儲運：確保液氫優越性 . 32 4.3 液氫加氫站：氫氣大規模發展必經之路 . 33

12、 4.4 民用液氫項目快速布局，2030 年氫液化設備空間近千億 . 36 4.5 相關公司情況整理 . 39 5. 燃料電池步入快車道，儲運氫各領域龍頭強者恒強 . 40 6. 風險提示 . 41 目錄 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第4頁 共42頁 簡單金融 成就夢想 圖表目錄 圖 1：氫能全產業鏈示意圖 . 6 圖 2：裝載高壓無縫氣瓶的氫氣長管拖車 . 9 圖 3：北京飛馳競力加氫站大容積全多層高壓儲氫容器 . 9 圖 4：低溫液氫生產流程圖 . 10 圖 5：大型液氫球型儲罐 . 11 圖 6：LNG 罐式集裝箱 . 11 圖 7：氫氣有機液態儲運過程示意圖

13、. 13 圖 8：有機物儲氫在可再生能源儲能中的角色 . 14 圖 9：固體儲氫材料分類 . 15 圖 10：氫能運輸結構圖 . 17 圖 11：不同運量、運距對于儲運方式選擇的影響（美元/kg H2） . 17 圖 12：高壓氣氫運輸流程 . 19 圖 13：氫氣管道對比 . 19 圖 14：液氫公路槽車 . 21 圖 15：LOHC 大宗儲運的方式 . 22 圖 16：LOHC 的跨洋運輸與國際氫貿易 . 22 圖 17：儲氫承壓設備體系 . 23 圖 18：輸氫承壓設備體系 . 24 圖 19：2015-2020 年我國碳纖維應用總量（噸） . 26 圖 20：2020 年全球碳纖維應用

14、分布 . 27 圖 21：2020 年我國碳纖維應用分布 . 27 圖 22：700bar，IV 型，5.6kg 儲氫罐成本拆分 . 28 圖 23：20182021H1 中復神鷹壓力容器用碳纖維售價情況 . 28 圖 24：液氫產業鏈 . 29 圖 25：不同氫液化方法的能耗 . 30 圖 26：氫膨脹制冷氫液化循環流程 . 31 圖 27：氦膨脹制冷氫液化循環流程 . 31 圖 28：氣氫加氫站與液氫加氫站工作流程 . 33 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第5頁 共42頁 簡單金融 成就夢想 圖 29：中科富海 1.5TPD 氫液化裝置 . 38 圖 30：中科富海

15、 5TPD 氫液化裝置 . 38 表 1：儲氫技術對比 . 7 表 2：氫氣壓縮機對比 . 8 表 3：儲氫瓶組類別 . 9 表 4：有關液氫的三項國家標準 . 12 表 5：幾種典型的有機物儲氫介質的儲氫性能 . 13 表 6：有機物儲氫介質三大體系優缺點對比 . 14 表 7：各類儲氫合金的代表性氫化物及一些性能參數 . 15 表 8：一些典型碳材料的儲氫性能 . 16 表 9：高壓氣氫、液氫、鎂基固態儲氫運營段經濟性對比 . 22 表 10：高壓儲氫瓶市場空間測算 . 25 表 11：高壓儲氫罐用碳纖維需求測算 . 28 表 12：高壓氣氫和液氫儲運成本對比 . 32 表 13：加氫站投

16、資成本拆分 . 34 表 14：液氫泵優點 . 36 表 15：美國加州規劃的 111 座加氫站成本. 36 表 16：氫液化生產線分布 . 36 表 17：液氫最新進展 . 37 表 18：氫液化裝置市場空間測算 . 38 表 19：液氫非上市公司情況介紹 . 40 表 20：可比公司估值表 . 41 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第6頁 共42頁 簡單金融 成就夢想 1. 儲氫：四大方式，各有千秋 氫儲運承上啟下，方式多樣，主要包括氣態儲氫、液態儲氫和固態儲氫。氫能產業鏈包含三個關鍵環節：氫的制取、氫的儲運以及氫的應用。氫的儲運作為承上啟下的一個環節，必須解決該環節

17、中的技術和經濟問題，氫能才能真正走進人們的日常生活。在氫經濟中，制氫環節結束后，需要遠程輸送或者直接儲存起來。由于標準狀態下氫氣的體積能量密度很低，是汽油的 1/3000，因此實現氫經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。氫的儲存方式根據其存在狀態可以分為三大類：氣態儲氫、液態儲氫和固態儲氫。其中，固態儲氫方式很多，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（即儲氫與產氫一體化）等多種類型。開發不同儲氫方式的宗旨是在安全且經濟的情況下，盡可能降低氫氣的體積，獲得高的體積儲氫密度和質量儲氫密度。 圖 1：氫能全產業鏈示意圖 資料來源： 氫能儲運技術現狀及其在

18、電力系統中的典型應用 ，申萬宏源研究 四大儲氫方式各有千秋。通過對比 4 種儲氫技術，高壓氣態儲氫是目前應用最廣，技術最為成熟，但是在安全性和儲氫密度方面天然存在瓶頸；低溫液態儲氫技術在單位質量和單位體積儲氫密度具有絕對優勢，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；有機液態儲氫安全性更高，能夠在常溫常壓下滿足長期、長距離、大規模的氫氣儲運需求，并且能夠借助已有的油品儲運設備設施，與石油石化產業協同發展，但是目前由于脫氫能耗偏高、脫氫催化劑開發難度大、有機物隨著 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第7頁 共42頁 簡單金融 成就夢想

19、循環次數增加儲氫性能下降等問題，距離大規模商業化還有一段時間；固體材料儲氫擁有巨大潛力，但目前還處于研究階段。 表 1：儲氫技術對比 儲氫方式 體積儲氫密度（kg/m3） 質量儲氫密度/% 壓力/bar 溫度/K 優點 缺點 發展現狀 氣態儲氫 高壓氣態儲氫 約 33 13 800 298 技術成熟； 結構簡單； 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 技術最為成熟，目前主要應用：普通鋼瓶；少量儲存； 輕質高壓儲氫罐；多用于氫燃料電池 液態儲氫 低溫液態 71 約 40 1 21 單位體積儲氫密度大， 單位質量熱值高； 遠距離輸運成本低；加注效率高； 安全性相對

20、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域；關鍵設備和系統仍依賴進口，由于民用成本過高，目前在運營的民用液氫工廠較少，且單套產能較小，多為示范應用工程。 有機液態 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 應用少，仍處于技術攻關階段 固態儲氫 物理吸附儲氫 150 100 14 1 298 資料來源：氫能儲運技術現狀及其在電力系統中的典型應用、液氫儲運技術及標準化、氫能儲存與輸運、申萬宏源研究 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第8頁 共42頁

21、簡單金融 成就夢想 1.1 高壓氣態儲氫：當前最成熟的儲氫技術，占絕對主導地位 高壓氣態儲氫是目前工程化程度最高的儲氫技術， 儲氫密度、 安全性、 成本相互制約。高壓氣態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。這是一種應用廣泛、灌裝和使用操作簡單的儲氫方式，其優點是設備結構簡單、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，對儲氫罐材質、結構要求也隨之升高，成本會大幅增加，安全性也難以保障。 高壓氣態儲氫關鍵環節在于壓縮和儲存。壓縮過程的關

22、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不同。壓縮機可以視為一種真空泵，它將系統低壓側的壓力降低，并將系統高壓側的壓力提高，從而使氫氣從低壓側向高壓側流動。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。 表 2：氫氣壓縮機對比 氫氣壓縮機類型 壓縮比 工作原理 應用場景 特征 往復式壓縮機 3:1-4:1 利用氣缸內的活塞

23、來壓縮氫氣； 曲軸的回轉運動轉變為活塞的往復運動。 壓力在 30MPa 以下的壓縮機 流量大，但單級壓縮比較小，運轉可靠度較高，并可單獨組成一臺由多級構成的壓縮機 膜式壓縮機 20:1 靠隔膜在氣缸中做往復運動來壓縮和輸送氣體的往復壓縮機； 隔膜沿周邊由兩限制板夾緊并組成氣缸，隔膜由液壓驅動在氣缸內往復運動，從而實現對氣體的壓縮和輸送。 壓力在 30MPa 以上 容積流量較小 壓縮比高；壓力范圍廣；密封性好；無污染；氫氣純度高；但流量小 離心式壓縮機 通過葉輪轉動，將離心力作用于氫氣，迫使氫氣流向葉輪外側，壓縮機殼體收集氫氣，并將其壓送至排氣管，氫氣流向外側時會在連接有進氣管的中心位置形成一個

24、低壓區域。 大型氫氣壓縮機組 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第9頁 共42頁 簡單金融 成就夢想 螺桿式壓縮機 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 大型氫氣壓縮機組 回轉式壓縮機 容積式壓縮機的一種，采用旋轉的盤狀活塞將氫氣擠壓出排氣口 主要用于小型設備系列 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 資料來源：氫氣儲存和輸運、申萬宏源研究 儲氫容器通過對其內部的結構和材料的迭代來提升單位質量儲氫密度。高壓氫氣通常用圓柱形高壓氣罐或者氣瓶灌裝。高壓儲氫容器技術的發展歷史主要由金屬儲氫容器、金

25、屬內襯環向纏繞復合儲氫容器、金屬內襯環向+縱向纏繞復合儲氫容器、螺旋纏繞容器以及全復合塑料內襯儲氫容器等階段組成。目前，高壓氣態儲氫容器主要分為純鋼制金屬瓶（I型）、鋼制內膽纖維纏繞瓶（II 型）、鋁內膽纖維纏繞瓶（III 型）及塑料內膽纖維纏繞瓶（IV 型）?；仡檭淙萜鞯难葑冞^程，其本質是通過改變結構及材料，提升單位質量儲氫密度。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膽外纏繞多種纖維固化后形成增強結構，通過不改善內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量儲氫密度。 表 3：儲氫瓶組類別 類型 I 型瓶 II 型瓶 III 型瓶 IV 型

26、瓶 材質 鉻鉬鋼 鋼制內膽 纖維環向纏繞 鋁內膽 纖維全纏繞 塑料內膽 纖維全纏繞 工作壓力(MPa) 17.5-20 26.3-30 30-70 30-70 應用情況 加氫站等固定式儲氫應用 國內車載 國際車載 資料來源：中國氫能源及燃料電池產業白皮書 2019、申萬宏源研究 高壓氣態儲氫應用領域主要包括運輸、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地運輸到使用地點或者加氫站。采用汽車運輸，設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

27、：高壓氣態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 35MPa 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 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第10頁 共42頁 簡單金融 成就夢想 資料來源： 氫氣儲存和運輸 、申萬宏源研究 資料來源： 氫氣儲存和運輸 、申萬宏源研究 1.2 低溫液態儲氫：尚處起步階段，未來大規模用氫的良好解決方案 低溫液態儲氫屬于物理儲存， 是一種深冷氫氣存儲技術。 氫氣經過壓縮后， 深冷到 21K（約-253C）以下，使之變為液氫

28、，然后存儲到特制的絕熱真空容器(杜瓦瓶)中。該方式的優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積儲氫密度。但是液氫的沸點極低（-252.78C），與環境溫差極大，對儲氫容器的絕熱要求很高。對于大規模、遠距離的氫能儲運，低溫液態儲氫有較大優勢。 圖 4：低溫液氫生產流程圖 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第11頁 共42頁 簡單金融 成就夢想 資料來源： 21 世紀的能力：氫與氫能 ，申萬宏源研究 低溫液氫的存儲技術關鍵在

29、于液氫儲罐。液氫的體積密度大、質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，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，移動式液氫儲罐廠采用臥式圓柱形，結構、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，可實現液氫工廠到液氫用戶的直接儲供，減少了液氫轉注過程的蒸發損失，且運輸方式靈

30、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，無損儲存的關鍵在于液氫儲罐絕熱性能的提升：由傳統的被動絕熱方式向主動絕熱技術轉變，將更低導熱率、更高低溫性能的材料應用于液氫儲罐。因此，我們認為大容積、低蒸發率液氫儲罐的研發是液氫存儲技術發展的重要方向。 圖 5：大型液氫球型儲罐 圖 6：LNG 罐式集裝箱 資料來源：Stuart Howes、申萬宏源研究 資料來源：中化集團、申萬宏源研究 我國低溫液氫目前尚處于起步階段，主要應用于航天航空領域。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

31、相比，用液氫作航空燃料，能夠大幅改善飛機各類性能參數。液氫燃料在航天領域是一種難得的高能推進劑燃料，氫氧發動機的推進比沖 I=391s，除了有毒的液氟外，液氫的比沖是最高的，因此在航天領域得到重要應用。此外，液氫由于能夠大幅提高氫氣的純度， 在液氫溫度下， 氫氣中絕大多數有害雜質將被固化去除， 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， 液氫還可應用在高端制造、冶金、電子等產業領域，但由于目前低產能導致的液氫成本過高，除了航空航天領域，在其他領域基本處于空白階段。 技術封鎖嚴重限制我國液氫的發展，期待技術突破帶動產業化放量。液氫是未來氫能源大規

32、模應用的重要解決方案， 能夠使下游用戶既便宜又便捷地使用氫能源。 美國、 歐洲、 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第12頁 共42頁 簡單金融 成就夢想 日本從液氫的儲存到使用，包括加氫站全部都有了比較規范的標準和法規，液氫發展產業鏈比較完備，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備和技術。國內之前還存在技術標準和政策規范缺失的問題，但在 2021 年 5 月，我國國家標準委正式發布了三項有關液氫的國家標準，這意味著我國液氫產業的發展終于有

33、法可依，涉足民用液氫領域的企業正逐步增多。國內目前液氫的問題主要是成本高，關鍵設備和系統仍依賴進口，成本過高也導致了目前民用液氫工廠較少，多為示范應用工程。國內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化催化劑等技術難題，隨著未來技術突破，大型氫液化裝置的國產化將快速推進液氫成本下降。 表 4：有關液氫的三項國家標準 國家標準 實施時間 主要內容 使用范圍 氫能汽車用燃料液氫 2021/11/1 規定了氫能汽車用燃料液氫的技術指標、試驗方法以及包裝、標志、貯存及運輸的要求 適用于貯罐貯存、管道或罐車輸送的質子交換膜燃料電池汽車用燃料液氫 液氫生產系統技術規范

34、 2021/11/1 規定了液氫生產系統的基本技術要求、氫液化裝置、液氫貯存、氫氣排放、 自動控制與檢測分析、 電氣設施、防雷防靜電及保護接地、輔助設施、安全防護的要求 適用于新建、改建、擴建的液氫生產系統的設計 液氫貯存和運輸安全技術要求 2021/11/1 規定了液氫貯存和運輸過程中液氫貯罐的設置、 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 適用于液氫貯罐、液氫運輸車和罐式集裝箱的貯存和運輸的技術要求 資料來源：國家標準化管理委員會、申萬宏源研究 1.3 有機液態儲氫：最具發展潛力的氫氣低價儲運技術之一 有機液態儲氫（LOHC）屬于化學儲存，能夠實現常溫常壓下氫氣儲運

35、。有機液態儲氫是通過加氫反應將氫氣與甲烷（TOL）等芳香族有機化合物固定，形成分子內結合有氫的甲基環乙烷（MCH）等飽和環狀化合物，從而可在常溫和常壓下，以液態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提取出所需量的氫氣。有機液態儲氫的優點是可在常溫常壓下以液態輸運，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施，且安全監管部門和公眾對 LOHC 的憂慮相比低溫液氫和高壓氣氫要小得多。 但 LOHC 還存在脫氫技術復雜、 脫氫能耗大、 脫氫催化劑技術亟待突破等技術瓶頸。若能解決上述問題，液態有機物儲氫將成為氫能儲運領域最有希望取得大規模應用的技術之一。 行業深度

36、 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第13頁 共42頁 簡單金融 成就夢想 圖 7：氫氣有機液態儲運過程示意圖 資料來源： 氫能儲運技術現狀及其在電力系統中的典型應用 ，申萬宏源研究 有機液態儲氫（LOHC）的關鍵在于有機物儲氫介質的選擇。選擇有機物儲氫介質重點考慮的性能指標包括：1）質量儲氫和體積儲氫性能高；2）熔點合適，能使其常溫下為穩定的液態；3）成分穩定，沸點高，不易揮發；4）脫氫過程中環鏈穩定度高，不污染氫氣，釋氫純度高，脫氫容易；5）儲氫介質本身的成本；6）循環使用次數多；7）低毒或無毒，環境友好等。各國對于有機物儲氫介質的選取不同，國內主要研究方向為 N-乙基咔唑、二甲

37、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，已進展到應用示范階段；日本在此方面處于領先地位， 日本千代田化建公司主要研究方向為甲基環己烷， 在 2020 年實現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化的三大體系。 表 5：幾種典型的有機物儲氫介質的儲氫性能 儲氫介質 化學組成 常溫狀態 熔點/C 沸點/C 能/% 質量儲氫體積儲氫能/(kg*m3) 脫氫溫度/C 脫氫產物 產物化學組成 產物常溫狀態 環己烷 C6H12 液態 6.5 80.74 7.2 55.9 300320 苯 C6H6

38、 液態 甲基環己烷 CH14 液態 -126.6 100.9 6.2 47.4 300350 甲苯 C7H8 液態 十氫萘 C10H18 液態 -30.4反式 185.5 7.3 65.4 320340 萘 C10H8 固態 十二氫咔唑 C12H21N 固態 76 6.7 150170 咔唑 C12H9N 固態 十二氫乙基咔唑 C14H25N 液態 -84.5 (TG) 5.8 170200 乙基咔唑 C14H13N 固態 十八氫二芐基甲苯 C21H38 液態 -34 395 6.2 57 260310 二芐基甲苯 C21H20 液態 八氫 1，2-二甲基吲哚 C10H19N 液態 260.5

39、 5.76 170200 1，2-二甲基吲C10H11N 固態 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第14頁 共42頁 簡單金融 成就夢想 哚 資料來源：液體有機氫載體儲氫體系篩選及應用場景分析，申萬宏源研究 表 6：有機物儲氫介質三大體系優缺點對比 體系 優點 缺點 甲基環己烷體系 常溫下為液體、使用方便，價格低廉 加氫和脫氫需要較高溫度 二芐基甲苯體系 常溫下為液體，加氫和脫氫溫度較低 價格相對甲基環己烷較高 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 67C， 加氫產物為液體） ，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

40、及應用場景分析，申萬宏源研究 有機液態儲氫（LOHC）技術有望在未來新型能源體系中扮演重要角色，氫儲能值得關注。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，通過氫氣實現能量的儲存和運輸，而 LOHC 儲氫方式是諸多儲氫方式中穩定性最高、日常維護量最小、長周期儲存成本最低的一種方式。此外，LOHC 儲氫能夠實現可再生能源、電網、大型發電和分布式發電、氫氣加注市場等不同領域的交互應用，更適合大規模、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： 氫能儲運技術現狀及其在電力系

41、統中的典型應用 ，申萬宏源研究 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第15頁 共42頁 簡單金融 成就夢想 1.4 固態儲氫：尚處示范階段 固態儲氫是指利用固體對氫氣的物理吸附或化學反應等作用，將氫氣儲存在固體材料當中。固態儲氫一般可以做到安全、高效、高密度。根據固態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，復雜氫化物等。目前在所有固態儲氫材料中，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： 氫能儲運技術現狀及其在電力系統中的典型應用 ，申萬宏源研究 金屬氫化物儲氫未來潛力巨

42、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生可逆反應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。在實際儲氫應用中要求金屬氫化物在數千個循環中保持其反應性和容量。因此金屬氫化物種類很多， 但只有少數適用于儲氫應用。 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、運輸方便、成本低、安全性好、可逆循環好等優點，但是質量效率低，如果質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 組成 典型氫化

43、物 合金晶體結構 氫與金屬原子比（H/M) 吸氫量（質量分數）/% 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第16頁 共42頁 簡單金融 成就夢想 A2B Mg2NiH4 Mg2Ni 1.3 3.62 AB TiFeH2 CsCl 1.0 1.911 AB2 ZrMn2H3 C14 1.0 1.48 ZrV2H4.5 C15 1.5 2.3 AB5 LaNi5H6 CaCu5 1.0 1.38 CaNi5H6 CaCu5 1.0 1.78 資料來源：氫氣儲存和運輸、申萬宏源研究 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子，依靠氫氣分子與儲氫材料間較弱的范

44、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。其中多孔碳基材料比表面積和孔容較高，化學穩定性和熱穩定性好且密度低，更重要的是可用來重復存儲，所以備受關注。碳質材料吸附儲氫，是近年來根據吸附理論發展起來的儲氫技術，是指用碳質材料作為儲氫介質的吸附儲氫。美國能源部專門設立了研究碳質材料儲氫的財政資助。我國也將高效儲氫的納米碳質材料研究列為重點研究項目。

45、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 1 Sc 功能化石墨烯 391K 8.00% 2 碳纖維 296K,105bar 0.70% 3 納米石墨 300K,10bar 7.40% 4 熱還原氧化石墨烯 300K,50bar 0.32% 5 CO2 活化碳納米管 20.1K,125bar 1.00% 6 碳納米管薄膜 室溫，大氣壓 8.00% 7 微孔炭 77K,1bar 2.01% 8 生物質碳材料 77K,200bar 6.00% 9 生物質碳材料 298K,200bar 1.22% 10 介孔碳纖維 303K,100bar 0.80% 資料來源：氫氣儲存和運輸、申

46、萬宏源研究 固態儲氫已有示范應用，未來廣泛的場景應用可期。近年來，關于固態儲氫出現了眾多示范項目，以固態儲氫為能源供應的大巴車、卡車、冷藏車、備用電源等在我國相繼問世。世界各國在固態儲氫應用和新型儲氫材料的研發上取得了諸多進展，成熟的儲氫材料已在熱電聯供、儲能、車載燃料電池氫源系統等多個領域得到應用，德國 HDW 公司甚至將開發的 TiFe 系固態儲氫系統用于燃料電池 AIP 潛艇中。 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第17頁 共42頁 簡單金融 成就夢想 2. 運氫：與儲氫方式密不可分，方式多樣 氫氣的運輸往往和氫氣的儲存狀態息息相關。根據氫氣運輸時的狀態，我們可以將氫

47、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。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氫。 圖 10：氫能運輸結構圖 資料來源： 氫能儲運技術現狀及其在電力系統中的典型應用 ，申萬宏源研究 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，在當下氫能產業仍處初期發展階段， 對于大規模、 長距離運氫的需求不大， 高壓氣態運氫最具性價比。但隨著氫能

48、產業快速發展，下游應用場景逐漸豐富，對于大規模、長距離運氫的需求將逐漸增加，此時液氫輸送的優勢將會顯現，并成為主流方式。在氫能發展的最終階段，各類儲氫技術將更為成熟，我們認為將會形成多種氫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） 行業深度 請務必仔細閱讀正文之后的各項信息披露與聲明 第18頁 共42頁 簡單金融 成就夢想 資料來源：ETCMaking the Hydrogen Economy Possible ，申萬宏源研究 注：成本包括儲存、運輸、轉換成本；假設管網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

49、化。 2.1 氣氫輸送：高壓氣氫運輸與管網運輸將成為未來短距離與長距離運輸的主要途徑 高壓氣氫拖車是當下氫氣短距離運輸的主要途徑。從我國當下氫能產業的發展狀況來看， 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， 化工富余氫氣經過脫水、脫氧等凈化流程后，經過氫壓縮機壓縮至 20MPa，由裝氣柱充裝入集裝管束運輸車。經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，卸氣柱和調壓站相連接，20MPa 的氫氣由調壓站減壓至 0.6MPa 并入氫氣管網使用。在加氫站日需求500kg 的情況下，高壓氣氫拖車運輸節省了成本與管道建設前期投資成本，在一定儲運距離以內經濟性最高。

50、高壓儲氫容器自重大，氫氣的密度又很小，裝運的氫氣質量只占總運輸質量的 1%2%左右，因此氣態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展方向。我國當下用于高壓氣氫拖車運輸的運輸氣瓶主要以工作壓力 20MPa 的純鋼制 I 型瓶為主， 單車運輸氫氣約 380kg。 與國外領先技術仍有一定差距， 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 70MPa 壓力等級加氫站的建設需求，我們認為高壓氣氫拖車未來將繼續向輕量化、高壓力方向發展。 行業深度 請務必仔細閱讀