液态储氢,大规模长距离运输理想方案,产业

报告出品方：国信证券

以下为报告原文节选

------

1储氢方式介绍

全球碳中和推动氢能产业发展

氢能是传统化石燃料的理想替代。为应对全球气候变化，满足可持续发展的要求，世界各主要经济体均加快了低碳转型进程，目前已有超过10个国家及地区提出制定碳中和目标，多数国家将在年实现中期减碳并于或者年实现碳中和。在碳中和的大背景下，世界各国加速寻求清洁能源的开发和利用。氢能是传统化石燃料的理想替代，正逐步成为全球能源转型发展的重要载体之一。

全球碳中和推动氢能产业发展

年我国氢气产量达到00万吨，从当前的终端需求来看，90%以上用于工业领域，其中合成氨和合成甲醇对氢气需求合计占比超过60%，炼厂用氢、煤化工等其他工业领域对氢气需求超过0%。中国氢能联盟预计，在年碳中和情景下，我国氢气的年需求量将增至1.亿吨左右，在终端能源消费中占比约为20%。其中，工业领域用氢占60%，约为万吨，交通运输领域占比1%，约为万吨，建筑领域和电力领域合计占比约为9%。

氢能储运为氢能产业发展重要环节

氢储运为氢能产业发展痛点。氢的储存-运输环节处于氢能产业链中游，连接制氢和用氢端，我国氢能供需存在错配，供给端我国氢气资源“西富东贫，北多南少”而在需求方面呈现相反状况，同时目前氢储运环节存在成本高、储氢难的问题，因而高效、低成本的氢气储运技术是大力发展氢能产业的必要保障。成本高：氢气储运环节成本约占产业链所有环节的0%-40%。随着降本诉求的不断提升，储运环节将成为氢能降本的关键环节。储运难：氢的储存和运输高度依赖技术进步和基础设施建设，是产业发展的难点。

储氢——低温液态储氢

低温液态储氢

液态储氢技术是采用低温技术将氢气冷却到液化温度（标准大气压下，-25℃）以下，以液体形式储存在高度真空的绝热容器中。优点：质量储氢密度高（大于5%），常温常压下液氢的密度为气氢的倍，适用于距离较远、运输量较大的场合

缺点：成本高，能效低，存在泄露问题，每天损失可能达到1-2%；绝热系统复杂。商业化应用情况

低温液态储氢技术目前美国、日本等已经实现了大规模的商业应用，国内应用最早起步于军事、航天等领域。随着近年来国内氢能产业兴起，民用液氢领域现已汇聚中科富海、航天所、国富氢能、鸿达兴业等一批科研机构和企业，在相关技术上屡获重大突破；同时国家已发布液氢生产、贮存和运输的国家标准，这使液氢民用有标可依，实现了我国液氢产业民用领域标准零突破，为液氢进入市场化发展提供重要支撑。

储氢——有机液态储氢

有机液态储氢（LOHC）

有机液态氢即利用某些不饱和有机物与氢气进行可逆加氢和脱氢反应，实现氢的储存与运输，有机化合物以甲基环己烷（MCH）、二苄基甲苯（DBT）或十氢萘/萘酚为主。优点：储氢容量大，储氢密度高（5-7.5wt%)，储氢过程可逆。缺点：能耗高，设备费用高，脱氢反应温度高，催化剂活性不稳定。商业化应用情况

?目前国外德国、日本等处于LOHC技术开发和应用的前列，参与企业包括日本千代田、德国HydrogeniousTechnologies等。国内处于研究和示范阶段，参与企业包括武汉氢阳能源，陕西御氢，南通久格，中船七一二所等。?目前示范应用场景包括交通领域（商用车、氢能船舶、铁路机车），分布式储能和加氢站供氢等。

甲醇载氢

甲醇载氢技术是指将一氧化碳与氢气在一定条件下反应生成液体甲醇，作为氢能的载体进行利用。在一定条件下，甲醇可分解得到氢气。优点：储氢密度高（12.5wt%），储存、运输稳定，材料来源广泛，成本低

缺点：环保、安全问题，存在效率损耗，催化剂技术有待突破

商业化应用情况：可应用于商用车、船舶、无人机、加氢站，分布式储能，目前多以示范性项目推进。目前甲醇载氢参与企业包括中船七一二所、中石化、上海博氢新能源、广东能创等。

储氢——高压气态储氢

高压气态储氢

气态储氢技术通过高压是将氢气压缩于高压容器中，来实现氢气的储存，通常由钢、铝、碳/玻璃纤维、高分子材料等制成。

优点：压力容器容易制造；制备压缩氢的技术简单；成本较低

缺点：能耗高；安全性隐患高，加氢站成本高。

商业化应用情况

高压气态储氢技术成熟，应用广泛。目前高压气态储氢技术主要应用在运输领域，加氢站和燃料电池车上均应用高压储氢瓶作为储氢装置。

加氢站通常使用纯钢制造的I型瓶和II型瓶（钢制内胆，纤维环向缠绕），工作压力在17.5-0MPa，体积较大。加氢站配置kg的储氢装置成本约为-万元以上，折合单位储氢价格约为-元/公斤。

车载储氢瓶主要分III型瓶和IV型瓶两种。III型瓶压强为5MPa，内胆采用铝合金/钢，包裹材料为碳纤维或者混合碳/玻璃纤维复合材料。IV型瓶压强为70MPa，内胆采用聚合物（一般包括尼龙，高密度聚乙烯（HDPE），PET聚酯塑料/PA聚酰胺），外部包裹材料主要是碳纤维或者混合碳/玻璃纤维复合材料。国内氢燃料电池汽车配备的储氢罐主要以5MPa的III型瓶为主，而70MPa的IV型高压储氢罐，国外已经实应用，国内尚未批准。在燃料电池车上应用的高压储氢瓶按照储氢质量折算，5MPa的单价-0元/kg，70MPa的-元/kg。

储氢——高压气态储氢

储氢——固态储氢

固态储氢固态储氢技术是通过物理或化学方式使氢气与储氢材料结合，来实现氢气的储存。从材料分类上有金属合金、碳材料等。金属氢化物合金又可细分为稀土系、钛铁/锰系、钒系和镁系等。

优点：体积储氢率高，安全性能高、能效高，加氢站成本相对较低。

缺点：大多数材料质量密度低，镁系质量密度高，但放氢需要消耗大量热，对热交换装置要求高；尚未达到产业化规模。

商业化应用情况

固态储氢从体积储氢密度、安全性等因素考虑，是最具商业化发展前景的储存方式之一。

固态储氢目前在交通领域起步相对较早，氢能自行车、两轮车、燃料电池叉车、加氢站均有示范项目；国内企业如厚普股份也在开发车载固态储氢瓶，目前钛系储氢装置售价在2万元/kg，未来希望通过规模化生产，降至元/kg以内。

固态储氢在电力调峰领域也有示范项目，包括华电集团、云南电科院、有研科技集团等在四川泸定、昆明、张家口建设了相关示范项目。

在备用电源领域，应用于数据中心、医院、社区等工商业的示范项目。

在工业领域：目前化工上使用的是高压储气罐，安全性存在挑战、复杂度很高。而固态储氢可以作为长期的储存，减轻安全压力；还可以实现工业副产氢净化-储运一体化。一辆储运车可直接充装和纯化1.2吨氢气，得到99.%的高纯氢，有效降低储运成本。

储氢运氢——各类方式比较

不同输氢方式储运成本比较

对于高压气态储运，当运输距离为50km时，运输成本为.6元/kg，随着距离的增加长管拖车运输成本大幅上升，当运输距离为km时，氢气的运输成本达到29.4元/kg。因此，长管拖车只适合短距离运输（小于km）。

低温液态储氢与固态储氢、有机液态储氢对运氢成本对距离不敏感，当加氢站距离氢源点50-km时，低温液态储氢运输成本约在14-15.5元/kg范围内，固态储氢运输成本约在11-16元/kg，有机液态储氢运输成本约在16-18元/kg。在中长距离运输下，固态储运、低温液态储运与有机液态储运都具备成本优势。

管道运氢成本主要来源于与输送距离正相关的管材折旧及维护费用，当输送距离为km时，运氢成本仅为0.5元/kg。但管道运氢成本很大程度上受到需求端的影响，在当前加氢站尚未普及、站点较为分散的情况下，管道运氢的成本优势并不明显。

2低温液态储氢产业链分析仅供内部参考，请勿外传

国内低温液氢项目积极推进

据北京航天试验技术研究所张振扬博士的论文《液氢的制、储、运技术现状及分析》，年底，全球液氢产能达到约吨/天，其中美国，加拿大，日本液氢产能分别超过00/80/40（吨/天），为全球前三大市场。国内液氢产能约6（吨/天），主要服务于国内航空航天领域。据不完全统计，近年来国内规划中的液氢项目达到十余项，国企、民企、外企都表现出市场积极性。若规划的氢液化项目如期落地，国内液氢产能将在几年内超过吨/天，有望超过加拿大成为全球第二大液氢市场。

国富氢能、中科富海、航天六院所等企业为主要供应氢液化系统企业。而在液氢工厂运营方面，国内参与企业包括齐鲁氢能、中科富海、嘉华能源、鸿达兴业等。

低温液氢全产业链

?液氢产业链主要包括氢液化、液氢储运和液氢加注环节。?氢液化：目前大型的液氢工厂普遍采用液氮预冷型Claude系统，液化流程中主要用到压缩机、换热器、低温透平膨胀机、正-仲氢转换器以及节流阀等设备。?液氢储运：低温液氢的存储技术关键在于液氢储罐，根据其使用形式可分为固定式和移动式，大型的固定式储罐一般都采用球型，中小型的液氢储罐普遍采用立式或卧式的圆柱形。移动式液氢储罐厂采用卧式圆柱。国产化方面，目前我国已经完全具备了生产液氢贮罐的能力。?液氢加注：液氢泵是提高能效、降低成本并适用于液氢产业市场化和大规模应用的关键核心设备。目前国内液氢泵正在进行国产化替代。?美国能源部给出的液氢产业链成本结构显示氢气液化占低温液氢全产业链成本0%-40%。在液氢工厂50吨/天液化生产供应量下，液氢全产业链成本为9.84美元/kg·H2，其中氢气液化为.1美元/kg·H2，占比1.5%，在液氢工厂吨/天液化供应量下，液氢全产业链成本为7.05美元/kg·H2，其中氢气液化为2.86美元/kg·H2，占比40.5%，其中，氢气液化环节，资本开支占成本46%，能源消耗占45%。在供应量加大条件下，液氢全产业链成本显著得到下降。

低温液氢全产业链

氢液化原理

?液氢生产方法主要有四种液化循环：节流液化循环（Linde-Hampson系统）、带膨胀机的氢液化循环（Claude系统）、氦制冷氢液化循环和磁制冷液化循环。?目前世界上运行的大型液化装置多数采用带膨胀机的氢液化循环（Claude系统），小型液化装置多数采用氦制冷液化循环和节流液化循环。?氢液化原理：常压常温的氢气经压缩机压缩，并经换热器降温后实现等温压缩，然后再经液氮预冷并经换热器E1降温后成为两部分气体：1）一部分气体连续经过换热器E2和换热器E降温并通过节流阀等焓膨胀降温，部分氢气转变为液体从储液罐排除，未液化的部分气体经过换热器E再次进入热力循环；2）另一部分在膨胀机中等熵膨胀降温与换热器中E复热氢气汇合进入热力循环。?膨胀机膨胀制冷不仅效果好，膨胀机输出的能量还可以补充系统消耗的能量，所以带膨胀机的液化循环单位能耗较低。带膨胀机的液化循环系统的工作压力为~4MPa，远低于节流液化循环的工作压力，使系统更安全。故目前在氢液化中的应用最为广泛。

---报告摘录结束更多内容请阅读报告原文---

报告合集专题一览X由定期整理更新

（特别说明：本文来源于公开资料，摘录内容仅供参考，不构成任何投资建议，如需使用请参阅报告原文。）

新能源/汽车/储能

新能源汽车

储能

锂电池

燃料电池

动力电池

动力电池回收

氢能源

充电桩

互联网汽车

智能驾驶

自动驾驶

汽车后市场

石油石化

煤化工

化工产业

磷化工

基础化工

加油站

新材料

石墨烯

高分子

耐火材料

PVC

聚氯乙烯

绿色能源

清洁能源

光伏

风力发电

海上发电

转载请注明：http://www.abuoumao.com/hykz/9022.html