电力设备与新能源行业氢能深度系列四_储运篇：氢经济发展之纽带具备千亿市场潜力-20220401-国联-31正式版.pdf

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1、1 证券研究报告证券研究报告 行业研究行业研究 电力设备与新能源行业电力设备与新能源行业氢能深度系列四氢能深度系列四储运篇：氢经济发展之纽带，具备千亿市场潜储运篇：氢经济发展之纽带，具备千亿市场潜力力 投资要点：投资要点：作为氢能深度系列之四，本报告从定性及定量角度研究氢作为氢能深度系列之四，本报告从定性及定量角度研究氢储运环节各储运方式特点及适用性， 并从氢能不同发展阶段的角度探索储运环节各储运方式特点及适用性， 并从氢能不同发展阶段的角度探索氢储运投资主线。氢储运投资主线。 行业整体情况分析行业整体情况分析氢储运承上启下，千亿级市场规模。氢储运承上启下，千亿级市场规模。储运是氢能产业连中连

2、接制氢端与需求端的关键桥梁。 我国氢能资源呈逆向分布， 在资源上“西富东贫、北多南少”，在需求上则相反，这就决定了储运环节在整个氢能产业链的重要性。据氢能联盟预测，到 2040 年，我国氢气年需求量将增至5700 万吨， 庞大的氢能需求将带来 5200 亿左右的储运设备市场规模。 储运技术丰富多样，由近及远多方向协同发展。储运技术丰富多样，由近及远多方向协同发展。按照氢的不同形态，可将氢储运分为气态、液态、固态储运。氢能发展初期，氢用量及半径相对较小，此时高压气态储运更具性价比；氢能发展中期，氢气需求半径将逐步提升，将以气态和低温液态为主；远期来看，高密度、高安全管道输氢将被实现。 总体而言，

3、 氢能储运将按照“低压到高压”“气态到多相态”的方向发展，由此逐步提高氢气储存和运输的能力。行业前瞻或投资看点行业前瞻或投资看点随着氢能产业中长期发展规划落地，氢能产业将进入快速发展期，推动储运关键设备及材料需求快速增长。氢能发展初期，与高压气态储运对应的氢气承压设备（如储氢瓶）、气体处理设备（如氢气压缩机、净化设备等）及相关核心材料（如碳纤维、吸附膜等）将率先得到大规模发展；氢能发展中期， 用氢规模、 运输半径的提升将推动低温液氢储运设备需求增长 （如透平膨胀机、正仲氢转换器、液氢泵等）。 投资建议投资建议储运是氢能产业链核心环节之一，也是氢能向规模化发展的基础保障，我们看好氢能储运行业前景

4、， 给予“强于大市”评级。 根据氢能产业发展不同阶段，给予三条投资主线： 1）氢能发展早期阶段，高压气态储运技术成熟，商业化程度高，其中车载储氢瓶将率先受益氢能车规模提升，建议关注储氢瓶龙头京城股份、中材科技、国富氢能、致远新能等，碳纤维作为高压储氢瓶核心材料同样受益，关注中复神鹰、光威复材； 2）氢能发展中期，低温液氢将满足大规模、长距离氢能需求，低温液化装备作为产业链核心环节将快速发展，建议关注冰轮环境、深冷股份、杭氧股份、鸿达兴业； 3）规模化的氢能储运通常伴随大量的气体处理需求，包括压缩、净化等，建议关注雪人股份、建龙微纳、泛亚微透。 风险提示风险提示核心技术突破不及预期；氢能终端需求

5、不及预期；政策执行不及预期；测算具有主观性，仅供参考。 2022 年 04 月 01 日 行业评级行业评级： 强于大市强于大市 上次评级：上次评级： 强大于市强大于市 一年内行业相对大盘走势一年内行业相对大盘走势 相关报告相关报告 1、 新能源拖欠补贴发放在即，影响几何？一2022.03.29 2、 新能源汽车市场发展步入新阶段一2022.03.28 3、 氢能顶层规划落地，行业发展步入快车道一 2022.03.23 请务必阅读报告末页的重要声明 2 请务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究行业深度研究 投资聚焦投资聚焦 在氢能深度系列四中，我们从定性及定量角度，分析了氢能各储运方式技术特点

6、及适用性，结合氢能不同发展阶段的特征，给出相应发展阶段的氢储运投资主线。 研究背景研究背景 由于氢储运方式的多样性，根据氢的形态可分为气态、液态、固态储运，各储运方式在使用范围及经济性方面存在显著差异，且伴随氢能产业不同发展阶段，氢储运发展也将随之发生变化。因此本篇系列深度报告侧重点在于梳理各氢储运方式适用性，并结合氢能各发展阶段给出氢储运投资主线。 创新之处创新之处 市场多从定性角度单方面分析氢储运产业链的特点及适用性，在本篇系列深度报告中，我们从定性及定量两个维度对各氢能储运方式做深度分析，并且针对性的给出各储运产业链中核心价值环节。 核心结论核心结论 1） 储运位居氢能产业链关键环节，

7、对应千亿级别的市场规模。） 储运位居氢能产业链关键环节， 对应千亿级别的市场规模。 据中国氢能联盟预测，到 2040 年，我国氢气的年需求量将增至 5700 万吨左右，庞大的氢能需求量需依靠完善的氢储运供应链。假设终端氢气售价中，储运成本占比 30%，设备投资成本占比 70%，对应储运设备市场规模将达 5200 亿元。 2）氢储运方式多样，将按照）氢储运方式多样，将按照“低压到高压低压到高压”“气态到多气态到多相态相态”的方向发展的方向发展。氢能发展初期，氢用量及运输半径相对较小，此时高压气态储运更具性价比；氢能发展中期，氢气需求、运输半径将逐步提升，将以气态和低温液态为主；远期来看，高密度、

8、高安全管道输氢、有机液态氢储运将被实现。 nMqPoPoPtRsMxPpRnRoMrQbRbP9PoMoOsQnPlOoOsOeRnNsObRnMoMMYpNsPvPsRmM 3 请务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究行业深度研究 正文目录正文目录 1 氢储运承上启下，千亿级市场空间氢储运承上启下，千亿级市场空间 . 5 1.1 氢储运是连接氢气生产端与需求端的关键桥梁 . 5 1.2 庞大的氢能需求将带来千亿级的储运市场规模 . 5 1.3 由近及远，氢储运技术发展将循序渐进 . 6 2 储运技术丰富多样，由近及远多方向协同发展储运技术丰富多样，由近及远多方向协同发展 . 7 2.1 气

9、态氢储运：技术成熟度高，使用广泛，将贯穿氢能产业发展始末 . 8 2.2 液态氢储运：储氢密度高，适合跨洋及长周期存储运输 . 11 2.3 固态氢储运：储氢压力低、安全性好，但距离商业化较远 . 15 3 成本的差异性决定各储运方式出现在氢能不同发展阶段成本的差异性决定各储运方式出现在氢能不同发展阶段 . 16 3.1 高压长管拖氢在小规模、短半径用氢时经济性最佳 . 16 3.2 低温液氢成本变动对距离不敏感，长距离下更具优势 . 17 3.3 管道输氢在大规模输送下，经济性最佳 . 18 4 氢能产业发展推动储运关键设备及材料需求快速增长氢能产业发展推动储运关键设备及材料需求快速增长.

10、20 4.1 车载储氢瓶商业化程度高，将率先受益氢能车规模提升 . 20 4.2 储运量提升带动气体净化、压缩等处理设备需求 . 23 4.3 低温液化长期潜力大，关注核心装备技术国产化突破 . 26 5 投资建议及标的投资建议及标的 . 29 6 风险提示风险提示 . 30 图表目录图表目录 图表图表1：氢储运承上启下，连接氢能生产与终端需求：氢储运承上启下，连接氢能生产与终端需求 . 5 图表图表2：我国氢能资源呈逆向分布：我国氢能资源呈逆向分布 . 5 图表图表3：到：到2040年我国氢气需求量将达年我国氢气需求量将达5700万吨万吨 . 6 图表图表4：到：到2040年我国储运设备市场

11、将达年我国储运设备市场将达5200亿元亿元 . 6 图表图表5：中国氢能储运技术路线展望：中国氢能储运技术路线展望 . 6 图表图表6：不同储氢技术对比：不同储氢技术对比 . 7 图表图表7：高压气态氢气储运流程（包括长管拖氢及管道输氢）：高压气态氢气储运流程（包括长管拖氢及管道输氢） . 8 图表图表8：储氢容器向高压化、轻量化发展：储氢容器向高压化、轻量化发展 . 9 图表图表9：长管拖氢适合短距、小规模：长管拖氢适合短距、小规模、就地应用、就地应用 . 9 图表图表10：管道输氢适合长距、大规模应用：管道输氢适合长距、大规模应用 . 9 图表图表11：不同运输距离下：不同运输距离下20M

12、Pa与与50MPa长管拖氢储运成本对比（元长管拖氢储运成本对比（元/kg） . 10 图表图表12：扩大储氢设备生产规模可大幅降低储运固定成本（万美元：扩大储氢设备生产规模可大幅降低储运固定成本（万美元/个）个） . 10 图表图表13：世界各地输氢管道的情况：世界各地输氢管道的情况 . 10 图表图表14：国内两条氢气管道的参数：国内两条氢气管道的参数对比对比 . 11 图表图表15：各国：各国/地区天然气管道内掺氢比例设定地区天然气管道内掺氢比例设定 . 11 图表图表16：低温液氢储运流程：低温液氢储运流程 . 12 图表图表17：液氢与高压气氢运输方案比较：液氢与高压气氢运输方案比较

13、. 12 图表图表18：大型氢液化装置核心技术：大型氢液化装置核心技术 . 13 图表图表19：低温液氢运输成本构成：低温液氢运输成本构成 . 13 4 请务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究行业深度研究 图表图表20：有机液体储氢流程图（以甲基环己烷：有机液体储氢流程图（以甲基环己烷-MCH储氢介质为例）储氢介质为例） . 13 图表图表21：几种典型的有机物储氢介质的储氢性能：几种典型的有机物储氢介质的储氢性能 . 14 图表图表22：液氨储氢流程图：液氨储氢流程图 . 14 图表图表23：甲醇储氢流程图：甲醇储氢流程图 . 15 图表图表24：固体储氢材料分类：固体储氢材料分类 .

14、16 图表图表25：高压气态长管拖车输氢成本构成：高压气态长管拖车输氢成本构成 . 16 图表图表26：高压长管拖车运输成本随距离增加大幅上升（元：高压长管拖车运输成本随距离增加大幅上升（元/kg）. 17 图表图表27：低温液氢输送成本构成：低温液氢输送成本构成 . 17 图表图表28：低温液氢输送成本变动对距离不敏感（元：低温液氢输送成本变动对距离不敏感（元/kg） . 18 图表图表29：管：管道输氢成本构成道输氢成本构成 . 18 图表图表30：管道运氢成本与运输距离正相关（元：管道运氢成本与运输距离正相关（元/kg） . 19 图表图表31：不同利用率情况下管道氢成本存在明显差异（元

15、：不同利用率情况下管道氢成本存在明显差异（元/kg）. 19 图表图表32：三种主流氢储运运输成本对比（元：三种主流氢储运运输成本对比（元/kg，皆为，皆为100%运能）运能） . 20 图表图表33：储氢承压设备分类：储氢承压设备分类 . 21 图表图表34：我国储氢瓶市场供给仍以：我国储氢瓶市场供给仍以III型型瓶为主瓶为主. 21 图表图表35：国内部分参与：国内部分参与IV型储氢瓶市场动态型储氢瓶市场动态 . 22 图表图表36：主流：主流III型、型、IV型储氢瓶成本构成（美元）型储氢瓶成本构成（美元）. 22 图表图表37：车载储氢瓶市场规模（只）及碳纤维用量（吨）测算：车载储氢瓶

16、市场规模（只）及碳纤维用量（吨）测算 . 23 图表图表38：不同含氢气源氢气纯度及杂质情况：不同含氢气源氢气纯度及杂质情况 . 24 图表图表39：不同应用场景对氢气纯度的要求：不同应用场景对氢气纯度的要求 . 24 图表图表40：变压吸附工艺流程：变压吸附工艺流程 . 24 图表图表41：变压吸附分离技术是当前氢气纯化主流应用手段：变压吸附分离技术是当前氢气纯化主流应用手段 . 25 图表图表42：高压加氢站建设成本（：高压加氢站建设成本（500kg/d加注能力）加注能力） . 25 图表图表43：主流氢气压缩机优劣势对比：主流氢气压缩机优劣势对比 . 26 图表图表44：加氢站氢气压缩机

17、市场空间（亿元）：加氢站氢气压缩机市场空间（亿元） . 26 图表图表45：低温液氢产业链：低温液氢产业链 . 27 图表图表46：国内氢气液化能力落后于海外（：国内氢气液化能力落后于海外（2020年）年） . 27 图表图表47：膨胀机：膨胀机BOM图图 . 28 图表图表48：氢气液化市场规模测算（亿元）：氢气液化市场规模测算（亿元） . 29 图表图表49：氢能储运产业链核心：氢能储运产业链核心标的标的 . 29 5 请务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究行业深度研究 1 氢储运承上启下，千亿级市场空间氢储运承上启下，千亿级市场空间 1.1 氢储运是连接氢气生产端与需求端的关键桥梁氢

18、储运是连接氢气生产端与需求端的关键桥梁 氢能产业链中， 氢的存储运输是连接氢气生产端与需求端的关键桥梁， 深刻影响着氢能发展节奏及进度。由于氢气在常温常压状态下密度极低（仅为空气的 1/14） 、单位体积储能密度低、 易燃易爆等， 其特性导致氢能的安全高效输送和储存难度较大。因此，发展安全、高效、低成本的储运氢技术是氢能大规模商业化发展的前提。 图表图表1：氢储运承上启下，连接氢能生产与终端需求：氢储运承上启下，连接氢能生产与终端需求 来源：中国氢能联盟，国联证券研究所 1.2 庞大的氢能需求将带来千亿级的储运市场规模庞大的氢能需求将带来千亿级的储运市场规模 氢能资源呈逆向分布， 氢能储运供应

19、链建设是实现氢能资源呈逆向分布， 氢能储运供应链建设是实现“氢经济氢经济”的保障。的保障。 总体来说，我国能源供应和能源需求呈逆向分布，在资源上“西富东贫、北多南少”，在需求上则恰恰相反。未来，一方面要积极开发大容量氢气储运技术；另一方面要积极开展就近化工副产氢气资源和沿海可再生能源开发利用。 图表图表2：我国氢能资源呈逆向分布：我国氢能资源呈逆向分布 6 请务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究行业深度研究 来源：中国氢能联盟，国联证券研究所 庞大的氢能需求需依靠完善的氢储运供应链，将带来千亿级设备投资规模。庞大的氢能需求需依靠完善的氢储运供应链，将带来千亿级设备投资规模。在氢能行业深度报

20、告系列二中，我们详尽分析了氢能在工业、交通、建筑等领域参与深度脱碳的潜力，即在 2060 碳中和目标下，据中国氢能联盟预测，到 2040 年，我国氢气的年需求量将增至 5700 万吨左右，庞大的氢能需求量需依靠完善的氢储运供应链。 假设按照终端氢气售价 30 元/kg， 储运成本占比 30%， 设备投资成本占比 70%，对应储运设备市场规模将达 5200 亿元。 图表图表3：到：到2040年我国氢气需求量将达年我国氢气需求量将达5700万万吨吨 图表图表4：到：到2040年我国储运设备市场将达年我国储运设备市场将达5200亿亿元元 来源：中国氢能联盟，国联证券研究所 来源：国联证券研究所测算

21、1.3 由近及远，氢储运技术发展将循序渐进由近及远，氢储运技术发展将循序渐进 根据中国氢能联盟发布的中国氢能源及燃料电池产业白皮书（2019 版） 关于我国氢能储运技术路线展望：我国氢能储运将按照“低压到高压”“气态到多相态”的方向发展，由此逐步提高氢气储存和运输的能力。氢能市场渗入前期，氢气用量及运输半径相对较小，此时高压气态运输的转换成本较低，更具性价比；氢能市场发展到中期，氢气需求半径将逐步提升，将以气态和低温液态为主；远期来看，高密度、高安全储氢将成为现实，完备的氢能管网也将建成，同时出台固态、有机液态等储运标准及管道输配标准作为配套。 图表图表5：中国氢能储运技术路线展望：中国氢能储

22、运技术路线展望 来源： 中国氢能源及燃料电池产业白皮书 2019 ，国联证券研究所 7 请务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究行业深度研究 2 储运技术丰富多样，由近及远多方向协同发展储运技术丰富多样，由近及远多方向协同发展 氢能的存储及运输成为了氢能实现大规模发展的重要影响因素之一， 而氢能的储运方式建立在氢的不同存储状态之上， 按照氢的不同形态， 通常将氢储运技术分为气态储运（高压气态、管道氢） 、液态储运（低温液态、有机液态） 、固态储运，不同的储运方式具有不同特点及适应性： 1）高压气氢储运高压气氢储运运营成本低、能耗相对小、氢气充放响应速度快，适用于短距离、用户分散场合，是目前运

23、用最普遍的储运方式，但对设备承压要求高、单位体积储氢密度低、安全性较低； 2） 管道氢管道氢输送运输成本低、能耗小，可实现氢能连续性、 规模化、 长距离输送，是未来氢能大规模利用的必然发展趋势。由于管道铺设难度大，一次性投资成本高，目前还难以实现大规模氢气管道运输。 3）低温液氢储运低温液氢储运储氢能量密度高、运输效率高，适用于中远距离输送，目前主要作为航空运载火箭推进剂燃料，对储氢装置真空绝热、减振抗冲击、防泄漏性能要求高，且深冷液化存在大量消耗、成本较高； 4）固氢及有机液氢储运固氢及有机液氢储运一般较为安全、高效、储氢密度高、可循环性好，但对储氢材料性能要求较高，是未来氢能储运的重要研究

24、方向，但距离商业化较远； 图表图表6：不同储氢技术对比：不同储氢技术对比 气态气态 液态液态 固态固态 低温液态低温液态 有机液态有机液态 金属氢化物金属氢化物 吸附吸附 质量储氢密度wt/% 15% 5.17.4% 4.57% 14.5% 2.58.25% 技术原理 将氢气压缩于高压容器中，储氢密度与储存压力、储存容器类型相关 低温（20K）条件下对氢气进行液化 利用可循环液体化学氢载体储氢 利用合金不同金属组分对氢的吸附作用强弱实现氢分子的储存与释放 物理吸附和化学吸附、采用分子筛、 高比表面积活性炭和新型吸附剂（纳米材料）等材料 优点 储存能耗低、充放氢速率可调 储氢量大、储存容器体积小

25、、液氢体积密度高、长距离大规模运输成本低 储氢密度高、安全性较好、储运方便 安全性高、储存压力低、运输方便 压力适中、 储存容器自重轻、 形状选择多样、 安全性高 缺点 储氢密度提升难、容器耐压要求高、长距离运输成本高 液化过程能耗高、使用过程冷能利用率低、容器绝热性能要求高 涉及化学反应、技术操作复杂、含杂质气体、往返效率相对较低 普遍存在价格高、寿命短、 储存释放条件苛刻等问题 普遍存在价格高、寿命短、 储存释放条件苛刻等问题 技术成熟度 发展成熟，广泛应用于车用氢能领域 国外约 70%使用液氢运输，安全运输问题验证充分 距离商业化大规模使用尚远 大多处于研发试验阶段 距离商业化大规模使用

26、尚远 8 请务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究行业深度研究 国内技术水平 关键零部件仍依赖进口，储氢密度较国外低 民用技术处于起步阶段，与国外先进水平存在差距 处于攻克研发阶段 与国际先进水平存在较大差距 处于攻克研发阶段 来源：CNKI，国联证券研究所 2.1 气态氢储运：技术成熟度高，使用广泛，将贯穿氢能产业发展始末气态氢储运：技术成熟度高，使用广泛，将贯穿氢能产业发展始末 氢能的气态储运通常是将氢气采取压缩气体体积、 增加单位气体压力的方式进行储存、运输，并且以高压气体的状态储存于特定容器中，储氢容器通常为耐高压的压力容器，同时气氢也可经过加压后通过特制运输管道进行输送。 高压气态

27、氢能储运是目前工业中使用最普遍、 最直接的氢能储运方式， 通过连接减压阀即可方便、快捷释放所需氢气。具有运营成本低、压缩氢气技术成熟、承压容器结构简单、能耗较小、氢气充放响应速度快等优点。区别于运输方式的不同，高压气态长管拖氢适用于当前氢能发展初级阶段， 未来随着氢能需求规模的扩大， 管道氢将为氢能产业链提供大规模量的低成本氢气。 图表图表7：高压气态氢气储运流程（包括长管拖氢及管道输氢）：高压气态氢气储运流程（包括长管拖氢及管道输氢） 来源：国联证券研究所 储氢容器向高压化、轻量化发展储氢容器向高压化、轻量化发展 高压气态储氢容器主要包括纯钢制金属瓶 （I 型） 、 钢制内胆纤维缠绕瓶 （I

28、I 型） 、铝内胆纤维缠绕瓶（III 型）及塑料内胆纤维缠绕瓶（IV 型） 。20MPa 钢制瓶（I 型）早已实现工业应用，并与 45MPa 钢制瓶（II 型）和 98MPa 钢带缠绕式压力容器组合应用于加氢站中。但是 I 型和 II 型瓶储氢密度低、氢脆问题严重，难以满足车用储氢容器的要求。 车用储氢容器主要为 III 型瓶和 IV 型瓶。 通过对比 I 型至 IV 型高压储氢瓶性能参数及特点， 高压储氢容器发展本质是通过改变结构及材料， 提升储氢工作压力来提高质量储氢密度。此外，研究表明，氢气质量密度随压力增加而增加，在3040MPa 时，氢气质量密度增加较快，而压力 70MPa 以上时，

29、氢气质量密度变化很小，因此大多储氢瓶的工作压力在 3570MPa 范围内。 9 请务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究行业深度研究 图表图表8：储氢容器向高压化、轻量化发展：储氢容器向高压化、轻量化发展 气瓶型号气瓶型号 气瓶材料气瓶材料 储氢工作压力储氢工作压力 （Mpa） 质量储氢密度质量储氢密度 （wt/%） 气瓶特点气瓶特点 I 型气瓶 纯钢制金属气瓶 17.5-20 1% 笨重，储氢密度低，有氢脆问题，车载储氢无法采用 II 型气瓶 钢制内胆环向缠绕气瓶 26-30 1.5% III 型气瓶 铝内胆全缠绕气瓶 30-70 2.4%（50L 瓶） 、型瓶具有提高安全性、减轻重量、提

30、高储氢密度等优点。国外多为型瓶，国内逐步由型向 IV 型瓶过渡。 IV 型气瓶 塑料内胆全缠绕气瓶 30-70 4.1%（50L 瓶） 来源：中国氢能联盟，国联证券研究所 高压气态氢运输方式方面，长管拖氢适合短距、小规模、就地应用，管道输氢高压气态氢运输方式方面，长管拖氢适合短距、小规模、就地应用，管道输氢适合长距、大规模应用适合长距、大规模应用 高压气氢运输主要分为长管拖车和管道运输 2 种方式。 其中， 长管拖车运输技术较为成熟，中国常以 20MPa 长管拖车运氢，单车运氢约为 300kg，正在积极发展35MPa 运氢技术。 国外则采用 45MPa 纤维全缠绕高压氢瓶长管拖车运氢， 单车运

31、氢可提至 700kg。由于中国目前氢能发展处于起步阶段，整体产氢规模较小，氢能利用的最大特点是就地生产、就地消费，氢气的运输距离相对较短，因此多采用长管拖车运输；管道运输的压力相对较低，一般为 14MPa，具有输氢量大、能耗小和成本低等优势，但是建造管道的一次性投资较大，不适合作为氢能发展初期的运输方式。中国可再生能源丰富的西北地区有望成为未来氢能的主产地， 而中国能源消费地主要分布在东南沿海地区。 在未来氢能大规模发展的前提下， 管道运输可实现氢能的低成本、低能耗、高效率跨域运输。 图表图表9：长管拖氢适合短距：长管拖氢适合短距、小规模、就地应用、小规模、就地应用 图表图表10：管道输氢适合

32、长距、大规模应用：管道输氢适合长距、大规模应用 来源：中集安瑞科网站，国联证券研究所 来源：CNKI，国联证券研究所 未来长管拖车氢储运成本降低可通过提高储氢压力及生产规模效应来实现未来长管拖车氢储运成本降低可通过提高储氢压力及生产规模效应来实现 据中石油化工研究院数据， 当运输距离为 50km 时， 氢气的运输成本为 4.9 元/kg；随着运输距离的增加，长管拖车运输成本逐渐上升，当距离 500km 时运输成本近 22元/kg，所以考虑到经济性问题，长管拖车运氢一般适用于 200km 内的短距离和运量较少的运输场景。此外可以看出，随着距离增加，20MPa 和 50MPa 运输条件下的成本逐渐

33、分化，50MPa 下的成本优势越来越明显，当运输距离为 200km 时，其成本差距约 4 元/kg。实际上，超过 200km 的运输距离将导致拖车及人员配置冗杂的问题。 10 请务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究行业深度研究 200km 运输距离下，两端充卸及拖车往返时间已达到 16h，当运输距离再增大时，需要配置更多的拖车和司机，产生更高的成本费用，经济性降低。 未来长管拖氢储运成本下降的有效路径是： 一方面可通过提高储氢压力， 实现储氢密度和运输效率都更高的氢气储运方式； 另一方面， 未来氢气气态储运成本下降的有效路径是扩大相关设备生产量。单位成本将在规模效应下逐步下降。据 NREL

34、（National Renewable Energy Laboratory）预测，当储氢容器需求量从 10 增加到100 个时，储氢容器成本可下降约 45%。 图表图表11：不同运输距离下：不同运输距离下20MPa与与50MPa长管拖长管拖氢储运成本对比（元氢储运成本对比（元/kg） 图表图表12：扩大储氢设备生产规模可大幅降低储运固：扩大储氢设备生产规模可大幅降低储运固定成本（万美元定成本（万美元/个）个） 来源：中石油化工研究院，国联证券研究所 来源：NREL，国联证券研究所 管道运输是氢能产业发展成熟阶段实现氢气长距离、大规模运输的必然趋势，管道运输是氢能产业发展成熟阶段实现氢气长距离、

35、大规模运输的必然趋势，当前发展初期阶段可积极探索天然气管道掺氢输送当前发展初期阶段可积极探索天然气管道掺氢输送 从氢能规模化、长远发展看，高压气氢、低温液氢输运方式远不能实现氢能的规模化及大面积区域辐射，管道输运是未来发展的必然趋势。目前，欧洲和美洲是世界上最早发展氢气管网的地区，已有 70 年历史，在管道输氢方面已经有了很大规模，根据美国太平洋西北国家实验室统计数据， 全球共有 4542km 的氢气管道， 其中美国有 2608km，欧洲有 1598 km。我国氢气管网发展相对不足，目前全国累计仅有 100 km 输氢管道，分布在环渤海湾、长江三角洲等地，随着氢能产业的快速发展，日益增加的氢气

36、需求量将推动我国氢气管网建设，氢气管网布局有较大的提升空间。 图表图表13：世界各地输氢管道的情况：世界各地输氢管道的情况 地域 材料 运行时间 口径（mm） 距离（mm） 压力（MPa） 纯度 加拿大阿尔伯塔 Gr290（5LXX42） 1987 年起 273 3.7 3.8 99.90% 美国休斯敦 1069 年起 114-324 100 0.3-5.5 纯氢 美国路易斯安纳 SATM 106 102-305 48.3 3.4 纯氢 美国德克萨斯 钢 25 年以上 114 8 5.5 纯氢 美国德克萨斯 钢 20 年以上 219 19 1.4 纯氢 德国 钢 1938 年起 168-273

37、 240 2.5 纯氢 法国 碳钢 1966 年起 多种尺寸 290 6.5-10 纯氢 美国德克萨斯 5LX42 1997 年起 273 45 3 月 4 日 纯氢 加拿大蒙特利尔 碳钢 168 16 92.5%氢+7.5%甲烷 11 请务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究行业深度研究 英国比邻汉姆 碳钢 15 30 纯氢 美国佛罗里达 316SS 30 年以上 50 1.6-2 42 美国德克萨斯 ASTM A524 1986 年起 203 20.9 12 来源：CNKI，国联证券研究所 图表图表14：国内两条氢气管道的参数对比：国内两条氢气管道的参数对比 管道管道 建成时间建成时间

38、全长全长 （km） 管径管径 （mm） 年输氢量年输氢量 （万吨）（万吨） 设计压力设计压力 （MPa） 投资额投资额 （亿元）（亿元） 单位投资额单位投资额 （万元（万元/km） 巴陵-长岭 2014 年 4 月 20 日 42 350 4.42 4 1.9 452 济源-洛阳 2015 年 8 月 31 日 25 508 10.04 4 1.46 584 来源：CNKI，国联证券研究所 氢能产业发展初期阶段，管道氢可由天然气管道掺氢来实现过渡。氢能产业发展初期阶段，管道氢可由天然气管道掺氢来实现过渡。由于纯氢管道的初始投资较大，不适合作为氢能发展初期应用，在管道运输发展初期，可以积极探索掺

39、氢天然气方式， 即利用已建设的天然气输配管网与基础设施进行天然气和氢气混合输送，也可经改造后输送纯氢，可实现低成本、规模化、连续性氢能供应。研究结果表明，在含量较低时（10-20%掺氢比例） ，氢气可以在不做重大技术调整的情况下掺混至天然气。未来大力发展天然气掺氢管道输送技术，关键需要解决管材、调压站、 流量计、 探测器等配套装备的掺氢相容性与适应性并完善管网安全运行保障技术。天然气掺氢管道输送技术是目前进行大规模、长距离氢气输送最为有效手段之一。 图表图表15：各国：各国/地区天然气管道内掺氢比例设定地区天然气管道内掺氢比例设定 来源：IEA，国联证券研究所 2.2 液态氢储运：储氢密度高，

40、适合跨洋及长周期存储运输液态氢储运：储氢密度高，适合跨洋及长周期存储运输 氢能的液态储运是指将氢能从气态转化为液态进行储运的技术。 按照转化技术的不同，液态储运又可分为两大类：1）物理法，即将氢冷却到沸点以下（-253 摄氏度以下） 形成液氢，储存于低温绝热液氢罐进行储运； 2）化学法， 即氢通过化学反应，生成含氢的化合物，主要有三种方式，包括有机液态储运、氨-氢储运、甲醇-氢。 （1）低温液态氢储运）低温液态氢储运 低温液态氢储运是将氢气冷却至 21K（约-253 摄氏度） ，液化储存于低温绝热液 12 请务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究行业深度研究 氢罐中，储氢密度可达到 70.8

41、kg/m3，是标况下氢气密度 0.083kg/m3的近 850 倍，单台液氢运输罐车的满载约 65m3，可净运输 4000kg 氢，大大提高了运输效率，并且在液化过程还能提高氢气纯度， 相应程度上节省了提纯成本。 因此液氢适合长距离、液氢适合长距离、大容量储运，是配合我国未来实现大规模绿氢脱碳应用的首要储氢选择大容量储运，是配合我国未来实现大规模绿氢脱碳应用的首要储氢选择。 图表图表16：低温液氢储运流程：低温液氢储运流程 图表图表17：液氢与高压气氢运输方案比较：液氢与高压气氢运输方案比较 技术类型技术类型 压缩氢气压缩氢气 液氢液氢 运输方式 长管拖车 液氢槽车 运氢能力 300kg 40

42、00kg 储罐压力 200-700bar 1-1.3bar 氢占总质量百分比 1.30% 8.40% 充装/卸载时间 8 小时 0.5 小时 同等运力车次比 10 1 加氢站储氢部分占地面积 100m2 40m2 来源：国联证券研究所 来源：中科富海，国联证券研究所 提高核心设备及材料国产化率，降低液化成本是加快低温液氢发展主要途径提高核心设备及材料国产化率，降低液化成本是加快低温液氢发展主要途径 从当前实际应用来看，目前全球液氢产能约 400 吨/天，其中北美占比达到 85%以上，且大多为 1030 吨/天以上的大型装置，规模效应显著。美国、日本、德国等国家已将液氢的运输成本降低到了高压气态

43、储运的八分之一。相较于国外 70%左右的液氢运输，国内液氢还仅限于航天领域，民用还未涉及，仅国富氢能、中科富海等部分企业在尝试低温液氢民用领域推广， 过高的使用成本及安全法规问题限制了低温液化储氢技术的规模化应用， 主要体现在： 1） 绝热性能要求高。 液氢的沸点极低 （-253摄氏度） ，与环境温差极大，对容器的绝热要求很高；2）液化过程耗能极大。液化 1千克氢气需消耗 13-17 千瓦时的电量，液化所消耗的能量约占氢能的 30%；3）核心设备及材料国产化程度低，包括压缩机、膨胀机、正仲氢转换装置、高性能低温绝热材料、液氢储罐制造技术与装备等。因此，缩小与国外先进液氢技术水平间的差距，缩小与

44、国外先进液氢技术水平间的差距，实现核心设备及材料的国产化，是实现低温液氢参与绿氢脱碳供应链亟待解决的问实现核心设备及材料的国产化，是实现低温液氢参与绿氢脱碳供应链亟待解决的问题题。 从低温液氢运输成本构成来看，液化成本占总成本近 70%，是低温液氢运输成本主要构成，因此降低低温液氢运输成本首要解决的是降低氢气液化成本。 为了加快液氢在民用领域中的应用，市场监管总局（国家标准委）于 2021 年 5月 6 日批准发布了氢能汽车用燃料液氢 、 液氢生产系统技术规范和液氢贮存和运输技术要求三项液氢国家标准，于 11 月 1 日起实施。对于氢能产业链而言，这三项标准的推出填补了液氢民用市场无标准可依的

45、空白。 13 请务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究行业深度研究 图表图表18：大型氢液化装置核心技术：大型氢液化装置核心技术 图表图表19：低温液氢运输成本构：低温液氢运输成本构成成 来源：中科富海，国联证券研究所 来源：EVtank，CNKI，国联证券研究所 （2）有机液态氢储运）有机液态氢储运 有机液体储氢技术（LOHC）基于不饱和液体有机物在催化 剂作用下进行加氢反应，生成稳定化合物，当需要氢气时再进行脱氢反应。 图表图表20：有机液体储氢流程图（以甲基环己烷：有机液体储氢流程图（以甲基环己烷-MCH储氢介质为例）储氢介质为例） 来源：CNKI，国联证券研究所 有机液体储氢优势在于

46、有机液体储氢优势在于：加氢后的有机氢化物性能稳定，安全性高，可常温常压储存，储存方式与石油相似，质量储氢密度高，可达 5.0-7.2%/wt。其劣势在于其劣势在于：氢气纯度不高，有几率发生副反应，产生杂质气体；反应温度较高、脱氢效率较低、催化 剂易被中间产物毒化；液氢储存压缩能耗过大，需配备相应的加氢、脱氢设备。未来的技术突破方向是未来的技术突破方向是：提高低温下有机液体储氢介质的脱氢速率与效率、催化 剂反应性能，改善反应条件、降低脱氢成本及操作难度。 目前参与有机液体储氢的公司仅为少数， 全球从事有机液体储氢的公司主要包括：中国武汉氢阳能源控股有限公司、日本千代田化工建设公司、德国 Hydr

47、ogenious Technologies。 14 请务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究行业深度研究 图表图表21：几种典型的有机物储氢介质的储氢性能：几种典型的有机物储氢介质的储氢性能 储氢介质 化学组成 常温状态 熔点/ 沸点/ 质量储氢/% 体积储氢/（kg*m3） 脱氢温度/ 脱氢产物 产物化学组成 产物常温状态 环己烷 C6H12 液态 6.5 80.74 7.2 55.9 300-320 苯 C6H6 液态 甲基环己烷 C7H14 液态 -126.6 100.9 6.2 47.4 300-350 甲苯 C7H8 液态 十氢萘 C10H18 液态 -30.4 185.5 7.3

48、 65.4 320-340 萘 C10H8 固态 十二氢咔唑 C12H21N 固态 76 - 6.7 - 150-170 咔唑 C12H9N 固态 十二氢乙基咔唑 C14H25N 液态 -84.5 - 5.8 - 170-200 乙基咔唑 C14H13N 固态 十八氢二苄基甲苯 C21H19N 液态 -34 395 6.2 57 260-310 二苄基甲苯 C21H11N 液态 来源：CNKI，国联证券研究所 （3）液氨）液氨-氢储运氢储运 液氨储氢技术是指将氢气与氮气反应生成液氨，作为氢能的载体进行利用。 液氨储氢优势在于液氨储氢优势在于：液氨在标准大气压下-33就能够实现液化，其储存条件远

49、远缓和于液氢， 与丙烷类似， 可直接利用丙烷的技术基础设施， 大大降低了设备投入；液氨储氢中体积储氢密度相对液氢可高 1.7 倍；在脱氢过程中，液氨在常压、400条件下即可得到 H2，能耗水平低；液氨除了储氢也可以直接作为燃料燃烧，其燃烧产物为氮气和水，无对环境有害气体，液氨燃烧涡轮发电系统的效率（69%）与液氢系统效率（70%）近似。其劣势在于其劣势在于：有腐蚀性、易挥发，有强烈气味，有毒性；其对燃料电池也有毒性，体积分数 1106 未被分解的液氨混入氢气中，也会造成燃料电池的严重恶化。未来技术突破方向未来技术突破方向：提升液氨脱氢纯度。 截至目前，日本、澳大利亚等国均已在积极布局“氨经济”

50、。在“碳中和”愿景下，利用可再生能源电解水制氢后， 通过“氢-氨-氢”这一流程完成“绿氢”运输。 从当前多国布局来看，氨-氢运输这一方式在大型氢出口项目领域具有优势。 图表图表22：液氨储氢流程图：液氨储氢流程图 来源：CNKI，国联证券研究所 （4）甲醇）甲醇-氢储运氢储运 甲醇储氢技术是指将二氧化碳与氢气在相应条件下反应生成液体甲醇， 作为氢能的载体进行利用。 甲醇储氢优势在于甲醇储氢优势在于：储氢密度高，其理论质量储氢密度高达 12.5wt%；甲醇可分解得到氢气，用于燃料电池，同时，甲醇还可直接用作燃料；甲醇的储存条件为常 15 请务必阅读报告末页的重要声明 行业深度研究行业深度研究 温