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探寻不同场景下氢储运的最优解华福低碳研 究 氢能专题报 告(二):氢 储 运篇请务必阅读报告末页的重要声明证券研究报告|行业专题报告公用事业行业评级 强于大市(维持评级)2023 年08 月27 日证券分析师:汪磊 执业证书编号:S0210523030001研究助理:陈若西投资要点 氢储运是氢能实现规模化应用的关键环节。氢储运氢能运输成本在其总成本中的占比较高,以天然气制氢为例,其运输成本占总成本的比例近三分之一,对于氢气的经济性和规模化应用至关重要。近年来政府部门陆续下发多个政策对氢储运技术发展、氢储运体系构建等方面提出了明确规划,要求并鼓励加快氢储运技术攻关,驱动氢储运体系发展。高压气态储氢适用于短距离小规模运输场景。目前国内的加氢站目前多采用高压长管拖车的方式运输,从经济性角度考量,长管拖车运氢一般适用于200km 内的短距离运输。预计未来气氢运输的主要降本路径为提升高压储氢气瓶的设备压力,即伴随储氢气瓶从设备压力较小的I 型向设备压力较大的IV 型转变,高压长管拖车的运氢成本将持续下降。液态储氢技术快速发展,管道输氢有望成为未来氢长距离运输的最优模式。有机液体以及氨气输运氢气作为氢气储运方法,在长距离、大规模的氢气输送方面具有一定优势,但其杂质气体含量高,高纯氢气使用时需要重新纯化。管道输氢具备有运输成本低、规模化、长距离输送等优势,有望成为未来氢气长距离运输的最优模式。固态储氢技术持续突破,适用于小型移动式和固定式场景。固态储氢具有体积储氢密度高、安全性能好、储存时间长等优势,其终端应用多集中于固定式储氢和小型移动式场景。当前固态储氢技术快速发展,多个上市公司纷纷布局。投资建议:氢储运核心技术、关键设备与材料环节有望受益。(1)氢气压缩机环节建议关注开山股份(空气压缩机龙头+进军氢气压缩机并有订单落地);冰轮环境(氢能机械式压缩机);(2)储氢瓶环节建议关注京城股份(IV 型高压储氢气瓶研发并实现批量应用)、蜀道装备(高压储氢瓶)、兰石重装(储氢瓶);(3)液氢环节建议关注纽威股份(液氢阀门);(4)管道运氢环节建议关注石化机械(管道钢材+加氢站设备+PEM 电解槽)、东宏股份(输氢管道开发)、久立特材(管道钢材);(5)固态储氢环节建议关注圣元环保(固态储氢材料)、厚普股份(低压固态储氢装备)、鸿达兴业(固态储氢技术)、复洁环保(金属储氢+有机溶液储氢)。风险提示:项目推进不及预期,政策支持力度不及预期,储运氢技术发展不及预期,市场竞争加剧,研究报告中使用的公开资料可能存在信息滞后或更新不及时的风险2YWFUxOqNsRoPqOtQnQqPmN9PaOaQpNmMnPpMiNrRuMfQoMyQ7NqRqQuOsOsQMYpNqQ目录3 氢储运是氢能实现规模化应用的关键环节 高压气态储氢适用于短距离小规模运输场景 低温液态储氢技术进展较快,有机液态储氢步入工业化 管道输氢经济性强,有望成为未来氢运输的最优模式 固态储氢技术持续突破,适用于小型移动式和固定式场景 投资建议 风险提示氢储运是氢能产业链的关键环节 氢能产业链包括制氢、储运氢以及下游应用三大环节。作为能够真正实现零碳排放的清洁能源,氢能在实现碳减排的同时,还存在着易燃易爆、扩散系数大等特点,因此,储运作为氢能从生产到应用的“连接者”,是氢能产业链中的关键环节。我国氢能资源和需求呈逆向分布,且氢储运在氢能总成本中占比较高。目前我国氢能资源呈现出“西富东贫、北多南少”的特征,而氢能需求则主要分布在南方和沿海地区。且考虑到未来绿氢占比提升,而风光资源多集中于我国三北地区,这将进一步加剧氢能生产与需求的矛盾,因此氢储运的重要性不断凸显。与此同时,氢能运输成本占氢能终端售价的比例高达40%50%,对氢的规模化应用至关重要。4 来源:IEA,中央人民 政府,中国人 民大学 国家发 展与战 略研究 院,中 国石油 和化工,储氢 技术与 设施安 全运行 交流大 会,华 福证券 研究所图表:氢能产业链的主要 环节上游-制氢 中游-储运氢 下游-加氢和用氢氢气制取氢气纯化氢气液化煤制氢工业副产氢天然气制氢电解水制氢其他工艺制氢储氢装置氢气运输气态储运液态储运固态储运有机液态储运加氢加氢站建设加氢站设备氢的综合应用氢燃料电池汽车工业原材料、供电供热等掺氢燃料、发电等 5政策驱动氢储运体系快速发展 利好政策陆续下发,促进氢储运体系加速构建。近年来政府部门陆续下发数份氢能政策,其中多个政策对氢储运技术发展、氢储运体系构建等方面提出了明确规划,要求并鼓励加快氢储运技术攻关,驱动氢储运体系快速发展。图表:氢储运相关政策要 点梳理政策名称 机构 发布时间 氢储运相关要点氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)国家发改委 2022.3到 2025 年,初步建立较为完整的供应链和 产业体 系,氢 能示范 应用取 得明显 成效,清洁能源制氢及氢能储运技术取 得较大 进展,市场竞 争力大 幅提升,初步 建立以工业副产氢和可再生能源制氢就 近利用 为主的 氢能供 应体系;2030 年,形成较为完备的氢能产业技术创新体系、清洁 能源制 氢及供 应体系加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划工信部、财政部 2022.8加快制氢、氢燃料电池电堆等技术装 备研发 应用,加强氢 燃料电 池关键 零部件、长距离管道输氢技术攻关氢系统安全的基本要求国家监管局、国家标准委2023.2针对氢系统的危险因素如固态储氢的 危险因 素等进 行了分 类介绍,并规 定了请 系统风险按控制的相关要求,明确了制 氢典型 系统核 心设备 框图2023年能源工作指导意见 国家能源局 2023.4加快攻关新型储能关键技术和绿氢制 储运用 技术,推动储 能和氢 能规模 化应用;加强新型电力系统、储能、氢能、抽 水蓄能、CCUS 等标 准体系 研究新型电力系统发展蓝皮书 国家能源局 2023.6储电、储热、储气和储氢等多种类储 能设施 有机结 合,基 于液氢 和液氨 的化学 储能、压缩空气储能等长时储能技术在 容量、成本、效率等 多方面 取得重 大突破氢能产业标准体系建设指南(2023版)国家标准委、国家发改委、工信部、生态环境部、应急管理部、国家能源局2023.8到 2025 年,支撑氢能制、储、输、用全链 条发展 的标准 体系基 本建立,制修 订 30 项以上氢能国家标准和行业标准;重 点加快 制修订 高压储 氢容器、车载 储氢气瓶、氢液化装备、液氢容器、氢能 管道等 方面的 标准。来源:国家发改委,工信 部,财 政部,国家监 管局,国家标 准委,国家能 源局,华福证 券研究 所6储氢方式主要包括物理储氢和化学储氢 储氢方式可分为物理储氢和化学储氢,其中物理储氢技术较为成熟。现有的储氢技术可分为物理储氢和化学储氢,其中以高压气态储氢和低温液态储氢为代表的物理储氢技术成熟度较高、应用更为广泛,而固态金属储氢虽然安全性高且单位运输量大,但由于成本较高尚未大范围普及。化学储氢中,有机溶液储氢和液氮/氨氢商业化应用相对成熟,甲醇储氢则由于腐蚀性和挥发性强而使用场景较为有限。总体看来,物理储氢是当下主流的储氢方式,但化学储氢有望成未来重要的发展方向。图表:主要储氢方式及其 特点储氢方式 体积储氢密度 质量储氢密度 储氢条件 特点高压气态储氢 物理储氢 13g/L 1.52%20Mpa成熟度高,运输距离有限制,高压有 安全要求低温液态储氢 物理储氢 70g/L 6%253 运氢量大、成本高、能耗大有机溶液储氢 化学储氢 62g/L 6.2%常温常压 性质稳定、安全性高,适合大规模储 运固态金属储氢 物理吸附储氢 50g/L 14.5%常温常压 安全、重量大、成本高液氨/氮氢 化学储氢 160g/L 1718%33 易腐蚀易挥发、商业化应用成熟甲醇 化学储氢 57g/L 1213%常温常压 有毒、易腐蚀易挥发、使用场景有限来源:储氢技术研究现 状及展 望樊 栓狮,中国氢能技术发展现状 与未来 展望 徐硕等,华福 证券研 究所运氢的方式主要有固、液、气三种 运氢的方式分为固、液、气三种,根据氢气状态可选用不同的运输方式。针对气氢运输,往往采用集装格、长管拖车和管道运输的方式,其中管道运输虽然运输量明显较高,但受限于投资门槛较高且技术难度较大,目前国内还处于小规模发展阶段。液氢运输和固氢运输方面,我国尚处于试验阶段,仅有少量应用落地。7图表:氢能主要运输方式 及其现 状分析来源:镁基储氢材料纳 米化的 研究现 状与应 用前景 邹建 新等,加氢 站氢气 运输方 案比选 马建 新等,势银能 链,华 福证券 研究所运氢方式 运输量 应用情况 优缺点气态集装格 510kg/格 已广泛应用于商品氢运输 技术成熟、运输量小,适用于短距离 运输长管拖车 250460kg/车 已广泛应用于商品氢运输 技术成熟、运输量小,适用于短距离 运输管道 3108900kg/h国内处于小规模发展阶段,目前尚未普及一次性投资高,运输效率高,适合长 距离运 输,需 要注意防范氢脆现象液态槽车 3604300kg/车国外应用较为广泛,国内目前仅用于航天等领域液化能耗和成本高,设备要求高,适 合中远 距离运 输有机载体 2600kg/车 试验阶段,少量应用 加氢及脱氢处理使得氢气的高纯度难 以保证固态 氢化镁 110kg/m 试验阶段,尚未大规模应用 运输容易,不存在逃逸问题,运输的 能量密 度低8氢能供应可分为现产现用、短途供氢和长距离供氢三种 氢储运可根据资源禀赋、应用规模与形式灵活调整,整体构建出三种氢供应链。场景1,在可再生能源或煤炭、石油、天然气等传统化石能源资源较为丰富的地区,能够建造出大型氢能供应中心并采用就地制氢后直接应用的方式,这种场景下氢储运的成本几乎为零;场景2,以加氢站、建筑、家庭为单位的小型用氢主体往往可以通过区域内短距离的储运氢方式进行供氢;场景3,在缺少氢源的地区,用氢需求往往需要通过大量长距离的氢储运方式进行满足。来源:氢能促进会,华福 证券研 究所图表:三种氢供应链形式 和价值 链对比氢供应链形式终端应用实例(欧洲,2030)氢能价值链拆分(USD/kg)综合供应成本(USD/kg)氢的制取 氢的转换/储存 氢的运输现场生产工业、大型氢供应中心及采购商1.62.3 现场储存,平均储存1 天0.5/23区域内储运加氢站、建筑及家庭等小型需求1.62.3 转换为液氢,平均储存1 天 压缩至700bar,以高压气态储存,平均储存1 天0.71.0 应用液氢 槽车运 输300公里,加注到1000公斤液氢加氢站 应用管道运输300公里,加注到1000公斤加氢站1.02.035长距离供应网络工业、大型采购商 1.01.4 约5000公里国际氢能管道,可在港口储存,平均储存2 周 承运人转 换/再 转换,运输 约9000公里,并在港口储存,平均储存2 周0.63.5 以液态/气态灌槽车运输300公里,现场储存,平均1 天 应用管道运输300公里,现场储存,平均1 天0.12.027目录9 氢储运是氢能实现规模化应用的关键环节 高压气态储氢适用于短距离小规模运输场景 低温液态储氢技术进展较快,有机液态储氢步入工业化 管道输氢经济性强,有望成为未来氢运输的最优模式 固态储氢技术持续突破,适用于小型移动式和固定式场景 投资建议 风险提示气态储氢:现阶段以高压长管拖车为主 现阶段气态氢气储运方法以高压长管拖车为主。高压气态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。目前我国高压氢气运输以长管拖车为主,结合集装格小范围补充。其中集装格由多个40L 的、压力为15Mpa 的高压储氢钢瓶组成,运输较为灵活,适用于需求量小的加氢站;长管拖车则适用于需求量略大的运氢场景,目前国内的加氢站目前多采用此类方式运输。10图表:集装格高 压运 氢来源:氢能汇,华福证券研究所图表:长管拖车 高压 运氢来源:氢能汇,华福证券研究所 高压气瓶为氢气储运的核心设备,车用场景下以III型瓶和IV 型瓶为主。用于氢储运的高压气瓶主要包括纯钢制金属瓶(I 型)、钢制内胆纤维缠绕瓶(II型)、铝内胆纤维缠绕瓶(III型)及塑料内胆纤维缠绕瓶(IV 型)。其中加氢站等固定式储氢瓶多用I 型、II型钢制氢瓶,但由于I 型和II型瓶储氢密度低、氢脆问题严重,因此现阶段车用储氢容器主要为III型瓶和IV 型瓶。11图表:高压储氢气瓶的主 要分类 图表:不同高压储氢气瓶 的主要 特点气态储氢:车用高压储氢气瓶以III型瓶和IV型瓶为主来源:DT 新能源,华福证券研究 所类型 I 型 II型 III型 IV 型工作压力 17.520MPa 26.330MPa 3070MPa 70MPa 以上介质相容性有氢脆、有腐蚀性有氢脆,有腐蚀性有氢脆,有腐蚀性有氢脆,有腐蚀性质量储氢密度/%1 1.5 2.44.1 2.55.7使用寿命/年 15 15 1520 1520体积储氢密度/(g/L)14.2817.23 14.2817.23 3540 3840成本 低 中等 最高 高车载是否使用否 否 是 是来源:高压储氢容器研 究进展 李建 等,华 福证券 研究所 高压储氢气瓶的成本主要由碳纤维复合材料、阀门等组成。以广泛用于车载运氢的III型瓶和IV 型瓶为例,碳纤维复合材料在两类储氢瓶中的成本占比均在60%80%之间,其次为阀门、平衡储罐、调节器等。近年来我国碳纤维的产能与产量不断攀升,国产化率持续提高,2022年我国大陆碳纤维运行产能11.2万吨,占全球运行产能约43.3%,较2021年提升12.8%。预计随着我国碳纤维产能的持续扩张,有望带动高压储氢气瓶成本下降。12图表:35MPa IV 型瓶来源:美国能源部DOE,21能闻,华福 证券研 究所 气态储氢:车用高压储氢气瓶成本中材料占比较高图表:35MPa III 型瓶 图表:70MPa IV 型瓶 图表:70MPa III 型瓶总价$3085总价$2865总价$3920总价$348662.43%37.57%76.58%23.42%65.64%34.36%78.01%21.99%碳纤维复合材料平衡储罐气态储氢:高压长管拖车适用于短距离运输场景 高压长管拖车适用于短距离运输场景。在假定压缩设备价格、人工费、百公里油耗、单位耗电量等核心参数不变时,通过改变运输距离来测算高压长管拖车的运氢成本变动。可以看到,随着运输距离的拉长,高压长管拖车运输成本显著攀升,从经济性角度考量一般适用于短距离运输。13 来源:氢能汇,百度爱采 购,卡 车之家,华福 证券研 究所测 算图表:运输距离与高压 长管 拖车 运氢 成本图表:高压长管拖车运 氢成 本的 核心 参数 假设核心参数 假设数值加氢站规模 500kg/天长管拖车满载氢气质量 332kg拖车平均时速 45km/h百公里耗油量 28L动力车头价格 40万元/台动力车头折旧年限 10年管束价格 120万元/台管束折旧年限 20年氢气压缩耗电量 1KWh/kg电价 0.6 元/KWh运输成本(元/kg)运输距离(km)0.010.020.030.0100 200 300 400 500运输成本(元/kg)气态储氢:降本路径主要为提升高压储氢气瓶设备压力 高压长管拖车的降本路径主要为提升高压储氢气瓶设备压力。假设其他条件不变而改变氢气瓶的设备压力,可以看到储氢气瓶压力越大,单位氢气运输成本越低。因此,我们预计未来气氢运输的主要降本路径为提升高压储氢气瓶的设备压力,即伴随储氢气瓶从设备压力较小的I 型向设备压力较大的IV 型转变,高压长管拖车的运氢成本将持续下降。14图表:不同工作压力下 高压 长管 拖车 运氢 成 本 对 比运输距离(km)运输成本(元/kg)0.05.010.015.020.025.0100 200 300 400 50020MPa 35MPa 70MPa来源:氢能汇,百度爱采 购,卡 车之家,华福 证券研 究所测 算目录15 氢储运是氢能实现规模化应用的关键环节 高压气态储氢适用于短距离小规模运输场景 低温液态储氢技术进展较快,有机液态储氢步入工业化 管道输氢经济性强,有望成为未来氢运输的最优模式 固态储氢技术持续突破,适用于小型移动式和固定式场景 投资建议 风险提示16低温液态储氢技术进展较快,有机液态储氢向工业化生产过渡 低温液态储氢应用规模不断扩大,有机液态储氢逐渐向工业化生产过渡。(1)低温液态储氢是指将氢气经过压缩后,深冷到21K 以下使其变为液氢,并储存在低温绝热的真空容器当中,其在氢能应用中具备储运量更大、纯度高、充装更快、占地更小等优势;我国低温液态储氢技术近年来不断发展,相关投资和项目密集出现。(2)有机液态储氢是指借助烯烃、炔烃或芳香烃等不饱和液体有机物和氢气的可逆反应、加氢反应实现氢储存,并借助脱氢反应实现氢的释放的化学储运氢过程;目前有机液态储氢技术还处于从实验室向工业化生产的过渡阶段。图表:氢气液化装备 图表:有机液态储氢技 术来源:久格新能源官网,华福证 券研究 所 来源:国富氢能官网,华 福证券 研究所低温液氢储运:成本对运输距离不敏感,适合大规模远距离运输 液氢的运输形式包括拖车、槽车和槽船等,制备过程中规模效应明显。液氢的储运方式可以分为两类,即采用容器储运和采用管道输运。其中,容器储运在储存结构形式上一般采用球形储罐和圆柱形储罐,在运输形式上采用液氢拖车、液氢铁路槽车和液氢槽船等。相较于气氢储运,液氢具有便于储运车载、安全性高、气化纯度高等优点,但也因制备过程较为复杂而存在着技术门槛较高、液化工厂投资大、能耗较高等缺点。液氢成本对运输距离不敏感,适合大规模远距离运输。在车辆购置成本、人工成本、燃油费、车速等条件不变的情况下,改变液氢运输距离,进而测算其运输成本的变化。由测算可知,液氢综合运输成本随着运输距离的增长而缓慢上升,基本能够控制在5 元/kg 以内,且每增加100km 的运输距离,单位kg 运输成本约增加0.8 元,敏感度远低于同等条件下的气氢运输。考虑到液氢运输规模往往较大,因此我们认为液氢适合大规模远距离运输场景。17图表:液氢运输 成本 测算 关键假 设来源:航天氢能科技有限 公司,华福证 券研究 所测算图表:液氢运输 成本 对运 输距离 不敏 感核心参数 数值车辆购置成本(万元)300车辆折旧年限(年)10人工成本(万元/年)60燃油费(元/km)1.95通行费、停车费等(元/km)1.3保险保养等(元/km)0.56车辆储罐容量(立方米)40充装率 80%车辆工作时间(12h/天)12运输距离(km)运输成本(元/kg)0246100 200 300 400 500单位成本低温液氢储运:液氢项目建设和装备迈向国产化 液氢领域发展势头良好,国内企业纷纷布局。近年来液氢领域的国产化程度提升,多家国内企业纷纷上马液氢制备项目以及核心装备制造项目。伴随着我国企业液氢制备与装备项目的持续推进,预计将助力我国氢能产业的快速发展。18图表:2023年部分液氢项 目梳 理来源:中国改革报,北极星氢 能网,国际氢 能网,未势能 源,中 集圣达 因,IT 之家,华福证券研究所图表:2023年核心液氢国 产化 装备 项目公司 项目名称 项目内容国富氢能 绿氢液化项目规划可再生能源装机约400MW。项目拟分两期建设:一期日产液氢10吨,二期日产液氢30吨中科清能液氢制储运加一体化项目包括水电 解制氢、氢液 化、氢储存、氢运输、液氢加氢站等的全闭环场景,预计2023年年中启动,2024年6 月份调试投运乌海中太氢能制储运销一体化示范项目项目气氢产能约为3150吨、液氢产能约3150吨,配套建设10t/d 的液氢工厂、1000方液氢储罐法国液空天津氢能供应基地项目一期预计2024年下半年投产;二期项目将根据氢能市场发展情况,择时新建1 套氢气液化单元,预计年产高纯氢气约1 万吨公司 项目名称 项目内容国富氢能 绿氢液化项目10TPD 氢液化工厂核心设备及PEM水电解制氢系统已下线,核心装备拥有完全自主知识产权未势能源“木星”车载液氢储氢系统单瓶储氢质量高达80kg 以上,液氢系统质量储氢密度8%,续航里程超1000km中集圣达因国内首台民用液氢罐车项目正式开工 建造国 内首台 民用 液氢罐车,有望进一步推进民用液氢全产业链商业化运营的进程富瑞深冷船用液氢燃料罐项目获得法国船级社(以下简称BV)颁发的全球首套船用液氢燃料罐的原则性认可(AiP)证书航天科技集团液态储氢加氢示范系统项目攻克液氢过流腔相变抑制技术,研制了45MPa 级高压液氢泵,突破高压液氢增压汽化及冷量综合利用技术来源:壹财信,北极星氢能网,内蒙 古黄河 集团,天津市 人民政 府,天 津日报,华福 证券研究所有机液氢储运:主要包括液氨载氢、甲苯/甲基载氢和甲醇载氢 有机液氢储运主要包括液氨载氢、甲苯/甲基载氢和甲醇载氢。有机液体以及氨气输运氢气作为氢气储运方法,在长距离、大规模的氢气输送方面具有一定优势,但是其杂质气体含量高,高纯氢气使用时需要重新纯化。从运输介质上看,有机液氢储运主要包括液氨载氢、甲苯/甲基载氢以及甲醇载氢。19图表:有机液氢 储运 的方 式和优 劣势来源:牛津能源研究院,氢云 链,华 福证券 研究所有机液氢储运方式 优势 劣势液氢纯度高、零碳无需脱氢纯化再气化过程能量损失小高度易燃,液化需要的温度极低长期储存困难,需要蒸发控制存在泄露风险,需要进一步开发和扩 大基础 设施建 设氨载氢可直接使用,能量密度和氢含量高不易燃、零碳可利用丙烷/氨现有基础设施有毒且有腐蚀性与碳氢化合物相比反应性较低脱氢能耗高,用作运输燃料且未完全 燃烧时 存在Nox排放风险MCH 载氢脱氢后甲苯可重复使用无需冷却的液体储存可利用现有储能/汽油基础设施有毒且有腐蚀性、高度易燃、含碳脱氢催化剂(Pt)昂贵脱氢过程需要高温和大量能量甲醇载氢 无需大幅调整存储和运输基础设施有毒且有腐蚀性、高度易燃、含碳可再生甲醇生产技术不成熟,氢气需 进一步 纯化不完全燃烧/焚烧会产生甲醛有机液氢储运:国内多个项目陆续启动,商业化挑战仍存 国内多家企业启动有机液氢储运项目,成本和技术为其商业化挑战。近年以来国内多个有机液氢储运项目陆续落地,圣元环保、东方电气等企业以及中国化学科研院、中国船舶712所等研究所纷纷表示其正在开发有机液体储氢或已有相关研究项目落地。可以看到有机液态储氢技术正处在有实验室转向小规模落地应用的过渡阶段,而其是否能够实现商业化还需面临成本和技术的双重挑战。20图表:国内部分 有机 液氢 储运项 目来源:氢启未来网,江苏化工 网,中 央广电 总台国 际在线,搜狐 网,中 国能源 报,国 际氢能 网,华 福证券 研究所公司 时间 项目内容中国船舶712所 2022.3自主研制的国内首套120千瓦级氢 气催化 燃烧供 热的有 机液体供氢装置完成安装调试,实现 与燃料 电池系 统匹配 供氢中国化学科研院联合天辰公司2022.10建设并成功运行了国内首 套甲基 环己烷-甲苯 有机液 体储氢中试示范装置,攻克了液 态有机 物储放 氢关键 核心技 术中氢源安 2022年底基于中氢源安安全管理有 机液体 进行储 存以及 运输氢 技术的首个纯氢供热示范工程项 目公司 已在北 京市石 景山区 全面落成秦创原(咸阳)2023.3秦创原(咸阳)创新促进 中心有 限公司 的新型 有机液 体储氢项目正式落地彬州市目录21 氢储运是氢能实现规模化应用的关键环节 高压气态储氢适用于短距离小规模运输场景 低温液态储氢实现大规模应用,有机液态储氢步入工业化 管道输氢经济性强,有望成为未来氢运输的最优模式 固态储氢技术持续突破,适用于小型移动式和固定式场景 投资建议 风险提示管道运输:可根据输送距离和氢气纯度分为多种方式 管道运输氢可根据输送距离和氢气纯度分为多种方式。氢气的管道运输,是指在制氢工厂与氢气站、用氢单位等之间建设一定的管道,氢气以气态形式进行运输的方式。根据输送距离,管道输氢可分为长距离管道和短距离管道,前者主要用于制氢工厂与氢气站之间的长距离运输,输氢压力较高、管道直径较大;后者则主要用于氢气站与各个用户之间的氢气配送,输氢压力较低,管道直径较小。根据氢气纯度,管道输氢可分为天然气掺氢管道和纯氢管道,前者是指在氢能发展初期,利用现有的天然气管道,将氢气加压后输入,使氢气与天然气混合输送的方式;后者则是指专门用于纯氢气运输的管道,但铺设难度大、投资成本较高,是氢能管网建设的终极目标形态。22图表:管道运输 氢方 式分 类来源:高工氢电,华福证 券研究 所管道运输氢方式 运输特点 应用场景根据输送距离长距离管道 输氢压力较高。管道直径 较大制氢工厂和氢气站之间的 长距离 运输短距离管道 输氢压力较低,管道直径 较小 氢气站和用户之间的氢气 输送根据氢气纯度天然气掺氢管道 利用现有的天然气管道进 行混合 输送交通运输、工业、分布式 发电或 热电联 产为建筑提供电和热。纯氢管道 新建用于纯氢气运输的管 道目前与氢燃料电池领域的 应用相 关的技 术进展较快23管道运输:单位成本最低,有望成为未来氢运输的最优模式 管道运输氢单位成本最低,有望成为未来氢运输的最优模式。管道输氢具备有运输成本低、能耗小、可实现氢能连续性、规模化、长距离输送等优势。假设管道运能利用率为30%,将其与长管拖车、液罐槽车运输成本进行对比,可以看到管道运氢的成本相对最低,在不考虑前期管道投资的情况下,管道运输有望受益于其经济性和运输规模的优势,成为未来氢气运输的最优模式。图表:三种氢能 运输 方式 成本对 比来源:联悦气体,华福证 券研究 所24管道运输:“西氢东送”管道纳入国家规划,缓解绿氢供需错配 我国首条“西氢东送”输氢管道示范工程被纳入国家规划。根据中国石化发布,我国首条“西氢东送”输氢管道示范工程被纳入石油天然气“全国一张网”建设实施方案,管道起于内蒙古自治区乌兰察布市,终点位于北京市,全长400多公里,是我国首条跨省区、大规模、长距离的纯氢输送管道。管道一期运力10万吨/年,预留50 万吨/年的远期提升潜力。同时,将在沿线多地预留端口,便于接入潜在氢源。管道建成后有望替代京津冀地区现有的化石能源制氢,大力缓解我国绿氢供需错配的问题。图表:“西氢东 送”输氢 管道布 局来源:新华社,中国石化,华福 证券研 究所起点:内蒙古-乌兰察布市终点:北京市燕山石化中石化计划在乌兰察布市建设大规模绿电制绿氢项目内蒙古-鄂尔多斯市中石化已在内蒙古布局鄂尔多斯风光融合绿氢示范项目目录25 氢储运是氢能实现规模化应用的关键环节 高压气态储氢适用于短距离小规模运输场景 低温液态储氢技术进展较快,有机液态储氢步入工业化 管道输氢经济性强,有望成为未来氢运输的最优模式 固态储氢技术持续突破,适用于小型移动式和固定式场景 投资建议 风险提示26固态储氢:优势明显,材料以金属氢化物为主 固态储氢具有多重优势,载体主要为物理或化学吸附储氢材料。固态储氢是指通过物理或化学材料对氢气的吸附作用而将其存储在固体材料中的储氢方式。其中,物理吸附主要指通过范德华力将氢分子可逆地吸附在比表面积高的多孔材料中,化学吸附则是指将氢以离子键或共价键与其他元素结合并生成金属氢化物等材料。与高压气态或液态储氢方式相比,固态储氢具有体积储氢密度高、安全性能好、储存时间长等优势。根据吸附原理的不同,固态储氢材料可分为物理吸附储氢材料和化学吸附储氢材料,其中化学吸附储氢材料中的金属氢化物发展最为成熟,而当中的镁系合金由于储氢量高、原料丰富、产氢纯度高等特点,被认为是最有前景的固态储氢材料之一。来源:氢能储运技术现 状及其 在电力 系统中 的典型 应用 李建林 等,华 福证券 研究所图表:储氢材料 分类 图表:储氢合金 分类 及其 储氢性 能合金种类质量储氢密度/%脱氢温度/可逆性LaNi5 1.37 25 可逆TiFe 1.89 30 可逆TiMn2 2.00 25 可逆MgH2 7.60 280 可逆LiBH4 18.40 400 不可逆Mg(BH4)2 14.82 315 不可逆来源:氢能储运技术现 状及其 在电力 系统中 的典型 应用 李建林 等,华 福证券 研究所27固态储氢:应用场景多集中于固定式和小型移动式 固态储氢终端应用场景主要为固定式和小型移动式。由于固态储氢多采用金属氢化物作为载体,且用铝合金氢罐作为容器,因此固态储氢罐普遍较重,导致其终端应用多集中于固定式储氢和重量相对较轻的小型移动式场景。其中,固定式应用场景主要包括电力调峰电站、分布式供能、应急备用电源、制氢或用氢现场缓存等领域,此场景下固态储氢装置可以将氢气进行长期的常温常压储存,在需要时再直接释放氢能或利用燃料电池将其转化为电能供应。而小型移动式应用主要包括工程车载、乘用车载、船载等储运氢场景。来源:上海市氢科学技术 研究会,华福 证券研 究所图表:固态储氢 主要 应用 场景和 特点固态储氢固定式应用 小型移动式应用制氢现场缓存分布式氢热电联供电力调峰电站 家用氢能储存通信基站备用电源工业、化工氢能储存氢能叉车 氢能重卡氢能轿车、船 氢能单车应急电源 随身携带28固态储氢:技术持续发展,多个企业入局 固态储氢终端应用场景主要为固定式和小型移动式。当前固态储氢尚未实现大规模商业化,但是其技术快速发展,多个上市公司纷纷布局。其中,圣元环保、云海金属、厚普股份等公司与高校、研究院等合作开展储氢材料和装备研究,包括镁基、钒基材料等路线。横店东磁、雄韬股份等公司则以参股氢能公司的形式开展固态储氢业务。来源:新华网江苏,常州 市委宣 传部,氢能技 术前沿,新浪 财经,界面新 闻,公 司公告,华福 证券研 究所图表:固态储氢 相关 上市 公司上市公司 固态储氢相关布局圣元环保公司在厦门投资建设氢能源研究院和 氢能源 装备总 成项目,开展 固态储 氢材料 研发,推动氢 动力车 船应用 和推广;在泉 州投资建设固态储氢系统活化及应用项目,将石化 产业园 区的工 业副产 氢提纯 为符合 氢燃料 电池应 用的高 纯氢及 对固态 储氢材 料进行活化,在制氢、储氢、运输等环节推 广应用。两个 项目计 划投资 总额合 计12.65 亿元,项目将分期分阶段进行投入。云海金属 公司与宝钢金属及相关高校和研究所 合力开 展镁基 储氢研 究,目 前处于 研发阶 段,技 术成熟 后会量 产。厚普股份2022 年 11 月,公司合资设立成都集氢科技有限 公司,拟拓展 储氢合 金材料 及固态 储氢成 套装置 业务,使之发 展成为 公司氢能“制-储-运-加”产业链重要 的一环。永安行永安行自行研发、建设燃料电池生产 线及固 态低压 储氢器,形成 标准化 规模生 产。将 低压储 氢和换 氢技术 运用在 全新的 氢能自行车上,优先解决氢能安全问题;便 捷换氢 服务,解决用 户加氢 难题的 同时,避免电 动自行 车充电 起火爆 炸存在 的安全 隐患横店东磁横店东磁通过投资子公司江苏集萃安 泰创明 先进能 源材料 研究院 有限公 司,将 固态储 氢材料 与应用 技术作 为核心 研发方 向之一,安泰创明目前已开发完成拥有自主知 识产权 的固态 储氢作 为氢源 的百瓦 级氢燃 料电池 发电系 统,已 应用于 氢能两 轮车,并将在江苏、广东等地开展特定区域场景示 范工程。雄韬股份公司参股上海氢枫能源技术有限公司,其参 与的氢 能储运 及应用 技术平 台建设 项目通 过验收 工作,氢枫能 源承担 项目子 课题“大容量镁基固态净化储运氢技术“,实现 了氢气 净化与 储存一 体化。鸿达兴业公司拥有气态、液态、固态储氢技术,积极 推动制 氢、储 氢、储 能、运 氢及氢 能应用 产业化 的发展,在内 蒙古设 立鸿达 氢能源及新材料研究院,建设运营我国首个 民用液 氢工厂,投资 建设内 蒙古第 一座加 氢站。目录29 氢储运是氢能实现规模化应用的关键环节 高压气态储氢适用于短距离小规模运输场景 低温液态储氢技术进展较快,有机液态储氢步入工业化 管道输氢经济性强,有望成为未来氢运输的最优模式 固态储氢技术持续突破,适用于小型移动式和固定式场景 投资建议 风险提示投资建议 氢储运作为氢能产业的重要环节,是氢能实现大规模商业化应用的关键因素,随着氢能产业的快速发展,氢储运核心技术、关键设备与材料环节有望受益。(1)氢气 压缩机 环节 建议关注 开山 股份(空 气压缩机 龙头+进军氢 气压缩机 并有订 单落地);冰轮 环境(氢能机 械式压缩机);(2)储 氢 瓶环节建议关注京城股 份(IV 型高压储氢气瓶 研发并实现批量应用)、蜀道装备(高压储氢 瓶)、兰石重装(储 氢瓶);(3)液氢环节建议关注纽威股份(液氢阀门);(4)管道运氢环节建议关注石化机械(管道钢材+加氢 站 设备+PEM 电解槽)、东宏 股份(输氢管道开发)、久立特材(管道钢材);(5)固态储氢环节建议关注 圣元 环保(固态 储氢材 料)、厚普 股份(低 压固态 储氢 装备)、鸿 达兴业(固态 储氢 技术)、复洁 环保(金 属储氢+有机溶液储氢)。30 来源:华福证券研究所 氢储运是氢能实现规模化应用的关键环节 高压气态储氢适用于短距离小规模运输场景 低温液态储氢技术进展较快,有机液态储氢步入工业化 管道输氢经济性强,有望成为未来氢运输的最优模式 固态储氢技术持续突破,适用于小型移动式和固定式场景 投资建议 风险提示目录31风险提示 项目推进不及预期。项目执行进度对氢储运行业内的公司收入确定影响重大,若氢储运项目推进不及预期,将会使得相关公司业绩增长不及预期,对公司市场表现带来不利影响。政策支持力度不及预期。政策落地执行对氢储运行业中的公司业绩有重大影响,若政策推进不及预期,可能会对行业内上市公司业绩带来不利影响,进而影响公司的市场表现。储运氢技术发展不及预期。氢储运技术的不断进步对于氢储运行业内公司经营状况以及氢能实现规模化应用影响重大,若氢储运技术进展不及预期,可能会为相关公司业绩增长带来不利因素。市场竞争加剧。当前多个氢储运细分环节均有大量新厂商布局,若未来市场竞争激烈程度不断增加,将会影响各公司的业绩增长,同时对其盈利能力带来不利影响。研究报告中使用的公开资料可能存在信息滞后或更新不及时的风险。报告中公开资料均是基于过往历史情况梳理,可能存在信息滞后或更新不及时的状况,难以有效反映当前行业或公司的基本面状况。32分析师声明及一般声明分析师声明本人具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格并注册为证券分析师,以勤勉的职业态度,独立、客观地出具本报告。本报告清晰准确地反映了本人的研究观点。本人不曾因,不因,也将不会因本报告中的具体推荐意见或观点而直接或间接收到任何形式的补偿。一般声明华福证券有限责任公司(以下简称“本公司”)具有中国证监会许可的证券投资咨询业务资格。本报告仅供本公司的客户使用。本公司不会因接收人收到本报告而视其为客户。在任何情况下,本公司不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任。本报告的信息均来源于本公司认为可信的公开资料,该等公开资料的准确性及完整性由其发布者负责,本公司及其研究人员对该等信息不作任何保证。本报告中的资料、意见及预测仅反映本公司于发布本报告当日的判断,之后可能会随情况的变化而调整。在不同时期,本公司可发出与本报告所载资料、意见及推测不一致的报告。本公司不保证本报告所含信息及资料保持在最新状态,对本报告所含信息可在不发出通知的情形下做出修改,投资者应当自行关注相应的更新或修改。在任何情况下,本报告所载的信息或所做出的任何建议、意见及推测并不构成所述证券买卖的出价或询价,也不构成对所述金融产品、产品发行或管理人作出任何形式的保证。在任何情况下,本公司仅承诺以勤勉的职业态度,独立、客观地出具本报告以供投资者参考,但不就本报告中的任何内容对任何投资做出任何形式的承诺或担保。投资者应自行决策,自担投资风险。本报告版权归“华福证券有限责任公司”所有。本公司对本报告保留一切权利。除非另有书面显示,否则本报告中的所有材料的版权均属本公司。未经本公司事先书面授权,本报告的任何部分均不得以任何方式制
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