1.1 氫儲運是連接氫氣生產(chǎn)端與需求端的關(guān)鍵橋梁
氫能產(chǎn)業(yè)鏈中，氫的存儲運輸是連接氫氣生產(chǎn)端與需求端的關(guān)鍵橋梁，深刻影響 著(zhù)氫能發(fā)展節奏及進(jìn)度。由于氫氣在常溫常壓狀態(tài)下密度極低（僅為空氣的 1/14）、 單位體積儲能密度低、易燃易爆等，其特性導致氫能的安全高效輸送和儲存難度較大。 因此，發(fā)展安全、高效、低成本的儲運氫技術(shù)是氫能大規模商業(yè)化發(fā)展的前提。
1.2 龐大的氫能需求將帶來(lái)千億級的儲運市場(chǎng)規模
氫能資源呈逆向分布，氫能儲運供應鏈建設是實(shí)現“氫經(jīng)濟”的保障?？傮w來(lái)說(shuō)， 我國能源供應和能源需求呈逆向分布，在資源上“西富東貧、北多南少”，在需求上則 恰恰相反。未來(lái)，一方面要積極開(kāi)發(fā)大容量氫氣儲運技術(shù)；另一方面要積極開(kāi)展就近 化工副產(chǎn)氫氣資源和沿?？稍偕茉撮_(kāi)發(fā)利用。
龐大的氫能需求需依靠完善的氫儲運供應鏈，將帶來(lái)千億級設備投資規模。在 氫能行業(yè)深度報告系列二中，我們詳盡分析了氫能在工業(yè)、交通、建筑等領(lǐng)域參與深 度脫碳的潛力，即在 2060 碳中和目標下，據中國氫能聯(lián)盟預測，到2040 年，我國 氫氣的年需求量將增至 5700 萬(wàn)噸左右，龐大的氫能需求量需依靠完善的氫儲運供應 鏈。假設按照終端氫氣售價(jià) 30 元/kg，儲運成本占比 30%，設備投資成本占比 70%， 對應儲運設備市場(chǎng)規模將達 5200 億元。
1.3 由近及遠，氫儲運技術(shù)發(fā)展將循序漸進(jìn)
根據中國氫能聯(lián)盟發(fā)布的《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書(shū)（2019 版）》關(guān) 于我國氫能儲運技術(shù)路線(xiàn)展望：我國氫能儲運將按照“低壓到高壓”“氣態(tài)到多相態(tài)”的 方向發(fā)展，由此逐步提高氫氣儲存和運輸的能力。氫能市場(chǎng)滲入前期，氫氣用量及運 輸半徑相對較小，此時(shí)高壓氣態(tài)運輸的轉換成本較低，更具性?xún)r(jià)比；氫能市場(chǎng)發(fā)展到 中期，氫氣需求半徑將逐步提升，將以氣態(tài)和低溫液態(tài)為主；遠期來(lái)看，高密度、高 安全儲氫將成為現實(shí)，完備的氫能管網(wǎng)也將建成，同時(shí)出臺固態(tài)、有機液態(tài)等儲運標準及管道輸配標準作為配套。（報告來(lái)源：未來(lái)智庫）
氫能的存儲及運輸成為了氫能實(shí)現大規模發(fā)展的重要影響因素之一，而氫能的儲 運方式建立在氫的不同存儲狀態(tài)之上，按照氫的不同形態(tài)，通常將氫儲運技術(shù)分為氣 態(tài)儲運（高壓氣態(tài)、管道氫）、液態(tài)儲運（低溫液態(tài)、有機液態(tài)）、固態(tài)儲運，不同的 儲運方式具有不同特點(diǎn)及適應性：
1）高壓氣氫儲運運營(yíng)成本低、能耗相對小、氫氣充放響應速度快，適用于短距 離、用戶(hù)分散場(chǎng)合，是目前運用最普遍的儲運方式，但對設備承壓要求高、單位體積 儲氫密度低、安全性較低；
2）管道氫輸送運輸成本低、能耗小，可實(shí)現氫能連續性、規?；?、長(cháng)距離輸送， 是未來(lái)氫能大規模利用的必然發(fā)展趨勢。由于管道鋪設難度大，一次性投資成本高， 目前還難以實(shí)現大規模氫氣管道運輸。
3）低溫液氫儲運儲氫能量密度高、運輸效率高，適用于中遠距離輸送，目前主 要作為航空運載火箭推進(jìn)劑燃料，對儲氫裝置真空絕熱、減振抗沖擊、防泄漏性能要 求高，且深冷液化存在大量消耗、成本較高；
4）固氫及有機液氫儲運一般較為安全、高效、儲氫密度高、可循環(huán)性好，但對 儲氫材料性能要求較高，是未來(lái)氫能儲運的重要研究方向，但距離商業(yè)化較遠。
2 儲運技術(shù)豐富多樣，由近及遠多方向協(xié)同發(fā)展
2.1 氣態(tài)氫儲運：技術(shù)成熟度高，使用廣泛，將貫穿氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展始末
氫能的氣態(tài)儲運通常是將氫氣采取壓縮氣體體積、增加單位氣體壓力的方式進(jìn)行 儲存、運輸，并且以高壓氣體的狀態(tài)儲存于特定容器中，儲氫容器通常為耐高壓的壓力容器，同時(shí)氣氫也可經(jīng)過(guò)加壓后通過(guò)特制運輸管道進(jìn)行輸送。
高壓氣態(tài)氫能儲運是目前工業(yè)中使用最普遍、最直接的氫能儲運方式，通過(guò)連接 減壓閥即可方便、快捷釋放所需氫氣。具有運營(yíng)成本低、壓縮氫氣技術(shù)成熟、承壓容器結構簡(jiǎn)單、能耗較小、氫氣充放響應速度快等優(yōu)點(diǎn)。區別于運輸方式的不同，高壓 氣態(tài)長(cháng)管拖氫適用于當前氫能發(fā)展初級階段，未來(lái)隨著(zhù)氫能需求規模的擴大，管道氫 將為氫能產(chǎn)業(yè)鏈提供大規模量的低成本氫氣。
儲氫容器向高壓化、輕量化發(fā)展
高壓氣態(tài)儲氫容器主要包括純鋼制金屬瓶（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）。20MPa 鋼制瓶（I 型） 早已實(shí)現工業(yè)應用，并與 45MPa 鋼制瓶（II 型）和 98MPa 鋼帶纏繞式壓力容器組 合應用于加氫站中。但是 I 型和 II 型瓶?jì)涿芏鹊?、氫脆?wèn)題嚴重，難以滿(mǎn)足車(chē)用儲 氫容器的要求。車(chē)用儲氫容器主要為 III 型瓶和 IV 型瓶。通過(guò)對比 I 型至 IV 型高壓儲 氫瓶性能參數及特點(diǎn)，高壓儲氫容器發(fā)展本質(zhì)是通過(guò)改變結構及材料，提升儲氫工作 壓力來(lái)提高質(zhì)量?jì)涿芏?。此外，研究表明，氫氣質(zhì)量密度隨壓力增加而增加，在 30~40MPa 時(shí)，氫氣質(zhì)量密度增加較快，而壓力 70MPa 以上時(shí)，氫氣質(zhì)量密度變化 很小，因此大多儲氫瓶的工作壓力在 35~70MPa 范圍內。
高壓氣態(tài)氫運輸方式方面，長(cháng)管拖氫適合短距、小規模、就地應用，管道輸氫 適合長(cháng)距、大規模應用
高壓氣氫運輸主要分為長(cháng)管拖車(chē)和管道運輸 2 種方式。其中，長(cháng)管拖車(chē)運輸技術(shù) 較為成熟，中國常以 20MPa 長(cháng)管拖車(chē)運氫，單車(chē)運氫約為 300kg，正在積極發(fā)展 35MPa 運氫技術(shù)。國外則采用 45MPa 纖維全纏繞高壓氫瓶長(cháng)管拖車(chē)運氫，單車(chē)運氫 可提至 700kg。由于中國目前氫能發(fā)展處于起步階段，整體產(chǎn)氫規模較小，氫能利用 的最大特點(diǎn)是就地生產(chǎn)、就地消費，氫氣的運輸距離相對較短，因此多采用長(cháng)管拖車(chē) 運輸；管道運輸的壓力相對較低，一般為 1~4MPa，具有輸氫量大、能耗小和成本低 等優(yōu)勢，但是建造管道的一次性投資較大，不適合作為氫能發(fā)展初期的運輸方式。中 國可再生能源豐富的西北地區有望成為未來(lái)氫能的主產(chǎn)地，而中國能源消費地主要分 布在東南沿海地區。在未來(lái)氫能大規模發(fā)展的前提下，管道運輸可實(shí)現氫能的低成本、 低能耗、高效率跨域運輸。
未來(lái)長(cháng)管拖車(chē)氫儲運成本降低可通過(guò)提高儲氫壓力及生產(chǎn)規模效應來(lái)實(shí)現
據中石油化工研究院數據，當運輸距離為 50km 時(shí)，氫氣的運輸成本為 4.9 元/kg； 隨著(zhù)運輸距離的增加，長(cháng)管拖車(chē)運輸成本逐漸上升，當距離 500km 時(shí)運輸成本近 22 元/kg，所以考慮到經(jīng)濟性問(wèn)題，長(cháng)管拖車(chē)運氫一般適用于 200km 內的短距離和運量 較少的運輸場(chǎng)景。此外可以看出，隨著(zhù)距離增加，20MPa 和 50MPa 運輸條件下的成 本逐漸分化，50MPa 下的成本優(yōu)勢越來(lái)越明顯，當運輸距離為 200km 時(shí)，其成本差 距約 4 元/kg。實(shí)際上，超過(guò) 200km 的運輸距離將導致拖車(chē)及人員配置冗雜的問(wèn)題。
200km 運輸距離下，兩端充卸及拖車(chē)往返時(shí)間已達到 16h，當運輸距離再增大時(shí)， 需要配置更多的拖車(chē)和司機，產(chǎn)生更高的成本費用，經(jīng)濟性降低。
未來(lái)長(cháng)管拖氫儲運成本下降的有效路徑是：一方面可通過(guò)提高儲氫壓力，實(shí)現儲 氫密度和運輸效率都更高的氫氣儲運方式；另一方面，未來(lái)氫氣氣態(tài)儲運成本下降的 有效路徑是擴大相關(guān)設備生產(chǎn)量。單位成本將在規模效應下逐步下降。據 NREL （National Renewable Energy Laboratory）預測，當儲氫容器需求量從 10 增加到 100 個(gè)時(shí)，儲氫容器成本可下降約 45%。
管道運輸是氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展成熟階段實(shí)現氫氣長(cháng)距離、大規模運輸的必然趨勢， 當前發(fā)展初期階段可積極探索天然氣管道摻氫輸送
從氫能規?；?、長(cháng)遠發(fā)展看，高壓氣氫、低溫液氫輸運方式遠不能實(shí)現氫能的規 ?；按竺娣e區域輻射，管道輸運是未來(lái)發(fā)展的必然趨勢。目前，歐洲和美洲是世界 上最早發(fā)展氫氣管網(wǎng)的地區，已有 70 年歷史，在管道輸氫方面已經(jīng)有了很大規模， 根據美國太平洋西北國家實(shí)驗室統計數據，全球共有 4542km 的氫氣管道，其中美國 有 2608km，歐洲有 1598 km。我國氫氣管網(wǎng)發(fā)展相對不足，目前全國累計僅有 100 km 輸氫管道，分布在環(huán)渤海灣、長(cháng)江三角洲等地，隨著(zhù)氫能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，日益 增加的氫氣需求量將推動(dòng)我國氫氣管網(wǎng)建設，氫氣管網(wǎng)布局有較大的提升空間。
氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期階段，管道氫可由天然氣管道摻氫來(lái)實(shí)現過(guò)渡。由于純氫管 道的初始投資較大，不適合作為氫能發(fā)展初期應用，在管道運輸發(fā)展初期，可以積極 探索摻氫天然氣方式，即利用已建設的天然氣輸配管網(wǎng)與基礎設施進(jìn)行天然氣和氫氣 混合輸送，也可經(jīng)改造后輸送純氫，可實(shí)現低成本、規?；?、連續性氫能供應。研究 結果表明，在含量較低時(shí)（10-20%摻氫比例），氫氣可以在不做重大技術(shù)調整的情況 下?lián)交熘撂烊粴?。未?lái)大力發(fā)展天然氣摻氫管道輸送技術(shù)，關(guān)鍵需要解決管材、調壓 站、流量計、探測器等配套裝備的摻氫相容性與適應性并完善管網(wǎng)安全運行保障技術(shù)。 天然氣摻氫管道輸送技術(shù)是目前進(jìn)行大規模、長(cháng)距離氫氣輸送最為有效手段之一。
2.2 液態(tài)氫儲運：儲氫密度高，適合跨洋及長(cháng)周期存儲運輸
氫能的液態(tài)儲運是指將氫能從氣態(tài)轉化為液態(tài)進(jìn)行儲運的技術(shù)。按照轉化技術(shù)的 不同，液態(tài)儲運又可分為兩大類(lèi)：1）物理法，即將氫冷卻到沸點(diǎn)以下（-253 攝氏度 以下）形成液氫，儲存于低溫絕熱液氫罐進(jìn)行儲運；2）化學(xué)法，即氫通過(guò)化學(xué)反應， 生成含氫的化合物，主要有三種方式，包括有機液態(tài)儲運、氨-氫儲運、甲醇-氫。
（1）低溫液態(tài)氫儲運
低溫液態(tài)氫儲運是將氫氣冷卻至 21K（約-253 攝氏度），液化儲存于低溫絕熱液氫罐中，儲氫密度可達到 70.8kg/m3，是標況下氫氣密度 0.083kg/m3 的近 850 倍， 單臺液氫運輸罐車(chē)的滿(mǎn)載約 65m3，可凈運輸 4000kg 氫，大大提高了運輸效率，并 且在液化過(guò)程還能提高氫氣純度，相應程度上節省了提純成本。因此液氫適合長(cháng)距離、 大容量?jì)\，是配合我國未來(lái)實(shí)現大規模綠氫脫碳應用的首要儲氫選擇。
提高核心設備及材料國產(chǎn)化率，降低液化成本是加快低溫液氫發(fā)展主要途徑
從當前實(shí)際應用來(lái)看，目前全球液氫產(chǎn)能約 400 噸/天，其中北美占比達到 85% 以上，且大多為 10~30 噸/天以上的大型裝置，規模效應顯著(zhù)。美國、日本、德國等 國家已將液氫的運輸成本降低到了高壓氣態(tài)儲運的八分之一。相較于國外 70%左右 的液氫運輸，國內液氫還僅限于航天領(lǐng)域，民用還未涉及，僅國富氫能、中科富海等 部分企業(yè)在嘗試低溫液氫民用領(lǐng)域推廣，過(guò)高的使用成本及安全法規問(wèn)題限制了低溫 液化儲氫技術(shù)的規?；瘧?，主要體現在：1）絕熱性能要求高。液氫的沸點(diǎn)極低（-253 攝氏度），與環(huán)境溫差極大，對容器的絕熱要求很高；2）液化過(guò)程耗能極大。液化 1 千克氫氣需消耗 13-17 千瓦時(shí)的電量，液化所消耗的能量約占氫能的 30%；3）核心 設備及材料國產(chǎn)化程度低，包括壓縮機、膨脹機、正仲氫轉換裝置、高性能低溫絕熱 材料、液氫儲罐制造技術(shù)與裝備等。因此，縮小與國外先進(jìn)液氫技術(shù)水平間的差距， 實(shí)現核心設備及材料的國產(chǎn)化，是實(shí)現低溫液氫參與綠氫脫碳供應鏈亟待解決的問(wèn) 題。
從低溫液氫運輸成本構成來(lái)看，液化成本占總成本近 70%，是低溫液氫運輸成 本主要構成，因此降低低溫液氫運輸成本首要解決的是降低氫氣液化成本。
為了加快液氫在民用領(lǐng)域中的應用，市場(chǎng)監管總局（國家標準委）于 2021 年 5 月 6 日批準發(fā)布了《氫能汽車(chē)用燃料液氫》、《液氫生產(chǎn)系統技術(shù)規范》和《液氫貯存 和運輸技術(shù)要求》三項液氫國家標準，于 11 月 1 日起實(shí)施。對于氫能產(chǎn)業(yè)鏈而言， 這三項標準的推出填補了液氫民用市場(chǎng)無(wú)標準可依的空白。
（2）有機液態(tài)氫儲運
有機液體儲氫技術(shù)（LOHC）基于不飽和液體有機物在催化 劑作用下進(jìn)行加氫 反應，生成穩定化合物，當需要氫氣時(shí)再進(jìn)行脫氫反應。
有機液體儲氫優(yōu)勢在于：加氫后的有機氫化物性能穩定，安全性高，可常溫常壓 儲存，儲存方式與石油相似，質(zhì)量?jì)涿芏雀?，可達 5.0-7.2%/wt。其劣勢在于：氫 氣純度不高，有幾率發(fā)生副反應，產(chǎn)生雜質(zhì)氣體；反應溫度較高、脫氫效率較低、催 化 劑易被中間產(chǎn)物毒化；液氫儲存壓縮能耗過(guò)大，需配備相應的加氫、脫氫設備。 未來(lái)的技術(shù)突破方向是：提高低溫下有機液體儲氫介質(zhì)的脫氫速率與效率、催化 劑 反應性能，改善反應條件、降低脫氫成本及操作難度。
目前參與有機液體儲氫的公司僅為少數，全球從事有機液體儲氫的公司主要包括： 中國武漢氫陽(yáng)能源控股有限公司、日本千代田化工建設公司、德國 Hydrogenious Technologies。
（3）液氨-氫儲運
液氨儲氫技術(shù)是指將氫氣與氮氣反應生成液氨，作為氫能的載體進(jìn)行利用。
液氨儲氫優(yōu)勢在于：液氨在標準大氣壓下-33℃就能夠實(shí)現液化，其儲存條件遠 遠緩和于液氫，與丙烷類(lèi)似，可直接利用丙烷的技術(shù)基礎設施，大大降低了設備投入； 液氨儲氫中體積儲氫密度相對液氫可高 1.7 倍；在脫氫過(guò)程中，液氨在常壓、400℃ 條件下即可得到 H2，能耗水平低；液氨除了儲氫也可以直接作為燃料燃燒，其燃燒 產(chǎn)物為氮氣和水，無(wú)對環(huán)境有害氣體，液氨燃燒渦輪發(fā)電系統的效率（69%）與液氫 系統效率（70%）近似。其劣勢在于：有腐蝕性、易揮發(fā)，有強烈氣味，有毒性；其 對燃料電池也有毒性，體積分數 1×10^?6 未被分解的液氨混入氫氣中，也會(huì )造成燃 料電池的嚴重惡化。未來(lái)技術(shù)突破方向：提升液氨脫氫純度。
截至目前，日本、澳大利亞等國均已在積極布局“氨經(jīng)濟”。在“碳中和”愿景下， 利用可再生能源電解水制氫后，通過(guò)“氫-氨-氫”這一流程完成“綠氫”運輸。從當前多國 布局來(lái)看，氨-氫運輸這一方式在大型氫出口項目領(lǐng)域具有優(yōu)勢。
（4）甲醇-氫儲運
甲醇儲氫技術(shù)是指將二氧化碳與氫氣在相應條件下反應生成液體甲醇，作為氫能 的載體進(jìn)行利用。
甲醇儲氫優(yōu)勢在于：儲氫密度高，其理論質(zhì)量?jì)涿芏雀哌_ 12.5wt%；甲醇可 分解得到氫氣，用于燃料電池，同時(shí)，甲醇還可直接用作燃料；甲醇的儲存條件為常溫常壓，且沒(méi)有刺激性氣味，存儲條件緩和于 LOHC 及液氨。其劣勢在于：二氧化 碳單程轉化率和甲醇產(chǎn)率較低，目前的經(jīng)濟性較低。未來(lái)技術(shù)突破方向是：開(kāi)發(fā)同時(shí) 滿(mǎn)足單程高 CO?轉化率（>20%）和高甲醇選擇性（>90%）的催化 劑，改善催化 劑 壽命。
全球范圍來(lái)看，CO2加氫合成甲醇已有不少成功案例：2012 年歐洲已經(jīng)建成了 當時(shí)全球最大的 CO?基甲醇制造廠(chǎng)（年產(chǎn) 4000 噸甲醇，消耗 5600t CO2，利用地熱 電廠(chǎng)電解水制氫），日本計劃 2021 年建成日產(chǎn) 20 噸的碳回收甲醇合成裝置；2020 年 1 月 17 日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的全球首套千噸級規?；?yáng)燃料合 成示范項目在甘肅蘭州新區綠色化工園區試車(chē)成功。未來(lái)隨著(zhù)電解水制氫成本的下降 以及碳減排價(jià)值的提升，CO2 加氫合成甲醇的經(jīng)濟性將會(huì )有很高的改善。
2.3 固態(tài)氫儲運：儲氫壓力低、安全性好，但距離商業(yè)化較遠
固態(tài)儲氫是以金屬氫化物、化學(xué)氫化物或納米材料作為儲氫載體，通過(guò)化學(xué)吸附 和物理吸附實(shí)現氫的存儲，固態(tài)儲氫的儲氫壓力低、安全性好、放氫純度高，體積儲 氫密度高于液氫；劣勢是儲氫合金材料的重量?jì)渎瘦^低，目前主流金屬儲氫材料重 量?jì)渎实陀?3.8wt%，重量?jì)渎蚀笥?7wt%的輕質(zhì)儲氫材料吸放氫溫度偏高、循 環(huán)性能較差。未來(lái)技術(shù)突破的主要方向是提高質(zhì)量?jì)涿芏?，降低成本及溫度要求?/span>
目前該領(lǐng)域技術(shù)尚未成熟，在燃料電池潛艇中實(shí)現了商業(yè)應用，在分布式發(fā)電和 風(fēng)電制氫規模儲氫中進(jìn)行示范應用，但在燃料電池汽車(chē)上的應用優(yōu)點(diǎn)明顯，未來(lái)潛力 較大。（報告來(lái)源：未來(lái)智庫）
通過(guò)對氫能氣、液、固三種形態(tài)儲運方式的特點(diǎn)及適用性進(jìn)行分析，定性角度 而言，我們認為未來(lái)氫能供應鏈網(wǎng)絡(luò )中，將主要以高壓氣態(tài)、低溫液氫及管道輸氫 三種運氫方式為主：在氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期階段，氫氣用量及運輸半徑相對較小，此時(shí) 高壓氣態(tài)運輸的轉換成本較低，更具性?xún)r(jià)比；氫能市場(chǎng)發(fā)展到中期，氫氣需求半徑將 逐步提升，將以氣態(tài)和低溫液態(tài)為主；遠期來(lái)看，高密度、高安全儲氫將成為現實(shí)， 管道輸氫將被實(shí)現。
為此，我們針對這三種氫儲運方式建立成本模型，從定量角度進(jìn)一步分析三種 運輸方式的成本變化特征：
3.1 高壓長(cháng)管拖氫在小規模、短半徑用氫時(shí)經(jīng)濟性最佳
高壓氣氫長(cháng)管拖車(chē)運輸成本主要包括：固定成本（折舊費、人員工資等）和變動(dòng) 成本（包括氫氣壓縮耗電費、油料費等）。為了測算成本，提出如下核心假設目前國 內集裝管束拖車(chē)的價(jià)格約 120 萬(wàn)/臺，折舊年限 10 年。每輛拖車(chē)配備司機以及多名操 作人員，人員費用共 40 萬(wàn)。拖車(chē)滿(mǎn)載氫氣可達 300kg，每百公里消耗柴油約 25 升。 拖車(chē)平均運行速度假設為 50km/小時(shí)，兩端裝卸氫氣時(shí)間約 8 小時(shí)。氫氣壓縮過(guò)程耗 電 1kwh/kg。
高壓長(cháng)管拖車(chē)運輸成本隨距離增加大幅上升。根據以上假設，可測算出規模為 500kg/d、距離氫源點(diǎn) 100km 的加氫站，運氫成本為 6.50 元/kg。隨著(zhù)運輸距離的增 加，長(cháng)管拖車(chē)運輸成本逐漸上升。距離 500km 時(shí)運輸成本達到 16.14 元/kg（注：當 輸送距離超過(guò) 200km 后，單輛拖車(chē)已無(wú)法實(shí)現當日往返多次來(lái)滿(mǎn)足用氫需求，超過(guò) 200km 后，我們以多輛拖車(chē)同時(shí)運輸來(lái)計算）。因此，考慮到經(jīng)濟性問(wèn)題，長(cháng)管拖
核心結論：
通過(guò)上述對三種主流氫儲運方式的運輸成本對比，單從運距角度考慮，管道輸 氫在各運輸范圍內的成本最低，在 500km以?xún)乳L(cháng)管拖車(chē)輸氫成本低于低溫液氫成本， 超過(guò) 500km 以外，低溫液氫更具成本優(yōu)勢。但結合實(shí)際氫運量，以及各儲運方式實(shí) 現所需的條件，長(cháng)管拖車(chē)輸氫無(wú)疑是當前氫能發(fā)展初期階段，氫儲運性?xún)r(jià)比選擇。
隨著(zhù)大規模、長(cháng)距離運氫需求的增加，低溫液氫輸送的優(yōu)勢將會(huì )顯現，并成為中長(cháng) 運距氫儲運的主流方式。從氫能發(fā)展更遠期來(lái)看，氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展將趨于成熟，用氫 需求將實(shí)現大規?；?，且趨于穩定，屆時(shí)管道輸氫綜合優(yōu)勢將成為長(cháng)距離氫運輸最 佳選擇。
隨著(zhù)氫能產(chǎn)業(yè)中長(cháng)期發(fā)展規劃落地，氫能產(chǎn)業(yè)將進(jìn)入技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化的快速發(fā)展期， 相對應的氫能儲運產(chǎn)業(yè)發(fā)展將給特種設備行業(yè)帶來(lái)新的發(fā)展機遇，結合上述從定性、 定量角度對氫能主流儲運方式做對比，高壓氣態(tài)儲運更適合當前氫能產(chǎn)業(yè)供應鏈需求， 與之對應的氫氣承壓設備、氣體處理設備及相關(guān)核心材料將率先得到大規模發(fā)展。隨 著(zhù)用氫規模、運輸半徑的逐步提升，低溫液氫儲運設備將逐步增多。由于管道氫發(fā)展 基于成熟規?；瘹淠墚a(chǎn)業(yè)，因此管道氫建設周期較為滯后，相對應的設備及材料中短 期內難有機會(huì )，本章節也將不對其做分析。
4.1 車(chē)載儲氫瓶商業(yè)化程度高，將率先受益氫能車(chē)規模提升
車(chē)載高壓儲氫瓶是目前眾多儲氫承壓設備中，技術(shù)相對成熟，已經(jīng)具備商業(yè)化 程度的一種儲氫設備。我們認為車(chē)載高壓儲氫瓶在未來(lái)十年將迎來(lái)快速發(fā)展期。
儲氫承壓設備可根據氫的狀態(tài)分為氣態(tài)儲氫設備，液態(tài)儲氫設備，固態(tài)儲氫設備；1）氣態(tài)儲運設備：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瓶， 具有充氫、放氫速度快，設備結構簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)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)儲氫設備技術(shù)相對成熟，市場(chǎng)需求的主流 儲氫方式；2）液態(tài)儲氫設備：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(diǎn)是儲氫密度高，缺點(diǎn)是氫氣液化能耗高、長(cháng)時(shí)間存放液氫存在蒸發(fā)損失的問(wèn)題。 在我國目前主要應用于航空航天領(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(guò)氫與材料發(fā)生化學(xué)反應或者物理吸附將氫儲存與固體材料中，優(yōu)點(diǎn)是儲氫 壓力較低、體積儲氫密度高、可純化氫氣；缺點(diǎn)是質(zhì)量?jì)涿芏鹊?、充放氫需要熱交換。我國固態(tài)儲氫容器已在通訊基站、加氫站有應用。
3.2 低溫液氫成本變動(dòng)對距離不敏感，長(cháng)距離下更具優(yōu)勢
液氫槽罐車(chē)的運輸成本結構與長(cháng)管拖車(chē)類(lèi)似，但增加了氫氣液化成本及運輸途中 液氫的沸騰損耗。槽罐車(chē)市場(chǎng)價(jià)格約 300 萬(wàn)/輛，每次裝載液氫約 4000kg 液化過(guò)程 耗電 15kwh/kg，低溫液氫輸送成本構成如下：
低溫液氫輸送成本變動(dòng)對距離不敏感，長(cháng)距離下更具優(yōu)勢。根據以上假設，可 測算出規模為 500kg/d、距離氫源點(diǎn) 100km 的加氫站，運氫成本為 15.31 元/kg。當 加氫站距離氫源點(diǎn) 100~500km 時(shí)，液氫槽車(chē)的運輸價(jià)格在 15.31~15.91 元/kg 范圍 內小幅提升，運輸成本并不會(huì )因為距離增加而大幅提升。這是由于液化成本占據了運 輸成本的 70%左右，該成本僅與載氫量有關(guān)，與距離呈正相關(guān)的油費、路費等占比 并不大，液氫罐車(chē)在長(cháng)距離運輸下更具成本優(yōu)勢。
3.3 管道輸氫在大規模輸送下，經(jīng)濟性最佳
管道氫氣運輸的成本主要包括固定成本（折舊費、維護管理費用等）和變動(dòng)成本 （包括氫氣壓縮耗電費、油料費等）。我們根據國內“濟源-洛陽(yáng)”項目測算，該輸氫管 道長(cháng)度25km，總投資額1.46億元，年輸送能力10.04萬(wàn)噸，建設成本為584萬(wàn)元/km， 管道使用壽命 20 年。運行期間維護成本及管理費用按建設成本的 8%計算。在管道 輸氫滿(mǎn)負荷運行以及不考慮運輸損耗的前提下，管道輸氫成本結構如下：
大規模輸送下，管道輸氫具備明顯成本優(yōu)勢。根據以上假設，可測算出長(cháng)度 25m、 年輸送能力 10.04 萬(wàn)噸的氫氣管道，運氫成本為 1.16 元/kg。由于壓縮每公斤氫氣所 消耗的電量是相對固定的，管道運氫成本增長(cháng)的驅動(dòng)因素主要是與輸送距離正相關(guān)的 管材折舊及維護費用。當輸送距離為 100km 時(shí)，運氫成本為 1.43 元/kg，同等運輸 距離下管道輸氫成本遠低于高壓長(cháng)管拖車(chē)及低溫液態(tài)輸氫。因此，當氫氣下游需求足 夠支撐大規模的氫能輸送，通過(guò)管道運輸氫氣是一種降低成本的可靠方法。
管道氫成本很大程度上受到需求端（利用率）的影響。在上述管道氫成本預測 中，我們假設管道運能的利用率達到 100%，在這種水平下，管道氫運輸成本表現出 非常低的水平，但隨著(zhù)利用率水平的下降，管道氫成本陡然上升，當運能利用率僅為 20%時(shí)，管道運氫的成本已經(jīng)接近長(cháng)管拖車(chē)運氫。在當前加氫站尚未普及、站點(diǎn)較為 分散的情況下，管道運氫的成本優(yōu)勢并不明顯。隨著(zhù)氫能產(chǎn)業(yè)逐步發(fā)展，氫氣管網(wǎng)終 將成為低成本運氫方式的最佳選擇。
核心結論：
通過(guò)上述對三種主流氫儲運方式的運輸成本對比，單從運距角度考慮，管道輸 氫在各運輸范圍內的成本最低，在 500km以?xún)乳L(cháng)管拖車(chē)輸氫成本低于低溫液氫成本， 超過(guò) 500km 以外，低溫液氫更具成本優(yōu)勢。但結合實(shí)際氫運量，以及各儲運方式實(shí) 現所需的條件，長(cháng)管拖車(chē)輸氫無(wú)疑是當前氫能發(fā)展初期階段，氫儲運性?xún)r(jià)比選擇。
隨著(zhù)大規模、長(cháng)距離運氫需求的增加，低溫液氫輸送的優(yōu)勢將會(huì )顯現，并成為中長(cháng) 運距氫儲運的主流方式。從氫能發(fā)展更遠期來(lái)看，氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展將趨于成熟，用氫 需求將實(shí)現大規?；?，且趨于穩定，屆時(shí)管道輸氫綜合優(yōu)勢將成為長(cháng)距離氫運輸最 佳選擇。
隨著(zhù)氫能產(chǎn)業(yè)中長(cháng)期發(fā)展規劃落地，氫能產(chǎn)業(yè)將進(jìn)入技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化的快速發(fā)展期， 相對應的氫能儲運產(chǎn)業(yè)發(fā)展將給特種設備行業(yè)帶來(lái)新的發(fā)展機遇，結合上述從定性、 定量角度對氫能主流儲運方式做對比，高壓氣態(tài)儲運更適合當前氫能產(chǎn)業(yè)供應鏈需求， 與之對應的氫氣承壓設備、氣體處理設備及相關(guān)核心材料將率先得到大規模發(fā)展。隨 著(zhù)用氫規模、運輸半徑的逐步提升，低溫液氫儲運設備將逐步增多。由于管道氫發(fā)展 基于成熟規?；瘹淠墚a(chǎn)業(yè)，因此管道氫建設周期較為滯后，相對應的設備及材料中短 期內難有機會(huì )，本章節也將不對其做分析。
4.1 車(chē)載儲氫瓶商業(yè)化程度高，將率先受益氫能車(chē)規模提升
車(chē)載高壓儲氫瓶是目前眾多儲氫承壓設備中，技術(shù)相對成熟，已經(jīng)具備商業(yè)化 程度的一種儲氫設備。我們認為車(chē)載高壓儲氫瓶在未來(lái)十年將迎來(lái)快速發(fā)展期。
儲氫承壓設備可根據氫的狀態(tài)分為氣態(tài)儲氫設備，液態(tài)儲氫設備，固態(tài)儲氫設備；1）氣態(tài)儲運設備：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瓶， 具有充氫、放氫速度快，設備結構簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)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)儲氫設備技術(shù)相對成熟，市場(chǎng)需求的主流 儲氫方式；2）液態(tài)儲氫設備：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(diǎn)是儲氫密度高，缺點(diǎn)是氫氣液化能耗高、長(cháng)時(shí)間存放液氫存在蒸發(fā)損失的問(wèn)題。 在我國目前主要應用于航空航天領(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(guò)氫與材料發(fā)生化學(xué)反應或者物理吸附將氫儲存與固體材料中，優(yōu)點(diǎn)是儲氫 壓力較低、體積儲氫密度高、可純化氫氣；缺點(diǎn)是質(zhì)量?jì)涿芏鹊?、充放氫需要熱交換。我國固態(tài)儲氫容器已在通訊基站、加氫站有應用。
國內車(chē)載儲氫瓶仍以 35MPa III 型為主，趨勢向大容積 IV 型發(fā)展
就儲氫罐市場(chǎng)結構而言，目前我國車(chē)載儲氫方式大多為 35MPa 碳纖維纏繞 III 型瓶，70MPa 碳纖維纏繞 III 型瓶也已少量用于國產(chǎn)汽車(chē)中，國外氫燃料電池汽車(chē)已 經(jīng)廣泛使用 70MPa 碳纖維纏繞 IV 型瓶。據 GGII 統計，2021 年 70 MPa 儲氫瓶出 貨量為 1203 只，占比僅為 4%。但目前 70 MPa 車(chē)載儲氫瓶出貨多屬于項目型，短 期較難有大規模市場(chǎng)增長(cháng)。
在車(chē)載儲氫系統輕量化、低成本化和低重容比的行業(yè)趨勢下，IV 型對 III 型儲氫 瓶的替代大勢所趨。京城股份、中材科技、亞普股份、斯林達、科泰克等企業(yè)正在重點(diǎn)布局 IV 型車(chē)載氫氣瓶領(lǐng)域。此外，從儲氫瓶的容積來(lái)看，2019 年，國內市場(chǎng) 35MPa 儲氫瓶市場(chǎng)多為 140L 的儲氫瓶，其市場(chǎng)占比超 80%。2020 年國內儲氫瓶市場(chǎng)表現 為 140L 為主流，165L 和 210L 逐步增長(cháng)。在 2021 年國內儲氫瓶市場(chǎng)逐漸發(fā)展為 140L、 165L、210L 平分市場(chǎng)的形態(tài)。另外有部分企業(yè)推出 260L、385L 大容積車(chē)載儲氫瓶， 更有部分企業(yè)計劃推出 400L 以上車(chē)載儲氫瓶，整體趨勢向大容積方向發(fā)展。
降低碳纖維應用成本是儲氫瓶降本的關(guān)鍵
根據DOE及中科院寧波材料所測算，對于儲氫質(zhì)量均為5.6kg的35MPa、70MPa 高壓儲氫 III 型、IV 型瓶成本組成來(lái)看，主要成本貢獻者是碳纖維復合材料，均占到 總成本的 70%左右水平。此外，當 III 型及 IV 型瓶?jì)鋲毫υ鲋?70MPa 時(shí)，碳纖維 復合材料應用成本及比例大幅提升。因此降低碳纖維應用成本是儲氫瓶降本的關(guān)鍵。
預計到 2030 年儲氫系統市場(chǎng)規模達到 259.3 億元，年均復合增速 48%，且將成 為國內碳纖維市場(chǎng)重要增長(cháng)點(diǎn)
根據我們測算，國內儲氫系統（包含氣瓶、管閥、線(xiàn)材等）市場(chǎng)規模到 2025 年 及 2030 年將分別達到 34.4 億元、259.3 億元，市場(chǎng)規模復合增速達到 48%。其中 儲氫瓶規模將由 2022 年 4 萬(wàn)只規模分別增長(cháng)至 2025 年的 12 萬(wàn)只及 2030 年的 80 萬(wàn)只，年均復合增速達到 45%；儲氫瓶中核心材料碳纖維的用量也將伴隨氣瓶數量 及儲氫壓力的提升而快速增長(cháng)，預計碳纖維用量到2025年及2030年將分別達到0.72 萬(wàn)噸、5.28 萬(wàn)噸，年均復合增速達到 50%。
4.2 儲運量提升帶動(dòng)氣體凈化、壓縮等處理設備需求
儲運過(guò)程伴隨大量氣體處理需求。通常氫氣從制氫廠(chǎng)制取后，經(jīng)運輸到加氫站， 最終加注到應用端，需對氫氣進(jìn)行凈化、壓縮（液化）等多步驟的氣體處理，而非直 接從制氫端到用氫端。
以 20MPa 長(cháng)管拖氫儲運為例：氫氣從制氫廠(chǎng)生產(chǎn)出來(lái)后，氣體需經(jīng)過(guò)凈化處理， 隨后經(jīng)過(guò)壓縮機壓縮至 20MPa，通過(guò)裝氣柱裝入長(cháng)管拖車(chē)，運輸到目的地后，裝有 氫氣的管束與車(chē)頭分離，經(jīng)由卸氣柱和調壓站，將管束內的氫氣卸入加氫站的高壓、 中壓、低壓儲氫罐中分級存儲，最后加氫機按照長(cháng)管拖車(chē)、低壓、中壓、高壓儲氫罐 的順序先后取出氫氣對燃料電池車(chē)進(jìn)行加注。同樣的，低溫液態(tài)氫、管道氣態(tài)氫儲運 也需要對氫氣做相應處理。
氫氣凈化提純
各氫能應用場(chǎng)景對氫氣純度提出不同要求，新興應用領(lǐng)域普遍要求高。當前我 國制氫結構中，主要以煤制氫、天然氣制氫及工業(yè)副產(chǎn)氫為主，電解水制氫僅占少部 分。在煤炭、天然氣、甲醇等能源化工為原料制氫時(shí)，制取的氫氣中含有大量的氣體雜質(zhì)，如 CO、CO2、CH4等。而氫能下游各應用場(chǎng)景中，普遍對氫氣純度存在較高 要求，其中氫燃料電池、半導體、粉末冶金等新興領(lǐng)域對氫氣純度要求都在 99.99% 以上。
變壓吸附（PSA）分離技術(shù)是當前氫氣純化主流應用手段。在實(shí)際應用中，選 擇合適的氫氣提純方法，不僅要考慮裝置的經(jīng)濟性，同時(shí)也要考慮工藝的靈活性、可 靠性，擴能的難易程度，原料的含氫量，氫氣純度要求以及雜質(zhì)含量對下游裝置的影 響等諸多因素。變壓吸附技術(shù)是當前最為常用的工業(yè)技術(shù)。
變壓吸附法純化氫氣的基本原理是利用固體材料對氣體混合物的選擇性吸附以 及吸附量隨壓力改變而變化的特點(diǎn)，通過(guò)周期性改變壓力來(lái)吸附和解吸，從而實(shí)現氣體的分離和提純。變壓吸附法具有低能耗、產(chǎn)品純度高且可靈活調節（99%~99.999%）、 工藝流程簡(jiǎn)單并可實(shí)現多種氣體的分離、自動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)單、吸附劑使用周期 長(cháng)、裝置可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，最大的缺點(diǎn)是產(chǎn)品回收率低，一般只有 75%左右。該方 法大量的使用在工業(yè)制氫、氫氣純化過(guò)程中，適合燃料電池、冶金等氫原料應用的純 化。
氫氣壓縮
在當前以高壓氣態(tài)實(shí)現氫儲運的氫能發(fā)展初級階段，氫氣壓縮機是我國氫能儲運 所需的關(guān)鍵設備，當前國內大多數氫氣壓縮機主要依靠進(jìn)口，投入及維護成本高，尤 其以加氫站所需壓縮機，以 500kg/d 加注能力加氫站建設為例，壓縮機成本占據加氫 站總成本的三分之一。
國內多采用液驅式和隔膜式氫氣壓縮機。氫氣壓縮機分為機械式和非機械式兩大 類(lèi)，機械式壓縮機又分為液驅式壓縮機、隔膜式壓縮機、線(xiàn)性壓縮機和離子液體壓縮 機 4 類(lèi)。非機械式壓縮機分為低溫液體泵、金屬氫化物壓縮機、電化學(xué)氫氣壓縮機和 吸附型壓縮機 4 類(lèi)。目前國內加氫站較多采用液驅式和隔膜式壓縮機，壓力不超過(guò) 45Mpa；離子液壓縮機主要在國外應用得比較多，且一般用在具有較高儲氫壓力（一 般為 90MPa 左右）的加氫站中。
氫氣壓縮機仍被海外高度壟斷，國產(chǎn)化之路道阻且長(cháng)。1）液驅式壓縮機。國內 近兩年加氫站上采用的液驅式壓縮機均為進(jìn)口產(chǎn)品，主要品牌有德國MAXIMATOR、 HOFER、SERAL，美國 HYDRO-PAC、HASKEL 等，其中 MAXIMATOR 的產(chǎn)品應 用量最大，年出貨超過(guò) 20 套，且技術(shù)較為成熟。國內深圳思特克（STK）、濟南賽思 特兩家公司正開(kāi)展該種機型的國產(chǎn)化研制與推廣工作。2）隔膜壓縮機。目前主要進(jìn) 口品牌有美國 PDC、英國 HOWDEN、德國 HOFER 等，美國 PDC 占據國內加氫站 壓縮機最主要的市場(chǎng)份額，具有近 30 臺出貨量。國內自主品牌主要有北京天高、北 京中鼎恒盛、江蘇恒久和京城環(huán)保等品牌。
考慮到氫氣壓縮機涉及到氫能儲運過(guò)程多環(huán)節，計算存在復雜性，因此我們僅 測算加氫站氫氣壓縮機市場(chǎng)空間。經(jīng)測算，預計到 2035 年，氫氣壓縮機累計投資規 模將達到 68.2 億元。而在實(shí)際高壓氣態(tài)氫儲運供應鏈建設中，氫氣壓縮機整體市場(chǎng) 空間將數倍于加氫站內氫氣壓縮機規模。
4.3 低溫液化長(cháng)期潛力大，關(guān)注核心裝備技術(shù)國產(chǎn)化突破
低溫液氫能否快速發(fā)展取決于氫氣液化成本下降程度。在低溫液氫儲運環(huán)節中， 氫氣液化成本占據了運輸成本的 70%左右，是液氫產(chǎn)業(yè)鏈中最為核心的環(huán)節。理論 狀 態(tài) 下 ， 氫 氣 液 化 耗 能 為 3.92kWh/kg ， 然 而 實(shí) 際 生 產(chǎn) 過(guò) 程 中 的 能 耗 達 到 13~15kWh/kg，接近氫氣直接燃燒熱值（33.3kWh/kg）的一半，相比較而言氮氣的 液化耗能僅為 0.207kWh/kg，因此降低氫氣液化耗能至關(guān)重要。而能否快速實(shí)現氫氣 液化成本下降，一方面需擴大液氫制備規模，另一方面取決于我國能否實(shí)現大型氫液 化裝置的國產(chǎn)化突破。
國外的氫液化技術(shù)發(fā)展較早，技術(shù)已很成熟，國內起步較晚，與國外存在較大的 差距。從液氫產(chǎn)能上來(lái)看，北美占了全球液氫產(chǎn)能總量的 85%以上。截止到 2020 年， 美國本土已有 15 座以上的液氫工廠(chǎng)，液氫產(chǎn)能達 326 d/t，居于全球首位，加拿大還 有 80d /t 的液氫產(chǎn)能也為美國所用。美國液氫產(chǎn)能的 10%左右的液氫用于氫燃料電 池的應用。近年來(lái)，美國開(kāi)始了新一輪的液化氫工廠(chǎng)建設，以擴大液氫產(chǎn)能。歐洲 4 座液氫工廠(chǎng)液氫產(chǎn)能為 24d/t。亞洲有 16 座液氫工廠(chǎng)，總產(chǎn)能 38.3d /t，其中日本占 了三分之二。中國液氫工廠(chǎng)有陜西興平、海南文昌、北京 101 所和西昌基地等，主 要服務(wù)于航天發(fā)射，總產(chǎn)能僅有 4d/t，最大的海南文昌液氫工廠(chǎng)產(chǎn)能也僅 2d/t。
民用液氫領(lǐng)域正處于發(fā)展初期階段，根據科技部 2020 年“可再生能源與氫能技術(shù)” 重點(diǎn)研發(fā)專(zhuān)項指南，中國急需研制液化能力≥5d/t 且氫氣液化能耗≤13kWh/kgLH2 的 單套裝備，指標與國外主流大型氫液化裝置性能基本一致，以期盡快縮短我國產(chǎn)品成 本、質(zhì)量和制造水平與世界發(fā)達國家的差距。例如，2020 年鴻達興業(yè)公告募資建設 年產(chǎn) 30000 t 液氫項目，目前該項目仍在積極建設中。
透平膨脹機及正-仲轉換器是氫氣液化核心裝置，國產(chǎn)化突破在即
氫的液化最早由英國的 James Dewar 于 1898 年通過(guò) J-T 節流實(shí)現。到 1902 年出現了克勞德循環(huán)，區別于之前的氫液化方式主要在于膨脹機的使用。使用液氮預 冷、膨脹機提供低溫區冷量的克勞德循環(huán)，效率比采用 J-T 節流的 LindeHampson 循環(huán)高約 50-70% 。
目前，克勞德循環(huán)仍然是大型氫液化裝置的基礎，根據制冷方式的不同又分為氫 膨脹制冷和氦膨脹制冷氫液化流程。氫膨脹制冷循環(huán)采用氫氣自膨脹提供低溫區冷量。 而氦膨脹制冷循環(huán)氫液化流程則是利用沸點(diǎn)更低的氦作為制冷劑提供低溫區冷量。無(wú) 論在氫膨脹制冷或在氦膨脹制冷氫液化流程中，透平膨脹機均是最關(guān)鍵的核心設備， 也是系統低于 80K 溫區的主要冷量來(lái)源。
透平膨脹機作為氫氣液化循環(huán)中的核心部件尚無(wú)國產(chǎn)化商品，它是系統冷量的主 要提供者，其熱力性能、力學(xué)性能的優(yōu)劣對裝置的經(jīng)濟性和長(cháng)期運轉的可靠性至關(guān)重 要，是系統中技術(shù)含量高、研制難度大的部件。西安交通大學(xué)和北京航天試驗研究所 正就大型氫液化裝置和高效氫、氦透平膨脹機積極開(kāi)展研發(fā)工作，目前仍在攻關(guān)期。
氫液化流程中，氫的正-仲轉換器也是一個(gè)重要的設備。根據氫的物理特性，隨 著(zhù)溫度的降低和氫的液化，正氫會(huì )逐步轉變成仲氫，并放出大量的熱量。若液氫產(chǎn)品中存在未轉換完成的正氫，后的正-仲轉化熱會(huì )導致液氫產(chǎn)品氣化。所以液化后液氫 中仲氫含量需大于 95%。國內對正仲氫轉化催化 劑的研究已經(jīng)取得一 定成績(jì)，如 北京航天試驗技術(shù)研究所自制的正仲氫轉化催化 劑性能已達到國外水平，目前在對 技術(shù)做進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)。
低溫液氫液化市場(chǎng)空間測算
據我們測算，國內低溫液氫液化市場(chǎng)投資規模到 2030/2040/2050 年將分別達到 416 億元/1382 億元/2150 億元，年均新增投資規模將分別達到 83 億元/276 億元/430 億元，預計到 2060 年隨著(zhù)低溫液氫市場(chǎng)進(jìn)入成熟期，投資規模將有所下降。
根據氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展不同階段，給予三條投 資主線(xiàn)：1）氫能發(fā)展早期階段，高壓氣態(tài)儲運技術(shù)成熟，商業(yè)化程度高，其中車(chē)載儲氫 瓶將率先受益氫能車(chē)規模提升；2）氫能發(fā)展中期，低溫液氫將滿(mǎn)足大規模、長(cháng)距離氫能需求，低溫液化裝備作 為產(chǎn)業(yè)鏈核心環(huán)節將快速發(fā)展；3）規?；臍淠軆\通常伴隨大量的氣體處理需求，包括壓縮、凈化等。
3 成本的差異性決定各儲運方式出現在氫能不同發(fā)展階段
4 氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展推動(dòng)儲運關(guān)鍵設備及材料需求快速增長(cháng)
車(chē) 運氫一般適用于 200km 內的短距離運輸。
4 氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展推動(dòng)儲運關(guān)鍵設備及材料需求快速增長(cháng)
5 投資分析