航天领域氢能与燃料电池产业化解决方案研讨会在京召开
动态2023-08-17
8月8日，国家标准委与国家发展改革委、工业和信息化部、生态环境部、应急管理部、国家能源局六部门近日联合印发《氢能产业标准体系建设指南(2023版)》(简称《指南》)。
这是国家层面首个氢能全产业链标准体系建设指南，不仅明确了近三年国内国际氢能标准化工作重点任务，还系统构建了氢能制、储、输、用全产业链标准体系。
其中，位于中游的氢储存和输运是氢能产业中的重要子体系之一，但该环节成本较高，已经在一定程度上掣肘了氢能的产业化发展。当前，多家企业积极布局氢储运赛道，探索突破成本瓶颈，有望率先受益于氢能市场整体放量增长。
来源：财联社
利好政策密集催化，核心配套设备受益
作为新型大规模储能技术，氢储能前景被看好。2021年7月23日，国家发展改革委、国家能源局正式联合发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》，氢能明确被纳入“新型储能”。
2022年初，国家发展改革委和国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》，强调氢能是未来国家能源体系的重要组成部分，将助力实现碳达峰、碳中和目标，深入推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系。
放眼全球，氢能也一马当先。日前，德国政府通过新版《国家氢能战略》，进一步细化了氢能生产、基础设施建设等方面的目标，以加强氢能在实现能源转型方面的作用。该战略称，到2030年德国制氢电解槽装机容量目标升级一倍，更新为10GW，在氢能技术的领先地位将进一步提升，产品供应将覆盖从生产(如电解槽)到各类应用(如燃料电池技术)的氢能技术全价值链。
目前，全球已经有44个国家和地区发布了氢能发展战略，加速布局可再生能源制备绿氢。据国际氢能理事会(Hydrogen Council)和麦肯锡公司联合发布的《氢能洞察2023》，全球氢能经济仍然强劲增长，发展势头继续加速。《报告》跟踪了全球1040个项目，指出到2030年的氢能直接投资额已达到3200亿美元。
值得一提的是，中国已成为世界上最大的制氢国。数据显示，2022年，我国氢气年产量超3500万吨，已规划建设超300个可再生能源制氢项目，72个在建、建成的项目总产能超20万吨/年。
这一方面显示出我国氢能供给的巨大潜力，同时也意味着产业链各环节上对氢储运的更大需求。氢能产业链分为上游制氢、中游储运氢以及下游氢能应用，涉及环节较多、应用领域广泛。其中，氢储运将制得的氢气进行储存，再通过交通工具运输至下游加氢站、化工企业等应用领域，是连接上游供给和下游需求的关键，是整个产业链环节中必不可少的一环。
储运氢的方法通常有三种，按照氢的不同形态可以分为气态储运(高压气氢、管道氢)、液态储运(低温液态、有机液态)和固态储运。当前国内氢气发展处于初期阶段，用量及运输半径相对较小，因此利用管束车来运输储氢瓶是目前市面上较为经济、也是最主要的商用运输手段。这种方式属于高压气氢的一种，主要通过压缩机提高氢气储存密度和压力，从而将氢气装入储氢瓶中。
除了高压气氢，气态储运还有一种管道运输的方式，需要使用氢压机为氢气提供动力，从而实现更长距离的氢储运。长距离管道运输近两年也实现了突破性的发展。日前，我国首次高压力纯氢管道试验取得成功，这为我国今后实现大规模、低成本的远距离纯氢运输提供技术支撑，管道运氢有望成为继“管束车+储氢瓶”组合之后的主流选择。
另外，氢气送至加氢站及下游应用端后，也需要经过压缩机进行再次压缩储存。
不难发现，作为储存环节的核心设备，压缩机几乎在气态储运产业链中广泛应用。而中短期来看，气态储运仍将是最主要的氢储运方式，压缩机产业有望伴随整体氢能产业发展迎来新的增量。
与此同时，随着加氢站建设速度的加快叠加制氢项目迅速落地，氢气压缩机未来几年的需求将迎来快速增长。国内氢压机行业龙头企业为中鼎恒盛，在大流量氢气充装压缩机领域市占率高达90%，在加氢站压缩机领域市占率为30%。
华安证券认为，随着氢能需求的不断提升，中游环节压缩机设备需求有望迎来高速增长。2023-2025年我国氢气压缩机市场规模将达到38.5/48.5/65.4亿元，CAGR为30.3%，2023-2025年全球氢气压缩机市场规模将达到143.8/178.1/229.2亿元，CAGR为26.2%。
多路径探索降本，技术卡位储运赛道
随着氢能需求的快速增加，氢能市场的持续扩张将推动中游氢能储运的快速发展。
这是目前各大研究机构普遍给出的判断。中商产业研究院预计，我国2023年氢气年产量将达到4575万吨，同比增长14.3%。同时，中国氢能联盟预计，2030年我国氢气年需求量将达到3700万吨，2050年我国氢气年需求量将接近6000万吨，2060年有望突破1.3亿吨。按照储运设备占终端氢成本比30%，当前氢气单价约为35元/kg，则2055年氢气储运市场有望突破万亿规模，到2060年，市场规模接近1.35万亿元。
然而，氢能市场放量增长的前提是氢能走向产业化，其中最重要的就是解决制约氢能规模化应用的成本问题。需要强调的是，由于氢气密度非常小，单次氢气运输量少，导致运输效率低、成本高，储运氢环节成本占氢气总成本的30%-40%。
典型如上述提到的“管束车+储氢瓶”方式，一辆20MPa的氢气运输车，包含整车和氢气总重量在40吨左右，但实际有效的氢气运输量仅为300多公斤，占整车重量的不足1%。
而在氢能市场不断深入发展的背景下，储运环节成本对氢能产业发展的影响势必愈发重大。攻坚氢储运成本问题迫在眉睫。
从氢储运赛道玩家的布局来看，提升储氢压力、拓展运输方式等是当前实现成本下降的主要路径。
提升储氢压力方面，储氢瓶的迭代升级是短期内能实现技术降本的有效方法。简单而言，如果在相同体积的瓶内装入更多的氢气，那么就能简单粗暴地降低单次储运成本。
近年来，国内多家企业积极推进储氢容器的探索更新，不断提高氢气储存密度和压力。如中集安瑞科分别在2021年、2022年实现了30MPa氢气管束式集装箱的研发、上市销售。该公司还成功研发了99MPa、103MPa站用储氢瓶组等产品，完成了52MPa的高压气体运输车的技术储备。
2022年，中材科技完成20MPa钢瓶集装箱、30MPa复合瓶集装箱运氢产品开发和型式认证，系统掌握70MPa加氢站用储氢容器成套技术。
除了在压缩气态储氢上做文章，转变储氢方式提升氢气储氢量的液态储氢也是较为可行的一种降本方式。
近几年，液态储氢凭借高运输能力及高安全性崭露头角。华安证券分析，经济性方面，仅考虑氢气配送成本，500km时气态/LOHC/低温液态/管道的运输成本分别为9.57、3.01、2.62、1.45元/kg。考虑制、储、运总成本后，长距离运输中液氢较气氢更占优势。尽管高压气氢制取成本比液氢低8.7元/kg，但每百公里运输增量却高2.34元/kg。二者平衡点位于约为370km，运输距离超过370km时，采用低温液氢储运的经济性更高。
企业布局上，2023年6月，中集安瑞科40英尺液氢罐箱成功下线;2022年，京城股份下属子公司天海低温装备公司开展《车用1000L液氢储氢系统、固定式液氢储罐等关键技术研发及产品开发》项目，现已通过验收;中科富海联合中科院理化所自2019年起先后投入300kg/D、1.5T/D、5T/D、10T/D成套氢气液化装置的开发，逐步实现成套装备国产化。
不过液氢在远距离运输中的成本相对来说还比较高，同时液氢在国内的大规模推广也还有赖于液化工厂的建设推进，运输、使用环节的改善也需要一定时间，此外还要长期关注相关政策法规的突破。但当前国内高压气态储氢与液态储氢均落后于国际先进水平，国内依然有望借液态储氢换赛道突围。
总的来看，我国氢储运环节依然相对薄弱，相关产业链发展仍有许多痛点问题，但可以肯定的是，氢能已经成为全球主要国家和经济体共同选择的既定方向，政策温床与火热预期之下，氢能市场整体放量已经迎来爆发前夜，而在此关键节点上，技术储备扎实、卡位相关赛道、解决现有痛点的企业更有望迎来发展先机。
来源：能源趋势参考
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