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氢能源储运环节梳理 产业链视角寻优质标的

2021-12-21 10:37

【摘要】

氢能是能源革命的重要载体之一,在利用非化石能源电力、提升电气化率方面具备广阔应用潜力,是电力的重要补充。

截至2020年底,占全球GDP总量52%的27个国家中,有16个已制定全面的国家氢能战略。另据不完全统计,北京、河北、四川、山东、内蒙古等省份已先后出台专项氢能整体产业发展政策;广东、重庆、浙江、河南等出台了氢燃料汽车细分领域专项政策。

12月17日,深圳发布《深圳市氢能产业发展规划(2021-2025年)》,提出深圳氢能产业规模到2025年达到500亿元、2035年达到2000亿元的目标。

我国在“十四五规划”中,进一步提出要在2025年以工业副产氢为主,可再生能源制氢进入试点运营;2035年以可再生能源半集中式制氢为主,工业副产氢为辅;2050年实现零排放制氢,可再生能源集中化制氢为主。

目前我国每年氢气消费量超过3000万吨,中远期将有希望突破1亿吨。如果按20元/kg的销售价格,对应5000万吨的销售规模估算,中长期也将是万亿元级别的能源市场。当前从事氢能一体化业务发展的企业短期能够充分受益于国家补贴支持下的市场增长红利,长期可以分享氢气销售的庞大市场蛋糕,拥有积极的发展前景。

伴随氢能的补贴与鼓励政策逐渐被提上日程,从制氢到储运氢再到应用端,有望迎来板块的大范围更新与成长,本文继续梳理氢能源运送与储备环节及该领域的佼佼者。

储运环节:将本瓶颈,技术有待突破

  • 氢能源的高成本来自于储氢端而非制氢端

氢是元素周期表中的首位元素,气体状态下密度极小,必须加以压缩,使其呈现高密度气态或固态、有机态的形式,才能大规模运送,而压缩和储运过程本身就会耗费较大的成本。因此,相比其他能源形式,氢气的出厂价和终端消费价的巨大差异,其高成本来自于储氢端而非制氢端。

氢的储运环节就成为降本的难点,在我国今年1-7月的80多起氢能产业投资事件中,制氢环节的投资依然是主流,达到30多起,储运氢的投资占比则仅有3%,未来技术攻关和降本增效的空间很大。

  • 下游来看,氢气主要分为燃料氢、化工氢、工业氢、能源氢和高纯电子氢各有各的制造来源和相应的储运成本

一般来说,管道氢和化工氢分别来自于焦炉煤气、氯碱尾气和煤制天然气的副产物,纯度较低,且采用管道运输的方式,因此到货价格较低,分别约为0.6元/千方米和1-1.5元/千方米。

工业氢、能源氢和高纯电子氢主要来自甲醇制氢、水电解或其他形式能源制氢(如光伏、核电、风电等),纯度一般高于99.9%,运输距离也相对较远,主要采用长管拖车运输,因此到货价格较高,工业氢和能源氢分别约为3-4元/千方米、5元/千方米,高纯电子氢价格则更高。

  • 目前,氢的储存主要有气态储氢、液态储氢和固体储氢三种方式

常压下,液态氢的密度能达到气态氢密度的将近800倍,而即使将气态氢的压力增加到70Mpa,其密度也不到液态氢密度的60%,因此,但从储能密度的角度来看,低温液氢运输更有经济性。

然而现实技术存在制约,氢气的液化温度低至-252.76摄氏度,即使全力加压也只能使这一温度要求降低至-240摄氏度,因此技术难度极大。此外,氢液化的过程中,能耗也很大,理论上液化1kg氢的能耗约为14.4MJ,仅占其自身能量的10%,然而实际能耗却高出3倍以上。

  • 从技术上来说,相对更成熟的储运方式还是气态运输

高压气态储氢已得到广泛应用,低温液态储氢在航天等领域得到应用,有机液态储氢和固态储氢尚处于示范阶段。此外,管道运输尽管成本极低,但初期投入巨大,且初期设备的利用率也较低,将液化气管道用来输送氢气,管道的腐蚀性和强度变化仍有待进一步研究。

高压气态储氢以长管拖车为主,国内车用的储氢瓶都选用铝内胆碳纤维缠绕,燃料运输管道采用不锈钢材质,均具有良好的抗“氢脆”性能。长管拖车由牵引车和管束车组成,自重约为36吨,满载氢气的重量约为0.32吨,管束内的氢气卸载率一般达到70%-85%,是相对方便且便宜的运输方式。

总体来说,在短距离运输中,相对成熟的长管拖车的气态运输尚有一定经济性,然而长距离运输中,因长管拖车的氢气运输重量仅占自重的1%,因此成本很高,只有期待氢气液化的可行性进一步提高,从而使用液氢槽罐车运输才能更有效地降本。

  • 液氢关键技术与设备国产化是核心

长期以来,受制于换热器、绝热器等设备,以及民用标准的缺乏,国内液氢主要用于航天和军工领域,民用液氢推进缓慢,氢液化设备也主要由美国空气产品、普莱克斯、德国林德等厂商提供。而目前日本、美国已将液氢罐车作为加氢站运氢的重要方式之一。

随着近两年国内氢能兴起,民用液氢领域现已汇聚了中科富海、航天101所、国富氢能、鸿达兴业等一批机构和企业,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。在国家政策支持下,燃料电池汽车示范推广提速。

相关概念股梳理

中材科技:公司现具备1-2万只35Mpa高压储氢瓶产能;

亚普股份:自主研发的III型35MPa车载储氢系统正与相关方深度合作,产品将搭载成渝氢走廊项目进行示范运行;自主研发的IV型70MPa小容积车载储氢瓶正在搭载整车台架进行相关性能验证;

京城股份:下属的天海工业公司推出具有完全自主知识产权的新一代车载储氢IV型瓶,目前已建成一条柔性化IV型瓶生产线;

科泰克(未上市):国内III型气瓶主要生产企业,也是车用氢气瓶和车载氢系统的主要供应商;

斯林达(未上市):国内70MPa车用储氢瓶技术代表,是国内第一家获得Ⅳ型储氢瓶制造许可的工厂。

参考资料

20211214-招商证券-机械行业氢能设备专题报告:碳中和之路需“氢”装上阵,产业链视角寻“能”工巧匠

20211203-国信证券-氢能专题研究之一:氢能重点产业链介绍

本报告由研究助理协助资料整理,由投资顾问撰写。投资顾问:黄波(登记编号:A0740620120007)研究助理:于鑫(登记编号:A0740120040019)

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