氫能作為一種清潔、高效、可再生的二次能源,具有來(lái)源廣泛、能量密度高、應(yīng)用場(chǎng)景豐富等優(yōu)勢(shì),在全球能源轉(zhuǎn)型和“雙碳”目標(biāo)背景下,成為各國(guó)能源戰(zhàn)略的重要組成部分。氫儲(chǔ)運(yùn)是氫能產(chǎn)業(yè)鏈中連接制氫與用氫的核心環(huán)節(jié),其技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)性直接影響氫能的大規(guī)模推廣應(yīng)用。當(dāng)前,氫儲(chǔ)運(yùn)行業(yè)正處于快速發(fā)展階段,技術(shù)路線多元化,包括高壓氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)、低溫液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)、固態(tài)儲(chǔ)運(yùn)和有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)等,每種技術(shù)路線在安全性、成本、儲(chǔ)氫密度等方面各有優(yōu)劣。同時(shí),政策支持力度不斷加大,市場(chǎng)需求逐步釋放,為氫儲(chǔ)運(yùn)行業(yè)發(fā)展提供了廣闊空間。
一、氫儲(chǔ)運(yùn)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析
1.技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
高壓氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)
據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)院研究報(bào)告《2024-2029年中國(guó)氫儲(chǔ)運(yùn)行業(yè)深度分析及發(fā)展前景預(yù)測(cè)報(bào)告》分析,高壓氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)是目前應(yīng)用最為廣泛的氫能儲(chǔ)運(yùn)方式。其技術(shù)原理是通過(guò)高壓將氫氣壓縮至耐高壓容器中,實(shí)現(xiàn)氫氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸。高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫容器主要包括純鋼制瓶體、鋼制內(nèi)膽纖維纏繞瓶體、鋁內(nèi)膽纖維纏繞瓶體以及塑料內(nèi)膽纖維纏繞瓶體等類型。其中,Ⅲ型和Ⅳ型容器因儲(chǔ)氫密度相對(duì)較高、重量較輕,在車載儲(chǔ)氫領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。國(guó)內(nèi)企業(yè)在高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)展,已掌握Ⅲ型瓶技術(shù),35MPa和70MPa的Ⅲ型瓶成功投入使用,部分企業(yè)還將Ⅳ型瓶作為業(yè)務(wù)發(fā)展重點(diǎn)。然而,高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫也存在單位質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度較低、運(yùn)輸半徑受限等問(wèn)題,更適用于小規(guī)模儲(chǔ)氫應(yīng)用場(chǎng)景。
低溫液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)
低溫液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)是將氫氣壓縮冷卻至液態(tài)進(jìn)行儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)姆绞?。液氫具有高?chǔ)氫密度,體積比容量大,在大規(guī)模、遠(yuǎn)距離氫能儲(chǔ)運(yùn)時(shí)具有顯著優(yōu)勢(shì)。但氫氣液化過(guò)程能耗較大,且液態(tài)氫存儲(chǔ)需要耐超低溫、保持超低溫、耐壓、密封性強(qiáng)的特殊容器,制造難度大,成本高昂。目前,低溫液態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)主要應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域,在民用領(lǐng)域的應(yīng)用尚處于起步階段。不過(guò),隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,國(guó)內(nèi)在液氫技術(shù)研發(fā)方面取得了一定突破,相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)相繼出臺(tái),為液氫產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)化提供了有力支撐。
固態(tài)儲(chǔ)運(yùn)
固態(tài)儲(chǔ)運(yùn)是利用固態(tài)儲(chǔ)氫材料吸附或化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)存氫氣的方式。與其他幾種儲(chǔ)氫方式相比,固態(tài)儲(chǔ)氫具有儲(chǔ)氫密度較大、安全性較高的特點(diǎn)。固態(tài)儲(chǔ)氫材料可分為物理吸附和化學(xué)吸附兩大類,物理吸附材料包括碳基多孔材料、金屬有機(jī)框架(MOFs)、共價(jià)有機(jī)框架(COFs)等;化學(xué)吸附材料主要有金屬氫化物和復(fù)雜氫化物等。目前,固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)尚處于研究階段,部分材料在儲(chǔ)氫性能和循環(huán)穩(wěn)定性方面還需進(jìn)一步提升,距離大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用還有一定距離。
有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)
有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)運(yùn)是采用能與氫反應(yīng)生成性質(zhì)穩(wěn)定的氫能載體的有機(jī)儲(chǔ)氫液體進(jìn)行存儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)姆绞?。該方式利用液體不飽和類有機(jī)物加氫和脫氫的可逆過(guò)程,實(shí)現(xiàn)氫的儲(chǔ)存和釋放。有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫的質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度約為5%—10%,儲(chǔ)氫量較大,且存儲(chǔ)介質(zhì)為液態(tài)有機(jī)物,可常溫常壓輸送,相對(duì)氣態(tài)存儲(chǔ)更為安全。常用的液態(tài)儲(chǔ)氫介質(zhì)有苯、甲苯、萘等烴類和乙基咔唑等有機(jī)液體儲(chǔ)氫材料。但有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫也存在脫氫能耗較高、介質(zhì)成本較高等問(wèn)題,目前主要處于示范應(yīng)用階段。
2.市場(chǎng)規(guī)模與增長(zhǎng)
近年來(lái),隨著全球?qū)η鍧嵞茉葱枨蟮脑黾雍蜌淠墚a(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,氫儲(chǔ)運(yùn)市場(chǎng)規(guī)模呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。各國(guó)紛紛出臺(tái)政策支持氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展,加大對(duì)氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)研發(fā)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投入,推動(dòng)了氫儲(chǔ)運(yùn)市場(chǎng)的擴(kuò)張。在國(guó)內(nèi),氫能產(chǎn)業(yè)被確定為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和未來(lái)產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展方向,政策紅利不斷釋放,氫儲(chǔ)運(yùn)市場(chǎng)需求逐步釋放。例如,燃料電池汽車保有量的增加帶動(dòng)了車載儲(chǔ)氫瓶市場(chǎng)的增長(zhǎng),同時(shí),氫能在工業(yè)、儲(chǔ)能等領(lǐng)域的應(yīng)用拓展也為氫儲(chǔ)運(yùn)市場(chǎng)帶來(lái)了新的需求。
3.政策環(huán)境
政策是推動(dòng)氫儲(chǔ)運(yùn)行業(yè)發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力。全球主要發(fā)達(dá)國(guó)家都高度重視氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展,出臺(tái)了一系列政策支持氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)研發(fā)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。例如,美國(guó)發(fā)布了《H2@Scale計(jì)劃》,旨在實(shí)現(xiàn)低成本可持續(xù)的大規(guī)模綠氫生產(chǎn)、輸運(yùn)和利用;德國(guó)和法國(guó)制定了“綠氫”發(fā)展路線,大規(guī)模布置電解水制氫裝置。我國(guó)也高度重視氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展,發(fā)布了《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃(2021—2035年)》,明確氫能將成為我國(guó)新能源體系的關(guān)鍵組成部分,并提出要加強(qiáng)氫能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新體系建設(shè),突破氫能核心技術(shù)和關(guān)鍵材料瓶頸。此外,各地政府也紛紛出臺(tái)相關(guān)政策,支持氫儲(chǔ)運(yùn)項(xiàng)目建設(shè),為行業(yè)發(fā)展提供了良好的政策環(huán)境。
二、氫儲(chǔ)運(yùn)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局分析
1.國(guó)內(nèi)外企業(yè)布局
國(guó)內(nèi)企業(yè)
國(guó)內(nèi)氫儲(chǔ)運(yùn)行業(yè)企業(yè)眾多,涵蓋了制氫設(shè)備制造商、儲(chǔ)氫材料研發(fā)商、氫氣壓縮機(jī)生產(chǎn)商以及氫燃料電池制造商等多個(gè)領(lǐng)域。在高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫領(lǐng)域,中材科技、中集安瑞科、京城股份等企業(yè)具有較強(qiáng)的技術(shù)實(shí)力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。中材科技具備大容積、高壓力、輕量化儲(chǔ)氫氣瓶的批量制造能力;中集安瑞科圍繞天然氣實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈布局,并積極拓展氫能業(yè)務(wù);京城股份推出了具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新一代車載儲(chǔ)氫氣瓶——Ⅳ型瓶。在液氫儲(chǔ)運(yùn)領(lǐng)域,中科富海等企業(yè)在氫氣液化設(shè)備研發(fā)和液氫罐車量產(chǎn)方面取得了一定進(jìn)展。此外,一些新興科技公司如新奧能源、億華通等也在積極布局氫儲(chǔ)運(yùn)產(chǎn)業(yè),通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同,推動(dòng)行業(yè)發(fā)展。
國(guó)外企業(yè)
國(guó)外企業(yè)在氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)方面起步較早,技術(shù)實(shí)力較強(qiáng)。在低溫液態(tài)儲(chǔ)氫領(lǐng)域,日本川崎重工研發(fā)的球形液氫儲(chǔ)罐容量高達(dá)1萬(wàn)立方米,美國(guó)McDermott推出的液氫儲(chǔ)罐容量高達(dá)4000立方米,這些先進(jìn)的液氫儲(chǔ)罐在設(shè)計(jì)上體現(xiàn)了高效的絕熱性能,在技術(shù)上展現(xiàn)了領(lǐng)先水平。在固態(tài)儲(chǔ)氫領(lǐng)域,國(guó)外一些科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)在儲(chǔ)氫材料研發(fā)方面取得了重要成果,部分材料已接近商業(yè)化應(yīng)用階段。此外,國(guó)外企業(yè)還通過(guò)技術(shù)合作和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等方式,加強(qiáng)在全球氫儲(chǔ)運(yùn)市場(chǎng)的布局。
2.市場(chǎng)集中度
目前,氫儲(chǔ)運(yùn)行業(yè)市場(chǎng)集中度相對(duì)較低,尚未形成具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的龍頭企業(yè)。在高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫領(lǐng)域,雖然國(guó)內(nèi)中材科技、中集安瑞科等企業(yè)在市場(chǎng)份額和技術(shù)實(shí)力方面具有一定優(yōu)勢(shì),但市場(chǎng)上仍存在眾多中小企業(yè)參與競(jìng)爭(zhēng)。在液氫儲(chǔ)運(yùn)和固態(tài)儲(chǔ)氫等新興領(lǐng)域,由于技術(shù)門(mén)檻較高,參與企業(yè)相對(duì)較少,但隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場(chǎng)的逐步擴(kuò)大,競(jìng)爭(zhēng)也將日益激烈。
3.技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)
技術(shù)是氫儲(chǔ)運(yùn)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的核心要素。國(guó)內(nèi)外企業(yè)紛紛加大在氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)研發(fā)方面的投入,爭(zhēng)奪技術(shù)制高點(diǎn)。在高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫領(lǐng)域,企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)主要集中在提高儲(chǔ)氫瓶的儲(chǔ)氫密度、降低重量、提高安全性和降低成本等方面。例如,國(guó)內(nèi)企業(yè)正在加快Ⅳ型瓶的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,以提高車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)的性能。在低溫液態(tài)儲(chǔ)氫領(lǐng)域,企業(yè)致力于降低氫氣液化能耗、提高液氫儲(chǔ)罐的絕熱性能和降低制造成本。在固態(tài)儲(chǔ)氫領(lǐng)域,企業(yè)重點(diǎn)研發(fā)高性能的儲(chǔ)氫材料,提高材料的儲(chǔ)氫密度和循環(huán)穩(wěn)定性。此外,企業(yè)還通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級(jí),推動(dòng)氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)向更高效、更安全、更經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展。
三、氫儲(chǔ)運(yùn)行業(yè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)分析
1.技術(shù)創(chuàng)新方向
提高儲(chǔ)氫密度
提高儲(chǔ)氫密度是氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)發(fā)展的重要方向。未來(lái),高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫將朝著更高壓力、更大容積的方向發(fā)展,同時(shí),Ⅳ型瓶等新型儲(chǔ)氫瓶的研發(fā)和應(yīng)用將進(jìn)一步提高儲(chǔ)氫密度。低溫液態(tài)儲(chǔ)氫將通過(guò)優(yōu)化氫氣液化工藝和液氫儲(chǔ)罐設(shè)計(jì),降低液氫的蒸發(fā)損失,提高儲(chǔ)氫效率。固態(tài)儲(chǔ)氫和有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫將重點(diǎn)研發(fā)高性能的儲(chǔ)氫材料,提高材料的儲(chǔ)氫密度和可逆儲(chǔ)氫性能。
降低成本
降低成本是氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵。企業(yè)將通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和規(guī)模效應(yīng),降低氫儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備的制造成本。例如,在高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫領(lǐng)域,通過(guò)優(yōu)化生產(chǎn)工藝和采用新型材料,降低儲(chǔ)氫瓶的成本;在低溫液態(tài)儲(chǔ)氫領(lǐng)域,提高氫氣液化設(shè)備的效率和降低能耗,減少液氫的生產(chǎn)成本。此外,政府也將通過(guò)政策扶持和補(bǔ)貼等方式,降低氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)的應(yīng)用成本。
提高安全性
安全性是氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)發(fā)展的重要前提。未來(lái),企業(yè)將加強(qiáng)對(duì)氫儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備的安全設(shè)計(jì)和檢測(cè),提高設(shè)備的可靠性和安全性。例如,在高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫領(lǐng)域,采用更先進(jìn)的材料和制造工藝,提高儲(chǔ)氫瓶的抗氫脆性能和密封性能;在低溫液態(tài)儲(chǔ)氫領(lǐng)域,優(yōu)化液氫儲(chǔ)罐的絕熱結(jié)構(gòu)和安全保護(hù)裝置,防止液氫泄漏和爆炸。同時(shí),加強(qiáng)對(duì)氫儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程的監(jiān)控和管理,建立健全安全管理制度和應(yīng)急預(yù)案,確保氫儲(chǔ)運(yùn)安全。
2.市場(chǎng)需求變化
交通領(lǐng)域需求增長(zhǎng)
隨著燃料電池汽車技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本的降低,燃料電池汽車市場(chǎng)將逐步擴(kuò)大,帶動(dòng)車載儲(chǔ)氫瓶市場(chǎng)的增長(zhǎng)。此外,氫能船舶、氫能無(wú)人機(jī)等新興交通領(lǐng)域的發(fā)展也將為氫儲(chǔ)運(yùn)市場(chǎng)帶來(lái)新的需求。未來(lái),交通領(lǐng)域?qū)⒊蔀闅鋬?chǔ)運(yùn)市場(chǎng)的重要需求增長(zhǎng)點(diǎn)。
工業(yè)領(lǐng)域需求拓展
氫能在工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景,如氫能冶金、綠氫化工等。隨著環(huán)保要求的提高和能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整,傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域?qū)淠艿男枨髮⒅鸩皆黾印@?,在鋼鐵行業(yè),采用氫基直接還原鐵(DRI)技術(shù)可以大幅降低碳排放,未來(lái)氫能冶金技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用將帶動(dòng)工業(yè)領(lǐng)域氫儲(chǔ)運(yùn)需求的增長(zhǎng)。
儲(chǔ)能領(lǐng)域需求顯現(xiàn)
氫能作為一種大規(guī)模、長(zhǎng)周期的儲(chǔ)能方式,在可再生能源消納和電網(wǎng)調(diào)峰等方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。隨著可再生能源裝機(jī)容量的不斷增加,氫儲(chǔ)能市場(chǎng)需求將逐步顯現(xiàn)。未來(lái),氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)將在儲(chǔ)能領(lǐng)域發(fā)揮重要作用,為能源系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。
3.政策導(dǎo)向
加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)
政府將進(jìn)一步加強(qiáng)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的頂層設(shè)計(jì),制定更加完善的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃和政策體系。明確氫儲(chǔ)運(yùn)行業(yè)的發(fā)展目標(biāo)、重點(diǎn)任務(wù)和政策措施,引導(dǎo)行業(yè)健康有序發(fā)展。例如,規(guī)劃建設(shè)氫能儲(chǔ)運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò),統(tǒng)籌布局氫氣管道、液氫儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施等,提高氫儲(chǔ)運(yùn)能力。
加大政策支持力度
政府將繼續(xù)加大對(duì)氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)研發(fā)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的政策支持力度。通過(guò)財(cái)政補(bǔ)貼、稅收優(yōu)惠、科技創(chuàng)新獎(jiǎng)勵(lì)等方式,鼓勵(lì)企業(yè)加大研發(fā)投入,突破關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。同時(shí),加強(qiáng)對(duì)氫儲(chǔ)運(yùn)項(xiàng)目的審批和監(jiān)管,確保項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)營(yíng)符合安全、環(huán)保等要求。
推動(dòng)國(guó)際合作
氫能是全球性的能源戰(zhàn)略,加強(qiáng)國(guó)際合作是推動(dòng)氫儲(chǔ)運(yùn)行業(yè)發(fā)展的重要途徑。政府將積極推動(dòng)國(guó)際氫能合作,加強(qiáng)與國(guó)外科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)的技術(shù)交流與合作,引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn),提升我國(guó)氫儲(chǔ)運(yùn)行業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí),參與國(guó)際氫能標(biāo)準(zhǔn)制定,推動(dòng)我國(guó)氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)和產(chǎn)品走向國(guó)際市場(chǎng)。
欲了解氫儲(chǔ)運(yùn)行業(yè)深度分析,請(qǐng)點(diǎn)擊查看中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2024-2029年中國(guó)氫儲(chǔ)運(yùn)行業(yè)深度分析及發(fā)展前景預(yù)測(cè)報(bào)告》。