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机械设备行业氢储运:更高的压力更低的温度-220105(15页).pdf

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机械设备行业氢储运:更高的压力更低的温度-220105(15页).pdf

1、 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 1 证券研究报告 机械设备机械设备 氢储运:更高的压力,更低的温度氢储运:更高的压力,更低的温度 华泰研究华泰研究 机械设备机械设备 增持增持 ( (维持维持) ) 行业行业走势图走势图 资料来源:Wind,华泰研究 重点推荐重点推荐 股票名称股票名称 股票代码股票代码 目标价目标价 (当地币种当地币种) 投资评级投资评级 中集安瑞科 3899 HK 12.45 买入 资料来源:华泰研究预测 2022 年 1 月 05 日中国内地 专题研究专题研究 储运环节:气态提升压力降低储运成本,逐渐过渡到液态储运方式储运环节:气态提升压力降

2、低储运成本,逐渐过渡到液态储运方式 压缩气态储氢是目前国内主流储氢方式,2025 年后低温液态储氢有望成为主要储运方式之一,液氨/甲醇储氢和氢化物/LOHC 吸附储氢尚在实验室阶段。提高压力等级是气态储运降本的主要路径。长管拖车是气态储运氢主要装备,20MPa、30MPa 压力等级已经实现商业化推广,正往 50MPa 压力等级提升,加氢站用分级储氢瓶组已实现 90MPa 压力等级的国产化。 车载储氢瓶:车载储氢瓶:23 年年有望有望实现实现 70MPa IV 型瓶量产型瓶量产 目前国内以搭载型 35MPa 储氢瓶为主,已成功开发出型 70MPa 储氢瓶,在小批量车型上得到应用。根据氢燃料电池汽

3、车车载高压储氢瓶报告的技术路线,2023 年国内要达到 70MPa IV 储氢瓶批量生产,质量储氢 5.5%,体积储氢密度 40g/L,系统成本达到 2000 元/kg。IV 型储氢瓶碳纤维占系统总成本的 77%78%,降低碳纤维成本是降低储氢瓶成本的关键。我国用于 IV 型瓶的碳纤维性能接近国际领先水平,下一阶段有望通过大规模、长距离、长时间的实验验证提升碳纤维产品的稳定性和可靠性,实现国产化。 20222025 年示范期间,储运环节降本空间年示范期间,储运环节降本空间 60-70%,技术路线清晰可控,技术路线清晰可控 我们认为储运环节降本空间最大,且技术路线清晰,技术成熟度最高。在氢能运输

4、环节,20 MPa 长管拖车 300 公里运输成本为 15/kg,如果压力提升到 50MPa,同样运输距离成本将降低至 5 元/ kg,成本下降幅度高达60-70%,未来液态储运方式下,成本将进一步大幅下降;在车载储氢环节,从 IV 型瓶相较于型瓶,运输成本可降低 60-70%。根据氢燃料电池汽车车载高压储氢瓶报告的技术路线,2023 年国内 70MPa IV 储氢瓶系统降本目标为 2000 元/kg。 预计预计 2025/2030 年国内氢能储运装备当年新增需求年国内氢能储运装备当年新增需求 68.6/485.6 亿元亿元 根据国家氢能产业发展规划,考虑成本的下降,我们测算 2025/203

5、0 年中国加氢站储氢瓶当年新增市场规模为 4.6/11.1 亿元,当年新增市场规模20222025 年 CAGR=40.4%,20262030 年 CAGR=19.1%。我们测算2025/2030 年中国车载储氢瓶当年新增市场规模 64.0/474.5 亿元,当年新增市场规模 2022-2025 年 CAGR=75.5%,2026-2030 年 CAGR=49.5%。 推荐推荐储运环节核心零部件:车载储氢瓶储运环节核心零部件:车载储氢瓶/阀阀/流量监测仪表及碳纤维材料流量监测仪表及碳纤维材料 1)车载储氢瓶组生产商,推荐中集安瑞科(3899 HK) ,行业内企业还包括:国富氢能(未上市) 、天

6、海工业(京城股份(600860 CH)子公司) 、中材科技(002080 CH) 、斯林达安科(未上市) 、科泰克(未上市) 。2)密封阀门领域企业包括:江苏神通(002438 CH) 、千禾仪表(未上市) 、中鼎远成(未上市) 、司源德能源(未上市) 。3)碳钎维企业包括:中复神鹰(未上市) 、光威复材(300699 CH) 、中简科技(300777 CH) 。4)流量监测仪表:万讯自控(300112 CH)、首科实华(未上市) 、上腾科技(未上市) 、天沐自动化(未上市)等。 风险提示:工业复苏/产业进步不及预期;原料价格大幅波动;国际贸易摩擦加剧限制产业发展;国内产业进步速度慢于预期。

7、(13)(8)(2)49Jan-21May-21Sep-21Dec-21(%)机械设备沪深300 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 2 机械设备机械设备 正文目录正文目录 氢能储运装备:氢能储运装备:技术进步迅速,方向清晰技术进步迅速,方向清晰 . 3 气态储运技术成熟度高,液氢进入示范运营阶段 . 3 50MPa 压力下,运输成本比 20MPa 降低 60-70% . 5 车载储车载储/供氢供氢系统系统:预计预计 23 年实现年实现 70MPaIV 型储氢瓶量产能力型储氢瓶量产能力 . 6 IV 型储氢瓶优势明显,是行业发展方向 . 6 IV 型瓶运营成本比 II

8、I 型瓶低 60-70%,碳纤维国产化是制造成本下降关键 . 7 国外 70MPaIV 瓶技术成熟,国内领先企业具有技术储备 . 9 预计预计 25/30 年国内氢能储运装备当年新增需求年国内氢能储运装备当年新增需求 68.6/485.6 亿元亿元 . 11 加氢站内储运瓶组:2025/2030 年当年新增市场需求 4.6/11.1 亿元 . 11 车载储氢系统:2025/2030 年当年新增市场需求 64.0/474.5 亿元 . 12 产业链装备梳理及重点公司产业链装备梳理及重点公司 . 13 风险提示. 15 rQtNnPoQsOyQtRtQwPuMxO8O8QaQoMrRoMtRiNq

9、QmNeRrRsMbRrQpPwMnNrQNZqQsP 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 3 机械设备机械设备 氢能储运氢能储运装备:装备:技术进步技术进步迅速迅速,方向清晰方向清晰 气态储运技术成熟度高,液氢进入示范运营阶段气态储运技术成熟度高,液氢进入示范运营阶段 储氢方式上:储氢方式上:压缩气态储氢是国内主流储氢方式,低温液态储氢压缩气态储氢是国内主流储氢方式,低温液态储氢进入示范运营阶段。进入示范运营阶段。高压气态储氢技术、低温液态储氢技术,固态储氢技术及有机物液体储氢技术是国内常见的四种储氢技术。压缩气态储氢具有成本低、技术成熟等优点,在国内外均得到广泛应

10、用。低温液态储氢在国外应用较多,国内应用仅限航天领域,未大规模进入民用领域,与国外先进水平差距较大。有机液态和固体材料储氢将是未来的主流。有机液态储氢已无主要技术障碍,但成本较高;固体材料储氢尚在技术提升阶段。目前,固体材料储氢已经在国外分布式发电、风电制氢、规模储氢中得到示范应用。 图表图表1: 氢能储运产业链氢能储运产业链 资料来源:中商情报网、华泰研究 图表图表2: 不同储氢方式对比不同储氢方式对比 压缩气态储氢压缩气态储氢 低温液态储氢低温液态储氢 液氨液氨/甲醇储氢甲醇储氢 氢化物氢化物/LOHC 吸附储氢吸附储氢 技术原理 将氢气压缩于高压容器中,储氢密度与储存压力、储存容器类型相

11、关 低温(20K)条件下对氢气进行液化 利用液氨、甲醇等液体材料在特定条件下与氢气反应生成稳定化合物,并通过改变反应条件实现氢的释放 利用金属合金、碳质材料、有机液体材料、金属框架物等对氢的吸附储氢和释放的可逆反应实现 储氢密度(%) 1.05.7 5.710.0 5.07.2 1.04.5 优点 技术成熟、充放氢速率可调 体积储氢密度高、液态氢纯度高 储氢密度高、安全性较好、储运方便 安全性高、储存压力低、运输方便 缺点 体积储氢密度低、容器耐压要求高 液化过程能耗高、容器绝热性能要求高、成本高 涉及化学反应、技术操作复杂、含杂质气体、往返效率相对较低 普遍存在价格高、寿命短或者储存、释放条

12、件苛刻等问题 技术成熟度 发展成熟,广泛应用于车用氢能领域 国外约 70%使用液氢运输,安全运输问题验证充分 距离商业化大规模使用尚远 大多处于研发试验阶段 国内技术水平 关键零部件仍依赖进口,储氢密度较国外低 民用技术处于起步阶段,与国外先进水平存在差距 处于攻克研发阶段 与国际先进水平存在较大差距 资料来源: 我国加氢站发展现状综述及问题分析段志祥等 2021 年、 氢能产业发展报告(2020) 、华泰研究 运氢方式运氢方式上,上,高压气态储运氢技术相对成熟,是我国现阶段主要的储运方式高压气态储运氢技术相对成熟,是我国现阶段主要的储运方式,液氢,液氢单车运单车运氢量大,已开始进入示范阶段氢

13、量大,已开始进入示范阶段。气氢通常以 20MPa 钢制氢瓶储存,通过长管拖车运输,单车运氢量 300-400 公斤,适用于短距离、小规模输运,正努力往 50MPa 压力等级提升。液态储氢运输方式主要为液氢槽罐车,单车运氢量可达 7000 公斤,适用于距较远、运输量较大的场合。管道输氢是实现氢气大规模、长距离运输的重要方式,建设成本较大,灵活性不够,目前我国仅有 100km 管道建设。据中国氢能产业基础设施发展蓝皮书预测,2030 年我国氢气管道有望达到 3000km。固态储氢使用货车运输,具有储氢密度高、安全性好、氢气纯度高等优势,技术复杂,尚无规模化使用。 免责声明和披露以及分析师声明是报告

14、的一部分,请务必一起阅读。 4 机械设备机械设备 图表图表3: 不同运氢方式对比不同运氢方式对比 方式方式 运输工具运输工具 压力压力(P) 载氢量载氢量(kg/车车) 储氢密度储氢密度(kg/3) 质量储氢质量储氢(t%) 成本成本(元元/kg) 能耗能耗(kwh/kg) 经济距离经济距离(k) 气态储运 长管拖车 20 300-400 14.5 1.1 2.02 1-1.3 200 管道 1-4 3.2 0.3 0.2 500 液态运输 液氢槽罐车 0.6 7000 64 14 12.25 15 200 固体运输 货车 4 300-400 50 1.2 10-13.3 2000 有机液体储

15、运 槽罐车 常压 2000 40-50 4 15 200 资料来源: 中国钢研科技集团 、华泰研究 图表图表4: 不同储运方式的特点不同储运方式的特点 20MPa 高压气氢拖车高压气氢拖车 液压槽车液压槽车 管道气氢管道气氢 全年运输氢气可用量 78.8100.8 吨/辆 1047.6 吨/辆 9.2 万吨 适用场景 规模较小,运输距离较短 规模较大,长距离运输 大规模用氢,应用多领域 特点 单 车 装 载 量 约 350kg , 装 卸 时 间 割 须48h,技术与产品成熟,前期投资小 单车装载量约 3000kg,装卸时间 12h,液化成本高,约 1720kWh/kg 未来采用混合工质预冷等

16、方式降低液化成本 可解决氢气资源与应用市场空间分布不均匀问题,前期投资大,存在氢脆等技术难点。 资料来源:中国氢能联盟、华泰研究 气态运输方式下,不断提升压力等级是技术气态运输方式下,不断提升压力等级是技术升级的主要升级的主要方向。方向。根据氢燃料电池汽车车载高压储氢瓶报告(2021) ,目前运输环节以长管拖车为主,20 MPa型瓶长管运氢车充装量在 350kg 左右,型瓶长管运氢车的充装量在 450kg 以上,目前 30 MPa 长管拖车已经量产,正往 50 MPa 压力等级升级。 图表图表5: 型瓶长管运型瓶长管运氢氢车与型瓶长管运车与型瓶长管运氢氢车数据对比表车数据对比表 产品名称产品名

17、称 工作压力工作压力 (MPa) 钢瓶外径钢瓶外径 (mm) 最小壁厚最小壁厚 (mm) 瓶长瓶长 (mm) 单只水容积单只水容积 (m3) 瓶数瓶数 (支支) 空箱重量空箱重量 (Kg) 水容积水容积 (m3) H2 最大允许最大允许 充装量充装量 (kg) 额定质量额定质量 (kg) 11 管 I 型瓶氢气车 20 559 16.5 10470 2.135 11 32400 23.49 347 32747 7 管 I 型瓶氡气车 20 715 21.12 10975 3.71 7 33950 26 382 34363 12 管型玻纤缠绕车 20 591 7.4+12.78 11580 2.

18、585 12 29600 31.02 456 30058 8 管型碳纤缠绕车 20 715 9.5+7.1 11580 4.2 8 26712 33.6 495 27207 资料来源: 氢燃料电池汽车车载高压储氢瓶报告(2021) 、华泰研究 液氢储运进入示范运营阶段,液氢储运进入示范运营阶段,我们预计我们预计 25 年以后有望成为年以后有望成为主流储运方式之一。主流储运方式之一。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。我国液氢主要应用于航空和军工领域,民用液氢发展缓慢,氢液化设备主要由美国空气产品、普莱克斯、德国林德等厂商提供。目前我国已经发布液氢生产、贮存和运输的国家标准

19、,民用液氢领域已经汇聚了中科富海、航天 101 所、国富氢能、鸿达兴业等一批机构和企业,液氢储运已经经入示范运营阶段,我们预计 25 年以后有望成为主流储运方式之一。 图表图表6: 我国近期液氢相关规划进展我国近期液氢相关规划进展 规划时间规划时间 液氢项目进展液氢项目进展 2021.9 河北建投集团与承德市政府、中国航天科技集团氢能工程研发中心签署共同推进国家级能源创新平台合作框架协议 2021.9 清华联手北汽福田的全球首辆 35 吨级、49 吨级分布式驱动液氢燃料电池重型商用车成功问世,顺利通过综合测试。 2021.7 航天六院 101 所作为国内液氢领域的中坚力量,于甘肃定西市开展液氢

20、工厂项目的建设。 2021.6 北京航天试验技术研究所成功完成国内首例车载液氢瓶火烧试验,实现了液氢储存领域的突破 2021.6 呼和浩特首个万吨级绿色液氢能源项目-空气产品久泰高效氢能综合利用示范项目正式签约 2021.4 由财政部支持,中国科学院理化技术研究所承担的“液氦到超流氦温区大型低温制冷系统研制”项目通过验收及成果鉴定,相关技术已达到国际领先水平。 2021.2 上海重塑、佛燃能源、国富氢能、泰极动力签署协议在佛山合作推进“液氢储氢加氢站项目 资料来源:GGII、华泰研究 加氢站内储氢装置使用站用分级储氢瓶组加氢站内储氢装置使用站用分级储氢瓶组,目前已基本实现国产化,目前已基本实现

21、国产化。1)35MPa 加氢站:工作压力 45MPa,设计压力 50MPa,标准产品为 9 支瓶,水容积 9 立方米;2)70MPa加氢站:配置 90MPa 站内储氢瓶组。2017 年,中集安瑞科国家 863 项目国内首座70MPa 加氢站项目顺利通过验收,87.5MPa 缠绕大容积储氢容器,填补了国内空白。 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 5 机械设备机械设备 图表图表7: 加氢站分级储氢瓶组加氢站分级储氢瓶组 资料来源:氢燃料电池汽车车载高压储氢瓶报告(2021)、华泰研究 50MPa 压力下,运输成本比压力下,运输成本比 20MPa 降低降低 60-70%

22、长管拖车运氢一般适用于长管拖车运氢一般适用于 200km 内的短距离和运量较少的运输场景内的短距离和运量较少的运输场景,随着距离增加,随着距离增加,50MPa 下的成本优势越来越明显。下的成本优势越来越明显。根据中国石油石油化工研究院 2021 年 8 月发布的氢能供应链成本分析 ,当运输距离为 50km 时,20MPa 气氢的运输成本为 4.9 元/kg;随着运输距离的增加,长管拖车运输成本逐渐上升,当距离 500km 时运输成本近 22 元/kg,所以考虑到经济性问题,长管拖车运氢一般适用于 200km 内的短距离和运量较少的运输场景。此外可以看出,随着距离增加,20MPa 和 50MPa

23、 运输条件下的成本逐渐分化,50MPa 下的成本优势越来越明显,当运输距离为 200km 时,其成本差距约 6 元/kg。所以从经济性角度出发,加大钢瓶储氢压力势在必行,这将是未来高压气氢运输的发展方向。 图表图表8: 不同运输距离下气氢运输成本不同运输距离下气氢运输成本 资料来源:氢能供应链成本分析(2020)、华泰研究 4.97.89.5411.2913.0314.7816.5218.2620.0121.753.814.455.15.756.47.057.78.348.999.6405000350400450500运输成本运输成本/(元元/kg)

24、运输距离运输距离/km20MPa50MPa 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 6 机械设备机械设备 车载储车载储/供氢系统供氢系统:预计预计 23 年年实现实现 70MPaIV 型型储氢瓶量储氢瓶量产产能力能力 IV 型型储氢瓶优势明显,是行业发展方向储氢瓶优势明显,是行业发展方向 储氢气瓶包括:型瓶是全钢制,主要缺点是重,用于车载不太合适,放在加氢站作为固定式储氢可以;型瓶和型瓶是金属内胆碳纤维缠绕,也相对较重;型瓶是塑料内胆碳纤维全缠绕,质量最轻,适合于车载,是未来发展的主流技术路线。 图表图表9: 车载储氢瓶性能参数车载储氢瓶性能参数 型号型号 I V 制作工

25、艺 纯钢质金属 钢质内胆 纤维缠绕 铝内胆 纤维缠绕 塑料内胆 纤维缠绕 无内胆 纤维缠绕 工作压力(MPa) 17.5-20 26.3-30 30-70 70 以上 研发中 介质相容性 有氧脆;有腐蚀性 产品重容比(Kg/L) 0.9-1.3 0.6-0.95 0.35-1 0.3-0.8 使用寿命 15 年 15 年 15/20 年 15/20 年 储氢密度 14.28-17.23 14.28-17.23 40.4 48.8 成本 低 中等 最高 高 应用场景 加氢站等固定式储氢应用 - 国内车载 国外车载 造价(美元) 30843921 28653485 资料来源: 氢燃料电池汽车车载高

26、压储氢瓶报告(2021) 、华泰研究 国内主要应用国内主要应用 35MPa 和和 70MPa型瓶,型瓶,国际市场广泛使用国际市场广泛使用 70MPaIV 型型车载储氢瓶车载储氢瓶。根据氢燃料电池汽车车载高压储氢瓶报告 ,国内车载储氢系统技术路线:2023 年我国将年我国将达到达到 70MPa 的的 IV 型型储氢瓶批量生产,储氢瓶批量生产,质量储氢 5.5%,体积储氢密度 40g/L;2030 年攻克新型高密度储氢技术储氢压力,70MPaIV 型瓶达质量储氢 7.5%,体积储氢密度 70g/L。 图表图表10: 国内车载储氢系统技术路线国内车载储氢系统技术路线 资料来源:氢燃料电池汽车车载高压

27、储氢瓶报告(2021)、华泰研究 根据氢燃料电池汽车车载高压储氢瓶报告(根据氢燃料电池汽车车载高压储氢瓶报告(2021) ,) ,IV 型储氢瓶优势型储氢瓶优势: 1)轻量化:客车车顶可以装载)轻量化:客车车顶可以装载 12002000 升压缩气体能源;升压缩气体能源; 2)比型瓶降低)比型瓶降低 70%油耗;油耗; 3)公路运输支持)公路运输支持 1000 公里续航里程公里续航里程。 2020 年 10 月 8 日开始实施的车用压缩氢气塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶团体标准,主要规定了 IV 型瓶的型式和参数、技术要求等要求,比如公称工作压力不超过 70MPa、公称容积不大于 450L、贮存介质为

28、压缩氢气、工作温度不低于-40且不高于 85等具体参数要求。IV 型瓶团体标准发布后,国内型瓶团体标准发布后,国内 IV 型储氢瓶的技术研发和市场应用型储氢瓶的技术研发和市场应用加快,加快,带动带动了了国外相关技术在国内转换和应用,进而推动国外相关技术在国内转换和应用,进而推动了了国内储氢瓶产业化落地。国内储氢瓶产业化落地。 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 7 机械设备机械设备 图表图表11: 主要车企公布的燃料电池车型及对应的储氢方式主要车企公布的燃料电池车型及对应的储氢方式 企业企业 型号型号 行程行程 储氢方式储氢方式 企业企业 型号型号 行程行程 储氢方式

29、储氢方式 通用 氢动一号 400km 液氢 宝马 750HL 1000km 液氢 马自达 DEM10-FCEV 170KM 储氢合金 戴姆勒-克莱斯勒 NECAR2/1996 250km 压缩氢气 丰田 FCHV3 300km 以上 压缩氢气 戴姆勒-克莱斯勒 NECAR2/1999 450km 液氢 通用 PreceptFCEV/2000 800km 金属氢化物 戴姆勒-克莱斯勒 NECAR2/2001 483km 硼氢化钠 通用 ChevyS-0/2001 880km 汽油催化重整 戴姆勒-克莱斯勒 NECAR2/2000 450km 甲醇催化重整 能源变化设备公司 482km 镁基合金

30、资料来源:各公司官网、华泰研究 图表图表12: 乘用车以乘用车以 70MPa 为主为主 车型车型 现代现代 IX35 丰田丰田 Mirai 本田本田 Clarity 奔驰奔驰 GLC 现代现代 Nexo 荣威荣威 950 储氢瓶类型 IV IV III IV IV III 储氢瓶压力 70MPa 70MPa 70MPa 70MPa 70MPa 70MPa 储氢罐数量 2 个 2 个 2 个 2 个 3 个 2 个 储氢瓶体积 40L+104L 60L+62.4L 24L+117L - 156.6L - 储氢量 5.6kg 5kg 5.0kg 4.4kg 6.33kg 4.4kg 储氢瓶产家 I

31、LJIN 丰田 - Hexagon 现代 斯林达 资料来源: 氢燃料电池汽车车载高压储氢瓶报告(2021) 、华泰研究 图表图表13: 商用车以商用车以 35MPa 为主为主 客车厂家客车厂家 VanHod NewFlyer 奔驰奔驰 丰田丰田 Sora 宇通宇通 飞驰飞驰 储氢瓶类型 IV IV - IV III III 储氢瓶压力 35MPa 35MPa 35MPa 35MPa 35MPa 35MPa 储氢瓶数量 8 8 7 10 8 8 储氢量 40kg 56kg 35kg 600L 25kg 25kg 资料来源: 氢燃料电池汽车车载高压储氢瓶报告(2021) 、华泰研究 IV 型瓶型瓶

32、运营运营成本成本比比 III 型型瓶瓶低低 60-70%,碳,碳纤纤维国产化是制造成本下降关键维国产化是制造成本下降关键 运营成本运营成本上上,IV 型瓶相较于型瓶相较于 III 型瓶具备显著优势。型瓶具备显著优势。根据氢燃料电池汽车车载高压储氢瓶报告 ,以重容比来说,III 型瓶 0.98 左右,型瓶 0.74 左右,III 型储氢密度为 3.9,而 IV 型的储氢密度可以达到 5.5;气瓶容积可以达到 375 升,减少了整个系统的复杂性及成本,每公里运氢成本下降 6070%。 图表图表14: 型瓶每公里运氢成本是钢瓶的型瓶每公里运氢成本是钢瓶的 1/3 资料来源:氢燃料电池汽车车载高压储氢

33、瓶报告(2021)、华泰研究 降低降低碳碳纤纤维维成本成本是是降低储氢瓶降低储氢瓶成本成本的的关键。关键。根据氢燃料电池汽车车载高压储氢瓶报告(2021) ,III 型高压储氢气瓶成本略高于 IV 型,原因为 III 型瓶储罐采用大量金属铝材料,IV 型瓶采用的高分子聚合物价格较低,聚合物用量也较少。两种型号成本的主要增量为由于采用 T700 碳纤维后的成本上升,III 型储氢瓶碳纤维占系统总成本的 63%65%,IV 型储氢瓶碳纤维占系统总成本的 77%78%,碳纤维的成本降低将是降低储氢瓶成本的关键。 0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.550km100km150km

34、200km250km300km350km400km450km500km(欧元/kg)300kg钢瓶1000kgIV型瓶 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 8 机械设备机械设备 图表图表15: 35MPa 储氢储氢 III 型瓶成本构成型瓶成本构成 图表图表16: 70MPa 储氢储氢 III 型瓶成本构成型瓶成本构成 资料来源:氢燃料电池汽车车载高压储氢瓶报告(2021)、华泰研究 资料来源:氢燃料电池汽车车载高压储氢瓶报告(2021)、华泰研究 图表图表17: 35MPa 储氢储氢 IV 型瓶成本构成型瓶成本构成 图表图表18: 70MPa 储氢储氢 IV 型瓶成

35、本构成型瓶成本构成 资料来源:氢燃料电池汽车车载高压储氢瓶报告(2021)、华泰研究 资料来源:氢燃料电池汽车车载高压储氢瓶报告(2021)、华泰研究 核心原料碳纤维国外供应紧张,国内储氢瓶碳纤维依赖进口。国内用于核心原料碳纤维国外供应紧张,国内储氢瓶碳纤维依赖进口。国内用于 IV 型瓶的碳纤维产型瓶的碳纤维产品在性能上接近国际领先水平,批次稳定性提高后,有望实现国产替代。品在性能上接近国际领先水平,批次稳定性提高后,有望实现国产替代。21 年初开始,主要供应商日本东丽收紧碳纤维供应(源于政府压力) ,国内供应商在优先满足航天军工领域应用外仅有少部分量可以供应。国内主流储氢瓶企业碳纤维近两年逐

36、渐开始国产化小批量替代,碳纤维供应商国内主要有中复神鹰(未上市) 、光威复材(300699 CH) 、中简科技(300777 CH)等。根据公司公告,中复神鹰宣布了 20000吨的扩产计划,光威准备在内蒙古建设 10000 吨碳纤维,国产碳纤维供应持续增长。IV 型瓶主要使用 T700S,对比日本东丽及中复神鹰碳纤维产品性能,中复神鹰与日本东丽同级别产品相比:SYT49S、SYT55S系列产品拥有相等的性能,更高的性价比,更易占据市场份额,批次稳定性尚需验证。 图表图表19: 日本东丽及中复神鹰碳纤维产品性能对比日本东丽及中复神鹰碳纤维产品性能对比 日本东丽碳纤维产品性能表日本东丽碳纤维产品性

37、能表 中复神鹰碳纤维产品性能表中复神鹰碳纤维产品性能表 牌号 T700S T720S T800S SYT49S SYT49S SYT55S 规格 24K 36K 24K 12K 24K 12K 拉伸强度(MPa) 4900 5880 5880 4900 4900 5880 拉伸模量(MPa) 230 265 294 230 230 295 拉伸率(%) 2.1 2.2 2.0 2.0 2.0 1.9 资料来源: 氢燃料电池汽车车载高压储氢瓶报告(2021) 、华泰研究 碳纤维复合材料63%平衡储罐BOP19%氢气1%组装检查1%调节器5%阀门7%其他BOP系统4%碳纤维复合材料65%平衡储罐B

38、OP17%氢气1%组装检查1%调节器5%阀门7%其他BOP系统4%碳纤维复合材料77%平衡储罐BOP3%氢气1%组装检查1%调节器6%阀门8%其他BOP系统4%碳纤维复合材料78%平衡储罐BOP3%氢气0%组装检查1%调节器6%阀门8%其他BOP系统4% 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 9 机械设备机械设备 国外国外 70MPaIV 瓶瓶技术成熟,国内领先企业具有技术储备技术成熟,国内领先企业具有技术储备 国外对国外对 70MPa 氢气瓶的研究起步较早,应用相对成熟氢气瓶的研究起步较早,应用相对成熟。主主要研发机构包括挪威HexagonComposites、美国

39、Quantum、日本丰田、韩国 ILJINComposite 等,目前产品以型瓶为主,储氢密度均在 5.0wt%左右,已在重卡和乘用车领域得到应用,少数产品采用型瓶。 图表图表20: 国外国外车载储氢瓶车载储氢瓶生产企业及产品性能比较生产企业及产品性能比较 生产商生产商 国家国家 型号型号 工作压力工作压力/MPa 容积容积/L 质量质量/kg 储氢密度储氢密度/wt% Hexagon 威挪 IV 70 36 34 4.3 70 76 49 5.2 70 244 188 5.2 丰田 日本 IV 70 60 42 5.7 70 62.4 44 5.7 Quantum 美国 IV 70 38 3

40、5 4.4 70 51 43 4.8 70 58 41 5.7 70 76 51 6.0 70 118 73 6.5 70 129 92 5.6 IUIN 韩国 IV 70 40 37 4.4 70 51 36 5.7 70 104 85 4.9 资料来源: 氢燃料电池汽车车载高压储氢瓶报告(2021) 、华泰研究 根据氢燃料电池汽车车载高压储氢瓶报告(根据氢燃料电池汽车车载高压储氢瓶报告(2021) ,) ,国内主要以搭载型国内主要以搭载型 35MPa 储氢储氢瓶为主瓶为主,已成功开发出型已成功开发出型 70MPa 储氢瓶,部分已在样车或小批量车型得到应用。储氢瓶,部分已在样车或小批量车型得

41、到应用。从2016 年开始,燃料电池客车和物流车的推广应用得到快速发展。 图表图表21: 国国内内车载储氢瓶车载储氢瓶生产企业及产品性能比较生产企业及产品性能比较 生产商生产商 国家国家 型号型号 工作压力工作压力/MPa 容积容积/L 质量质量/kg 储氢密度储氢密度/wt% 北京科泰克 中国 III 70 65 64 4.08 70 140 133 4.23 沈阳斯林达安科 中国 III 70 52 52 4.02 北京天海工业 中国 III 70 27 31 3.50 70 67 76 3.55 北京天海工业 中国 III 35 140 75 4.0 北京科泰克 中国 III 35 14

42、0 75 4.0 沈阳斯林达安科 中国 III 35 128 67 4.0 中材科技 中国 III 35 140 78 4.0 35 320 4.0 张家港国富氢能 中国 III 35 140 81 4.0 中集安瑞科 中国 III IV 资料来源: 氢燃料电池汽车车载高压储氢瓶报告(2021) 、华泰研究 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 10 机械设备机械设备 根据氢燃料电池汽车车载高压储氢瓶报告(根据氢燃料电池汽车车载高压储氢瓶报告(2021) ,) ,目前国内储氢瓶主要公司为科泰克、目前国内储氢瓶主要公司为科泰克、国富氢能、中材科技和天海工业,其他厂家的出货

43、较小。国富氢能、中材科技和天海工业,其他厂家的出货较小。 2019 年氢瓶出货量超过 1.3 万只,超过 2018 年的两倍,2019 年市占率情况为:国富氢能第一(市占率 42%) 、科泰克第二(市占率 29%) 、天海工业第三(市占率 26%) 。 图表图表22: 2018 年国内储氢瓶市场占有率年国内储氢瓶市场占有率 图表图表23: 2019 年国内储氢瓶市场占有率年国内储氢瓶市场占有率 资料来源:氢燃料电池汽车车载高压储氢瓶报告(2021)、华泰研究 资料来源:氢燃料电池汽车车载高压储氢瓶报告(2021)、华泰研究 科泰克48%国富氢能28%天海工业21%中材科技3%科泰克29%国富氢

44、能42%天海工业26%中材科技3% 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 11 机械设备机械设备 预计预计 25/30 年国内氢能储运装备当年新增需求年国内氢能储运装备当年新增需求 68.6/485.6 亿元亿元 根据氢能产业发展规划,2025 年/2030 年国内将建成加氢站 1000 座/5000 座,氢燃料电池汽车保有量将达到 10 万辆/100 万辆,由此我们测算: 加氢站累计数量增速:20222025 年为 51%,20262030 年为 38%;2025 年/2030 年当年分别新建加氢站 395 座/1377 座; 氢燃料电池汽车保有量复合增速:20222

45、025 年为 86%,20262030 年为 49%;2025年/2030 年当年新增燃料电池汽车销量分别约为 4.5 万辆/37 万辆; 图表图表24: 2020-2030E 加氢站建设预测(座)加氢站建设预测(座) 图表图表25: 2030E 燃料电池汽车当年新增销量预测(辆)燃料电池汽车当年新增销量预测(辆) 资料来源:氢能产业发展规划,华泰研究 资料来源:氢能产业发展规划,华泰研究 加氢站内储运瓶组:加氢站内储运瓶组:2025/2030 年当年新增市场需求年当年新增市场需求 4.6/11.1 亿元亿元 我们测算我们测算 2025/2030 年中国年中国加氢站加氢站储氢瓶储氢瓶当当年新增

46、市场需求为年新增市场需求为 4.6/11.1 亿元亿元,20222025年年 CAGR=40.4%,20262030CAGR=19.1%。 核心假设: 1)据各地方政府规划,预计 2025 年国内将建成加氢站数量 1000 座,2030 年 5000 座,2022-2025 年 CAGR=51.1%,2026-2030 年 CAGR=38.0%。 2)根据中国氢能联盟数据,2020 年 500kg 的加氢站建设成本约 1200 万元;根据中国氢能联盟,到 2030 年加氢站建设成本有望降低至 500 万元,平均每年降低约 70 万元。根据中国氢能联盟数据,设备成本占加氢站建设成本的 70%,储

47、氢瓶占加氢站设备成本约 23%。 图表图表26: 加氢站储氢瓶市场规模测算加氢站储氢瓶市场规模测算 年份年份 2020 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 2026E 2027E 2028E 2029E 2030E 中国加氢站累计数量/座 127 192 290 438 662 1000 1380 1903 2626 3623 5000 新增加氢站数量/座 65 98 148 224 338 380 524 723 997 1377 加氢站建设成本/万元 1200 1130 1060 990 920 850 780 710 640 570 500 年均设备市场需求/亿元

48、 5 7 10 14 20 21 26 32 40 48 压缩机(40HP 活塞式压缩机)市场规模/亿元 0.9 1.2 1.7 2.4 3.4 3.5 4.4 5.4 6.7 8.1 储氢机(250KG 储氢能力)市场规模/亿元 1.3 1.7 2.4 3.3 4.6 4.8 6.0 7.5 9.2 11.1 加氢及冷却系统市场规模/亿元 1.5 2.0 2.8 3.9 5.4 5.6 7.0 8.7 10.7 13.0 加氢装备市场规模/亿元 1.0 1.3 1.9 2.6 3.6 3.7 4.7 5.8 7.2 8.7 冷却装备市场规模/亿元 0.5 0.7 1.0 1.3 1.9 1.

49、9 2.4 3.0 3.7 4.5 其他系统成本(阀门、管路、材料、链接设备)市场规模/亿元 1.8 2.4 3.4 4.7 6.6 6.8 8.5 10.6 13.0 15.8 资料来源:中国氢能联盟、华泰研究预测 659805247239976008001,0001,2001,4001,6002021E2022E2023E2024E2025E2026E2027E2028E2029E2030E(座)新增加氢站数量(座)0.15 0.27 0.15 0.12 0.72 1.34 2.49 4.62 5.85 9.27 14.69 23.28 36.9

50、0 0554020021E2022E2023E2024E2025E2026E2027E2028E2029E2030E(万辆)燃料电池销量(万辆) 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分,请务必一起阅读。 12 机械设备机械设备 车载储氢系统车载储氢系统:2025/2030 年当年新增市场需求年当年新增市场需求 64.0/474.5 亿元亿元 我们我们测算测算,2025/2030 年中国车载储氢瓶市场规模年中国车载储氢瓶市场规模 64.0/474.5 亿元,亿元,2022-2025 年年CAGR=75.5%,2026-2030 年年 CAGR=49

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