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图5:典型储氢技术(引自中国银河证券研究院)
气态储氢:目前以长管拖车为主,未来将发展管道运输,高压气态储氢是目前最常用并且发展比较成熟的储氢技术,其储存方式是采用高压将氢气压缩到一个耐高压的容器里。目前所使用的容器是钢瓶,它的优点是结构简单、压缩氢气制备能耗低、充装和排放速度快。但是存在泄露爆炸隐患,安全性能较差。当前以长管拖车的运输方式为主,未来更大规模发展需依靠管道运输。氢能应用若想大规模商业化,势必要解决运输管道规划施工问题。中国目前的氢气多为工业副产氢,来源于煤炭行业,产地多在北方内陆地区。应用则多在东部沿海较发达地区。从氢能产地到氢能应用地有上千公里的距离,且东部地区氢能用量大,采用拖车运输的方式无法解决东部地区氢能短缺的问题,建设长距离氢气运输管道势在必行。虽然运输管道建设成本高,但是未来管道输送氢气压力等级升级和氢气管道规模扩大能降低氢能管道输送成本。
液态储氢:产业化仍需成本下降。液态储运的储氢密度高,能运送大量氢气,适用长距离运输氢气运。但液态氢的密度是气体氢的845倍。液态氢的体积能量密度比压缩状态下的氢气高出数倍,如果氢气能以液态形式存在,那它替换传统能源将水到渠成,储运简单安全体积占比小。但事实上,要把气态的氢变成液态的并不容易,液化1kg的氢气需要耗电4-10kWh,液氢的存储也需要耐超低温和保持超低温的特殊容器,储存容器需要抗冻、抗压以及必须严格绝热。目前海外超过1/3的加氢站使用液态储运的方式。
固态储氢:发展前景广阔,但技术尚未成熟。另一种运输方式是使氢气溶于液氮或有机液体中进行运输。这种方式对化学反应条件较严苛。相对另两种运输方式,固态运输技术难度较大,还处于研发阶段。未来若氢能市场扩张迅速,且固态运输达到应用要求,那么固态运输能发挥储氢密度高、运输氢气量大的优势。
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表3:主要氢能储运及加氢企业(引自申万宏源研究)
在储氢环节,国内主要厂商包括深冷股份(深冷股液氢装置、液氢储罐、储氢系统);富瑞特装(车载高压供氢系统和加气设备);京城股份(车载储气瓶、钢质无缝气瓶,钢质焊接气瓶,焊接绝热气瓶,碳纤维全缠绕碳复合气瓶);中材科技(粗纱、细砂、短切纤维、耐碱纤维、缝编织物等玻璃纤维制品)。
下游产业链为加氢和用氢。从目前国内外加氢站的运营情况来看,目前供氢的方式主要分为两种:站内制氢和外供氢气。截至2020年11月21日,全球主要氢能国家和地区共建成加氢站458座,另有255座在建或拟建的加氢站。中国加氢站建设进度逐步加快,截止2020年底,加氢站建成128座。中国加氢站氢源绝大部分来自于外供高压氢气。典型的外供氢的高压气氢加氢站投资组成中,除去土建,设备费用占据最大比例,主要是压缩机、储氢瓶、加氢和冷却系统,由于国内缺乏成熟量产的加氢站设备厂商,进口设备推高了加氢站建设成本。