高压气态储氢行业深度调研与发展前景评估

高压气态储氢行业深度调研与发展前景评估202X-XX-XX01高压气态储氢行业定义高压气态储氢行业定义高压气态储氢是最常见的一种储氢技术，通过高压压缩的方式将气态氢储存在大体积、质量重的气瓶中。该储氢方式简便易行、能耗低成本低、充放氢速度快，在常温下就可以进行放氩，零下几十度低温环境也能正常工作。目前，高压气态储氢容器主要分为I型纯钢制金属瓶、Ⅱ型钢制内胆纤维缠绕瓶、Ⅲ型铝内胆纤维缠绕瓶和IV型铝合金内胆纤维缠绕瓶四类。国内主要将Ⅲ型瓶用于车载，N型瓶处于起步阶段，未来将可能替代皿型瓶成为主流。随着技术突破和逐步量产，安全性和成本高的问题将被逐步解决。2020年我国国家层面以及地方层面出台了多个氢能相关政策和规划以解决我国氢能领域的顶层设计尚不完善的问题，并且未来有必要继续制定我国的氢能相关产业发展路线图。2025年，全国加氢站达到1000座，氢燃料电池车保有量达到10万辆，下游高速发展拉动储氢需求。02发展起步阶段(1970-1995年)发展起步阶段(1970-1995年)在这个阶段，石油危机引发全球对于能源发展的思考，试图寻求可以替代石油的可再生能源。氢能具有无污染、燃料电池效益高于内燃机的优势被认为是最理想的代替能源并作为长期未来发展目标。积极发展阶段(1996-2009年)自主研发阶段(2010-2015年)全面规划阶段(2016-2020年)积极发展阶段(1996-2009年)意识到氢能作为理想能源的可行性，全球汽车制造企业进入集中致力于燃料电池车和氢燃料电池研发阶段。自主研发阶段(2010-2015年)随着氢燃料电池车研发初见成效，上游储氢行业被越发重视，I型、Ⅱ型储氢瓶由于密度低、氢脆问题严重无法投入车载使用，重心转向Ⅲ型、IV型储氢瓶研发以及原材料技术突破国产化。全面规划阶段(2016-2020年)国家发改委和国家能源局推出一系列能源技术创新规划，可再生能源制氢、氢气储运技术、氢能与燃料电池技术创新作为重点发展内容，全面展开我国氢能产业布局。2020年尽管疫情重创全球经济，但我国氢能发展势头不减。在我国，“碳中和”、“碳达峰”目标的提出以及相关规划政策的出台，助推氢气储能产业规模化发展03产业链产业链产业链上游产业链中游产业链下游产业链中游中国高压储氢瓶生产制造企业、国际高压储氢瓶生产制造企业04产业链产业链产业链上游产业链中游产业链下游产业链上游高压气态储氢行业产业链上游为原材料供应商和零部件供应商，上游主要原材料碳纤维依赖进口是导致高压储氢行业成本居高不下的主要因素。高压储氢行业产业链上游主要是有原材料和零部件供应商，其中碳纤维复合材料是主要原材料2020年中国碳纤维的总需求为88万吨，即使有新冠疫情的冲击，依有28979的增长速度，而中国的运行产能仅有62万吨，实际供应量185万吨，2020年中国的碳纤维进口量304万吨。约占总需求的6219%，中国碳纤维依赖进只参考卓尔泰克大丝束碳纤维的报价，国际售价为15美元/千克（约95元人民币），国内售价为150元/千克，约为国际售价的15倍，导致下游国内高压气态储氢瓶行业无竞价优势产业链中游尽管自主研发和技术引进齐头并进，中国高压储氢瓶领域仍被国外龙头企业垄断，中国高压储氢瓶处于快速研发中。产业链下游高压气态储氢行业产业链下游企业主要是氢燃料电池整车制造商和加氢站，其中加氢站建设超额完成《节能与新能源汽车技术路线图0》100座目标。高压气态储氢行业产业链下游主要是氢燃料电池整车制造企业和加氢站。截至2020年12月底，中国累计建成118座加氢站（不含3座已拆除加氢站），其中建成的加氢站已投入运营101座，待运营17座，投用比例超过85%。此外，中国在建/拟建的加氢站数量达到为167座。同时，在2020年在国家“以奖代补”政策出台较晚的情况下，仍然建成47座加氢站，超额完成《节能与新能源汽车技术路线图0》中的"到2020年，加氢站数量达到100座"的目标。根据国内氢燃料电池乘用车企业研发起步时间、研发成果、项目团队规模等维度，国内氢燃料电池乘用车企业可分为三个梯队∶上海汽车起步早，且有荣威950燃料电池轿车约几十台的批量示范运行，可列为第一梯队；一汽集团和长城汽车的燃料电池汽车项目，研发投入相对较早，且研发团队有一定规模和研究成果，可位居第二梯队；国内其它车企如广汽、吉利、东风、长安等企业为第三梯队，虽然国内已经有较多的企业开展研究，但与国外车企相比，还有很多提升空间05政治环境1政治环境1《产业结构调整指导目录（2019年本）》《西部地区鼓励类产业目录》《新时代的中国能源发展》《产业结构调整指导目录（2019年本）》涵盖高效制氢、运氢及高密度储氢技术，加氢站以及燃料电池相关内容，被列为"支持类《西部地区鼓励类产业目录》贵州省发展加工制造、氢能燃料电池制造、输氢管道、加氢站等涉氢站；鼓励陕西省发展风电、氢能等新能源及相关装置制造产业；鼓励内蒙古自治区发展高性能永磁、储氢等稀土功能材料，器件开发及生《新时代的中国能源发展》加强发展绿氢制取、储运和应用等氢能产业链技术装备，促进氢能燃料电池技术链、氢燃料电池汽车产业链06政治环境2政治环境210页1政策文件10页2政策文件07政治环境2政治环境210页3政策文件10页4政策文件08经济环境经济环境我国对氢燃料电池汽车实行"以奖代补"政策,对入围示范的城市群,按照其目标完成情况拨付奖励资金。到2030年,中国氢气需求量将达3500万吨,在终端能源体系中6000占比5%;到2050年,氢气需求量接近6000万吨,可减排约7亿吨二氧化碳,产业链年产值约12万亿元。09社会环境1社会环境1010201近年来，国家对氢能行业的重视不断提高，技术创新成效显着，基础设施建设初具规模，政策及标准和法规体系逐步完善当前，政府重点从清洁制氢、氢能储运、用氢成本等方面研究并提出氢能领域的示范目标和奖励标准，以带动氢能制取、储运等环节的技术创新02随着国家相关鼓励引导政策密集出台我国氢能发展呈现出新一轮热潮，产业链发展不断完善、利好消息频传而热度持续升温的碳中和、碳达峰话题，也使得作为减排有效途径的氢能产业被持续关注。随着氢能被正式纳入"十四五"规划和2035年远景目标，未来氢能产业的国家战略导向将更加清晰，产业顶层设计也将进一步获得完善。010社会环境2社会环境2绿色环保的观念逐渐深入人心，氢能社会接受度逐渐提高。现有石油资源有限,寻求环境可持续发展,"双技术成熟、成煤炭、天然气碳"目标下减少碳排放,改变以碳为主的消费结构,全面向绿色环保转型。当前能源结构依赖进口，我国氢能资源丰富,发展氢能能够丰富能源结构减少对外依赖。011行业驱动因素行业驱动因素1政策支持1氢能储运发展空间广阔1政策支持1政策从顶层设计方面规划氢能源汽车发展,2019年将"推动充电、加氢等设施建"首次写入《政府工作报告》，开启了燃料电池汽车的元年1氢能储运发展空间广阔1国际氢能委员会预测，到2050年，氢能产业将创造012行业驱动因素行业驱动因素基础设施建设技术突破基础设施建设中国氢能配套设施相关管理标注逐步完善，上海、佛山、武汉等地已制定出台了明确的加氢站管理办法，加氢站进度明显加快截至2020年底，中国在建与建成加氢站167座，其中47座已建成。技术突破燃料电池汽车自2001年起度过了约15年的技术积累时期通过国家项目引导、校企联合开发、重大活动试运营、企业完成燃料电池汽车技术探索和优化，达到量产、投放市场的标准。013行业现状行业现状氢能储存是国内氢能源发展的主要挑战，目前储氢方式主要分为低温液态储氢、高压气态储氢固体材料储氢及有机液体储氢四种。我国低温液态储氢技术应用较少且成本高，长期来看，在国内商业化应用前景不如另外3种储氢技术；固态储氢材料储氢性能卓越，是4种方式中最为理想的储氢方式，也是储氢科研领域的前沿方向之一，但是现在尚处于技术攻关阶段；高压气态储氢是我国最为成熟的储氢技术，低温液态储氢和有机液态储氢综合性能好，但亟待相关技术攻关以降低其成本014行业现状行业现状从各种储氢技术目前应用情况来高压气态储氢是目前应用最广泛的储氢方式从各种储氢技术目前应用情况来其均已在车载中有应用，但是中国的技术水平与国外还存在一定的差距。由于中国研发起步晚、原材料性能差等原因，中国生产的碳纤维还不能满足车用氢瓶的要求，主要依赖进口。高压气态储氢是目前应用最广泛的储氢方式高压气态储氢容器主要分为纯钢制金属瓶（I型），钢制内胆纤维环向缠绕瓶（II型），铝内胆纤维全缠绕瓶（Ⅲ型）及塑料内胆纤维缠绕瓶（IV型）4个类型。其中Ⅲ型瓶和Ⅳ型瓶具有重容比小、单位质量储氢密度高等优点，已广泛应用于氢燃料电池汽车。高压储氢瓶的工作压力一般为35~70兆帕，国内车载高压储氢系统主要采用35兆帕型Ⅲ瓶。015行业现状行业现状受疫情影响，2020年，中国氢能源汽车产销量下滑至1177辆。中国氢能源汽车前，保有量为7342辆得益于政策指引保驾护航、中国燃料汽车的发展和高压储氢瓶性能的不断提升，未来国内高压储氢瓶需求量将保持高速由2021年的增长，5036台增长至2025年的40685台。高压气态储氢是目前广泛应用的储氢方式，在国内外已经实现一定规模商用。这种技术路线主要通过高压储气瓶来实现氢气的储存和释放。根据材质的不同，高压储氢瓶分为纯钢制金属瓶（I型）、钢制内胆纤维缠绕瓶（II型）、金属内胆纤维缠绕瓶（III型）和塑料内胆纤维缠绕瓶（IV型）4种。016行业现状行业现状氢能产业链整体可以分为氢能制取、氢能储运、氢能应用三大环节，其中储运环节是高效利用氢能的关键，是影响氢能向大规模方向发展的重要环节。在氢能全产业链中，氢的储运是制约我国氢能和燃料电池产业发展的关键环节，因为氢气特殊的物理、化学性能，使得它储运难度大、成本高、安全性低。（1）重量轻、密度小:在所有元素中，氢的重量最轻、密度小，需要提高储运容器压力进而提高氢的密度来提高氢能利用的效率；（2）液化温度低:常压下氢气在-253℃温度才能液化，液化能耗高、静态蒸发损失大，对液氢储罐要求很高；（3）原子半径小:氢的原子半径非常小，氢气能穿过大部分肉眼看不到的微孔，在高温、高压下，氢气甚至可以穿过很厚的钢板；（4）性质活泼:氢气非常活泼，稳定性极差，泄露后易发生燃烧和爆炸，这些因素都对氢气的储运技术提出了挑战。从终端氢气价格组成来看，氢气储运成本占总成本的30%左右，经济、高效、安全的储运氢已成为当前制约氢能规模应用的主要瓶颈之一。017行业热点行业热点热点一高压气态储氢应用领域广泛热点二科研服务市场持续增长热点三行业产品质量整体提高热点一高压气态储氢应用领域广泛热点二科研服务市场持续增长高压气态储氢行业具有市场空间广阔、销售范围广、用户分散、单批数量少、销售单价高等特点。热点三行业产品质量整体提高高压气态储氢行业技术提升，多元化科研服务平台持续扩张，促进高价值服务企业品牌形成。行业产品化发展，集研发、生产、销售于一体的综合性科研服务企业逐渐增多。018行业制约因素行业制约因素压力风险依赖进口成本高充装风险压力风险因超温、充装过量等原因设备有可能强度不足而发生超压爆炸.储氢设备需要频繁重复充装，不但原有的裂纹类缺陷有可能扩展，而且可能在使用过程中萌发出新的裂纹，导致疲劳破坏。依赖进口成本高碳纤维复合材料占储氢瓶生产成本的60%以上，我国碳纤维需求量约占全球的34%左右（约78万成本高但产能却只占吨）17.3%，这意味着我国碳纤维对外依赖度超60%尤其是大丝束碳纤维领域近70%都依赖进口。充装风险）高压氢气储运设备在充装气体的时候，气体介质在压力降低时会放出大量的热量，通过热的传递过程，使得设备的各连接部分温度升高；温度过高可能会使充装气体的人员受到损害，同时也改变了设备承压材料的本构关系，影响到承压能力；在抽送或压缩氢气时、检修、动火过程中各种原因导致氢气与氧气或其它助燃气体混合，达到一定的浓度极限时，遇火源会引起爆炸事故。019行业问题行业问题质量参差不齐行业监管难度大高端产品发展落后质量参差不齐高压气态储氢行业缺乏完备的质量控制和质量保证体系，生产商缺乏统一的生产标准，行业内产品质量良莠不齐，导致产品的可靠性难以保证，丧失产品市场竞争力。行业监管难度大高端产品发展落后020行业发展建议行业发展建议2解决方案12解决方案22解决方案32解决方案12加快轻质、耐压、高储氢密度、高安全性的新型储罐的研发工作2解决方案22完善化学储氢技术中相关储氢机理，以期从理论角度找到提高储氢密度、降低放氢难度、提高氢气浓度的方法2解决方案32结合氢能的利用工艺、条件，合成高效的催化剂，优化配套的储氢技术，以综合提高氢能的利用效率。复合储氢技术的研发，综合各类储氢技术的优点，采用两种或多种储氢技术共同作用。探究复合储氢技术的结合机理，提高复合储氢技术的效率021竞争格局竞争格局竞争格局1竞争格局2竞争格局1医疗行业受经济周期影响较弱，于高压气态储氢企业而言具有“低风险、高收益”的特点，吸引众多新兴市场参与者加入其中。目前中国高压气态储氢行业市场企业数量众多，同质化竞争现象日趋严重，成为制约中国高压气态储氢行业行业发展的主要原因。中国高压气态储氢行业公司数量众多，但大多以简单融资租赁为主要业务方式，服务模式单一，同质化现象严重，为中国高压气态储氢行业行业的发展带来以下不良影响：（1）价格战引发收益率报价逐年下降：部分高压气态储氢行业公司为抓住优质客户资源，依靠价格战取得竞争优势，导致行业毛利率下降，医院选择合作企业时“唯价格论”，不利于行业良性发展；（2）过高授信加大财务风险：高压气态储氢行业公司对各家医院的总体授信额度偏高，甚至超过医院的偿还能力，为自身带来较大财务风险，不利于企业的长期发展。未来，高压气态储氢行业行业要想获得突破，首先需要企业间形成差异化竞争优势。竞争格局2中国政府正大力推动社会资本进入高压气态储氢行业，对高压气态储氢行业产品需求被迅速拉动，需求量呈现上升趋势，高压气态储氢行业企业进军国民经济大产业的战略窗口期已经来临。高压气态储氢行业各业态企业竞争激烈，当前，市场上50%以上的高压气态储氢行业企业有外资介入，包括中外独（合）资、台港澳与境内合资、外商独资等，纯内资本土高压气态储氢行业企业数目较少，约占高压气态储氢行业企业总数的25%。此外，商业银行逐步进入高压气态储氢行业，兴业银行、中心银行、民生银行等先后成立金融公司，涉足设备融资租赁业务。中国本土高压气态储氢行业企业根据租赁公司股东背景及运营机制的不同又可以划分为厂商系、独立系和银行系三类三类高压气态储氢行业企业各有优劣势：（1）高压气态储氢行业企业具有设备技术优势，主要与母公司设备销售联动，以设备、耗材的销售利润覆盖融资租赁成本；（2）独立系高压气态储氢行业企业产业化程度高，易形成差异化商业模式，提供专业化的融资租赁服务；（3）银行系高压气态储氢行业企业背靠银行股东，能够以较低成本获取资金，且在渠道体系等方面具备一定优势。022行业发展趋势行业发展趋势朝着大容量、轻量化、高压力、高效率方向发展单位成本将在规模优势下逐步下降朝着大容量、轻量化、高压力、高效率方向发展铝内胆纤维缠绕Ⅲ型瓶在国内市场占据主流，已开发出35MPa和70MPa两种容器，技术较为成熟，而塑料内胆纤维缠绕的IV型还处于起步阶段2020年12月2日，沈阳斯林达安科新技术有限公司（车用压缩氩气塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶通过“三新”评审。斯林达成为国内首家通过“三新”评审的车用压缩氢气塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶制造厂家。这也是国内首例通过"三新"评审的车用Ⅳ型储氢瓶。IV型储氢瓶具有轻量化、高压力、高储氢质量比和长寿命等特点较Ⅲ型瓶，Ⅳ型瓶在容积、单位质量储氢密度、爆破压力、压力循环次数和使用寿命等指标上都有提升，其中最显著的是压力循环次数次数上的增加，增幅达到193%，同时Ⅳ型储氢瓶的成本要比III型瓶的成本低，更具有市场优势，未来Ⅳ型储氢瓶将取代III型瓶单位成本将在规模优势下逐步下降高压储氢瓶是车载氢系统的重要组成部分，是燃料电池汽车的重要部件，随着生产量的扩大，单位成本将在规模优势下逐步下降。高压储氢瓶，由储氢瓶及辅助系统（BOP）两部分组成。从图中可以发现如果生产规模由1万套/年提升至50万套/年，其中储氢瓶与辅助系统成本下降幅度为别为20%和64%；碳纤维成本占比由45%上升至62%，成为影响最大的成本要素。023行业发展趋势行业发展趋势氢能给压力容器行业带来新机遇储氢材料要求不断提升氢能给压力容器行业带来新机遇氢能产业的发展给压力容器行业带来新的发展机遇，一方面，氢能储运设备是氢能利用的重要基础设施，是促进氢能产业展的必要支撑。另一方面，氢能产业发展将推动临氢、超高压、超低温以及纤维缠绕复合