氢能源行业专题报告：气态氢气储运技术迭代路线明确，产业化提速

（报告出品：中银证券）

氢气储运具备必要性

储运可解决氢气供需错配

制氢成本差异创造氢气贸易空间：氢能储运分为储氢、运氢两个环节，是连接上游制氢和下游用氢 的桥梁，是氢能产业链中不可或缺的关键环节。绿电制氢是重要的氢气来源，风光资源较好的地区 新能源发电成本更低，因此制氢成本更低，适合作为氢气出口方。根据氢能联盟预测，到 2050 年， 智利、中国等风光资源较好的地区，制氢成本可降低至 1 美元/kg，而日本、韩国等地制氢成本或 达到 4 美元/kg。不同地区的制氢成本差异，为氢气贸易、氢气储运创造良好的发展空间。

我国氢气供需存在错配：目前我国绿氢示范项目多位于西部地区，全球最大的光伏绿氢生产项目— —中石化库车年产 2 万吨绿氢项目位于新疆；年产绿氢约 1 万吨的三峡准格尔旗纳日松光伏制氢项 目位于内蒙古。同时，东部地区具备大量氢气需求，以交通领域为例，我国燃料电池汽车 5 大示范 城市群分别为北京、上海、广东、河南、河北，大部分地区位于东部省份。虽然我国西部地区风、 光资源优渥，具备低成本、大规模制取绿氢条件，但东部地区氢气需求量相对更大。我们认为，随 着西部制氢项目建设速度加快，氢储运技术发展必要性有望提升。

氢气储运降本空间大

氢气成本降低有望提升下游应用积极性：考虑到终端氢气的不同用途，氢气终端成本主要由制氢成 本、储运、分配（加注）成本构成，储运成本占比较高。根据中国氢能联盟数据，加氢站终端氢气 成本中，储运成本占比约 30%。根据美国能源部发布的《国家清洁氢能战略和路线图》，美国能源 部目标 2030 年将电解水制氢成本由 7-5 美元/kg 降至 1 美元/kg，将氢气储运及加注成本由 9-11 美 元/kg 降至 2 美元/kg。我国氢能示范应用主要围绕工业副产氢和可再生能源制氢地附近，通常氢源、 用氢地距离相距在 200km 以内，随着氢气储运成本下降，单一氢源经济性半径扩大，氢能应用有 望扩大。

经济性为王，氢气储运成本优选 5 元/kg 以内：终端氢气价格对下游需求有重要影响。根据国家能 源局发布的《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》，各示范城市加氢站氢气零售价格不高于 35 元/kg 才可获得对应奖励积分，并以奖励积分作为获得补贴奖励条件。根据我们测算，当终端氢 气价格降至 25-35 元/kg，氢燃料电池重卡运营成本可相对柴油重卡具备经济性，此时对应氢气储运 成本约 5-10 元/kg。

高压气态储运技术成熟、具备性价比

氢气储运下分多种技术路线：根据储运阶段氢气物理性质差异，氢气储运方案可分为气态储运、固 体储运、液态储运 3 种。气态储运通常指高压气态储运，即在储氢环节给氢气加压，提升单位体积 下氢气密度，并通过管道或者长管拖车的方案将氢气运输；固态输运主要通过氢气与储氢材料发生 物理/化学反应，将氢气储存在储氢材料内，通过车辆运输储氢材料的方式完成氢气的转移；液态 储运相对复杂，其包括低温液态储运、有机液态储运、液氨输运、绿色甲醇储运等方式，具体运输 方式包括罐车、管道等方案。

气态储运已在我国广泛应用：我国高压气态储运、低温液态储运技术相对成熟，已经开始逐步产业 化。高压气态储运、低温液态储运仅改变氢气的物理性质，其中高压气态储运是目前应用最广泛、 最成熟的技术。根据头豹研究院，截至 2022 年我国高压气态路线占总储运方案比例约 98%，其中 长管拖车方案占比超过 90%。长管拖车的储氢压力多为 20MPa，在 20MPa 的压力下，氢气密度可 由常温常压下的 0.089kg/m3 提升至 14.5kg/m3，储氢密度是常温常压氢气的 160 倍。氢气气态储运 是我国车用储氢及固定式加氢站采取的主要方案。

短期内，高压气态储氢相对低温液态储氢具备性价比：低温液态储氢的储氢密度相对高压储氢具备 优势，但是其需要对氢气进行低温液化处理，因此能耗较高。根据中国氢能联盟数据，高压气态储 氢每公斤满氢气能耗约 0.2-1.3kWh，而低温液态储氢每公斤氢气能耗约 15kWh，其预计在短途运 输情况下高压气态氢气储运成本约 0.3-2.02 元/kg，而低温液态氢气储运成本约 12.25 元/kg。

长管拖车适用于短途储运，储氢瓶是核心设备

长管拖车适合氢气短途运输

长管拖车原用于压缩天然气（CNG）运输：长管拖车最早于 1960 年由美国 CPI 研制。1987 年，我 国引入长管拖车，主要使用长管拖车将天然气运输到没有天然气管网的地区或很难修建管网的城市， 以弥补天然气长输管道的不足。长管拖车可被分为管束式集装箱（框架式）、长管拖车（捆绑式） 两种。两者的区别在于是否存在框架，框架式长管拖车需要先将气瓶固定在框架上，再将框架固定 在走行装置上；捆绑式长管拖车则将气瓶通过捆绑带直接固定在走行装置上。捆绑式长管拖车减少 了框架重量，因此可以装配更多的气瓶，从而实现更高的运输效率，管束式集装箱安全性更高。我 国目前主要针对管束式集装箱制定氢能运输标准。

长管拖车是我国运输氢气的常用工具：长管拖车一般携带 6-10 只压力 20MPa、单瓶容积 2-3m 3 的 无缝高压气瓶，可充装氢气约 4000Nm 3，单车运氢规模约 360kg。我国早期氢能示范应用主要围绕 工业副产氢和可再生能源制氢产地附近，制氢场景与用氢场景之间距离多半在 200km 以内，而短 途运输的场景下，长管拖车具备一定性价比，因此我国较多使用长管拖车运氢。根据头豹研究院数 据，截至 2022 年，我国长管拖车储运方案市场占比超过 90%。

短期内“高压气态储氢”+“长管拖车运输”是储运氢气主流路线：氢能产业仍在产业化初期，短 期内依靠需政策推动。我国多省市均选择高压气态储氢为目前发展路线，以上海、河南为例根据 《上海市氢能产业发展中长期规划（2022-2035 年）》，上海将重点发展高压气态储氢和长管拖车 输氢；根据《河南省氢能产业发展中长期规划（2022—2035 年）》，河南将突出氢气“就近消纳” 原则，重点发展高压气态储氢和长管拖车运输。根据各地氢能产业发展中长期规划，我们认为，短 期内我国仍将以“高压气态储氢”+“长管拖车运输”为主流储运路线。

长管拖车单次运输耗时较久，提升运输效率为后续方向：氢气经过脱水、脱氧等净化流程后，经过 氢压缩机压缩至 20MPa，由装气柱充装入集装管束运输车，充气时间约 1.5-2.5 小时。经运输车运 至目的地后通过高压卸车胶管把集装管束运输车和卸气柱相连接，卸气柱和调压站相连接，20MPa 氢气由调压站调整到适当压力后并入加氢站或氢气管网，卸气时间约 1.5-3 小时。长管拖车单次充 气、卸气合计耗时约 3-5.5 小时，我们认为，提升长管拖车运输氢气的效率为后续发展方向，目前 主流方案包括提升储氢瓶的储氢压力、提升储氢瓶容量、降低储氢瓶自重为主流发展方向。

高压力、大容量、轻量化是储氢瓶发展方向

优化储氢瓶性能提升单车载氢量，降低单位运输成本

储氢瓶材料、结构不断升级，带动储氢性能提升：储氢瓶是储存高压气态氢气的容器，常见储 氢瓶主要有 4 种，主要区别在材料、结构方面。4 种储氢瓶分别为Ⅰ型瓶（全金属结构）、Ⅱ型 瓶（金属内胆纤维环向缠绕结构）、Ⅲ型瓶（金属内胆纤维全缠绕结构）、Ⅳ型瓶（非金属内 胆纤维全缠绕结构）。Ⅳ型瓶使用非金属内胆，储氢性能较优。若使用金属内胆，溶于金属中 的氢原子可能聚合为氢分子，并导致金属内部应力集中，最终导致金属内部形成细小裂纹，裂 纹将对储氢材料造成损伤，这种现象被称为氢脆现象。由于Ⅳ型储氢瓶不使用金属内胆，因此 可降低储氢瓶的氢脆敏感度。

优化储氢瓶性能可提升单车运氢规模：长管拖车一般由数只大容量气瓶组成储氢主体，若保持单车 携带气瓶数量不变，则气瓶性能决定单车运氢规模。从Ⅰ型瓶到Ⅳ型瓶，储氢瓶的储氢压力上限、 储氢密度均有不同程度优化，使用Ⅲ型瓶、Ⅳ型瓶可提升单车运氢规模。国内常用Ⅰ型瓶、Ⅱ型瓶 作为长管拖车输运氢气的容器，其多采用 20MPa 的储氢压力，单车运氢量约 300kg；若升级长管拖 车携带容器至Ⅳ型瓶，则单车输运氢气量可提升至 1000kg 以上。Quantum 公司推出的长管拖车 VP5000-H，已经可以实现在 35MPa 的压力下实现高达 1,195kg 的氢气储运量，氢气储运能力较国 内常规水平提升约 300%。

短途情况下，利用长管拖车输运氢气成本较低：长管拖车运输氢气的成本主要包括人工费用、车辆 过路/保养费用、燃油费等。根据我们的测算，在 20MPa 储氢压力、输运距离 200km 下，氢气输运 成本约 6.83 元/kg；若输运距离提升至 300km，则氢气输运成本约 11.03 元/kg，超过 10 元/kg 经济 线。我们认为，若不对长管拖车储氢量升级，则长管拖车储运半径在 260km 以内。

提升氢气输运规模可提升长管拖车经济半径：长管拖车运行成本主要与行驶距离相关，若单车输运 氢气规模上升，可降低长管拖车往返频率、减少长管拖车数量，达到降低运输成本、提升经济半径 的效果。根据我们测算，若单车运氢规模 200kg，则长管拖车经济性半径在 200km 以内；若单车运 氢规模达到 600kg，则长管拖车经济性半径可提升至 450km 左右。

提升储氢压力可提升单车带氢量

储气压力越大，储氢量越高：高压气态储氢的原理是给氢气加压，从而提升单位体积内的氢气分子 含量。单位温度下，氢气所受压力越高，氢气密度越大，单位体积内储氢量越大。根据氢启未来网 数据，在 25℃、20MPa 下，氢气密度约为 14.5kg/m3；若将压力提升至 30MPa，氢气密度或提升至 20.5kg/m3。假设一台长管拖车携带 10 只钢瓶，单瓶公称容积 2.25m3，在 20MPa、30MPa 的氢气压 力下，单车带氢量分别约为 330kg、450kg。

我国长管拖车运氢压力已逐步提升：我国长管拖车运氢压力已在逐步提升。我国 20MPa 长管拖车 市占率较高，2020 年，中集安瑞科已完成 30MPa 长管运氢气瓶研发，2023 年以来我国开始逐步使 用储运压力 30MPa 的长管拖车运氢，浙江蓝能已经具备“30MPa 缠绕气瓶管束式集装箱”、 “52MPa 缠绕式管束集装箱”生产能力。海外已经开始使用 50MPa 长管拖车进行运氢，Hexagon Lincoln 公司研制的纤维全缠绕高压氢气瓶公称压力为 25-54MPa，单车运氢量可达 720-1350kg。

应用Ⅲ型瓶、Ⅳ型瓶可降低储氢瓶自重，提升单车带氢量

传统长管拖车自重较重，运氢量较小：长管拖车的额定质量 35 吨，传统长管拖车在 20MPa 下输运 CNG 的最大充装质量可超过 3 吨，质量占比约 10%。而氢气密度较小，常见的 20MPa 长管拖车的 氢气充装质量仅占拖车总质量的 1%-2%。根据氢启未来网数据，使用 20MPa、Ⅰ型、Ⅱ型瓶输运 氢气的最大允许充装量仅 300-500kg。我们认为，降低储氢瓶自重是提升氢气运载能力的可行方案 之一。

降低储氢瓶重量是提升长管拖车输运氢气重量的可行方案：传统长管拖车的质量主要集中在储氢瓶 上。根据众邦产业数据，1 只容积 3800L 的Ⅰ型储氢瓶重量约 4.5 吨，若一辆长管拖车配备 6 只储 氢瓶，则储氢瓶重量已达到 27 吨，占长管拖车额定质量比例约 80%。若以保持单瓶储氢重量不变 为前提，降低储氢瓶重量可提升携带储氢瓶数量，从而提升单车输氢规模、降低输氢成本。

Ⅲ型瓶、Ⅳ型瓶重量较轻，可用于车辆减重：根据北极星氢能网，同等容积下Ⅲ型瓶较Ⅱ型瓶轻约 50%，而Ⅳ型瓶可较Ⅲ型瓶进一步减重约 25%。我们认为，应用Ⅲ型瓶、Ⅳ型瓶于长管拖车输运氢 气或成为长管拖车减轻自重的可行方案。

我国或将逐步应用Ⅲ型瓶、Ⅳ型瓶于氢气输运阶段

我国或将逐步应用Ⅲ型瓶于氢气输运阶段：2020 年我国科技部将“公路运输用高压、大容量管束 集装箱氢气储存技术”列入“可再生能源与氢能技术”重点专项，主要目标为研制 50MPa 以上大 容量碳纤维缠绕储氢瓶与管束式集装箱。2023 年 2 月 18 日，T/CATSI05008—2023《压缩氢气铝内 胆碳纤维全缠绕瓶式集装箱专项技术要求》发布，该标准由中集安瑞科旗下石家庄安瑞科主导制订。该技术要求主要针对压缩氢气铝内胆碳纤维全缠绕瓶式集装箱（Ⅲ型瓶集装箱），其要求集装箱中 的铝内胆碳纤维全缠绕瓶（Ⅲ型瓶）公称工作压力需大于 30MPa，技术要求在压力方面实现突破。

产业化方面，2023 年 9 月 12 日，石家庄安瑞科生产的国内首个 30MPa 碳纤维缠绕管束式氢气集装 箱下线并实现批量生产。浙江蓝能也已经具备“30MPa 缠绕气瓶管束式集装箱”、“52MPa 缠绕 式管束集装箱”生产能力，单车运氢量或逐步提升。

海外大容量气瓶已突破，我国正在逐步攻克大容量Ⅳ型储氢瓶生产：Quantum 公司已经具备大容量 Ⅳ型瓶生产能力，其生产的Ⅳ型瓶容积可达到近 1000L，单瓶储氢压力 35MPa。Hexagon Lincoln 公司研制的纤维全缠绕高压氢气瓶公称压力为 25-54MPa，单车运氢量可达 720-1350kg。我国正在 对大容量Ⅳ型储氢瓶生产进行攻关。2021 年，国机集团合肥通用机械研究院牵头启动国家重点研 发计划项目“公路运输用高压、大容量管束集装箱氢气储存技术”实施方案论证，旨在突破大容量 塑料内胆材料改性与精密成型、高储氢密度Ⅳ型复合材料气瓶及管束集装箱设计制造等关键技术。项目主要研制 52MPa 大容量（1500L 以上）Ⅳ型储氢瓶和管束集装箱，目标管束集装箱储氢量超过 1000kg。

储氢瓶市场空间广阔：燃料电池汽车销售带动移动式储氢瓶需求，加氢站建设提速创造固定式储氢 瓶及长管拖车储运氢气需求。根据我们测算，2022-2025 年，受益于燃料电池汽车销量提升，我国 车载储氢瓶需求有望由 6.9 万只提升至 35 万只，车载储氢瓶市场空间有望达到 101.5 亿元，2022- 2025 车载储氢瓶市场复合增速约 61%。2022-2025 年，我国加氢站建设亦有望提速，2025 年加氢站 储氢瓶及长管拖车储氢瓶市场空间有望达到 23.8 亿元。2025 年我国储氢瓶市场空间有望达到 125.3 亿元，2022-2025 车载储氢瓶市场规模复合增速约 64%。

储氢瓶加速国产化，产能规划已超 30 万只：我国储氢瓶生产企业主要包括天海工业、中材科技、 中集安瑞科、未势能源等。中集安瑞科于 2021 年 3 月与 Hexagon Purus AS 合作计划建立年产能约 为 10 万支车载储氢瓶的生产线；中材科技已建设完成年产 10 万只氢气瓶智能化缠绕生产线，具备 3 万只储氢瓶产能，预计 2023 年底将具备 5 万只储氢瓶产能，“十四五”末期形成 20 万只产能。我国储氢瓶生产企业远期规划Ⅳ型储氢瓶产能已超过 50 万只。

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