高壓氣態(tài)儲氫行業(yè)深度調研與發(fā)展前景評估

高壓氣態(tài)儲氫行業(yè)深度調研與發(fā)展前景評估202X-XX-XX01高壓氣態(tài)儲氫行業(yè)定義高壓氣態(tài)儲氫行業(yè)定義高壓氣態(tài)儲氫是最常見的一種儲氫技術，通過高壓壓縮的方式將氣態(tài)氫儲存在大體積、質量重的氣瓶中。該儲氫方式簡便易行、能耗低成本低、充放氫速度快，在常溫下就可以進行放氬，零下幾十度低溫環(huán)境也能正常工作。目前，高壓氣態(tài)儲氫容器主要分為I型純鋼制金屬瓶、Ⅱ型鋼制內膽纖維纏繞瓶、Ⅲ型鋁內膽纖維纏繞瓶和IV型鋁合金內膽纖維纏繞瓶四類。國內主要將Ⅲ型瓶用于車載，N型瓶處于起步階段，未來將可能替代皿型瓶成為主流。隨著技術突破和逐步量產，安全性和成本高的問題將被逐步解決。2020年我國國家層面以及地方層面出臺了多個氫能相關政策和規(guī)劃以解決我國氫能領域的頂層設計尚不完善的問題，并且未來有必要繼續(xù)制定我國的氫能相關產業(yè)發(fā)展路線圖。2025年，全國加氫站達到1000座，氫燃料電池車保有量達到10萬輛，下游高速發(fā)展拉動儲氫需求。02發(fā)展起步階段(1970-1995年)發(fā)展起步階段(1970-1995年)在這個階段，石油危機引發(fā)全球對于能源發(fā)展的思考，試圖尋求可以替代石油的可再生能源。氫能具有無污染、燃料電池效益高于內燃機的優(yōu)勢被認為是最理想的代替能源并作為長期未來發(fā)展目標。積極發(fā)展階段(1996-2009年)自主研發(fā)階段(2010-2015年)全面規(guī)劃階段(2016-2020年)積極發(fā)展階段(1996-2009年)意識到氫能作為理想能源的可行性，全球汽車制造企業(yè)進入集中致力于燃料電池車和氫燃料電池研發(fā)階段。自主研發(fā)階段(2010-2015年)隨著氫燃料電池車研發(fā)初見成效，上游儲氫行業(yè)被越發(fā)重視，I型、Ⅱ型儲氫瓶由于密度低、氫脆問題嚴重無法投入車載使用，重心轉向Ⅲ型、IV型儲氫瓶研發(fā)以及原材料技術突破國產化。全面規(guī)劃階段(2016-2020年)國家發(fā)改委和國家能源局推出一系列能源技術創(chuàng)新規(guī)劃，可再生能源制氫、氫氣儲運技術、氫能與燃料電池技術創(chuàng)新作為重點發(fā)展內容，全面展開我國氫能產業(yè)布局。2020年盡管疫情重創(chuàng)全球經濟，但我國氫能發(fā)展勢頭不減。在我國，“碳中和”、“碳達峰”目標的提出以及相關規(guī)劃政策的出臺，助推氫氣儲能產業(yè)規(guī)?；l(fā)展03產業(yè)鏈產業(yè)鏈產業(yè)鏈上游產業(yè)鏈中游產業(yè)鏈下游產業(yè)鏈中游中國高壓儲氫瓶生產制造企業(yè)、國際高壓儲氫瓶生產制造企業(yè)04產業(yè)鏈產業(yè)鏈產業(yè)鏈上游產業(yè)鏈中游產業(yè)鏈下游產業(yè)鏈上游高壓氣態(tài)儲氫行業(yè)產業(yè)鏈上游為原材料供應商和零部件供應商，上游主要原材料碳纖維依賴進口是導致高壓儲氫行業(yè)成本居高不下的主要因素。高壓儲氫行業(yè)產業(yè)鏈上游主要是有原材料和零部件供應商，其中碳纖維復合材料是主要原材料2020年中國碳纖維的總需求為88萬噸，即使有新冠疫情的沖擊，依有28979的增長速度，而中國的運行產能僅有62萬噸，實際供應量185萬噸，2020年中國的碳纖維進口量304萬噸。約占總需求的6219%，中國碳纖維依賴進只參考卓爾泰克大絲束碳纖維的報價，國際售價為15美元/千克（約95元人民幣），國內售價為150元/千克，約為國際售價的15倍，導致下游國內高壓氣態(tài)儲氫瓶行業(yè)無競價優(yōu)勢產業(yè)鏈中游盡管自主研發(fā)和技術引進齊頭并進，中國高壓儲氫瓶領域仍被國外龍頭企業(yè)壟斷，中國高壓儲氫瓶處于快速研發(fā)中。產業(yè)鏈下游高壓氣態(tài)儲氫行業(yè)產業(yè)鏈下游企業(yè)主要是氫燃料電池整車制造商和加氫站，其中加氫站建設超額完成《節(jié)能與新能源汽車技術路線圖0》100座目標。高壓氣態(tài)儲氫行業(yè)產業(yè)鏈下游主要是氫燃料電池整車制造企業(yè)和加氫站。截至2020年12月底，中國累計建成118座加氫站（不含3座已拆除加氫站），其中建成的加氫站已投入運營101座，待運營17座，投用比例超過85%。此外，中國在建/擬建的加氫站數量達到為167座。同時，在2020年在國家“以獎代補”政策出臺較晚的情況下，仍然建成47座加氫站，超額完成《節(jié)能與新能源汽車技術路線圖0》中的"到2020年，加氫站數量達到100座"的目標。根據國內氫燃料電池乘用車企業(yè)研發(fā)起步時間、研發(fā)成果、項目團隊規(guī)模等維度，國內氫燃料電池乘用車企業(yè)可分為三個梯隊∶上海汽車起步早，且有榮威950燃料電池轎車約幾十臺的批量示范運行，可列為第一梯隊；一汽集團和長城汽車的燃料電池汽車項目，研發(fā)投入相對較早，且研發(fā)團隊有一定規(guī)模和研究成果，可位居第二梯隊；國內其它車企如廣汽、吉利、東風、長安等企業(yè)為第三梯隊，雖然國內已經有較多的企業(yè)開展研究，但與國外車企相比，還有很多提升空間05政治環(huán)境1政治環(huán)境1《產業(yè)結構調整指導目錄（2019年本）》《西部地區(qū)鼓勵類產業(yè)目錄》《新時代的中國能源發(fā)展》《產業(yè)結構調整指導目錄（2019年本）》涵蓋高效制氫、運氫及高密度儲氫技術，加氫站以及燃料電池相關內容，被列為"支持類《西部地區(qū)鼓勵類產業(yè)目錄》貴州省發(fā)展加工制造、氫能燃料電池制造、輸氫管道、加氫站等涉氫站；鼓勵陜西省發(fā)展風電、氫能等新能源及相關裝置制造產業(yè)；鼓勵內蒙古自治區(qū)發(fā)展高性能永磁、儲氫等稀土功能材料，器件開發(fā)及生《新時代的中國能源發(fā)展》加強發(fā)展綠氫制取、儲運和應用等氫能產業(yè)鏈技術裝備，促進氫能燃料電池技術鏈、氫燃料電池汽車產業(yè)鏈06政治環(huán)境2政治環(huán)境210頁1政策文件10頁2政策文件07政治環(huán)境2政治環(huán)境210頁3政策文件10頁4政策文件08經濟環(huán)境經濟環(huán)境我國對氫燃料電池汽車實行"以獎代補"政策,對入圍示范的城市群,按照其目標完成情況撥付獎勵資金。到2030年,中國氫氣需求量將達3500萬噸,在終端能源體系中6000占比5%;到2050年,氫氣需求量接近6000萬噸,可減排約7億噸二氧化碳,產業(yè)鏈年產值約12萬億元。09社會環(huán)境1社會環(huán)境1010201近年來，國家對氫能行業(yè)的重視不斷提高，技術創(chuàng)新成效顯著，基礎設施建設初具規(guī)模，政策及標準和法規(guī)體系逐步完善當前，政府重點從清潔制氫、氫能儲運、用氫成本等方面研究并提出氫能領域的示范目標和獎勵標準，以帶動氫能制取、儲運等環(huán)節(jié)的技術創(chuàng)新02隨著國家相關鼓勵引導政策密集出臺我國氫能發(fā)展呈現出新一輪熱潮，產業(yè)鏈發(fā)展不斷完善、利好消息頻傳而熱度持續(xù)升溫的碳中和、碳達峰話題，也使得作為減排有效途徑的氫能產業(yè)被持續(xù)關注。隨著氫能被正式納入"十四五"規(guī)劃和2035年遠景目標，未來氫能產業(yè)的國家戰(zhàn)略導向將更加清晰，產業(yè)頂層設計也將進一步獲得完善。010社會環(huán)境2社會環(huán)境2綠色環(huán)保的觀念逐漸深入人心，氫能社會接受度逐漸提高?，F有石油資源有限,尋求環(huán)境可持續(xù)發(fā)展,"雙技術成熟、成煤炭、天然氣碳"目標下減少碳排放,改變以碳為主的消費結構,全面向綠色環(huán)保轉型。當前能源結構依賴進口，我國氫能資源豐富,發(fā)展氫能能夠豐富能源結構減少對外依賴。011行業(yè)驅動因素行業(yè)驅動因素1政策支持1氫能儲運發(fā)展空間廣闊1政策支持1政策從頂層設計方面規(guī)劃氫能源汽車發(fā)展,2019年將"推動充電、加氫等設施建"首次寫入《政府工作報告》，開啟了燃料電池汽車的元年1氫能儲運發(fā)展空間廣闊1國際氫能委員會預測，到2050年，氫能產業(yè)將創(chuàng)造012行業(yè)驅動因素行業(yè)驅動因素基礎設施建設技術突破基礎設施建設中國氫能配套設施相關管理標注逐步完善，上海、佛山、武漢等地已制定出臺了明確的加氫站管理辦法，加氫站進度明顯加快截至2020年底，中國在建與建成加氫站167座，其中47座已建成。技術突破燃料電池汽車自2001年起度過了約15年的技術積累時期通過國家項目引導、校企聯合開發(fā)、重大活動試運營、企業(yè)完成燃料電池汽車技術探索和優(yōu)化，達到量產、投放市場的標準。013行業(yè)現狀行業(yè)現狀氫能儲存是國內氫能源發(fā)展的主要挑戰(zhàn)，目前儲氫方式主要分為低溫液態(tài)儲氫、高壓氣態(tài)儲氫固體材料儲氫及有機液體儲氫四種。我國低溫液態(tài)儲氫技術應用較少且成本高，長期來看，在國內商業(yè)化應用前景不如另外3種儲氫技術；固態(tài)儲氫材料儲氫性能卓越，是4種方式中最為理想的儲氫方式，也是儲氫科研領域的前沿方向之一，但是現在尚處于技術攻關階段；高壓氣態(tài)儲氫是我國最為成熟的儲氫技術，低溫液態(tài)儲氫和有機液態(tài)儲氫綜合性能好，但亟待相關技術攻關以降低其成本014行業(yè)現狀行業(yè)現狀從各種儲氫技術目前應用情況來高壓氣態(tài)儲氫是目前應用最廣泛的儲氫方式從各種儲氫技術目前應用情況來其均已在車載中有應用，但是中國的技術水平與國外還存在一定的差距。由于中國研發(fā)起步晚、原材料性能差等原因，中國生產的碳纖維還不能滿足車用氫瓶的要求，主要依賴進口。高壓氣態(tài)儲氫是目前應用最廣泛的儲氫方式高壓氣態(tài)儲氫容器主要分為純鋼制金屬瓶（I型），鋼制內膽纖維環(huán)向纏繞瓶（II型），鋁內膽纖維全纏繞瓶（Ⅲ型）及塑料內膽纖維纏繞瓶（IV型）4個類型。其中Ⅲ型瓶和Ⅳ型瓶具有重容比小、單位質量儲氫密度高等優(yōu)點，已廣泛應用于氫燃料電池汽車。高壓儲氫瓶的工作壓力一般為35~70兆帕，國內車載高壓儲氫系統(tǒng)主要采用35兆帕型Ⅲ瓶。015行業(yè)現狀行業(yè)現狀受疫情影響，2020年，中國氫能源汽車產銷量下滑至1177輛。中國氫能源汽車前，保有量為7342輛得益于政策指引保駕護航、中國燃料汽車的發(fā)展和高壓儲氫瓶性能的不斷提升，未來國內高壓儲氫瓶需求量將保持高速由2021年的增長，5036臺增長至2025年的40685臺。高壓氣態(tài)儲氫是目前廣泛應用的儲氫方式，在國內外已經實現一定規(guī)模商用。這種技術路線主要通過高壓儲氣瓶來實現氫氣的儲存和釋放。根據材質的不同，高壓儲氫瓶分為純鋼制金屬瓶（I型）、鋼制內膽纖維纏繞瓶（II型）、金屬內膽纖維纏繞瓶（III型）和塑料內膽纖維纏繞瓶（IV型）4種。016行業(yè)現狀行業(yè)現狀氫能產業(yè)鏈整體可以分為氫能制取、氫能儲運、氫能應用三大環(huán)節(jié)，其中儲運環(huán)節(jié)是高效利用氫能的關鍵，是影響氫能向大規(guī)模方向發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。在氫能全產業(yè)鏈中，氫的儲運是制約我國氫能和燃料電池產業(yè)發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié)，因為氫氣特殊的物理、化學性能，使得它儲運難度大、成本高、安全性低。（1）重量輕、密度小:在所有元素中，氫的重量最輕、密度小，需要提高儲運容器壓力進而提高氫的密度來提高氫能利用的效率；（2）液化溫度低:常壓下氫氣在-253℃溫度才能液化，液化能耗高、靜態(tài)蒸發(fā)損失大，對液氫儲罐要求很高；（3）原子半徑小:氫的原子半徑非常小，氫氣能穿過大部分肉眼看不到的微孔，在高溫、高壓下，氫氣甚至可以穿過很厚的鋼板；（4）性質活潑:氫氣非?；顫?，穩(wěn)定性極差，泄露后易發(fā)生燃燒和爆炸，這些因素都對氫氣的儲運技術提出了挑戰(zhàn)。從終端氫氣價格組成來看，氫氣儲運成本占總成本的30%左右，經濟、高效、安全的儲運氫已成為當前制約氫能規(guī)模應用的主要瓶頸之一。017行業(yè)熱點行業(yè)熱點熱點一高壓氣態(tài)儲氫應用領域廣泛熱點二科研服務市場持續(xù)增長熱點三行業(yè)產品質量整體提高熱點一高壓氣態(tài)儲氫應用領域廣泛熱點二科研服務市場持續(xù)增長高壓氣態(tài)儲氫行業(yè)具有市場空間廣闊、銷售范圍廣、用戶分散、單批數量少、銷售單價高等特點。熱點三行業(yè)產品質量整體提高高壓氣態(tài)儲氫行業(yè)技術提升，多元化科研服務平臺持續(xù)擴張，促進高價值服務企業(yè)品牌形成。行業(yè)產品化發(fā)展，集研發(fā)、生產、銷售于一體的綜合性科研服務企業(yè)逐漸增多。018行業(yè)制約因素行業(yè)制約因素壓力風險依賴進口成本高充裝風險壓力風險因超溫、充裝過量等原因設備有可能強度不足而發(fā)生超壓爆炸.儲氫設備需要頻繁重復充裝，不但原有的裂紋類缺陷有可能擴展，而且可能在使用過程中萌發(fā)出新的裂紋，導致疲勞破壞。依賴進口成本高碳纖維復合材料占儲氫瓶生產成本的60%以上，我國碳纖維需求量約占全球的34%左右（約78萬成本高但產能卻只占噸）17.3%，這意味著我國碳纖維對外依賴度超60%尤其是大絲束碳纖維領域近70%都依賴進口。充裝風險）高壓氫氣儲運設備在充裝氣體的時候，氣體介質在壓力降低時會放出大量的熱量，通過熱的傳遞過程，使得設備的各連接部分溫度升高；溫度過高可能會使充裝氣體的人員受到損害，同時也改變了設備承壓材料的本構關系，影響到承壓能力；在抽送或壓縮氫氣時、檢修、動火過程中各種原因導致氫氣與氧氣或其它助燃氣體混合，達到一定的濃度極限時，遇火源會引起爆炸事故。019行業(yè)問題行業(yè)問題質量參差不齊行業(yè)監(jiān)管難度大高端產品發(fā)展落后質量參差不齊高壓氣態(tài)儲氫行業(yè)缺乏完備的質量控制和質量保證體系，生產商缺乏統(tǒng)一的生產標準，行業(yè)內產品質量良莠不齊，導致產品的可靠性難以保證，喪失產品市場競爭力。行業(yè)監(jiān)管難度大高端產品發(fā)展落后020行業(yè)發(fā)展建議行業(yè)發(fā)展建議2解決方案12解決方案22解決方案32解決方案12加快輕質、耐壓、高儲氫密度、高安全性的新型儲罐的研發(fā)工作2解決方案22完善化學儲氫技術中相關儲氫機理，以期從理論角度找到提高儲氫密度、降低放氫難度、提高氫氣濃度的方法2解決方案32結合氫能的利用工藝、條件，合成高效的催化劑，優(yōu)化配套的儲氫技術，以綜合提高氫能的利用效率。復合儲氫技術的研發(fā)，綜合各類儲氫技術的優(yōu)點，采用兩種或多種儲氫技術共同作用。探究復合儲氫技術的結合機理，提高復合儲氫技術的效率021競爭格局競爭格局競爭格局1競爭格局2競爭格局1醫(yī)療行業(yè)受經濟周期影響較弱，于高壓氣態(tài)儲氫企業(yè)而言具有“低風險、高收益”的特點，吸引眾多新興市場參與者加入其中。目前中國高壓氣態(tài)儲氫行業(yè)市場企業(yè)數量眾多，同質化競爭現象日趨嚴重，成為制約中國高壓氣態(tài)儲氫行業(yè)行業(yè)發(fā)展的主要原因。中國高壓氣態(tài)儲氫行業(yè)公司數量眾多，但大多以簡單融資租賃為主要業(yè)務方式，服務模式單一，同質化現象嚴重，為中國高壓氣態(tài)儲氫行業(yè)行業(yè)的發(fā)展帶來以下不良影響：（1）價格戰(zhàn)引發(fā)收益率報價逐年下降：部分高壓氣態(tài)儲氫行業(yè)公司為抓住優(yōu)質客戶資源，依靠價格戰(zhàn)取得競爭優(yōu)勢，導致行業(yè)毛利率下降，醫(yī)院選擇合作企業(yè)時“唯價格論”，不利于行業(yè)良性發(fā)展；（2）過高授信加大財務風險：高壓氣態(tài)儲氫行業(yè)公司對各家醫(yī)院的總體授信額度偏高，甚至超過醫(yī)院的償還能力，為自身帶來較大財務風險，不利于企業(yè)的長期發(fā)展。未來，高壓氣態(tài)儲氫行業(yè)行業(yè)要想獲得突破，首先需要企業(yè)間形成差異化競爭優(yōu)勢。競爭格局2中國政府正大力推動社會資本進入高壓氣態(tài)儲氫行業(yè)，對高壓氣態(tài)儲氫行業(yè)產品需求被迅速拉動，需求量呈現上升趨勢，高壓氣態(tài)儲氫行業(yè)企業(yè)進軍國民經濟大產業(yè)的戰(zhàn)略窗口期已經來臨。高壓氣態(tài)儲氫行業(yè)各業(yè)態(tài)企業(yè)競爭激烈，當前，市場上50%以上的高壓氣態(tài)儲氫行業(yè)企業(yè)有外資介入，包括中外獨（合）資、臺港澳與境內合資、外商獨資等，純內資本土高壓氣態(tài)儲氫行業(yè)企業(yè)數目較少，約占高壓氣態(tài)儲氫行業(yè)企業(yè)總數的25%。此外，商業(yè)銀行逐步進入高壓氣態(tài)儲氫行業(yè)，興業(yè)銀行、中心銀行、民生銀行等先后成立金融公司，涉足設備融資租賃業(yè)務。中國本土高壓氣態(tài)儲氫行業(yè)企業(yè)根據租賃公司股東背景及運營機制的不同又可以劃分為廠商系、獨立系和銀行系三類三類高壓氣態(tài)儲氫行業(yè)企業(yè)各有優(yōu)劣勢：（1）高壓氣態(tài)儲氫行業(yè)企業(yè)具有設備技術優(yōu)勢，主要與母公司設備銷售聯動，以設備、耗材的銷售利潤覆蓋融資租賃成本；（2）獨立系高壓氣態(tài)儲氫行業(yè)企業(yè)產業(yè)化程度高，易形成差異化商業(yè)模式，提供專業(yè)化的融資租賃服務；（3）銀行系高壓氣態(tài)儲氫行業(yè)企業(yè)背靠銀行股東，能夠以較低成本獲取資金，且在渠道體系等方面具備一定優(yōu)勢。022行業(yè)發(fā)展趨勢行業(yè)發(fā)展趨勢朝著大容量、輕量化、高壓力、高效率方向發(fā)展單位成本將在規(guī)模優(yōu)勢下逐步下降朝著大容量、輕量化、高壓力、高效率方向發(fā)展鋁內膽纖維纏繞Ⅲ型瓶在國內市場占據主流，已開發(fā)出35MPa和70MPa兩種容器，技術較為成熟，而塑料內膽纖維纏繞的IV型還處于起步階段2020年12月2日，沈陽斯林達安科新技術有限公司（車用壓縮氬氣塑料內膽碳纖維全纏繞氣瓶通過“三新”評審。斯林達成為國內首家通過“三新”評審的車用壓縮氫氣塑料內膽碳纖維全纏繞氣瓶制造廠家。這也是國內首例通過"三新"評審的車用Ⅳ型儲氫瓶。IV型儲氫瓶具有輕量化、高壓力、高儲氫質量比和長壽命等特點較Ⅲ型瓶，Ⅳ型瓶在容積、單位質量儲氫密度、爆破壓力、壓力循環(huán)次數和使用壽命等指標上都有提升，其中最顯著的是壓力循環(huán)次數次數上的增加，增幅達到193%，同時Ⅳ型儲氫瓶的成本要比III型瓶的成本低，更具有市場優(yōu)勢，未來Ⅳ型儲氫瓶將取代III型瓶單位成本將在規(guī)模優(yōu)勢下逐步下降高壓儲氫瓶是車載氫系統(tǒng)的重要組成部分，是燃料電池汽車的重要部件，隨著生產量的擴大，單位成本將在規(guī)模優(yōu)勢下逐步下降。高壓儲氫瓶，由儲氫瓶及輔助系統(tǒng)（BOP）兩部分組成。從圖中可以發(fā)現如果生產規(guī)模由1萬套/年提升至50萬套/年，其中儲氫瓶與輔助系統(tǒng)成本下降幅度為別為20%和64%；碳纖維成本占比由45%上升至62%，成為影響最大的成本要素。023行業(yè)發(fā)展趨勢行業(yè)發(fā)展趨勢氫能給壓力容器行業(yè)帶來新機遇儲氫材料要求不斷提升氫能給壓力容器行業(yè)帶來新機遇氫能產業(yè)的發(fā)展給壓力容器行業(yè)帶來新的發(fā)展機遇，一方面，氫能儲運設備是氫能利用的重要基礎設施，是促進氫能產業(yè)展的必要支撐。另一方面，氫能產業(yè)發(fā)展將推動臨氫、超高壓、超低溫以及纖維纏繞復合