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氫儲運是氫能實現(xiàn)規(guī)?；瘧玫年P(guān)鍵環(huán)節(jié)

氫儲運是氫能產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

氫能產(chǎn)業(yè)鏈包括制氫、儲運氫以及下游應用三大環(huán)節(jié)。作為能夠真正實現(xiàn)零碳排放的清潔能源，氫能在實現(xiàn)碳減排的 同時，還存在著易燃易爆、擴散系數(shù)大等特點，因此，儲運作為氫能從生產(chǎn)到應用的“連接者”，是氫能產(chǎn)業(yè)鏈中的 關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

我國氫能資源和需求呈逆向分布，且氫儲運在氫能總成本中占比較高。目前我國氫能資源呈現(xiàn)出“西富東貧、北多南 少”的特征，而氫能需求則主要分布在南方和沿海地區(qū)。且考慮到未來綠氫占比提升，而風光資源多集中于我國三北 地區(qū)，這將進一步加劇氫能生產(chǎn)與需求的矛盾，因此氫儲運的重要性不斷凸顯。與此同時，氫能運輸成本占氫能終端 售價的比例高達40%~50%，對氫的規(guī)?；瘧弥陵P(guān)重要。

政策驅(qū)動氫儲運體系快速發(fā)展

利好政策陸續(xù)下發(fā)，促進氫儲運體系加速構(gòu)建。近年來政府部門陸續(xù)下發(fā)數(shù)份氫能政策，其中多個政策對氫儲運技術(shù) 發(fā)展、氫儲運體系構(gòu)建等方面提出了明確規(guī)劃，要求并鼓勵加快氫儲運技術(shù)攻關(guān)，驅(qū)動氫儲運體系快速發(fā)展。

儲氫方式主要包括物理儲氫和化學儲氫

儲氫方式可分為物理儲氫和化學儲氫，其中物理儲氫技術(shù)較為成熟。現(xiàn)有的儲氫技術(shù)可分為物理儲氫和化學儲氫，其 中以高壓氣態(tài)儲氫和低溫液態(tài)儲氫為代表的物理儲氫技術(shù)成熟度較高、應用更為廣泛，而固態(tài)金屬儲氫雖然安全性高 且單位運輸量大，但由于成本較高尚未大范圍普及。化學儲氫中，有機溶液儲氫和液氮/氨氫商業(yè)化應用相對成熟， 甲醇儲氫則由于腐蝕性和揮發(fā)性強而使用場景較為有限?？傮w看來，物理儲氫是當下主流的儲氫方式，但化學儲氫有 望成未來重要的發(fā)展方向。

運氫的方式主要有固、液、氣三種

運氫的方式分為固、液、氣三種，根據(jù)氫氣狀態(tài)可選用不同的運輸方式。針對氣氫運輸，往往采用集裝格、長管拖車 和管道運輸?shù)姆绞?，其中管道運輸雖然運輸量明顯較高，但受限于投資門檻較高且技術(shù)難度較大，目前國內(nèi)還處于小 規(guī)模發(fā)展階段。液氫運輸和固氫運輸方面，我國尚處于試驗階段，僅有少量應用落地。

氫能供應可分為現(xiàn)產(chǎn)現(xiàn)用、短途供氫和長距離供氫三種

氫儲運可根據(jù)資源稟賦、應用規(guī)模與形式靈活調(diào)整，整體構(gòu)建出三種氫供應鏈。場景1，在可再生能源或煤炭、石油 、天然氣等傳統(tǒng)化石能源資源較為豐富的地區(qū)，能夠建造出大型氫能供應中心并采用就地制氫后直接應用的方式，這 種場景下氫儲運的成本幾乎為零；場景2，以加氫站、建筑、家庭為單位的小型用氫主體往往可以通過區(qū)域內(nèi)短距離 的儲運氫方式進行供氫；場景3，在缺少氫源的地區(qū)，用氫需求往往需要通過大量長距離的氫儲運方式進行滿足。

高壓氣態(tài)儲氫適用于短距離小規(guī)模運輸場景

氣態(tài)儲氫：現(xiàn)階段以高壓長管拖車為主

現(xiàn)階段氣態(tài)氫氣儲運方法以高壓長管拖車為主。高壓氣態(tài)氫能儲運是目前工業(yè)中使用最普遍、最直接的氫能儲運方式 ，通過連接減壓閥即可方便、快捷釋放所需氫氣。具有運營成本低、壓縮氫氣技術(shù)成熟、承壓容器結(jié)構(gòu)簡單、能耗較 小、氫氣充放響應速度快等優(yōu)點。目前我國高壓氫氣運輸以長管拖車為主，結(jié)合集裝格小范圍補充。其中集裝格由多 個40L的、壓力為15Mpa的高壓儲氫鋼瓶組成，運輸較為靈活，適用于需求量小的加氫站；長管拖車則適用于需求量 略大的運氫場景，目前國內(nèi)的加氫站目前多采用此類方式運輸。

氣態(tài)儲氫：車用高壓儲氫氣瓶以III型瓶和IV型瓶為主

高壓氣瓶為氫氣儲運的核心設備，車用場景下以III型瓶和IV型瓶為主。用于氫儲運的高壓氣瓶主要包括純鋼制金屬瓶 （I型）、鋼制內(nèi)膽纖維纏繞瓶（II型）、鋁內(nèi)膽纖維纏繞瓶（III型）及塑料內(nèi)膽纖維纏繞瓶（IV型）。其中加氫站等 固定式儲氫瓶多用I型、II型鋼制氫瓶，但由于I型和II型瓶儲氫密度低、氫脆問題嚴重，因此現(xiàn)階段車用儲氫容器主要 為III型瓶和IV型瓶。

氣態(tài)儲氫：車用高壓儲氫氣瓶成本中材料占比較高

高壓儲氫氣瓶的成本主要由碳纖維復合材料、閥門等組成。以廣泛用于車載運氫的III型瓶和IV型瓶為例，碳纖維復合 材料在兩類儲氫瓶中的成本占比均在60%~80%之間，其次為閥門、平衡儲罐、調(diào)節(jié)器等。近年來我國碳纖維的產(chǎn)能 與產(chǎn)量不斷攀升，國產(chǎn)化率持續(xù)提高，2022年我國大陸碳纖維運行產(chǎn)能11.2萬噸，占全球運行產(chǎn)能約43.3%，較 2021年提升12.8%。預計隨著我國碳纖維產(chǎn)能的持續(xù)擴張，有望帶動高壓儲氫氣瓶成本下降。

氣態(tài)儲氫：高壓長管拖車適用于短距離運輸場景

高壓長管拖車適用于短距離運輸場景。在假定壓縮設備價格、人工費、百公里油耗、單位耗電量等核心參數(shù)不變時， 通過改變運輸距離來測算高壓長管拖車的運氫成本變動?？梢钥吹?，隨著運輸距離的拉長，高壓長管拖車運輸成本顯 著攀升，從經(jīng)濟性角度考量一般適用于短距離運輸。

氣態(tài)儲氫：降本路徑主要為提升高壓儲氫氣瓶設備壓力

高壓長管拖車的降本路徑主要為提升高壓儲氫氣瓶設備壓力。假設其他條件不變而改變氫氣瓶的設備壓力，可以看到 儲氫氣瓶壓力越大，單位氫氣運輸成本越低。因此，我們預計未來氣氫運輸?shù)闹饕当韭窂綖樘嵘邏簝錃馄康脑O 備壓力，即伴隨儲氫氣瓶從設備壓力較小的I型向設備壓力較大的IV型轉(zhuǎn)變，高壓長管拖車的運氫成本將持續(xù)下降。

低溫液態(tài)儲氫技術(shù)進展較快，有機液態(tài)儲氫步入工業(yè)化

低溫液態(tài)儲氫技術(shù)進展較快，有機液態(tài)儲氫向工業(yè)化生產(chǎn)過渡

低溫液態(tài)儲氫應用規(guī)模不斷擴大，有機液態(tài)儲氫逐漸向工業(yè)化生產(chǎn)過渡。（1）低溫液態(tài)儲氫是指將氫氣經(jīng)過壓縮后 ，深冷到21K以下使其變?yōu)橐簹?，并儲存在低溫絕熱的真空容器當中，其在氫能應用中具備儲運量更大、純度高、充 裝更快、占地更小等優(yōu)勢；我國低溫液態(tài)儲氫技術(shù)近年來不斷發(fā)展，相關(guān)投資和項目密集出現(xiàn)。（2）有機液態(tài)儲氫 是指借助烯烴、炔烴或芳香烴等不飽和液體有機物和氫氣的可逆反應、加氫反應實現(xiàn)氫儲存，并借助脫氫反應實現(xiàn)氫 的釋放的化學儲運氫過程；目前有機液態(tài)儲氫技術(shù)還處于從實驗室向工業(yè)化生產(chǎn)的過渡階段。

低溫液氫儲運：成本對運輸距離不敏感，適合大規(guī)模遠距離運輸

液氫的運輸形式包括拖車、槽車和槽船等，制備過程中規(guī)模效應明顯。液氫的儲運方式可以分為兩類，即采用容器儲 運和采用管道輸運。其中,容器儲運在儲存結(jié)構(gòu)形式上一般采用球形儲罐和圓柱形儲罐，在運輸形式上采用液氫拖車、 液氫鐵路槽車和液氫槽船等。相較于氣氫儲運，液氫具有便于儲運車載、安全性高、氣化純度高等優(yōu)點，但也因制備 過程較為復雜而存在著技術(shù)門檻較高、液化工廠投資大、能耗較高等缺點。

液氫成本對運輸距離不敏感，適合大規(guī)模遠距離運輸。在車輛購置成本、人工成本、燃油費、車速等條件不變的情況 下，改變液氫運輸距離，進而測算其運輸成本的變化。由測算可知，液氫綜合運輸成本隨著運輸距離的增長而緩慢上 升，基本能夠控制在5元/kg以內(nèi)，且每增加100km的運輸距離，單位kg運輸成本約增加0.8元，敏感度遠低于同等條 件下的氣氫運輸?？紤]到液氫運輸規(guī)模往往較大，因此我們認為液氫適合大規(guī)模遠距離運輸場景。

低溫液氫儲運：液氫項目建設和裝備邁向國產(chǎn)化

液氫領(lǐng)域發(fā)展勢頭良好，國內(nèi)企業(yè)紛紛布局。近年來液氫領(lǐng)域的國產(chǎn)化程度提升，多家國內(nèi)企業(yè)紛紛上馬液氫制備項 目以及核心裝備制造項目。伴隨著我國企業(yè)液氫制備與裝備項目的持續(xù)推進，預計將助力我國氫能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

有機液氫儲運：主要包括液氨載氫、甲苯/甲基載氫和甲醇載氫

有機液氫儲運主要包括液氨載氫、甲苯/甲基載氫和甲醇載氫。有機液體以及氨氣輸運氫氣作為氫氣儲運方法，在長 距離、大規(guī)模的氫氣輸送方面具有一定優(yōu)勢，但是其雜質(zhì)氣體含量高，高純氫氣使用時需要重新純化。從運輸介質(zhì)上 看，有機液氫儲運主要包括液氨載氫、甲苯/甲基載氫以及甲醇載氫。

有機液氫儲運：國內(nèi)多個項目陸續(xù)啟動，商業(yè)化挑戰(zhàn)仍存

國內(nèi)多家企業(yè)啟動有機液氫儲運項目，成本和技術(shù)為其商業(yè)化挑戰(zhàn)。近年以來國內(nèi)多個有機液氫儲運項目陸續(xù)落地， 圣元環(huán)保、東方電氣等企業(yè)以及中國化學科研院、中國船舶712所等研究所紛紛表示其正在開發(fā)有機液體儲氫或已有 相關(guān)研究項目落地?？梢钥吹接袡C液態(tài)儲氫技術(shù)正處在有實驗室轉(zhuǎn)向小規(guī)模落地應用的過渡階段，而其是否能夠?qū)崿F(xiàn) 商業(yè)化還需面臨成本和技術(shù)的雙重挑戰(zhàn)。

管道輸氫經(jīng)濟性強，有望成為未來氫運輸?shù)淖顑?yōu)模式

管道運輸：可根據(jù)輸送距離和氫氣純度分為多種方式

管道運輸氫可根據(jù)輸送距離和氫氣純度分為多種方式。氫氣的管道運輸，是指在制氫工廠與氫氣站、用氫單位等之間 建設一定的管道，氫氣以氣態(tài)形式進行運輸?shù)姆绞健８鶕?jù)輸送距離，管道輸氫可分為長距離管道和短距離管道，前者 主要用于制氫工廠與氫氣站之間的長距離運輸，輸氫壓力較高、管道直徑較大；后者則主要用于氫氣站與各個用戶之 間的氫氣配送，輸氫壓力較低，管道直徑較小。

根據(jù)氫氣純度，管道輸氫可分為天然氣摻氫管道和純氫管道，前者是指在氫能發(fā)展初期，利用現(xiàn)有的天然氣管道，將 氫氣加壓后輸入，使氫氣與天然氣混合輸送的方式；后者則是指專門用于純氫氣運輸?shù)墓艿?，但鋪設難度大、投資成 本較高，是氫能管網(wǎng)建設的終極目標形態(tài)。

管道運輸：單位成本最低，有望成為未來氫運輸?shù)淖顑?yōu)模式

管道運輸氫單位成本最低，有望成為未來氫運輸?shù)淖顑?yōu)模式。管道輸氫具備有運輸成本低、能耗小、可實現(xiàn)氫能連續(xù) 性、規(guī)模化、長距離輸送等優(yōu)勢。假設管道運能利用率為30%，將其與長管拖車、液罐槽車運輸成本進行對比，可以 看到管道運氫的成本相對最低，在不考慮前期管道投資的情況下，管道運輸有望受益于其經(jīng)濟性和運輸規(guī)模的優(yōu)勢， 成為未來氫氣運輸?shù)淖顑?yōu)模式。

管道運輸：“西氫東送”管道納入國家規(guī)劃，緩解綠氫供需錯配

我國首條“西氫東送”輸氫管道示范工程被納入國家規(guī)劃。根據(jù)中國石化發(fā)布，我國首條“西氫東送”輸氫管道示范 工程被納入《石油天然氣“全國一張網(wǎng)”建設實施方案》，管道起于內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市，終點位于北京市，全 長400多公里，是我國首條跨省區(qū)、大規(guī)模、長距離的純氫輸送管道。管道一期運力10萬噸/年，預留50萬噸/年的遠 期提升潛力。同時，將在沿線多地預留端口，便于接入潛在氫源。管道建成后有望替代京津冀地區(qū)現(xiàn)有的化石能源制 氫，大力緩解我國綠氫供需錯配的問題。

固態(tài)儲氫技術(shù)持續(xù)突破，適用于小型移動式和固定式場景

固態(tài)儲氫：優(yōu)勢明顯，材料以金屬氫化物為主

固態(tài)儲氫具有多重優(yōu)勢，載體主要為物理或化學吸附儲氫材料。固態(tài)儲氫是指通過物理或化學材料對氫氣的吸附作用 而將其存儲在固體材料中的儲氫方式。其中，物理吸附主要指通過范德華力將氫分子可逆地吸附在比表面積高的多孔 材料中，化學吸附則是指將氫以離子鍵或共價鍵與其他元素結(jié)合并生成金屬氫化物等材料。與高壓氣態(tài)或液態(tài)儲氫方 式相比，固態(tài)儲氫具有體積儲氫密度高、安全性能好、儲存時間長等優(yōu)勢。根據(jù)吸附原理的不同，固態(tài)儲氫材料可分 為物理吸附儲氫材料和化學吸附儲氫材料，其中化學吸附儲氫材料中的金屬氫化物發(fā)展最為成熟，而當中的鎂系合金 由于儲氫量高、原料豐富、產(chǎn)氫純度高等特點，被認為是最有前景的固態(tài)儲氫材料之一。

固態(tài)儲氫：應用場景多集中于固定式和小型移動式

固態(tài)儲氫終端應用場景主要為固定式和小型移動式。由于固態(tài)儲氫多采用金屬氫化物作為載體，且用鋁合金氫罐作為 容器，因此固態(tài)儲氫罐普遍較重，導致其終端應用多集中于固定式儲氫和重量相對較輕的小型移動式場景。其中，固定式應用場景主要包括電力調(diào)峰電站、分布式供能、應急備用電源、制氫或用氫現(xiàn)場緩存等領(lǐng)域，此場景下 固態(tài)儲氫裝置可以將氫氣進行長期的常溫常壓儲存，在需要時再直接釋放氫能或利用燃料電池將其轉(zhuǎn)化為電能供應。而小型移動式應用主要包括工程車載、乘用車載、船載等儲運氫場景。

固態(tài)儲氫：技術(shù)持續(xù)發(fā)展，多個企業(yè)入局

固態(tài)儲氫終端應用場景主要為固定式和小型移動式。當前固態(tài)儲氫尚未實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化，但是其技術(shù)快速發(fā)展，多 個上市公司紛紛布局。其中，圣元環(huán)保、云海金屬、厚普股份等公司與高校、研究院等合作開展儲氫材料和裝備研究 ，包括鎂基、釩基材料等路線。橫店東磁、雄韜股份等公司則以參股氫能公司的形式開展固態(tài)儲氫業(yè)務。

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