氢能系列报告（三）液氢篇：氢能市场放量增长，液氢有望率先受益

证券研究报告 氢能市场放量增长，液氢有望率先受益 ——氢能系列报告（三）液氢篇 分析师：尹沿技（SAC执业证书号S0010520020001） 2023年6月19日 主要观点 氢能产业未来可期，储运市场有望率先受益。中国已经是世界上最大的氢气生产国，中商产业研究院预计，我国2023年氢气年产量将达到4575万吨，同比增长14.3%。同时，中国氢能联盟预计，2030年我国氢气年需求量将达到3700万吨，2050年我国氢气年需求量将接近6000万吨，2060年有望突破1.3亿吨。按照储运设备占终端氢成本比30%，当前氢气单价约为35元/kg，则2055年氢气储运市场有望突破万亿规模，到2060年，市场规 模接近1.35万亿元。 成本限制高压气态运输经济性，中长距离液氢运输更占优。高压气态储氢为国内目前最常用储氢形式，然而气态储氢密度低导致单位储氢成本高昂，液态储氢凭借高运输能力及高安全性崭露头角。经济性方面，仅考虑氢气配送成本，500km时气态/LOHC/低温液态/管道的运输成本分别为9.57、3.01、2.62、1.45元/kg。考虑制、 储、运总成本后，长距离运输中液氢较气氢更占优势。尽管高压气氢制取成本比液氢低8.7元/kg，但每百公里运输增量却高2.34元/kg。二者平衡点位于约为370km，运输距离超过370km时，采用低温液氢储运的经济性更高。总的来说，液氢的单位运输成本对距离的敏感度更低，适配中长距离运输需求。 无损储运为液态储氢未来发展方向，液氢储罐为提高液氢储运技术的重要载体。真空泵、液氢阀门价值量占 比大，阀门、配件、管道、外壳、泵类成本占液氢储罐总成本52%以上，原因在于低温导致对其密封性、材质 要求高。 有机液态储氢存在发展空间，关键在于催化剂和储氢介质的选择。有机液态储氢成本低、安全性高，比液态储氢消耗更少能源。当前国内高压气态储氢与液态储氢均落后于国际先进水平，国内有望借有机液态储氢换赛道突围。 投资建议：未来随着液氢需求增加，液氢储运产业链公司有望受益。储氢瓶制造环节建议关注蜀道装备、京城 股份；液氢阀门环节建议关注富瑞特装；液氢运输环节建议关注中集安瑞科。 风险提示：政策支持力度不及预期；液氢储运技术发展不及预期；下游氢气需求不及预期。 目录 1氢能行业大爆发，储运市场放量在即 2低温液氢适配中长距离储运 3有机液态储氢发展空间向好 4标的公司 1.1氢能产业链发展逐步完善，市场快速扩张行业景气度高 氢能产业链未来可期。国家发改委、国家能源局今年3月联合印发的《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》提出，到2025年，初步建立以工业副产氢和可再生能源制氢就近利用为主的氢能供应体系；到2030年，形成较为完备的清洁能源制氢及供应体系，可再生能源制氢广泛应用；到2035年，形成氢能产业体系。 氢能市场快速扩张，行业景气度高。中国已成为世界上最大的氢气生产国，根据中国煤炭工业协会数据，2022年 我国氢气产量达4004万吨，同比增长19.8%。未来随着政策及市场驱动，氢能需求有望持续保持高增，中商产业 研究院预测，2023年我国氢气产量将达4575万吨。 2012年-2023年中国氢气产量及增速 氢能产业链全景图 资料来源：长城汽车官网，中国煤炭工业协会，华安证券研究所整理 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 氢气产量（万吨）YOY（%） 4575 201220132014201520162017201820192020202120222023E 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 需求激增撬动氢气储运市场扩张。中国氢能联盟预计，2030年我国氢气年需求量将达到3700万吨，2050年我国氢气年需求量将接近6000万吨，2060年有望突破1.3亿吨。按照储运设备占终端氢成本比30%，当期氢气单价约为35元/kg，则2055年氢气储运市场有望突破万亿规模，2060年市场规模接近1.35万亿元。 我国氢能产业具备长期发展潜力。根据中国氢能联盟的预测，在2060年碳中和愿景下，我国氢气的年需求量将增 至1.3亿吨左右，在终端能源消费中占比约为20%。其中，工业领域用氢占比仍然最大，约7794万吨，占氢总需求 量60%；交通运输领域用氢4051万吨，建筑领域用氢585万吨，发电与电网平衡用氢600万吨。 2020-2060年储氢设备市场空间测算 2060年中国各领域氢气需求量结构预测（万吨） 14000 12000 市场规模（亿元） 10000 8000 6000 4000 工业 585600 4051 7794 交通运输建筑 发电与电网平衡 初创期 2000 2020E 2022E 2024E 2026E 2028E 2030E 2032E 2034E 2036E 2038E 2040E 2042E 2044E 2046E 2048E 2050E 2052E 2054E 2056E 2058E 2060E 0 氢的供需错配导致储运成为氢气大规模应用的前提。我国氢能在地理分布位置上供应与负荷呈逆向分布，氢气资 源“西富东贫，北多南少”，而在需求上恰好相反，因此氢气的储运技术显得至关重要。 储运氢环节难度大，成为制约氢能行业发展的瓶颈。标准状况下，氢气的密度较小(0.089g/L)，体积能量密度低；分子尺寸小，易泄漏且引起氢脆，对容器要求高；易燃易爆，其燃点为574°C，爆炸极限广至4%-75%。这些使得储运氢难度大、成本高、安全性低。 氢气成本高，储运环节或为降本关键。目前氢气成本仍处于高位，行业降本诉求较大，终端氢气价格约35元/kg， 储氢成本占比 其中储运成本可达9-13元/kg，占终端氢成本的25%-37%。 氢供应距离 终端应用实例 储氢形式 储氢环节价值量 储氢占价值量占比 短距离运输 工业、氢供应商及采购商 现场储存，平均1天 3.5元/kg 17%-25% 区域内储运 加氢站、建筑等小型需求 转换为液氢，平均储存1天；高压气态储氢70MPa，平均储存1 4.8-6.9元/kg 14%-33% 天 长距离供应网络工业、大型采购商管道运输，可在港口储存，平均4.1-24.2元/kg9%-46% 储存2周 1.4中国氢能储运技术路线展望（2025-2050年） 根据中国氢能联盟发布的《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》，我国氢能储运将按照“低压到高压”“气态到多相态”的技术方向发展，氢气的储存和运输能力逐步提升，预计2050年储氢密度达到6.5wt%。 低温液态、固态储氢；液态氢罐、管道输运；储氢密度5.5wt% 近期目标（-2025年）远期目标（2036-2050年） 中期目标（2026-2035年） 车载储氢：70MPa气态方式为主，辅以低温液氢和固态储氢；氢的输运：45MPa长管拖车、液氢槽车、管道输运等方式；储氢密度4.0wt% 高密度高安全储氢；氢能管网；储氢密度6.5wt% 目录 1氢能行业大爆发，储运市场放量在即 2低温液氢适配中长距离储运 3有机液态储氢发展空间向好 4标的公司 2.1高压气态储氢技术成熟，国内应用普遍 现阶段中国仅高压气氢储运技术发展相对成熟，低温液态、有机液态及固体材料储氢技术尚处于起步阶段。高压气态储氢由于初始投入较低、对基础设施配套要求较低，未来仍是小规模、短距离储运氢的主要方式。液态储氢、固态储氢可以实现大规模、远距离储运氢。然而受技术和成本端的制约，低温液态储氢目前主要应用于航天领域， 四种储氢方式对比 有机液态储氢和固态储氢尚处于示范阶段，总占比不到0.1%。 储氢方式 发展瓶颈 国内应用情况 适用场景 储氢容器示意图 高压气态储氢 储氢密度低 应用最广，占绝对主导地位 常应用在氢燃料电池汽车等场景 低温液态储氢 能量损耗 尚处起步阶段，国内目前应用于航天领域，国外应用广泛 大规模、远距离的氢能储运 有机液态储氢 有机物储氢介质的选择 研发阶段 应用于移动式电源、微型燃料电池等场景 固体材料储氢 储氢材料的选择 研发阶段 应用于加氢站等固定式储氢及对重量不敏感的场景 2.1气态储氢遇瓶颈，多相态发展趋势明确 储氢方式 质量储氢密度(%) 体积储氢密度（kg/m3） 压力(MPa) 温度(℃) 优点 缺点 高压气态储氢 13 40 70 25 技术成熟，设备结构简单、制备能耗低、充装和排放速度快 体积储氢密度低，安全性能较差 低温液态储氢 约40 71 0.1 -253 储氢密度高，运输简单，安全性高 储存成本过高，液化能耗高，对储氢容器的绝热性能要求极高 有机液态储氢 依介质而定 110 0.1 25 成本较低，安全性较高，常温常压下满足长期、长距离、大规模的氢气储运需求 能耗大，操作条件苛刻 固体材料储氢 3-18 86(MgH2) 0.1-7 25 单位体积储氢密度大，能耗低，安全性高，操作简单，便于运输 放氢率低，吸放氢有温度要求，储氢材料循环性差 气态储氢大规模应用存在瓶颈，未来液态储氢方式优势显现。高压气态储氢设备便捷，已成熟商业化，然而气储的储氢密度低、关键技术被国外垄断、且存在泄露安全隐患，长期来看不是储氢技术优选方案。低温液态储氢需将氢气液化储存，可以大幅提高储氢密度，然而液氢储存能耗和成本较高。欧美和日本的液氢储运技术已成熟商业化，而国内受核心技术和高成本限制，液氢仅应用于航天领域。固态金属储氢安全性高，能保持氢气高纯度，但吸放氢性能和循环使用性能有待改善。有机液体储氢储氢密度高，成本较低，安全性较高，运输便利，但副反应产生杂质气体，脱氢反应需高温，催化剂易结焦失活。 储氢技术参数及优缺点对比 11 2.2.1气态储氢瓶储存环节受限条件多 1）储氢密度低，运输效率低：15MPa的标准高压钢瓶的重量储氢密度仅为1wt%，即使是35-70MPa高压钢瓶，储氢 密度也仅5wt%，储氢重量不到瓶重的5%。因此高压气氢运输效率较低，一辆长管拖车的有效载氢量只有260kg左右， 运力约为液氢储运车的5% 2）高压提高储氢密度，安全性较差：储氢瓶材料与氢气长期接触，氢浸入到材料内部，导致金属材料塑性的损减、裂纹扩展速率的加快和断裂韧性的下降，从而引发氢脆，导致容器断裂或爆炸。 3）储氢罐关键材料、核心部件（如碳纤维材料、瓶口阀、减压阀）依赖进口：Ⅲ型储氢瓶碳纤维复合材料占储氢 瓶生产成本的62.5%，Ⅳ型储氢瓶碳纤维复合材料成本占比更高，35MPa和70MPa的Ⅳ型储氢瓶中碳纤维复合材料的 IV型气态储氢瓶 35MPaIV型气态储氢瓶成本拆分 氢气 平衡储罐 组装检查 调节器 阀门 碳纤维复合材料 其它系统 成本占比分别为77%和78%左右。碳纤维价格基本决定了储氢瓶成本，而我国目前碳纤维国产化率不足50%，进口依存度高。 关键性假设 核心假设： 管道运输 气氢 液氢 LOHC 折旧期（年） 40 12 12 40 距离（km） 依终端需求而定 - - - 资本性支出 3.5百万元/公里 455万元 700万元 119万元 单次净载货量（kgH2） - 670 4300 1800 设计吞吐量（ktH2/y） 38 - - - 装卸时间（h） - 1.5 3 1.5 燃油费（元/km） - 1.95 1.95 1.95 通行费（元/km） - 1.3 1.3 1.3 保养费（元/km） - 0.56 0.56 0.56 我们选取技术相对成熟的管道运输、高压气态运输 及未来有发展空间的液态运输及有机液态运输四种氢气储存方式，分别测算各种存储形式在同一条件下的成本表现。我们假设： 仅考虑储运环节中的运输部分，制氢、压缩氢、液化氢等环节不纳入考虑。 运输成本包括固定投入和运营成本。其中固定投入包含管道建设、车辆购置的成本；运营成本包括燃油费，通讯费，保养