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。
氢能的储运具有较大难度。一方面,氢气是世界上密度最小的气体,体积能量密度较低,扩散系数较大;另一方面,氢气的燃点较低,爆炸极限宽,对储运过程中的安全性也有极高的要求。因此如何实现经济、高效、安全的储氢技术是氢能利用走向实用化、产业化的关键。
一、氢能储运的机会点: 储氢瓶/罐+加氢设备
氢气存储和运输都需要压缩,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,是促进氢能产业发展的必要支撑。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材料、多层包扎结构设备的设计制造、检验检测、风险评估等方面技术的发展和进步,也推动压力容器产业向高端、清洁、环保、高效方向的转型升级。
目前,主要储氢方式有三种,分别是气态储氢、液态储氢、固态储氢。从技术发展方向来看,目前高压气态储氢技术比较成熟,一定时间内都将是国内主推的储氢技术;液体、固态储氢技术尚有较多技术难题,短期内不会有较大范围的应用。
气态储氢主要通过高压储气瓶来实现氢气的储存和释放。业内预计,2021-2025年国内车载储氢瓶新增市场需求年均增速达到78%,中国将成为全球最大车载储氢瓶市场,2020-2050年中国储氢瓶市场规模合计有望达到3234亿元;据势银(TrendBank)研究数据,到2025年,我国储氢瓶数量可达60万个;到2030年,我国储氢瓶数量有望达到四百万个。
储运环节还涉及氢能加注,氢能加注对设备技术要求较高,相关专业设备公司也值得关注。
二、储氢瓶/罐:产品+关键材料
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。
四种型式储氢瓶/罐比较,Ⅰ型瓶是全钢制,主要缺点是重,用于车载不太合适,放在加氢站作为固定式储氢可以;Ⅱ型瓶和Ⅲ型瓶是金属内胆碳纤维缠绕,也相对较重,但比Ⅰ型瓶要轻;Ⅳ型瓶是塑料内胆碳纤维全缠绕,质量最轻,适合于车载。
III型瓶与IV型瓶又分不同的压力等级,III型瓶分35MPa和70MPa,而IV型瓶也可以区分高压力和低压力。目前国外氢燃料电池汽车已经广泛使用 70MPa碳纤维缠绕 IV 型瓶,与之相比,目前我国车载储氢方式大多为 35MPa 碳纤维缠绕III 型瓶,而 70MPa 碳纤维缠绕 III 型瓶也已少量用于国产汽车中。
据美国汽车研究理事会研究发现,当生产规模越大,储氢瓶成本也就越低,如当气瓶生产规模由 1万套提高到 50 万套时,氢气瓶成本会下降 20%。未来随着氢能源汽车的快速发展,储氢瓶成本有望下降。
目前,国内外车载储氢气瓶(III/IV 型)由内至外包括内衬材料、过渡层、纤维缠绕层、外壳保护层。国内内衬材料多选用铝合金,国外则多选用特种塑料;内层之外又称为复合材料层,一般分为两层,内层为碳纤维缠绕层,一般是由碳纤维和环氧树脂构成;外层为玻璃纤维保护层,一般是由玻璃纤维和环氧树脂构成。两层均是由缠绕工艺制作而成,通过对环氧树脂加热固化,以保证气瓶强度。
从车载储氢瓶材料成本来看,储氢瓶的成本主要集中在外部缠绕用的碳纤维复合材料。对于储氢质量均为 5.6kg的 35MPa、70MPa 高压储氢IV 型瓶成本构成来看,碳纤维复合材料成本分别占系统总成本的 75%和 78%。目前,高压储氢瓶用碳纤维主要采用 T700级及以上规格。国联证券预测2021-2025年生产储氢瓶用碳纤维年增需求的CAGR 为88%,2025/2030年储氢瓶用碳纤维新增需求量将达到0.6/2.5万吨。
因此,储氢瓶/罐的投资标的主要考察:1)高端产品70MPa III\IV型的研发进度及规模交付能力 2) 储氢用碳纤维供应商。
2.1 储氢瓶/罐主要企业:
从70MPa储氢瓶供应商来看,目前中材科技、京城股份(天海工业)、科泰克、斯林达、国富氢能等企业已具备量产70MPaⅢ型储氢瓶能力。
中材科技 002080.SZ 隶属于中国建材集团,从2008年就开始从事高压储氢气瓶设计,已批量供应容积规格53-320L全系列35Mpa车载储氢瓶产品,其中320L车载储氢瓶目前是国内独家供应,市场份额处于行业领先地位。。
京城股份600860.SH 天海工业是京城股份所属企业,去年该公司成为国内首家完成氢燃料商用车用70MPa大容积Ⅲ型瓶国标取证企业,其 70MPaIII型储氢瓶配套了国内首台北汽福田70MPa氢燃料客车车型,公司建成了一条柔性化IV型瓶生产线;公司已交付140套冬奥会车用70Mpa储氢系统。
科泰克成立于2003年,属于央企全资子公司,其70MPaⅢ型氢气瓶在容积和质量储氢密度上都居国内领先水平,其容积为140L的70MPa氢气瓶,质量储氢密度近5%。斯林达、国富氢能的70MPa储氢瓶也已为不同车型完成配套;亚普股份加入70MPa IV型瓶“阵容”,并已取得阶段性进展;龙蟠科技旗下精工新材料已成功掌握70MPa III型瓶技术。
2.1 关键材料碳纤维主要企业:
光威复材 300699.SZ:碳纤维产业链平台型企业,业务涵盖碳纤维、经编织物和机织物、系列化的树脂体系、各种预浸料、复合材料构制件、产品设计开发、装备设计制造等上下游.
中简科技 300777.SZ:公司的产品聚焦于航空航天用高性能碳纤维,是国内航空航天领域 ZT7 系列(高于 T700 级)碳纤维产品的批量稳定供应商。
中复神鹰:中国建材集团控股公司,投资 20.58 亿元,在西宁甘河工业园建设1万吨碳纤维一体化生产项目,项目分两期实施,一期建设产能 6,000 吨,计划在 2021 年陆续建成投产。
三、氢能加注:设备供应商
加氢站建设资金门槛很高,除去土地成本外,建设一座35MP、日加氢500kg的固定式加氢站的平均投资在1500万元左右,是传统加油站成本的3-5倍。在氢燃料电池汽车保有量和预期增长都很小的阶段(截止2020年底,我国氢燃料电池汽车保有量为7352辆,乐观预测2025年燃料电池汽车保有量达到5-10万辆),加氢站运营还不具备商业价值。因此,笔者并不看好加氢站建设运营,但相关铲子公司-加氢站设备提供商还是有不错的市场机遇。
重点企业:
厚普股份 300471.SZ 公司在加氢站建设方面已具备批量交付的能力。主要涉及“低压固态储存氢项目”和加氢站的建设清洁能源整体解决方案的服务商,公司具备加氢站建设资质,在加氢站领域已形成了从设计到关键部件研发、生产,成套设备集成、加氢站安装调试和技术服务支持等覆盖整个产业链的综合能力;公司有加氢机、加氢枪、压缩氢气加气机检定装置、加氢质量流量计、加氢站控制系统等相关氢能产品 ;
雪人股份 002639.SZ 公司具备加氢站核心设备制造能力:可设计与制造加氢站、氢气压缩机组、氢气冷却机组等设备;公司氢能源产品链可分为四大业务板块,分别是液氢装备、燃料电池集成系统、燃料电池核心零部件、加氢站装备等;旗下瑞典SRM公司,拥有全球领先的燃料电池空压机及氢循环泵技术,为美国燃料电池企业巴拉德供货商。
深冷股份 300540.SZ 公司已先后取得了制氢、氢液化、液氢储罐的相关专利,已具备制氢、氢液化、氢储运及加注等成套装备的设计、制造一站式解决方案提供能力,具备了提供液氢加氢站装置的技术和装备能力。
富瑞特装 300228.SZ:以车载高压供氢系统和加氢站设备为主,开拓了包括氢气制备、加氢站建设、FCV供氢系统研发多块氢能业务;公司氢阀研发的技术和产品主要包括:燃料电池电堆用阀门、35MPa供氢系统用阀门设计优化/70MPa供氢系统用阀门、35MPa加氢站用阀门设计优化/70/100MPa加氢站用阀门及液氢阀门设计开发等。
最后总结,储运环节三个方向值得重点关注的标的:
1、储氢瓶/罐:中材科技、京城股份
2、储氢瓶/罐碳纤维材料:光威复材、中简科技
3、氢能加注:厚普股份、雪人股份