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氢能产业发展的关键环节—储氢(上)
在“双碳”目标的指引下,氢能作为清洁、高效、安全、可持续的新能源,成为低碳能源体系的主力之一,在能源、交通、工业生产领域,有着巨大的市场潜力。氢能的使用过程主要包括制氢、储存和运输、应用等方面,从制氢到氢能利用的产业链中,储氢的技术贯穿在整个产业链中,成为控制氢气成本的重要环节。本期企业放大镜来和大家聊聊氢气储运。
氢气在常温常压下为气态,是易燃气体,属于类危险品,与空气混合能形成爆炸性混合物,遇热能发生爆炸,因此氢能运输对安全要求较高。目前,氢气的储存主要有气态储氢、液态储氢和固体储氢三种方式。
气态氢储存是现阶段最成熟和主要应用的储氢技术,具有存储及取用快、能量损耗低的优点,且成本最低。
氢能的气态高压输运可分为长管拖车和管道输运两种方式。高压长管拖车是氢气近距离输运的重要方式,技术较为成熟,国内常以2OHPa长管拖车运氢,单车运氢约为公斤,国外则采用45MPa纤维缠绕高压氢瓶长管拖车运氢,单车运氢可提升至公斤。
气态输氢管道运输是实现氢气大规模、长距离运输的重要方式,管道运行压力一般为1.0-4.0MPa,具有输氢量大、能耗小和成本低等优势,但建造管道一次性投资较大。美国已有公里的输氢管道,欧洲已有公里的输氢管道。
在近距离运输中,主要通过高压储气瓶来实现氢气的储存和释放。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。目前,国内涉足氢气储运的上市公司主要包括中集安瑞科(中国香港上市)、京城股份、中材科技、亚普股份、龙蟠科技、富瑞特装、航天晨光等。
中集安瑞科的氢能业务聚焦“储、运、加”产业链深度布局,覆盖储氢瓶、供氢系统、加氢站和高压运输车等核心装备。中集安瑞科表示,计划设立年产能约10万个储氢瓶的生产线。
京城股份拥有亚洲地区最具规模的、技术水平最先进的铝内胆碳纤维全缠绕复合气瓶(III型)的设计测试中心及生产线。
中材科技在苏州、九江、济宁等地有四个制造基地,储氢瓶年产能7万只,已具备量产35MPa高压储氢气瓶的生产能力,这款储氢瓶主要应用于公交大巴车以及物流车等领域。
亚普股份自主研发了III型35MPa车载储氢系统,和IV型70MPa小容积车载储氢瓶。
业内人士预测,未来3-5年,储氢瓶这一细分领域将迎来蓬勃发展,待到市场放量,产业链上市公司或将真正从“概念股”转向“业绩股”,提前布局的公司将有望迎来新的业绩增长曲线。
氢能产业发展的关键环节—储氢(中)
当前,全球能源行业都在经历以低碳化、无碳化、低污染为方向的第三次能源革命,氢能成为第三次能源变革的重要媒介。那么在氢能储运使用中,目前主要是采用高压气态形式,目前使用量较大的是储氢瓶。
储氢瓶产业链可以简单划分为上游原材料和零部件,中游生产制造和下游终端应用三个环节。其中,上游原材料包括铝材、钢材、碳纤维和树脂等,零部件包括各种金属阀门和各类传感器,本期企业放大镜来聊聊储氢瓶用到的重要材料。
我国高压储氢瓶已经逐渐由全金属气瓶(Ⅰ型瓶)发展到非金属内胆纤维全缠绕气瓶(Ⅳ型瓶)。Ⅲ型瓶和Ⅳ型瓶是纤维复合材料缠绕制造的气瓶。其主要由内胆和碳纤维缠绕层组成。Ⅲ型瓶的内胆为铝合金,Ⅳ型的内胆为聚合物。纤维复合材料则以螺旋和环箍的方式缠绕在内胆的外围,以增加内胆的结构强度。
储氢瓶内胆剖面,来源:泡财经研究中心
玻璃纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、硼纤维、碳纤维、芳纶等纤维均被用于制造纤维复合材料缠绕气瓶,其中碳纤维以其优异的性能逐渐成为主流纤维原料。
目前,我国储氢瓶市场所用碳纤维大多是由国外制造商提供的,其中,日韩企业产品占据我国储氢瓶用碳纤维大部分市场份额,主要包括日本东丽、日本东邦、日本三菱丽阳等。
不过,近两年来出现了一个可喜的变化,随着国内碳纤维产业经济高速发展,中复神鹰、光威复材、恒神股份、南钢股份等国内碳纤维企业的产品开始逐渐进入高压储氢气瓶市场,开启储氢瓶产业链碳纤维材料国产化的进程。
中复神鹰是国内首家掌握碳纤维干喷湿纺技术工艺的企业,公司的碳纤维产品可用于压力容器领域,年上半年这方面产品的销售量为.57吨,销售收入.42万元。
另外,在储氢的瓶口加压阀门是高压储氢瓶的一个关键部件,看似不起眼的却成为“卡脖子”环节,该阀门的功能高度集中,包括降压稳压、高可靠密封性、温度压力实时监测、快速加氢、自动手动泄压等。同时,阀门自身还需要避免金属发生氢蚀氢脆,生产技术难度较高,这一领域具有一定的进入门槛和技术壁垒。
这部分市场被加拿大、意大利和美国的公司占据,国内涉及到这种阀门的上市公司是江苏神通和富瑞特装。
江苏神通的子公司神通新能源是国内领先的专业从事燃料电池供氢系统配套高压阀门及管接件的研发和制造的公司,高压氢阀等系列产品已通过国内主要氢能源厂商的测试试验,部分产品已在终端得到应用。
富瑞特装的子公司富瑞阀门主要为客户提供车载供氢系统及加氢站配套阀门提供整体解决方案。
根据中国氢能联盟预计,到年,我国氢能产业链年产值达到12万亿元人民币,这将对氢能储运设备材料产生了大量市场需求,对于产业链上的企业来说,国产替代将带来更大的市场机会,这些企业的价值有望得到市场更多的
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