1.1、氫能:現(xiàn)代能源體系新密碼
我國(guó)已明確提出了 2030 年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰,2060 年實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo),但想實(shí) 現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)并非易事。據(jù) Enerdata 統(tǒng)計(jì),我國(guó)目前年二氧化碳排放量在 100 億 噸左右,已達(dá)到全球年排放總量的 25%左右。中國(guó)作為發(fā)展中國(guó)家,人口基數(shù) 大,面積廣,在減碳減排上將面臨巨大考驗(yàn)。西方國(guó)家碳中和與碳達(dá)峰規(guī)劃間隔 在 70 年左右,而我國(guó)碳中和與碳達(dá)峰目標(biāo)僅隔 30 年,同西方國(guó)家相比周期更短、 難度更大。
目前,在我國(guó)所有碳排放量中,發(fā)電(供熱)的占比為 45%,工業(yè)占比 39%,交通占比 10%。而發(fā)電(供熱)的主要終端消費(fèi)者為工業(yè)(64.6%)和建 筑(28%)。根據(jù)碳排放交易網(wǎng),二氧化碳的主要排放源為工業(yè)(68.1%左右)、 建筑(17.6%左右)與交通(10.2%左右)。
氫能是實(shí)現(xiàn)我國(guó)“碳中和”的重要手段。減少 CO2 的排放,其中一個(gè)重要的途徑就是從源頭上減少 CO2 的排放。氫能在工業(yè)、建筑以及交通領(lǐng)域均有大 規(guī)模取代傳統(tǒng)能源的潛力,在工業(yè)領(lǐng)域,氫能可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燃料參與煉鋼,可參 與化工行業(yè)的多個(gè)環(huán)節(jié);在建筑領(lǐng)域,氫能可摻雜進(jìn)天然氣中作為日常能源來(lái)源, 可代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃料進(jìn)行供暖;在交通領(lǐng)域,氫能可作為燃料電池的燃料,用于氫燃 料電池乘用車(chē)、公交車(chē),氫燃料電池叉車(chē),氫燃料電池飛機(jī)以及氫燃料電池船只 等多種交通工具。氫能可以從多個(gè)領(lǐng)域極大地減少 CO2 排放,具有優(yōu)良性能, 特別是在某些難以利用清潔電力深度脫碳的領(lǐng)域,例如鋰電池替代能力較差的重 載交通領(lǐng)域、利用灰氫的傳統(tǒng)煉化、合成、煉鋼等領(lǐng)域的深度脫碳。氫能將成為 實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要工具。
氫能的資源稟賦保障我國(guó)能源安全。我國(guó)整體的資源稟賦為“富煤貧油少 氣”,全國(guó)政協(xié)委員,中國(guó)石化集團(tuán)有限公司總經(jīng)理、黨組副書(shū)記,中國(guó)工程院 院士馬永生表示我國(guó) 2020 年石油、天然氣對(duì)外依存度分別攀升到 73%和 43%, 在中美關(guān)系不確定性顯著增大和新冠疫情造成供應(yīng)鏈穩(wěn)定性下降的雙重影響下, 我國(guó)能源安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步加大。而我國(guó)是世界第一產(chǎn)氫(灰氫)國(guó),制氫工業(yè)體 系成熟,隨著風(fēng)光裝機(jī)規(guī)模的不斷增加,可再生能源制氫(綠氫)潛力巨大。近 年來(lái),一些地區(qū)如大連、云浮等地采用富余水電、棄風(fēng)、棄光或城市電網(wǎng)谷段電 力開(kāi)展水電解制氫的示范項(xiàng)目,形成小規(guī)模生產(chǎn)并提供工業(yè)氫氣。消納水電、棄 風(fēng)、棄光等可再生能源電力進(jìn)行水電解制氫,形成的是綠色二次能源,是減少碳 排放的重要措施,也是我國(guó)未來(lái)能源安全的重要保障。
政策頻出助力氫能發(fā)展。自 2019 年,氫能相關(guān)內(nèi)容被首次寫(xiě)入政府工作報(bào) 告,提及加速充電,加氫等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以來(lái),國(guó)家對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)的扶持不斷增加, 促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展。2022 年 3 月,多部門(mén)聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃(2021-2035 年)》,明確提出支持氫能全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。另外,今年已有多項(xiàng) 文件明確提出支持氫能發(fā)展的政策,氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展將在政策扶持下不斷加速。
1.2、加氫站:普及氫能及燃料電池汽車(chē)的基礎(chǔ)
氫能產(chǎn)業(yè)鏈涉及鏈條廣泛,總的而言可分為上游的制氫、中游的儲(chǔ)運(yùn)、下游 的應(yīng)用三大環(huán)節(jié)、涵蓋能源化工、交通運(yùn)輸、機(jī)械設(shè)備等多個(gè)行業(yè)。其中,氫燃 料電池系統(tǒng)組裝而成的燃料電池車(chē)是未來(lái)氫能產(chǎn)業(yè)鏈的重要發(fā)展方向。
氫燃料電池汽車(chē)發(fā)展迅猛。當(dāng)前,全球氫能源汽車(chē)隨著成本降低而快速擴(kuò)張, 據(jù)華經(jīng)情報(bào)網(wǎng)統(tǒng)計(jì),2021 年,全球氫能源汽車(chē)銷(xiāo)量達(dá) 16313 輛,同比 2020 年 增長(zhǎng) 81%,截止 2021 年保有量已達(dá) 49562 輛。根據(jù)香橙會(huì)氫能數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)計(jì), 截至 2021 年底,我國(guó)氫燃料電池汽車(chē)保有量 8938 輛,僅次于韓國(guó)和美國(guó),居 全球第三。
氫燃料電池汽車(chē)的運(yùn)營(yíng)離不開(kāi)加氫站,同油車(chē)與加油站的關(guān)系一樣,加氫站 是氫燃料電池汽車(chē)發(fā)展的基礎(chǔ)與保障。在氫能產(chǎn)業(yè)相關(guān)的多種基礎(chǔ)設(shè)施中,加氫 站處于非常重要的地位。如果加氫站的布局不能伴隨氫能產(chǎn)業(yè)總體發(fā)展而發(fā)展, 則氫燃料電池交通工具應(yīng)用將受到續(xù)航方面的很大限制,市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力會(huì)進(jìn)一步下 降。
從香橙會(huì)氫能數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)計(jì)來(lái)看,全國(guó)內(nèi)地 31 個(gè)省市自治區(qū)除了西藏沒(méi)有加 氫站,其余省市區(qū)均有加氫站或有加氫站建設(shè)計(jì)劃。根據(jù)歐陽(yáng)明高院士發(fā)布的 《面向碳中和的新能源汽車(chē)創(chuàng)新與發(fā)展》,2025 年我國(guó)將計(jì)劃推廣 5 萬(wàn)~10 萬(wàn) 臺(tái)氫燃料電池車(chē);2030-2035 年實(shí)現(xiàn) 80 萬(wàn)~100 萬(wàn)輛應(yīng)用規(guī)模。下游氫能源汽車(chē)的迅猛發(fā)展將帶動(dòng)制氫與儲(chǔ)氫行業(yè)的快速發(fā)展,其中加氫站作為氫燃料汽車(chē)發(fā) 展的重要配套設(shè)施將迎來(lái)重大發(fā)展機(jī)遇,預(yù)計(jì) 2035 年我國(guó)加氫站數(shù)量將超過(guò) 5000 座,2022-2035 年復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到 25.1%。
2.1、中國(guó)加氫站建設(shè)加快,建設(shè)類別廣泛
我國(guó)加氫站建設(shè)近年來(lái)明顯提速。2006 年,由清能華通和 BP(英國(guó)石油) 公司合建的中國(guó)首個(gè)加氫站在北京新能源交通示范園正式投入運(yùn)營(yíng),之后中國(guó)的 加氫站發(fā)展陷入一個(gè)較長(zhǎng)的緩慢發(fā)展期。至 2016 年,國(guó)內(nèi)建成的加氫站僅 10 座,隨后中國(guó)加氫站建設(shè)迎來(lái)快速發(fā)展,2021 年增至 218 座。截至 2022 年 7 月初,中國(guó)已累計(jì)建成 272 座加氫站。 從各省市在營(yíng)加氫站數(shù)量來(lái)看,截止 2021 年底,中國(guó)共擁有在營(yíng)加氫站 192 座,其中廣東省在營(yíng)加氫站數(shù)量最多,共 36 座,山東省、江蘇省分別擁有 在營(yíng)加氫站 24、18 座,分列第二、第三位。
加氫站建站類型多樣。當(dāng)前,不同類型加氫站的分類沒(méi)有相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),可 按照加氫站建設(shè)方式、供氫方式、加注壓力、建站類別等為依據(jù)分類。
按照加氫站建設(shè)方式可分為固定式加氫站、撬裝式加氫站和移動(dòng)式加氫站。 固定式加氫站一般指具備固定安裝的高壓、中壓氫氣儲(chǔ)氣壓力容器的固定設(shè)備加 氫站。撬裝式加氫站一般指設(shè)置可移動(dòng)或搬運(yùn)的底座 (盤(pán)) 的氫氣壓縮機(jī)及其 輔助設(shè)備加氫站。移動(dòng)式加氫站一般指可移動(dòng)的、直接對(duì)氫能汽車(chē)或氫內(nèi)燃機(jī)汽 車(chē)或氫氣天然氣混合燃料汽車(chē)等的儲(chǔ)氫瓶充裝氫燃料的專門(mén)設(shè)施加氫站。根據(jù) 《中國(guó)加氫站產(chǎn)業(yè)發(fā)展藍(lán)皮書(shū) 2022》的數(shù)據(jù),固定式加氫站建設(shè)占比快速上升, 由 2018 年的 30%左右上升到 2022 的近 90%;而撬裝式加氫站在驗(yàn)收時(shí)由于未 設(shè)儲(chǔ)氫容器、安全距離等原因取證較為困難,目前大多應(yīng)用在示范站上,其建設(shè) 占比由 2018 年初的約 60%下降至當(dāng)前的 10%左右。
按照加氫站的供氫方式可分為外供氫加氫站和內(nèi)制氫加氫站(即制加一體 站)。外供氫加氫站的氫氣來(lái)源主要通過(guò)長(zhǎng)管拖車(chē)、液氫槽車(chē)、管道等方式運(yùn)輸 氫氣。制氫加氫一體站的氫氣來(lái)源主要通過(guò)站內(nèi)電解水制氫、天然氣重整制氫等 方式制取氫氣。由于制加一體站采取站內(nèi)制氫的方式,比外供氫加氫站節(jié)省了充 裝-運(yùn)輸-卸車(chē)的過(guò)程,有效的降低了加氫成本,因此獲得了較快發(fā)展,當(dāng)前已有 11 個(gè)省市區(qū)發(fā)布的氫能相關(guān)文件中提到制加一體站建設(shè),根據(jù) TrendBank 的預(yù) 測(cè),未來(lái)中國(guó)將建設(shè)更多的制加一體站。
按照加氫站加注壓力可分為 35 MPa 和 70 MPa 工作壓力加氫站。當(dāng)充氫壓 力為 35~70 MPa 時(shí),加氫站氫氣儲(chǔ)存系統(tǒng)的工作壓力宜為 35~100 MPa。 按照加氫站的建站類別可分為加氫單站 (即純氫站,僅提供加氫設(shè)施)、合 建站(包括加氫加氣合建站、油氫合建站等),其中加氫站合建站建設(shè)占比在逐 年提高,從 2018 年的 0%逐步上升到 2022 年的近 60%。
此外,也可以按加氫站日加注規(guī)模對(duì)加氫站分類。據(jù)中商情報(bào)網(wǎng)統(tǒng)計(jì),目前, 我國(guó)加氫站中日加注量在 500kg 以下占比量最大,為 69%,占比第二的是日加 注量在 501-1000kg 的加氫站,占比在 25%左右。隨著氫能產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,單 體加氫站規(guī)模將不斷擴(kuò)張。
2.2、政策助力加氫站發(fā)展,補(bǔ)貼逐步細(xì)化
從 2021 年 8 月份開(kāi)始,國(guó)家啟動(dòng)了京津冀、上海、廣東和河南、河北 “3+2 城市群”燃料電池汽車(chē)示范推廣,以及山東省“氫進(jìn)萬(wàn)家”科技示范,支 持并推動(dòng)各地加氫站建設(shè)與運(yùn)營(yíng)。目前出臺(tái)加氫站建設(shè)具體規(guī)劃的省市有廣東、 山東、江蘇等 13 個(gè)省市。
按文件統(tǒng)計(jì)加氫站建設(shè)數(shù)量規(guī)劃,上述 13 省市及自治區(qū) 2025 年加氫站總規(guī)劃數(shù)量將達(dá) 929 座。 補(bǔ)貼逐步細(xì)化,加氫站建設(shè)支持力度大。國(guó)家層面,2014 年科技部等四部 門(mén)共同發(fā)布了《關(guān)于新能源汽車(chē)充電設(shè)施建設(shè)獎(jiǎng)勵(lì)的通知》,明確對(duì)加氫站容量 達(dá)到 200kg/天的加氫站,給予 400 萬(wàn)元人民幣補(bǔ)貼,政策有效期為 2013-2015 年。之后,國(guó)家層面尚未出臺(tái)新的加氫站建設(shè)補(bǔ)貼政策。而在地方層面,由于加 氫站較高的建設(shè)成本,各地紛紛出臺(tái)相關(guān)補(bǔ)貼政策助力加氫站建設(shè)與運(yùn)營(yíng),其中 廣東、浙江、山東等地力度較大。從各地出臺(tái)的補(bǔ)貼政策可以看出,地方對(duì)加氫 站的建設(shè)要求有三大趨勢(shì):(1)加氫站建設(shè)方式上,鼓勵(lì)固定式加氫站建設(shè);(2) 在加氫站容量上,鼓勵(lì)大容量的加氫站建設(shè);(3)在加氫站加注壓力上,鼓勵(lì) 70Mpa 加氫站建設(shè)。
在加氫站運(yùn)營(yíng)補(bǔ)貼方面,大連市給予的補(bǔ)貼最高,在加氫站運(yùn)營(yíng)期間確保不 間斷供應(yīng)氫氣且銷(xiāo)售價(jià)格在 20 元/kg 以下,最高按每公斤氫氣 50 元給予補(bǔ)助。 此外,各地均出臺(tái)了相關(guān)加氫站運(yùn)營(yíng)補(bǔ)貼政策,并對(duì)適用年份、銷(xiāo)售價(jià)格、加氫 壓力、補(bǔ)貼金額作出了規(guī)定。
3、加氫站建設(shè)降本,設(shè)備國(guó)產(chǎn)替代是關(guān)鍵
3.1、高成本制約加氫站進(jìn)一步推廣
建設(shè)成本高昂,制約加氫站建設(shè)。加氫站建設(shè)成本包括氫氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)氫罐、 加氫機(jī)、管道及閥門(mén)、站控系統(tǒng)以及土建成本等。據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院,目前一座 加注能力為 500kg/d 的固定式加氫站在不包括土地成本的情況下,投資規(guī)模需要 達(dá)到 1200 萬(wàn)元,相當(dāng)于傳統(tǒng)加油站的 2-3 倍。在保證盈虧平衡的情況下,加氫 站的終端售價(jià)需在到站價(jià)的基礎(chǔ)上增加約 14 元/kg。目前,不同區(qū)域,不同模式 的加氫站氫氣售價(jià)差距相對(duì)較大,根據(jù)《中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告 2020》,我國(guó)加 氫站氫氣價(jià)格區(qū)間位于 30~80 元/kg 之間,目前我國(guó)部分加氫站尚未實(shí)現(xiàn)盈利或 處于虧損狀態(tài),高昂的建設(shè)成本是推廣加氫站建設(shè)的巨大阻力。
3.2、國(guó)產(chǎn)替代前景廣闊,規(guī);a(chǎn)降本顯著
3.2.1、核心設(shè)備國(guó)產(chǎn)替代趨勢(shì)明顯,相關(guān)企業(yè)嶄露頭角
加氫站核心設(shè)備國(guó)產(chǎn)化有望助力加氫站建設(shè)成本下降。以目前我國(guó)建設(shè)最多 的外供氫加氫站為例,其核心設(shè)備主要包含氫氣壓縮機(jī)、站用儲(chǔ)氫容器、加氫機(jī), 以 500kg/d 外供氫加氫站為例,約占其建設(shè)總成本的 58%。目前我國(guó)加氫站核 心設(shè)備依賴進(jìn)口,增大了投資成本。其中氫氣壓縮機(jī)、加氫槍等設(shè)備進(jìn)口依賴度 較高。氫氣壓縮機(jī)方面,國(guó)內(nèi)加氫站主要采用美國(guó) PDC 隔膜壓縮機(jī),PDC 公司 在 20 多年前已開(kāi)始涉足氫氣隔膜壓縮機(jī),積累了較為豐富的經(jīng)驗(yàn)。目前 PDC 占 據(jù)著全球氫氣隔膜壓縮機(jī)約 70%-75%市場(chǎng)份額。隨著國(guó)內(nèi)廠商的研發(fā)進(jìn)展,氫 氣壓縮機(jī)國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程加快,國(guó)產(chǎn)設(shè)備市占率已從 2017 年的 0%快速提升至 2022 年一季度的 32%,同時(shí)儲(chǔ)氫容器、加注設(shè)備等設(shè)備國(guó)產(chǎn)廠商也趁勢(shì)崛起。我們 預(yù)計(jì)未來(lái)國(guó)產(chǎn)替代將持續(xù)加速,加氫站核心設(shè)備的成本有望進(jìn)一步下降。
(1)氫氣壓縮機(jī)
氫氣壓縮機(jī)作為加氫站核心設(shè)備,其性能與加注氫氣品質(zhì)、加注速率及車(chē)輛 充裝壓力息息相關(guān)。目前氫氣壓縮機(jī)主要有金屬隔膜、液驅(qū)活塞、機(jī)械活塞和離 子液壓縮機(jī)四種。從國(guó)內(nèi)外加氫站實(shí)際使用情況來(lái)看,前兩者應(yīng)用較為廣泛。截 止 2022 年 7 月,在中國(guó)已建成的 35Mpa 加氫站中,金屬隔膜壓縮機(jī)的市占率 超過(guò) 65%,液驅(qū)活塞壓縮機(jī)市占率超過(guò) 30%,其余壓縮機(jī)市場(chǎng)份額非常小。
《中國(guó)加氫站產(chǎn)業(yè)發(fā)展藍(lán)皮書(shū) 2022》中所述,金屬隔膜壓縮機(jī)是一種特殊 結(jié)構(gòu)的容積式壓縮機(jī),用膜片將被壓縮介質(zhì)與油液分開(kāi),壓縮機(jī)靠外來(lái)電機(jī)拖動(dòng) 隔膜壓縮機(jī)的帶輪,帶輪帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn),進(jìn)而使活塞隨著連桿的運(yùn)動(dòng)做往復(fù)運(yùn)動(dòng), 活塞擠壓液壓油,液壓油擠壓金屬膜片,使得氣體腔體積減小,通過(guò)和進(jìn)排氣閥 的協(xié)同工作,實(shí)現(xiàn)膜腔中的氫氣壓縮。根據(jù)劉瑋等《加氫站氫氣壓縮機(jī)技術(shù)裝備 開(kāi)發(fā)進(jìn)展》中所述,其最大的優(yōu)勢(shì)在于利用隔膜對(duì)液壓油和氣體腔進(jìn)行分離,避 免了氫氣在壓縮過(guò)程中的污染,同時(shí)壓縮效率更高。
根據(jù)劉瑋等《加氫站氫氣壓縮機(jī)技術(shù)裝備開(kāi)發(fā)進(jìn)展》中所述,液驅(qū)活吸氣、壓縮和排氣的過(guò)程。其優(yōu)勢(shì)在于壓縮機(jī)維護(hù)頻率明顯低,維護(hù)簡(jiǎn)單快捷, 同時(shí)可以頻繁啟停。塞壓縮 機(jī)是由液壓油作為驅(qū)動(dòng)介質(zhì),液壓油缸體連接一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵,為活塞提供 動(dòng)力,活塞在液體的推動(dòng)下在氣缸中前后移動(dòng),氣缸體積發(fā)生變化,以實(shí)現(xiàn)氣體
根據(jù)郝加封等《加氫站用氫氣壓縮機(jī)研發(fā)現(xiàn)狀與思考》中表明,對(duì)于隔膜 壓縮機(jī)產(chǎn)品,目前主要進(jìn)口品牌有美國(guó) PDC、英國(guó) HOWDEN、德國(guó) HOFER 等,國(guó)內(nèi)自主品牌主要有北京天高、中鼎恒盛等。北京天高隔膜壓縮機(jī)是國(guó)內(nèi)最 早開(kāi)展加氫站壓縮機(jī)研究和示范應(yīng)用的單位,已開(kāi)發(fā)了用于加氫站用排氣壓力 90 MPa 的壓縮機(jī),最早應(yīng)用于北京飛馳綠能加氫站,現(xiàn)用于大連新源加氫站。
其開(kāi)發(fā)的 45 MPa 壓機(jī)在北京永豐、云浮思勞、南海瑞輝、河南豫氫等 8 座加氫 站上。根據(jù)北京永豐加氫站反饋情況,該國(guó)產(chǎn)品牌壓縮機(jī)在技術(shù)系統(tǒng)性方面與國(guó) 外競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手有一定差距,但是在本土適應(yīng)性方面也具備一定優(yōu)勢(shì),如經(jīng)營(yíng)得當(dāng), 預(yù)計(jì)該品牌壓縮機(jī)在未來(lái)幾年將有良好的業(yè)績(jī)?cè)鲩L(zhǎng),并逐步取代進(jìn)口品牌。中鼎 恒盛在氫氣充裝領(lǐng)域已有很好的技術(shù)積累,目前其氫氣壓縮機(jī)已用于佛山荔村、 武漢雄眾、安徽明天、臺(tái)州淳華以及上海金山等加氫站上,從用戶方了解,其氫 壓縮機(jī)噪聲量級(jí)甚至低于國(guó)外競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。目前,該品牌已形成了隔膜壓縮機(jī)的規(guī) 模生產(chǎn)能力,未來(lái)有望在加氫站壓縮機(jī)市場(chǎng)占有一席之地。
而對(duì)于液驅(qū)活塞壓縮機(jī),國(guó)內(nèi)起步更晚,目前仍以進(jìn)口為主,主要品牌有德 國(guó)的 MAXIMATOR、HOFER、 SERAL,美國(guó)的 HYDRO-PAC、HASKEL 等。 在國(guó)產(chǎn)品牌中康銳普斯成長(zhǎng)較快,其于 2019 年首創(chuàng) 90Mpa、1000kg 級(jí)的液氫 壓縮機(jī),打破了國(guó)外進(jìn)口壟斷。據(jù) TrendBank 統(tǒng)計(jì),康銳普斯在 2020 年開(kāi)始收 獲訂單,通過(guò)產(chǎn)品品質(zhì)和技術(shù)本身獲得市場(chǎng)認(rèn)可,業(yè)績(jī)快速增長(zhǎng),2022 年當(dāng)前 訂單即達(dá)到 6000 萬(wàn)元左右。
(2)儲(chǔ)氫容器
中國(guó)加氫站用儲(chǔ)氫容器主要分為瓶組和儲(chǔ)氫罐兩大類。其中瓶組分為按容器 設(shè)計(jì)的站用瓶組和按氣瓶設(shè)計(jì)的站用瓶組;儲(chǔ)氫罐分為鋼帶錯(cuò)繞式儲(chǔ)氫罐和多層 包扎式儲(chǔ)氫罐。目前應(yīng)用較多的主要是鋼帶錯(cuò)饒式儲(chǔ)氫罐和按容器設(shè)計(jì)的站用瓶 組兩類。2019 年浙江藍(lán)能自主研發(fā) 45Mpa 站用儲(chǔ)氫容器并投放市場(chǎng),出于產(chǎn)品 良好的性能和成本優(yōu)勢(shì),一經(jīng)推出迅速占領(lǐng)市場(chǎng),目前已與多家企業(yè)合作,根據(jù) TrendBank 統(tǒng)計(jì),2020 年下半年至 2022 年 7 月期間建成加氫站中浙江藍(lán)能的 站用儲(chǔ)氫容器產(chǎn)品市占率超 70%。
根據(jù)《2022 年中國(guó)加氫站市場(chǎng)調(diào)研報(bào)告》顯示,2021 年中國(guó)加氫站用儲(chǔ)氫 容器市場(chǎng)規(guī)模約為 1.4 億元,同比增長(zhǎng) 159%;預(yù)計(jì)到 2025 年,這一市場(chǎng)規(guī)模 將達(dá)到 5.6 億元,年復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到 41%。目前浙江藍(lán)能優(yōu)勢(shì)顯著,中材科技、 東方鍋爐、國(guó)富氫能等企業(yè)也公開(kāi)宣布入局,站用儲(chǔ)氫容器這一賽道競(jìng)爭(zhēng)前景較 為激烈。站用儲(chǔ)氫容器在加氫站建設(shè)成本中占比約 11%,在加氫站建設(shè)降本大趨 勢(shì)下,其降本空間卻比較有限:一是目前加氫站儲(chǔ)氫容器基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,沒(méi)有 外資品牌參與競(jìng)爭(zhēng);二是主要成本來(lái)自鋼材料和工藝費(fèi)用,降本空間較窄。
(3)加氫機(jī)
加氫機(jī)為燃料電池汽車(chē)提供氫氣加注服務(wù),帶有計(jì)量和計(jì)價(jià)等功能,具有隨 機(jī)加注、頻繁操作等特點(diǎn)。工作流程方面,氫氣從氣源接口進(jìn)入加氫機(jī)進(jìn)氣管路, 依次經(jīng)過(guò)氣體過(guò)濾器、壓力變送器、氣動(dòng)閥、質(zhì)量流量計(jì)、快速切斷閥、加氫軟 管、拉斷閥、加氫槍后通過(guò)汽車(chē)加氫口充入汽車(chē)儲(chǔ)氫瓶。加氫機(jī)的控制系統(tǒng)自動(dòng) 控制加氫過(guò)程,并與加氫站站控系統(tǒng)、汽車(chē)加氫通訊接口等實(shí)時(shí)通訊。
目前加氫機(jī)生產(chǎn)和制造均已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,主要核心部件,如:控制系統(tǒng)、加 氫槍、拉斷閥、軟管、流量計(jì)均可實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化生產(chǎn)。根據(jù)《中國(guó)加氫站產(chǎn)業(yè)發(fā)展 藍(lán)皮書(shū) 2022》統(tǒng)計(jì),截止 2022 年 7 月,國(guó)內(nèi)超過(guò) 80 座加氫站使用國(guó)產(chǎn)品牌, 使用時(shí)間最長(zhǎng)已超過(guò) 6 年,性能和要求均優(yōu)于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)比國(guó)外品牌,當(dāng)前加 氫機(jī)核心部件加氫槍的市場(chǎng)份額大部分還是被進(jìn)口產(chǎn)品占據(jù)。但隨著國(guó)內(nèi)企業(yè)加 大研發(fā)力度,積極為加氫槍國(guó)產(chǎn)化替代做出貢獻(xiàn),國(guó)產(chǎn)加氫槍也逐步獲得了客戶 的認(rèn)可。目前市場(chǎng)上應(yīng)用較多的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家主要是成都安迪生公司制造的加氫 槍,其產(chǎn)品在市場(chǎng)上已有幾年的成功應(yīng)用案例,市場(chǎng)份額也在逐步提升。此外液 空厚普也積極布局加氫槍的研發(fā)制造,2021 年液空厚普出口韓國(guó)現(xiàn)代的雙槍 70MPa 加氫機(jī)順利完成發(fā)貨,標(biāo)志著液空厚普裝備正式邁出國(guó)門(mén)。
3.2.2、規(guī)模化生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)降本增效,加氫站累計(jì)投資規(guī)模2035年或達(dá)400億
在技術(shù)進(jìn)步及規(guī)模效應(yīng)下,加氫站核心設(shè)備單位投資成本會(huì)大幅下降。 Ahmad Mayyas 等在《Manufacturing competitiveness analysis for hydrogen refueling stations》的研究,得出以下結(jié)論: (1) 隨著氫氣壓縮機(jī)生產(chǎn)規(guī)模的增加,氫氣壓縮機(jī)的生產(chǎn)成本將大幅降 低,當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模由 10 套/年增加到 100 套/年時(shí),氫氣壓縮機(jī)的生產(chǎn) 成本由原先的約 120000 美金/件降至 42000 美金/件左右,降幅達(dá)到 約 65%; (2) 從氫氣壓縮機(jī)生產(chǎn)成本占比與生產(chǎn)數(shù)量變化趨勢(shì)來(lái)看,氫氣壓縮機(jī) 成本降低主要得益于規(guī)模化生產(chǎn)導(dǎo)致核心部件成本的降低; (3) 輔助設(shè)備成本隨生產(chǎn)規(guī)模提高變化較小。
在儲(chǔ)氫罐方面,研究表明隨著生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大也有較大降幅。當(dāng)儲(chǔ)氫罐生產(chǎn)規(guī) 模由 100 套/年增加到 1000 套/年時(shí),可實(shí)現(xiàn) 32%的成本節(jié)約。但受制于較高的 材料費(fèi)用(鋼材料等),降本空間顯著小于氫氣壓縮機(jī)。
根據(jù) EVTank 預(yù)計(jì),在國(guó)家及地方政策大力推動(dòng)下,到 2035 年全國(guó)加氫站 數(shù)量將超過(guò) 5000 座。另?yè)?jù)中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告的測(cè)算,在 2050 年,我國(guó)加 氫站數(shù)量將達(dá)到 1.2 萬(wàn)座。在我國(guó)加氫設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化突破與規(guī);a(chǎn)的雙重加 持下,我國(guó)加氫站建設(shè)成本有望快速下降。我們預(yù)計(jì) 2035/2050 年,我國(guó)單座加 氫站平均建設(shè)成本(不含土地成本)將分別達(dá)到 800/700 萬(wàn)元,加氫站累計(jì)投資 規(guī)模在 2035 年或?qū)⑦_(dá)到約 400 億元。
4、加氫站盈利短期看補(bǔ)貼,長(zhǎng)期看供需
4.1、當(dāng)前加氫站運(yùn)營(yíng)依賴政府補(bǔ)貼
國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局發(fā)布的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃(2021-2035 年)》明確指出我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)仍處于發(fā)展初期,相較于國(guó)際先進(jìn)水平,仍存在產(chǎn) 業(yè)創(chuàng)新能力不強(qiáng)、技術(shù)裝備水平不高,支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)性制度滯后,產(chǎn)業(yè)發(fā) 展形態(tài)和發(fā)展路徑尚需進(jìn)一步探索等問(wèn)題和挑戰(zhàn)。加氫站的運(yùn)營(yíng)關(guān)鍵在兩大方面: 第一, 旺盛的需求側(cè)。加氫站的發(fā)展和運(yùn)營(yíng)離不開(kāi)氫燃料汽車(chē)的蓬勃發(fā)展, 目前我國(guó)的燃料電池車(chē)輛保有量數(shù)量較少,尚無(wú)法為加氫站盈利創(chuàng) 造良好的環(huán)境。 第二, 較低的建設(shè)與運(yùn)營(yíng)成本。加氫站的盈利與推廣離不開(kāi)國(guó)產(chǎn)設(shè)備商的 努力,除此之外,還依賴于制氫成本及儲(chǔ)運(yùn)成本的降低。 因此,在現(xiàn)階段,我國(guó)加氫站的運(yùn)營(yíng)極度依賴于政府補(bǔ)貼,根據(jù)《中國(guó)氫能 產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告 2020》預(yù)計(jì) 2022-2030 年政府在加氫站環(huán)節(jié)將支出約 90 億元的 補(bǔ)貼。
4.2、各類型加氫站的氫使用成本測(cè)算
(1)純氫站
目前,由于氫能利用尚處早期,燃料電池汽車(chē)數(shù)量少,即使政府對(duì)于加氫站 給予了一定的補(bǔ)貼,但目前加氫站較高的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用仍然令運(yùn)營(yíng)商找不到一個(gè)盈利 的空間。從純氫站的氫使用成本來(lái)看,較大規(guī)模的加氫站的氫使用成本更低。中國(guó)石化銷(xiāo)售上海石油分公司總經(jīng)理沈輝表示氫氣銷(xiāo)售目前每公斤只有十幾 塊錢(qián)毛利,所以純氫站的運(yùn)營(yíng)尚未找到較好的盈利模式。
(2)油氫合建站
在純氫站現(xiàn)階段盈利能力較弱的背景下,油氫合建站越來(lái)越受到運(yùn)營(yíng)商的青 睞。油氫合建站有著“節(jié)約土地成本”的基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì),可以很好地規(guī)避建設(shè)加氫站 的首要難題——土地批復(fù)。此外,依靠現(xiàn)有的加油站銷(xiāo)售網(wǎng)絡(luò)格局,加氫站也會(huì) 擁有較為穩(wěn)定的客戶來(lái)源。這種加氫基礎(chǔ)設(shè)施推廣新模式可以很好地體現(xiàn)建設(shè)油 氫合建站的可行性。同時(shí),現(xiàn)有加油站已有多年運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn),在設(shè)備維護(hù)、安全管 理以及人員素質(zhì)方面都有得天獨(dú)厚的條件,為油氫合建站的建設(shè)和示范運(yùn)行提供 了基本保障。而且加油站的經(jīng)營(yíng)效益相對(duì)可觀,“以油養(yǎng)氫、分擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)”模式成 為很多立足于加氫站和氫能產(chǎn)業(yè)經(jīng)營(yíng)者的短中期策略。
(3)制加一體化加氫站
現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)氫氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)不成熟,制加一體化加氫站可實(shí)現(xiàn)站內(nèi)制氫自給自 足,并能為周邊加氫站提供應(yīng)急保障氫源,無(wú)裝卸車(chē)環(huán)節(jié)而無(wú)運(yùn)輸成本,可減低 終端用氫成本,因此也受到廣泛的關(guān)注。制加一體化加氫站可按制氫技術(shù)的不同 分為天然氣重整制氫、電解水制氫、甲醇重整制氫。對(duì)于電解水制氫加氫站,用 電成本占比最大。對(duì)于天然氣重整制氫或甲醇重整制氫加氫站,天然氣或甲醇成 本的占比較高,即天然氣或甲醇的原料價(jià)格是影響此類加氫站成本的關(guān)鍵因素, 這類加氫站對(duì)于原料便宜易得的地區(qū)具有優(yōu)勢(shì),例如,天然氣制氫在四川具有優(yōu)勢(shì),甲醇制氫在陜西、內(nèi)蒙古和山西具有優(yōu)勢(shì)。在相同供氫能力下,目前電解水 制氫加氫站建設(shè)成本遠(yuǎn)高于天然氣重整制氫加氫站和甲醇重整制氫加氫站。但未 來(lái),隨著相關(guān)企業(yè)在電解水制氫領(lǐng)域的突破,我們預(yù)計(jì)電解水制氫將逐步成為主 流。
隨著綠氫制備體系,氫能儲(chǔ)運(yùn)體系以及加注體系的共同發(fā)展,我國(guó)將構(gòu)建完 備的氫能供應(yīng)體系,并實(shí)現(xiàn)技術(shù)的突破,關(guān)鍵設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化以及全產(chǎn)業(yè)的規(guī); 氫能供應(yīng)體系的良好發(fā)展將有力帶動(dòng)下游氫能應(yīng)用體系的發(fā)展。
(本文僅供參考,不代表我們的任何投資建議。如需使用相關(guān)信息,請(qǐng)參閱報(bào)告原文。)
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