1氫能行業概述截止到2020年底，全球燃料電池汽車總保有量已突破33000輛，我國有8000多輛。近兩年，豐田、現代、尼古拉等世界知名汽車制造商正逐步探索氫動力在重型卡車、軌道交通、輪船等多元化交通應用。氫能在交通運輸領域的應用成為推動整個

1 氫能行業概述

截止到2020年底，全球燃料電池汽車總保有量已突破33000輛，我國有8000多輛。近兩年，豐田、現代、尼古拉等世界知名汽車制造商正逐步探索氫動力在重型卡車、軌道交通、輪船等多元化交通應用。氫能在交通運輸領域的應用成為推動整個產業發展的引擎。此外，氫能在熱電聯供，分布式發電以及氫氣冶金等應用場景也表現出巨大的潛力。

國際氫能委員會預計，到2050年，氫能將創造3000萬個工作崗位，減少60億噸二氧化碳排放，創造2.5萬億美元年產值，在全球終端能源消費中占比達到18%。

2 氫能裝備市場概況

氫能產業鏈主要包括氫氣制備、氫儲運和加注、氫能應用等。我國氫源資源豐富多樣，包括化石燃料制氫、可再生能源制氫及工業副產氣制氫等；水電解制氫及變壓吸附提純氫等制氫技術與裝備發展成熟。氫安全技術發展緊跟國際先進水平，高壓氫氣瓶和儲罐技術已取得重大突破；氫能加注基礎設施發展滯后于美國、日本及德國等發達國家，但近幾年來呈現快速增長的趨勢。氫能傳統應用主要在化工產業方面，近年來，隨著以燃料電池車為代表的燃料電池技術的發展應用，氫能在下游應用逐漸豐富起來，產業鏈也大幅擴張，成為氫能源產業鏈的最重要一環。

圖2-1 氫能產業鏈概覽

氫制備中，工業副產氫、化石原料制氫、化工原料制氫技術比較成熟，均涉及到氫氣純化設備，該市場比較成熟，且應用廣泛。水電解制氫中的堿性電解槽是目前最成熟度、最經濟的技術，而質子交換膜（PEM）電解和固體氧化物電解（SOE）在技術先進性上優于堿性電解槽，但PEM成本較高、SOE尚處于研發階段，而PEM電解槽在未來成本降低的潛力較大。

氫儲存中高壓氣態儲氫是目前最常用、最成熟的儲氫技術，涉及的設備是儲氫長管或儲氫罐，儲氫長管產業化程度很高，儲氫罐仍需解決大規模批量化生產問題；低溫液氫儲存技術在海外比較成熟，國內應用僅限于航天領域；我國目前掌握1.5噸/天的氫液化技術，更大規模的液化設備正在加緊技術攻關。而相關的液氫儲罐設備有少數供應商能夠提供，但規模上與海外差距較大。

氫氣運輸環節與氫儲存環節對應。高壓氣氫使用拖車運輸，低溫液氫使用液氫罐車運輸，前者已經被大規模應用，后者由于缺乏相應需求和國家法律法規的缺失，暫時還不能應用于民用領域。高壓氫氣和低溫液氫均可通過管道運輸，氣氫管道運輸國內還處于探索階段，低溫液氫管道運輸還是空白。

加注環節主要通過加氫站來實現。根據氫氣存儲方式的不同，又可分為氣氫加氫站和液氫加氫站。氣氫加氫站的主要設備包括儲氫裝置、壓縮設備、加注設備、站控系統等，核心設備為氫氣壓縮機、高壓儲氫罐、氫氣加注機，目前都有國產替代的產品出現，并應用在加氫站上。國內尚無民用液氫加氫站，參照海外液氫加氫站，其關鍵設備包括高壓壓縮機、液氫泵、液氫儲罐，其中液氫泵現階段主要以進口為主。

氫應用的傳統用途比較成熟，新能源交通領域是未來的增長點，而新能源氫能應用主要由氫燃料電池汽車的產業化驅動。我國氫燃料電池汽車市場還處在導入期。

工信部組織制定的《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》明確提出，到2025年國內實現5-10萬輛氫燃料電池汽車的商業化應用，建成1000座加氫站，標志著我國氫燃料電池汽車將進入規模化商用階段，進而傳導至上游，帶動整個氫能產業大發展。

3 氫能裝備市場規模

根據《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》規劃以及相關調研數據，至2030年中國氫氣銷售價格將為23-28元/千克，燃料電池汽車保有量為100萬輛，各類車型綜合耗氫量為5.56千克/天。

據此計算，僅以車用氫氣市場計，到2025年氫能產業市場規模為135.6億元，再加上產業溢出效應，整個產業市場規模有望突破百億元；到2030年，車用氫能產業市場規模為460.46-560.56億元，而整個產業市場規模則有望沖擊千億元。

表3-1 中國氫能產業市場規模情況與預測

加氫站以日供應氫氣量1000kg/天為例，當前建站成本為1000-1200萬元（建站成本不考慮土地費用和補貼），成本每年以10%幅度下降，2025年加氫站集成（EPC）市場規模為60-80億元，2030年為150-250億元（此處以建站成本作為加氫站集成市場規模）。

目前影響我國氫氣售價的最主要因素是包括制氫和儲運氫氣在內的氫氣成本。其中，氫儲運占比20%，壓縮機占6%，儲氫裝置占4%。

圖3-1 我國加氫站氫氣售價價格組成

圖3-2 日本加氫站氫氣售價價格組成

隨著我國氫能產業的發展，氫氣銷售價格組成最終與日本趨同，此時，氫儲運占氫氣銷售價格的比例為19%，壓縮機為8%，儲氫裝置為3%。按照各環節在氫氣售價中的占比，由此可計算得到氫運輸、壓縮機、儲氫裝置的市場規模，如下表所示。

表3-2 中國氫能產業細分市場規模預測

根據中國石油勘探開發研究院的預測，2050年液氫將占所有儲氫方式的45%。對于中長距離運輸，液氫技術和裝備不可替代，有助于實現規模化氫源以較低的儲運、加注成本供應氫能終端消費聚集區 域。

圖3-3 儲氫方式構成預測

由此可得到液氫儲運的市場規模，如下表所示。

表3-3 中國液氫儲運市場規模預測

4 氫能產業主要裝備投資價值分析

4.1氫液化裝置

氫液化設備主要有膨脹機、低漏率換熱器、氦螺桿壓縮機、低溫閥門、正仲氫轉化器等核心部件，其中膨脹機是最核心的設備。

我國液氫產能較低，在液氫技術和裝備能力存在短板。根據美國商業管制清單，限制了我國進口10噸/天以上的氫液化技術及裝備，以及DN50以上液氫閥門、膨脹機、液氫泵等關鍵設備。國產民用大規模液氫技術和裝備的突破具有重大意義，將有力促進我國氫能產業可持續發展。

4.2 氫儲運裝備

（1）高壓氣氫儲運

高壓氣氫儲運技術較為成熟，也是當下我國主要氫氣儲運方式，經濟運輸半徑在150km左右。目前國內長管以20MPa為主，中集安瑞科、浙江藍能、魯西化工、雙瑞特裝等企業都具備長管生產能力。下一階段發展重點是提高長管工作壓力，從而提高高壓氣氫儲運效率，這需要國家層面放開相關標準。

車載領域主要應用金屬內膽纖維全纏繞氣瓶（Ⅲ型）和非金屬內膽纖維全纏繞氣瓶（Ⅳ型）。目前國外主流燃料電池汽車均采用70MPaⅣ型瓶，如美國Quantum、加拿大Dynetek和日本豐田等公司。而國內技術成熟的國產儲氫瓶大多為35MPa III型氫瓶，35MPa儲氫瓶及供氫系統已經完全實現國產化，斯林達安科、科泰克、浙江大學等在70MPa高壓儲氫瓶也有技術積累，具有一定的產業化能力。

（2）低溫液氫儲運

低溫液氫儲運是指對氫氣加壓之后，利用深冷技術將氫氣進行液化，再裝至低溫槽罐，實現氫氣的儲運。由于液氫的密度是氣態氫的845倍，因此，低溫液態可以大幅提高氫氣的儲運能力，如下表所示。氫氣液化需深冷至21K（-252.15攝氏度），能耗大，耗電量高，所以前期液氫裝備的一次性投入成本較高，液化過程的裝備投資和電耗成本占運氫成本的70%～80%。另外，低溫液氫儲運對存儲裝備有很高的要求，需要耐超低溫和保持超低溫的特殊容器，該容器需要抗凍、抗壓，且必須嚴格絕熱。因此，低溫液氫儲運相較于高壓氣態儲氫，單位質量成本大幅提高。隨著用氫規模擴大以及運輸距離變長，低溫液氫儲運方式的成本升高幅度不大，因此，200km以上的運輸距離更適合采用低溫液氫儲運的方式。

表4-1 氫氣儲運方式比較

液氫技術在國外已經相對較為成熟，液氫儲運已進入規模化應用階段。而國內目前還無法民用。液氫民用標準的缺失極大地限制了液氫罐車在民用領域的應用。我國已具備低溫液氫儲運能力，相關企業有中集圣達因、四川空分、航天晨光和國富氫能等。

2019 年6月，全國氫能標準化技術委員會發布《氫能汽車用燃料液氫》、《液氫生產系統技術規范》和《液氫貯存和運輸安全技術要求》三項國家標準征求意見的函。液氫相關標準和政策規范形成后，儲氫密度和傳輸效率都更高的低溫液態儲氫將是未來重要的發展方向。

4.3 加氫站核心裝備

(1) 站用壓縮機

常用的氫氣壓縮設備為壓縮機，壓縮機是將氫源加壓注入儲氣系統的核心裝置，輸出壓力和氣體封閉性能是其最重要的性能指標。加氫站使用的壓縮機主要有隔膜式壓縮機、液驅式壓縮機和離子液壓縮機。詳細參數比較可參考作者期刊論文《加氫站用氫氣壓縮機研發現狀與思考》。

表4-2 三種壓縮機比較

其中，國產隔膜壓縮機應用在已建成的加氫站，如中鼎恒盛、北京天高、恒久機械，價格比進口產品便宜30-50%。液驅壓縮機以美國Haskel、德國麥格思維特等為代表，國內目前尚無代表企業。國內企業海德利森已經掌握液驅壓縮機核心技術，并能夠提供相關閥門。離子式壓縮機能實現等溫壓縮，但因技術尚未成熟，沒有大規模使用。

(2) 站用儲氫裝置

儲氫罐很大程度上決定了加氫站的氫氣供給能力。目前主要使用大直徑儲氫長管和鋼帶錯繞式儲氫罐來儲氫。

大直徑儲氫長管方面，石家莊安瑞科45MPa儲氫瓶組也已成功用于國內眾多加氫站。鋼帶錯繞式儲氫罐，目前有47MPa和98MPa兩種型號，如浙大與巨化集團制造生產的兩臺國內最高壓力等級98MPa立式高壓儲罐，安裝在江蘇省常熟市豐田加氫站和上海驛藍舜工加氫站中。

國內已具備高壓氣氫儲罐的生產能力，主要企業有中集安瑞科、浙江藍能、開原維科、浙江巨化裝備等，而98MPa高壓儲罐仍需解決大批量規模化問題。

(3) 氫氣加注設備

加氫機是實現氫氣加注服務的設備，國內以集成為主。國內35MPa的加氫機基本實現國產替代，但加氫槍、流量計等核心零部件還主要依賴進口，主要廠商有舜華新能源、國富氫能、氫楓能源、海德利森、厚普股份（液空厚普）、正星股份等。70MPa加氫機關鍵技術已經掌握，但產品工藝還有待改進，國內相關企業在做工藝上突破。

(4)液氫泵

液氫泵是液氫加氫站的關鍵設備，之前主要應用于航天領域，為航天器輸送低溫液氫燃料，現在液氫泵的應用逐漸向民用傾斜，向小型化發展。

液氫泵直接將低溫液態氫升壓至所需壓力，再通過汽化器，將液氫汽化注入高壓儲氫瓶中。低溫液氫泵的成本較高，且需要對氫氣儲運過程進行嚴格的保溫，以維持其低溫狀態。

目前國外三大氣體巨頭林德、空氣產品和液化空氣都已具備成熟的液氫泵產業化生產能力，日本液氫加氫站也正在向液氫泵技術路線靠攏。國內方面，液氫泵正處在研發階段，相關企業有國富氫能、藍捷氫能、杭氧股份等，現階段主要依賴進口。

（5）低溫液氫儲罐

加氫站液氫罐箱是一種低溫液體貯箱，容器必須要求絕熱，以減少漏熱導致的蒸發損失。典型的液氫貯箱，貯箱內膽材料一般為不銹鋼，內膽的支撐是通過內構件實現，要求內構件絕熱性好，滿足貯箱的絕熱要求。內構件通過一端焊接在貯箱內膽底部圓形鐵槽固定；另一端則是通過螺釘與貯箱外殼底部的支撐架相連接。

圖4-1 液氫儲罐和儲存系統結構圖示

液氫儲罐技術主要分為被動技術和主動技術，前者包括高真空絕熱、真空多層絕熱等，后者主要包括大面積冷卻屏（Board-area-cooled，BAC）技術，旨在實現液氫的零蒸發儲存（Zero Boil-Off，ZBO）。國內已有四川空分集團、航天晨光、中集圣達因、國富氫能成功研制出液氫儲罐，但在規模上仍與國外差距較大，國外已可制造3×104 m3的超大液氫球罐，而國內只能制造3000 m3以下的儲罐。

（6）氫氣蒸發器

氫氣蒸發器（氣化器）是接收液態氫并加一定熱量，使液態氫氣化為氣態氫的裝置，技術壁壘不高，空氣熱置換是關鍵。國內蒸發器基本滿足使用，但流量控制還有待提高。設備主要供應商有Cryoquip和特萊姆。