>> 长江证券-氢能储运行业深度:供需错配下亟需解决的核心瓶颈-231109
| 上传日期: |
2023/11/9 |
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| 格式: |
pdf 共29页 |
来源: |
长江证券 |
| 评级: |
买入 |
作者: |
邬博华,徐科,任楠 |
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氢的储存与运输——解决氢安全及氢经济 氢原子的外层电子结构为1s1,既可以获得一个电子,也可以失去一个电子,因此其化学性质非常活泼,氢气活泼的化学性质决定了其储存条件较高。体积密度小叠加液化温度较低(液氢沸点为-253℃),使得氢气的储存与运输相对较为困难,于是发展安全、高效的储氢技术是实现氢经济的关键环节,核心是寻求降低氢气体积以获得高体积储氢密度和高质量储氢密度,例如35兆帕的高压气态氢的体积量能密度为2.84MJ/L,约是液氢体积能量密度8.71MJ/L的1/3。 目前国内高压气氢为主,液氢政策已逐渐放开 高压气态氢气储运技术相对成熟,气态高压储氢技术具有设备结构简单、压缩氢气设备能耗相对偏低、充装和排放速度快等优点,是目前占主导地位的储氢方式。现阶段,中国普遍采用15~20MPa气态高压储氢与管束车运输的方式。加氢站用大型高压储氢容器、燃料电池车用高压储氢罐,也都是高压气氢的储存方式。气氢长管拖车运输成本对运输距离较为敏感,对于100公里的运输距离,20MPa长管拖车氢气运输费用在8.10元/kg(含15%运输毛利率),300公里距离时运输费用达到16.29元/kg。液氢优势在于运输能量密度较高,但以液体形式储存氢气需要低温,氢气在一个大气压下的沸点为-252.77℃,其液化能耗较高,氢气液化的成本与装置规模、技术路径有关。在理想状态下,氢气最小理论液化功为2.9kWh/kg,但实际运行氢液化设备中,由于氢气无法通过节流膨胀直接降温得到液氢,在环境温度高于202K时的预冷则会增加液化过程能耗,单位能耗普遍在10-15kWh/kg,按照氢气液化能耗平均15kWh/kg,电价0.60元/kWh的假设测算得,运输200公里距离时,液氢单位运输成本11.98元/kg,20兆帕长管拖车运输成本为12.20元/kg,二者基本相当,更长距离时液氢运输成本更有优势。 管道储氢已有应用案例,固态储氢仍在探索 中长距离运输最理想且成本最低的方式就是管道输送,国外多个国家已经对天然气管道掺氢进行了多项探索,2023年4月中石化宣布建设一条从乌兰察布至北京市的400公里长距离纯氢管网。据不完全统计,全国目前在运营及规划的天然气掺氢运输管网及纯氢管网长度约2,500公里,其中2022年左右已经有多个纯氢或掺氢管网竣工或开始建设,表明在下游需求逐渐起量的背景下(如燕山石化用氢、北京燃料电池车推广用氢等),大规模输氢的经济性得以凸显,以“济源-洛阳”管道为例(25km),满载运氢成本低至0.51元/kg,若运输距离为100公里则运输成本约0.77元/kg。掺氢对管网质量要求较高,通常掺氢比例不超过20%,此外输氢专项标准未出台也制约了其大规模发展。 70MPa高压车载储氢设备标准落地,未来可期 高压气态储氢是目前应用最广泛的储氢方式,高压气态储氢容器主要分为纯钢制金属瓶(I型)、钢制内胆纤维环向缠绕瓶(II型)、铝内胆纤维全缠绕瓶(Ⅲ型)及塑料内胆纤维缠绕瓶(IV型)4个类型。Ⅲ型瓶和IV型瓶具有重容比小、单位质量储氢密度高等优点,已广泛应用于氢燃料电池汽车。2023年5月国家出台了相关国家标准,将于明年6月正式实施,为未来四型储氢瓶的应用、更长距离卡车运输场景及燃料电池乘用车的普及推广奠定基础。 风险提示 1、氢能下游需求增速低于预期; 2、氢能储运相关国家标准出台节奏低于预期。
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