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氢储运技术是氢能利用中的关键一环,也是制约氢能走向规模化应用的最大难点。氢储运是指将制得的氢气进行压缩或液化后储存,再通过车载或管道等方式运输至下游加氢站、化工企业等应用领域。该环节是连接上游供给及下游需求的关键,是整个产业链环节中的必不可少的一环。氢原子半径很小且非常活跃,导致储运技术难度较高。在“制、储、运、加、用”的氢能全产业链中,储运环节成本超过30%,大大限制了氢能在下游领域的应用,如何实现低成本、安全、高效的储运氢,是氢能产业未来发展的重要方向。

目前,储氢方式主要有三种,分别是气态储氢、液态储氢和固态储氢。其中,高压气态储氢是国内应用最广泛的储氢方式,低温液态储氢、固态储氢逐渐进入示范应用阶段。高压气态储氢高压气态储氢是指通过高压压缩的方式存储气态氢,其储存方式是采用高压将氢气压缩到容器里,通常由钢、铝、碳/玻璃纤维、高分子材料等制成。高压气态储氢具有技术成熟、运输成本相对低廉、充放速度快、操作方便快捷等优点。但受高压和氢元素特性影响,运输材料易发生氢脆,存在泄露风险,同时储氢体积密度低。高压气态储氢关键设备为压缩机和储氢瓶。氢气压缩机主要作用为通过提高氢气储存密度和压力将氢气压缩成高压氢气。压缩机在整个氢能产业链中应用广泛,氢气生产环节中制氢厂需将氢气压缩至相应的储氢瓶中;在管道运输中,需要在运输途中使用氢压机为氢气提供动力;氢气送至加氢站及下游应用端后,需要经过压缩机进行再次压缩储存。

图 1 压缩机应用场景

氢气储运环节中常用的两种压缩机为隔膜压缩机和液驱压缩机。隔膜压缩机通过膜片在液压油的推动下来回摆动,从而完成吸气、压缩、排气循环往复的过程。隔膜式压缩机技术国内应用成熟度较高,具有气体无污染、无泄漏、压缩比较好的优点,成为当前市场主流,在氢气压缩机市场份额达到70%,其中在充装压缩领域占比达到90%以上,在加氢站压缩领域占比超过60%。液驱活塞式压缩机利用液压油驱动活塞往复运动从而实现气体的压缩,具有结构简单、体积较小等优点,且启停不影响压缩机寿命,目前主要应用于撬装式加氢站。

图 2 压缩机类型及对比

(一)氢气压缩机逐渐向高压、大排量、国产化发展下游需求倒逼压缩机逐步向高压、大排量方向转变。随着下游燃料汽车氢气加注压力的提升续航里程不断提升,加注压力为70MPa的燃料汽车的续航里程为35MPa的1.6倍之多,倒逼加氢站的压缩机由目前主流的35MPa压缩机提升至70Mpa。同时加氢站为满足大规模车队在有限的场地上加注,最佳路径为增大压缩机的排量,随着压缩机的排出压力及排量的增加,压缩效率有望进一步提升。液驱式压缩机渗透率提升空间较大。在大排量压缩机成为未来趋势的背景下,液驱式压缩机凭借排量高、模块化设计、体积相对小、维修简单、密封件寿命高等特点,近两年关注度不断提升,未来液驱式压缩机需求有望保持高增。国产化替代趋势明确。目前加氢站压缩机成本约占加氢站建设设备总成本的30%,进口压缩机售价为300-500万元,而国产压缩机售价仅为100-200万元,过去加氢站中进口压缩机占比约为70%,随着国产品牌技术迭代及产品性价比提升,目前加氢站国产品牌占有率达到50%,未来随着加氢站对压缩机性价比及产品售后维修要求的提高,国产品牌替代空间有望进一步提升。(二)国内氢压机企业布局加速随着加氢站建设速度的加快叠加制氢项目迅速落地,氢气压缩机未来几年的需求将迎来快速增长。国内氢压机行业龙头企业为中鼎恒盛,在大流量氢气充装压缩机领域市占率高达90%,在加氢站压缩机领域市占率为30%。2021年以来氢压机企业布局明显提速,多家企业中标氢压机采购项目。

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