氫能產業鏈包括上游制氫,中游氫儲運、加氫站,化工、氫燃料電池為氫能主要的應用場景。氫能設備是產業發展的基礎,目前我國在氫能設備方面有極大的改善空間,在技術創新,降本增效,安全生產,國產替代方面,都存在著眾多機會。
制氫端:電解槽是制氫的核心設備
目前我國主流的制氫方式分別為化石燃料煤制氫,天然氣制氫,電解水制氫三種方式,其中化石燃料制氫占據我國大部分市場,但電解水制氫作為更低碳的制氫方式,具有更大的發展潛力。
電解水制氫有三種技術路線,分別為堿性電解水制氫(AWE)、質子交換膜(PEM)電解和固體氧化物(SOEC)電解,其中電解槽是制氫的核心設備。在三種技術路線中,堿性電解水技術最為成熟,成本相對較低,商業成熟度高,運行經驗豐富,且國內一些關鍵設備主要性能指標均接近于國際先進水平,單槽電解制氫量大,易適用于電網電解制氫。目前國內電解槽廠家已超過七十家。相比于堿性電解水,PEM電解槽中質子交換膜更依賴進口,有待國產材料進一步突破。
近年來,受益于國家雙碳目標,電解槽市場需求量持續增加,電解槽研發生產進展迅速。據統計,2023年1-10月,全國已公開電解水制氫項目共90個,其中新簽約項目41個,開工在建項目41個,預計到2023年底,我國的電解水制氫項目將超100家,從2023年的電解槽中標情況來看,隆基氫能、派瑞氫能、塞斯克斯、陽光電源等廠商的市場份額較大。
氫儲運、加氫站:儲氫瓶、壓縮機以及加氫機
高壓儲氫是氫氣常用的儲運方式,早在上世紀初,無縫鋼制氣瓶就開始應用于氫氣的儲運,隨著時代的發展,目前儲氫氣瓶的已經發展為一下幾種:
1、Ⅰ型瓶:由金屬材料制成的壓力容器;2、Ⅱ型瓶:內膽為薄壁金屬材料制成的承壓容器,瓶體環向部分纏繞纖維樹脂復合材料;3、Ⅲ型瓶:內膽為薄壁金屬材料制成的承壓容器,瓶體全向纏繞纖維樹脂復合材料;
4、Ⅳ型瓶:內膽為聚合物工程塑料制成的容器,全向纏繞纖維樹脂復合材料,配金屬閥門安裝套。
隨著我國燃料電池汽車的市場進一步擴大,車載儲氫瓶也引發投資熱潮,中集安瑞科、未勢能源、中國中車等企業紛紛布局高壓儲氫瓶賽道。在國產化方面,可靠的瓶閥座結構設計及與內膽可靠的連接方式仍將是一段時間內企業研發的重點,適用于IV型瓶的內膽材料也需要打破國外壟斷,以降低氣瓶成本。
成本也是限制加氫站商業化運營的問題之一,而加氫站中部分關鍵設備依賴進口,導致設備費用占總成本的40%以上,導致整體建設成本過高。加氫站的三大核心設備為壓縮機、儲氫設備、加氫機,通常一座1000kg/d 加氫站中配備 2 臺壓縮機、4 臺加氫機、2 套儲氫瓶組。
近年來,氫氣壓縮機國產化曙光初現,如中鼎恒勝、江蘇恒久等,在隔膜壓縮機方面具有很強的競爭力。
國產加氫機也持續發展中,2021 年 6 月厚普股份發布了自主研發的首臺70 MPa 加氫機,多項氫能加注設備關鍵部件打破了國際壟斷,2021 年9 月北京低碳院開發的 70 MPa 加氫機成為國內首個獲得國際認證的70 MPa 加氫機。
氫燃料電池
為加強氫燃料電池系統、電堆及其材料和核心零部件的核心技術研究,我國政府出臺多項技術創新引導政策。隨著我國研發水平的提升,電堆及其他核心零部件的成本不斷下降,成本的降低將帶動氫燃料電池汽車的發展,進而活化整個產業鏈。
氫能設備發展
設備國產化是氫能裝備的重要發展方向,在政策方面,各地區鼓勵氫能基礎設施建設,如——
9月7日,浙江省經信廳印發的《浙江省氫能裝備產業發展行動方案(2023-2025年)》,提出到2025年,全省氫能裝備產業規模持續做大,產值力爭突破100億元,基本形成較為完備的氫能裝備產業鏈,綜合發展水平居全國前列的總體目標。
國家發改委在11月7日提出,要始終將科技創新擺在氫能產業發展的首要位置,集中力量突破氫能“制-儲-輸-用”全鏈條關鍵核心技術,促進先進技術應用和迭代升級。