氫能源儲(chǔ)運(yùn)專題報(bào)告：探尋不同場(chǎng)景下氫儲(chǔ)運(yùn)的最優(yōu)解氫儲(chǔ)運(yùn)是氫能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)氫儲(chǔ)運(yùn)是氫能產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié)氫能產(chǎn)業(yè)鏈包括制氫、儲(chǔ)運(yùn)氫以及下游應(yīng)用三大環(huán)節(jié)。作為能夠真正實(shí)現(xiàn)零碳排放的清潔能源，氫能在實(shí)現(xiàn)碳減排的同時(shí)，還存在著易燃易爆、擴(kuò)散系數(shù)大等特點(diǎn)，因此，儲(chǔ)運(yùn)作為氫能從生產(chǎn)到應(yīng)用的“連接者”，是氫能產(chǎn)業(yè)鏈中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。我國(guó)氫能資源和需求呈逆向分布，且氫儲(chǔ)運(yùn)在氫能總成本中占比較高。目前我國(guó)氫能資源呈現(xiàn)出“西富東貧、北多南少”的特征，而氫能需求則主要分布在南方和沿海地區(qū)。且考慮到未來(lái)綠氫占比提升，而風(fēng)光資源多集中于我國(guó)三北地區(qū)，這將進(jìn)一步加劇氫能生產(chǎn)與需求的矛盾，因此氫儲(chǔ)運(yùn)的重要性不斷凸顯。與此同時(shí)，氫能運(yùn)輸成本占?xì)淠芙K端售價(jià)的比例高達(dá)40%~50%，對(duì)氫的規(guī)?；瘧?yīng)用至關(guān)重要。政策驅(qū)動(dòng)氫儲(chǔ)運(yùn)體系快速發(fā)展利好政策陸續(xù)下發(fā)，促進(jìn)氫儲(chǔ)運(yùn)體系加速構(gòu)建。近年來(lái)政府部門陸續(xù)下發(fā)數(shù)份氫能政策，其中多個(gè)政策對(duì)氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)發(fā)展、氫儲(chǔ)運(yùn)體系構(gòu)建等方面提出了明確規(guī)劃，要求并鼓勵(lì)加快氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)攻關(guān)，驅(qū)動(dòng)氫儲(chǔ)運(yùn)體系快速發(fā)展。儲(chǔ)氫方式主要包括物理儲(chǔ)氫和化學(xué)儲(chǔ)氫儲(chǔ)氫方式可分為物理儲(chǔ)氫和化學(xué)儲(chǔ)氫，其中物理儲(chǔ)氫技術(shù)較為成熟?，F(xiàn)有的儲(chǔ)氫技術(shù)可分為物理儲(chǔ)氫和化學(xué)儲(chǔ)氫，其中以高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫和低溫液態(tài)儲(chǔ)氫為代表的物理儲(chǔ)氫技術(shù)成熟度較高、應(yīng)用更為廣泛，而固態(tài)金屬儲(chǔ)氫雖然安全性高且單位運(yùn)輸量大，但由于成本較高尚未大范圍普及?；瘜W(xué)儲(chǔ)氫中，有機(jī)溶液儲(chǔ)氫和液氮/氨氫商業(yè)化應(yīng)用相對(duì)成熟，甲醇儲(chǔ)氫則由于腐蝕性和揮發(fā)性強(qiáng)而使用場(chǎng)景較為有限?？傮w看來(lái)，物理儲(chǔ)氫是當(dāng)下主流的儲(chǔ)氫方式，但化學(xué)儲(chǔ)氫有望成未來(lái)重要的發(fā)展方向。運(yùn)氫的方式主要有固、液、氣三種運(yùn)氫的方式分為固、液、氣三種，根據(jù)氫氣狀態(tài)可選用不同的運(yùn)輸方式。針對(duì)氣氫運(yùn)輸，往往采用集裝格、長(zhǎng)管拖車和管道運(yùn)輸?shù)姆绞剑渲泄艿肋\(yùn)輸雖然運(yùn)輸量明顯較高，但受限于投資門檻較高且技術(shù)難度較大，目前國(guó)內(nèi)還處于小規(guī)模發(fā)展階段。液氫運(yùn)輸和固氫運(yùn)輸方面，我國(guó)尚處于試驗(yàn)階段，僅有少量應(yīng)用落地。氫能供應(yīng)可分為現(xiàn)產(chǎn)現(xiàn)用、短途供氫和長(zhǎng)距離供氫三種氫儲(chǔ)運(yùn)可根據(jù)資源稟賦、應(yīng)用規(guī)模與形式靈活調(diào)整，整體構(gòu)建出三種氫供應(yīng)鏈。場(chǎng)景1，在可再生能源或煤炭、石油、天然氣等傳統(tǒng)化石能源資源較為豐富的地區(qū)，能夠建造出大型氫能供應(yīng)中心并采用就地制氫后直接應(yīng)用的方式，這種場(chǎng)景下氫儲(chǔ)運(yùn)的成本幾乎為零；場(chǎng)景2，以加氫站、建筑、家庭為單位的小型用氫主體往往可以通過(guò)區(qū)域內(nèi)短距離的儲(chǔ)運(yùn)氫方式進(jìn)行供氫；場(chǎng)景3，在缺少氫源的地區(qū)，用氫需求往往需要通過(guò)大量長(zhǎng)距離的氫儲(chǔ)運(yùn)方式進(jìn)行滿足。高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫適用于短距離小規(guī)模運(yùn)輸場(chǎng)景氣態(tài)儲(chǔ)氫：現(xiàn)階段以高壓長(zhǎng)管拖車為主現(xiàn)階段氣態(tài)氫氣儲(chǔ)運(yùn)方法以高壓長(zhǎng)管拖車為主。高壓氣態(tài)氫能儲(chǔ)運(yùn)是目前工業(yè)中使用最普遍、最直接的氫能儲(chǔ)運(yùn)方式，通過(guò)連接減壓閥即可方便、快捷釋放所需氫氣。具有運(yùn)營(yíng)成本低、壓縮氫氣技術(shù)成熟、承壓容器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗較小、氫氣充放響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。目前我國(guó)高壓氫氣運(yùn)輸以長(zhǎng)管拖車為主，結(jié)合集裝格小范圍補(bǔ)充。其中集裝格由多個(gè)40L的、壓力為15Mpa的高壓儲(chǔ)氫鋼瓶組成，運(yùn)輸較為靈活，適用于需求量小的加氫站；長(zhǎng)管拖車則適用于需求量略大的運(yùn)氫場(chǎng)景，目前國(guó)內(nèi)的加氫站目前多采用此類方式運(yùn)輸。氣態(tài)儲(chǔ)氫：車用高壓儲(chǔ)氫氣瓶以III型瓶和IV型瓶為主高壓氣瓶為氫氣儲(chǔ)運(yùn)的核心設(shè)備，車用場(chǎng)景下以III型瓶和IV型瓶為主。用于氫儲(chǔ)運(yùn)的高壓氣瓶主要包括純鋼制金屬瓶（I型）、鋼制內(nèi)膽纖維纏繞瓶（II型）、鋁內(nèi)膽纖維纏繞瓶（III型）及塑料內(nèi)膽纖維纏繞瓶（IV型）。其中加氫站等固定式儲(chǔ)氫瓶多用I型、II型鋼制氫瓶，但由于I型和II型瓶?jī)?chǔ)氫密度低、氫脆問(wèn)題嚴(yán)重，因此現(xiàn)階段車用儲(chǔ)氫容器主要為III型瓶和IV型瓶。氣態(tài)儲(chǔ)氫：車用高壓儲(chǔ)氫氣瓶成本中材料占比較高高壓儲(chǔ)氫氣瓶的成本主要由碳纖維復(fù)合材料、閥門等組成。以廣泛用于車載運(yùn)氫的III型瓶和IV型瓶為例，碳纖維復(fù)合材料在兩類儲(chǔ)氫瓶中的成本占比均在60%~80%之間，其次為閥門、平衡儲(chǔ)罐、調(diào)節(jié)器等。近年來(lái)我國(guó)碳纖維的產(chǎn)能與產(chǎn)量不斷攀升，國(guó)產(chǎn)化率持續(xù)提高，2022年我國(guó)大陸碳纖維運(yùn)行產(chǎn)能11.2萬(wàn)噸，占全球運(yùn)行產(chǎn)能約43.3%，較2021年提升12.8%。預(yù)計(jì)隨著我國(guó)碳纖維產(chǎn)能的持續(xù)擴(kuò)張，有望帶動(dòng)高壓儲(chǔ)氫氣瓶成本下降。氣態(tài)儲(chǔ)氫：高壓長(zhǎng)管拖車適用于短距離運(yùn)輸場(chǎng)景高壓長(zhǎng)管拖車適用于短距離運(yùn)輸場(chǎng)景。在假定壓縮設(shè)備價(jià)格、人工費(fèi)、百公里油耗、單位耗電量等核心參數(shù)不變時(shí)，通過(guò)改變運(yùn)輸距離來(lái)測(cè)算高壓長(zhǎng)管拖車的運(yùn)氫成本變動(dòng)。可以看到，隨著運(yùn)輸距離的拉長(zhǎng)，高壓長(zhǎng)管拖車運(yùn)輸成本顯著攀升，從經(jīng)濟(jì)性角度考量一般適用于短距離運(yùn)輸。氣態(tài)儲(chǔ)氫：降本路徑主要為提升高壓儲(chǔ)氫氣瓶設(shè)備壓力高壓長(zhǎng)管拖車的降本路徑主要為提升高壓儲(chǔ)氫氣瓶設(shè)備壓力。假設(shè)其他條件不變而改變氫氣瓶的設(shè)備壓力，可以看到儲(chǔ)氫氣瓶壓力越大，單位氫氣運(yùn)輸成本越低。因此，我們預(yù)計(jì)未來(lái)氣氫運(yùn)輸?shù)闹饕当韭窂綖樘嵘邏簝?chǔ)氫氣瓶的設(shè)備壓力，即伴隨儲(chǔ)氫氣瓶從設(shè)備壓力較小的I型向設(shè)備壓力較大的IV型轉(zhuǎn)變，高壓長(zhǎng)管拖車的運(yùn)氫成本將持續(xù)下降。低溫液態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)進(jìn)展較快，有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫步入工業(yè)化低溫液態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)進(jìn)展較快，有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫向工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)渡低溫液態(tài)儲(chǔ)氫應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大，有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫逐漸向工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)渡。（1）低溫液態(tài)儲(chǔ)氫是指將氫氣經(jīng)過(guò)壓縮后，深冷到21K以下使其變?yōu)橐簹?，并?chǔ)存在低溫絕熱的真空容器當(dāng)中，其在氫能應(yīng)用中具備儲(chǔ)運(yùn)量更大、純度高、充裝更快、占地更小等優(yōu)勢(shì)；我國(guó)低溫液態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)近年來(lái)不斷發(fā)展，相關(guān)投資和項(xiàng)目密集出現(xiàn)。（2）有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫是指借助烯烴、炔烴或芳香烴等不飽和液體有機(jī)物和氫氣的可逆反應(yīng)、加氫反應(yīng)實(shí)現(xiàn)氫儲(chǔ)存，并借助脫氫反應(yīng)實(shí)現(xiàn)氫的釋放的化學(xué)儲(chǔ)運(yùn)氫過(guò)程；目前有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)還處于從實(shí)驗(yàn)室向工業(yè)化生產(chǎn)的過(guò)渡階段。低溫液氫儲(chǔ)運(yùn)：成本對(duì)運(yùn)輸距離不敏感，適合大規(guī)模遠(yuǎn)距離運(yùn)輸液氫的運(yùn)輸形式包括拖車、槽車和槽船等，制備過(guò)程中規(guī)模效應(yīng)明顯。液氫的儲(chǔ)運(yùn)方式可以分為兩類，即采用容器儲(chǔ)運(yùn)和采用管道輸運(yùn)。其中,容器儲(chǔ)運(yùn)在儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)形式上一般采用球形儲(chǔ)罐和圓柱形儲(chǔ)罐，在運(yùn)輸形式上采用液氫拖車、液氫鐵路槽車和液氫槽船等。相較于氣氫儲(chǔ)運(yùn)，液氫具有便于儲(chǔ)運(yùn)車載、安全性高、氣化純度高等優(yōu)點(diǎn)，但也因制備過(guò)程較為復(fù)雜而存在著技術(shù)門檻較高、液化工廠投資大、能耗較高等缺點(diǎn)。液氫成本對(duì)運(yùn)輸距離不敏感，適合大規(guī)模遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。在車輛購(gòu)置成本、人工成本、燃油費(fèi)、車速等條件不變的情況下，改變液氫運(yùn)輸距離，進(jìn)而測(cè)算其運(yùn)輸成本的變化。由測(cè)算可知，液氫綜合運(yùn)輸成本隨著運(yùn)輸距離的增長(zhǎng)而緩慢上升，基本能夠控制在5元/kg以內(nèi)，且每增加100km的運(yùn)輸距離，單位kg運(yùn)輸成本約增加0.8元，敏感度遠(yuǎn)低于同等條件下的氣氫運(yùn)輸?？紤]到液氫運(yùn)輸規(guī)模往往較大，因此我們認(rèn)為液氫適合大規(guī)模遠(yuǎn)距離運(yùn)輸場(chǎng)景。低溫液氫儲(chǔ)運(yùn)：液氫項(xiàng)目建設(shè)和裝備邁向國(guó)產(chǎn)化液氫領(lǐng)域發(fā)展勢(shì)頭良好，國(guó)內(nèi)企業(yè)紛紛布局。近年來(lái)液氫領(lǐng)域的國(guó)產(chǎn)化程度提升，多家國(guó)內(nèi)企業(yè)紛紛上馬液氫制備項(xiàng)目以及核心裝備制造項(xiàng)目。伴隨著我國(guó)企業(yè)液氫制備與裝備項(xiàng)目的持續(xù)推進(jìn)，預(yù)計(jì)將助力我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。有機(jī)液氫儲(chǔ)運(yùn)：主要包括液氨載氫、甲苯/甲基載氫和甲醇載氫有機(jī)液氫儲(chǔ)運(yùn)主要包括液氨載氫、甲苯/甲基載氫和甲醇載氫。有機(jī)液體以及氨氣輸運(yùn)氫氣作為氫氣儲(chǔ)運(yùn)方法，在長(zhǎng)距離、大規(guī)模的氫氣輸送方面具有一定優(yōu)勢(shì)，但是其雜質(zhì)氣體含量高，高純氫氣使用時(shí)需要重新純化。從運(yùn)輸介質(zhì)上看，有機(jī)液氫儲(chǔ)運(yùn)主要包括液氨載氫、甲苯/甲基載氫以及甲醇載氫。有機(jī)液氫儲(chǔ)運(yùn)：國(guó)內(nèi)多個(gè)項(xiàng)目陸續(xù)啟動(dòng)，商業(yè)化挑戰(zhàn)仍存國(guó)內(nèi)多家企業(yè)啟動(dòng)有機(jī)液氫儲(chǔ)運(yùn)項(xiàng)目，成本和技術(shù)為其商業(yè)化挑戰(zhàn)。近年以來(lái)國(guó)內(nèi)多個(gè)有機(jī)液氫儲(chǔ)運(yùn)項(xiàng)目陸續(xù)落地，圣元環(huán)保、東方電氣等企業(yè)以及中國(guó)化學(xué)科研院、中國(guó)船舶712所等研究所紛紛表示其正在開發(fā)有機(jī)液體儲(chǔ)氫或已有相關(guān)研究項(xiàng)目落地?？梢钥吹接袡C(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)正處在有實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)向小規(guī)模落地應(yīng)用的過(guò)渡階段，而其是否能夠?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化還需面臨成本和技術(shù)的雙重挑戰(zhàn)。管道輸氫經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)，有望成為未來(lái)氫運(yùn)輸?shù)淖顑?yōu)模式管道運(yùn)輸：可根據(jù)輸送距離和氫氣純度分為多種方式管道運(yùn)輸氫可根據(jù)輸送距離和氫氣純度分為多種方式。氫氣的管道運(yùn)輸，是指在制氫工廠與氫氣站、用氫單位等之間建設(shè)一定的管道，氫氣以氣態(tài)形式進(jìn)行運(yùn)輸?shù)姆绞?。根?jù)輸送距離，管道輸氫可分為長(zhǎng)距離管道和短距離管道，前者主要用于制氫工廠與氫氣站之間的長(zhǎng)距離運(yùn)輸，輸氫壓力較高、管道直徑較大；后者則主要用于氫氣站與各個(gè)用戶之間的氫氣配送，輸氫壓力較低，管道直徑較小。根據(jù)氫氣純度，管道輸氫可分為天然氣摻氫管道和純氫管道，前者是指在氫能發(fā)展初期，利用現(xiàn)有的天然氣管道，將氫氣加壓后輸入，使氫氣與天然氣混合輸送的方式；后者則是指專門用于純氫氣運(yùn)輸?shù)墓艿?，但鋪設(shè)難度大、投資成本較高，是氫能管網(wǎng)建設(shè)的終極目標(biāo)形態(tài)。管道運(yùn)輸：?jiǎn)挝怀杀咀畹?，有望成為未?lái)氫運(yùn)輸?shù)淖顑?yōu)模式管道運(yùn)輸氫單位成本最低，有望成為未來(lái)氫運(yùn)輸?shù)淖顑?yōu)模式。管道輸氫具備有運(yùn)輸成本低、能耗小、可實(shí)現(xiàn)氫能連續(xù)性、規(guī)?；㈤L(zhǎng)距離輸送等優(yōu)勢(shì)。假設(shè)管道運(yùn)能利用率為30%，將其與長(zhǎng)管拖車、液罐槽車運(yùn)輸成本進(jìn)行對(duì)比，可以看到管道運(yùn)氫的成本相對(duì)最低，在不考慮前期管道投資的情況下，管道運(yùn)輸有望受益于其經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)輸規(guī)模的優(yōu)勢(shì)，成為未來(lái)氫氣運(yùn)輸?shù)淖顑?yōu)模式。管道運(yùn)輸：“西氫東送”管道納入國(guó)家規(guī)劃，緩解綠氫供需錯(cuò)配我國(guó)首條“西氫東送”輸氫管道示范工程被納入國(guó)家規(guī)劃。根據(jù)中國(guó)石化發(fā)布，我國(guó)首條“西氫東送”輸氫管道示范工程被納入《石油天然氣“全國(guó)一張網(wǎng)”建設(shè)實(shí)施方案》，管道起于內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市，終點(diǎn)位于北京市，全長(zhǎng)400多公里，是我國(guó)首條跨省區(qū)、大規(guī)模、長(zhǎng)距離的純氫輸送管道。管道一期運(yùn)力10萬(wàn)噸/年，預(yù)留50萬(wàn)噸/年的遠(yuǎn)期提升潛力。同時(shí)，將在沿線多地預(yù)留端口，便于接入潛在氫源。管道建成后有望替代京津冀地區(qū)現(xiàn)有的化石能源制氫，大力緩解我國(guó)綠氫供需錯(cuò)配的問(wèn)題。固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)持續(xù)突破，適用于小型移動(dòng)式和固定式場(chǎng)景固態(tài)儲(chǔ)氫：優(yōu)勢(shì)明顯，材料以金屬氫化物為主固態(tài)儲(chǔ)氫具有多重優(yōu)勢(shì)，載體主要為物理或化學(xué)吸附儲(chǔ)氫材料。固態(tài)儲(chǔ)氫是指通過(guò)物理或化學(xué)材料對(duì)氫氣的吸附作用而將其存儲(chǔ)在固體材料中的儲(chǔ)氫方式。其中，物理吸附主要指通過(guò)范德華力將氫分子可逆地吸附在比表面積高的多孔材料中，化學(xué)吸附則是指將氫以離子鍵或共價(jià)鍵與其他元素結(jié)合并生成金屬氫化物等材料。與高壓氣態(tài)或液態(tài)儲(chǔ)氫方式相比，固態(tài)儲(chǔ)氫具有體積儲(chǔ)氫密度高、安全性能好、儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)。根據(jù)吸附原理的不同，固態(tài)儲(chǔ)氫材料可分為物理吸附儲(chǔ)氫材料和化學(xué)吸附儲(chǔ)氫材料，其中化學(xué)吸附儲(chǔ)氫材料中的金屬氫化物發(fā)展最為成熟，而當(dāng)中的鎂系合金由于儲(chǔ)氫量高、原料豐富、產(chǎn)氫純度高等特點(diǎn)，被認(rèn)為是最有前景的固態(tài)儲(chǔ)氫材料之一。固態(tài)儲(chǔ)氫：應(yīng)用場(chǎng)景多集中于固定式和小型移動(dòng)式固態(tài)儲(chǔ)氫終端應(yīng)用場(chǎng)景主要為固定式和小型移動(dòng)式。由于固態(tài)儲(chǔ)氫多采用金屬氫化物作為載體，且用鋁合金氫罐作為容器，因此固態(tài)儲(chǔ)氫罐普遍較重，導(dǎo)致其終端應(yīng)用多集中于固定式儲(chǔ)氫和重量相對(duì)較輕的小型移動(dòng)式場(chǎng)景。其中，固定式應(yīng)用場(chǎng)景主要包括電力調(diào)峰電站、分布式供能、應(yīng)急備用電源、制氫或用氫現(xiàn)場(chǎng)緩存等領(lǐng)域，此場(chǎng)景下固態(tài)儲(chǔ)氫裝置可以將氫氣