氢气调研报告.docx

1、氢气调研报告氢气调研报告一、氢气行业细分产品种类分析GBT3642-201将氢气分为两部分，低于部分：工业用氢；第二部分：纯氢、高纯氢和超纯氢。定义纯度99.99%以下的氢气为工业氢，大于或等于99.99% 的为纯氢，大于或等于 99.999%勺为高纯氢，大于或等于 99.9999%勺为超纯氢。各类技术指标见一下各表：表1工业氢指标项目名称指标优等品一等品合格品氢气（H2）体积分数/10-2 99.9599.5099.00氧（。2）体积分数/10-2 0.010.200.40氮加氮（N2+Ar）体积分数/10-2 0.040.300.60露点/ C -43游离水/ （mL/40L瓶）无游离水9

2、9.999999.99999.99氧（。2）体积分数/10-6 0.215氮（Ar）体积分数/10-6 供需商定供需商定氮（N2）体积分数/10-6 0.4560一氧化碳（CO）体积分数/10-6 0.115二氧化碳（CQ）体积分数/10-6 0.115甲烷（CH0体积分数/10-6 0.2110水分（H2O）体积分数/10-6 0.5310杂质总含量（体积分数）/10-6 110-露点/ C -43游离水/ （mL/40L瓶）无游离水 100（数据来源 GBT 3634.2-2011）表3质子交换膜电池汽车用燃料氢气项目名称指标应气纯度（摩尔分数）yy.97 %非氢气体总盘300 Lintr

3、l/mol单类杂质的最大浓度水(FfO)5 - in(1总监（以甲烷讨）2 ptiKil m(i 15 jjutiqJ mo I氮(He)300 juinol/ molM (NO 和/(Ar)100 LUBol/mol二氧化碳（COJ2 pTiio! nidi,粒化碳（CO）0, J RUul . Lbjl总磕（按H.E计）0. 001 Hinn /mol甲醉(HCHO)0. 01 pmol/inol甲酸(HCCOH)0.2 pml /mol氨0. 1 iinol/ml总卤化合物按卤离子计）0.05 pmol/inol最大颗粒物浓魔I mg/kg杂侦总含量“300 gird iticl二、制氢

4、、储运、应用全产业链氢能产业链三大环节，每个环节都有很高的技术壁垒和技术难点， 目前上游的电解水制氢技术、中游的化学储氢技术和下游的燃料电池在车辆和分布式发电 中的应用被广泛看好。氢能的上游是氢气的制备，主要技术方式有传统能源的化石原料制氢、化工 原料制氢、工业尾气制氢、电解水制氢、新型制氢技术 ；中游是氢气的储运环节， 主要技术方式包括高压气态、低温液态、固体材料储氢和有机液态储运 ；下游是氢气的应用，氢气应用可以渗透到能源的各个方面， 除了传统石化工业应用如合 成氨、石油与煤炭深加工外，在新能源应用方面包括加氢站、燃料电池下游各种应用（一）上游制氢据预测，2019年我国氢气产量将近2000

5、万吨，到2020年将超2000万吨。 工业氢主要是煤制氢、天然气制氢、水电解制氢、其它（炼厂干气、煤炉制气、 甲醇、驰放气等），纯氢、高纯氢和超纯氢主要是采用电解制氢设备、氢气发生 器产氢。产氢结构如下：表4制氢方式占比I 中国产氢结构煤制氧天然气制氧水电解制血其他表5制氢成本对比不同制氢方式成本区间4煤制氢 天魅气制氢 氨分解制氢 水电解制氧 甲醋制氧（二）中游储运氢是所有元素中最轻的，在常温常压下为气态，密度仅为 0.0899kg/m3,是水的万分之一，因此其高密度储存一直是一个世界级难题。1、氢能的存储有低温液态储氢、高压气态储氢、固态储氢和有机液态储氢等这几种储氢方 式，有各自的优点和

6、缺点。表6储氢方式对比储氢方法说明单位质量储氢密度优点缺点技术商高压气态储氢通过高压压缩进行氢气储存，目前国内最高做到20Mpq国外做到50-60Mpa1.0-5.7技术成熟、充 放氢速度快、 成本低、能耗低体积储氢密度低、高压风险大日本川崎、中国舜华、东华固态通过氢气与储氢材1.0-4.5X 土、不向要质量储氢密上海镁源材料储氢料发生物理或者化学反应进行储氢高压容器、可获得高纯氢度低、成本 高、吸放氢 有温度要求低温液态储氢冷却到-253 C使之液化，充装到高真空多层绝热罐中进行储存，储氢密度70.6kg/m 35.7体积储氢密度高液化过程能耗局、成本较局国内北京中科富海，世界共三家有机液体

7、储氢通过不饱和液体后机物的可逆加氢和脱氢反应进行氢气储存，储氢密度57kg/m35.0-7.2储氢密度局、运输方便、可多次循环使用成本身、操作条件苛刻、后副反应的可能德国Hydrogenious Techologies GmbH氢阳能 源、日本岩谷2、氢能的运输主要分为气氢拖车运输、气氢管道运输和液氢罐车运输。氢能供应链中运 氢环节定义为包括集中制氢厂的运输准备环节（氢气压缩 /液化、存储及加注）和车辆/管道运输过程所涉及所有设备。从现阶段加氢站对运输距离（ 500km,200km为宜）和运输规模（10t/d ） 的需求来看，氢气最佳的运输方式仍是气氢拖车，其成本可以达到2.02元/kg ,

8、而在同等条件下的液氢运输成本可以达到 12.25元/kg。未来在液化氢技术达到标准且氢气需求量规模上升（100t/d ）的情况下，将考虑采用液氢运输的方式运 送氢气。气氢拖车运输适合小规模、短距离运输情景；气氢管道运输适合大规模、 短距离运输情景；液氢罐车运输适合长距离运输。通过研究我们可以得出结论：1）对于气氢拖车运输方式，主要受距离因素影响，规模对运氢成本影响比 例较小；2）对于管道输氢方式，管道投资成本在运氢成本中占最大比例，适用于运氢规模大，距离近的情况；3）对于液氢罐车运输方式，非常适用于大规模氢气长距离运输，运氢成本与运输规模成负相关， 规模越大运氢成本越低， 与运输距离成正相关，

9、 距离越远运氢成本越加上升，但上升幅度远小于气氢拖车。（三）下游用氢国内外工业氢气生产和消费的最大应用领域是合成氨、 甲醇、 炼厂， 这些领域均由现场供应，通过管道输送。商品氢主要用户有电子、玻璃、化工品及直接液氢用户如火箭燃料。主要考虑对高纯氢的纯度和使用环境等的要求：1、氢燃料电池采用特制多孔材料职称， 不仅要为气体和电解质提供较大的接触面， 还要对电池的化学反应其催化作用，由于含C和S等化合物对电极有不可逆的毒化作用， 对氢气中的杂质要求比较高。从纯化角度看，氯碱副产氢、烷烃脱氢副产氢、电解水制氢纯度高、 杂质较少， 提纯到燃料电池车用氢气标准所需费用较低， 而一次能源制氢含杂质较多，对

10、分离提纯技术要求较高，提纯成本也相应增加。2、半导体该行业主要包括金属硅和砷化镓的外延片，还有其他半导元器件等，比如氢闸流管。 半导体工业对气体纯度要求极高， 微量杂质的“掺人”， 将会改变半导体的表面特性。 氢气中含有的微量一氧化碳和二氧化碳杂质会使衬底氧化， 生成多晶硅。如果含有甲烷，则会生成碳化硅进人外延层，引起缺陷。过去硅外延时，要求含氧量小于1X10-6,露点低于-70 C,现在要求更苛刻，在神化钱液 相外延时，当氢气中含氧量降到 0.03 X10-6,露点低于-90 C时，器件寿命可 达 104 小时以上。3、气相色谱仪超高纯氢气主要用在 GC-FID GC-FPD勺燃气或载气，G

11、C-NPD勺辅助气， GC-TCD勺载气和参考气，GC-ELCU口 GC-AED勺反应气。气相色谱仪目前以氦气为载气的比较多，据了解，有今后将限制氦气的应用， 而且氦气的成本高， 所以对超高纯氢气的需求会逐渐增多， 需要继续关注并加强联系。一般采用氢气发生器现场生产。4、 食品该行业主要包括在氢化油和富氢水两个方面的应用： 氢化油对用氢 纯度要求不高(99.995%上)，而且氢化油主要用来做人造奶油，属于有害食 物，国家不提倡生产，所以该行业没有必要推广。富氢水国内发展限制，目前需 求不明朗。以医用为主，没有达到家用的程度。如果该行业有进一步发展走进家 庭，很可能对公司产品有大量需求。所以后续

12、紧密跟踪该行业发展。5、冶金热处理用作还原气：将金属氧化物还原成金属。用作保护气：在金属高温锻压中，使金属不被氧化。根据文献资料，我国粉冶企业对氢气的要求：纯度 99.99%-99.999%,含水 量-45-60 ,含氧量小于等于 0.001%,国外一些粉冶企业甚至要求更高，纯度 99.999%,含水量-70 ,含氧量小于等于 0.0002%,含氮0.005%。6、空间技术氢作为航空燃料的优点有很多，它不仅能满足未来航空燃料的许多要求， 最重要的是，氢燃烧对环境基本不产生污染。按单位质量计，氢的燃烧热值 (119900-141900kJ/kg)比烧类燃料的燃烧热值大1.8倍。由液氢和液氧组合成

13、的 推进剂具有很高的比推力。因此，在空间技术中大量使用液氢。日本对以液氢为 燃料的超导磁悬浮列车进行了可行性研究。美国波音公司和刘易斯研究中心对液 氢飞机作过可行性研究。可以预见，不久的将来必然以氢取代烧做燃料。 三、国内超高纯氢的生产及销售情况1、调研了气体厂和制氢设备企业共 12家，详见如下：表7 气体厂家序号公司名称超纯氢产品情况其他客户1北京巾亚南伟业 气体有限公司气体厂可以供应进口超纯氢客户很少2北京划、宇京辉与 城气体销售中心气体厂可以供应进口超纯氢网站上有供应99.9999%超纯氢信息， 田总说他们有电解制氢设备生产超纯 氢。销售人员称由于需求量小，本公 司没生产，可以供应进口的

14、3北京瑞基业科贸气体厂没有从来没有客户了解过有限公司4南京特种气体厂有限公司气体厂可以供应进口超纯氢太阳能和硅行业的客户有需求，客户很少5深圳金谷气体宿限公司气体厂可以供应超纯氢， 有自己的提纯方 法客户有一些需求2、超高纯氢的生产设备目前调研到的国内生产超高纯氢气的生产设备主要是超高纯度氢气发生器。北京中惠普分析技术研究所是自己研发生产， 是氢气发生器通过钳管提纯得到超 高纯氢气，一根钳管的市场价格在1.5万元左右，可以用3-5年。另一个是德国 cmc公司在国内的代理商瑞世康科技等，仪器比较重，提纯方式暂不确定，整体 仪器价格较高。表8制氢设备企业序号公司名称超图纯氢产品情况销售情况1天津大

15、陆 制氢设备 有限公司电解制氢设备可以加纯化装置，同样5m3的制氢机 99.999%的 70-80 万，99.9999%的要100万左右。给一个做硅的行业配套的进口纯化装置可以达到99.99999%,纯化原理没有透漏2北京中惠普分析技术研究所氢气 发生 器采用纯水型氢气发生器加进口钳管提纯氢气到99.9999%以上超高纯氢气发生器每年销售量在100台左右3山东赛克赛斯氢气 发生 器可以提供脱氧膜和钳管提纯，分别达到 99.9999%口 99.99999% 脱氧膜1000多人民币一根，可以使用6 个月。钳管1万多元，可以使用3-5 年。有少数客户对超高纯氢有需求4北京汇龙氢气 发生 器只能供应9

16、9.999%很少有客户了解超高纯氢气5安简（北乐）科技启限公司氢气 发生 器只能供应99.999%很少有客户了解超高纯氢气6北京中亚气体仪器研究所氢气 发生 器只能供应99.999%很少有客户了解超高纯氢气7瑞世康科技-北京办事处氢气 发生 器可以供应进口超纯氢设备（德国cm。,价格比较局，10万兀左右主要对口气相色谱仪销售，量不是很大。小结:1、氢气发生器和制氢设备产生的氢纯度一般最高能达到 99.999%,少数企业通过脱氧膜、钳管及其他提纯方式能达到 99.9999%?口 99.99999%a脱氧膜主要是通过脱除其中的 O2,CO2,N2提高Z到99.9999%= 一般 一只膜管只能用6个

17、月，成本在1000多元。b钳管可以将99.999%的氢气提纯到99.99999%,一根钳管的价格在1万多, 一般能用3-5年。2、从气体厂的反馈信息来看，目前市场对超纯氢的需求量不是很大， 但确 实有一些需求。目前大部分气体厂从国外进口超纯氢来满足国内客户需求， 一般 价格在2300-3000元/瓶（47升），瓶子特殊生产，需要单买，大概1500元/个。 超纯氢的价格是99.999%氢价格的十几倍。四、加氢站网络的成本分析（一）加氢站建设模式现有加氢站技术来源于天然气加气站，有两种建设方式：1、站内制氢供氢加氢站技术；来源于天然气管网标准加气站原理，即加氢站内有制氢设备（如天然气重整制氢）产生

18、氢气（相当于天然气管道输送来的气源）和加气站设备的组合2）外供氢加氢站技术。来源于天然气母站和子站原理，即从外面工厂（相当于母站提供气源）经加氢站（子站）二次加压完成对外加气。而中国加氢站以外供氢路线为主。图1加氢站流程以外供氢加氢站为例，氢气通过管束槽车运输至加氢站，经由氢气压缩机 增压后储存至站内的高压储罐中，再通过氢气加气机为燃料电池汽车加注氢气。 当管束槽车的压力足够高时，可从槽车中直接给车辆加氢；压力不够部分从氢气 高压储罐中给汽车进行补充氢气。 而实际操作中，氢气储罐可由多个压力级别不 同的储罐并联而成，先将低压储罐中的氢气用于加注，直到低压储罐与车载容器 达到压力平衡，再换为高压

19、储罐进行加注。目前加氢站核心设备依赖进口，国产化逐步开启加氢站的主要设备：包括 储氢装置、压缩设备、加注设备、站控系统等， 其中压缩机占总成本较高（约30%。国内目前设备制造的发展方向主要是加速国产化进程，从而降低加氢站 的建设成本，促进氢能产业链的发展。（二）加氢站投资可行性与经济性分析1、加氢站终端氢气售价成本分析现阶段影响我国加氢站终端氢气售价的主要因素是氢气成本价格 （占70%）, 其中包括氢气原材料（50%）、氢气生产运输成本（17%）。因此，要降低我国 的氢气售价，在补贴力度较强的现阶段来看，选择合适的氢源，并降低氢气运输 与储藏的成本，是最适当的选择；长远来看，随着行业的发展和补

20、贴额度的下降， 通过提高关键设备的国产化率水平来降低加氢站的建设成本则是未来降低氢气 售价的明智之选。表9终端氢气成本占比2、加氢站建设投资、运营费用参考已建成500kg/d规模加氢站，投资额为1250万元。据了解，山东省关于加氢站与氢能相关政策正在筹划： 每座加氢站最高可补贴900万，每加氢一公斤补贴20元。参考佛山市南山区促进加氢站建设运营及氢能源车辆运行扶持 办法，按照2020年后建成的500kg加氢站补贴500万元。加氢站成本中设备 成本占比约80% 土地成本占比约20%假设折旧年限为15年，土地折旧年限为 20年，则加氢站年均折旧额为48万元。参考已建成加氢站，年维护成本为 12万元

21、，工作人员为8人、人均工资8 万元/年，加氢站用电成本为40万元/年。则加氢站年运营成本为116万元。加氢站建设投资、运营费用折算氢气中，费用为 11元/kg。3、加氢站利润空间测算以石化公司产氢+气氢拖车的加氢立对运输距离 200kmffi运输规模10t/d 模式核算，气氢拖车运输成本在 2.3元/kg。目前公司氢气成本1.51元/Nm3,增 加氢气提纯、加压装车费用2元/kg ,核算18.80元/kg ,利润空间测算如下：各划、节与油价相同比油价低10%比油价低20%比油价低30%物流车油耗（L/100km）10101010油费总价（元）60606060氢气总价（元）60544842FVC

22、耗氢 (kg/100km)1.481.481.481.48氢气单价（元/kg ）40.5436.4932.4328.38氢气出厂价（元/kg ）18.8018.8018.8018.80运输成本（元/kg ）2.302.302.302.30加氢站运行费 用（元/kg ）10.0010.0010.0010.00氢气成本价（元/kg ）31.1031.1031.1031.10加氢站利润空 间（元/kg）9.445.391.34-2.724、风险分析1）我国加氢站基础设施建设处于导入阶段， 加氢站建设数量、速度及运行 参数未达到预期，与发达国家存在一定差距；2）加氢站分布呈现产业集聚效应， 东部沿海及南部地区凭借天然优势， 有 龙头企业带动产业技术进步，加氢站建设步伐较快。3）加氢站建设核心技术尚未自主化， 发展或将受限；加氢设备产业化能力 不足，建设成本偏局。4）完善的政策体系及专项规划尚未形成，国家加氢站补贴政策不明晰。5）氢能源电池汽车大中介手里不及预期，获奖制约大战速度。加氢站作为燃料电池产业的关键基础设施，具备长期投资价值，加氢站及 关键设备、加氢站运营、氢气都将成为巨大的市场，短期设备机会更大，长期看 氢气市场规模惊人。