IV型儲氫瓶規(guī)劃產(chǎn)能超33萬支,蓄勢待發(fā)!
新版Ⅳ型儲氫瓶國家標準明年實施,國內(nèi)儲氫瓶產(chǎn)品將陸續(xù)產(chǎn)業(yè)化落地。2020年IV型儲氫瓶的企業(yè)標準、團體標準都已發(fā)布,但由于國內(nèi)IV型瓶的安全性問題備受爭議,國家標準出臺緩慢。隨著國內(nèi)IV型瓶研究開發(fā)水平的提高,IV型瓶管制逐漸放開,2023年5月國家標準管理委員會正式發(fā)布《車用壓縮氫氣塑料內(nèi)膽碳纖維全纏繞氣瓶》,解決了統(tǒng)一的“國標”依據(jù)問題,預計今后一段時間四型瓶產(chǎn)品將會陸續(xù)取證、上市。
表 1:IV型儲氫瓶標準
資料來源:香橙會研究院整理
一、IV儲氫瓶簡介
儲氣瓶作為高壓氣態(tài)儲氫的儲存容器,已發(fā)展從I型儲氫瓶到IV型儲氫瓶四代產(chǎn)品,其中I、II型儲氫瓶主要用于加氫站、運輸用高壓長管拖車,III型、IV型儲氫瓶用于氫燃料電池汽車,此外國外正在研究V型瓶尚未商業(yè)化,國內(nèi)處于空白狀態(tài)。
車載高壓儲氫瓶根據(jù)工作壓力一般分為35和70MPa。當前70MPa Ⅳ型儲氫瓶廣泛應用于國外,國內(nèi)市場以35MPa Ⅲ型儲氫瓶為主流,70MPa Ⅲ型儲氫瓶處于推廣期,Ⅳ型瓶由實驗研發(fā)進入產(chǎn)品開發(fā)階段。
IV型高壓儲氫瓶是以塑料材質(zhì)作為高壓儲氫容器內(nèi)膽、外層用碳纖維纏繞包覆、固定在道路車輛上用作燃料箱的可重復充裝氣瓶。主要由復合塑料內(nèi)襯、金屬接頭、碳纖維纏繞層、外保護層及密封結(jié)構(gòu)組成,其中復合塑料用作氣體密封,碳纖維承擔載荷功能。由于IV型瓶在高壓下更具優(yōu)勢,因此70MPa IV型瓶為業(yè)內(nèi)主要研究方向。
圖 1:IV型瓶結(jié)構(gòu)
資料來源:香橙會研究院整理
1.1 IV儲氫瓶產(chǎn)業(yè)鏈上中下游
IV儲氫瓶產(chǎn)業(yè)鏈上游為尼龍材料、纖維材料、樹脂等原材料和閥門、各類傳感器等零部件;中游為生產(chǎn)制造,主要包括內(nèi)膽、罐體、內(nèi)膽成型工藝等;下游主要應用于燃料電池車。當前在碳纖維、瓶口閥門等依賴進口。在碳纖維方面,主要從日本東麗、韓國曉星等日韓企業(yè)進口,國內(nèi)碳纖維供應商主要有中復神鷹、光威復材、江蘇恒神等。
圖 2:IV型瓶產(chǎn)業(yè)鏈
資料來源:香橙會研究院整理
1.2 IV型瓶 VS III型瓶
IV型瓶優(yōu)勢顯著,具有輕量化、抗氫脆腐蝕、高壓力、高儲氫質(zhì)量比和長壽命等特點。IV型瓶采用塑料內(nèi)膽具備良好的抗氫脆腐蝕性,產(chǎn)品安全性高,韌性和變形協(xié)調(diào)能力強,產(chǎn)品疲勞壽命超過45000次循環(huán);工作壓力可達70MPa 以上,儲氫密度49g/L,重量體積比0.3-0.8kg/L,使用壽命15-20年,儲氫密度高于同規(guī)格III型瓶,長度更短、重量更輕,可為車輛輕量化、節(jié)能降耗、不同車型安裝提供保障。
表 2:III型和IV型儲氫瓶特點比較
資料來源:香橙會研究院整理
IV型儲氫瓶制造成本低于III型瓶,市場吸引力強。Ⅳ型儲氫瓶成本取決于外部包裹的碳纖維復合材料。儲氫質(zhì)量為5.6kg的35和70MPa IV型儲氫瓶制造成本分別為2865、3490美元,其中Ⅳ型儲氫瓶碳纖維復合材料的成本占總成本的75%以上,閥門占7%-9%,氫氣僅占比0.5%-0.6%。由于對比III型瓶儲罐采用大量金屬鋁材料,IV型瓶采用的高分子聚合物價格較低且用量較少,其造價低于III型儲氫瓶相應成本3084、3921美元。
圖 3:35MPa IV儲氫瓶成本構(gòu)成
數(shù)據(jù)來源:中科院寧波材料所特種纖維材料部
圖 4:70MPa IV儲氫瓶成本構(gòu)成
數(shù)據(jù)來源:中科院寧波材料所特種纖維材料部
1.3 IV型瓶國產(chǎn)化需突破關(guān)鍵技術(shù)問題
塑料內(nèi)膽成型技術(shù)、基于塑料內(nèi)膽的復合材料纏繞技術(shù)、超高壓氫氣密封技術(shù)及損傷檢測技術(shù)是車載IV型瓶國產(chǎn)化突破的關(guān)鍵技術(shù)問題。
表 3:IV型瓶技術(shù)問題
資料來源:《70MPa車載IV型儲氫氣瓶關(guān)鍵技術(shù)及標準化研究》
二、IV型儲氫瓶市場前景廣闊
2.1 車載儲氫瓶市場規(guī)模不斷擴大,映射IV型儲氫瓶的巨大發(fā)展?jié)摿?/p>
隨著氫燃料電池汽車的推廣與普及,全球及中國車在儲氫瓶需求程逐年上升趨勢,2022年全球車載儲氫瓶市場需求達34.5萬支,中國約占全球的20%,為6.9萬支,比去年增長了127.8%。預計至2025年全球車載儲氫瓶市場需求將以28.7%的速度增長達80.5萬支,中國以69.7%的年均速度增長至23萬支。2022-2025年全球及中國車載儲氫瓶市場規(guī)模分別以年均8.4% 、43.8%的速度從120.8、24.2億元增長至161、46億元。
圖 5:全球及中國車載儲氫瓶需求量(支、%)
數(shù)據(jù)來源:香橙會研究院整理
圖 6:全球及中國車載儲氫瓶市場規(guī)模(億元、%)
數(shù)據(jù)來源:香橙會研究院整理
2.2 儲氫瓶碳纖維使用量不斷增多
與Ⅲ型儲氫瓶相比,Ⅳ型瓶的碳纖維用量多出10%,70MPa儲氫瓶碳纖維用量比35MPa多10%,重卡一般需要6-8支儲氫瓶,乘用車需要2-3支儲氫瓶,在高續(xù)航里程、大容積要求下,儲氫瓶過渡到70MPa Ⅳ型瓶意味著更大的碳纖維用量。下表列示了部分代表企業(yè)70MPa Ⅳ型瓶碳纖維復合材料的用量,平均使用碳纖維復合材料超80kg。
表 4:70MPa IV型車載儲氫瓶碳纖維復合材料使用量
數(shù)據(jù)來源:香橙會研究院整理
三、頭部企業(yè)前瞻布局 擴產(chǎn)計劃規(guī)模龐大
目前國內(nèi)有十幾家頭部企業(yè)正在關(guān)注IV型瓶研發(fā)和生產(chǎn),中集安瑞科、天海工業(yè)、斯林達安科、奧揚科技等氣體儲運裝備制造企業(yè)最為突出,龍蟠科技、未勢能源、亞普股份等汽車配套企業(yè)和中材科技、金博股份、山東通佳機械等復合材料制造企業(yè)也在積極布局;主要通過技術(shù)引進和自主研發(fā)兩種方式,其中中集安瑞科、斯林達安科、浙江藍能、豐辰氫能等企業(yè)通過與國外公司開展合作推進IV型儲氫瓶制造。
表 5:國內(nèi)IV型儲氫瓶生產(chǎn)企業(yè)動態(tài)
資料來源:香橙會研究院整理
從國內(nèi)主要IV型瓶生產(chǎn)商現(xiàn)有和規(guī)劃產(chǎn)線產(chǎn)能來看,合計產(chǎn)能已超33萬支,規(guī)模之大令人驚嘆。
表 6:國內(nèi)主要IV型瓶企業(yè)現(xiàn)有和規(guī)劃產(chǎn)線產(chǎn)能
資料來源:香橙會研究院整理
從IV型瓶企業(yè)分布區(qū)域來看,呈點狀分散布局,尚未形成產(chǎn)業(yè)集群,主要分布在上海、江蘇、廣東及環(huán)渤海地區(qū),具備燃料電池汽車工業(yè)基礎扎實、企業(yè)研發(fā)實力強、政策支持力度大等地區(qū)特點。
圖 7:IV型儲氫瓶產(chǎn)業(yè)布局
資料來源:香橙會研究院
四、國內(nèi)部分企業(yè)IV型瓶產(chǎn)品情況
4.1 中集安瑞科IV型瓶車載供氫系統(tǒng)
資料來源:香橙會研究院調(diào)研數(shù)據(jù)
4.2 天海工業(yè)IV型瓶典型產(chǎn)品參數(shù)
資料來源:香橙會研究院調(diào)研數(shù)據(jù)
4.3 佛吉亞斯林達車用氫氣塑料內(nèi)膽碳纖維全纏繞氣瓶
資料來源:香橙會研究院調(diào)研數(shù)據(jù)
4.4 龍蟠氫能源車用壓縮氫氣塑料內(nèi)膽碳纖維全纏繞氣瓶
資料來源:香橙會研究院調(diào)研數(shù)據(jù)
五、總結(jié)
IV型瓶憑借輕量化、大容積、低成本等優(yōu)勢成為儲氫瓶行業(yè)發(fā)展熱點,產(chǎn)業(yè)市場前景看好,但仍存在碳纖維、密封材料等關(guān)鍵材料依賴進口國產(chǎn)化不足、關(guān)鍵技術(shù)尚待突破、制造工藝環(huán)節(jié)缺乏評價及檢測手段等問題。當前以儲運裝備制造商為主的少量市場主體搶先布局IV型儲氫瓶,著手研發(fā)、試驗、產(chǎn)線建設等前期準備,現(xiàn)有與在建產(chǎn)能規(guī)模龐大,加之IV型瓶推薦性國標出臺,明年6月實施,國內(nèi)產(chǎn)能蓄勢待發(fā)。
原文標題 : IV 型瓶規(guī)劃產(chǎn)能超 33 萬支,蓄勢待發(fā)!
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