企业竞争图谱：2024年加氢站用氢气压缩机 头豹词条报告系列

许哲玮·头豹分析师 版权有问题？点此投诉 2024-11-29未经平台授权，禁止转载 摘要氢气压缩机是加氢站的核心设备之一。作为实现氢气增压的设备，氢气压缩机可将不同来源的氢气增压储存至站内高压储氢罐中，其性能和耐久性将直接决定加氢站的规模和后期维护成本。早期国内加氢站建设所需氢气压缩机主要依赖进口，在国内系列鼓励性政策引导以及国内规模化企业研发技术和设备的持续投入下，目前45MPa的国产氢气压缩机部件与整机均已得到充分验证，自产及国产率处于较高水平。伴随市场对于氢燃料电池汽车更长续航里程和更大加注能力的需求不断提高，加氢站用氢气压缩机将朝着高压大排量的发展方向迈进，同时国内70MPa加氢站建设力度加大叠加国产高压和超高压氢气压缩机的研发技术趋于成熟化将带动氢气压缩机市场规模持续扩张，国产化进程趋于提高。 行业定义[1] 加氢站设备包括氢气压缩机、储氢瓶组、加注机、卸气柱等，氢气压缩机是一种用于压缩氢气的机器。由于氢气具有密度低、体积能量密度小的特点，为了在储运和应用环节提升单位体积容器的氢气载荷，必须先将氢气先行增压。就加氢站而言，目前氢燃料电池汽车有两类加注压力需求，一是35MPa，二是70MPa，无论是加氢站内制氢供氢，还是长管拖车运来的氢气，在压强上都无法满足这一加注需求，例如长管拖车运载来的氢气压强目前最高为20MPa，必须先行将各种来源的氢气通过增压系统增压，35MPa的输出需求增压至45MPa，70MPa的输出需求增压至90MPa，方能顺利加注。因此，氢气压缩机是加氢站顺利供氢的重要基础。 行业分类[2] 按照工作原理不同划分，加氢站用氢气压缩机行业可以分为如下类别： 行业特征[3] 加氢站用氢气压缩机行业的特征包括：1.氢气压缩机是加氢站的核心设备之一；2.隔膜压缩机在加氢站用氢气压缩机中的应用占比超70%；3.加氢站对氢气压缩机有着运行稳定、调动灵活、运维方便和高效压缩的配置需求。 1氢气压缩机是加氢站的核心设备之一 在氢能产业链中，加氢站是上游制氢、储氢、运氢和下游氢燃料汽车应用的重要枢纽，高密度的加氢站网络是推动氢燃料电池汽车大规模应用的基础。从加氢站的构成上看，加氢站由卸氢系统、增压系统、储氢系统、加氢系统、氮气系统、放散系统和技防系统等组成，其中氢气压缩机、高压储氢罐和氢气加注机是加氢站的三大核心装备，氢气压缩机作为实现氢气增压的设备，可将不同来源的氢气增压储存至站内高压储氢罐中，其性能和耐久性将直接决定加氢站的规模和后期维护成本。 2隔膜压缩机在加氢站用氢气压缩机中的应用占比超70% 整体看来，氢气压缩机类别的选择与加氢站建设类型、应用场景、日加注量、投资运营成本等因素强关联。目前国内加氢站中应用较多的氢气压缩机是隔膜式压缩机和液驱式压缩机，其中隔膜式压缩机因在压缩过程中具有不受污染、无泄漏、压缩比大、排气压力高等优势，较符合当前阶段加氢站在日均加注负荷走高、日均运行时长延长趋势下对氢气压缩机的技术要求，在加氢站用氢气压缩机中占比超70%，成为市场主流；而液驱式压缩机更适用于加氢不饱和、需要频繁启停的工况，应用相对较少。 加氢站对氢气压缩机有着运行稳定、调动灵活、运维方便和高效压缩的配置需求 按加注量需求的不同，目前华南、华东、华北在运营的加氢站可以基本归纳为两种情况：一类是加氢站日加注量少、需求不稳定、频繁启动成为常态；另一类是加氢站短期内集中大量的加注需求，驱动加氢站对氢气压缩机提出更高的配置需求，具体表现为：1）运行稳定。压缩机需要在各种工况下稳定运行，不出现压力异常、电气故障、氢气泄漏、振动、噪音过大、过热等问题。2）调动灵活。压缩机需要能够适应不同来源、不同压力和不同流量的氢气以及具备快速启动和停机功能，以便在加氢低峰、高峰时段或紧急情况下及时响应。3）运维方便。压缩机需要具备易于拆卸和维修、维护成本相对较低、维修响应更及时等特征。4）高效压缩。压缩机需要能够将氢气压缩至所需的压力级别以满足加氢站的储存和加注需求，同时压缩机在压缩过程中应尽量减少能量损失，提高压缩效率。 发展历程[4] 国内氢能产业大致起步于21世纪初，随着加氢站概念被提出及首个加氢站落地建成，加氢站用氢气压缩机行业开始进入发展起步期。早期国内加氢站建设所需氢气压缩机主要依赖进口，在国内系列鼓励性政策引导以及国内规模化企业研发技术和设备的持续投入下，目前45MPa的国产氢气压缩机部件与整机均已得到充分验证，自产及国产率处于较高水平。伴随市场对于氢燃料电池汽车更长续航里程和更大加注能力的需求不断提高，加氢站用氢气压缩机将朝着高压大排量的发展方向迈进，同时国内70MPa加氢站建设力度加大叠加国产高压和超高压氢气压缩机的研发技术趋于成熟化将带动氢气压缩机国产化进程持续提高。 起步阶段2000~2011 自21世纪初开始，美国、欧盟、日本等国家和地区陆续将发展氢能产业及燃料电池发电技术上升为国家战略，氢能在交通领域的应用逐渐受到关注。2003年，中国首次推出燃料电池汽车，随后加氢站概念被提出；2006年，中国第一座加氢站北京中关村永丰加氢站建成，标志着加氢站的正式建设；十一五期间（2006-2010年），国家提出863计划，北京天高自主研发的隔膜式氢气压缩机设备成功地安装在北京飞驰绿能制氢加氢站，开创了国产站用氢气隔膜压缩机研发和应用先河。该阶段属于加氢站用氢气压缩机的起步阶段，早期的加氢站主要使用技术较为成熟但成本高昂的进口传统隔膜压缩机，国产站用氢气压缩机自产率较低；在该阶段中国加氢站以示范性建设为主，商业加氢站数量较少且规模不大。 国产化发展阶段2012~2019 2012年，国务院发布《节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020年）》，明确提出燃料电池汽车是新能源汽车的重要发展方向并提出车用氢能源产业与国际同步发展等战略；2014年，国家首次发布针对加氢站的补贴政策；2019年，推动加氢设施建设被正式写入政府工作报告。在系列氢能利好政策的加持下，国内加氢站建设及氢气压缩机国产化进程加快，如中鼎恒盛在2012年就开始布局90MPa站用隔膜压缩机；同时，液驱式压缩机、离子压缩机等新型氢气压缩机技术也逐步得到开发和应用。 该阶段属于加氢站用氢气压缩机的国产化发展阶段，在该阶段，中国政府出台了多项政策支持加氢站建设，推动氢能进入实际运用环节，中鼎恒盛、丰电金凯威等国内从事氢气压缩机研发生产的规模化企业陆续成立，其产品也开始应用于国内加氢站中，国产化替代进程加快。 高压大排量发展阶段2020~至今 2020年，中国政府提出“3060目标”，即2030年实现碳达峰，2060年实现碳中和，进一步推动氢能基础设施尤其是加氢站的建设。现阶段加氢站建设压力主要集中在35MPa，绝大部分仅预留70MPa升级空间，因此国内所应用的站用氢气隔膜压缩机压力主要为45MPa，目前45MPa的国产氢 气压缩机部件与整机均已得到充分验证，自产及国产率处于较高水平，然而在高压、超高压氢气压缩机领域中，虽已有多家企业有实际产品下线，但实际验证环节仍较为缺乏，且在零部件方面大多厂商仍以进口为主。 该阶段属于加氢站用氢气压缩机的高压大排量发展阶段，在前期氢能产业的积极布局下，国内加氢站数量逐年增多，2021年新增加氢站101座，累计建设加氢站230座，加氢站数量位居全球首位。未来伴随市场对于氢燃料电池汽车更长续航里程和更大加注能力的需求不断提高，加氢站用氢气压缩机将朝着高压大排量的发展方向迈进。 产业链分析 加氢站用氢气压缩机产业链上游为原材料供应环节，以应用范围最广的隔膜压缩机为例，制作原材料包括泵阀、电机、仪表、缸体缸盖毛坯等；产业链中游为氢气压缩机生产与制造环节，由国内外众多氢气压缩机制造商组成；产业链下游为加氢站的建设与运营，面向氢燃料电池乘用车和商用车的应用需求。[7] 加氢站用氢气压缩机行业产业链主要有以下核心研究观点：[7] 上游：泵阀、电机、仪表等原材料在产品成本中占比较高。 以目前市场主流的隔膜式氢气压缩机为例，隔膜式氢气压缩机生产所需原材料包括泵阀、电机、仪表、缸体缸盖毛坯、启动控制柜、曲轴及连杆、飞轮及皮带轮、缓冲罐、中体及曲轴箱等，原材料在氢气压缩机产品成本中占比超80%。由于泵阀、电机、缸体缸盖毛坯等主要原材料属于金属制品，其受钢铁等大宗商品价格波动影响较大，短期内钢材充足的供给和价格下行趋势或将在一定程度上改善氢气压缩机制造商的成本结构和盈利空间。 由于加氢站用氢气压缩机行业技术门槛较高，头部制造商往往凭借较强的技术实力和品牌影响力而拥有较强的议价能力，即使在面临下游市场需求大幅增长所导致的行业市场参与者增加及竞争加剧，其产品毛利率仍能维持在较高水平。以国内头部制造商中鼎恒盛为例，2023年H1其主营隔膜式压缩机产品毛利率为38.36%，相比于丰电科技（27.05%）、开山股份（30.03%）、东亚机械（29.84%）、鑫磊股份（21%）等同行业可比公司的压缩机产品毛利率要高。 下游：氢燃料电池汽车产业将成为拉动加氢站用氢气压缩机行业发展的重要增长引擎。伴随各地氢能产业政策陆续落地以及各示范城市群对氢燃料电池汽车的推广力度加大，2023年氢燃料电池汽车 及配套建设的加氢站等基础设施迎来较快增长。未来伴随氢燃料电池汽车技术成熟度提升、规模化推广和应用以及成本逐步下降，预计氢燃料电池汽车及配套建设的加氢站市场将会迎来快速发展，推动加氢站所需关键单体设备氢气压缩机市场需求实现同步增长。[7] 产业链上游 生产制造端 原材料供应 上游厂商 产业链上游说明 原材料在加氢站用氢气压缩机产品成本中占比较高。 以目前市场主流的隔膜式氢气压缩机为例，隔膜式氢气压缩机生产所需原材料包括泵阀、电机、仪表、缸体缸盖毛坯、启动控制柜、曲轴及连杆、飞轮及皮带轮、缓冲罐、中体及曲轴箱等，原材料在氢气压缩机产品成本中占比超80%。由于泵阀、电机、缸体缸盖毛坯等主要原材料属于金属制品，其受钢铁等大宗商品价格波动影响较大。在钢材供给方面，2023年中国钢材产销量分别为13.63亿吨和8.99亿吨，进口钢材765万吨，同比下降27.6%，钢材的对外依存度较低；价格变动方面，2020年4月-2022年年初，叠加钢铁产能受限、全球流动性宽松刺激等多因素导致的市场供不应求使得钢价呈现持续上升趋势。以热轧板卷钢材为例，其价格从20年4月3,459.27元/吨上涨至22年2月5,111.81元/吨；而后在全球经济表现趋弱、新能源需求快速增长、钢材供需失衡等因素的共同影响下，钢材价格趋于震荡下行。综合来看，钢材短期供给充足和价格下行趋势或将在一定程度上改善氢气压缩机制造商的成本结构和盈利空间。 膜片是隔膜式氢气压缩机的核心零部件。 三层金属膜片（气侧膜片、油侧膜片、中间膜片）是隔膜式氢气压缩机的核心零部件，膜片可使得氢气在增压过程中几乎没有任何泄露且不被污染，保证氢气的高纯度足以满足下游燃料电池汽车的需求。因此，膜片的寿命长短将密切影响着隔膜式氢气压缩机的可靠性、稳定性和经济性。目前，随着隔膜式氢气压缩机国产化替代进程加快，国产膜片也逐步从“卡脖子”中脱身，国内厂商自主研发的膜片产品已在高压、超高压、大排量隔膜压缩机领域中得到充分验证。 产业链中游中 品牌端 加氢站用氢气压缩机的生产与制造 中游厂商 产业链中游说明 加氢站用氢气压缩机行业具备较高的技术与研发壁垒。 加氢站用氢气压缩机是一种特殊结构的容积式压缩机，其研发设计涉及热力学、理论力学、材料力学、流体力学以及数学、机械、化学、计算机等多个专业领域，技术含量高，在型腔设计、膜片、液压泵等核心零部件加工工艺等方面对行业内企业的技术储备、经验积累、核心技术人员配置等领域均有较高要求。同时，加氢站用氢气压缩机主要用于对高纯度和易燃易爆的高压氢气进行压缩，其下游氢燃料电池汽车对于压缩机的性能和可靠性要求较高，相应地对行业内企业的技术水平和产品质量要求高于一般通用设备厂商，行业技术与研发壁垒较高。 加氢站用氢气压缩机