中泰股份是国内先进的深冷技术工艺与设备供应商,产品主要应用于天然气、煤 化工、石油化工等领域,而且有较高的技术壁垒和业绩门槛,尤其是在天然气制 备与液化、液氮洗工艺技术装置、合成气氢与一氧化碳分离制乙二醇深冷分离工 艺段等能源化工、天然气领域公司逐渐向龙头地位靠拢。同时公司积极向气体运 营方向拓展,2019 公司收购 100%山东中邑燃气股份,打通天然气销售中下游。 后续设立中泰氢能子公司,是行业内较早开拓氢能源业务的公司,当前已拥有氢 液化核心环节相关的技术储备;2021 年公司在山东章丘投资建设一套 3.5 万等 级空分,正式进军工业气体销售,2023 年下半年已实现供气;2022 年公司在唐 山自主投资新建一套精制氪氙气体的装置,自主销售氪氙等气体,开始布局稀有 气体市场。
股权结构稳定,子公司业务清晰。截至 2023 年 9 月份,浙江中泰钢业集团有限 公司持有公司 31.69%股份,公司董事长章有春与总经理章有虎分别持有中泰钢 业 80%与 20%的股份,两人实际分别持有 25.35%与 11.92%的股份,为公司实 际控制人。子公司层面,公司设立的中泰设备主要负责深冷技术设备制造,中泰 氢能推进氢能源利用与精制稀有气体项目,中泰运营负责工业气体运营与销售, 中泰美国负责境外板翅式换热器与冷箱的销售,公司收购的山东中邑则为燃气运 营商。
2016 年以来,公司业绩增长稳健,2023 年盈利能力大幅增强。2023 年 Q1-Q3 公司实现营业收入 22.52 亿元,同比下降 5.76%。主要系燃气板块下降 9.88%, 因中石油和中石化的促销活动影响下部分分销客户流失。但归母净利润同比逆势 增长 19.36%,系营收结构优化(设备营收 2023 年 Q1-Q3 增速 9.88%,营收占 比提高)。2019 年以后公司业绩换挡提升,主要原因系公司 2019 年收购山东中 邑后燃气运营板块稳定扩张,且深冷设备业务持续增长。

深冷业务板块订单充足,是归母净利润的主要增长点。2023 年 H1 公司深冷业 务板块实现营业收入 5.51 亿元,毛利 1.93 亿元,且近年以来,深冷设备制造板 块毛利率持续提升。受益于下游能源化工、半导体等行业扩产以及产能升级带来 的旺盛的设备需求,2022 年公司设备销售板块新签订单 13.37 亿元创历史新高, 截至 2023 年 10 月 24 日,公司在手订单 19.14 亿元,其中 2023 年度新签订单 12.28 亿元。 此外,公司订单结构有明显优化,23 年新签出口订单占新签订单比例达到 38.03%,相比 2022、2021 年公司海外业务收入占比仅有 0.98%和 1.53%,中 泰 2023 年在海外市场取得了出色的进展。
公司有效控制费用率,同时加大研发投入。22 年公司费用率达到新低水平,同 时研究成果不断涌现,公司与浙江大学联合参与了中科院的大型氢液化研发项目, 公司承担氢液化正仲氢转化集成冷箱的开发环节;承接了中船 LNG 船舶用板翅 式换热器,成为首家在该领域的国产供应商;公司为化工项目设计研发设计的大 尺寸、复杂结构的绕管式换热器成功出厂,目前已成功运行。
1、拳头产品:板翅式换热器产能有望扩大两到三倍
深冷技术工艺系在低温环境中(通常为-60℃~-269℃)对天然气、合成气、 烯 烃、空气等介质进行液化、净化或分离的工艺方法,气体原料等通常要在制冷系 统降温达到沸点后,经过热交换进行液化,或利用沸点不同进行分离。深冷技术 设备系用以实现上述工艺目的的设备,广泛应用于天然气、煤化工、石油化工等 行业。 公司在深冷技术领域战绩突出:公司为国内第二大规模的 LNG 项目提供装置, 该装置也是国产规模最大的 LNG 装置;公司是国内目前最大规模的乙二醇项目 低温分离提纯工段的工艺包及设备供应商,已成为国内该领域的领先者;公司设 计生产的多套液氮洗装置一次次突破国内标准,已达国际先进水平;公司在 PDH 项目同时拥有 UOP 工艺技术以及鲁姆斯(ABB Lummus)工艺技术分离系统 与冷箱的业绩。除此之外,公司在冷箱核心部机板翅式换热器优势显著,已有多 套配套业绩。
深冷核心工艺系统在制冷系统与冷箱,而冷箱的核心部机在于板翅式换热器。铝 制板翅式换热器是一种高效节能换热器,由于翅片很薄,一般为 0.2~0.3 mm, 同时结构紧凑、体积小,且由铝制造,因而重量很轻,同时翅片既是主要的传热 表面,又是两隔板的支撑,故强度高,整体而言板翅式换热器轻巧而牢固。板翅 式换热器适应性强,在同一设备内可允许有 2~9 种介质换热,且可用于气体气体、气体-液体、液体-液体之间的热交换,并且其单位体积的换热效率是一般 列管式换热器的五倍以上。其体积小、重量轻、单位体积换热面积大、阻力小及 多股流同时换热的优点,特别适用于低温工程。中、高压板翅式换热器的设计、 制造是大型、特大型空分设备中至关重要的一环,进入壁垒较高。公司客户包括 法液空、空气化工等国际工业气体行业巨头,足以体现公司生产水平质量较高。
公司板翅式换热器毛利率水平较高,长期维持在 40%左右。从收入构成来看,自 2012 年公司开始生产成套设备后,板翅式换热器在营收中的占比降低,主要是 因为公司生产的中高压板翅式换热器除了对外销售外,还有一部分配套给自制的 成套设备、冷箱,而成套设备单位订单金额数较大,因此成套设备与冷箱的营收 当中也包含了部分板翅式换热器的收入。
我们尝试定量测算公司在深冷设备市场的板翅式换热器市占率。价值占比上,根 据杭氧股份招股说明书披露,每 10000m3 /h 制氧量的内压缩流程空气分离设备, 需要配套约 100 吨的高中压板翅式换热器;每一套百万吨级乙烯冷箱,需要配 套约 120 吨高中压板翅式换热器。考虑到每吨换热器的价值量约为 4 万元,而 空分装置每万方的投资额约为 0.8 亿元左右,据此我们推测中高压板翅式换热器 在深冷设备中的价值占比约为 5%。据中国通用机械工业协会数据,2017-2021 年,国内空分设备(深冷式大型空气分离设备)市场规模分别为 87.30 亿元、206.63 亿元、179.56 亿元、219.01 亿元、272.48 亿元,而空分设备在所有深冷设备当 中占比约 85%,由此测算出深冷技术设备整体市场规模。接下来再根据由深冷设 备市场规模测算深冷设备中板翅式换热器市场规模,并依据中泰股份单独销售的 板翅式换热器以及成套设备中的板翅式换热器之和,测算出公司板翅式换热器的 市占率大约在 8%-11%左右。

板翅式换热器产能实现突破,新增订单突破历史新高。无论是单独销售还是成套 设备,板翅式换热器产能不足一直是公司的发展瓶颈。2021 年底公司披露板翅 式换热器产能约为 1500-2000 吨,而公司目前产能在 3000-4000 吨,新规划产 能 5000 吨,若公司新产能投产,整体产能将扩大至原有的两到三倍。此外 2022 年设备销售板块新签订单 13.37 亿元,营业收入为 9.07 亿元,截至 2023 年 3 月 31 日仍有 18.58 亿订单,截至 2023 年 10 月 24 日在手订单增长至 19.14 亿 元,因此看好公司后续年份在深冷设备板块的销售额增长。
2、中泰股份在 LNG 中游产业链布局双管齐下
LNG 市场发展带动公司天然气设备销售额提升。2021 年中国宏观经济实现“十 四五”良好开局,全国天然气消费量 3690 亿立方米,增量 410 亿立方米,同比 增长 12.5%。2021 年中国天然气占一次能源消费总量的比例升至 8.9%,较上 年提升 0.5 个百分点。从消费结构看,工业用气同比增长 14.4%,占天然气消费 总量的 40%;发电用气同比增长 13.4%,占比 18%;城市燃气同比增长 10.5%, 占比 32%;化工化肥用气同比增长 5.8%,占比 10%。《“十四五”现代能源体系 规划》提出到 2025 年,力争天然气年产量达 2300 亿以上。同时与欧盟等国较 为成熟低碳的能源消费结构相比,目前我国在天然气和非化石能源的占比上偏低。
公司在 LNG 产业链上中游均有所布局。上游的 LNG 生产环节,公司是液化设备 供给的龙头企业,2017 年 2 月公司与内蒙古正泰易达签订《300×104Nm³/d 天然 气液化工厂项目》合同,合同金额达 3.2 亿元;国产化最大的 LNG 液化装置是 公司做的,业内公司具有龙头地位。在中游运贸端, LNG 承担调峰的功能,公 司的 LNG 液化设备可以将天然气从气态变成液态,去除气态天然气中的二氧化 硫,使得 LNG 拥有更大的运输半径。下游消费端的 LNG 船运方面,公司承接了 中船 LNG 船舶用板翅式换热器,成为首家在该领域的国产板翅式换热器供应商。
根据国家能源局,预计到 2025 年,我国天然气消费规模将达到 4300 亿~ 4500 亿立方米,2030 年达到 5500 亿~ 6000 亿立方米。其中,工业领域需求潜力较 大,城市燃气用气将继续保持增长,发电用气空间广阔,化工领域用气增量有限。 2019 年 12 月,国家石油天然气管网集团有限公司正式挂牌成立,其主要职责 是负责全国油气干线管道、部分储气调峰设施的投资建设。国家管网公司的成立, 对油气管网实行统一管理后,大型天然气液化设备会进一步减少,但对于管网沿 线及城市工业园区的中小型调峰站建设会增多,预计未来几年围绕国家管网及燃 气调峰站的建设,会给中小型天然气液化设备带来一定市场空间。
LNG 船舶市场需求增长,打开国产船用换热器的市场。2022 年 LNG 全球海运量达到了 8.988 亿立方米,增速达 4.65%,总体保持稳定增长。主要有两方面因 素:一是温室气体减排政策持续刺激天然气消费需求。《巴黎协定》生效后,2021 年欧盟委员会(EC)公布旨在实现 2030 年 55%减排目标的气候立法提案;然 而完全清洁的替代能源技术生产规模较小或者发展并不成熟,促使 LNG 成为短 期内较为理想的过渡能源,将催生 LNG 运力需求的增加。二是俄乌冲突迫使欧 盟海运 LNG 需求激增。俄乌冲突后,欧洲对俄采取制裁措施,削减俄罗斯能源 进口,外加俄罗斯向欧洲输送天然气的最大管道遭到破坏,约 1670 亿立方米的 管道气运输被迫改为水路,双重因素叠加,导致欧洲液化天然气需求猛增,2022 年欧洲国家液化天然气进口量总计增加 60%以上,达到 1.25 亿吨。 数据显示,LNG 船新船的订单量自 2019 年以来一直维持在较高水平。2020 年、 2021 年和 2022 年的新船订单分别为 54 艘、85 艘和 170 艘,其中 14 万立方米 以上的大型 LNG 船订单分别为 50 艘、75 艘和 165 艘。2022 年的订单火爆,全 年新增订单超出过去两年订单之和,创历史新高。中国 LNG 船舶生产线快速增 加,2022 年之前,只有沪东中华具有大型 LNG 生产线;截至 2022 年 10 月份, 有江南造船、大船重工、扬子江船业、招商工业先后拿到进军大型 LNG 运输船 建造市场的通行证。中国船舶租赁 2022 年签订了 4 艘 17.4 万立方米 LNG 运输 船,公司为该项目提供板翅式换热器,并成功打开国产替代的局面,未来国产替 代空间广阔。
3、大型空分设备实现突破,下游需求提振带来空分增量
空分设备是指以空气为原料,通过深冷分离或吸附分离的方式将空气中的氧、氮 等各类气体实现分离的装置。从空气进入装置到最后的输送与贮存,共需经过压 缩、净化、热 交换、精馏四道程序。空分设备的分类方式较为多样,可依据产 能分为大中小型,也可根据流程所需要的压力、使用用途和配套换热器类型进行 分类。
一般来说,空分设备的单体规模能够较为准确地反映厂商的生产能力,因为大型 空分设备在工作过程中伴随极高的气体流量,如何在高流量状态下保证元件稳定 工作,并提高气体分离效率,对空分设备厂商的制造能力颇有考验。在同等制氧 量规模下的大空分与小空分组,大空分设备气体提取率更高、单位耗能低,且大 加温周期显著低于小空分。近年来,随着我国石油化工、煤化工等行业的快速发 展,以及冶金行业和传统化工行业采用新技术新工艺的改造需求,大型成套空气 分离设备的需求快速增长,特别是煤化工企业、炼化一体化企业,其需求集中于 5 万等级以上的特大型成套空气分离设备,空气分离设备的市场需求呈现出明显 的大型化趋势。根据福斯达招股说明书,截至 2020 年,国内 6 万方以上大型空 分设备制造商仅杭氧股份等 6 家。除此之外,近年来盈德气体(2023 年云南铜 业 66000Nm³/h 大型空分项目完成图纸交付,已具 8万等级空分装置制造能力)、 河南开利(为国内外用户提供 40000m3 /h 等级以下的大中型空分设备 100 余套)、 四川空分(2021 年出厂的土耳其六万空分冷箱,是全国首套整体出厂的 6 万空 分设备)等都初具 6 万等级空分制造能力。公司新签 7 万等级的污氮空分,虽然 目前尚未突破 6 万等级大空分的业绩,但已完全具备承接订单的能力。
空分设备的下游市场当中,工业气体应用领域较广,一般集中采购空分设备的公 司多处于炼钢、化工领域,尤其是煤化工、炼钢、化肥这几个下游行业,其中化 肥、煤化工、钢铁行业占据接近 60%的份额。根据下游行业拆分测算,我们计 算目前下游市场对应 5650.6 万空分设备的需求,至 2024 年将新增 1007.1 万空 分设备需求。
1、电子特气整体市场概述
电子特气是半导体材料制造的关键原材料,下游应用领域广泛。工业气体是工业 中使用的常温常压下呈气态的物质,广泛应用于现代工业的各个领域,根据其用 量大小可以分为大宗气体和特种气体两类,其中大宗气体又可分为空分气体(氧 气、氮气、氩气及稀有气体)和合成气体(CO/H2、乙炔、CO2 等),特种气体 根据用途不同可分为电子特种气体、医疗保健用气体、食品饮料用气体、航天用 气体等。
电子气体种类繁多,按照用途划分为电子特种气体和电子大宗气体两类。电子大 宗气体一般用作电子工业生产的环境保护气、载气等,常用于高温热退火、保护 气体、清洗气体等环节。电子特种气体普遍应用于半导体芯片、液晶面板材料制 造等各个工艺流程中,比如清洗、沉积、光刻、刻蚀、离子注入、成膜、掺杂等 环节。截至 2020 年,仅特种气体中的单一组分气(不包含混合气)已有 260 种, 具有相近化学组成的同系物通常具有相似化学性质:例如氟化物(六氟乙烷、三 氟化碳)都具有腐蚀性,常用作半导体刻蚀气;硅烷与乙硅烷都可用作气相沉积成膜工艺。
电子特气主要应用于半导体领域,在刻蚀和掺杂工艺中使用占比较高。电子特种 气体具有高技术、高附加值的特点,是半导体、液晶显示面板、光伏、LED 等电 子工业生产中必不可少的基础和支撑性原材料,被广泛应用于清洗、光刻、刻蚀、 掺杂、外延沉积等工艺中。在晶圆制造当中,电子特气价值量占比为 14.1%,为 仅次于硅片的第二大材料。晶圆厂扩产明确,拉动上游电子特气需求不断增长。 据 JWInsights 预计,2022 年我国大陆共有 23 座 12 寸晶圆厂正在投入生产,总 计月产能约为 104.2 万片,同时 JWInsighsts 预计未来五年我国大陆还将新增 25 座 12 寸晶圆厂,这些晶圆厂总规划月产能将超过 160 万片。截至 2026 年底, 中国12英寸晶圆厂的总月产能有望超过276.3万片,相比2022年提高165.1%, 对应四年 CAGR 为 28.8%。晶圆厂扩产明确,拉动上游电子特气需求不断增长。
2、半导体产业蓬勃发展带来电子气需求
电子气行业中,公司为国内外多个电子气项目提供数十套高致密性板翅式换热器, 下游客户涵盖众多芯片巨头,如英特尔、三星、美光、台积电等。
2018-2022 年中国大陆的 8 寸等效晶圆产能连续五年蝉联全球第一,2019-2021 年中国新建成晶圆厂 33 座,位于全球首位;中芯国际、华虹、粤芯等国内头部 半导体企业均在大陆各地规划晶圆厂增资扩产,根据各厂商的扩产规划,预计到 2026 年中国还将新增 25 座晶圆厂;随着晶圆厂投产,芯片制造的产能释放,将 持续拉动电子特气需求增长,据 TECHCET 预测,到 2025 年中国晶圆制造领域 用电子特气市场规模将达到 134 亿元,2021-2025 年复合增长率将达 12.05%。

接下来我们考虑由于晶圆厂扩产所拉动的空分设备需求。首先参考杭氧的案例, 作为国内空分设备的龙头,杭氧股份与于 2019 年与芯恩(青岛)集成电路有限公司签署工业气体供应合同,公司作为 20000m3/h 纯氮空分装置投资、建设和运 营单位,自双方约定的供气日起分阶段向青岛芯恩集成电路项目提供高纯氮气、 一般氮气、高纯氧气、高纯氩气、高纯氢气等气体产品,满载产能为 3 万片。进 一步考虑以中芯国际为代表的案例,公司 2022 年集成电路晶圆制造代工营收 452.93 亿元,产量 751.1 万片晶圆,则单价约 0.603 亿元/万片,而 2021 年根 据 ICInsights 的统计,中国大陆晶圆代工市场规模 668 亿元,我们假设晶圆产量 以 11%的速度增长,则在 2025 年约为 1014 亿元,较 2022 年新增 250 亿元, 约 415 万片晶圆,则相对应空分需求为 276.7 万 m3/h,进而带动板翅式换热器 的需求提升。 除了电子特气下游需求扩大带动的产业增长等,电子特气国产率本身很低,后续 国产替代的空间较大。空气化工、林德集团、液化空气、太阳日酸四家公司占据 中国电子特气 85%的市场。
3、公司迈步进军稀有气体运营
稀有气体是氦、氖、氩、氪、氙、氡等气体的总称,在空气中占比约 0.94%,其 中绝大部分是氩气。稀有气体因其化学性质极不活泼,常被用作电子行业中的保 护气。氖、氩、氪和氙主要从空气当中提取,而氦气通常提取自天然气,氡气则 通常由镭化合物经放射性衰变后分离出来。 氪气、氙气的提取难度极大,技术壁垒高。氪气、氙气在空气中的含量极少,氪 气占比 1.14×10-6,氙气占比 0.086×10-6,这两种气体提取难度较大,通常只 有在大型、特大型空分设备上才具备提取能力,目前广泛使用的制备方法主要是 低温精馏法,常压下,氪的沸点为-153.2℃,氙的沸点为-109.1℃,均高于氧的 沸点-182.97℃,因而在空气分离装置中,氪氙首先富集在下塔的富氧液空中,进 而富集在上塔的液氧中。在空分装置中,随着空分装置的大型化,提取氪氙的原 料液氧也呈几何数增长,因此从富氧液空或液氧中回收氪氙蕴藏着巨大的经济前 景。 从需求端来看,氪氙在电子领域中主要用于准分子激光、溅射、蚀刻环节,是电 子特气中重要的组分。准分子激光中使用到的气体中需要包含氪气、氙气;溅射 环节则需要利用到稀有气体的惰性来提升溅射产率;蚀刻环节中,需要利用到氙 气电离电位、化学惰性的组合来调节蚀刻反应过程中的电荷分布。
根据《中国稀有气体行业发展现状分析与未来投资调研报告(2023-2029)》,22 年中国氙气产能增长至 0.41 万立方米,氪气产能增长至 3.98 万立方米,氖气产 能增长至 60.72 万立方米,较 2021 年分别增长 20.59%、20.24%、42.13%。23 年一季度中国氪气出口量同比增长 36.75%,氙气出口量同比增长 130%,出口 地主要是韩国,分别占总出口的 45%和 71%。
2022 年后,受地缘政治影响,乌克兰的稀有气体出口受限,然而全球市场当中, 70%的氖气、30%的氪气与 40%的氙气来自于乌克兰,因此供需产生了极大的 不平衡,这也为我国的稀有气体产业发展提供了契机,众多厂商开始寻求中国的 稀有气体供应商。在供给紧缺的情况下,氖气、氪气、氙气的价格急剧攀升,2022 年氙气平均价格涨至 45.5 万元/m³,氪气价格也涨至 3.25 万元/m³。从凯美特气 2021 年披露的数据来看,氩氖氪氙整体毛利率水平都很高,氪气的毛利率更是 达到了惊人的 96.42%。2023 年稀有气体价格冲高回落,下半年已逐渐回归正常 水平。
除了毛利率水平较高之外,稀有气体行业整体订单量也保持较快增长,凯美特气 仅 2022 年披露的 5 单重大稀有气体销售合同金额高达 2.57 亿元,而 2021 年披 露的仅为 1659 万元。公司目前在稀有气体布局上首先是向凯美特气等气体公司 供给制取设备,已经取得了多套精制氖氪氙气体的装置销售合同。 公司除供应设备外,也在积极探索稀有气体运营。2022 年公司在唐山自主投资 新建一套精制氪氙气体的装置,自主销售氪氙等气体。该项目选择落地唐山,主 要是因为唐山有多套炼钢厂,可以提供丰富的液氧,而液氧是氪气、氙气宝贵的 原料,当地资源比较集中,可以有效降低原料运输成本。项目投产后精制的氪氙 气体主要销售给下游气体厂商做混配气,由于氪氙气体毛利水平较高,对运输成 本有较高的包容性,运输半径可进一步扩大,并非一定本地消化。
与 POSCO 合资的投资项目有望取得丰厚的回报。2023 年 12 月,中泰股份与 POSCO 在韩国合资建设浦项中泰空气解决方案股份公司,在韩国芯片产值高但 稀有气体高度依赖进口的背景下,预计项目将满足韩国芯片制造所需稀有气体的 52%。韩国是全球芯片重要生产基地、但稀有气体高度依赖进口,中泰股份对外 投资目标市场需求巨大。并且韩国是全球芯片重要生产基地,对电子特气需求大。 2023 年韩国的芯片产值达到 1300 亿美元,占全球的 19%,与此同时我国芯片 产值为 300 亿美元(占比 7%),因此仅从芯片用稀有气体来看韩国比我国有更 大的下游市场。且根据目前韩国晶圆厂扩产计划,据 SEMI 预测韩国的芯片产能 排名第三,2023 年产能为 490 万片/月,2024 年产能为 510 万片/月,未来需求 仍有较一定扩容空间。 韩国稀有气体高度依赖进口,尤其是从中国进口。韩国由于缺乏国内制造商,氖、 氙和氪等高纯稀有气体一直完全依赖进口。2021 年韩国进口稀有气体 65%是从 中国、23%是从乌克兰、5%是从俄罗斯。2022 年俄乌冲突乌克兰部分供应中断, 中国进口比例有所上升。另一方面韩国是中国稀有气体的重要出口地,从中国出 口韩国其他稀有气体金额来看,2023 年全年中国向韩国出口其他稀有气体 (280429)共计 4.57 亿人民币,占总体出口比 36.58%,且近年来处于上升趋 势。合作厂商电子特气原材料丰富,设计产能充足有望占据较大市场份额。Posco 为韩国本土最大的完全集成钢铁生产商,也是全球最大的钢铁生产商之一,有着丰富的电子特气原料。合资气体公司的设计产能足以满足韩国芯片制造所需稀有 气体的 52%,同时韩国本土目前缺乏供应商、依赖进口,合资公司具有先发优势。
1、煤制氢+工业副产氢提纯技术成熟,积极发力绿氢产业
氢气作为一种非化石能源具有热值高、无污染的特点。在同等质量下,单位千克 的氢气燃烧产生的热量是其他化石能源的三到四倍。另外氢气燃烧的产物仅为水, 不产生二氧化碳及其他碳化物,在目前强调环境污染治理以及“碳达峰”与“碳 中和”的政策背景下,氢能源具有极大的发展空间与意义。

在制氢端上,目前主流的制氢方式为化石能源制氢、工业副产氢以及电解水制氢。 化石能源制氢又分为煤制氢与天然气制氢,我国作为煤炭大国,在煤化工产业已 经有了十分成熟的体系,因此煤制氢技术成熟,而且在成本端已经降到了极低的 水平。尽管如此,煤制氢的缺点也十分明显,传统煤气化的制氢效率低同时碳排 放量很大,约为天然气制氢的两倍,工业副产氢的四倍,目前解决方案为结合 CCUS 装置实现碳回收利用,从而减少碳排放,结合 CCUS 后成本显著提升, 因此需要考虑 CCUS 的成本降低问题。 工业副产氢往往为作为氯碱工业、丙烷脱氢、乙烷裂解、焦炉气工艺的副产品被 进一步地提纯制取,工业副产氢的成本相对较低,但是杂质提纯复杂,丙烷脱氢 制丙烯副产氢中氢含量在 60%~95%,乙烷裂解制乙烯工业副产氢中氢含量在 54%~60%,副产氢气中含有少量氯气、一氧化碳、二氧化碳、烃类、氧气、氮 气、硫化氢等杂质。且工业副产氢无法作为大规模集中化的氢能供应源,仅可以 作为从灰氢过渡到绿氢的中间替代品。 电解水制氢中以碱性电解水制氢为主,目前已进入市场化生产的阶段,根据GGII, 2023 年国内电解槽出货量达 1.2GW(含出口,不含研发样机),同比大幅增长 61%。电解水制氢法在生产过程中除电力外几乎不存在碳排放问题,但是目前成 本仍然较高,大幅降低成本才有经济效益空间。
中国是世界上最大的氢能生产国,年产量达 3300 万吨,占全球需求的三分之一 以上。从能源结构看,全球氢气有 60%来源于天然气、19%来源于煤炭,21% 来自于工业副产气,电解水等低碳方式制氢所占比例微乎其微。中国氢源结构目 前仍以煤为主,来自煤制氢的氢气占比约 62%、天然气制氢占 19%,工业副产 占 18%,电解水制氢仅占 1%。
国家发改委、国家能源局发布的《氢能产业发展中长期规划(2021-2035)》指 出,到 2025 年我国工业副产氢与可再生能源制氢就近利用形成较为完整的供应 体系。根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》,中国的焦炉煤气、氯碱化工、 合成氨及合成甲醇、丙烷脱氢等工业每年能够提供百万吨级的氢气供应,在氢能 产业发展初期提供了低成本、分布式氢源。据统计仅 2022 年上半年共有 18 个 制氢项目落地,其中副产氢项目 9 个,可再生能源制氢项目 9 个。 除了在煤制氢的深冷分离工艺段达到国内领先水平之外,公司在现有的工业副产 氢提纯利用方面已有成熟的技术与工艺,如东华能源丙烷脱氢 PDH 项目产生了 大量工业副产氢,由公司提纯后进入合成氨工艺取得了不错的经济效益。公司拥 有内蒙古目前国内最大的焦炉尾气项目,年产 50 吨合成氨和部分 LNG,每天还 有 6000kg 的氢。如果接下来氢能源就近利用能与制氢端相结合,公司在工业副 产氢上的技术能迅速进入市场,抢占份额。
2、液态储氢研究小有成果
中游氢能储运端亟需突破,液氢储运或成发展方向。氢能的储运方式主要有气态 储运、液态储运、固体储运与有机液体储运,其中目前气态储运与液态储运可行 性较高且都有所落地成果。气态储运当中长管拖车运输已投入应用,管道输氢正 在建设当中,液态储氢我国正在由中科院牵头各大厂商联手研发,当前在美国已经拥有了成熟的技术与运用。 液氢储运对比目前已有的长管拖车输运,在载氢量上是长管拖车的 15-20 倍左右; 储氢密度上液氢为 60-70kg/m3,目前已有的气态储运压强在 10-20MPa 左右, 在 0℃(273.15K)下的储氢密度也仅为 10-20kg/m3,因此从能量密度来说液氢 运输相比现有的长管拖车有了极大的提升。
从成本端规模来看,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、长/短距离运输情景;液氢罐车运输适合大规模、中长距离运输。 液氢运输对运输距离不敏感,对运输规模较为敏感,而气氢拖车在远距离运输上 大幅提升,因此目前的气氢拖车仅适用于氢能的就地利用,在实现中长距离与大 规模的运输上依赖于液氢技术与气氢管道的建设。液氢储运成本端受电价影响较 大,能耗较高,主要原因是氢本身难液化的特性,氢原子仅拥有一个质子与电子, 两个氢原子结合形成氢质子之后,分子间作用力极大,液化本质上为减小分子间 距离、克服分子间排斥力的过程,因此氢保持液化状态需要持续低温过程,存在 30%-40%的本身能量损失。
技术储备上,公司研发的氢液化的核心装置之一的板翅式换热器成功应用于国家大型低温制氢的实验装置。同时,公 司也作为浙江省科技厅氢液化项目的合作单位之一,与浙江大学联合参与中科院的大型氢液化项目,进行技术研发的 提升和落地。同时公司已独立完成氢液化的整体流程设计,并在持续优化,目前理论能耗已降至国际先进水平。待液 氢项目的正式落地后,公司能实现在液氢上的技术运用并抢占市场份额。另外公司子公司旗下有 20 多座加气站,在 下游应用市场化后可改建、扩建成加氢站,快速切入市场,预计到 2025 年全国将建成 1000 座加氢站,配合氢能源 的调度使用。
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