核心觀點提要

◆車載儲氫技術是決定未來氫能交通領域大規(guī)模應用的重點。氫能的使用主要包括氫的生產、儲存和運輸、應用等方面，而決定氫能應用關鍵的是安全、高效的氫能儲運技術。氫氣儲存技術滯后限制了氫能源在各類交通工具上大規(guī)模應用，車載儲氫技術的改進是未來氫燃料電池車發(fā)展重點突破環(huán)節(jié)。諸多技術路線中，高壓氣態(tài)儲氫最成熟、成本最低，未來大規(guī)模推廣需要儲氫瓶工藝提升。

◆國內氣瓶制造工藝發(fā)展?jié)摿薮螅磥韺⑾騃V型、70MPa氣態(tài)氫過渡。國內企業(yè)采用III型(金屬內膽纖維全纏繞氣瓶)儲氫密度為3.9%，而IV型(非金屬內膽纖維全纏繞氣瓶)的儲氫密度可以達到5.5%。IV型具有低成本、小重容、輕量化的優(yōu)勢。國內在35MPaIII型瓶有成熟產品，但是35MPa氣瓶的續(xù)航里程上對比純電動車沒有優(yōu)勢，需采用70MPaIII型在燃料電池乘用車上才有續(xù)航里程的優(yōu)勢。

◆高端碳纖維材料進口依賴，國產化率未來有望提升。氫氣瓶的核心技術，除了金屬閥門及各類傳感器之外，主要是外層高效、低成本碳纖維及纏繞成型。氫氣瓶的外層纏繞，會對碳纖維及其復合材料產生革命性影響。目前，日本、美國等國家對高端碳纖維技術形成壟斷，國內儲氫瓶廠商需要進口，導致儲氫瓶生產成本短期難以大幅下降。隨著國內技術的不斷突破及產業(yè)集中度的提高，進口依賴問題有望逐步緩解。

◆國內氣瓶廠加快進入儲氫瓶市場，碳纖維材料或是突破口。車載儲氫大規(guī)模推廣依賴于高壓儲氫瓶及碳纖維，該細分領域目前處于發(fā)展初期，相關技術、法規(guī)仍未成熟。(1)國內70MPa高壓儲氫瓶還未真正裝車上路，領先企業(yè)正在研發(fā)或已具備量產70MPaIII型瓶能力，并開始配合車企展開上車實驗。

這些企業(yè)擁有多年氣瓶研發(fā)生產經(jīng)驗，同時瞄準未來氫瓶廣闊市場。(2)碳纖維作為儲氫瓶核心材料之一，技術被日本、美國壟斷。國內大多數(shù)碳纖維企業(yè)所提供產品以中低端碳纖維為主，無法大規(guī)模提供高性能碳纖維。隨著碳纖維行業(yè)集中度提升和龍頭企業(yè)新生產線投放，高端產品研發(fā)能力將逐步改善。

1、車載儲氫技術多元化，高壓氣態(tài)儲氫是主流路徑

1.1、車載儲氫技術是燃料電池重點突破環(huán)節(jié)

氫能的使用主要包括氫的生產、儲存和運輸、應用等方面，而決定氫能應用關鍵的是安全高效的氫能儲運技術。氫燃料電池車需要滿足高效、安全、低成本等要求。氫氣儲存技術滯后限制了氫能源在各類交通工具上大規(guī)模應用，車載儲氫技術的改進是未來氫燃料電池車發(fā)展的重點突破環(huán)節(jié)。

為了達到性能要求，眾多研究機構對車載儲氫技術提出了新標準，其中美國能源部(DOE)公布的標準最具權威性——質量儲氫密度為7.5%，體積儲氫密度為70g/L，操作溫度為40——60°C。

目前，氫燃料電池車車載儲氫技術主要包括高壓氣態(tài)儲氫、低溫液態(tài)儲氫、高壓低溫液態(tài)儲氫、金屬氫化物儲氫及有機液體儲氫等。35MPa氣態(tài)儲氫主要應用于商用車，如城市公交車、物流車、團體班車;70MPa氣態(tài)儲氫應用于乘用車;液態(tài)儲氫主要應用于特種領域，民用推廣需要技術突破。

(1)從技術成熟方面分析，高壓氣態(tài)儲氫最成熟、成本最低，是現(xiàn)階段主要應用的儲氫技術，在行駛里程、行駛速度及加注時間等方面均能與柴汽油車相媲美，但如果對氫燃料電池汽車有更高要求時，該技術不適用;

(2)從質量儲氫密度分析，液態(tài)儲氫、有機液體儲氫的質量儲氫密度最高，能達到DOE的標準，但兩種技術均存在成本高等問題，且操作、安全性等較之氣態(tài)儲氫要差;

(3)從成本方面分析，液態(tài)儲氫、金屬氫化物儲氫及有機液體儲氫成本均較高，目前不適合推廣。

1.2、高壓氣態(tài)車載儲氫已達可使用狀態(tài)

高壓氣態(tài)儲氫是一種最常見、應用最廣泛的儲氫方式，其利用氣瓶作為儲存容器，通過高壓壓縮方式儲存氣態(tài)氫。其優(yōu)點是成本低、能耗相對小，可以通過減壓閥調節(jié)氫氣釋放速度，充放氣速度快，動態(tài)響應好，能在瞬間開關氫氣。

國際主流技術以鋁合金/塑料作為氫瓶內膽用于保溫，外層則用3公分左右厚度的碳纖維進行包覆，提升氫瓶的結構強度并盡可能減輕整體質量。氫瓶閥門處利用細長的管道將幾組氫瓶進行串聯(lián)，并加裝溫度傳感器等監(jiān)控設備。安全性方面，當溫度傳感器感應到外界溫度遠高于正常溫度時(一般超過100°C時)，會自動打開閥門快速釋放瓶內所有氣體。

根據(jù)應用方式的不同，高壓氣態(tài)儲氫分為車用高壓氣態(tài)儲氫和固定式高壓氣態(tài)儲氫。

(1)車用高壓氣態(tài)儲氫

車用高壓氣態(tài)儲氫主要應用于車載系統(tǒng)，大多使用金屬內膽碳纖維全纏繞氣瓶(III型)和塑料內膽碳纖維全纏繞氣瓶(IV型)。當前國內車載系統(tǒng)中主要以III型瓶為主，國內有科泰克、北京天海、沈陽斯林達、中材、富瑞特裝等多家車用氫瓶生產企業(yè)。

我國已經(jīng)完成能夠適用于35MPa和70MPa的高壓儲氫瓶的相應標準GB/T35544-2017《車用壓縮氫氣鋁合金內膽碳纖維全纏繞氣瓶》，于2017年12月29日發(fā)布，2018年7月1日開始實施。標準規(guī)定了車用壓縮氫氣鋁內膽碳纖維全纏繞氣瓶的型式和參數(shù)、技術要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、標注、包裝運輸和存儲等要求，保障了高壓儲氫氣瓶的安全性。

車載氫系統(tǒng)是燃料電池汽車的重要部件，由儲氫瓶及輔助系統(tǒng)(BOP)兩部分組成。隨著生產量的擴大，單位成本將在規(guī)模優(yōu)勢下逐步下降。從表2中可以發(fā)現(xiàn):

1)儲氫瓶成本結構中，濕法纏繞(碳纖維外層覆蓋)占比接近90%;

2)輔助系統(tǒng)成本結構中，組裝費用占比極低;

3)如果生產規(guī)模由1萬套/年提升至50萬套/年，車載氫系統(tǒng)總成本將下降38%，其中儲氫瓶與輔助系統(tǒng)成本下降幅度分別為20%/64%;碳纖維成本占比由45%上升至62%，成為影響最大的成本要素;

金屬內膽碳纖維全纏繞氣瓶(III型):以6061鋁合金為內膽外面全纏繞碳纖維，我國已開發(fā)35MPa和70MPa。其中35MPa已被廣泛用于氫燃料電池汽車，70MPa正逐步推廣。沈陽斯林達“70MPa高壓氣態(tài)儲氫系統(tǒng)關鍵技術及應用”項目獲得了國家教育部科技進步一等獎。

塑料內膽碳纖維全纏繞氣瓶(IV型):以塑料內膽外面全纏繞碳纖維，國外乘用車以該類型為主，如日本豐田、挪威Hexagon。

(2)固定式高壓氣態(tài)儲氫

固定式高壓氣態(tài)儲氫主要應用在固定場所，如制氫廠、加氫站以及其他需要儲存高壓氫氣的地方。目前主要使用大直徑儲氫長管和鋼帶錯繞式儲氫罐來儲氫。

l大直徑儲氫長管:石家莊安瑞科氣體機械有限公司2002年在國內率先研制成功20/25MPa大容積儲氫長管，并應用于大規(guī)模氫氣運輸。長管氣瓶材料為鉻鉬鋼4130X，強度高，具有良好的抗氫脆能力。

l鋼帶錯繞式儲氫罐:鋼帶錯繞式儲氫罐目前有45Mpa和98Mpa兩種型號，如浙大與巨化集團制造生產的兩臺國內最高壓力等級98MPa立式高壓儲罐，安裝在江蘇常熟豐田加氫站中。

目前單座加氫站投資規(guī)模(不包括土地)約1500萬人民幣，固定投資主要包括壓縮機、儲氣罐、分配器、預冷器等設備及安裝費用，占比分別為13%/18%/13%/7%/20%。

隨著市場規(guī)模的擴大，在規(guī)模經(jīng)濟的影響下，壓縮機、儲氣罐單位成本下降幅度較大。根據(jù)AhmadMayyas在論文《Manufacturingcompetitivenessanalysisforhydrogenrefuelingstations》測算數(shù)據(jù)，如果需求量每年由10家增長至100家，那么單位壓縮機、儲氣罐價格將由14.5/32萬美元下降至4.6/17.6萬美元。

1.3、其他車載儲氫方式尚不成熟

1.3.1、有機液體儲氫

有機液體儲氫技術借助某些烯烴、炔烴或芳香烴等儲氫劑和氫氣產生可逆反應實現(xiàn)加氫和脫氫。與常見的高壓氣態(tài)儲氫、低溫液態(tài)儲氫、固體儲氫材料儲氫相比，有機液體儲氫具有以下特點:

1)反應過程可逆，儲氫密度高;

2)氫載體儲運安全方便，適合長距離運輸;

3)可利用現(xiàn)有汽油輸送管道、加油站等基礎設施。

有機液體儲氫關鍵在于選擇合適的儲氫介質。目前研究中主要采用的儲氫介質包括環(huán)乙烷、乙基咔唑等。環(huán)己烷利用苯-氫-環(huán)己烷可逆化學反應來實現(xiàn)儲氫，具有較高的儲氫能力，在常溫下為液態(tài)，脫氫產物苯在常溫常壓下也是液態(tài)，方便運輸。甲基環(huán)己烷脫氫產生氫氣和甲苯，且甲基環(huán)己烷和甲苯在常溫常壓下都是液體，因此，甲基環(huán)己烷也是比較理想的儲氫載體。

液體有機儲氫材料最大的特點就是常溫下為液態(tài)，能夠方便地運輸和儲存。武漢氫陽研發(fā)了一種稠雜環(huán)有機分子作為有機液體儲氫材料，儲氫高達58g/L，并可在常溫常壓下利用管道、槽罐車等運輸。該有機液體儲氫材料已經(jīng)投入應用。其推出的新型有機液態(tài)儲氫材料安全指標遠高于汽油、柴油等傳統(tǒng)能源。

1.3.2、低溫液態(tài)儲氫

低溫液態(tài)儲氫技術是將氫氣壓縮后冷卻到-252°C以下，使之液化并存放在絕熱真空儲存器中。與高壓氣態(tài)儲氫相比，低溫液態(tài)儲氫的質量和體積的儲氫密度都有大幅度提高，通常低溫液態(tài)儲氫密度可以達到5.7%。僅從質量和體積儲氫密度分析，運輸能力是高壓氣態(tài)氫氣運輸?shù)氖兑陨稀?/p>

在歐美日等國家，液氫應用相對比較成熟，在運輸、加氫站和車載中都有應用。我國液氫目前主要應用在航天領域，以及少數(shù)的電子行業(yè)。航天101所在液氫的制備、儲運、應用上都有成熟的經(jīng)驗。相關部門正在研究制定液氫民用標準，車用液氫技術研究正在進行中，未來液氫將應用在一些長途、重型商用車，以及加氫站中。

1.3.3、金屬氫化物儲氫

金屬氫化物儲氫適用于對重量不敏感領域，該技術利用過渡金屬或稀土材料與氫反應，以金屬氫化物形式吸附氫，然后加熱氫化物釋放氫。當金屬單質作為儲氫材料時，能獲得較高的質量儲氫密度，但釋放氫氣的溫度高，一般超過300°C。為了降低反應溫度，目前主要使用LaNi5、Ml0.8Ca0.2Ni5、Mg2Ni、Ti0.5V0.5Mn、FeTi、Mg2Ni等AB5、A2B、AB型合金，合金儲氫材料的操作溫度均偏低，質量儲氫密度為1%——4.5%。

由于儲氫合金具有安全、無污染、可重復利用等優(yōu)點，已在燃氣內燃機汽車、特種、小型儲氫器及燃料電池車中開發(fā)應用。浙江大學成功開發(fā)了燃用氫-汽油混合燃料城市節(jié)能公共汽車，其使用的是Ml0.8Ca0.2Ni5合金儲氫材料，在汽油中摻入質量分數(shù)為4.5%的氫，使內燃機效率提高14%，節(jié)約汽油30%。日本豐田汽車公司采用儲氫合金提供氫的方式，汽車時速高達150km/h，行駛距離超過300公里。

雖然金屬氫化物儲氫在車上已有應用，但與2017年DOE制定的儲氫密度標準相比，差距仍較大。將其發(fā)展成為商業(yè)車載儲氫還需進一步提高質量儲氫密度，降低分解氫的溫度與壓力，延長使用壽命等。

2、高壓氣態(tài)儲氫應用依賴于車載氫瓶技術

2.1、我國氣瓶制造技術與國際存在一定差距

當前階段上述各種儲氫技術均已經(jīng)在車載中應用，我國與世界先進國家相比仍然存在一定差距:

(1)國內IV型瓶研發(fā)滯后。國外乘用車已經(jīng)開始使用質量更輕、成本更低、質量儲氫密度更高的IV型瓶，而中國IV型瓶還處于研發(fā)階段，成熟產品只有35MPa和70MPaIII型瓶，其中70MPaIII型瓶在乘用車樣車上應用。

(2)碳纖維依賴進口。中國制造的III型瓶的主要原材料為碳纖維，由于研發(fā)起步晚、原材料性能差等原因，國產碳纖維還不能滿足車用儲氫瓶的要求，主要依賴進口。

(3)液氫儲罐汽車應用發(fā)展緩慢。國外液氫儲罐已在汽車上應用，而中國還未實現(xiàn)。通用汽車、福特汽車、寶馬汽車等都推出了使用車載液氫儲罐供氫的概念車，而中國可以自行生產液氫，但尚未將其應用于車載氫系統(tǒng)。

儲氫氣瓶發(fā)展已有50多年的歷史，從鋼瓶到全復合材料氣瓶的研制成功，實現(xiàn)了向產品結構合理、質量輕的巨大轉變。近年來，70MPa儲氫復合材料氣瓶已經(jīng)進入示范使用階段。國外從事復合材料氫氣瓶研發(fā)與生產代表性企業(yè)和科研機構有美國Quantum公司、美國通用汽車、美國Impco公司、加拿大Dynetek公司、法國空氣化工產品公司、日本汽車研究所和日本豐田公司等。

2.2、國內以III型氣瓶為主，未來需向IV型過渡

復合材料儲氫氣瓶由內至外包括內襯材料、過渡層、纖維纏繞層、外保護層、緩沖層。

(1)國內內襯材料多選用鋁合金。儲氫氣瓶進行充氣的周期可能較長，而氫氣在高壓下又具有很強的滲透性，所以氫氣儲罐內襯材料要有良好的阻隔功能，以保證大部分的氣體能夠儲存于容器中。因此氣瓶內膽多選用鋁合金材料，這是由于其與氫氣良好的相容性和抗腐蝕性能。鋁合金材料的低密度、高比強度能夠在保障強度的前提下使氣瓶更加輕便。鋁合金材料還擁有很好的導熱性能，在遇到意外事故發(fā)生燃燒時通過將熱量傳遞到閥門的易熔合金塞處，在高熱條件下使其熔化安全泄壓防止爆炸。

(2)纖維纏繞層選用碳纖維作為增強材料。高強度、高模量的碳纖維材料通過纏繞成型技術而制備的復合材料氣瓶不僅結構合理、重量輕，而且良好的工藝性和可設計性在儲氫氣瓶制備上具有廣闊的應用空間。氣瓶長期在充氣放氣條件下使用，內膽會產生疲勞裂紋，隨著氣瓶的使用裂紋會不斷擴大，導致氣瓶的失效形式表現(xiàn)為“未爆先漏”。

車用氣瓶共分為四種類型:全金屬氣瓶(I型)、金屬內膽纖維環(huán)向纏繞氣瓶(II型)、金屬內膽纖維全纏繞氣瓶(III型)、非金屬內膽纖維全纏繞氣瓶(IV型)。I型和II型氣瓶重容比較大，難以滿足單位質量儲氫密度要求，用于車載供氫系統(tǒng)并不理想。采用金屬內膽的III型氣瓶為我國在高壓氫氣瓶領域的主要研究方向。

目前我國已經(jīng)實施能夠適用于35MPa和70MPa的高壓儲氫瓶的相應標準GB/T35544-2017《車用壓縮氫氣鋁合金內膽碳纖維全纏繞氣瓶》。根據(jù)標準70MPaIII型瓶可經(jīng)過檢測試驗安全后上車運行，而對于70MPaIV型瓶法規(guī)標準尚未做出明確規(guī)定。

國內企業(yè)采用III型(金屬內膽纖維全纏繞氣瓶)儲氫密度為3.9%，而IV型(非金屬內膽纖維全纏繞氣瓶)的儲氫密度可以達到5.5%。通過相同外徑、容積和壓力(70MPa)的III型與IV型氫氣瓶進行比較可以清楚發(fā)現(xiàn)，IV型具有低成本、小重容、輕量化的優(yōu)勢。

2.3、國內以35MPa氣態(tài)氫為主，未來需向70MPa過渡

同等體積下，壓力越大儲氫量越高，車輛行駛里程就更遠。現(xiàn)階段國內主流氫燃料電池汽車使用的都是35MPa氣態(tài)氫，歐、美、日國家則是以70MPa為主。國內在35MPaIII型瓶有成熟產品，但是35MPa氣瓶的續(xù)航里程上對比純電動車沒有優(yōu)勢，必須采用70MPaIII型在燃料電池乘用車上才有續(xù)航里程的優(yōu)勢，但是70MPaIII型瓶國內僅有個別廠家具有成熟產品。

未來國內氫燃料電池汽車市場也將會升級使用70MPa壓力的氣態(tài)氫，關鍵還在于成本。根據(jù)美國能源局(DOE)研究數(shù)據(jù)，自2005年以來長管拖車儲運成本下降幅度最大，35MPa由2005年的5.26$/kgH2下降到2015年的2.69$/kgH2，但同期與70MPa相比成本高出10%左右。2020年美國能源局提出70MPa儲運成本下降到2$/kgH2的目標。

3、高端碳纖維是制造儲氫瓶的核心材料

3.1、儲氫瓶等壓力容器是碳纖維主要下游需求之一

我國對碳纖維相關研究始于20世紀60年代，與國外先進企業(yè)存在較大差距，主要體現(xiàn)在原絲自主創(chuàng)新不足、質量可控性低、生產設備與工藝需完善等方面。

盡管國產碳纖維單絲性能良好，但其絲束均一性難以保證，實際應用時會出現(xiàn)毛絲多、斷絲嚴重、與樹脂浸潤性差、質量不穩(wěn)定等問題。近年來，T700/T800級國產碳纖維研究與工程化取得了突飛猛進的發(fā)展，但國產碳纖維要廣泛應用于復合材料氣瓶行業(yè)，在纏繞工藝性及復合材料中強度轉化率等方面還需要進一步研究與改進。

碳纖維是由有機纖維在高溫環(huán)境下裂解碳化形成碳主鏈機構的無機纖維，是一種含碳量高于90%的無機纖維。按照原絲種類分類:碳纖維的原絲主要有聚丙烯腈(PAN)原絲、瀝青纖維和粘膠絲，由這三大類原絲生產出的碳纖維分別稱為聚丙烯腈(PAN)基碳纖維、瀝青基碳纖維和粘膠基碳纖維。其中，聚丙烯腈(PAN)基碳纖維占據(jù)主流地位，2018年產量占碳纖維總量的90%以上，粘膠基碳纖維還不足1%。

碳纖維不僅具有高強度(強度比密度)及高比剛度(模量比密度)性能，還具有耐腐蝕、耐疲勞等特性，廣泛應用于特種工業(yè)以及高性能民用領域。2018年全球碳纖維需求9.26萬噸，其中特種航天、風電葉片、體育休閑占比居前，分別為23%/23%15%。壓力容器的碳纖維需求為6200噸，占比7%。

壓力容器，尤其是燃料電池所需的氫氣瓶是未來的熱點。日本氫能源、氫經(jīng)濟，極大地刺激了國內市場。為了推廣氫燃料汽車，豐田公司開放了所有相關的專利，其目的是形成一個新的行業(yè)標準。

氫氣瓶的核心技術，除了金屬閥門及各類傳感器之外，主要是外層高效、低成本碳纖維及纏繞成型。氫氣瓶的外層纏繞，會對碳纖維及其復合材料產生革命性影響。若未來燃料電池車大規(guī)模推廣，將極大提升碳纖維需求。汽車公司對碳纖維及復合材料工藝的成本控制將更加嚴苛，這將促進碳纖維低成本制備技術的進步。其次是成型效率問題，現(xiàn)有的濕法纏繞設備，需要在材料形態(tài)與效率上進行革命性的創(chuàng)新，才能滿足批量氫氣瓶的需求。

完整的碳纖維產業(yè)鏈包含從一次能源到終端應用的完整制造過程。從石油、煤炭、天然氣均可以得到丙烯，丙烯經(jīng)氨氧化后得到丙烯腈，丙烯腈聚合和紡絲之后得到聚丙烯腈(PAN)原絲，再經(jīng)過預氧化、低溫和高溫碳化后得到碳纖維，并可制成碳纖維織物和碳纖維預浸料，作為生產碳纖維復合材料的原材料;碳纖維經(jīng)與樹脂、陶瓷等材料結合，形成碳纖維復合材料，最后由各種成型工藝得到下游應用需要的最終產品。

碳纖維產業(yè)鏈可以分為上游和下游。上游通常是指生產碳纖維專用的材料;下游通常是指生產碳纖維應用部件的產品。碳纖維產業(yè)鏈上游屬于石油化工行業(yè)，主要通過原油煉制、裂解、氨氧化等工序獲得丙烯腈。碳纖維企業(yè)通過對以丙烯腈為主的原材料進行聚合反應生成聚丙烯腈，再以其紡絲獲得聚丙烯腈原絲，對原絲進行預氧化、碳化等工藝制得碳纖維，通過對碳纖維和高質量樹脂加工以獲得碳纖維復合材料從而滿足應用需求。

3.2、高端碳纖維制造產業(yè)被美、日壟斷

碳纖維行業(yè)發(fā)展空間巨大，與其他制造業(yè)相比具有如下特點:

(1)碳纖維行業(yè)屬于資本和技術密集型行業(yè)，行業(yè)壁壘高。碳纖維屬于高技術密集型產品，產品質量標準高、研發(fā)周期長、資金投入大，行業(yè)壁壘高。

(2)應用領域不斷拓展，潛在市場逐步成熟。碳纖維下游應用技術開發(fā)難度較高，碳纖維與樹脂、上漿劑等材料之間工藝參數(shù)必須系統(tǒng)配合，復合材料設計與成型需要一體化，下游領域的應用開發(fā)需要較長的研發(fā)過程。加之研發(fā)投入大、生產成本高，導致碳纖維應用范圍長期局限在特種航天和高端民用領域。

(3)日本及歐美領先企業(yè)壟斷全球市場。由于碳纖維生產工藝流程復雜、研發(fā)投入巨大、研發(fā)周期較長，使得國際上真正具有研發(fā)和生產能力的碳纖維公司屈指可數(shù)。美國注重原始創(chuàng)新，日本擅長精細化生產，在碳纖維產業(yè)發(fā)展中各具優(yōu)勢。日本東麗、美國赫克塞爾壟斷特種航天高性能碳纖維市場。

(4)市場和政府在行業(yè)發(fā)展中發(fā)揮重要作用。碳纖維與特種工業(yè)密不可分，市場和政府在行業(yè)發(fā)展中發(fā)揮重要作用。美國和日本采取以市場為主的模式，主要依靠大企業(yè)研發(fā)和生產，同時供應民用和特種應用領域。

拉伸強度和拉伸模量是衡量碳纖維性能的兩大重要指標。我國已于2011年頒布了《聚丙烯腈(PAN)基碳纖維國家標準(GB/T26752-2011)》，由于日本東麗在全球碳纖維行業(yè)具有絕對領先優(yōu)勢，國內一般采用日本東麗標準進行分類。國內部分碳纖維企業(yè)基本實現(xiàn)T700級、T800級碳纖維技術突破，但穩(wěn)定性、產品離散度等指標與國外優(yōu)勢企業(yè)相比存在一定差距。T800作為高端碳纖維復合材料主要用于飛機、汽車制造以及壓力容器等領域。全球實現(xiàn)T1000級和T1100級碳纖維工業(yè)化生產和市場銷售的企業(yè)只有日本東麗(TORAY)和美國赫克塞爾(HEXCEL)。

從全球碳纖維市場的份額劃分看，國際碳纖維市場依然為日、美企業(yè)所壟斷。日本是全球最大的碳纖維生產國，世界碳纖維技術主要掌握在日本公司手中，其生產的碳纖維無論質量還是數(shù)量上均處于世界領先地位。日本代表企業(yè)包

括日本東麗、日本東邦和日本三菱麗陽等，其他地區(qū)的主要廠商包括美國的赫克塞爾、卓爾泰克以及德國的西格里等。根據(jù)CCeV的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，日本東麗是全球唯一碳纖維產能超過2萬噸的企業(yè)，長期為波音公司和空中客車公司主要的穩(wěn)定供貨商。

根據(jù)模量可以分為4大類碳纖維品種，包括標模(小絲束)、標模(大絲束)、中模量、大模量。其中后兩種碳纖維主要應用于航天特種領域，2018年中模量1.69萬噸及高模量0.12萬噸的需求中，有95%以上來自波音、空客等航天公司。從產業(yè)角度來看，標模大絲束(俗稱T300級別大絲束)，生產難度大于標模小絲束(俗稱T800級別小絲束)。

在小絲束碳纖維市場上，日本企業(yè)的市場份額占到全球產能的49%;在大絲束碳纖維市場上，美國企業(yè)的市場份額占到全球產能的89%。

3.3、我國碳纖維對外依存度超過70%，產能集中度逐步提高

2018年中國碳纖維的總需求31000噸同比增長32%，其中進口22000噸國產9000噸，對外依存度高達71%。從歷史數(shù)據(jù)看，我國碳纖維產業(yè)起步較晚，但隨著技術追趕對外依存度已經(jīng)由2008年的98%下降了27個百分點，進口替代趨勢有望持續(xù)。

2018年統(tǒng)計全國的理論產能為26800噸，銷量/產能比為33.6%，同比上年提升5.1個百分點。2018年全球銷量/產能比為59.8%，我國整體銷售/產能比較低，主要原因:

(1)部分老生產線缺乏運行經(jīng)濟效益而停產;(2)部分生產線技術水平低，不能長期穩(wěn)定運行;

2018年，產業(yè)集中度在加速，8家千噸級碳纖維企業(yè)的理論產能已經(jīng)占到全國的87%，產業(yè)集中度的趨勢會越來越強:

(1)產能千噸以上:8家公司。

(2)產能在500-1000噸之間:4家公司

(3)產能在100-500噸之間:5家公司

(4)產能在100噸以下:2家公司

4、建議

車載儲氫的大規(guī)模推廣依賴于高壓儲氫瓶及碳纖維，該細分領域目前處于發(fā)展初期，相關技術、法規(guī)仍未成熟。

(1)國內70MPa高壓儲氫瓶還未真正裝車上路，領先企業(yè)正在研發(fā)或已具備量產70MPaIII型瓶能力，并開始配合車企展開上車實驗。這些企業(yè)擁有多年氣瓶研發(fā)生產經(jīng)驗，同時瞄準未來氫瓶的廣闊市場;

(2)碳纖維作為儲氫瓶核心材料之一，技術被日本、美國壟斷。國內大多數(shù)碳纖維企業(yè)所提供產品以中低端碳纖維為主，無法大規(guī)模提供高性能碳纖維。隨著碳纖維行業(yè)集中度提升和龍頭企業(yè)新生產線投放，高端產品研發(fā)能力將逐步改善。