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CNG缠绕瓶定义以及分类

随着地球环境的日益恶化，全球民众的环保意识不断增强，对新能源的开发和利用也更加重视。氢作为一种具有高热值特点的能源，其燃烧热值是汽油的3倍、酒精的3.9倍、焦炭的4.5倍，因此备受关注。氢燃烧后只产生水，是世界上最清洁的能源，而且资源丰富，可以满足可持续发展的需求。因此，氢的存储成为氢能源使用中不可或缺的重要环节。尽管复合材料缠绕气瓶具有轻质、高安全性等优点，但由于其结构复杂，给产品设计带来了一定的挑战。为了提高产品的可靠性和安全性，设计者需要在充分考虑各种因素的基础上，对复合材料缠绕气瓶的结构进行优化和完善。

该复合材料缠绕气瓶以其独特的设计结构和精美细致的制作工艺而闻名于世。它主要由三个部分构成，即内衬、纤维增强层以及气瓶阀门。值得关注的是，在整个结构设计的过程中，我们着眼于内衬层与复合材料层之间的关系这一关键环节。具体而言，包括从内衬筒身至封头的复合材料层变厚度设计、封头回转曲面方程式的建立，以及极孔大小的精确控制，此外还涉及到复合材料层的缠绕角度及双螺旋缠绕铺层次序的定制，乃至封头纤维厚度的精细调整等诸多因素，这些都在设计过程中占据着至关重要的地位。在选择复合材料缠绕气瓶内衬时，既可以选用金属材质，例如牌号为30CrMo、铝合金等杰出金属，又可大胆选用非金属材质，如塑料等材质精良者。至于用作加强结构的复合材料，它们则可能是碳纤维、玻璃纤维等性能卓越的强化复合材料。

CNG缠绕瓶行业是指生产和销售用于储存压缩天然气的容器的行业。这些容器通常由钢制壳体和玻璃纤维增强塑料缠绕层组成，其制造工艺是先制成原子壳体再进行缠绕。

CNG缠绕瓶行业的主要产品是CNG压缩天然气瓶，这种瓶子通常用于装载和运输压缩天然气，广泛应用于汽车、公交、出租车等交通工具的燃料供应。

CNG缠绕瓶行业的特性是与天然气生产和分销行业紧密相关，因此，该行业的经济效益和发展速度与天然气行业的经济效益和发展速度密切相关。同时，CNG缠绕瓶行业的生产过程对环境影响较大，因此，该行业也需要遵守相关的环保法规和标准。 在国民经济中，CNG缠绕瓶行业是一个重要的能源供应和环保产业，对推动能源结构的优化和环境保护具有重要意义。

CNG缠绕瓶行业的产业链非常完整，从原材料生产到最终产品销售和售后服务，各个环节相互关联，形成了一个完整的产业链。这也说明了CNG缠绕瓶行业的生产和销售是相互依赖的，任何一个环节的缺陷都可能影响整个产业链的正常运转。因此，对于CNG缠绕瓶行业的参与者来说，需要在各个环节上进行协调和合作，才能确保整个产业链的稳定和健康发展。

图表：CNG缠绕瓶行业分类

资料来源：智研瞻产业研究院整理

 Ⅳ型储氢瓶行业发展现状

IV型储氢瓶的市场前景非常广阔。中国政府已经制定了氢燃料电池汽车的发展规划，计划在2025年实现氢能源汽车保有量达到10万辆，2030-2035年达到100万辆。在氢燃料电池汽车产业链中，储氢瓶作为关键设备之一，其应用和推广将是氢汽车商业化发展的重要突破口。IV型储氢瓶作为一种先进、安全、高性价比的储氢技术，符合中国所需的氢能过渡趋势，得到了广泛认可。同时，中国政府提出的碳峰值和碳中和目标也为未来低碳出行方式转型中的IV型储氢瓶提供了有力支撑。因此，可以预计IV型储氢瓶的市场需求将不断增长，未来市场前景非常广阔。

对于氢能源行业来说，Ⅳ型储氢瓶无疑具备着显著的优势，从而完全满足了未来产业深化发展的需求和期待。值得关注的是，现行阶段我国市场所广泛应用的储氢瓶类型主要以III型储氢瓶为主（即由铝内胆以及纤维结构所构成的缠绕式瓶子设计)，而反观海外市场，IV型储氢瓶则占据了主导地位。在众多因素中，IV型储氢瓶所具备的优越性尤为突出和引人注目：首先，从专业技术层面加以分析，这种储氢瓶采用了非金属材质作为内部核心组件，具有显著的抗氢脆腐蚀功能特点，相比较而言，传统的III型瓶，其金属内胆所带来的安全性隐患相对较大；同样在外径、体积以及压力（运行气压达到70MPa级别）等关键指标维持稳定的前提之下，IV型储氢瓶所能储存的氢气密度高达5.5%，远远超过III型瓶的3.9%水平。与此同时，成品的重量仅仅为48公斤，相较于III型瓶减轻了22.5%的负重负担；其次，从经济效益方面展开讨论，由于IV型储氢瓶的制造工艺相较于iii型瓶简化了许多，因此实际生产成本仅相当于III型瓶的63.5%，而由于该种内胆材料选用塑料素材而并非金属，因此疲劳失效现象得以有效避免，进而使产品的使用寿命得到显著延长，为消费者降低了额外购买成本。鉴于上述论述，我们可以明确地看到车载储氢系统正在朝向严格的安全标准，更高的储氢密度，更轻便的质量，更具经济性的价格以及更长久的使用寿命这些方向快速迈进，因此，从这一点看，传统的III型储氢瓶转向新型的IV型瓶，正是满足未来氢能源产业发展需要的必然选择，并且IV型瓶也必将成为氢燃料电池乘用车领域的首选储能装备。

备受关注的第四代（Ⅳ）型储氢容器行业标准已经正式颁布并公开实施，这标志着我国自主研制的储氢容器产业化进程将日益加速。值得注意的是，在2020年10月8日当天，由各方参与者共同制订的团体标准《车用压缩氢塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶》也正式开始生效。这项标准对压缩氢塑料内衬用碳纤维全缠绕气瓶进行了详细规定，包括其种类和基本参数、各项技术指标等方面的质量要求。按照该标准的规定，这种新型储氢容器的公称工作压力将被限制在70MPa以下，公称容量将被控制在450升以内，而其储存媒介也只能是高密度的压缩态氢气。此外，它还必须具备最低工作温度为-40℃，最高工作温度不得超过85℃的环境适应性，这些精确到细致的性能参数要求已相当接近目前国际上最先进水平的同类产品标准。团体标准的公布与施行，对于促进我国国产第四代储氢容器在技术研究和市场推广方面的步伐将起到积极的推动作用，也将有益于推动国外相关先进技术在我国本土的高效转化和实际应用，从而进一步加快我国国产储氢容器的产业化发展进程。

CNG缠绕瓶行业市场规模

我国CNG缠绕瓶行业市场规模逐年增长，但增速有所放缓。这主要是因为近年来我国天然气消费量增长放缓，以及环保政策的收紧等因素影响。同时，由于市场竞争加剧，一些小型企业退出市场，大型企业市场份额有所提高，这也导致了市场规模的稳步增长。 另外，我国CNG缠绕瓶行业市场规模的年复合增长率约为9.5%，说明我国CNG缠绕瓶行业市场规模的增速相对稳定，发展前景良好。

图表：中国CNG缠绕瓶行业市场规模（2018-2023年H1）

数据来源：智研瞻产业研究院整理

我国CNG缠绕瓶行业的区域分布相对均衡，但主要集中在华北、华东和华南地区，这三个地区的市场份额占比超过60%。这主要是因为这些地区天然气消费量大，市场需求旺盛，同时这些地区的制造业发展水平较高，有利于CNG缠绕瓶行业的生产和发展。

图表：2018-2023年H1中国CNG缠绕瓶行业区域占比分布

数据来源：智研瞻产业研究院整理

 CNG缠绕瓶行业发展周期

我国CNG缠绕瓶行业的发展周期经历了从起步到成熟，再到高速发展的过程，市场规模持续扩大，技术水平不断提高，市场竞争加剧，行业集中度提高。未来，随着新能源汽车的快速发展和环保政策的不断加强，CNG缠绕瓶行业将进入一个更加稳定和快速发展的时期。

图表：CNG缠绕瓶行业发展周期

数据来源：智研瞻产业研究院整理

 Ⅳ型储氢瓶行业发展面临的问题

法规标准体系的不完善是IV型储氢瓶在国内推广效果不佳的深层次原因。虽然团体标准《车用压缩氢塑料内衬碳纤维全缠绕气瓶》已经正式实施，但在产品和技术检测评价方面，如密封材料是否能满足气瓶生命周期要求等方面，还没有相应的详细标准。与此同时，中国境内的四型（型号）储氢瓶在实现商业化输出以及产品认证方面存在着明显的滞后性。众多的制造商眼下还未能签约到真正意义上的实质合同，仅仅停留在对市场进行初步的试探及铺设基础设施阶段。这无疑对四型储氢瓶的推广运用产生了严重的制约作用。

相较于其他部分发达国家的同类型产业，我们国内的四型储氢瓶产业规划布局显得较为欠缺。挪威、日本、法国的许多公司已经实现了IV型储氢瓶的量产，并将其应用于各种汽车。国内企业已经开始布局IV型储氢瓶的研发和生产。飞驰在沈阳地区的斯林达，尽管已经成功获批了各项生产资质许可，然而从整体来看，其在IV储蓄氢气容器的规模化生产及其在实际场景中的具体运用，以及在针对关键技术及核心原材料的研发，乃至标准化认证领域等多个方面表现出明显滞后的发展态势。

针对国内市场有效供给不足的现象，我们必须认识到我国IV型储氢瓶产业链上的关键环节所存在的诸多短板。现阶段，这依旧被视为中国氢能源行业发展进程中的一大难题。首先，我国在重要技术领域仍处于追赶状态。以金属瓶盖以及塑料内衬垫的封装技术为例，目前尚且掌握在欧洲、美国、日本及韩国企业的手中，而我国企业在实现技术突破方面或需绕过相关专利约束，进而引发新的挑战。此外，我国所需的关键原材料绝大部分来自国外入口，包括塑料、环氧树脂、密封材料、以及碳纤维等核心材料。由于国内在此类基础材料研发方面表现欠佳，我们发现鲜有企业能够顺利购买到所需的合成基础材料。再者，在储氢瓶生产流程中，还有许多环节仍缺乏相应的评价和检测手段。例如，塑料内衬垫材料与氢气之间的兼容性尚不明确、内衬垫成型后如何进行无损害检测、如何精确地实时检测出微小的漏气情况等等，这些都还有待进一步完善。最后，需要指出的是，由于国内氢燃料电池汽车的实际保有量相对较低，对IV型储氢瓶的需求并不旺盛，以致其未能充分发挥作用并适用于汽车领域。

图表：Ⅳ型储氢瓶行业发展面临的问题

资料来源：智研瞻产业研究院整理