【行業分(fēn)析】2022年(nián)氫燃料電池汽車行業研究報告

新鼎資本 2022-10-12 17:38 發表于北京

1 “以獎代補”政策實施，氫燃料電池車産業化提速

     1.1 氫燃料電池車助力道路(lù)交通深度脫碳，是氫能核心增量領域
氫燃料電池是将氫氣和氧氣的化學能直接轉換成電能的發電裝置，可(kě)實現氫能的 移動化、輕量化和大(dà)規模普及，能廣泛應用于交通、工(gōng)業、建築、軍事(shì)等領域。在道 路(lù)交通領域中，氫能憑借零污染、可(kě)再生(shēng)、加氫快(kuài)、續航足等優勢，被譽爲車用能源 的“終極形式”，其中商用車又是未來(lái)氫燃料電池在道路(lù)交通領域的核心增量。燃料電池在交通領域成長性最強。從(cóng)全球來(lái)看(kàn)，燃料電池主要運用于固定式電源、 交通運輸和便攜式電源三大(dà)類領域。既适用于集中發電，建造大(dà)中型電站(zhàn)和區域性分(fēn) 散電站(zhàn)，也可(kě)用作(zuò)各種規格的分(fēn)散電源。交通運輸領域包括爲乘用車、巴士/客車、 叉車以及其他(tā)以燃料電池作(zuò)爲動力的車輛(liàng)，目前來(lái)看(kàn)，随着國(guó)家氫能産業的推進和技 術(shù)的成熟，交通領域應用的商業化進程正在加速，且交通運輸領域成長性最強。據 E4Tech 數據，2020 年(nián)全球交通運輸用燃料電池出貨量爲 994MW，近五年(nián) CAGR 達 34.1%，其占全球燃料電池出貨量的比例從(cóng) 2015 年(nián)的 38.2%提升至 2020 年(nián)的 75.4%，燃料電池在交通運輸領域的應用保持高速增長。

     1.2 政策導向明确，“以獎代補”新政或爲氫能車行業重要轉折點我國(guó)自(zì)“十五”确立了以純電動汽車、混合動力汽車、燃料電池汽車爲“三縱”，以 多能源動力總成控制系統、驅動電機(jī)和動力電池爲“三橫”的新能源汽車“三縱三橫”布 局，燃料電池汽車産業即成爲新能源汽車版圖重要組成，在政策端得(de)到不斷支持和完 善。通過梳理(lǐ)近二十年(nián)各部委所頒布的燃料電池汽車産業政策，從(cóng)“三縱三橫”到“以獎 代補”，我國(guó)燃料電池汽車産業政策配合着國(guó)内燃料電池汽車産業實際運行情況，先 後經曆了發展目标确立、技術(shù)路(lù)線制定、産業發展規劃，到目前的示範應用階段，可(kě) 以說(shuō)燃料電池汽車産業已逐步由基礎布局向市場化、規模化方向發展。“以獎代補”政策實施或爲氫能車行業轉折點。2020 年(nián) 9 月五部委聯合發布《關 于開展燃料電池汽車示範應用的通知》，該項政策的推出，将取消以往“國(guó)補+地補”的 補貼模式，轉爲由中央政府将政策獎勵下發給城(chéng)市示範群所在的地方政府，由地方自(zì) 主制定并實施産業發展獎勵政策，因地制宜發展氫燃料電池産業，避免了以往“大(dà)水 漫灌”式補貼，新政将促進上遊技術(shù)突破、驅動下遊應用及基礎設施發展，真正惠及 産業鏈上下遊玩家。從(cóng)政策實施目标來(lái)看(kàn)，規劃争取通過 4 年(nián)左右時間，建立氫能 和燃料電池汽車産業鏈，關鍵核心技術(shù)（電堆、氫氣循環系統、空壓機(jī)、膜電極、雙 極闆、催 化劑、碳紙、交換膜）取得(de)突破，且要求示範城(chéng)市群在第 1-4 年(nián)間實現至 少 2 項、4 項、5 項、7 項的本土(tǔ)化突破落地。我們認爲“以獎代補”政策的實施或将 成爲氫燃料電池汽車産業重要的轉折點，政策推動下核心技術(shù)的有效突破将爲未來(lái) 規模化降本打牢堅定基礎，避免技術(shù)卡脖子而帶來(lái)産業發展停滞。各省密集出台氫能規劃，按規劃到 2025 年(nián)氫能車進入 10 萬輛(liàng)級别規模。目前， 全國(guó)已有不少省份提出了氫能産業發展目标，其中北京、廣東、上海、山(shān)東等省市均 發布了氫能源相(xiàng)關專項政策或規劃，明确氫能産業發展目标。我們統計(jì)了各省份提出 的燃料電池汽車銷量規劃及目标，到 2025 年(nián)國(guó)内燃料電池汽車年(nián)銷量合計(jì)将突破 10 萬輛(liàng)，加氫站(zhàn)将突破 1000 座，屆時氫燃料電池汽車整體(tǐ)達到十萬台級規模，産 業将逐步由補貼驅動轉向市場化驅動。

    1.3 應用路(lù)徑上優先發展商用車，與純電實現差異化場景布局2020 年(nián) 10 月，工(gōng)信部及汽車工(gōng)程學會發布了《節能與新能源汽車技術(shù)路(lù)線圖 2.0》，路(lù)線圖中明确了燃料電池汽車的推廣應用路(lù)徑，提出燃料電池汽車以客車和城(chéng) 市物流車爲切入領域，重點在可(kě)再生(shēng)能源制氫和工(gōng)業副産氫豐富的區域推廣中大(dà)型 客車、物流車，逐步推廣至載重量大(dà)、長距離(lí)的中重卡、牽引車、港口拖車及乘用 車等，實現氫燃料電池車更大(dà)範圍的應用。“以獎代補”新政鼓勵車型朝大(dà)功率與重載方向發展。在 2020 年(nián) 9 月發布的“以 獎代補”新政中，大(dà)功率、高載重的重卡同樣成爲補貼最多的車型，以 2021 年(nián)積分(fēn)标 準測算，其中功率≥110kw，載重 31 噸以上的重卡最多可(kě)享受國(guó)補 50.4 萬元，假設 地補按照(zhào) 1:1 比例實施，則該型号重卡最多可(kě)享受補貼 100 萬元，而當前配備 110kw 功率的燃料電池重卡售價仍普遍在 130~150 萬元左右，對比同規格的柴油重卡銷售 價格，實施完補貼後的氫燃料重卡将在初次購(gòu)買成本上獲得(de)優勢。技術(shù)特性上氫燃料電池汽車也更适合向重卡方向優先突破。當前交通領域電動 化技術(shù)解決方案主要爲純電動及燃料電池，兩者對比各有明顯優劣勢。其中，氫燃料 電池優勢在更高的功率和能量密度，在載重和續航方面有優勢，而在加氫站(zhàn)等配套設 施方面相(xiàng)較純電存在劣勢；而對于純電車，雖然續航能力有弱勢，但(dàn)是滿足城(chéng)市内的 公交、物流車、環衛等短(duǎn)途行駛的續期，也由于當前的成本優勢，短(duǎn)期内城(chéng)市内交通 工(gōng)具的純電化會更加迅速。因此，從(cóng)技術(shù)特性上，氫燃料電池汽車适用的應用場景主 要包括固定路(lù)線、中長途幹線、高載重：1）固定路(lù)線：便于配套加氫站(zhàn)等基礎設施，如(rú)礦山(shān)短(duǎn)倒、港口、物流園區内等 相(xiàng)對封閉和固定路(lù)線的場景，方便氫燃料汽車布局加氫站(zhàn)等配套能源加注設施；2）中長途幹線：裡(lǐ)程在 400-800 公裡(lǐ)左右，超過純電的續航上限将成爲氫燃料 汽車的優勢應用場景區間。3）高載重：純電車型由于電池能量密度提升空間有限，重卡匹配一 定續航裡(lǐ)程 的電池必然導緻自(zì)重較大(dà)，因此氫燃料過渡到液氫路(lù)線後車重較純電優勢進一步放(fàng)大(dà)， 在載重量具有更大(dà)需求的場景上将更有優勢。

2 燃料電池系統國(guó)産化率持續提升，有望打通全産業鏈

    2.1 燃料電池系統是氫燃料電池汽車的核心環節在氫燃料電池車中，燃料電池系統是氫能車的核心構成，按結構來(lái)拆分(fēn)主要包括 燃料電池堆及輔助系統（簡稱 BOP，包含氫循環系統、空壓機(jī)、水熱(rè)管理(lǐ)系統等）。從(cóng)成本端來(lái)看(kàn)，燃料電池系統在氫能車購(gòu)置成本中占比超過 60%，而電堆成本在系 統中占比同樣超過 60%，是氫燃料電池汽車占比最高的成本項。技術(shù)路(lù)線方面，質子交換膜燃料電池是車用主流技術(shù)。燃料電池按導電離(lí)子類 别可(kě)分(fēn)爲酸性燃料電池、堿性燃料電池（AFC）、固體(tǐ)氧化物燃料電池（SOFC）和 烙融碳酸鹽燃料電池（MCFC），其中酸性燃料電池可(kě)分(fēn)爲 PEMFC（質子交換膜）、 直接醇類燃料電池（DMFC）和磷酸燃料電池（PAFC）。PEMFC 具有功率密度大(dà)、 重量輕、體(tǐ)積小、壽命長、工(gōng)藝成熟、可(kě)低溫下快(kuài)速啓動和工(gōng)作(zuò)等突出優點，被認爲 是将來(lái)車用燃料電池最理(lǐ)想技術(shù)方案。此外，在各技術(shù)路(lù)徑中，固體(tǐ)氧化物燃料電池 有望在儲能等領域具有發展空間。從(cóng)全球各技術(shù)路(lù)線的燃料電池實際裝機(jī)量情況看(kàn)，質子交換膜燃料電池（PEMFC） 裝機(jī)量占比近幾年(nián)保持在 75%左右水平，是當前技術(shù)成熟度最高，裝機(jī)量占比最高 的燃料電池技術(shù)路(lù)線。國(guó)内燃料電池産業仍處于導入期，競争格局尚未明朗。2020 年(nián)中國(guó)氫燃料電池 系統裝機(jī)量爲 80.4MW，同比下降 36%，相(xiàng)較于锂電池近幾年(nián)百吉瓦時規模的裝機(jī) 量，燃料電池系統裝機(jī)量顯示該産業仍處于導入期階段。從(cóng)競争格局來(lái)看(kàn)，GGII 數 據顯示，2020 年(nián)中國(guó)氫燃料電池系統裝機(jī)量 TOP5 企業爲愛德曼、億華通、重塑、 廣東探索、濰柴動力，相(xiàng)較于 2019 年(nián)，除億華通及重塑仍在 TOP5 之内，剩餘企業 份額及排名均發生(shēng)較大(dà)變化，說(shuō)明當前産業競争格局尚未明朗，龍頭企業尚未體(tǐ)現出 足夠的議(yì)價力，我們認爲未來(lái)随着氫燃料電池市場規模的擴大(dà)，一批優質龍頭企業 将在快(kuài)速成長并形成競争壁壘，産業競争格局将形成金字塔結構。

    2.2 關鍵材料及部件(jiàn)國(guó)産化率持續提升，近年(nián)有望實現完全國(guó)産化燃料電池系統國(guó)産化率持續提升，預計(jì)未來(lái) 2~3 年(nián)有望實現完全國(guó)産化。2017 年(nián)燃料電池系統國(guó)産化率約 30%，僅掌握系統集成、雙極闆和 DC-DC，其餘主要依 賴進口，2020 年(nián)國(guó)産化程度 60-70%，電堆、膜電極、空壓機(jī)、氫氣循環泵等核心 部件(jiàn)均可(kě)自(zì)主控制，而氣體(tǐ)擴散層、催化層和質子交換膜等核心材料也在加速研發中， 普遍處于送樣測試驗證階段。由于産品從(cóng)送樣測試到批量化生(shēng)産預計(jì)需要 2~3 年(nián)時 間，因此我們預計(jì)未來(lái) 2~3 年(nián)氫燃料電池産業鏈有望完全實現國(guó)産化供應。

系統關鍵材料（1）催 化劑：降低鉑載量，提升國(guó)産化比是突破方向在氫燃料電池中，催 化劑層是氫氣和氧氣發生(shēng)電化學反應産生(shēng)電流的場所，扮 演着電化學反應“工(gōng)廠(chǎng)”的作(zuò)用。對催 化劑要求爲活性高、穩定性強、耐久性等。當 前催 化劑多爲摻雜鉑貴金屬（Pt）的 Pt/C 催 化劑，國(guó)際領先水平 Pt/C 催 化劑鉑 載量已降低至 0.2mg/cm2，國(guó)内目前仍處于 0.4mg/cm2水平。因此，在保證催 化活 性前提下，降低鉑載量或尋找非鉑催 化劑代替是未來(lái)國(guó)内燃料電池催 化劑突破方向。從(cóng)催 化劑格局來(lái)看(kàn)，根據 GGII 數據，國(guó)内燃料電池催 化劑主要使用日(rì)本田中 貴金屬和英國(guó)莊信萬豐的催 化劑，約占市場約 80%份額，而國(guó)内主要企業仍處于小 批量生(shēng)産或研發階段。2019~2020 年(nián)國(guó)内氫燃料電池用催 化劑均處于送樣測試、合 作(zuò)開發階段。2020 年(nián)濟平新能源年(nián)産能 2 噸的催 化劑批量化産線落戶廣東佛山(shān)， 2020 年(nián)底濟平新能源的氫燃料電池催 化劑用于重卡用氫燃料電池電堆中，加快(kuài)國(guó)産 催 化劑産業化進程。

（2）質子交換膜：外資産品占比高，國(guó)内已有企業實現突破質子交換膜作(zuò)爲燃料電池膜電極的核心材料，其主要功能是傳導質子、阻隔陰陽 極氣體(tǐ)互串，作(zuò)爲催 化劑或膜電極支撐材料的作(zuò)用。質子交換膜性能好壞直接決定 氫燃料電池的性能和使用壽命。對質子交換膜性能要求主要爲低氣體(tǐ)滲透性、高質子 傳導率、熱(rè)穩定性好、幹濕轉換性能好、機(jī)械性能強等。從(cóng)質子交換膜供給格局來(lái)看(kàn)，國(guó)内生(shēng)産的膜電極中多數使用戈爾（Gore）的增 強複合膜，市占比達 90%以上。2019~2020 年(nián)，國(guó)産的質子交換膜均處于客戶送樣、 測試驗證階段。2020 年(nián) 7 月，東嶽 150 萬平米/年(nián)燃料電池膜及配套化學品産業化項 目竣工(gōng)。目前東嶽 DMR100 燃料電池膜已滿足量産車型需求，并獲得(de) IATF 16949 驗證。2020 年(nián) 9 月，科(kē)潤的質子交換膜 NEPEM-3015 系列配套的氫燃料電池發動 機(jī)通過國(guó)家機(jī)動車産品質量監督檢驗中心強檢，預計(jì) 2021 年(nián)國(guó)産質子交換膜将實現 一 定量的商業化上車運行。

（3）氣體(tǐ)擴散層：海外壟斷，國(guó)内産業布局速度緩慢(màn)氣體(tǐ)擴散層（GDL）在氫燃料電池中起到支撐催化層、收集電流、傳導氣體(tǐ)和排 出反應産物水的重要作(zuò)用。對氣體(tǐ)擴散層的性能要求有：透氣性能好、電阻率低、電 極結構穩定、适當的親水/憎水平衡、具有化學穩定性和熱(rè)穩定性等等。從(cóng)氣體(tǐ)擴散層供給格局來(lái)看(kàn)，氣體(tǐ)擴散層核心材料碳紙被海外壟斷，龍頭主要是 日(rì)本東麗、加拿大(dà)巴拉德動力系統及德國(guó) SGL 三家企業，而國(guó)内碳紙/碳布産業化速 度較慢(màn)。2020 年(nián) 4 月，上海華誼與與 VIBRANT EPOCH LTD.正式簽署合作(zuò)框架協 議(yì)，在中國(guó)建立“氣體(tǐ)擴散層用碳紙/碳布”生(shēng)産基地。通用氫能、江蘇天鳥等的氣體(tǐ)擴 散層進行客戶産品送樣測試。

（4）雙極闆：石墨闆爲當前主流，金屬闆爲突破方向雙極闆，又叫流場闆或集流闆，是電堆中的“骨架”，與膜電極層疊裝配成電堆， 在燃料電池中起到支撐、收集電流、分(fēn)配氣體(tǐ)的重要作(zuò)用。雙極闆根據材料種類的不 同可(kě)以分(fēn)爲：石墨雙極闆、複合雙極闆和金屬雙極闆。其中石墨雙極闆是目前國(guó)内主 流雙極闆，導電性、導熱(rè)性、穩定性和耐腐蝕性等性能較好；金屬雙極闆相(xiàng)對于石墨 雙極闆而言可(kě)以減小重量和體(tǐ)積，對于汽車應用而言，輕質薄金屬闆可(kě)提高功率密度， 但(dàn)是其耐久性有待進一步驗證。據 GGII 統計(jì)，2020 年(nián)國(guó)内氫燃料電池雙極闆市場規 模約爲 3.1 億元，其中石墨雙極闆占 65%，金屬雙極闆占 35%。

BOP 系統核心部件(jiàn)（1）空壓機(jī)：目前國(guó)産化率接近 100%，離(lí)心式成主流技術(shù)路(lù)線空壓機(jī)被譽爲燃料電池之“肺”，是車用燃料電池陰極供氣系統的重要部件(jiàn)，通過 對進堆空氣進行增壓，可(kě)以提高燃料電池的功率密度和效率，減小燃料電池系統的尺 寸。但(dàn)空壓機(jī)的寄生(shēng)功耗很大(dà)，約占燃料電池輔助功耗的 80%，其性能直接影(yǐng)響燃 料電池系統的效率、緊湊性和水平衡特性。因此，對空壓機(jī)的基本要求爲：無油、高 效率、小型化、低成本、低噪音、特性範圍寬、動态響應快(kuài)。從(cóng)國(guó)産化率方面來(lái)說(shuō)，空壓機(jī)是燃料電池關鍵部件(jiàn)中國(guó)産化程度較高的一款。據勢銀（TrendBank）統計(jì)，相(xiàng)對于其它 BOP 産品而言，空壓機(jī)已經較早的實現了 全功率段國(guó)産化，目前國(guó)産化率接近 100%。近兩年(nián)國(guó)内市場空壓機(jī)供應商主要有勢 加透博、金士頓科(kē)技、煙台東德實業、德燃動力、福建雪人(rén)股份等企業。根據高工(gōng)産研氫電研究所（GGII）調研數據，2018-2020 年(nián)氫燃料電池空壓機(jī)出貨量分(fēn)别爲 1800 台、3790 台、4068 台。離(lí)心式空壓機(jī)成市場主流技術(shù)路(lù)線。從(cóng)技術(shù)路(lù)線來(lái)看(kàn)，氫燃料電池用空壓機(jī)類型 主要有容積型空壓機(jī)和速度型空壓機(jī)，國(guó)内常用的氫燃料電池空壓機(jī)主要有容積型羅 茨式空壓機(jī)和雙螺杆式空壓機(jī)、速度型離(lí)心式空壓機(jī)三種。近三年(nián)來(lái)，離(lí)心式空壓機(jī) 成氫燃料電池空壓機(jī)主流産品，國(guó)内離(lí)心式空壓機(jī)份額由 29%增長到 95%，市場占 比增長超 3 倍。

（2）氫循環系統：氫循環泵爲主流，國(guó)産化滲透逐步展開對于燃料電池發動機(jī)這個心髒來(lái)說(shuō)，作(zuò)爲“血液”的氫氣是否能高效循環反應，是 動力能否順暢輸出的關鍵，而氫循環模塊就(jiù)像是一個“起搏器”，是氫燃料電池發動機(jī) 的關鍵技術(shù)之一。對氫循環模塊的基本要求爲：密封設計(jì)好（防止氫氣洩露）、耐水性強（電堆反應過程中的水蒸氣會伴随氣路(lù)流動）、流量大(dà)、壓力輸出穩定、無油。目前國(guó)内氫循環系統有氫循環泵和引射器兩種産品，氫循環泵在主動可(kě)調節、快(kuài) 響應速度和寬工(gōng)作(zuò)區間等方面占有一 定優勢，引射器優勢在于節省能耗、體(tǐ)積能做 到氫循環泵的三分(fēn)之一、成本爲氫循環泵一半。從(cóng)當前市場應用情況來(lái)看(kàn)，氫循環泵 是使用主流，引射器使用量逐漸增長，據 GGII 數據，2020 年(nián)國(guó)内引射器的使用量約 占氫循環系統出貨量的 11%左右。涉足氫氣循環泵的本土(tǔ)企業有未勢能源、東德實業、蘇州瑞驅、浙江宏昇等，但(dàn) 是受制于氫氣密封和水汽腐蝕和沖擊等，适配大(dà)功率電堆的氫循環泵都(dōu)不成熟。從(cóng)市場規模來(lái)看(kàn)，GGII 預測 2020 年(nián)國(guó)内氫循環系統的市場規模預計(jì)爲 0.41 億 元，同比 2019 年(nián)下降了 63%，下降原因主要是出貨量減少和氫循環泵價格的下降。國(guó)産化水平提升帶來(lái)氫循環泵成本下降。2019 年(nián)國(guó)内氫循環泵主要由德國(guó)普旭 供應，價格爲 3 萬元/台。2020 年(nián)，随着國(guó)内氫循環部件(jiàn)供應商東德實業、蘇州瑞驅、 浙江宏昇的市場放(fàng)量增加，氫循環部件(jiàn)的國(guó)産市場占有率大(dà)增的同時，也推動價格的 大(dà)幅下滑，2020 年(nián)氫循環泵的價格已經降到 1-2 萬元/台之間。

（3）車載儲氫系統：由高壓氣态向低溫液态儲氫進階儲氫系統是氫燃料電池汽車能量存儲單元，目前主要有高壓氣态儲氫及液态儲氫 兩種車載儲氫解決方案。技術(shù)成熟度方面，高壓氣态儲氫最成熟、成本最低，是現階 段主要應用的儲氫技術(shù)，國(guó)内氫燃料電池車儲氫系統主要使用 III 型鋁内膽 35MPa 儲氫瓶，2020 年(nián) 7 月，涉及車載儲氫系統的兩項國(guó)标修改後正式實施，均将原範圍 中的工(gōng)作(zuò)壓力不超過 35MPa 修改爲 70MPa，制約 70MPa 儲氫罐發展的政策條件(jiàn)已 經消除，IV 型 70MPa 的氣氫儲罐發展已經具備政策基礎，我們預計(jì)未來(lái) 3~5 年(nián)内車 用儲氫系統仍然以高壓氣氫儲罐爲主，但(dàn)将由 III 型 35MPa 向 IV 型 70MPa 氣氫儲 罐過渡。目前國(guó)内車載儲氫瓶生(shēng)産供應商主要是國(guó)富氫能、天海工(gōng)業、斯林達安科(kē)、科(kē)泰 克、中集安瑞科(kē)、中材科(kē)技、遼甯美托等企業，産品以 35MPa III 型瓶爲主。2020 年(nián)，亞普股份、中集安瑞科(kē)、京城(chéng)股份等開始進行 IV 型瓶的技術(shù)布局，未來(lái) 3~5 年(nián) 裡(lǐ)随着國(guó)内氫燃料電池汽車市場發展，IV 型瓶有望對現有Ⅲ型瓶進行部分(fēn)替換。從(cóng)當前國(guó)内高壓氣态儲氫國(guó)産化水平來(lái)看(kàn)，在儲氫容器基礎材料方面，罐體(tǐ)材料 實現了國(guó)産化，但(dàn)是高性能碳纖維材料被日(rì)本及美國(guó)壟斷；在儲氫容器生(shēng)産工(gōng)藝方面， 碳纖維纏繞設備與高壓罐體(tǐ)加工(gōng)設備仍需進口，整體(tǐ)國(guó)産化率約 50%左右。從(cóng)車載儲氫系統長期發展趨勢來(lái)看(kàn)，我們認爲低溫液态儲氫将會成爲未來(lái)滿足 中重卡長續航使用需求的最佳解決方案。與高壓氣态儲氫相(xiàng)比，低溫液态儲氫的質量 和體(tǐ)積的儲氫密度都(dōu)有大(dà)幅度提高，通常低溫液态儲氫密度可(kě)以達到 5.7%。僅從(cóng)質 量和體(tǐ)積儲氫密度分(fēn)析，運輸能力是高壓氣态氫氣運輸的十倍以上，液氫适合長距離(lí)、 大(dà)容量儲運。此外，對比金屬吸附儲氫、有機(jī)液體(tǐ)儲氫等其他(tā)儲氫方案，低溫液态 儲氫對空間要求低，更适用于車載應用。從(cóng)當前技術(shù)水平及實際應用來(lái)看(kàn)，相(xiàng)較于國(guó)外 70%左右的液氫運輸，國(guó)内液氫 還(hái)僅限于航天領域，民(mín)用還(hái)未涉及，僅國(guó)富氫能、中科(kē)富海等部分(fēn)企業在嘗試低溫液 氫民(mín)用領域推廣，過高的使用成本及安全法規問(wèn)題限制了低溫液化儲氫技術(shù)的規模化 應用，主要體(tǐ)現在：1）絕熱(rè)性能要求高。液氫的沸點極低（-253 攝氏度），與環境 溫差極大(dà)，對容器的絕熱(rè)要求很高；2）液化過程耗能極大(dà)。液化 1 千克氫氣需消耗 10-13 千瓦時的電量，液化所消耗的能量約占氫能的 30%；3）核心設備及材料國(guó)産 化程度低，包括壓縮機(jī)、膨脹機(jī)、正仲氫轉換裝置、高性能低溫絕熱(rè)材料、液氫儲罐制造技術(shù)與裝備等。因此，縮小與國(guó)外先進液氫技術(shù)水平間的差距，實現核心設備及 材料的國(guó)産化，是實現低溫液氫參與綠氫脫碳供應鏈亟待解決的問(wèn)題。

3 氫能重卡平價在望，10 年(nián)千億賽道可(kě)期

     3.1 到 2030 年(nián)氫燃料電池重卡 TCO 可(kě)實現與柴油重卡平價當前階段，由于燃料電池部分(fēn)關鍵零部件(jiàn)仍依賴進口、規模也較小，此外上遊氫 能供應以及規模化不足，導緻氫燃料電池汽車的車輛(liàng)購(gòu)置成本和能源使用成本較高， 經濟性優勢尚未顯現。從(cóng)消費者角度看(kàn)，在購(gòu)買和使用氫燃料電池汽車時，其全生(shēng)命 周期成本（TCO，Total Cost of Ownership）與競品的成本平衡點，是成爲氫燃料 電池汽車在各細分(fēn)領域市場滲透率提升的重要轉折點。氫燃料電池重卡全生(shēng)命周期成本主要由車輛(liàng)購(gòu)置成本、能源使用成本、維修養護 成本構成，通過拆解某 35 噸級氫燃料電池重卡全生(shēng)命周期成本，車輛(liàng)購(gòu)置成本及能 源使用成本合計(jì)占據重卡 TCO 成本的 99%。因此，對于氫燃料電池重卡未來(lái)全生(shēng)命 周期成本的預測，将主要以分(fēn)析車輛(liàng)購(gòu)置成本及能源使用成本下降路(lù)徑來(lái)展開。氫燃料電池重卡車輛(liàng)購(gòu)置成本、能源使用成本關鍵影(yǐng)響因素核心假設如(rú)下：

   （1）車輛(liàng)購(gòu)置成本（不考慮補貼）在車輛(liàng)購(gòu)置成本結構中，主要由燃料電池堆、供氣系統、儲氫系統、蓄電池系統、 驅動系統、車身(shēn)及附件(jiàn)構成，其中車身(shēn)與電驅動系統技術(shù)相(xiàng)對成熟，其成本因而相(xiàng)對 剛性，而燃料電池堆、供氣系統、蓄電池系統、儲氫系統的成本屬于非剛性成本，占 據車輛(liàng)購(gòu)置成本的 70%，其成本高低直接影(yǐng)響氫燃料電池重卡購(gòu)買經濟性，因此分(fēn) 析氫燃料電池汽車購(gòu)置成本主要針對非剛性成本來(lái)進行。燃料電池堆長期來(lái)看(kàn)，技術(shù)進步及規模化是燃料電池降本的主要驅動力：從(cóng)技術(shù)進步角度看(kàn)，美國(guó)能源部的研究結果顯示，車用燃料電池技術(shù)成熟度由 6 到 8 發展需要經過很長一段時間的示範應用，在此期間不斷的進行技術(shù)驗證、評估及 優化。燃料電池系統技術(shù)升級上，通過開發低鉑含量催 化劑，非鉑催 化劑；開發高 質子導電性、低氣體(tǐ)滲透性和高耐久性的質子交換膜；開發低電阻率、高孔隙率的氣 體(tǐ)擴散層；開發能夠在極端環境下運行的燃料電池及組件(jiàn)；優化電堆散熱(rè)與進氣設計(jì)、 優化氫循環泵的流量控制技術(shù)等方面，系統成本能夠降低一 定幅度。由于技術(shù)進步 帶來(lái)的降本效應，會随着技術(shù)成本度提高而減弱。從(cóng)規模效應來(lái)看(kàn)，按照(zhào)美國(guó)能源部 2017 年(nián)最先進技術(shù)水平：1）車用燃料電池 系統在年(nián)産規模爲 1000 套時，系統預測成本爲 216 美元/kw，其中電堆成本 154 美 元/kw，占比 71%；2）當年(nián)産規模擴大(dà)至 1 萬套時，系統及電堆成本出現快(kuài)速下行， 其中電堆成本将減少 60%至 61 美元/kw，占系統比例 59%；3）當年(nián)産規模擴大(dà)至50 萬套時，系統預測成本約爲 53 美元/kw，其中電堆成本 26 美元/kw，占比 49%。進一步拆分(fēn)電堆成本可(kě)以發現，随着産量規模擴大(dà)，催 化劑與雙極闆的成本占比增 大(dà)，這主要是因爲兩者成本以材料成本（分(fēn)别爲鉑和金屬）爲主，對産量相(xiàng)對不敏感。當前我國(guó)商用車燃料電池電堆成本處于 3000-4000 元/kw 左右水平，産業生(shēng)産規 模處于 1K 套水平，我們預計(jì)到 2025 年(nián)，在爲期 4 年(nián)的“以獎代補”補貼新政驅動下， 國(guó)内燃料電池電堆生(shēng)産規模将突破 10K 套水平，屆時電堆生(shēng)産成本在規模化生(shēng)産、 技術(shù)進步共同推動下，将迎來(lái)快(kuài)速下降，且核心部件(jiàn)的國(guó)産化推進也将貢獻成本端下 降；到 2030 年(nián)，預計(jì)國(guó)内燃料電池電堆生(shēng)産規模将達到 10 萬套水平，此時規模化 生(shēng)産帶來(lái)成本下降的難度加大(dà)，因此下降斜率将有所減緩。綜上，結合 DOE 給出的 氫燃料電池電堆降本路(lù)徑，以及我國(guó)節能與新能源汽車技術(shù)路(lù)線圖中給出的降本路(lù)徑， 預計(jì)商用車燃料電池電堆在 2025 年(nián)、2030 年(nián)的目标成本分(fēn)别爲 1000 元/kw、400 元/kw。儲氫系統由儲氫瓶、閥體(tǐ)、氫循環泵、管路(lù)及附件(jiàn)構成，目前國(guó)際市場均以 70MPa 氣态儲氫技術(shù)爲主，國(guó)内已實現商業化應用的客車、物流車應用的儲氫瓶已 35MPa 的 III 型瓶爲主，并有相(xiàng)當數量的國(guó)内企業正在布局 IV 型瓶的技術(shù)研發與制造，未來(lái) 儲氫瓶技術(shù)将向着輕量化、高壓力、大(dà)容量、低成本的方向發展。根據我國(guó)節能與新能源汽車技術(shù)路(lù)線圖，在産業化技術(shù)路(lù)線上，我國(guó)以邊産業化 邊技術(shù)公關的方式，逐步提升相(xiàng)關技術(shù)參數如(rú)質量儲氫率、體(tǐ)積儲氫密度并降低系統 成本達到産業化要求，解決關鍵閥門(mén)組件(jiàn)的生(shēng)産能力，滿足行業發展需求。在關鍵的 時間節點上：1）2025 年(nián)實現質量儲氫率到 5.5%，體(tǐ)積儲氫率到 40g/L，單瓶 6.0kg 級車載儲氫能力，突破 70MPa 儲氫瓶批量化生(shēng)産技術(shù)，并可(kě)開發出一體(tǐ)式高壓瓶閥；2）2030 年(nián)實現質量儲氫率達到 7.5%，體(tǐ)積儲氫率達到 70g/L。我國(guó)目前儲氫系統的成本普遍在 0.5 萬元/kg 左右，參照(zhào)國(guó)内外技術(shù)目标仍有較 大(dà)下降空間，按照(zhào)我國(guó)節能與新能源技術(shù)路(lù)線圖，預計(jì)到 2025 年(nián)、2030 年(nián)車載儲 氫系統的成本将逐步下降至 0.35 萬元/kg、0.25 萬元/kg。

  （2）能源使用成本從(cóng)能源使用成本影(yǐng)響因素來(lái)看(kàn)，主要取決于氫耗水平以及終端氫氣銷售價格：氫耗水平通過氫燃料電池汽車的技術(shù)進步，車輛(liàng)的綜合氫耗水平有望逐步下降。根據我國(guó) 節能與新能源汽車技術(shù)路(lù)線圖，重卡的百公裡(lǐ)氫耗将從(cóng)目前的 10kg/100km 分(fēn)别降至 2025 年(nián)的 8kg/100km，2030 年(nián)的 7.5kg/100km 水平。氫氣終端銷售價格氫氣在終端加注至氫燃料電池汽車時，需先後經曆制取、存儲運輸以及加注三大(dà) 供應鏈環節，其終端銷售價格直接取決于這三大(dà)環節的成本。由于當前氫能上遊基礎 設施與下遊市場相(xiàng)互制約，市場規模小導緻企業成本分(fēn)擔不足，且國(guó)内整個供應産業 鏈的制儲運加各環節尚未打通，各種技術(shù)路(lù)線尚處于發展階段，造成我國(guó)當前氫氣終 端銷售普遍偏高的現象，據不完全統計(jì)，當前我國(guó)氫氣終端銷售價格爲 50-80 元/kg， 遠(yuǎn)無法滿足氫能下遊商業化運營。未來(lái)氫能的終端價格降低需依靠上遊産業鏈各環節的整合，尋找更綠色、經濟的 氫氣來(lái)源、采用更高效的氫氣運輸渠道和更安全的氫氣供應網絡。從(cóng)長遠(yuǎn)看(kàn)，随着用 氫需求的擴大(dà)，結合可(kě)再生(shēng)能源的分(fēn)布式制氫加氫一體(tǐ)站(zhàn)，結合集中式制氫與液氫儲 運的方案将會是主要的發展方向。結合節能路(lù)線圖發展規劃，預計(jì)到 2025 年(nián)及 2030 年(nián)，我國(guó)氫氣終端銷售價格将分(fēn)别降低至 40 元/kg、25 元/kg（對于氫能供應鏈分(fēn)析 及氫氣終端銷售價格預測，我們将在氫能深度系列四中給予分(fēn)析）。

核心結論 1： 基于以上核心因素假設，我們對載重大(dà)于 31 噸氫燃料電池重卡全生(shēng)命周期成本 拆解及預測，發現燃料電池系統及儲氫系統成本的降低，可(kě)以有效降低氫燃料電池重 卡的初次車輛(liàng)購(gòu)置成本，在不考慮政府補貼情況下，氫燃料電池重卡車輛(liàng)購(gòu)置成本将 從(cóng) 2020 年(nián)的 141 萬/輛(liàng)分(fēn)别降至 2025 年(nián)的 98 萬元/輛(liàng)及 2030 年(nián) 76 萬元/輛(liàng)；而在 能源使用成本端，終端氫氣銷售價格以及氫耗水平的降低，将大(dà)幅提升氫燃料電池重 卡的燃油經濟性。綜合車輛(liàng)購(gòu)置成本及能源使用成本的預測，我們預測了未來(lái) 10 年(nián)氫燃料電池重 卡全生(shēng)命周期成本以及百公裡(lǐ)成本，其全生(shēng)命周期成本将從(cóng) 2020 年(nián)的 508 萬元/輛(liàng) 分(fēn)别降至 2025 年(nián) 440 萬元/輛(liàng)及 2030 年(nián)的 417 萬元/輛(liàng)，貢獻成本下降的主要驅動 力在于車輛(liàng)購(gòu)置成本的降低；相(xiàng)對于全生(shēng)命周期綜合成本，百公裡(lǐ) TCO 成本降幅更 爲明顯，到 2030 年(nián)，氫燃料電池重卡百公裡(lǐ) TCO 成本将從(cóng) 2020 年(nián)的 846 元下降至 232 元，年(nián)均降幅達 12.1%，該成本水平已經能夠實現與當前柴油重卡平價。在以上氫燃料電池重卡全生(shēng)命周期 TCO 成本預測基礎上，我們進一步分(fēn)析了氫 能重卡購(gòu)置成本趨勢以及百公裡(lǐ) TCO 成本趨勢：購(gòu)置成本趨勢——前期購(gòu)置成本降低主要依靠優化電堆成本來(lái)實現，中後期降 本重心或将遷移至低成本、高密度的新型車載儲氫方案：1）燃料電池堆成本在規模 化及技術(shù)升級雙重因素推動下，其在整車購(gòu)置成本中的比例快(kuài)速下降，其成本占比從(cóng) 2020 年(nián)的 45.2%下降至 2030 年(nián)的 22.2%；2）儲氫系統成本占比則快(kuài)速上升，其主 要由于氫能重卡續航裡(lǐ)程要求的提升過程中，氫耗下降帶來(lái)的成本下降遠(yuǎn)無法覆蓋氫 氣儲存量提升帶來(lái)的成本上升，因此展望 2030 年(nián)以後，氫能重卡購(gòu)置成本降低的重 心或将遷移至低成本、高密度的新型車載儲氫方案；3）剛性成本部分(fēn)，如(rú)車身(shēn)、驅 動系統等則因技術(shù)成熟，伴随整車成本下降而下降。百公裡(lǐ) TCO 成本趨勢——伴随車輛(liàng)購(gòu)置成本絕對值及占比的雙降，提升氫燃料 使用經濟性将是未來(lái)降低百公裡(lǐ) TCO 成本的重心，同樣是未來(lái)氫能重卡超越柴油重 卡經濟性的關鍵一環：伴随電堆成本的下降，氫能重卡購(gòu)置成本及占比持續降低，從(cóng) 2020 年(nián)的 28%下降至 2030 年(nián)的 18%；而能源使用成本占比則由 2020 年(nián) 71%上升至 2030 年(nián)的 81%，其主要由于燃料電池堆壽命提升帶來(lái)了續航裡(lǐ)程及總行駛裡(lǐ)程大(dà) 幅改善，使得(de)全生(shēng)命周期内能源使用成本的逐步上升。

     3.2 氫燃料電池汽車發展展望起步期（2020-2025 年(nián)）：氫能車市場以政策驅動爲主，方向上側重中重卡由于當前加氫基礎設施和氫燃料電池汽車的技術(shù)尚不成熟，整車購(gòu)置和加氫成本 仍然較高，因此預計(jì)未來(lái)五年(nián)内，政策扶持成爲氫能重卡發展主要驅動力：1）成本方面：不考慮補貼的情況下，該階段大(dà)功率氫能重卡的購(gòu)置成本仍然較 高，而較高的加氫成本（50-80 元/kg）使得(de)氫能重卡的成本優勢難以凸顯，系統功 率及成本相(xiàng)對較低的客車和中輕型物流車是該階段氫能車的主要車型；2）從(cóng)政策端來(lái)看(kàn)：2020 年(nián) 9 月推出的“以獎代補”政策或将成爲該階段氫能車發 展轉折點，其針對性更強，旨在推動關鍵技術(shù)自(zì)主可(kě)控，且車型上側重于發展氫燃料 電池中重卡等商用車；此外，類比純電市場的發展，純電市場早期亦爲政策驅動，曆 經約 10 年(nián)才逐步走向市場化，而氫燃料商用車在中國(guó)于 2015 年(nián)起步，仍需時間逐 步成熟，因此該階段的發展将主要圍繞政策扶持來(lái)展開。政府補貼能夠有效彌補氫燃 料電池 TCO 的成本劣勢，促進消費者的購(gòu)買意願，擴大(dà)下遊應用需求并提高上遊生(shēng) 産規模。加速期（2025-2030 年(nián)）：基礎設施加大(dà)普及、技術(shù)革新及成本下降提升氫燃經 濟性1）基礎設施建設達到配套要求：當前加氫站(zhàn)覆蓋不足仍然是制約氫燃料電池車 發展的限制性因素之一。2019 年(nián) 3 月‘推動加氫設施建設’首次寫入政府工(gōng)作(zuò)報告，并 提出地方補貼政策支持加基礎設施建設，而從(cóng)中國(guó)加氫站(zhàn)建設運營的情況來(lái)看(kàn)，截至 2020 年(nián)底，中國(guó)累計(jì)建成 118 座加氫站(zhàn)，在建/拟建爲 167 座。到 2020 年(nián)，加氫站(zhàn)數量達到 100 座”的目标。其中建成的加氫站(zhàn)已投入運營 101 座，待運營 17 座，投用比例超過 85%。随着未來(lái)氫能車保有量的上升，以及加氫站(zhàn)建設成本的 下降，加氫站(zhàn)數量增長将進入加速期，預計(jì)到 2025 年(nián)達到 500 座，2030 年(nián)到 1500 座。類比當前約 4800 座左右天然氣（LNG）加氣站(zhàn)規模所支撐起的天然氣重卡 14 萬年(nián)銷量以及 50 萬保有量，如(rú)若順利建成 1500 座加氫站(zhàn)，在加氫站(zhàn)加注能力和規 模與加氣站(zhàn)類似的前提下，同樣有望支撐 4-5 萬年(nián)銷量以及 15 萬保有量的氫燃料重 卡的應用。

2）技術(shù)革新推動氫燃料汽車産品線布局完善：未來(lái)氫燃料電池汽車的技術(shù)革新 将成爲系統性的工(gōng)程，除系統環節的集成外，還(hái)需依賴上遊電堆和下遊整車環節的優 化，氫燃料汽車也将從(cóng)技術(shù)上實現從(cóng)中輕卡、客車向更高功率的氫燃料重卡産品拓展。I、上遊電堆環節：通過優化膜電極各子組件(jiàn)的抗機(jī)械及化學降解能力，以及提 升雙極闆耐腐蝕性以延長電堆壽命。優化電堆組裝及設計(jì)工(gōng)藝，提升電堆一緻性，并 優化雙極闆流場設計(jì)，強化膜電極子組件(jiàn)的導電率、比活性等性能來(lái)提升電堆性能。通過降低雙極闆等硬件(jiàn)厚度，并同時優化電堆集成度來(lái)提升整體(tǐ)功率密度；到 2030 年(nián)，電堆體(tǐ)積功率密度有望從(cóng)當前的 2-3kw/L 提升至 7-8kw/L，電堆的壽命從(cóng)當前的 1.2-1.5 萬小時，提升到 3-4 萬小時。II、下遊整車環節：當前氫燃料重卡多使用柴油底盤進行改裝生(shēng)産，在當前電堆 功率不大(dà)、對載重要求不敏感以及重卡天然的布置空間優勢下，尚能滿足需求。而未 來(lái)必将朝着高度集成化的底盤發展，通過适用于氫燃料和三電系統布置的新一代重卡 底盤來(lái)滿足重卡客戶對總使用成本優化、系統集成性能提升的要求，電堆、儲氫罐和 锂電池将與底盤更好的匹配，驅動行駛也将從(cóng)中央驅動到電驅動橋發展。

3）成本進一步下降提升氫燃料汽車全生(shēng)命周期成本 TCO 競争力。I、車輛(liàng)購(gòu)置成本：在經曆爲期 4 年(nián)的“以獎代補”新政後，氫燃料電池汽車産業規 模已出具效果，在 2025-2030 年(nián)階段，氫燃料電池規模化進一步提升，疊加上遊零 部件(jiàn)國(guó)産化、制造工(gōng)藝進步提升，預計(jì)到 2030 年(nián)燃料電池系統的成本将節降 85%以 上，競争力相(xiàng)較純電等其他(tā)能源類型車輛(liàng)将逐步提升。II、氫氣成本：目前由于市場用氫量不足，各地規模、氫源供應、加氫站(zhàn)類型不 一，不同區域的加氫站(zhàn)氫氣銷售價格差異大(dà)，目前法規允許的外供加氫站(zhàn)價格主流區 間在 50-80 元/KG，部分(fēn)地區最低也需要 40 元/KG 左右，補貼平均在 10-12 元/KG。按照(zhào)我們上一部分(fēn)對氫能重卡全生(shēng)命周期成本測算，其百公裡(lǐ) TCO 到 2030 年(nián) 将降至 232 元，而同類型柴油車百公裡(lǐ)能耗成本在 200-300 元區間。未來(lái)随着規模 化程度提升，氫氣到站(zhàn)的平均成本有望降低到 2030 年(nián)的 25 元/KG，若重卡百公裡(lǐ)氫 耗降到 7KG，則在氫燃料電池重卡在能耗方面的競争力開始逐步顯現。

4 投資分(fēn)析

氫燃料電池憑借能效高、零排放(fàng)等能源優勢，将成爲氫能在交通領域的最主要應 用形式。在“2060 碳中和”背景下，将助力交通運輸實現深度脫碳，且将率先在商用 車尤其是重卡領域中得(de)到應用，與純電動實現差異化場景布局。經過多年(nián)發展，當前燃料電池汽車産業已逐步由基礎布局向市場化、規模化方向 發展，但(dàn)高企的成本依然是氫能車最大(dà)的限制性因素，我們對未來(lái) 10 年(nián)氫燃料電池 重卡全生(shēng)命周期成本做出預測，在政策鼓勵、核心技術(shù)不斷突破、國(guó)産化水平提升、 規模化生(shēng)産等多因素加碼下，到 2030 年(nián)氫能重卡 TCO 有望實現與柴油重卡平價。

5 風(fēng)險提示

1）核心技術(shù)突破不及預期。氫燃料電池産業是典型的高興技術(shù)産業，目前尚未 達到完全國(guó)産化水平，部分(fēn)核心材料及部件(jiàn)仍有待技術(shù)包括，包括燃料電池催 化劑、 質子交換膜、金屬雙極闆、氫循環系統等。2）成本下降不及預期。當前燃料電池系統成本仍處于較高水平，如(rú)若成本下降 無法達到預期水平，将會延緩氫燃料電池汽車商業化節奏。3）基礎設備配套不及預期。基礎設備配套不足是當前氫燃料電池汽車發展滞後 的核心因素之一，包括加氫站(zhàn)、氫能配套供應鏈等，如(rú)果基礎設施配套建設低于預期， 同樣對氫燃料電池汽車商業化形成負面影(yǐng)響。來(lái)源：國(guó)聯證券

                                                                                                                                                                                                                                                                     本文轉載至新鼎資本10.12日(rì)公開發表文章(zhāng)