2022年氫燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展及未來趨勢分析

1、2022年氫燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展及未來趨勢分析1、2022 年氫能燃料電池汽車銷量有望走出低谷氫燃料電池車（FCEV）是氫能各子領域產(chǎn)業(yè)化推進較快的環(huán)節(jié)，但 2020 年車輛產(chǎn)出 有明顯的下滑，主要是補貼政策不明朗，下游對定價和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向不確定。2020 年燃 料電池車輛產(chǎn)量僅 1182 輛，較 2019 年下滑 57%。對于車企而言，補貼規(guī)則完全明確后， 產(chǎn)業(yè)鏈的定價關系才能更好的理順，訂單的落地方可加速。2021 年 8 月，在示范應用城 市名單落地、政策逐步明朗后，氫能源汽車銷量出現(xiàn)了一定的恢復。按照中國汽車工業(yè)協(xié) 會數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2021 年前 11 月燃料電池車產(chǎn)銷量同比增長約 16%。預

2、計 2021 年全年燃料 電池車銷量或在 1500 輛左右。根據(jù) GGII 的數(shù)據(jù)，截至 2020 年底，我國氫燃料電池汽車保有量為 7350 輛左右，其 中燃料電池客車、貨車、物流車保有量分別為 2500、780、4070 輛，物流車占多數(shù)。根 據(jù)新能源汽車國家大數(shù)據(jù)聯(lián)盟發(fā)布的全國氫燃料電池汽車示范城市群車輛統(tǒng)計與分析報 告中的數(shù)據(jù)，截至 10 月 31 日，新能源汽車國家監(jiān)測與管理平臺累計接入全國氫燃料電 池汽車為 6910 輛，其中京津冀城市群、上海城市群、廣東城市群累計接入 4283 輛氫燃料 電池汽車，占全國氫燃料電池汽車接入量的 61.98%。根據(jù)中汽協(xié)數(shù)據(jù)，近幾年燃料電池車銷量結

3、構中，客車都是主力車型，其中又以城市 公交車為主，但隨著一輪氫能公交車推廣熱潮的結束，城市客車數(shù)量出現(xiàn)明顯下降，也拖 累了燃料電池車的整體銷量。在 2021 年銷量結構中，貨車占比有了顯著提升，一方面是 重卡車型的突破，另一方面是因為部分國企和地方政府對清潔排放車輛的推廣有了更大的 積極性。我們預計：在 2022 年，這一趨勢會得以強化，客車/重卡/物流車銷量將分別達到 1000/3500/4500 輛，乘用車推廣的車輛也在 50100 輛左右，燃料電池車 2022 年的銷 量有望達到 800010000 輛的水平。圖：中國燃料電池車銷量分類型統(tǒng)計2、2022 年氫燃料電池車型亮點或來自于重卡

4、IEA（國際能源署）的數(shù)據(jù)表明，全球交通行業(yè)的二氧化碳排放量逐年增加，是全球 第二大排放部門，占總排放的 25%。具體到行業(yè)內(nèi)，公路運輸占行業(yè)碳排量比重最大（75%）。 中國正走在碳中和的道路上，公路運輸行業(yè)也繼續(xù)大力減排。目前已有的減排方案大概可 以分為三類：技術型減排，運輸管理減排和能源升級替代減排。技術型減排：基于傳統(tǒng)交通用能結構，通過交通運輸工具在節(jié)能技術方面的進步， 提高能源利用效率。運輸管理減排：通過對交通基礎設施及駕駛員進行科學的組織管理，引入先進的 智能交通系統(tǒng)，減少空載率和單位行駛里程能耗，提高道路運輸效率。能源升級替代減排：通過推廣純電動、氫燃料電池等新能源車輛技術的應用，

5、配 合加氣、充電等配套基礎設施的規(guī)劃與建設，從根本上改變道路交通工具的用能 結構，從而提高能效、降低排放。按照生態(tài)環(huán)境部相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)，目前中重型商用車在汽車領域的碳排放占比達到 47%。 所以交通領域減碳最根本的方式，是對中重型車輛進行能源替代，升級為清潔排放的電動 類型車輛。氫燃料電池是將氫氣和氧氣的化學能直接轉化成電能的發(fā)電裝置，從車輛運行原理而 言，氫燃料電池車和鋰電池車都是電力驅(qū)動，電機和電控系統(tǒng)類似，區(qū)別就在于電力來源 上。氫燃料電池可以看作小型“發(fā)電機”，而鋰電池則更類似于“儲電”的裝置。氫電和 鋰電相比，在一些應用場景有明顯的優(yōu)勢：能量密度角度，氫能單位質(zhì)量對應能量密度最高。目前

6、的純電動乘用車，主流的 磷酸鐵鋰電池能量密度在 0.54MJ/kg，三元鋰電池 0.72MJ/kg，即使是特斯拉 Model 3 使用的 2170 鋰電池能量密度可以達到 1.08MJ/kg，也僅僅為傳統(tǒng)汽油 能量密度的 1/40。而氫氣的能量密度極高，達到 140.4MJ/kg，是鋰電池的近 200 倍，這意味著相比于鋰電池車，氫燃料電池車可以騰出更多的載重空間。因此在 重卡這類高載荷的運輸領域中，氫燃料電池顯然更具有優(yōu)勢。續(xù)航里程角度，目前國內(nèi)重卡普遍配置 10 個儲氫罐，單罐儲氫重量在 3.54kg 氫氣，至少可以驅(qū)動 31 噸載重的重卡運行約 400 公里，而鋰電重卡充電一次， 續(xù)航里

7、程僅在 100200 公里。充能時間角度，純電動重卡的充能時間普遍在 1.5 小時左右，而氫燃料重卡的充 能時間普遍只需要 1015 分鐘，具有明顯優(yōu)勢。雖然電動汽車目前也在推廣換 電，可以節(jié)省充能時間，但續(xù)航里程短和頻繁的換電次數(shù)，也會明顯影響重卡運 營效率和使用經(jīng)濟性，因此從清潔電動車型看，氫燃料重卡更適合長距離運輸。工作環(huán)境角度，鋰電池的最佳工作溫度一般在 20以上，一般充電工作溫度在 060，放電工作溫度在-2060。對重卡常用的磷酸鐵鋰電池，在 0時， 放電效率只有 85%，在-20時放電效率只有將近一半。而且低溫下頻繁的放電 會嚴重縮短電池壽命，同時帶來鋰電池負極析鋰等安全隱患。雖

8、然針對鋰離子動 力電池低溫性能也有改進措施，但會對其它一些技術指標，比如循環(huán)性和能量密 度等帶來較大的負面影響，并且增加電芯成本。氫燃料電池雖然有“冷啟動”的 問題，但國內(nèi)已普遍實現(xiàn)-30低溫啟動，滿足北方冬天絕大多數(shù)的應用場景。我們按照燃油、氫電、鋰電三種不同能源類型的車輛，分別推算了客車、重卡、乘用 車三類用途車輛的成本，考慮的成本主要包括：車輛購置成本按照汽車使用年限計算的“折 舊”成本、年度燃料使用成本、年度維修保養(yǎng)成本、年度保險費用、年度過路及停車等費 用。在目前的技術路線下，無論是客車、重卡還是乘用車，鋰電都有絕對的成本優(yōu)勢，我 們推算鋰電類型的客車/重卡/乘用車年度成本分別為 2

9、0/35/3 萬元，而氫電類型的客車/重 卡/乘用車成本分別為 42/67/7 萬元，氫電的成本基本比鋰電成本貴 1 倍以上。因此從經(jīng)濟 性而言，鋰電是目前最有競爭優(yōu)勢的。但是如前文分析，鋰電在重卡領域也有明顯的劣勢，一方面續(xù)航里程是短板，另外一 方面在低溫環(huán)境下電量衰減非?？?。在某些應用場景下，特別是北方地區(qū)的重卡領域，鋰 電的這一短板更為突出，也為發(fā)展清潔氫電重卡提供了可能?？紤]到氫燃料電池在續(xù)航里程方面的優(yōu)勢，在長途貨運領域內(nèi)具有較大的發(fā)展空間， 因此未來氫燃料電池汽車的發(fā)展重點領域是氫燃料電池貨車。從消費端考慮，氫能重卡的 全生命周期成本（TCO）與競品的平衡點是氫能重卡市場滲透率提升

10、的關鍵。根據(jù)中國電 動汽車百人會發(fā)布的中國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告 2020預測，氫能重卡每公里 TCO 成本在 2025年將降至5.6元/km, 預計在2030年可降至4元/km左右的水平，基本與鋰電車平價， 2035 年可降至 3 元/km，開始出現(xiàn)成本優(yōu)勢。如果跟燃油重卡成本比較，從初始購車費用和日常維護成本的角度，兩者差異不大， 主要的差別在于燃料成本。我們按照行業(yè)平均的燃料消耗水平，燃油重卡每百公里耗油 35L， 氫燃料重卡每百公里氫氣消耗約 12kg，按照 7 元/L 和 35 元/kg 的單位燃料成本測算，百 公里燃料成本分別為 245/420 元。因此，以目前的成本體系和水平，若要在運

11、行過程中實 現(xiàn)平價，則需氫氣的價格降至 20 元/kg。3、氫燃料電池車降本路線圖我們以五年的維度考察氫能車產(chǎn)業(yè)鏈降本路徑，主要考慮在氫氣供給和燃料電池兩方 面的降本預期。目前氫氣制取端的成本大約在 1520 元/kg，這一成本區(qū)間對應化石能源制氫的成本， 以煤制氫和化工副產(chǎn)氫為主；而光伏、風電等新能源電解水制氫，大約對應 3335 元/kg。 以目前的技術水平，化石能源制氫路線已經(jīng)比較成熟，也代表了制氫所能達到的最低成本 水平，很難再進一步壓縮，而電解水制氫雖然有下降空間，但依然在化石能源制氫成本之 上。因此，我們預計 20212025 年，氫氣制取的低成本水平大約在 15 元/kg 左右。

12、運氫及加氫環(huán)節(jié)，目前每公斤氫氣合計成本在 2025 元/kg，五年內(nèi)可以降本的方式 預計主要是降低單位氫氣運輸?shù)某杀?，可以采用更大壓強的運輸容器，目前氣氫運輸主要 是 20Mpa 的長管拖車，未來如果容器壓強提升，預計可將運輸和加注環(huán)節(jié)的成本降低 5 10 元/kg 水平，但預計最多只能降至 35 元/kg。燃料電池本身或有望成本未來 5 年降本最突出的環(huán)節(jié)。根據(jù) GGII 數(shù)據(jù)，2020 年我國 燃料電池系統(tǒng)和電堆價格已經(jīng)實現(xiàn) 30%50%的下降。電堆環(huán)節(jié)的降本目前已經(jīng)在加速進 行，未來單位功率成本的進一步下降，一方面需要技術升級繼續(xù)提升功率密度，另一方面 需要產(chǎn)量大規(guī)模增長后的規(guī)模效應，攤

13、薄單位成本。未來在政策推動、央企加入、關鍵材 料國產(chǎn)化以及技術迭代的推動下，氫能產(chǎn)業(yè)鏈降本和市場規(guī)模擴大有望形成正向循環(huán)，產(chǎn) 業(yè)化可期。從過去幾年產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程看，國內(nèi)電堆價格降本速度較為明顯，從 2017 年的 6000 元/kw 降至目前的 3000 元/kw，行業(yè)龍頭的報價甚至已經(jīng)降至 2000 元/kw 以內(nèi)。我們預計 未來降本的趨勢會延續(xù)，2025 年行業(yè)平均成本可以降至 1500 元/kw。加之系統(tǒng) BOP 成本 的顯著下降，預計對應重型 FCEV 的整車成本可降至 75 萬元/輛附近。即便考慮燃料電池 示范應用城市補貼的退坡，預計至 2024 年前后，退坡后的補貼也基本可以覆蓋重型

14、車的 生產(chǎn)成本。從目前各產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)公開的信息看，2021 年各地推廣的燃料電池車數(shù)量大約在 286 輛左右，另外規(guī)劃的還有 640 輛左右待推廣，采購的主體以地方政府和國有企業(yè)為主?？偨Y而言，展望 2022 年，預計氫燃料電池車將成為上量最快的車型，主要有三大推 動因素：第一，在新的補貼框架下，重載商用車可獲得最高金額的補貼，為企業(yè)增加重卡 產(chǎn)量提供充分的激勵；第二，產(chǎn)業(yè)鏈降本持續(xù)推進，有助于車輛的推廣；第三，地方政府 和國企基于減碳的目標，對氫能重卡的采購意愿也在增加。4、氫燃料電池核心零部件 2022 年展望按照補貼政策分類，燃料電池八大零部件包括電堆、膜電極、質(zhì)子交換膜、雙極板、 催化劑

15、、氣體擴散層、空壓機、氫循環(huán)泵。 具體到國產(chǎn)化情況，目前質(zhì)子交換膜、氣體擴散層以及氫循環(huán)泵還有待突破，其余五 大零部件國產(chǎn)化已經(jīng)初具規(guī)模。國內(nèi)生產(chǎn)的膜電極中多數(shù)使用戈爾(Gore)的增強復合膜，市場占比 90%以上。2021 年， 國產(chǎn)的質(zhì)子交換膜均處于客戶送樣、測試驗證階段。2020 年 7 月，東岳 150 萬平米/年 燃料電池膜配套化學品產(chǎn)業(yè)化項目竣工。目前東岳 DMR100 燃料電池膜已滿足量產(chǎn)車型 需求，并獲得 IATF 16949 驗證。2020 年 9 月，科潤的質(zhì)子交換膜 NEPEM-3015 系 列配套的氫燃料電池發(fā)動機通過國家機動車產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心強檢。2021 年 1

16、1 月， 國電投氫能在武漢投產(chǎn)了 30 萬平米的質(zhì)子交換膜產(chǎn)線，成為繼東岳集團之后，又一實現(xiàn) 質(zhì)子交換膜量產(chǎn)的企業(yè)。預計 2022 年國產(chǎn)質(zhì)子交換膜將實現(xiàn)一定量的商業(yè)化裝車。氣體擴散層核心材料碳紙被海外壟斷，龍頭主要是日本東麗、加拿大 Ballard 和德國 SGL 三家企業(yè)，而國內(nèi)碳紙/碳布產(chǎn)業(yè)化速度較慢。2020 年 4 月，上海華誼與與 VIBRANT EPOCH LTD.正式簽署合作框架協(xié)議，在中國建立“氣體擴散層用碳紙/碳布” 生產(chǎn)基地。通用氫能、江蘇天鳥等的氣體擴散層在 2021 年也向客戶送樣測試。預計 2022 年碳紙材料有可能獲得突破。國內(nèi)氫循環(huán)系統(tǒng)有氫循環(huán)泵和引射器兩種產(chǎn)品

17、，從當前市場應用情況來看，氫循環(huán)泵 是主流，引射器使用量逐漸增長。據(jù) GGII 數(shù)據(jù)，2020 年國內(nèi)引射器的使用量約占氫循 環(huán)系統(tǒng)出貨量 11%左右。涉足氫氣循環(huán)泵的本土企業(yè)有未勢能源、東德實業(yè)、蘇州瑞驅(qū)、 浙江宏昇等，但受制于氫氣密封和水汽腐蝕和沖擊等，適配大功率電堆的氫循環(huán)泵產(chǎn)品都 不成熟，國內(nèi)技術依然有短板。我們預計2022年新增的FCEV銷量為800010000輛，燃料電池出貨量對應0.9GW， 國產(chǎn)質(zhì)子交換膜用量為 2.8 萬平米；20232025 年新增車輛分別為 1.2/2.5/3.9 萬輛，對 應燃料電池出貨量為 2.8/5.8/10GW，對應質(zhì)子交換膜的用量分別為 15/33/50 萬平米。圖：FCEV 質(zhì)子交換膜用量預測展望“十四五”期間，國內(nèi)氫能源車有望進入量產(chǎn)階段，結合各地方政府的氫能源規(guī) 劃，我們預計 2025 年全國燃料電池車產(chǎn)量有望達到 9 萬輛