2022年氫燃料電池汽車行業(yè)研究報告

2022年氫燃料電池汽車行業(yè)研究報告（附下載）

導語

氫燃料電池是將氫氣和氧氣的化學能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)

電裝置，可實現(xiàn)氫能的移動化、輕量化和大規(guī)模普及，能

廣泛應用于交通、工業(yè)、建筑、軍事等領域

InthefueloeflofanFC6V,hydrogenandoxygengenerateelectricalenergy.Thisenergycsdirectedmlotheelectricmotorandbfthebattery,asneeded.

1“以獎代補”政策實施，氫燃料電池車產(chǎn)業(yè)化提速

1.1氫燃料電池車助力道路交通深度脫碳，是氫能核心增量領域

氫燃料電池是將氫氣和氧氣的化學能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝

置，可實現(xiàn)氫能的移動化、輕量化和大規(guī)模普及，能廣泛應用

于交通、工業(yè)、建筑、軍事等領域。在道路交通領域中，氫能

憑借零污染、可再生、加氫快、續(xù)航足等優(yōu)勢，被譽為車用能

源的“終極形式”，其中商用車又是未來氫燃料電池在道路交

通領域的核心增量。

圖表2:全球燃料電池不同應用領域裝機量（千套）

■便攜也源■固定式電源■交通運輸

豆至@北桑瞬

燃料電池在交通領域成長性最強。從全球來看，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類領域。既適

用于集中發(fā)電，建造大中型電站和區(qū)域性分散電站，也可用作

各種規(guī)格的分散電源。交通運輸領域包括為乘用車、巴士/客

車、叉車以及其他以燃料電池作為動力的車輛，目前來看，隨

著國家氫能產(chǎn)業(yè)的推進和技術(shù)的成熟，交通領域應用的商業(yè)化

進程正在加速，且交通運輸領域成長性最強。據(jù)E4Tech數(shù)據(jù)，

2020年全球交通運輸用燃料電池出貨量為994MW,近五年CAGR

達34.1%,其占全球燃料電池出貨量的比例從2015年的38.2%

提升至2020年的75.4%,燃料電池在交通運輸領域的應用保持

高速增長。

L2政策導向明確，“以獎代補”新政或為氫能車行業(yè)重要轉(zhuǎn)折

點

我國自“十五”確立了以純電動汽車、混合動力汽車、燃料電

池汽車為“三縱”，以多能源動力總成控制系統(tǒng)、驅(qū)動電機和

動力電池為“三橫”的新能源汽車“三縱三橫”布局，燃料電

池汽車產(chǎn)業(yè)即成為新能源汽車版圖重要組成，在政策端得到不

斷支持和完善。通過梳理近二十年各部委所頒布的燃料電池汽

車產(chǎn)業(yè)政策，從“三縱三橫”到“以獎代補”，我國燃料電池

汽車產(chǎn)業(yè)政策配合著國內(nèi)燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)實際運行情況，先

后經(jīng)歷了發(fā)展目標確立、技術(shù)路線制定、產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，到目

前的示范應用階段，可以說燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)已逐步由基礎布

局向市場化、規(guī)?；较虬l(fā)展。

“以獎代補”政策實施或為氫能車行業(yè)轉(zhuǎn)折點。2020年9月五

部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于開展燃料電池汽車示范應用的通知》，該

項政策的推出，將取消以往''國補+地補”的補貼模式，轉(zhuǎn)為由

中央政府將政策獎勵下發(fā)給城市示范群所在的地方政府，由地

方自主制定并實施產(chǎn)業(yè)發(fā)展獎勵政策，因地制宜發(fā)展氫燃料電

池產(chǎn)業(yè)，避免了以往“大水漫灌”式補貼，新政將促進上游技

術(shù)突破、驅(qū)動下游應用及基礎設施發(fā)展，真正惠及產(chǎn)業(yè)鏈上下

游玩家。從政策實施目標來看，規(guī)劃爭取通過4年左右時間，

建立氫能和燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈，關(guān)鍵核心技術(shù)（電堆、氫氣

循環(huán)系統(tǒng)、空壓機、膜電極、雙極板、催化劑、碳紙、交換

膜）取得突破，且要求示范城市群在第「4年間實現(xiàn)至少2

項、4項、5項、7項的本土化突破落地。我們認為“以獎代

補”政策的實施或?qū)⒊蔀闅淙剂想姵仄嚠a(chǎn)業(yè)重要的轉(zhuǎn)折點，

政策推動下核心技術(shù)的有效突破將為未來規(guī)模化降本打牢堅定

基礎，避免技術(shù)卡脖子而帶來產(chǎn)業(yè)發(fā)展停滯。

圖表2:全球燃料電池不同應用領域裝機量（千套）

■便攜也源■固定式電源■交通運榆

豆親@力.弟密庫

各省密集出臺氫能規(guī)劃，按規(guī)劃到2025年氫能車進入10萬輛

級別規(guī)模。目前，全國已有不少省份提出了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展目

標，其中北京、廣東、上海、山東等省市均發(fā)布了氫能源相關(guān)

專項政策或規(guī)劃，明確氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標。我們統(tǒng)計了各省份

提出的燃料電池汽車銷量規(guī)劃及目標，到2025年國內(nèi)燃料電池

汽車年銷量合計將突破10萬輛，加氫站將突破1000座，屆時

氫燃料電池汽車整體達到十萬臺級規(guī)模，產(chǎn)業(yè)將逐步由補貼驅(qū)

動轉(zhuǎn)向市場化驅(qū)動。

1.3應用路徑上優(yōu)先發(fā)展商用車，與純電實現(xiàn)差異化場景布局

2020年10月，工信部及汽車工程學會發(fā)布了《節(jié)能與新能源汽

車技術(shù)路線圖2.0》，路線圖中明確了燃料電池汽車的推廣應用

路徑，提出燃料電池汽車以客車和城市物流車為切入領域，重

點在可再生能源制氫和工業(yè)副產(chǎn)氫豐富的區(qū)域推廣中大型客

車、物流車，逐步推廣至載重量大、長距離的中重卡、牽引

車、港口拖車及乘用車等，實現(xiàn)氫燃料電池車更大范圍的應

用。

“以獎代補”新政鼓勵車型朝大功率與重載方向發(fā)展。在2020

年9月發(fā)布的“以獎代補”新政中，大功率、高載重的重卡同

樣成為補貼最多的車型，以2021年積分標準測算，其中功率

2110kw,載重31噸以上的重卡最多可享受國補50.4萬元，假

設地補按照1：1比例實施，則該型號重卡最多可享受補貼100

萬元，而當前配備llOkw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(guī)格的柴油重卡銷售價格，實施完補

貼后的氫燃料重卡將在初次購買成本上獲得優(yōu)勢。

技術(shù)特性上氫燃料電池汽車也更適合向重卡方向優(yōu)先突破。當

前交通領域電動化技術(shù)解決方案主要為純電動及燃料電池，兩

者對比各有明顯優(yōu)劣勢。其中，氫燃料電池優(yōu)勢在更高的功率

和能量密度，在載重和續(xù)航方面有優(yōu)勢，而在加氫站等配套設

施方面相較純電存在劣勢；而對于純電車，雖然續(xù)航能力有弱

勢，但是滿足城市內(nèi)的公交、物流車、環(huán)衛(wèi)等短途行駛的續(xù)

期，也由于當前的成本優(yōu)勢，短期內(nèi)城市內(nèi)交通工具的純電化

會更加迅速。因此，從技術(shù)特性上，氫燃料電池汽車適用的應

用場景主要包括固定路線、中長途干線、高載重：

1）固定路線：便于配套加氫站等基礎設施，如礦山短倒、港

口、物流園區(qū)內(nèi)等相對封閉和固定路線的場景，方便氫燃料汽

車布局加氫站等配套能源加注設施；

2）中長途干線：里程在400-800公里左右，超過純電的續(xù)航上

限將成為氫燃料汽車的優(yōu)勢應用場景區(qū)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(xù)航里程的電池必然導致自重較大，因此氫燃料過渡到

液氫路線后車重較純電優(yōu)勢進一步放大，在載重量具有更大需

求的場景上將更有優(yōu)勢。

圖表8:我燃料電池汽車與他電動汽車對比（以重卡為例）

純電動汽車（BEV）坳料電池汽車（FCEV）

功率3-4KW/L氫燃料更能適應大載■,

1-1.5KW/L

密度（電堆）鋰電池自重大，影響重

表現(xiàn)卡敢重量

能，*170Wh/kg>500Wh/kg氫燃料當前在中途更累

密度（硝酸鐵鋰電芯）有差異化優(yōu)勢，且氫燃

住表現(xiàn)料為開放系統(tǒng)，續(xù)航遷

能

續(xù)航200?300公里~400公里（配備：110KW氫燃料能進一步增長

能力（配備：300-系統(tǒng)+100KWH鋰電）純電由于當前單位成本

400幽1^電?）>35兆帕?8標準氣31:~400公里更低，雖然續(xù)航較短，

>70兆帕?網(wǎng)示準氣用：600-但對于城市內(nèi)公交、

700公里物流車、環(huán)衛(wèi)車等適用

>液氨儲堵：7000公里性好

可氫燃料當前使用壽命無

使用壽命~3萬〃函1.5?2萬小時法滿足商用車要求的T.

性萬小WW求么元案總評

2燃料電池系統(tǒng)國產(chǎn)化率持續(xù)提升，有望打通全產(chǎn)業(yè)鏈

2.1燃料電池系統(tǒng)是氫燃料電池汽車的核心環(huán)節(jié)

在氫燃料電池車中，燃料電池系統(tǒng)是氫能車的核心構(gòu)成，按結(jié)

構(gòu)來拆分主要包括燃料電池堆及輔助系統(tǒng)(簡稱BOP,包含氫循

環(huán)系統(tǒng)、空壓機、水熱管理系統(tǒng)等)。從成本端來看，燃料電

池系統(tǒng)在氫能車購置成本中占比超過60%,而電堆成本在系統(tǒng)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)路線方面，質(zhì)子交換膜燃料電池是車用主流技術(shù)。燃料電

池按導電離子類別可分為酸性燃料電池、堿性燃料電池

(AFC)、固體氧化物燃料電池(S0FC)和烙融碳酸鹽燃料電池

(MCFC),其中酸性燃料電池可分為PEMFC(質(zhì)子交換膜)、直

接醇類燃料電池(DMFC)和磷酸燃料電池(PAFC)oPEMFC具

有功率密度大、重量輕、體積小、壽命長、工藝成熟、可低溫

下快速啟動和工作等突出優(yōu)點，被認為是將來車用燃料電池最

理想技術(shù)方案。此外，在各技術(shù)路徑中，固體氧化物燃料電池

有望在儲能等領域具有發(fā)展空間。

從全球各技術(shù)路線的燃料電池實際裝機量情況看，質(zhì)子交換膜

燃料電池(PEMFC)裝機量占比近幾年保持在75%左右水平，是

當前技術(shù)成熟度最高，裝機量占比最高的燃料電池技術(shù)路線。

國內(nèi)燃料電池產(chǎn)業(yè)仍處于導入期，競爭格局尚未明朗。2020年

中國氫燃料電池系統(tǒng)裝機量為80.4MW,同比下降36%,相較于

鋰電池近幾年百吉瓦時規(guī)模的裝機量，燃料電池系統(tǒng)裝機量顯

示該產(chǎn)業(yè)仍處于導入期階段。從競爭格局來看，GGH數(shù)據(jù)顯

示，2020年中國氫燃料電池系統(tǒng)裝機量T0P5企業(yè)為愛德曼、億

華通、重塑、廣東探索、濰柴動力，相較于2019年，除億華通

及重塑仍在TOP5之內(nèi)，剩余企業(yè)份額及排名均發(fā)生較大變化，

說明當前產(chǎn)業(yè)競爭格局尚未明朗，龍頭企業(yè)尚未體現(xiàn)出足夠的

議價力，我們認為未來隨著氫燃料電池市場規(guī)模的擴大，一批

優(yōu)質(zhì)龍頭企業(yè)將在快速成長并形成競爭壁壘，產(chǎn)業(yè)競爭格局將

形成金字塔結(jié)構(gòu)。

2.2關(guān)鍵材料及部件國產(chǎn)化率持續(xù)提升，近年有望實現(xiàn)完全國產(chǎn)

化

燃料電池系統(tǒng)國產(chǎn)化率持續(xù)提升，預計未來2~3年有望實現(xiàn)完

全國產(chǎn)化。2017年燃料電池系統(tǒng)國產(chǎn)化率約30%,僅掌握系統(tǒng)

集成、雙極板和DC-DC,其余主要依賴進口，2020年國產(chǎn)化程

度60-70%,電堆、膜電極、空壓機、氫氣循環(huán)泵等核心部件均

可自主控制，而氣體擴散層、催化層和質(zhì)子交換膜等核心材料

也在加速研發(fā)中，普遍處于送樣測試驗證階段。由于產(chǎn)品從送

樣測試到批量化生產(chǎn)預計需要2~3年時間，因此我們預計未來

2~3年氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈有望完全實現(xiàn)國產(chǎn)化供應。

圖表12:國內(nèi)燃料電池系統(tǒng)裝機量情況(M\N)

(1)催化劑：降低鈉載量，提升國產(chǎn)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(fā)生電化學反應產(chǎn)生

電流的場所，扮演著電化學反應“工廠”的作用。對催化劑要

求為活性高、穩(wěn)定性強、耐久性等。當前催化劑多為摻雜箱貴

金屬(Pt)的Pt/C催化劑，國際領先水平Pt/C催化劑鈉載量

已降低至0.2mg/cm2,國內(nèi)目前仍處于0.4mg/cm2水平。因

此，在保證催化活性前提下，降低粕載量或?qū)ふ曳瞧纱呋瘎┐?/p>

替是未來國內(nèi)燃料電池催化劑突破方向。

從催化劑格局來看，根據(jù)GGH數(shù)據(jù)，國內(nèi)燃料電池催化劑主要

使用日本田中貴金屬和英國莊信萬豐的催化劑，約占市場約80%

份額，而國內(nèi)主要企業(yè)仍處于小批量生產(chǎn)或研發(fā)階段。

201O020年國內(nèi)氫燃料電池用催化劑均處于送樣測試、合作開

發(fā)階段。2020年濟平新能源年產(chǎn)能2噸的催化劑批量化產(chǎn)線落

戶廣東佛山，2020年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，加快國產(chǎn)催化劑產(chǎn)業(yè)化進程。

(2)質(zhì)子交換膜：外資產(chǎn)品占比高，國內(nèi)已有企業(yè)實現(xiàn)突破

質(zhì)子交換膜作為燃料電池膜電極的核心材料，其主要功能是傳

導質(zhì)子、阻隔陰陽極氣體互串，作為催化劑或膜電極支撐材料

的作用。質(zhì)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(zhì)子交換膜性能要求主要為低氣體滲透性、高質(zhì)子

傳導率、熱穩(wěn)定性好、干濕轉(zhuǎn)換性能好、機械性能強等。

圖表13:2019年(左)及2020年(右)國內(nèi)燃料

電池系統(tǒng)市場份額情況

弘奈.弟智庫

從質(zhì)子交換膜供給格局來看，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，市占比達90%以上。2019~2020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/年燃料電池膜及配套化學品產(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

IATF16949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，預計2021年國產(chǎn)質(zhì)子交換膜將實現(xiàn)一定量的商業(yè)

化上車運行。

(3)氣體擴散層：海外壟斷，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)布局速度緩慢

氣體擴散層(GDL)在氫燃料電池中起到支撐催化層、收集電

流、傳導氣體和排出反應產(chǎn)物水的重要作用。對氣體擴散層的

性能要求有：透氣性能好、電阻率低、電極結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、適當?shù)?/p>

親水/憎水平衡、具有化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性等等。

從氣體擴散層供給格局來看，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、加拿大巴拉德動力系統(tǒng)及德國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VIBRANTEPOCHLTD.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

鳥等的氣體擴散層進行客戶產(chǎn)品送樣測試。

(4)雙極板：石墨板為當前主流，金屬板為突破方向

雙極板，又叫流場板或集流板，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、分配

氣體的重要作用。雙極板根據(jù)材料種類的不同可以分為：石墨

雙極板、復合雙極板和金屬雙極板。其中石墨雙極板是目前國

內(nèi)主流雙極板，導電性、導熱性、穩(wěn)定性和耐腐蝕性等性能較

好；金屬雙極板相對于石墨雙極板而言可以減小重量和體積，

對于汽車應用而言，輕質(zhì)薄金屬板可提高功率密度，但是其耐

久性有待進一步驗證。據(jù)GGH統(tǒng)計，2020年國內(nèi)氫燃料電池雙

極板市場規(guī)模約為3.1億元，其中石墨雙極板占65%,金屬雙極

板占35%O

BOP系統(tǒng)核心部件

(1)空壓機：目前國產(chǎn)化率接近100%,離心式成主流技術(shù)路線

空壓機被譽為燃料電池之“肺”，是車用燃料電池陰極供氣系

統(tǒng)的重要部件，通過對進堆空氣進行增壓，可以提高燃料電池

的功率密度和效率，減小燃料電池系統(tǒng)的尺寸。但空壓機的寄

生功耗很大，約占燃料電池輔助功耗的80%,其性能直接影響燃

料電池系統(tǒng)的效率、緊湊性和水平衡特性。因此，對空壓機的

基本要求為：無油、高效率、小型化、低成本、低噪音、特性

范圍寬、動態(tài)響應快。

從國產(chǎn)化率方面來說，空壓機是燃料電池關(guān)鍵部件中國產(chǎn)化程

度較高的一款。據(jù)勢銀(TrendBank)統(tǒng)計，相對于其它BOP產(chǎn)

品而言，空壓機已經(jīng)較早的實現(xiàn)了全功率段國產(chǎn)化，目前國產(chǎn)

化率接近100沆近兩年國內(nèi)市場空壓機供應商主要有勢加透

博、金士頓科技、煙臺東德實業(yè)、德燃動力、福建雪人股份等

企業(yè)。根據(jù)高工產(chǎn)研氫電研究所(GGII)調(diào)研數(shù)據(jù)，2018-2020

年氫燃料電池空壓機出貨量分別為1800臺、3790臺、4068

臺。

圖表15:國內(nèi)氫燃料電池空壓機出貨量（萬臺）及市場規(guī)模（億元）

離心式空壓機成市場主流技術(shù)路線。從技術(shù)路線來看，氫燃料

電池用空壓機類型主要有容積型空壓機和速度型空壓機，國內(nèi)

常用的氫燃料電池空壓機主要有容積型羅茨式空壓機和雙螺桿

式空壓機、速度型離心式空壓機三種。近三年來，離心式空壓

機成氫燃料電池空壓機主流產(chǎn)品，國內(nèi)離心式空壓機份額由29%

增長到95%,市場占比增長超3倍。

（2）氫循環(huán)系統(tǒng)：氫循環(huán)泵為主流，國產(chǎn)化滲透逐步展開

對于燃料電池發(fā)動機這個心臟來說，作為“血液”的氫氣是否

能高效循環(huán)反應，是動力能否順暢輸出的關(guān)鍵，而氫循環(huán)模塊

就像是一個“起搏器”，是氫燃料電池發(fā)動機的關(guān)鍵技術(shù)之

一。對氫循環(huán)模塊的基本要求為：密封設計好（防止氫氣泄

露）、耐水性強（電堆反應過程中的水蒸氣會伴隨氣路流

動）、流量大、壓力輸出穩(wěn)定、無油。

目前國內(nèi)氫循環(huán)系統(tǒng)有氫循環(huán)泵和引射器兩種產(chǎn)品，氫循環(huán)泵

在主動可調(diào)節(jié)、快響應速度和寬工作區(qū)間等方面占有一定優(yōu)

勢，引射器優(yōu)勢在于節(jié)省能耗、體積能做到氫循環(huán)泵的三分之

一、成本為氫循環(huán)泵一半。從當前市場應用情況來看，氫循環(huán)

泵是使用主流，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)出貨量的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，但是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)泵都不成熟。

從市場規(guī)模來看，GGII預測2020年國內(nèi)氫循環(huán)系統(tǒng)的市場規(guī)模

預計為0.41億元，同比2019年下降了63%,下降原因主要是出

貨量減少和氫循環(huán)泵價格的下降。

國產(chǎn)化水平提升帶來氫循環(huán)泵成本下降。2019年國內(nèi)氫循環(huán)泵

主要由德國普旭供應，價格為3萬元/臺。2020年，隨著國內(nèi)氫

循環(huán)部件供應商東德實業(yè)、蘇州瑞驅(qū)、浙江宏昇的市場放量增

加，氫循環(huán)部件的國產(chǎn)市場占有率大增的同時，也推動價格的

大幅下滑，2020年氫循環(huán)泵的價格已經(jīng)降到1-2萬元/臺之間。

圖表19:2019-2020年氧氣循環(huán)泵價格(萬無臺)

執(zhí)親⑥匯美智庫

(3)車載儲氫系統(tǒng)：由高壓氣態(tài)向低溫液態(tài)儲氫進階

儲氫系統(tǒng)是氫燃料電池汽車能量存儲單元，目前主要有高壓氣

態(tài)儲氫及液態(tài)儲氫兩種車載儲氫解決方案。技術(shù)成熟度方面，

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(shù)，國內(nèi)氫燃料電池車儲氫系統(tǒng)主要使用IH型鋁內(nèi)膽35MPa

儲氫瓶，2020年7月，涉及車載儲氫系統(tǒng)的兩項國標修改后正

式實施，均將原范圍中的工作壓力不超過35MPa修改為70Mpa,

制約70MPa儲氫罐發(fā)展的政策條件已經(jīng)消除，IV型70MPa的氣

氫儲罐發(fā)展已經(jīng)具備政策基礎，我們預計未來3~5年內(nèi)車用儲

氫系統(tǒng)仍然以高壓氣氫儲罐為主，但將由IH型35MPa向IV型

70MPa氣氫儲罐過渡。

目前國內(nèi)車載儲氫瓶生產(chǎn)供應商主要是國富氫能、天海工業(yè)、

斯林達安科、科泰克、中集安瑞科、中材科技、遼寧美托等企

業(yè)，產(chǎn)品以35MPaIII型瓶為主。2020年，亞普股份、中集安瑞

科、京城股份等開始進行IV型瓶的技術(shù)布局，未來3~5年里隨

著國內(nèi)氫燃料電池汽車市場發(fā)展，iv型瓶有望對現(xiàn)有m型瓶進

行部分替換。

從當前國內(nèi)高壓氣態(tài)儲氫國產(chǎn)化水平來看，在儲氫容器基礎材

料方面，罐體材料實現(xiàn)了國產(chǎn)化，但是高性能碳纖維材料被日

本及美國壟斷；在儲氫容器生產(chǎn)工藝方面，碳纖維纏繞設備與

高壓罐體加工設備仍需進口，整體國產(chǎn)化率約50%左右。

從車載儲氫系統(tǒng)長期發(fā)展趨勢來看，我們認為低溫液態(tài)儲氫將

會成為未來滿足中重卡長續(xù)航使用需求的最佳解決方案。與高

壓氣態(tài)儲氫相比，低溫液態(tài)儲氫的質(zhì)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(zhì)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?/p>

上，液氫適合長距離、大容量儲運。此外，對比金屬吸附儲

氫、有機液體儲氫等其他儲氫方案，低溫液態(tài)儲氫對空間要求

低，更適用于車載應用。

從當前技術(shù)水平及實際應用來看，相較于國外70%左右的液氫運

輸，國內(nèi)液氫還僅限于航天領域，民用還未涉及，僅國富氫

能、中科富海等部分企業(yè)在嘗試低溫液氫民用領域推廣，過高

的使用成本及安全法規(guī)問題限制了低溫液化儲氫技術(shù)的規(guī)模化

應用，主要體現(xiàn)在：1）絕熱性能要求高。液氫的沸點極低（-

253攝氏度），與環(huán)境溫差極大，對容器的絕熱要求很高；2）

液化過程耗能極大。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

產(chǎn)化程度低，包括壓縮機、膨脹機、正仲氫轉(zhuǎn)換裝置、高性能

低溫絕熱材料、液氫儲罐制造技術(shù)與裝備等。因此，縮小與國

外先進液氫技術(shù)水平間的差距，實現(xiàn)核心設備及材料的國產(chǎn)

化，是實現(xiàn)低溫液氫參與綠氫脫碳供應鏈亟待解決的問題。

圖表21:車載儲氫系統(tǒng)長期趨勢演變

短中期主流長期機會

70MPa氣氫液氨

＞重卡用1個210L標準氣罐可儲＞1個210L標準氣罐可儲8.42kg＞樣車續(xù)航可達1000km,可滿

4.95kg氧;8做MB蝴氫；8個儲氫罐航在600-足中長途運輸需求

,僅滿足短途運輸需700km,可滿足中途運輸需求

~400km＞但液氨易氣化，目前儲氫罐的

求

＞但對加氫站依賴仍然較高絕熱性能和儲存天數(shù)有限，僅

＞是暫時的解決方案，未來將破適用于車輛極少閑置的高出勤

酢場景竽?r

9元累皆庫

3氫能重卡平價在望，10年千億賽道可期

3.1到2030年氫燃料電池重卡TC0可實現(xiàn)與柴油重卡平價

當前階段，由于燃料電池部分關(guān)鍵零部件仍依賴進口、規(guī)模也

較小，此外上游氫能供應以及規(guī)?；蛔?，導致氫燃料電池汽

車的車輛購置成本和能源使用成本較高，經(jīng)濟性優(yōu)勢尚未顯

現(xiàn)。從消費者角度看，在購買和使用氫燃料電池汽車時，其全

生命周期成本(TCO,TotalCostofOwnership)與競品的成本平

衡點，是成為氫燃料電池汽車在各細分領域市場滲透率提升的

重要轉(zhuǎn)折點。

氫燃料電池重卡全生命周期成本主要由車輛購置成本、能源使

用成本、維修養(yǎng)護成本構(gòu)成，通過拆解某35噸級氫燃料電池重

卡全生命周期成本，車輛購置成本及能源使用成本合計占據(jù)重

卡TCO成本的99%。因此，對于氫燃料電池重卡未來全生命周期

成本的預測，將主要以分析車輛購置成本及能源使用成本下降

路徑來展開。

圖表22:氫燃料電池重卡全生命周期成本構(gòu)成

系統(tǒng)附件

2%

二親@匯素譽庫

氫燃料電池重卡車輛購置成本、能源使用成本關(guān)鍵影響因素核

心假設如下：

(1)車輛購置成本(不考慮補貼)

在車輛購置成本結(jié)構(gòu)中，主要由燃料電池堆、供氣系統(tǒng)、儲氫

系統(tǒng)、蓄電池系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、車身及附件構(gòu)成，其中車身與

電驅(qū)動系統(tǒng)技術(shù)相對成熟，其成本因而相對剛性，而燃料電池

堆、供氣系統(tǒng)、蓄電池系統(tǒng)、儲氫系統(tǒng)的成本屬于非剛性成

本，占據(jù)車輛購置成本的70%,其成本高低直接影響氫燃料電池

重卡購買經(jīng)濟性，因此分析氫燃料電池汽車購置成本主要針對

非剛性成本來進行。

燃料電池堆

長期來看，技術(shù)進步及規(guī)?；侨剂想姵亟当镜闹饕?qū)動力：

從技術(shù)進步角度看，美國能源部的研究結(jié)果顯示，車用燃料電

池技術(shù)成熟度由6到8發(fā)展需要經(jīng)過很長一段時間的示范應

用，在此期間不斷的進行技術(shù)驗證、評估及優(yōu)化。燃料電池系

統(tǒng)技術(shù)升級上，通過開發(fā)低鈉含量催化劑，非鈾催化劑；開發(fā)

高質(zhì)子導電性、低氣體滲透性和高耐久性的質(zhì)子交換膜；開發(fā)

低電阻率、高孔隙率的氣體擴散層；開發(fā)能夠在極端環(huán)境下運

行的燃料電池及組件；優(yōu)化電堆散熱與進氣設計、優(yōu)化氫循環(huán)

泵的流量控制技術(shù)等方面，系統(tǒng)成本能夠降低一定幅度。由于

技術(shù)進步帶來的降本效應，會隨著技術(shù)成本度提高而減弱。

圖表23:技術(shù)進步條件下燃料電池成本下降情況（美元/儂）

技術(shù)等級6r技術(shù)示范應用、89

j優(yōu)化—，以光@短桌密海

從規(guī)模效應來看，按照美國能源部2017年最先進技術(shù)水平：

1）車用燃料電池系統(tǒng)在年產(chǎn)規(guī)模為1000套時，系統(tǒng)預測成本

為216美元/kw,其中電堆成本154美元/kw,占比71%；2）當

年產(chǎn)規(guī)模擴大至1萬套時，系統(tǒng)及電堆成本出現(xiàn)快速下行，其

中電堆成本將減少60%至61美元/kw,占系統(tǒng)比例59%；3）當

年產(chǎn)規(guī)模擴大至50萬套時，系統(tǒng)預測成本約為53美元/kw,其

中電堆成本26美元/kw,占比49%。進一步拆分電堆成本可以發(fā)

現(xiàn)，隨著產(chǎn)量規(guī)模擴大，催化劑與雙極板的成本占比增大，這

主要是因為兩者成本以材料成本（分別為鈾和金屬）為主，對

產(chǎn)量相對不敏感。

當前我國商用車燃料電池電堆成本處于3000-4000元/kw左右水

平，產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模處于1K套水平，我們預計到2025年，在為

期4年的“以獎代補”補貼新政驅(qū)動下，國內(nèi)燃料電池電堆生

產(chǎn)規(guī)模將突破10K套水平，屆時電堆生產(chǎn)成本在規(guī)模化生產(chǎn)、

技術(shù)進步共同推動下，將迎來快速下降，且核心部件的國產(chǎn)化

推進也將貢獻成本端下降；到2030年，預計國內(nèi)燃料電池電堆

生產(chǎn)規(guī)模將達到10萬套水平，此時規(guī)模化生產(chǎn)帶來成本下降的

難度加大，因此下降斜率將有所減緩。綜上，結(jié)合DOE給出的

氫燃料電池電堆降本路徑，以及我國節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路

線圖中給出的降本路徑，預計商用車燃料電池電堆在2025年、

2030年的目標成本分別為1000元/kw、400元/kw。

圖表25：我國車用燃料電池系統(tǒng)成本及電堆材料成本下降目標（元/kw）

儲氫系統(tǒng)由儲氫瓶、閥體、氫循環(huán)泵、管路及附件構(gòu)成，目前

國際市場均以70MPa氣態(tài)儲氫技術(shù)為主，國內(nèi)已實現(xiàn)商業(yè)化應

用的客車、物流車應用的儲氫瓶已35MPa的HI型瓶為主，并

有相當數(shù)量的國內(nèi)企業(yè)正在布局IV型瓶的技術(shù)研發(fā)與制造，未

來儲氫瓶技術(shù)將向著輕量化、高壓力、大容量、低成本的方向

發(fā)展。

根據(jù)我國節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖，在產(chǎn)業(yè)化技術(shù)路線

上，我國以邊產(chǎn)業(yè)化邊技術(shù)公關(guān)的方式，逐步提升相關(guān)技術(shù)參

數(shù)如質(zhì)量儲氫率、體積儲氫密度并降低系統(tǒng)成本達到產(chǎn)業(yè)化要

求，解決關(guān)鍵閥門組件的生產(chǎn)能力，滿足行業(yè)發(fā)展需求。在關(guān)

鍵的時間節(jié)點上：1)2025年實現(xiàn)質(zhì)量儲氫率到5.5%,體積儲

氫率到40g/L,單瓶6.0kg級車載儲氫能力，突破70Mpa儲氫

瓶批量化生產(chǎn)技術(shù)，并可開發(fā)出一體式高壓瓶閥；2)2030年實

現(xiàn)質(zhì)量儲氫率達到7.5%,體積儲氫率達到70g/Lo

我國目前儲氫系統(tǒng)的成本普遍在0.5萬元/kg左右，參照國內(nèi)外

技術(shù)目標仍有較大下降空間，按照我國節(jié)能與新能源技術(shù)路線

圖，預計到2025年、2030年車載儲氫系統(tǒng)的成本將逐步下降至

0.35萬元/kg、0.25萬元/kg。

圖裝27：中國儲氫系統(tǒng)成本下降目標(萬元/kg)

(2)能源使用成本

從能源使用成本影響因素來看，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，車輛的綜合氫耗水平有望逐

步下降。根據(jù)我國節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖，重卡的百公

里氫耗將從目前的10kg/100km分別降至2025年的

8kg/100km,2030年的7.5kg/100km水平。

圖表28：重卡百公里氫耗水平下降目標Ckg/100km)

美奈@親避能

氫氣終端銷售價格

氫氣在終端加注至氫燃料電池汽車時，需先后經(jīng)歷制取、存儲

運輸以及加注三大供應鏈環(huán)節(jié)，其終端銷售價格直接取決于這

三大環(huán)節(jié)的成本。由于當前氫能上游基礎設施與下游市場相互

制約，市場規(guī)模小導致企業(yè)成本分擔不足，且國內(nèi)整個供應產(chǎn)

業(yè)鏈的制儲運加各環(huán)節(jié)尚未打通，各種技術(shù)路線尚處于發(fā)展階

段，造成我國當前氫氣終端銷售普遍偏高的現(xiàn)象，據(jù)不完全統(tǒng)

計，當前我國氫氣終端銷售價格為50-80元/kg,遠無法滿足氫

能下游商業(yè)化運營。

未來氫能的終端價格降低需依靠上游產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的整合，尋

找更綠色、經(jīng)濟的氫氣來源、采用更高效的氫氣運輸渠道和更

安全的氫氣供應網(wǎng)絡。從長遠看，隨著用氫需求的擴大，結(jié)合

可再生能源的分布式制氫加氫一體站，結(jié)合集中式制氫與液氫

儲運的方案將會是主要的發(fā)展方向。結(jié)合節(jié)能路線圖發(fā)展規(guī)

劃，預計到2025年及2030年，我國氫氣終端銷售價格將分別

降低至40元/kg、25元/kg（對于氫能供應鏈分析及氫氣終端銷

售價格預測，我們將在氫能深度系列四中給予分析）。

核心結(jié)論1：基于以上核心因素假設，我們對載重大于31噸氫

燃料電池重卡全生命周期成本拆解及預測，發(fā)現(xiàn)燃料電池系統(tǒng)

及儲氫系統(tǒng)成本的降低，可以有效降低氫燃料電池重卡的初次

車輛購置成本，在不考慮政府補貼情況下，氫燃料電池重卡車

輛購置成本將從2020年的141萬/輛分別降至2025年的98萬

元/輛及2030年76萬元/輛；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，將大幅提升氫燃料電池重卡的

燃油經(jīng)濟性。

綜合車輛購置成本及能源使用成本的預測，我們預測了未來10

年氫燃料電池重卡全生命周期成本以及百公里成本，其全生命

周期成本將從2020年的508萬元/輛分別降至2025年440萬元

/輛及2030年的417萬元/輛，貢獻成本下降的主要驅(qū)動力在于

車輛購置成本的降低；相對于全生命周期綜合成本，百公里TC0

成本降幅更為明顯，到2030年，氫燃料電池重卡百公里TC0成

本將從2020年的846元下降至232元，年均降幅達12.1%,該

成本水平已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)與當前柴油重卡平價。

在以上氫燃料電池重卡全生命周期TC0成本預測基礎上，我們

進一步分析了氫能重卡購置成本趨勢以及百公里TC0成本趨

勢：

購置成本趨勢一一前期購置成本降低主要依靠優(yōu)化電堆成本來

實現(xiàn)，中后期降本重心或?qū)⑦w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(guī)模化及技術(shù)升級雙重因素推

動下，其在整車購置成本中的比例快速下降，其成本占比從

2020年的45.2%下降至2030年的22.2%；2）儲氫系統(tǒng)成本占

比則快速上升，其主要由于氫能重卡續(xù)航里程要求的提升過程

中，氫耗下降帶來的成本下降遠無法覆蓋氫氣儲存量提升帶來

的成本上升，因此展望2030年以后，氫能重卡購置成本降低的

重心或?qū)⑦w移至低成本、高密度的新型車載儲氫方案；3）剛性

成本部分，如車身、驅(qū)動系統(tǒng)等則因技術(shù)成熟，伴隨整車成本

下降而下降。

百公里TC0成本趨勢一一伴隨車輛購置成本絕對值及占比的雙

降，提升氫燃料使用經(jīng)濟性將是未來降低百公里TC0成本的重

心，同樣是未來氫能重卡超越柴油重卡經(jīng)濟性的關(guān)鍵一環(huán)：伴

隨電堆成本的下降，氫能重卡購置成本及占比持續(xù)降低，從

2020年的28%下降至2030年的18%；而能源使用成本占比則由

2020年71%上升至2030年的81%,其主要由于燃料電池堆壽命

提升帶來了續(xù)航里程及總行駛里程大幅改善，使得全生命周期

內(nèi)能源使用成本的逐步上升。

圖表30:氫燃料電池重卡購置成本趨勢

■燃料電池堆■氮循環(huán)系統(tǒng)?空氣系統(tǒng)■電池系統(tǒng)附件

■蓄電池系統(tǒng)■儲氫系統(tǒng)■驅(qū)動系統(tǒng)?車身及其他設施

100%

90%

80%

70%

60%

50%

40%

30%

20%

10%

0%

202020252030

豆嶷@無案智炸

3.2氫燃料電池汽車發(fā)展展望

起步期（2020-2025年）：氫能車市場以政策驅(qū)動為主，方向上

側(cè)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

車購置和加氫成本仍然較高，因此預計未來五年內(nèi)，政策扶持

成為氫能重卡發(fā)展主要驅(qū)動力：

1）成本方面：不考慮補貼的情況下，該階段大功率氫能重卡的

購置成本仍然較高，而較高的加氫成本（50-80元/kg）使得氫

能重卡的成本優(yōu)勢難以凸顯，系統(tǒng)功率及成本相對較低的客車

和中輕型物流車是該階段氫能車的主要車型；

2）從政策端來看：2020年9月推出的“以獎代補”政策或?qū)⒊?/p>

為該階段氫能車發(fā)展轉(zhuǎn)折點，其針對性更強，旨在推動關(guān)鍵技

術(shù)自主可控，且車型上側(cè)重于發(fā)展氫燃料電池中重卡等商用

車；此外，類比純電市場的發(fā)展，純電市場早期亦為政策驅(qū)

動，歷經(jīng)約10年才逐步走向市場化，而氫燃料商用車在中國于

2015年起步，仍需時間逐步成熟，因此該階段的發(fā)展將主要圍

繞政策扶持來展開。政府補貼能夠有效彌補氫燃料電池TCO的

成本劣勢，促進消費者的購買意愿，擴大下游應用需求并提高

上游生產(chǎn)規(guī)模。

加速期（2025-2030年）：基礎設施加大普及、技術(shù)革新及成本

下降提升氫燃經(jīng)濟性

1）基礎設施建設達到配套要求：當前加氫站覆蓋不足仍然是制

約氫燃料電池車發(fā)展的限制性因素之一。2019年3月'推動加

氫設施建設'首次寫入政府工作報告，并提出地方補貼政策支

持加基礎設施建設，而從中國加氫站建設運營的情況來看，截

至2020年底，中國累計建成118座加氫站，在建/擬建為167

座。到2020年，加氫站數(shù)量達到100座”的目標。其中建成的

加氫站已投入運營101座，待運營17座，投用比例超過85隊

隨著未來氫能車保有量的上升，以及加氫站建設成本的下降，

加氫站數(shù)量增長將進入加速期，預計到2025年達到500座，

2030年到1500座。類比當前約4800座左右天然氣（LNG）加

氣站規(guī)模所支撐起的天然氣重卡14萬年銷量以及50萬保有

量，如若順利建成1500座加氫站，在加氫站加注能力和規(guī)模與

加氣站類似的前提下，同樣有望支撐4-5萬年銷量以及15萬保

有量的氫燃料重卡的應用。

圖芨33:國內(nèi)加氫站保有量（座）

2019年3月5日“推動加氫設施建設”首次

寫入政府工作報告.并提出地方補貼需支

持加氫必礎設施，各地紛紛推出地方補

貼：2019年有20個左右的省市發(fā)布加氫站

建設地補政策

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