2023年氢燃料电池应用发展分析：如何在交通运输业得到应用？（摘要版）

行业概览|2023/02 www.leadleo.com 2023年 氢燃料电池应用发展分析：如何在交通运输业得到应用？ 2023ChinaHydrogenFuelCellIndustry2023年中国水素燃料電池産業 （摘要版） 报告标签：氢燃料电池系统、电堆撰写人：郭嘉咏 报告提供的任何内容（包括但不限于数据、文字、图表、图像等）均系头豹研究院独有的高度机密性文件 （在报告中另行标明�处者除外）。未经头豹研究院事先书面许可，任何人不得以任何方式擅自复制、再造、传播、�版、引用、改编、汇编本报告内容，若有违反上述约定的行为发生，头豹研究院保留采取法律措施、追究相关人员责任的权利。头豹研究院开展的所有商业活动均使用“头豹研究院”或“头豹”的商号、商标，头豹研究院无任何前述名称之外的其他分支机构，也未授权或聘用其他任何第三方代表头豹研究院开展商业活动。 氢燃料电池行业产业链如何？ 氢燃料电池行业的上游分别由氢燃料电池电堆和系统配件组成。燃料电池电堆作为氢燃料电池动力系统的主要零部件，近几年增长迅速，2021年燃料电池电堆�货量为757MW，同比增长128%，表明行业发展速度趋快。氢燃料电池系统发展初期主要依赖国外的产品与技术，随着技术发展部分零部件已实现国产化。氢燃料电池下游应用主要包括便携设备市场、固定式系统应用市场、交通运输应用市场三个市场。其中，在交通运输领域的装机率占到将近70%，氢燃料电池汽车成为汽车领域重要的发展方向之一。 氢燃料电池在汽车领域的发展现状是什么？ 氢燃料电池汽车、电动车、燃油车进行比较，氢燃料电池汽车的经济性凸显，降成本幅度大当前主要应用在商用车，主要原因在于氢燃料电池汽车能发挥载重量大、续航里程长的优势，适用于中长途、中重载运输。氢燃料电池商用车根据其应用场景可分为客运、货运等用途。氢燃料电池商用车的主要应用场景包括城市客运、城际客运、市政环卫、渣土运输、牵引运输等。氢燃料电池在中重卡细分领域已有初步占比，从微卡、轻卡、中卡到重卡，氢燃料电池占比提升明显，随着卡车额定载重增加，氢燃料电池占比逐渐提升，新能源重卡中氢燃料电池车辆占比7.44%。 观点摘要 氢燃料电池是一种非燃烧过程的能量转换装置，通过电化学反应将燃料和氧气的化学能转化 为电能，氢是燃料电池的最佳燃料。氢燃料电池的能量转化效率高，反应产物仅为水，从根本上消除了温室气体的排放。燃料电池技术的不断成熟带动了以燃料电池为核心的氢燃料电池汽车、叉车、船舶、轨道交通，热电联供、分布式发电、移动电源、辅助电源的应用。 交通运输领域是目前燃料电池的主要应用场景，燃料电池车系统装机功率绝对领先。氢燃料电池上游涉及众多核心零部件，中游为集成系统，下游应用主要包括便携设备市场、固定式系统应用市场、交通运输应用市场。到2050年，氢能在交通领域的需求量将达到15.4亿吨/年，增长空间及 占比均位列第一，中国对于氢燃料电池分车型的补贴政策调整将更加贴合下游应用场景需求 精华摘要 中国乘、商用车电气化处于不同的发展阶段，商用车减排潜力巨大，燃料电池在中重卡细分领域已有初步占比，从微卡、轻卡、中卡到重卡，燃料电池占比提升明显 燃料电池车、纯电动汽车、燃油车对比 指标 燃料电池汽车 纯电动汽车 燃油车 动力系统 燃料电池系统 锂电池 内燃机 加注物 氢 电 汽油或柴油 安全性 风险主要来自于氢气储存和加氢过程 风险主要来自于电池系统，高质量功率密度与安全性 难以兼容 不适用 低温性能 -30℃低环境温度自启动， -40℃低温存储 常规锂电池在-20℃以下低环境温度无法充电，且里程损失可能达到约30% -18℃以下环境温度需要配置高性能发动机润滑油、进气道低温预热装置和高能辅助点火装置并执行相应冷启动作业 环境保护 工业副产氢、天然气重整制氢可减少碳排放，可再生能源制氢可实现零排放 污染部分转移到上游 排放CO2、CO、SO2等温室 续航里程（商用车） 较长，500公里以上 受限，200-400公里 约500公里 完全加注/充电时间 5-15min 2-8h 10min 能量转换效率 50-60% 不适用 30-40% 加注/充电服务基础设施 加氢站，当前仍较稀缺 充电桩，重点城市覆盖 加油站，普及 应用领域 中长距离、重载运输 中短距离运输 普适 2021-2030年E中国燃料电池车、纯电动汽车、燃油车百公里综合成本对比 单位：元/百公里 1,000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 924 20212030E 折旧成本维修保养成本加注/充电成本 -51.8% 445 125 90 210 75 230 639 250 85 200 -8.1% 441405 120 71 120 20212030E +1.8% 528538 196 196 87 104 245 238 20212030E 来源：亿华通招股说明书、头豹研究院 燃料电池商用车主要应用场景 主要应用场景类型 车辆运行场景特点 主要车型 《新能源汽车推广车型目录》占比 燃料电池功率区间 城市客运、城际客运 城市公交车运行线路主要是城内各支、干线，城际公交车运行路线以城内、城郊路线为主，日均运营路线较长 10-12m公交车、 8m旅游公交车等 71.7% 30-120kW 城市货运、城际货运 日均运输距离要求高，时效要求高，涉及重载运输、冷链运输、特殊货物运输等多种场景 6-12m厢式运输车、冷藏车、保温车等 18.3% 30-110kW 市政环卫 日均运输距离较短，作业时间长，载重需求高 垃圾车、洒水车、洗扫车、路面养护车等 5.2% 30-120kW 渣土运输 运输场景以城市基建、房地产开槽等为主，运行线路相对固定 以自卸车为主 1.7% 100kW以上 牵引运输 用于矿石、钢材等大宗商品原材料运输，运行线路相对固定，以中短途距离运输为主 载货牵引车、半挂牵引车等 3.1% 100kW以上 2021年燃料电池车型结构 乘用车,1% 2021年中国新能源商用车细分领域 各技术路线占比 客车,55% 专用车,44% 中卡（6-14t）, 6% 重卡（＞14t） 94% FCV,HEV, 1.69%2.65% BEV,95.66% 新能源客车,61% 新能源卡车,39% FCV,HEV,1.35%1.61% BEV,97.04% 40,000 20,000 0 单位：辆 2021年中国新能源卡车细分领域各技术路线占比 1,391 209 10,449 36,992 FCV,HEV, 7.44%0.18% BEV,92.38% FCV,HEV, 3.45%1.73% BEV,94.82% FCV,HEV,0.01%3.40% BEV,96.59% 重卡中卡轻卡微卡 BEV,100.00% 2021年中国燃料电池汽车、电动车、燃油车百公里综合成本为924元、441元、528元。到2030年我国燃料电池汽车、电动车、燃油车百公里综合成本为445元、405元、538元，同比增长-51.8%、-8.1%、+1.8%，燃料电池汽车的经济性凸显，降成本幅度大当前主要应用在商用车，主要原因在于燃料电池汽车能发挥载重量大、续航里程长的优势，适用于中长途、中重载运输。燃料电池商用车根据其应用场景可分为客运、货运等用途。燃料电池商用车的主要应用场景包括城市客运、城际客运、市政环卫、渣土运输、牵引运输等。燃料电池初步撬动新能源中重卡市场占比，燃料电池在中重卡细分领域已有初步占比，从微卡、轻卡、中卡到重卡，燃料电池占比提升明显，随着卡车额定载重增加，燃料电池占比逐渐提升，新能源重卡中燃料电池车辆占比7.44% 来源：GGII、CADA、亿华通招股说明书、头豹研究院 氢燃料电池系统发展初期主要依赖国外的产品与技术，随着技术发展部分零部件已实现国产化。氢燃料电池系统包括具备自主核心技术（新源动力、亿华通等）、引进技术具备规模化生产能力（重塑股份、鸿力氢动等）、投资和产业链合作方式（雄韬股份等）三类供应商。氢燃料电池系统生产企业中，鸿力氢动以30.36%的占比排在第一位，亿华通占比为22.96%，位居第二。 氢燃料电池上游由氢燃料电池电堆和系统配件组成，中游集中度较高，随着技术发展部分零部件已实现国产化，下游交通领域将成为氢燃料电池下游应用市场的重要突破口 空压机 储氢瓶 2021年中国氢燃料电池 系统成本占比 800 2021年中国氢燃料 电池电堆�货量 757 增湿器,6% 单位：MW 系氢循环系统 统配 直流电压变 换器,8% 空气供给系统,8% 车载储氢系统,15% 其他,3% 700 600 500 400 上游 件 燃料 电池电堆,60% 332 300 200 100 0 180 201920202021 氢燃料电池行业的上游分别由氢燃料电池电堆和系统配件组成。其中燃料电池电堆是氢燃料电池系统的主要零部件，占据燃料电池系统成本60%的比例，其次为车载储氢系统，占比达到15%。燃料电池电堆作为氢燃料电池动力系统的主要零部件，近几年增长迅速，2021年燃料电池电堆�货量为757MW，同比增长128%， 表明行业发展速度趋快。 中游 气体扩散层 膜电极 双极板 氢燃料电池电堆 氢燃料电池行业产业链 氢燃料电池系统 企业名称 2022年半年装机量 （MW） 占比 鸿力氢动 30.83 30.36% 亿华通 23.32 22.96% 重塑股份 12.22 12.03% 国氢科技 6.51 6.41% 东方氢能 4.86 4.79% 下游 2019-2021年中国氢燃料电池汽车 4,000 单位：辆 2,833 产销量情况 产量销量 1,777 2,0001,199 2,737 1,1771,586 0 201920202021 氢燃料电池下游应用主要包括便携设备市场、固定式系统应用市场、交通运输应用市场三个市场。其中，在交通运输领域的装机率占到将近70%，氢燃料电池 汽车成为汽车领域重要的发展方向之一。 氢燃料电池整车 重型卡车大型客车 船舶 专用车 乘用车 交通领域 碳中和目标下我国道路交通需实现全面电动化，预测2025年氢燃料电池系统规模将达到252亿元， 2021-2025CAGR接近90% 氢燃料电池汽车领域市场规模 2021-2025年E中国氢燃料电池系统市场规模（汽车领域） 单位：亿元 CAGR=87.96%252.60 146.37 84.81 49.14 26.35 300.00 250.00 200.00 150.00 100.00 50.00 0.00 20212022E2023E2024E2025E 氢燃料电池系统市场规模 氢燃料电池系统 装机规模（MW） 15,000 10595.79 10,000 5101.74 5,000 2456.42 527.00 1182.73 0 2021 2022E 2023E 2024E 2025E 目前我国商用车的温室气体排放占道路交通的77%，以中重型商用车为主，同时，我国汽车交通电气化率不足3%，碳中和目标下我国道路交通需实现全面电动化。燃料电池是中重型商用车领域脱碳的重要技术路线，根据《氢能产业中长期发展规划 （2021-2035年）》，预计到2025年，中国燃料电池汽车保有量约5-10万辆，2035年约100万辆。 燃料电池系统价 格（元/kW） 6,0004,000 5000.00 4154.84 3452.54 2868.94 2384.00 2,0000 2021 2022E 2023E 2024E 2025E 根据《节能与新能源汽车技术路线图2.0》规划，2025年我国燃料电池车保有量将达到10万辆氢燃料汽车，按照2021-2025年年均复合增速，预计2025年燃料电池系统销量约为45,322辆；随着燃料电池在中重卡等商用车领域的推广，大功