氢燃料电池应用发展分析：如何在交投打下得到应用？

行业概览| 2023/02 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 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%。 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年燃料电池电堆出货量为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。 行业概览| 2023/02 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 指标动力系统加注物 燃料电池汽车燃料电池系统氢 纯电动汽车锂电池电 燃油车内燃机汽油或柴油 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 风险主要来自于氢气储存和加氢过程 安全性 不适用 -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 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% -30℃低环境温度自启动，-40℃低温存储 低温性能 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 环境保护 污染部分转移到上游 排放 CO2 、CO、SO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 能量转换效率加注/充电服务基础设施应用领域 50-60% 不适用 30-40% 加氢站，当前仍较稀缺 充电桩，重点城市覆盖 加油站，普及 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924 折旧成本 维修保养成本 加注/充电成本 1,000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 +1.8% -51.8% 538 -8.1% 528 639 445 441 405 196 104 196 87 245 230 90 125 2030E 250 71 120 2021 200 85 120 2030E 75 210 238 2021 2021 2030E 燃料电池商用车主要应用场景 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% 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 氢燃料电池行业产业链 2021年中国氢燃料电池电堆出货量 2021年中国氢燃料电池系统成本占比 双极板膜电极 空压机储氢瓶 通领域 电池整车 重型卡车 下游 2019 2020 2021 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。 大型客车 船舶 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 氢燃料电池系统市场规模 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。 氢燃料电池系统装机规模（MW） 15,000 10595.79 10,000 5101.74 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，大功率燃料电池需求增加，根据2016-2021年燃料电池平均装机功率的提升趋势及保有量及单车装机功率，在单车装机功率及燃料电池车销量提升的推动下，预计2025年燃料电池系统装机规模为10,595MW；根据《节能与新能源汽车技术路线图2.0》对保有量的规划以及DOE对规模化燃料电池系统降本通道的预测，预计2025年燃料电池系统价格将降至2,384元/kW，对应2025年燃料电池系统规模将达到252亿元，2021-2025CAGR接近90%。 5,000 2456.42 1182.73 527.00 2021 2022E 2023E 2024E 2025E 燃料电池系统价格（元/kW） 6,000 5000.00 4154.84 3452.54 4,000 2868.94 2384.00 2,000 2021 2022E 2023E 2024E 2025E 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 2050年全球氢能应用的碳减排 单位：GT 燃料电池车分车型补贴政策 单位：万元 据国际氢能委员会预测，到2050年，全球氢气需求将达到78EJ/年，合54亿吨/年，占终端能源需求的18%，减少60亿吨二氧化碳排放。其中，交通运输领域氢气需求量将达到22EJ/年，合15.4亿吨/年，占氢气总需求量28%，增长空间及占比均位列第一。 重卡车利用其差异化优势推动氢燃料电池发展。在最新的氢燃料电池补贴政策中，相较上一版，对重卡车型细分重量级别，将重卡拆分成12-25t、25-30t、＞31t三个级别进行差异化补贴。对中重卡补贴进行区分，拉大两车型补贴力度。重型货车补贴倾斜则在新政中更加突出，补贴上升，对于31t以上的重型货车来说单车补贴上限涨幅达36.5%，31t燃料电池重卡与传统燃油车相比已实现平价，补贴差异化将拉大地区成本竞争优势。补贴政策的调整更加贴近氢燃料汽车的实际应用场景需求。