2022氢燃料电池行业研究报告

“以奖代补”政策实施，氢燃料电池车产业化提速 氢燃料电池凭借能效高、零排放等能源优势，将成为氢能在交通运输领域核心增量应用。在“2060碳中和”背景下，氢燃料电池汽车将助力交通运输实现深度脱碳，且将率先在商用车尤其是重卡领域中得到应用，与纯电动实现差异化场景布局。 燃料电池系统国产化率持续提升，近年有望实现全国产化 当前燃料电池系统国产化程度已从2017年的约30%提升至60%-70%，电堆、膜电极、空压机、氢气循环泵等核心部件均可自主生产，气体扩散层、催化层和质子交换膜等核心材料也在加速研发中，普遍处于送样测试验证阶段，我们预计未来2-3年氢燃料电池产业链有望完全实现国产化供应。 到2030年氢燃料电池重卡TCO有望实现与柴油重卡平价 经过多年发展，当前燃料电池汽车产业已逐步由基础布局向市场化、规模化方向发展，但高企的成本依然是氢能车最大的限制性因素，我们对未来10年氢燃料电池重卡全生命周期成本做出预测，在政策支持、技术进步、国产化水平提升、规模化生产等多因素加码下，到2030年氢能重卡TCO将实现与柴油重卡平价。 投资建议 结合氢能重卡降本路径，我们区分不同发展阶段建立投资框架： 1）2020-2025年（起步期）。该阶段基础设施配套和氢燃料电池汽车的技术尚不成熟，整车购置和加氢成本仍然较高，政策扶持成为该阶段氢能车发展主要驱动力，且方向上侧重发展中重卡，市场空间有望达到百亿规模，该阶段贴近终端氢能重卡需求的燃料电池堆及系统供应商将率先受益，因此重点关注具备燃料电池系统整合能力及整车客户群体基础的供应商，如亿华通、重塑股份等。 2）2025-2030年（加速期）。随着基础设施加大普及、技术革新和成本下降推动产业进入发展加速期，到2030年年销规模有望达到10万辆水平，市场空间有望达到千亿规模，该阶段产业链上下游将迎来首次规模化放量，电堆、核心零部件及材料等都将受益此阶段规模增长，单位价值量角度建议首先关注空压机&氢循环（雪人股份、汉钟精机、金士顿、势加透博等）及储氢瓶（中材科技、中集安瑞科、国富氢能等），其次关注上游核心材料催化剂（贵研铂业、济平新能源等）及质子交换膜（东岳集团）。 风险提示 核心技术突破不及预期、成本下降不及预期、基础设备配套不及预期 1投资聚焦 研究背景 “2060碳中和”背景下，氢燃料电池凭借能效高、零排放等能源优势，将助力交通运输实现深度脱碳，应用场景上优先发展氢能中重卡，与纯电动实现差异化场景布局。 创新之处 在本篇氢能行业深度系列三中，我们从氢燃料电池汽车应用出发，重点分析了氢燃料电池核心材料及部件的国产化情况，并针对氢燃料电池汽车领域将率先实现应用突破的氢能重卡建立了全生命周期成本（TCO）模型，且对氢能重卡降本路径进行预测及分析，指出氢能重卡在不同发展阶段的表现特征。 核心结论 结论一：燃料电池系统近两年有望实现全国产化 燃料电池系统（包含燃料电池堆及辅助系统）是氢燃料电池汽车核心构成及主要成本项。当前燃料电池系统国产化程度已从2017年的约30%提升至60%-70%，电堆、膜电极、空压机、氢气循环泵等核心部件均可自主生产，气体扩散层、催化层和质子交换膜等核心材料也在加速研发中，普遍处于送样测试验证阶段，我们预计未来2-3年氢燃料电池系统有望完全实现国产化供应。 结论二：氢能重卡全生命周期成本到2030年有望实现与柴油重卡平价 车辆购置成本、能源使用成本是影响氢能重卡全生命周期成本的核心因素，通过建立降本预测模型，我们预测了氢能重卡的降本节奏并对氢能重卡未来10年做出发展展望： 1）根据本篇报告模型预测，到2030年，氢燃料电池重卡百公里TCO成本将从2020年的846元下降至232元，年均降幅达12.1%，该成本水平能够实现与当前柴油重卡平价，技术进步与规模化将是氢能车降本核心驱动力。 2）未来10年氢燃料电池汽车将经历二阶段发展：2020-2025年为发展起步期，氢能车市场以政策驱动为主，方向上侧重发展中重卡，预计到2025年氢燃料商用车年销规模有望达到1万辆水平，市场空间处于百亿规模；2）2025~2030年随着基础设施加大普及、技术革新和成本下降推动产业进入发展加速期，到2030年年销规模有望达到10万辆水平，市场空间有望达到千亿规模。 2“以奖代补”政策实施，氢燃料电池车产业化提速 2.1氢燃料电池车助力道路交通深度脱碳，是氢能核心增量领域 氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置，可实现氢能的移动化、轻量化和大规模普及，能广泛应用于交通、工业、建筑、军事等领域。在道路交通领域中，氢能凭借零污染、可再生、加氢快、续航足等优势，被誉为车用能源的“终极形式”，其中商用车又是未来氢燃料电池在道路交通领域的核心增量。 图表1：氢燃料电池细分应用领域众多 图表2：全球燃料电池不同应用领域装机量（千套） 图表3：全球燃料电池不同应用领域装机量（MW） 2.2政策导向明确，“以奖代补”新政或为氢能车行业重要转折点 我国自“十五”确立了以纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车为“三纵”，以多能源动力总成控制系统、驱动电机和动力电池为“三横”的新能源汽车“三纵三横”布局，燃料电池汽车产业即成为新能源汽车版图重要组成，在政策端得到不断支持和完善。通过梳理近二十年各部委所颁布的燃料电池汽车产业政策，从“三纵三横”到“以奖代补”，我国燃料电池汽车产业政策配合着国内燃料电池汽车产业实际运行情况，先后经历了发展目标确立、技术路线制定、产业发展规划，到目前的示范应用阶段，可以说燃料电池汽车产业已逐步由基础布局向市场化、规模化方向发展。 图表4：氢燃料电池汽车产业政策轨迹图 “以奖代补”政策实施或为氢能车行业转折点。2020年9月五部委联合发布《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》，该项政策的推出，将取消以往“国补+地补”的补贴模式，转为由中央政府将政策奖励下发给城市示范群所在的地方政府，由地方自主制定并实施产业发展奖励政策，因地制宜发展氢燃料电池产业，避免了以往“大水漫灌”式补贴，新政将促进上游技术突破、驱动下游应用及基础设施发展，真正惠及产业链上下游玩家。从政策实施目标来看，规划争取通过4年左右时间，建立氢能和燃料电池汽车产业链，关键核心技术（电堆、氢气循环系统、空压机、膜电极、双极板、催化剂、碳纸、交换膜）取得突破，且要求示范城市群在第1-4年间实现至少2项、4项、5项、7项的本土化突破落地。我们认为“以奖代补”政策的实施或将成为氢燃料电池汽车产业重要的转折点，政策推动下核心技术的有效突破将为未来规模化降本打牢坚定基础，避免技术卡脖子而带来产业发展停滞。 图表5：“以奖代补”新政与往年补贴政策区别 各省密集出台氢能规划，按规划到2025年氢能车进入10万辆级别规模。目前，全国已有不少省份提出了氢能产业发展目标，其中北京、广东、上海、山东等省市均发布了氢能源相关专项政策或规划，明确氢能产业发展目标。我们统计了各省份提出的燃料电池汽车销量规划及目标，到2025年国内燃料电池汽车年销量合计将突破10万辆，加氢站将突破1000座，届时氢燃料电池汽车整体达到十万台级规模，产业将逐步由补贴驱动转向市场化驱动。 图表6：中国各省份氢能产业发展目标 2.3应用路径上优先发展商用车，与纯电实现差异化场景布局 2020年10月，工信部及汽车工程学会发布了《节能与新能源汽车技术路线图2.0》，路线图中明确了燃料电池汽车的推广应用路径，提出燃料电池汽车以客车和城市物流车为切入领域，重点在可再生能源制氢和工业副产氢丰富的区域推广中大型客车、物流车，逐步推广至载重量大、长距离的中重卡、牵引车、港口拖车及乘用车等，实现氢燃料电池车更大范围的应用。 “以奖代补”新政鼓励车型朝大功率与重载方向发展。在2020年9月发布的“以奖代补”新政中，大功率、高载重的重卡同样成为补贴最多的车型，以2021年积分标准测算，其中功率≥110kw，载重31吨以上的重卡最多可享受国补50.4万元，假设地补按照1:1比例实施，则该型号重卡最多可享受补贴100万元，而当前配备110kw功率的燃料电池重卡售价仍普遍在130~150万元左右，对比同规格的柴油重卡销售价格，实施完补贴后的氢燃料重卡将在初次购买成本上获得优势。 图表7：“以奖代补”新政中各燃料电池车型奖励金额（万元） 技术特性上氢燃料电池汽车也更适合向重卡方向优先突破。当前交通领域电动化技术解决方案主要为纯电动及燃料电池，两者对比各有明显优劣势。其中，氢燃料电池优势在更高的功率和能量密度，在载重和续航方面有优势，而在加氢站等配套设施方面相较纯电存在劣势；而对于纯电车，虽然续航能力有弱势，但是满足城市内的公交、物流车、环卫等短途行驶的续期，也由于当前的成本优势，短期内城市内交通工具的纯电化会更加迅速。因此，从技术特性上，氢燃料电池汽车适用的应用场景主要包括固定路线、中长途干线、高载重： 1）固定路线：便于配套加氢站等基础设施，如矿山短倒、港口、物流园区内等相对封闭和固定路线的场景，方便氢燃料汽车布局加氢站等配套能源加注设施； 2）中长途干线：里程在400-800公里左右，超过纯电的续航上限将成为氢燃料汽车的优势应用场景区间。 3）高载重：纯电车型由于电池能量密度提升空间有限，重卡匹配一定续航里程的电池必然导致自重较大，因此氢燃料过渡到液氢路线后车重较纯电优势进一步放大，在载重量具有更大需求的场景上将更有优势。 图表8：氢燃料电池汽车与纯电动汽车对比（以重卡为例） 3燃料电池系统国产化率持续提升，有望打通全产业链 3.1燃料电池系统是氢燃料电池汽车的核心环节 在氢燃料电池车中，燃料电池系统是氢能车的核心构成，按结构来拆分主要包括燃料电池堆及辅助系统（简称BOP，包含氢循环系统、空压机、水热管理系统等）。 从成本端来看，燃料电池系统在氢能车购置成本中占比超过60%，而电堆成本在系统中占比同样超过60%，是氢燃料电池汽车占比最高的成本项。 图表9：氢燃料电池汽车工作原理及成本构成 技术路线方面，质子交换膜燃料电池是车用主流技术。燃料电池按导电离子类别可分为酸性燃料电池、碱性燃料电池（AFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）和烙融碳酸盐燃料电池（MCFC），其中酸性燃料电池可分为PEMFC（质子交换膜）、直接醇类燃料电池（DMFC）和磷酸燃料电池（PAFC）。PEMFC具有功率密度大、重量轻、体积小、寿命长、工艺成熟、可低温下快速启动和工作等突出优点，被认为是将来车用燃料电池最理想技术方案。此外，在各技术路径中，固体氧化物燃料电池有望在储能等领域具有发展空间。 图表10：当前车用燃料电池以质子交换膜燃料电池（PEMFC）为主流路线 从全球各技术路线的燃料电池实际装机量情况看，质子交换膜燃料电池（PEMFC）装机量占比近几年保持在75%左右水平，是当前技术成熟度最高，装机量占比最高的燃料电池技术路线。 图表11：全球燃料电池装机量（MW，按技术路线分类） 国内燃料电池产业仍处于导入期，竞争格局尚未明朗。2020年中国氢燃料电池系统装机量为80.4MW，同比下降36%，相较于锂电池近几年百吉瓦时规模的装机量，燃料电池系统装机量显示该产业仍处于导入期阶段。从竞争格局来看，GGII数据显示，2020年中国氢燃料电池系统装机量TOP5企业为爱德曼、亿华通、重塑、广东探索、潍柴动力，相较于2019年，除亿华通及重塑仍在TOP5之内，剩余企业份额及排名均发生较大变化，说明当前产业竞争格局尚未明朗，龙头企业尚未体现出足够的议价力，我们认为未来随着氢燃料电池市场规模的扩大，一批优质龙头企业将在快速成长并形成竞争壁垒，产业竞争格局将形成金字塔结构。 图表13：2019年（左）及2020年（右）国内燃料电池系统市场份额情况 图表12：国内燃料电池系统装机量情况（MW） 3.2关键材料及部件国产化率持续提升，近年有望实现完全国产化 燃料电池系统国产化率持续提升，预计未来2~3年有望实现完全