氢能产业已开启商业化进程清氢社会碳和未来

1、氢能产业已初步迈入商业化阶段发展氢能产业，推动能源体系深度变革氢能是理想的清洁能源，使用过程无污染、无碳排，与我国双碳目标既定方向一致；良 好的理化性质使其可以参与替代化石能源，保障我国能源安全；且氢气制取方式多样， 可以增强能源体系的灵活性和稳定性。氢能是未来能源体系变革过程中不可或缺的一环。发展氢能产业与我国碳达峰碳中和目标相契合氢能是清洁、低碳能源，在使用过程中不产生额外污染，也不产生 CO2 排放。按照氢能的制取方式，可将氢能划分为灰氢、蓝氢和绿氢：其中，（1）灰氢：从化石燃料制取的氢气，碳排放强度高；（2）蓝氢：化石燃料制氢+CCS（即碳捕集技术）制取的氢气，碳排放强度低；（3）绿氢

2、：可再生能源电解水制取的氢气，几乎没有碳排放。氢能是低碳经济的重要组成部分，虽然部分制氢过程可能产生碳排放，但未来随着绿氢的推广，氢能产业的碳排放预计将显著减少，有助于实现双碳目标。据 IEA 预测，2021- 2050 年，氢能在全球降碳行动中的累计贡献度为 6。图 1：灰氢、蓝氢、绿氢的含义图 2：2021-2050 年多种降碳方式的累计贡献度（全球）电动化 19.0%按碳排放强度划分灰氢 化石燃料制取 碳排放强度高蓝氢 化石燃料制取+CCS 碳排放强度低可再生能源35.0%科技进步 13.0%绿氢 可再生能源电解水制取几乎没有碳排放减少煤炭、石油的利用5.0%氢能 6.0%行为和需求变化

3、CCUS 11.0%国际新能源网，IEA. Global Hydrogen Review 2021，在碳中和背景下，碳排放是能源利用过程中需要考虑的重要问题，我国当前面临着较大的降碳压力。2021 年 9 月，我国提出 2025、2030 及 2060 年碳达峰碳中和具体目标，其中要求 2025 单位 GDP CO2 排放比 2020 年下降 18；而到 2030 年，要求单位 GDP CO2排放比 2005 年下降 65以上，CO2 排放量达到峰值。因此，发展氢能产业与我国碳达峰碳中和目标相契合。表 1：我国碳达峰、碳中和主要目标指标202520302060单位 GDP 能耗比 2020 年

4、下降 13.5大幅下降单位 GDP CO2 排放比 2020 年下降 18比 2005 年下降 65 以上非化石能源消费比重202580以上森林覆盖率24.1025森林蓄积量180 亿立方米190 亿立方米风电、光伏装机容量12 亿千瓦以上中国政府网中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见，发展氢能产业能减轻我国能源对外依存度能源是国民经济发展的重要支撑，能源安全直接影响到国家安全，我国能源对外依存度较高，2021 年原油对外依存度超 70，天然气对外依存度超 40。而氢气的单位热值为 143MJ/kg，是传统能源汽油和天然气的 3 倍多，同等质量的氢气燃烧效率

5、更高，可在交通运输等领域替代石油等传统能源，降低能源对外依存度，保障我国能源安全。图 3：我国原油、天然气对外依存度%80706050403020102001200220032004200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019202020210-10-20Wind，原油对外依存度天然气对外依存度表 2：氢气与汽油蒸汽、天然气的性质比较技术指标单位氢气汽油蒸汽天然气爆炸极限4.1-751.4-7.65.3-15燃烧点能量MJ0.020.20.29扩散系数110-5 m2/s6.110.551.61质量能量密度MJ/kg1

6、434442中国氢能联盟中国氢能源及燃料电池产业白皮书（2019），发展氢能产业可增强能源体系的灵活性和稳定性我国风电、太阳能发电装机总量增速较快，2017-2021 年 5 年间，我国风电装机容量 CAGR 达到 18.96 ，太阳能发电装机容量 CAGR 达到 23.82 ，清洁能源消纳工作始终是做好风光发电的重要一环。由于氢气的制取、储存方式多样，可与能源体系中的不同部门相连接，利用氢能可以增强能源体系的灵活性和稳定性。未来可能出现的能源体系与现有体系的最大不同在于利用不同的能源供应交运、建筑和工业领域，特别是在电力、热力、液体燃料和气体燃料的输配上采用不同的能源网络。当前的能源体系严重

7、依赖于化石能源，而未来氢能可以联系不同层面的基础设施，在能源体系中扮演关键角色。氢气要体现出能源属性，密切需要燃料电池和电解槽的发展，二者可以实现氢能与电能的相互转化，同时燃料电池也可以使用天然气、甲醇等。3.5亿千瓦时3.0风电CAGR: 18.96% %光电CAGR: 23.82%12.52.01.51.00.50.0图 4：我国风电、太阳能发电装机情况图 5：氢能的利用可以增强能源体系的灵活性，IEA. Technology Roadmap - Hydrogen and Fuel Cells，2009010氢能产业已初步商业化，发展脉络愈发清晰氢能产业的发展十分重要，上层规划日益明确，我

8、国也已开始具备将氢能产业商业化的能力，产业结构逐渐清晰，我国有能力参与到全球氢能产业的建设进程中去。从中央到地方，产业政策持续完善我国早在 2006 年国家中长期科学技术发展规划纲要（2006-2020 年）中就提出发展制氢制取、储存和输配技术，2019 年政府工作报告中首次提到发展加氢等基础设施建设。近两年，氢能领域相关政策频繁出台，“制、储、运、用”四大环节发展路径日益清晰。图 6：氢能领域相关政策梳理中国政府网，国家能源局官网，国务院新闻办公室网站，发改委官网，我国已在氢能产业部分环节提出明确发展目标，今后十年我国燃料电池汽车保有量有望达到 100 万辆。中国汽车工程学会发布的节能与新能

9、源汽车技术路线图 2.0（下称路线图 2.0）中提出，到 2025 年，我国燃料电池汽车保有量达到 10 万辆左右，到 2030 年达到 100 万辆左右；2025 年燃料电池系统产能超过 1 万套/企业，2030 年超过 10万套/企业。另外，规划中还对燃料电池汽车的冷启动温度、续航里程、经济性、寿命和成本等性能参数提出了发展目标，推动燃料电池汽车产业商业化。图 7：节能与新能源汽车技术路线图 2.0燃料电池汽车领域路线图中国汽车工程学会节能与新能源汽车技术路线图 2.0，表 3：2025-2035 年燃料电池汽车相关发展目标项目202520302035燃料电池汽车保有量（万辆）101001

10、00燃料电池电堆冷启动温度（）-40-40-40商用车用电堆体积功率密度（Kw/L）2.533寿命（h）165003000030000电解水制氢加氢站成本（元/kW）1200400400乘用车用电堆体积功率密度（Kw/L）466寿命（h）550080008000成本（元/kW）1800500500中国汽车工程学会节能与新能源汽车技术路线图 2.0，部分氢能示范城市已提出燃料电池汽车推广目标，到 2025 年，上海、武汉等城市燃料电池推广总数为 83140103140 辆，若进程顺利，可完成路线图 2.0中的规划目标。表 4：部分氢能示范城市燃料电池汽车推广目标省/市规划名称2020 年发展数量

11、（辆）2025 年发展数量（辆）上海上海市燃料电池汽车发展规划300030000武汉武汉氢能产业发展规划2000-300010000-30000佛山佛山市氢能产业发展规划（2019-2030 年）550011000河北河北省推进氢能产业发展实施意见2500（2022 年）10000成都成都市氢能产业发展规划（2019-2023 年）2000（2023 年）浙江浙江省加快培育氢能产业发展的指 意见1000（2022 年）苏州苏州市氢能产业发展指 意见（试行）80010000山 山 省 燃料电池汽车产业发展规划7007500天津天津市氢能产业发展行动方案（2020-2022 年）1000（2022

12、 年）潍坊潍坊市氢能产业发展 年行动计划（ 2019-2021 年）640（2021 年）合计19140-2014083140-103140亿 通招股书，产业链条逐步打通，技术路线日渐明确目前氢能产业已经开始形成“制、储、运、用”四大环节，氢能的利用方式逐渐多元化。上游制取环节，目前主要有化石能源制氢、工业副产氢和电解水制氢等方式；中游储运 环节存在气态、液态、固态等方式，加氢站等基础设施建设也是重要部分；下游应用环 节，当前氢能主要应用在工业领域，未来有望扩展为交通、工业、建筑、储能等多领域。氢能应用交通工业储运方式乘用车钢铁高压气态储运商用客车炼油液态储运卡车合成氨与合成甲醇固态储运轨道交

13、通车建筑有机液体储运船舶分布式发电储能燃气管道掺混化石能源制氢工业副产氢氢能制取氢能储运图 8：氢能产业链示意图资料来源：韩笑等全球氢能产业政策现状与前景展望，图 9：氢能的多种供应方式IHS Markit，补贴政策思路转变，以奖代补推动示范群发展新能源汽车补贴政策以购置补贴为主，近几年补贴力度逐年退坡。2010 年，新能源汽车补贴政策以动力电池组能量来确定补助金额。到 2013 年，国家逐渐确定了完整连续的补贴政策，即以纯电续驶里程为标准，2013 年最高额的补助金额为每辆 6 万元，实现这一金额的标准为纯电动续驶里程大于等于 250 公里。2014 年、2015 年补助标准分别在 2013

14、 年的基础上减少 10、20。到 2016 年最高额的补助金额为每辆 4.4 万元，较 2013年下降了 26.7。此后的两年间政策稳定，到 2019 年出现明显政策退坡趋势，最高额的补助金额为每辆 2.5 万元，且实现这一金额的标准也上升到纯电动续驶里程大于等于 400公里。2020 年这一数额进一步减少到 2.25 万元每辆，2021 年减少到 1.26 万元每辆。图 10：我国新能源汽车历年补贴政策2010年纯电动乘用车补贴3000元/kWh-补贴上限6万元/辆2013年纯电动乘用车纯电续驶里程大于等于250公里-6万元/辆2014年纯电动乘用车纯电续驶里程大于等于250公里-5.4万元

15、/辆2015年纯电动乘用车纯电续驶里程大于等于250公里-4.8万元/辆纯电动乘用车纯电续驶里程大于等于250公里-4.4万元/辆2016年2019年纯电动乘用车纯电续驶里程大于等于400公里-2.5万元/辆2020年纯电动乘用车纯电续驶里程大于等于400公里-2.25万元/辆2021年纯电动乘用车纯电续驶里程大于等于400公里-1.26万元/辆中国政府网，氢能、燃料电池领域补贴政策近两年出现转变，以奖代补、积分制等新形式出现。在2020 年以前氢燃料电池的补贴政策与新能源汽车类似，都是分车型制定相应补助标准。2020 年出台关于开展燃料电池汽车示范应用的通 后， 2021 年又相 推出了5

16、示范城市群。此后，氢能源燃料电池的补贴政策倾向于使用以奖代补、积分制等新 段。图 11：我国氢能及燃料电池汽车历年补贴政策为主补助2013 20162020年政策变动20202021燃料电池乘用车补助标准20万元/辆关于开展燃料电池汽 先后设立五个示范城市燃料电池乘用车补助标准20万元/辆燃料电池商用车补助标准50万元/辆轻型客车、货车补助标准30万元/辆大中型客车，中重型货车50万元/辆车示范应用的通知群，推出以奖代补、积分制等多种政策中国政府网，对比来看，相较于新能源汽车单一的车辆购置补贴政策，氢能产业补贴政策构建了涉及企业、产业、研发、推广、标准制定等全覆盖的补助体系。图 12：氢能产业

17、和新能源汽车产业补贴政策对比新能源乘用车主要补贴方案-购置补贴（2021）车辆类型纯电动续驶里程R（工况法、公里）300R400R400R50(NEDC) R43(WLTC)纯电动乘用车0.91万元1.26万元插电式混合动力乘用车0.48万元支持内容支持标准整车产品示范应用相关车辆取得国家综合评定奖励积分的关键核心零部件产业化本市研发生产的关键零部件，用于国内示范城市群车辆应用，参照国家综合评定奖励积分重点领域模式创新考核年度内行驶里程超过2万公里的设计总质量1231吨（含）的货车加氢站布局建设2025年底前在本市区域内按照有关规定建设加氢站，完成竣工验收并取得燃气经营许可证（车用氢气）的降低

18、加氢成本对取得燃气经营许可证（车用氢气）的加氢站，零售价格不超过35元/公斤的，按照年度实际销售量，给予加氢站运营主体补助上海市氢燃料电池主要补贴方案-以奖代补积分制中国政府网，上海市人民政府，全球氢能产业 2060 年前瞻：清氢社会，碳和未来全球社会在碳中和背景下，也已经开始布局氢能产业，部分欧美国家走在发展前列。展望未来，可再生能源电解水制氢成本或将显著降低，化石能源制氢将逐渐被可再生能源制氢取代。加氢站等基础设施建设提速，据前瞻产业研究院测算，2026 年全球加氢站数量或接近 2020 年的 4 倍。IEA 报告显示，各国氢储能项目基本都预计在 2030 年前陆续启动。全球氢能产业现状概

19、述当前全球制氢技术以化石能源制氢为主，天然气、煤炭、石油制氢的比例合计为 78.6 。工业副产氢为 二大制氢方式，占比 21 ，CCUS 技术的运用以及电解水制氢的比例都很微小。图 13：2020 年全球制氢来源占比情况图 14：2020 年全球工业领域氢能需求量情况直接还原铁, 10%工业副产氢, 21%煤制氢, 19%天然气制氢,59%甲醇, 25%合成氨, 65%石油制氢, 0.60%化石燃料制氢+CCUS, 0.70%*其他工业用途占比极少，没有列出I EA. Global Hydrogen Review 2021，IEA. Global Hydrogen Review 2021，电解

20、水制氢作为未来理想的制氢方式，2020 年全球装机规模已达到 290.68MW，2015- 2020 年装机规模 CAGR 达到 12 。分地区来看，欧洲电解水制氢规模最大，2020 年为 116.36MW；我国在过去几年开始逐步推进电解水制氢示范项目，2018-2020 年装机规模从 1.84MW 快速提升至 23.47MW。目前电解水制氢方式中，碱性电解槽制氢仍然是主流，2020 年全球范围内装机量为175.76MW ； 但 2018 年以来质子交换膜电解槽装机量规模提升较快， 2020 年已达89.26MW。图 15：2015-2020 年全球电解水制氢装机量（分地区）图 16：2015

21、-2020 年全球电解水制氢装机量（分技术）350 MWMWMW3502530025020015010050300202502001515010100550020152016201720182019202000201520162017201820192020欧洲中国加拿大亚洲（中国除外）其他I EA. Hydrogen，AEPEMSOEC未知最大工厂的装机量注：AE碱性电解槽；PEM质子交换膜电解槽；SOEC固体氧化物电解槽IEA. Hydrogen，在燃料电池汽车推广和加氢站建设方面，2020 年全球燃料电池汽车共 3.48 万辆，加氢站共 540 座。其中，中、美、日、韩、德 国发展较快，

22、 燃料电池汽车数量合计占全球 95（ 占比分别为 24 /27 /12 /29 /3 ）， 合计加氢站数量占全球 79 （ 占比分别为16 /12 /25 /9 /17 。图 17： 2020 年全球燃料电池汽车数量占比图 18：2020 年全球加氢站数量占比美国 27.0%29.0%中国其他 5.0%德国 3.0%日本 12.0%中国 16.0% 韩国美国 12.0% 日本 25.0%24.0%韩国 9.0%其他 21.0%德国 17.0%IEA. Global EV Outlook 2021，IEA. Global EV Outlook 2021，全球氢能产业展望展望未来，全球氢能需求预计

23、将快速提升，其增量需求主要来源于氢能在传统炼化和工业领域之外的应用，如交通运输、电力、建筑等。据 IEA 预测，到 2030 年，全球氢能需求将超过 2.1 亿吨，相比 2020 年的 8848 万吨增长 137.97 ，年化增长率为 9.06 .氢能制取方面，2020-2030 年 CCUS 技术和电解水制氢技术预计也有较快增长，IEA 预测2030 年化石能源制氢+CCUS 规模预计将达到 6899 万吨，电解水制氢规模预计将达到7972 万吨，两类制氢方式合计占比将超过 70 ，摆脱化石能源制氢和工业副产氢为主的现状。图 19：2020-2030 年全球氢能需求情况图 20：2020-2

24、030 年全球制氢情况Mt250250Mt200200150150100100505000202020252030202020252030炼化 工业 交运 电力 氨燃料 合成燃料 建筑 掺混工业副产氢化石能源制氢化石能源制氢+CCU化石能源制氢+CCS 电解水制氢I EA. Hydrogen，IEA. Hydrogen，据 IEA 预测，2019-2060 年，全球可再生能源电解水制氢成本将从 3.27.7 美元/kg 下降到 1.33.3 美元/kg，制氢成本更具优势。同时，未来随着碳捕集技术的发展，制氢过程将会更加清洁环保，2019-2070 年，碳捕集量将从 8 百万吨增加至 19 亿吨

25、。9876543210美元/kg7.73.31.62.12.52.62.12.53.22.20.71.21.92.11.21.320192060图 21：2019 与 2060 年制氢成本对比图 22：2019-2070 年全球制氢过程碳捕集情况Mt200018001600140012001000天然气制氢天然气制氢+CCS煤制氢煤制氢+CCS清洁能源电解水制氢天然气制氢+CCS煤制氢+CCS清洁能源电解水制氢8006004002000201920302040205020602070I EA. CCUS in Clean Energy Transitions，北美 中南美洲 欧洲 非洲 中东

26、欧亚 中国 印度 其他亚洲国家IEA. CCUS in Clean Energy Transitions，从各国的制氢规划项目来看，2015 年之后电解法制氢成为主流，主要拟实施的方案为质子交换膜电解槽、碱性电解槽和固体氧化物电解槽。规划中的化石能源制氢项目，也都辅以 CCUS 技术，以减轻制氢项目的碳排放强度。表 5：各国部分制氢项目梳理项目地点状态启动时间技术路线规模Horizon Oil Sands加拿大运营中2009石油+CCUS438 kt CO2/yrPort Arthur美国运营中2013天然气+CCUS900 kt CO2/yr-118 kt H2/yrPort Jerome法

27、国运营中2015天然气+CCUS100 kt CO2/yr-300 kt H2/yrQuest加拿大运营中2015天然气+CCUS1000 kt CO2/yr300 kt H2/yrH&R lwerke Hamburg-Neuhof North West Sturgeon refinery德国运营中2018电解法（PEM）5MW加拿大运营中2020沥青气化+CCUS1200 kt CO2/yrPernis refinery （气化法）荷兰CCU 项目运营中；CCUS 项目可行性研究中2005；2024重渣油气化+CCU；重渣油气化+CCUS400 kt CO2/yr-1000 kt H2/yr

28、；1000 kt CO2/yr- 1000kt H2/yrRefhyne（两期）德国一期运营中；二期可行性研究中2021；2025电解法（PEM）10 MW；100 MWHySynergy（ 期）丹麦一期建设中；二/ 期 可行性研究中2022；202530电解法（PEM）20 MW；300MW/1000MWMultiphly荷兰建设中2022电解法（SOEC）2.6 MWPrince Georgerefinery加拿大最终投资决策中2023电解法OMV Schwechat奥地利最终投资决策中2023电解法（PEM）10 MWRefineryWestkuste 100（两一期最终投资决30 MW

29、/300MW期）德国策中；二期可行性研究中202328电解法（碱性）H24AII 班牙可行性研究中2025电解法（碱性）100 MWGela biorefinery意大利可行性研究中2023电解法（PEM）20 MWTaranto Sustainable意大利可行性研究中2023电解法（PEM）10 MWCastellon refinery 班牙Pernis refinery（电可行性研究中2023电解法20 MW200 MWrefinery解法）荷兰可行性研究中2023电解法Saras Sardiniarefinery意大利可行性研究中2024电解法20 MWStanlow refinery

30、英国可行性研究中2025天然气+CCUS90 kt H2/yr H2.50荷兰可行性研究中2025电解法250 MW Preem CCS瑞典可行性研究中2025天然气+CCUS500 kt CO2/yrGrupa Lotos refinery波兰可行性研究中2025电解法100 MWZeeland refinery荷兰可行性研究中2026电解法150 MWLingen refinery（两期）德国一期可行性研究50 MW；500 MW2024 年左中；二期初期阶右电解法段Deltaurus 1（两期）荷兰一期可行性研究150 MW；1000 MW2024 年左中；二期初期阶电解法段右IEA.

31、Global Hydrogen Review 2021，全球主要国家已出台加氢站规划建设目标，据前瞻产业研究院预计，2021-2026 年全球加氢站数量将维持高增长态势，到 2026 年将达到 2110 座，CAGR 为 25。并且，很多国家已开始着 布局氢储能产业，荷兰、瑞典、德国、法国、英国、美国等国家将在 未来几年布局多 氢储能项目。德国 法国 其他 日本 韩国 中国 其他 美国 其他欧洲亚洲北美其他图 23：截至 2020 年底全球加氢站分布图 24：2010 年以来全球建成的加氢站数量以及预测1601401201008060402002500200015001000500035%座3

32、0%25%20%15%10%5%0%-5%-10%-15%201020112012201320142015201620172018201920202021E2022E2023E2024E2025E2026E-20%前瞻产业研究院，H2stations，前瞻产业研究院， H2stations，表 6：全球主要国家加氢站规划建设数量加氢站数量yoy国家政策/文件规划年份加氢站规划座数2030900美国美国能源部文件20301000韩国关于韩国建立氢能经济社会方案20252030210520法国法国氢能计划2028400-1000德国400中国节能与新能源汽车路线图20301000前瞻产业研究院，日

33、本氢能基本 略2025 320表 7：各国现存和规划中的储氢项目项目国家启动年份储氢容量（GWh）状态Teeside英国197227运营中Clemens Dome美国198382运营中Moss Bluff美国2007125运营中Spindletop美国2016278运营中Underground Sun Storage奥地利201610H2 混合气试运营HyChico阿根廷201610H2 混合气试运营HyStock荷兰2021 性研究HYBRIT瑞典2022 性研究Rdersdorf德国20220.2建设中HyPster法国20230.07-1.5工程研究HyGo法国20241.5可行性研究H

34、ySecure英国2020 年代中期40一期可行性研究Energiepark Bad Lauchstdt Storage德国150可行性研究Advanced Clean Energy Storage美国2020 年代中期150提议IEA. Global Hydrogen Review 2021，氢能应用体系：能源属性越来越受关注现阶段，氢气主要用作工业原料，但在发电、供热、交通燃料等领域有巨大发展潜力。目前，全世界的氢气产量约为 70Mt/a，主要消费为石油炼制、化工原料，氢气作为能源的应用比例尚不足 1。图 25：2021 年全球氢气的主要用途及占比图 26：氢气的主要应用领域和具体用途石油

35、炼制 26.0%其他领域 1.0%金属和玻璃7.0%化学工业 66.0%米万良和荣峻峰质子交换膜(PEM)水电解制氢技术进展及应用前景，荣峻峰质子交换膜(PEM)水电解制氢技术进展及应用拓宽氢能应用领域的重要方向燃料电池汽车产业燃料电池汽车产业尚在示范推广期燃料电池汽车是氢能产业的重要下游应用之一，燃料电池汽车产业链上游主要是氢气制储运及加氢站，为燃料电池汽车提供必要的能源；中游主要是燃料电池汽车零部件，其中燃料电池系统及燃料电池电堆是最核心的部件。图 27：燃料电池汽车产业链上海重塑招股书（ 2021 年 3 月申报稿），图 28：燃料电池发动机系统结构亿 通招股书，氢燃料动力电池系统作为能

36、量转化装置的一种，从理论上来讲，只需要连续供 燃料，氢燃料动力电池系统便能连续发电，被誉为是 水力、火力、核电之后的 四代发电技术。燃料电池系统的核心部件是燃料电池电堆，其基本工作原理可总结为以下几 环节：氢流入电极后被分离为质子和电子；电子围绕电路运动，从而产生电流，电流为电动机供电；质子穿过薄膜再次与电子结合，并与外面空气中的氧结合；排放物只产生水蒸气和热能。图 29：燃料电池汽车基本工作原理智慧芽、科 板日报2022 年中国氢能行业技术发展洞察报告，与纯电动汽车、传统燃油车相比，燃料电池汽车具有燃料热值高、温室气体排放低、燃料加注时间短、续航里程高等优点，较适用于中长距离或重载运输。同时

37、，燃料电池汽车对低温性能要求较高、动力系统成本较高、加之基础设施稀缺等劣势，目前尚未实现大规模推广，有待未来进一步改善。表 8：燃料电池与锂电池、传统发动机的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发动机锂电池内燃机燃料/热值氢气，143MJ/kg-汽油，约 44MJ/kg反应方式非燃烧电化学反应（发电装置消耗燃料过程）非燃烧电化学反应（储能装置可逆 放过程）燃烧反应放能电、热电热（通过燃烧汽油释放高温使气缸内空气剧烈膨胀推动活塞机械做工）反应残余电、热、H2O电热（通过）、CO2、CO、H2O、SO2 等反应效率50-30-40安全性主要来自氢燃料的储存高能量密度与安全性难以兼容

38、-低温性能-30低温自启动-40低温储存常规锂电池在-20以下低温环境无法 电，且里程损失可能达到约 30-18以下需要配置高性能汽油机润滑油，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等资源约束铂金供应 分、膜电极中铂金用量不断减少 元电池钴资源短缺、全球仅少数国家可开发经济可用的锂资源-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 等温室气体及污染物整车加注时间（商用车）15 分钟2-8 小时10 分钟整车续航里程（商用车）500km260km500km动力系统成本高低低运营燃料成本氢源富集地区具备较强

39、经济性具备较强经济性受石油价格波动影响商业化程度商业化初期相对成熟完全成熟应用领域中长距离、重载运输中短距离普适加注基础设施稀缺重点城市覆盖普及资料来源：亿 通招股书，天风证券研究所表 9：我国燃料电池客车发展现状项目2020 年技术指标2019 年情况续驶里程（km）500500050km/h 加速时间（s）2020燃料经济性/百公里氢耗（kg/100km）7.07.0最高车速（km/h）8080冷启动温度（）-20-30寿命（万 km）40实际运行超过 710 万 km，衰减 0.5 1.5 ，按衰减 10 寿命终止，预计寿命超过 60 万 km成本（万元）150150中国汽车工程学会节能

40、与新能源汽车技术路线图 2.0，目前我国燃料电池汽车产业还处在示范推广阶段，商业化程度不足，燃料电池汽车产销规模较小。2017-2021 年，我国燃料电池汽车产销量波动幅度较大，2021 年共生产 1777辆，销售 1586 辆。截至 2022 年 4 月，我国氢能在交通领域的应用以客车和重卡为主，正在运营的以氢燃料电池为动力的车辆数量超过 6000 辆，约占全球运营总量的 12。图 30：2017-2021 年我国燃料电池汽车产销量辆3000250020001500100050002017年2018年2019年产量 销量2020年2021年资料来源：上海重塑招股书（2021 年 3 月申报稿

41、），中国汽车工业协会，机经网，我国燃料电池装机规模目前较小，2020 年装机量为 79.2MW，同比下降 38.15 ；但其中燃料电池在客车领域的装机量为 71.7MW，同比增长 46 ；装机量前 的企业分别为爱德曼、亿 通、国鸿重塑、 汽车和潍柴动力，TOP5 合计占比达到 69 。图 31：2018-2020 年我国燃料电池装机量图 32：2020 年我国燃料电池系统装机量 TOP51401201008060402002018年2019年2020年燃料电池装机量yoy160%MW140%120%100%80%60%40%20%0%-20%-40%-60%亿华通 15.4%爱德曼 20.1%

42、其他 31.0% 国鸿重塑 11.9%探索汽车 11.6%潍柴动力 10.0%上海重塑招股书（2021 年 3 月申报稿），GGII，从海外车企发布的燃料电池车型规划来看，卡车是最主要规划车型，订单规模比乘用车、轻型商用车或客车更庞大，这也符合燃料电池系统适用于中长距离和重载运输的特点。表 10：各车企燃料电池汽车车型规划情况车企目标目标年份车型宝马发布燃料电池 SUV2022乘用车路虎燃料电池 SUV 原型车2021 年底乘用车长城发布燃料电池 SUV2021乘用车丰田在大巴黎地区投放 600 量燃料电池出租车2024 年底乘用车Rersimple燃料电池轿车产能达到 5000 辆/年202

43、3乘用车Rersimple发布轻型货车车型2023轻型商用车Stellantis发布燃料电池厢式车车型2021轻型商用车雷诺发布轻型商用车车型2021轻型商用车Symbio and Safra1500 辆客车2021客车H2Bus Consortium投放 600 辆燃料电池客车2023客车戴姆勒测试液氢车用储氢的卡车2021卡车Air Poducts and改装约 2000 辆燃料电池卡车2022+卡车CumminsNikola800 辆燃料电池卡车订单、2023+卡车曼恩投放燃料电池示范车队2024卡车Hyzon1590 辆燃料电池卡车订单2024卡车现代1600 辆燃料电池卡车订单202

44、5 年前卡车戴姆勒和沃尔沃大规模燃料电池卡车产量2025+卡车Industry Coalition在欧洲投放 100000 燃料电池重卡2030 年起卡车IEAGlobal Hydrogen Review 2021，现阶段国内电堆性能水平基本达到了节能与新能源汽车技术路线图 2.0中的规划值，美中不足的是对寿命的关注和测试尚不够 分。表 11：国内部分电堆厂家技术水平对比企业电堆功率/kW功率密度/kWL-1极板类型冷启动温度/寿命/h国家燃料电池汽车技术路线图 2020 年目标值2020 目标703金属-30 5000国内厂家实际情况新源动力703.4金属-305000捷氢科技1153.1金

45、属-30神力科技762.2石墨板-30国鸿氢能30石墨板12000明天氢能743.1金属中氢科技604金属空间电源所1203金属 通百应68石墨板弗尔赛802.5超薄石墨板-30江苏清能120超薄石墨板-30上海氢晨1003.3金属-30中国汽车工程学会节能与新能源汽车技术路线图 2.0，许德超等国内燃料电池电堆技术进展综述，当前燃料电池汽车购置成本高企，商业化能力不足我燃料电池汽车推广取得初步成效，2015 年来累计产销约 1 万辆。2015 年至 2022 年 6月，我国累计制造燃料电池汽车 10314 辆，销售 9637 辆，多数为政策推动下的示范项目建设成果，其中，商用车为燃料电池汽车

46、主要车型。图 33：我国燃料电池汽车累计产量图 34：我国燃料电池汽车累计销量辆辆90008000700060005000400030002000100017-02090008000700060005000400030002000100017-0617-1018-0218-0618-1019-0219-0619-1020-0220-0620-1021-0221-0621-1022-0222-0617-0217-0617-1018-0218-0618-1019-0219-0619-1020-0220-0620-1021-0221-0621-1022-0222-060乘用车 货车 半挂牵引车 客车

47、 其他乘用车货车半挂牵引车客车其他Wind，Wind，作为近几年燃料电池汽车主流推广方向，燃料电池商用车具有加注时间短、续驶里程长、无污染、零排放及环境适应性强等优点。表 12：12 米公交车加注时间和续航性能项目燃料电池公交纯电动公交续航里程（km）30060（快 ）； 150-200（慢 ）加注/ 电时间（ min）1030（快 ）； 120-150（慢 ）加注/ 电次数（每天）13-5 次（快 ）； 1 次（慢 ） 1 次（快补）人民网，表 13：燃料电池车与纯电动车环境适应性对比燃料电池车纯电动车可实现-30环境下快速启动，启动时间5min，-40低温存储，可在-3060环境下正常运行

48、。人民网，冬季锂电池性能衰减超过 30 ，严重降低续航里程，-10低温下 电困难；夏季 电易出现高温报警现象。当前燃料电池汽车的购置成本还较高，尚不具备完全商业化的能力。以推广数量较多的 年份 2020 年为例，多数订单公交车均价在 200-300 万元/辆，价格较高。而国内燃料电 池乘用车推广数量稀少，报价难以查找，以丰田 Mirai 燃料电池乘用车为例，2022 年丰 田 出的起步价为49500 美元/辆，每辆约合人民币 30 万元以上，同比主流纯电汽车如 特斯拉 Model 3、比亚迪汉 EV 等车型 20 余万元/辆的价格，燃料电池乘用车价格还较高。表 14：2020 年全国燃料电池公

49、交车订单情况城市采购量/辆车身长度/米中标品牌均价/万元辆-1燃料电池系统供应商燃料电池额定功率/kW张家口14011.5-12宇通客车等294.98亿 通80芜湖1512奇瑞商用车211德燃动力55襄阳1010东风襄阳旅行车228重塑科技56佛山6010-11/8-9飞驰汽车215.03/195.23雄韬氢雄/泰极动力45-60京山308.5厦门金龙199雄韬氢雄50淄博10010.5吉利新能源商用车259亿 通65广州1510.5开沃新能源250雄韬氢雄56潍坊10012中通客车等259.9潍柴动力60高工氢电，电堆成本在燃料电池系统中占比最高，规模效应及技术改进可促使电堆成本下降燃料电池

50、汽车主要由车身、燃料电池电堆、储氢系统、空气供 系统等构成，燃料电池电堆在当前燃料电池汽车成本中占比最高，达到 30。燃料电池电堆的主要组件为双极板、质子交换膜、催化剂、气体扩散层等，其中膜电极（质子交换膜、催化剂与气体扩散层）的成本占比最高，为 58 。图 35：燃料电池汽车成本结构图 36：燃料电池电堆结构储氢系统 14.0%空气供给 7.0%燃料电堆 30.0%其他 3.资料来源：中国能源网，中国产业信息网，亿 通招股书，图 37：燃料电池电堆成本结构当前电堆成本高企的主要原因，一是国内氢能产业尚未达到产业化，燃料电池电堆生产没有获得规模效应；二是关键部件的生产制造工艺还不成熟，部分核心

51、组件依赖进口，因而成本较高。燃料电池电堆的成本是燃料电池系统及整车成本优化的关键。随着制造工艺持续 新、材料不断优化及规模化量产效应带来量产成本的降低，燃料电池电堆的成本在未来仍有较大的下降空间。图 38：电堆成本随产量提高而下降（按年产 1000 台 80kW 燃料电池电堆计算）质子交换膜 16.3%气体扩散层 20.9%120100电堆成本（美元/kW）80双极板 17.5%6040催化剂 20.6%20其他 24.7%01102050100500电堆产量（千台）资料来源：世界氢能与燃料电池发展报告2019，资料来源：世界氢能与燃料电池发展报告2019，图 39：质子交换膜成本结构质子交换

52、膜：在电堆中的成本占比达 16 ，以 ePTFE 复合膜为例，其成本组成主要包含材料成本（全氟磺酸树脂、ePTFE 基质、添加剂）和制造成本两大方面。由于全氟磺酸树脂膜中全氟物质的合成和磺化制作工艺复杂且周期较长，其制造工艺成本约占质子交换膜总成本的 85 ，所以制造工艺提升是显著降低成本、提高膜性能的关键与难点。未来质子交换膜成本将随着 量化制造工艺的优化 而降低。图 40：质子交换膜成本随电堆产量提高而下降（按年产 1000 台 80kW 燃料电池电堆计算）20技术工艺 85.0% 18质子交换膜成本（美元/kW）161412108其他 3.0% 64PTFE 3.0%离聚物 7.0%20

53、助剂 2.0% 1*技术工艺主要是指全氟磺酸树脂合成资料来源：中国汽车工程学会世界氢能与燃料电池发展报告2019，资料来源：中国汽车工程学会世界氢能与燃料电池发展报告2019，气体扩散层（碳纸）：在电堆中的成本占比达 21 ，成本构成主要是原材料（碳纤维纸/布）和制造成本两大部分，由于碳纸在微孔层、石墨化工 中工艺相对复杂，设备投入大，故成本居高不下，碳纸的制造成本约占总成本的 83.6。未来碳纸的成本将随着 量化生产及生产工艺的优化而降低。图 41：气体扩散层成本结构(按年产 1000 台 80kW 燃料电池电堆)图 42：气体扩散层成本随电堆产量提高而下降制造成本 83.6% 30气体扩散

54、层成本（美元/kW）25201510其他 7.5%原材料成本501102050100500电堆产量（千台）*原材料主要是碳纤维纸/布，制造成本高主要是碳纸在微孔层、石墨化工 中工艺相对复杂，设备投入大资料来源：中国汽车工程学会世界氢能与燃料电池发展报告2019，资料来源：中国汽车工程学会世界氢能与燃料电池发展报告2019，金属双极板：成本构成主要包括原材料成本、制造成本及涂层成本，其成本将随着制造工艺、涂层技术的优化及 量化生产的实现 而降低。图 43：金属双极板成本结构（按年产 1000 台 80kW 燃料电池电堆计算）图 44：金属双极板成本随电堆产量提高而下降制造成本 35.6%原材料成

55、本 13.8% 25气体扩散层成本（美元/kW）201510其他 5.2%5涂层技术 45.4%01102050100500电堆产量（千台）中国汽车工程学会世界氢能与燃料电池发展报告2019，天风中国汽车工程学会世界氢能与燃料电池发展报告2019，天风证券研究所证券研究所催化剂：成本 60以上来自原材料，尤其是贵金属 Pt 的成本，所以催化剂很难通过规模化量产实现成本降低，只能通过技术革新进一步降低 Pt 用量、开发低 Pt 甚至无 Pt催化剂来降低对贵金属的依赖，从而实现催化剂成本的降低。图 45：Pt/C 催化剂成本构成及随燃料电池产量提高的成本下降趋势2520单位成本（美元/g）制造成本

56、15原材料成本10501102050100500电堆产量（千台）中国汽车工程学会世界氢能与燃料电池发展报告2019 ，总结来看，燃料电池电堆随着未来 量化生产和工艺技术的发展， 理论降本幅度可达约84 ；其组件如质子交换膜、气体扩散层的降本幅度有望超过 90 ，金属双极板降本幅度有望达到 75 左右，催化剂降本幅度则有望达到 50 左右。表 15：燃料电池电堆及组件随产量提高的成本下降趋势电堆产量/千台电堆质子交换膜气体扩散层金属双极板催化剂111218.224.921.320.31036.96.16.46.711.52028.54.24.35.9115023.132.65.710.51002

57、0.52.41.95.610.350017.71.41.25.410.2降本幅度/84.2092.3195.1874.6549.75注：表中单位为美元/kW，降本幅度为 50 万台产量时相对 1000 台产量时的成本下降幅度。中国汽车工程学会世界氢能与燃料电池发展报告2019，另据 IEA 预测，随着规模化生产和工艺技术的进步，2030 年燃料电池乘用车成本将与纯电动汽车、燃油车等其他乘用车成本持平，其中燃料电池系统的成本将从 2015 年的30200 美元/辆降低到 2030 年的 4300 美元/辆，单位成本则有望从 2015 年的 380 美元/kW 降低到 2030 年的 54 美元/

58、kW，降本幅度达 86 ，是燃料电池汽车降本的主要推动力。表 16：2015-2050 年各类乘用车成本对比类型201520302050单位传统汽油汽车286003090032300美元传统柴油汽车293003170033100美元HV300003180033200美元PHEV324003320034400美元BEV（150km）354003280034000美元FCEV600003360033400美元IEA. Technology Roadmap - Hydrogen and Fuel Cells，表 17：2015-2050 年 FCEV 成本拆分项目201520302050单位FCEV

59、 成本600003360033400美元其中车身231002410025600美元燃料电池系统3020043003200美元储氢罐430031002800美元电池600460260美元电子部件和控制系统180016001400美元具体成本燃料电池系统（80kW）3805440美元/kW储氢罐（6.5kgH2）201413美元/kWh电池（1.3kWh）460350200美元/kW其他参数燃料经济性10.80.6kgH2/100km寿命121212年IEA. Technology Roadmap - Hydrogen and Fuel Cells，燃料电池还具备多重应用场景当前氢燃料电池的应用场

60、景虽多集中于商用车领域，但其他交通与非交通应用场景同样具有发展潜力，如便携式电池、发电和建筑储能领域。如 Plug Power 推出的氢能叉车早在 2002 年面世；HES energy system 于 2018 年推出了 HYCOPTER 氢燃料无人机； Horizon 于 2011 年推出了户外使用的燃料电池 电宝；以及斗山于 2020 年建成的氢燃料发电厂和日本 NEDO 推出的商业化 SOFC 热电联产系统 ENE-FARM typeS。图 46：燃料电池的使用场景*注：斗山氢燃料电池发电厂已于 2020 年竣工罗兰贝格中国氢燃料电池重卡行业发展白皮书，燃料电池电堆核心部件膜电极膜电