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文档简介
目录氢燃料电池用途广泛,燃料电池汽车是氢能应用的重要场景 6氢燃料电池汽车是氢能的重要应用场景,具备减碳、里程长等优势 6延长使用寿命、降本、提升功率密度为PEM燃料电池技术主要发展方向 船舶、轨交、航空等领域亦加速氢燃料电池的应用 17氢燃料电池可应用于储能、发电等领域,国内已有中长期规划 18国内外政策积极落地,推动氢燃料电池汽车高质量发展 21国内:政策积极推动燃料电池汽车发展 21海外:氢燃料电池市场发展提速 24商用车国内氢燃料电池主要应用场景氢气价格下降有望提升氢燃料用车经济性 30商用车适合作为切入点发展燃料电池汽车 30氢燃料电池重卡载重、续航较纯电重卡具备优势 32氢燃料电池重卡TCO成本有望下降 33乘用车:依赖于基础设施完善与汽车性能提升 36日韩主推氢燃料电池乘用车 36国内加氢基础设施有望完善,助力氢能乘用车渗透率提升 37国产氢能乘用车系统功率密度、带氢量提升,助力氢能乘用车性能提升 38上海积极推动乘用车示范 40投资建议 43风险提示 44图表目录图表1.主要国际能源机构对2050年全球制氢量及结构的预测 6图表2.国际能源机构对2050年氢能在全球能源总需求中占比的预测 6图表3.国际可再生能源机构对实现1.5℃目标情境下的全球氢能预测 6图表4.2020-2060年各行业用氢累计减排量 7图表5.氢燃料电池装机量及交通领域装机占比 7图表6.燃料电池电堆结构 7图表7.燃料电池汽车成本构成 7图表8.汽油柴油碳排放系数 8图表9.不同路径的等效碳排放量 8图表10.内燃机效率损耗说明 8图表卡诺效率与燃料电池理论效率 8图表12.不同燃料质量能量密度差异 9图表13.汽油机/氢内燃机/氢燃料电池转化效率对比 9图表14.3种汽车减碳技术路线对比 10图表15.不同类型氢燃料电池特性对比 10图表16.不同制氢方法氢气纯度和杂质主要构成 图表17.燃料电池堆的失效模式分析与耐久性提升路径 图表18.PEMFC关键材料的失效模式及解决方案 12图表19.丰田Mirai2特斯拉model3对比 12图表20.燃料电池系统组成部分 13图表21.2022年燃料电池系统成本结构 13图表22.2022年燃料电池电堆成本结构 13图表23.燃料电池汽车核心零部件国产化进程 14图表24.燃料电池系统及零部件发展目标 15图表25.规模化量产降低燃料电池制造成本 16图表26.2018-2022年氢燃料电池单车平均装机功率 16图表27.燃料电池额定功率占比 17图表28.2020-2050不同车型燃料电池系统功率发展目标 17图表29.国际海事组织减碳政策 17图表30.近期国内氢燃料电池船舶应用进展 17图表31.氢燃料列车、高铁动车对比 18图表32.国际民航组织减碳政策 18图表33.不同能源发电建设成本对比 19图表34.韩国大山燃料电池发电站 19图表35.东方电气氢燃料电池冷热电联产设备 19图表36.电池储能与氢储能效率对比 20图表37.不同方式储能典型参数对比 20图表38.示范城市群及燃料电池汽车推广目标 21图表39.燃料电池汽车折算国补情况(万元) 22图表40.国内氢燃料电池汽车三步走路线图 22图表41.非示范省市氢燃料电池相关政策 23图表42.2015-2022国内氢燃料汽车产销量(中汽协) 24图表43.2022年1月-2023年5月国内氢燃料汽车上险数据 24图表44.日本氢能政策发展梳理 24图表45.2018-2022日本氢燃料电池车数量及增速 25图表46.2022年末全球燃料电池汽车保有量分布 25图表47.2018-2022韩国氢燃料电池车数量 25图表48.美国氢能及燃料电池研发预算 26图表49.2018-2022美国氢燃料电池车数量 26图表50.美国氢能政策发展梳理 27图表51.欧盟氢能政策发展梳理 28图表52.2020-2030年全球燃料电池汽车保有量预测 29图表53.2018-2022商用车销量及新能源商用车占比 30图表54.氢燃料电池重卡主要车型和应用场景 30图表55.2022年1-12月氢燃料电池汽车各类细分车型销量及占比 31图表56.河钢集团氢能重卡投运全国首发仪式现场 31图表57.2022年末中国氢燃料电池汽车保有量结构 31图表58.氢燃料电池重卡与锂电池重卡对比 32图表59.纯电重卡与氢燃料重卡系统示意图 33图表62.现阶段燃料电池重卡与柴油重卡TCO成本比较 33图表62.燃料电池重卡TCO成本结构 34图表64.碱性电解槽制氢成本拆解 34图表65.电解水制氢成本敏感性分析 34图表66.氢能重卡总价及氢气价格对氢能重卡TCO成本敏感性分析 35图表67.2023-2026年燃料电池商用车保有量及销售量预测 35图表68.2022年末不同类型氢燃料电池汽车保有量 36图表69.2022年末各国氢燃料电池汽车保有量及结构 36图表70.东京-大阪路线图 36图表71.日本东京都市圈加氢站布局 36图表72.氢加注标准子体系 37图表73.2022年全球主要国家加氢站分布 38图表74.2022年末加氢站建成前十大省份 38图表75.燃料电池功率密度趋势判断 38图表76.捷氢科技M4燃料电池电堆 39图表77.海外大多数氢燃料乘用车皆使用70MPa储氢瓶 39图表78.青卫油氢合建站 40图表79.青卫油氢合建站-上海虹桥站距离 40图表80.中国部分燃料电池相关企业 41续图表80.中国部分燃料电池相关企业 42附录图表81.报告中提及上市公司估值表 45氢燃料电池用途广泛,燃料电池汽车是氢能应用的重要场景氢燃料电池汽车是氢能的重要应用场景,具备减碳、里程长等优势氢燃料电池车是氢能应用的重要场景全球绿色低碳转型有望推动氢能需求提升:氢能是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体,全球多203050%已成各国共Statista2050年氢能在全球能源总需求中的占比进行了预测,205022%,其余几家机构的预测值在12%-18%12%20506.14亿吨。图表1.主要国际能源机构对2050年全球制氢量及结构的预测
图表2.国际能源机构对2050年氢能在全球能源总需求中占比的预测Statista, Statista根据中国氢能联盟数据,2020-206020015670%以上,可再生氢将在交通、钢铁、化工等领域成为主要的零碳原料。根据20213.7620303320.44万吨,CAGR有望112.49%Statista0.1%205012%。2017-2021年,随着氢燃料电池车销量提升,燃E4tech数据,2017-2021年交通领域氢燃料电池装机逐渐435.7MW1,964.80MW46%。2017-2021年交通领域氢燃料电池装机占全66%85%。在碳达峰、碳中和的目标指引下,氢燃料汽车需求20503001万座,氢能消耗占比将达到10%。图表3.国际可再生能源机构对实现1.5℃目标情境下的全球氢能预测核心指标202020302050绿氢产量(亿吨/年)~01.546.14绿氢在总能源消耗中的占比(%)<0.13.012绿氢在交通业总能源消耗中的占比(%)<0.10.712Statista,国际可再生能源机构图表4.2020-2060年各行业用氢累计减排量 图表5.氢燃料电池装机量及交通领域装机占比中国氢能联盟, E4tech氢燃料电池是燃料电池汽车的核心零部件,具有转化效率高、无碳排放等特点:(申报稿50%,且燃料电池性能对整车功率输出、运行寿命等参数具有重要影响,因此氢燃料电池是燃料电池汽车的核心零部件。氢燃料电池是由电极、电解质、外部电路三部分构成的电化学装置,可通过电化学反应将氢气的化学能转变为电能。主流技术——PEM燃料电池的发电原理为:燃料(氢气)进入燃料电池的正极,在阳极上进行还原反应,释放电子形成带正电荷的氢离子,氢离子穿过电解质到达负极,在负极与氧化剂(氧气)上进行氧化反应生成水。在此过程中,电子不能通过电解质,从而只能流入电路,形成电流,产生电能。由于燃料电池工作并不通过燃烧等热机过程,可直接将化学能转化成电能,理论上燃料电池热电转化效率可达85%-90%。图表6.燃料电池电堆结构 图表7.燃料电池汽车成本构成衣廉等氢燃电》 国氢能股说书申报稿)与燃油车相比,氢燃料汽车运行无污染,且能量转化效率较高燃料可再生,运行过程中无碳排、无污染:氢燃料电池汽车的燃料为氢气,氢电转化的生成物只有COCO22.30kgCO20.627kg12.63kgCO2、0.717kg/3.7kg;20kg、26.1kg。图表8.汽油柴油碳排放系数CO2排放系数CO2排放系数碳排放系数碳排放系数KgCO2/升KgCO2/kgKgC/升KgC/kg汽油2.303.150.6270.86柴油2.633.060.7170.834资料来源:碳中和专业委员会,图表9.不同路径的等效碳排放量
可再生能源发电制氢+气氢管道3.7混合电制氢可再生能源发电制氢+气氢管道3.7混合电制氢+气氢管道43.7焦炉煤气副产氢+气氢管道20煤制氢+气氢管道26.1天然气制氢+气氢管道13.7可再生能源发电+输电+现场制氢2.7混合发电+输电+现场制氢42.7相比内燃机,氢燃料电池转换效率更高:内燃机需要先将化学能转化成热能,利用气体受热膨胀对外做功后将热能转化为机械能,在实际工况中,燃料燃烧时所放出的热量不能完全被工质吸收,仅有一部分转变为机械能,其余一部分随工质排出,传给低温热源,还有一部分能量因需克服摩擦而损失。由于内燃机的运转涉及热力学,因此需要受到卡诺循环效率限制,即热机在两个不同温度之128%-33%40%2022年荣获中国心十佳发动机的长城汽车3.0TV638.5%84%20232M180氢燃料电池发动机,M180氢燃料电池发动机额定点效率达52%,最高效率达64%以上,较传统汽油机具备效率优势。图表10.内燃机效率损耗说明 图表11.卡诺效率与燃料电池理论效率一汽奔腾, 衣宝廉等《氢燃料电池》与电动车相比,氢燃料电池汽车续航里程长、冷启动能力强氢燃料电池汽车在续航方面具备优势:质量能量密度是一定的质量物质中储存能量的大小,质量能120MJ/kg3倍。由于氢气能量密度较高,因此其单位重量内储存的能量较高,将氢气通过氢电反应后所得到电能的能量亦较高,从而可实现氢燃料电池在续航方面的优势。根据我们84%28.2160%的能量转化效率进行测算,1kg20.155kg,则燃料电池汽车等效单车带100TeslaModelY6067%图表12.不同燃料质量能量密度差异资料来源:中国氢能联盟研究院,(-20℃)逆的损伤,导致电池容量降低。根据电池联盟,随着温度的降低,锂电池充电时间将逐渐延长,并且负极颗粒表面会析出金属锂,负极中可用活性锂离子的减少会导致动力电池容量不可逆的衰减。-40℃低温影-2020年研发的石墨双极板YHTG60SS燃料电池系统已经可以实现-30℃-40℃示范使用的燃料电池汽车所采用的燃料电池启动温度需不高于-30℃。与氢内燃机汽车相比,氢燃料电池汽车效率更高、排放更少氢燃料电池在效率方面具备优势:氢内燃机需要先将氢气的化学能转化成热能,利用气体受热膨胀对外做功后将热能转化为机械能,因此需要满足卡诺循环,且能量损失较高。氢燃料电池可以直接将化学能转化成电能,并由电能转化为机械能,不需要满足卡诺循环,因此氢燃料电池效率更高。40%-60%35%-45%。图表13.汽油机/氢内燃机/氢燃料电池转化效率对比新能源网,氢内燃机运行过程中会排放理想情况下氢内燃机的反应原理2H2+O2=2H2O80%氮气,且氢气在燃烧时火焰传播速度快、燃烧温度高,NOx排放,具体反应原理为:H2+O2+N2→H2O+NOXNOxNOx重的影响。根据智慧环境生态产业研究院,NOx(氮氧化物)的危害包括破坏臭氧层;阻碍植物光合作用;危害人体中枢神经、心、肺多器官健康;形成酸雨等。图表14.3种汽车减碳技术路线对比氢内燃机氢燃料电池纯电动CO2强度如使用绿/蓝氢,零/最少量CO2如使用绿/蓝氢,零/最少量CO2CO2强度取决于电网组合;如使用可再生电力则为零CO2空气质量 使用SCR后处理系统,不产生显著零排放 零排的NOx排放物动力总资本支出 氢气发动机的资本支出与柴油发动燃料电池和动力电池的资本支出高如需要大尺寸电池则资本支出高机相当,但需增加制氢罐
但比纯电动车辆更具有扩展性
(较小/较轻细分市场采用中等尺寸电池)限制条件(空间/有效载发动机尺寸与当前的内燃机相当,但与内燃机相比需要更多的空间放置比内燃机重,有效载荷限制取决于荷) 需要增加H2储罐 燃料电池和H2储罐 用例充能时间 <15~30min,取决于燃料箱尺寸 <15~30min,取决于燃料箱尺寸 3h以上,取决于快充能力基础设施成本 需要H2配送和再加注基础设施 需要H2配送和再加注基础设施 需要充电基础设施及升级电网资料来源:李霖等《氢内燃机能否延续柴油机的辉煌》,PEM燃料电池为主流技术路线(PEM燃料电池(F(PEMFC)(SOFC)PEMFC工100℃,属于低温燃料电池,可适应车用工况。PEMFCPEMFCPEMFC启动时间小于5秒、功率密度可达1.0-2.0W/cm2,与其他类型燃料电池相比具备启动时间短、单位功率密度高的特点。PEM30E4tech20211,998.3MW85%。产品种类质子交换膜燃料电池碱性燃料电池固体氧化物燃料电池产品种类质子交换膜燃料电池碱性燃料电池固体氧化物燃料电池磷酸燃料电池熔融碳酸盐燃料电池电解质质子交换膜KOH溶液Y2O3/ZrO2磷酸熔融碳酸盐比功率(W/kg)300-75035-10515-20100-20030-40功率密度(W/cm2)1.0-2.00.50.30.10.2催化剂铂镍为主非贵金属铂非贵金属工作温度/℃50-10080-230600-1000160-220600-700发电效率/%50-6045-6050-7035-5050-60启动时间<5s几分钟>10min几分钟>10min主要优势启动快/工作温度低启动快/工作温度低能量效率高对CO2不敏感能量效率高主要劣势对CO敏感/反应物需加湿需要纯氧作为催化剂运行温度较高对CO敏感/启动较慢运行温度高典型应用领域交通、固定式电源、移动典型应用领域式电源 航空航天、军事 大型分布式发电 分布式发电 大型分布式发电资料来源:赛瑞研究,徐志红等《氢燃料电池的结构特性与氢燃料电池汽车的发展概述》,立鼎产业研究,PEM燃料电池对氢气纯度要求较高:依照国标《GB/T37244—2018质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气》对原料氢气的纯度要求,PEM燃料电池需要使用高纯氢气(≥99.97%)作为燃料,否则氢气中微量的CO48%-54%75%-80%。若使用低纯度氢气作为原料气,则需要进一步提纯以供氢燃料电池使用。目前,吸附分离法是提纯6CO6PEMFCCO铂钌合金Pt/C99.999%,可直接用作氢燃料电池燃料。图表16.不同制氢方法氢气纯度和杂质主要构成制氢方法纯度杂质构成煤制氢48%-54%CO2、CO、CH4天然气制氢75%-80%CO2、CO、CH4甲醇制氢73%-75%CO、CO2电解水制氢99.5%-99.999%O2、H2O资料来源:李佩佩《浅谈氢气提纯方法的选取》,延长使用寿命、降本、提升功率密度为PEM燃料电池技术主要发展方向优化工艺或将改善燃料电池使用寿命商用车对燃料电池寿命要求较高,国产燃料电池寿命仍有提升空间:燃料电池使用寿命指的是电堆90%50002万、420221.5-1.82.5万小时。质子交换膜化学降解、热降解、机械降解等方式都会导致质子交换膜快速失效;催化剂载体腐蚀会导致铂颗粒脱落流失,从而导致催化剂电化学活性面积快速衰减。催化剂腐蚀、质子交换膜应力破损会导致燃料电池效率快速衰减;质子交换膜的化学降解、催化剂的溶解沉积老化所导致的效率衰20207006000120221.52万小时寿命为目标。后续或将通过优化工艺进一步提升燃料电池寿命,具体方案包括提升燃料电池气密性,防止在电极上产生氧气氢气混合界面、提升燃料电池操作控制,保持阴极、阳极供气速率保持平衡等。图表17.燃料电池堆的失效模式分析与耐久性提升路径耐久性<1000h1000~2000h约3000h>5000h运行现象电极分层,催化剂流失电极逐步失活,扩散层亲水膜透气性增加电极活性下降失效机理启停操作;载体电化学氧化水淹-阳极欠气;载体电化学氧化动态工况;膜物理化学降解动态负载,Pt的电化学老化;载荷控制,高稳定性催化剂改进设计启停电位控制阳极循环,降低载体电化学电位提升膜的强度载荷控制,高稳定性催化剂实施效果>1000h>3000h>5000h1万小时目标资料来源:衣宝廉等《氢燃料电池》,图表18.PEMFC关键材料的失效模式及解决方案资料来源:衣宝廉等《氢燃料电池》,自主研发、规模化生产有望推动氢燃料电池汽车降本燃料电池降本是其重要发展方向:氢燃料乘用车、商用车均贵于同类型电动车。乘用车方面,根据Model34.02(29.1万元而Mirai24.95万美元(35.5万元)。商用车方面,据福田官网数据49t98.949t150万元。2022年123049吨氢燃料电池牵引车中474015850%统降本仍为重要发展方向。图表19.丰田Mirai2特斯拉model3对比丰田Mirai2特斯拉model3标准版最高车速(km/h)175225百公里加速(s)9.26.1续航里程((NED)850556整备质量(kg)19301751电机峰值功率(kW)134194电机扭矩(N·m)300340电堆功率(kW)238-电池能量密度(kWh)-60价格(美元)49,50040,240特斯拉官网,丰田官网,汽车之家,汽车测试网,太平洋号,燃料电池零部件国产化是降低初始投资成本的重要方式:燃料电池系统由燃料电池电堆和系统主要零部件组成,电堆成本占燃料电池系统成本比例约60%。电堆由膜电极(MEA)、双极板、结构件DCDC(MEA)65%。50%依赖催化得益于电堆企业数量增多带来的竞争。在产业化层面,根据车百智库,2021鸿基创能、苏州擎动等国产膜电极批量应用于国产电堆,同年国鸿氢能、氢璞创能、雄韬氢雄竞相2000元/kW4000元/kW以内。图表20.燃料电池系统组成部分资料来源:亿华通港交所上市招股说明书,图表21.2022年燃料电池系统成本结构 图表22.2022年燃料电池电堆成本结构资料来源:亿华通港交所上市招股说明书, 资料来源:亿华通港交所上市招股说明书,燃料电池核心零部件基本实现国产化:燃料电池核心材料自主研发进程不断加快。根据吉林省人民政府,2017年我国仅掌握系统集成、双极板和DC/DC生产能力,其余主要依赖进口,国产化率60%;2022年我国已经基本实现了燃料电池系统的国产化。2020150万平方米质子交换膜生产线一期工程在山东淄博投产;20221000kg的燃料电池催化剂的产能;2022年,金博股份与神力科技(亿华通子公司)签署协议共同研发满足氢燃料电池领域应用的碳纸、柔性石墨极板,我国燃料电池核心零部件已经基本实现国产化。图表23.燃料电池汽车核心零部件国产化进程2017年2020年2022年电堆部分国产化进程催化剂验证测试阶段√质子交换膜验证测试阶段√扩散层(GDL)√膜电极(MEA)√√√双极板√(石墨板)√(石墨板)√(石墨板、金属板)系统集成√√√辅助系统国产化进程空压机√√氢循环泵√√DC/DC√√√储氢系统√(35MPaⅢ型瓶)√(70MPaⅢ型瓶)√(70MPaⅣ型瓶)资料来源:吉林省人民政府,后续燃料电池零部件国产化产能有望提升:我国将针对燃料电池核心零部件,在国产化降本的同时提升材料的稳定性并形成稳定供应能力。国电投氢能公司生产的质子交换膜价格较进口质子交换膜50%,但是由于膜电极制备工艺复杂、研发周期较长,仍需要在专业特性、国产化产能方面进一步提升。根据车百智库,2022-202540100万平米,气体扩散层产能有望从10万平米提升至40万平米。图表24.燃料电池系统及零部件发展目标现阶段性能及成本 产业进程与规划 2025年性能指标 2025年成本预测系统功率范围:60-200kW,功率密度:300-700W/kg,低温启动:-30℃
燃料电池系统面向中重卡车辆方向扩展,可靠性及耐久性大系统功率范围:60-400kW,,幅提升,整体产品处于示范应,燃料电池系统
(电堆自启动)
功率密度:700-1000W/kg,
燃料电池系统成本
15000
50%,
≤1200元/kW现阶段系统成本:
2022
运行效率:接近台低温启动:-40℃(无辅助加热)<4000元/kW企业一:
/年,2025年预计达到20000台/年目标电堆功率密度:≥4kW/L@0.65V企业一:
企业一:单堆功率:≥150kW@0.65V,单堆成本约1500元/kW。
2022年形成10000堆/年产电堆功率密度≥6kW/L@0.68V,能、2025年形成30000堆/年单堆功率≥300kW@0.68V。电堆 企业二:
产能。
企业二:
电堆600元/kW金属极板单堆最大功率企业二: 金属极板单堆最大功率300kW,功率密度3.5kW/L,
2021年已建成电堆智能生产功率密8-10kW/L,线,年产能为10000台,2025耐久性不低于30000小时,冷启动温度-30℃,2000元膜电极性能:
年产能为50000台国产技术水平相对统一,关键原材料国产化率较低,但与国际先进技术差距缩小。国内行
冷启动温度-30°C膜电极
1-1.2W/cm2@0.65V,
业总产能超过40万平米/年,膜电极性能:企业最大产能30万平米/年。>1.3-1.5W/cm2@0.65V,2 预计2025年国内技术达到国耐久:>20000h,
膜电极售价小于0.5元/cm2贵金属载量:0.25-0.5mg/cm,际先进水平,关健原材料实现贵金属载量:0.2mg/cm2售价:1.0-1.5元/cm2质子交换膜
质子交换膜厚度12-18μm,溶胀率:<5%,拉伸强度:30-60MPa,电导率:0.08-0.1S/cm,渗氢电流密度:<3mA/cm2,
全自主化,平均产能超过10万平米/年,总产能100万平米/年溶胀率:<2%,规划实现全国产化自主生产,拉伸强度:60-80MPa,性能赶超国际先进水平,扩充电导率:0.1-0.12S/cm,2
质子交换膜成本约300元/m2物理耐久:>20000次循环,OCV耐久:>500h,成本:约600元/m2
产能,降低成本
渗氢电流密度:<2mA/cm,物理耐久:>50000次循环,OCV耐久:>800h催化剂
铂碳催化剂,质量活性集中国内产品催化活性低、种类少缺乏长期验证。后续生产催化0.2025/mPt
从铂碳向铂合金方向发展,使得铂2025年铂载量接近铂用量已实现<0.2g/kW,我国催剂一致性好、稳定性高、更具0.2g/kW以下
0.2g/kW化剂用量普遍0.3-0.4g/kW气体扩散层厚度:140-210μm,
成本优势的企业将持续提升市占率
气体扩散层厚度:80-210μm,偏差≤±5%;气体扩散层(炭透气率
202年具备10万20偏差3;年末具备卷材生产能力,2023透气率
200-300元/平米纸) ≥2000ml•mm/(cm2•hr•mmAq),年具备40万m2气体扩散层≥2200ml•mm/(cm2•hr•mmAq),表面粗糙度性能:0.6V@3A/cm2资料来源:车百智库,
表面粗糙度≤5μm;实测电堆性能0.7V@3A/cm2规模效应推动燃料电池电堆与系统降本:产业链的规模效应可快速推动燃料电池汽车成本的下降。11520元/kW10万套单位430元11096元/kW,将产量提升至10万套单位成本则可能降至218元/kW,成本降幅亦超过70%。图表25.规模化量产降低燃料电池制造成本赛瑞研究,政策引导与下游需求推动,氢燃料电池系统功率提升政策引导下,燃料电池系统功率提升:我国车用燃料电池功率提升和补贴标准存在相关性,根据氢30kW-40kW燃料30kW”2020通知》明确乘用车、轻型货车、中型货车、中小型客车最大补贴功率上限为80kW、重型货车、大110kW202298.9kW,同比增长7.8%。图表26.2018-2022年氢燃料电池单车平均装机功率资料来源:汽车总站,商用车对燃料电池系统功率要求更高:大功率燃料电池系统适合长途重载重卡。由于目前氢燃料电200-300kW的电堆功率需求,因此燃料电池重卡普遍采用“110kW左右的燃料电池电堆+锂电池”的电电混合方式。若燃料电池能够实现功率提升,则可实现对锂电池的完全替代。高功率燃料电池系统已逐步应用于下游市场,根据捷氢科技数据,2022年,国内配套110-150KW26072022年燃料电池汽车销售比例超过50%。展望后势,物流车、客车、重卡等车型燃料电池系统功率有望提升,根据车百智库,2025年300kW200-300kW燃料电池系统的生产能力。图表27.燃料电池额定功率占比 图表28.2020-2050不同车型燃料电池系统功率发展目标捷氢科技 资料来源:车百智库,船舶、轨交、航空等领域亦加速氢燃料电池的应用国际海事组织计划2050年实现国际航运温室气体净零排放,国内外氢燃料电池船舶应用加快推进:202372030年前采用零和接近零排放的温室气体替代性燃料,相关技术5%10%2050年前后实现国际航运温室气体净零排放。为满足国际海事组织减排要求,各国加快推进氢燃料电池船舶的应用推广,各类氢燃料电池船舶相继投入使用。20233MFHydra在挪威投入运营。国际上氢燃料电池船舶技术发展较早,已完成轻型轮渡等方面的验证,并开展了大型内河集装箱的船上应用探索。国内氢燃料电池船舶亦发展迅速。2023317500千瓦级氢燃料电池动力船“三峡氢舟1号”下水,并于7月完成首航,标志着国内氢燃料电池船舶领域的重要突破。图表29.国际海事组织减碳政策时间 政策2011年7月 通过MEPC.203(62)号决议,采取提高国际航运能源效率的强制性措施,并对船舶能源效率做出要求2016年1月 MEPC70批准,2025年1月1日后建造的新船舶能效要求较基准提高30%2016年5月 MEPC74批准,提高对集装箱船、天然气运输船等多种船舶类型的能效要求2018年1月 批准了减少温室气体排放初始战略的后续行动计划2018年4月 通过MEPC.304(72)号决议,确定了减少船舶温室气体排放的初步战略2019年5月 通过MEPC.323(74)号决议,邀请成员国鼓励港口和航运部门间的合作,以减少船舶温室气体排放2020年月 通过MEPC.367(79)号决议,鼓励成员国制定并提交自愿行动计划解决船舶温室气体排放问题2021年6月 通过MARPOL公约附则VI关于降低国际航运碳强度的修正案,要求通过技术和运营措施提高船舶能效。2023年7月 通过《2023年国际海事组织减少船舶温室气体排放战略,修订了国际航运温室气体减排目标资料来源:国际海事组织(IMO),图表30.近期国内氢燃料电池船舶应用进展时间 政策2023年3月 国内首艘氢燃料电池动力船三峡氢舟1号下水试航2023年4月 国内首艘商用氢燃料电池动力游览船西海新源1号“成功合拢2023年4月 国内首艘氢能竞赛原型动力艇下水首航2023年5月 国内首艘氢动力海上交通船蠡湖未来主要设计图纸通过审核2023年6月 湖南省首艘氢燃料电池动力小型船舶下水试验成功资料来源:国际能源网,20221228方案。根据四川日报数据,由于该氢能列车免掉了传统电气化铁路的接触网、变电所等复杂工程问10%-20%160km11606002022年发布的云雀(Hybari)100140公里,我国氢能列车技术水平已与世界接轨。图表31.氢燃料列车、高铁动车对比指标氢燃料列车高铁动车动力氢燃料电池+电容系统电力机车能源氢电安全性储存技术成熟,氢气性质稳定,安全发展多年,技术成熟,安全性高环境保护制氢到用氢全产业链低碳电力来源会产生污染应用领域 市域动车、工程检修车、有轨电车等短途运输,作高铁干线、联网线路等已有线路或长途运为传统轨道交通重要补充加氢/充电基础设施 发展初期,加氢站较少 发展多年,设施健全成都市发改委,四川日报,人民网,交通百科,川观新闻,国际民航组织设定2050202210412050202311望通过氢燃料等各类清洁能源降低航空业碳排放,实现减碳目标。据航空运输行动组织(ATAG)估算,53%-71%的航空脱碳要依靠可持续航空燃料的改用推广,可持续航空燃料的开发至关重要。201年3HPoit100W/,主要应用场景为航空领域。图表32.国际民航组织减碳政策时间 政策2010年10月 签署全球性政府协定,达成稳定碳排放目标2011年1月 针对二氧化碳进行独立专家审查,发布独立专家关于通过技术减少航空燃油燃烧的中长期目标的报告2013年7月 通过《关于二氧化碳减排活动的国家行动计划》2016年10月 通过了有关建立国际航空碳抵消及减排机制(CORSIA)的决议2019年1月 发布文件Doc10127《发动机和飞机独立专家综合技术目标评估和审查,公布最新二氧化碳排放技术目标2022年10月 批准到2050年国际航空净零碳排放的长期全球理想目标2023年3月 更新一系列国际航空环境标准,正式通过相关ISO标准的更新资料来源:国际民航组织,氢燃料电池可应用于储能、发电等领域,国内已有中长期规划氢能发电建设成本较低,我国将拓展氢能在分布式发电领域应用:氢气发电建设成本较低,根据中580美元/kW25%以上。国内通常PEM(SOFC燃料电池年国内氢发电系统装机量接近10W16%2025400MW(2021-2035年图表33.不同能源发电建设成本对比资料来源:中商产业研究院,通过热电联产可提升燃料电池效率至90%40%+40%+80%2(PEMFC)具有发电效率高、燃料适应性强、高温余热可回收等优点,在大型发电、分布式发电及热电联供等领域具有广阔的应用前景。PEMFC方面,20215100kW级商用氢燃料电池冷热电联产系2月,SOFC(2021-2035年)》,我国将因地制宜布局氢燃料电池分布式热电联供设施,推动在社区、园区、矿区、港口等区域内开展氢能源综合利用示范。图表34.韩国大山燃料电池发电站 图表35.东方电气氢燃料电池冷热电联产设备中国能源网, 东方电气公司官网,氢燃料电池可与氢储能形成耦合,但效率较低、成本较贵,规模化发展仍需时间:可再生能源发电-电解水制氢-氢燃料电池发电60%-85%,燃料电池发电效率为40%-60%,虽然单过程转换效率相对较高,但电-氢-电过程存在两次能量转换,整体效率会下降到40%左右。氢燃料电池与氢储能耦合可应对新能源消纳不足的问题,使可再生能源电力在不同时间和空间尺度上实现转移,但是整体效率略低。成本方面,抽水蓄能和压缩空气储能成本约为7,000元/kW2,000元/kW13,000元/kW。氢储能工艺流程较长,目前各环节的产业化程度还比较低,实现规模化发展仍需一定时间。根据《氢能产业发展中(2021-2035年风光发电+氢储能”一体化应用新模式。图表36.电池储能与氢储能效率对比资料来源:高盛《CarbonomicstheCleanHydrogenRevolution》图表37.不同方式储能典型参数对比储能形式容量等级能量转换效率能量自耗散率持续放能时间成本氢储能1TWh25%-40%接近01-24h以上13000元/kW电化学储能100MWh80-90%0.1-0.6%秒级-小时级2000元/kW大型抽蓄30GWh75-80%低1-24h以上7000元/kW压缩空气240MWh60-70%低1-24h以上7000元/kW资料来源:车百智库,毕马威,国内外政策积极落地,推动氢燃料电池汽车高质量发展国内:政策积极推动燃料电池汽车发展五部委联合下发燃料电池示范应用通知,“以奖代补”有望提升需求2020汽车关键核心技术、产业化应用进行突破:20209月财政部、工信部、科技部、发改委、能源局联合发布《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》(下称《通知》),2021年8月,京津冀、上海、广东三大城市群率先启动燃料电池汽车示范应用推广;202112月,河北、河南城市群入4年左右时间,逐步实现关键核心技术突破,构建完整的燃料电池汽车产业链。“以奖代补”以奖代补”推广应用车辆技术和数量1.5万积分(15亿元补贴),具体要求包括燃料电池乘用车所采用的燃料电池堆额定功率密度不低于3.0kW/L;燃料电池商用车所采用的燃料电池堆2.5kW/L”300公里氢能供应及经济性2000(2亿元补贴),具体要求包括5000吨。鼓励清洁低碳氢气制取,每公斤氢气的二氧15kg”35元公斤110万元,超额完成部分予以额外奖励。图表38.示范城市群及燃料电池汽车推广目标牵头城市 北京 上海 佛山 张家口 郑州京津冀城市群 上海城市群 广东城市群 河北城市群 河南城市群牵头城市 北京 上海 佛山 张家口 郑州4年示范期覆盖范围 2021年8月-20258月
20218月-20258月
20218月-20258月
20221月-202512月
20221月-202512月示范期内推广燃料电池汽车目标(辆) 5300 5000 10000 7710 50001657354720231657354720236月末,推广目标完成比例(%)
2475 1774 691 410 78720236已过(%)资料来源:香橙会,汽车总站,
48 48 48 40 40多级“奖励”政策有望提升燃料电池汽车需求:根据《关于开展燃料电池汽车示范应用通知》,燃料2020-20221.3分/1.2分辆、1.1分/辆、0.9分辆标80kW12-251.1倍积分、25-311.3倍积分、311.5倍积分,针对不同功率的不同车型亦110202380kW及以上的氢燃料汽车17.10-37.80《关于支持本市燃料电池汽车产业发展若干政策》,上海针对整车购置、关键零部件、车辆运营等1:1区根据《大兴区促进氢能产业发展暂行办法(2022年修订版)40%区补。2020年2021年2022年2020年2021年2022年2023年车型功率总质量31吨以上54.650.446.237.8≥110KW25-31吨47.343.740.032.8重卡12-25吨40.037.033.927.731吨以上37.134.234.225.7≥80KW25-31吨32.128.128.122.212-25吨27.225.123.018.8≥80KW20.819.217.614.4中小型客车≥50KW13.012.011.09.0≥80KW24.722.820.917.1≥50KW13.0≥50KW13.012.011.09.0资料来源:国家能源局,吉林市政府,国内氢燃料电池汽车发展分三步走,2025年氢燃料电池汽车推广有望加速国内氢能燃料电池汽车预计经历初步示范、加快推广、大规模应用三阶段:根据《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,我国氢能燃料电池汽车发展预计经过三个阶段:1)2020-202520201100座,在北京、上海、郑州、武汉、成都、张家口、佛山等全国多个大中小不同的城市,以公共交通、仓储物流为主要的业务,开展商业化示范运行,累计运行达到1亿公里。2)2025-20302025150宜地推广氢能燃料电池技术,通过优化燃料电池系统的结构,加速关键零部件的产业化,大幅度降低燃料电池系统的成本,车辆的保有量要达到5万~10万辆。3)2030-2035年为大规模应用阶段:2030年到2035年,要实现氢能及燃料电池技术的大规模推广应用,大规模的氢的制取、储存、运输、应用达到一体化,加氢站的现场储氢、制氢规模的标准化和推广应用也到一定的程度,要完全掌握燃料电池核心关键技术,建立完备的燃料电池的材料、部件及系统的制备能力。图表40.国内氢燃料电池汽车三步走路线图资料来源:国家能源局,201920251万辆。山东:2020年山东发布《山东省氢能产业中长期发展规划(2020-2030年)20251浙江:20212025550座。辽宁:2022年,(2021-2025年202520005030151500艘、加氢站500座。图表41.非示范省市氢燃料电池相关政策江苏省 《江苏省 《十四五”新能源汽车产业发展规划的通知》2021年11月20254000100座。《山东省氢能产业中长期山东省 发展规划年)》2020年6月202550000台,燃料电池整车产能达到200001000亿元,累计推广燃料电池汽车10000辆,累计建成加氢站100座。20252000辽宁省 《辽宁省氢能产业发展规 2022年8月 到50艘以上,加氢站30座以上;划(2021-2025年)》 2035年全省燃料电池汽车保有量达到15万辆以上燃料电池船舶保有量达到1500艘以上,加氢站500座以上。四川省
《四川省氢能产业发展规划(2021-2025年)》 2020年9月
到2025年,燃料电池汽车(含重卡、中轻型物流、容车)600060项目5座,氢储能电站2座。浙江省 《加快培育氢燃料电池车产业发展实施方案》《陕西省十四五”氢能产
2021年11月 2025年,推广应用氢燃料电池汽车接近5000辆,规划建设加氢站接近50座2025年,建成投运加氢站100座左右,力争推广各型燃料电池汽车1万陕西省
业发展规划》 2022年7月
辆左右,一批可再生能源制氢项目建成投运,全产业链规模达1000亿元以上。内蒙古自治区 《内蒙古自治区十四五”氢能发展规划》资料来源:各省发改委,
2022年2月 2025年,实现布局加氢站(包括合建站)达到60座,累计推广燃料电池汽车5000辆,带动氢能产业总产值超过1000亿元。2023年以来氢燃料电池汽车产销量与上险量快速增长:2016-2022年国内燃料电池汽车销售量整体2020-20212022年,氢燃料汽车销售实现倍增。根据中汽协,20223367辆,同比增长112%。根据香橙会数据,20225009166%。2023年以来氢燃料电池汽车上险量呈加速上升趋势,20231-51553辆,同比增长197%20235545856%21%IEA2022年1.3719%。图表42.2015-2022国内氢燃料汽车产销量(中汽协) 图表43.2022年1月-2023年5月国内氢燃料汽车上险数据资料来源:中汽协,香橙会, 香橙会,海外:氢燃料电池市场发展提速日本目标在2030年推广80万辆乘用车、1000座加氢站:2013年《日本再复兴战略》首次将发展氢能源提升为国策后,多次出台文件针对氢能发展制定目标,包括《日本氢和燃料电池战略路线图》(2014),《氢能源白皮书》(2015),《氢能源基本战略》(2017),《第五次能源基本计划》(2018),《氢能与燃料电池路线图》(2019),《氢能源基本战略》(2023)。2023662030801000300电池发电效率从4055提高至60%IE022年末日本氢燃料汽车保有量合计约80011%16016%。图表44.日本氢能政策发展梳理政策名年份具体目标《日本再复兴战略》2013将发展氢能作为国策,启动加氢站建设的前期工作。《日本氢和燃料电池战略 2015年加氢站达到100座;2020年-2030年,建立大规模氢能供应系统;2030年燃料路线图》 2014 电池装置使用量达到530万台;从2040年开始,建立零排放的制氢、运氢、储氢。《氢能源白皮书》2015推动氢成为电源构成的一部分,计划到2030年形成万亿日元的家用燃料电池与燃料电池车国内市场,到2050年市场规模扩大至8万亿日元。《氢能源基本战略》2017203017日元/kWh30万吨氢燃料90080万辆1200辆。《第五次能源基本计划》2018燃料发电、氢燃料汽车发展,推进“氢能社会”的构建。《氢能与燃料电池路线图》20192025202030年达到80万辆;2023年车用燃料电池的续航里程达到800km。2030801000300《氢能源基本战略》 2023 万台家用燃料电池热电联产系统,燃料电池发电效率从40~55%提高至60%。资料来源:日本经济省,图表45.2018-2022日本氢燃料电池车数量及增速IEA韩国计划以氢燃料电池汽车和燃料电池为核心,将韩国打造成世界最高水平的氢能经济领先国家:2019《氢能经济活性化路线图》,目标使韩国从化石燃料资源匮乏国家转型为清洁氢能源产出国。《路2025103000(18万元2030180万204062012004万辆氢能巴士、8万辆氢能出租车。2020年韩国发布全球首个氢能法律,《促进氢经济和氢安全管理20228000341%。图表46.2022年末全球燃料电池汽车保有量分布 图表47.2018-2022韩国氢燃料电池车数量IEA, IEA,美国20世纪提出“氢经济”概念,21世纪氢能发展有所放缓:1969年,阿波罗登月飞船已成功应用碱性燃料电池作为航空辅助电源。20世纪70年代,受中东战争影响,美国为了摆脱对进口石油的依赖,首次提出“氢经济”概念,认为未来氢气能够取代石油成为支撑全球交通的主要能源。21世纪初,美国曾多次发布氢能相关政策包括《国家能源政策》(2001)、《国家氢能路线图》(2002)、“氢燃料倡议”(2003)、“氢能行动计划”(2004)、“氢后视镜计划”(2005)。2006年-2014年,由于石油危机缓解、全球金融危机冲击、页岩气革命成功,美国针对氢能相关预算逐渐放缓。碳减排需求推动美国重启氢能发展规划:20182025年美国氢燃料电20万辆,2030530万辆。2020年美国能源部发布《氢能计划发展2美元/千克。20236月,拜登-哈里斯政府正式发布《美国国3关注具有大规模清洁氢生产和终端使用的区域网络,实现基础设施投资效益最大化,推动规模化应用从而促进清洁氢市场价值提升。根据国际能源署(IEA)20221.5万辆,占全球氢燃料21%。图表48.美国氢能及燃料电池研发预算 图表49.2018-2022美国氢燃料电池车数量IEA, IEA,图表50.美国氢能政策发展梳理1、制定氢能研发1、制定氢能研发5年计划,优先研究对经济使用氢作为燃料和能源存储介质至关重要的研究领域;《氢研究、开发和示范法案》1990 2成立氢能技术咨询小组将氢项目转移给美国能源部计划3个财年投入2000万元。《氢能前景法案》1996161.625000开展氢能与燃料电池的研究、开发和示范计划;2、促进氢的生产、储存、运输以及在工业、住宅、交通和公用事业应用。《国家氢能路线图》20021、确立的氢能在美国未来能源系统中的重要地位,鼓励公共与私人的投资。2、通过加强研究和开发、建立基础设施、制定政策和法规、促进市场发展、加强国际合作等方案促进氢能发展。FreedomCAR计划20021、美国能源部和美国汽车研究中心合作推进可负担氢燃料电池汽车的研究。22010151855kW12美元/kW30kW30美元/kW,具有45%的峰值制动发动机效率;300Wh电动传动系统储能使用寿命为15年,放电功率为25kW,持续18s,每kW20美元。《氢燃料倡议》20031、计划在5年内投入12亿美元研发氢能生产和储运技术;22015世界开发清洁的氢动力汽车。1、将氢能源纳入国家能源战略体系;《能源政策法案》 2005《氢能源计划》 20062、2012-20172、2012-2017:开发中期市场,例如CHM系统、辅助电源单元、车队和公共汽车;32015-2020车辆。《氢经济路线图》2019明确未来10年氢能研究、开发和示范的总体战略框架:1、降低氢气生产、输送、储存和转化系统的成本并提高其性能和耐久性;2、解决技术、监管和市场壁垒,增加氢出口的机会;3、通过整合不同的氢供应和需求来源,探索大规模采用和使用氢能的机会;4、开发和验证利用氢气的综合能源系统;52050万吨/年-4100万吨/年,占美国总能源需求的1%-14%《能源部氢能计划》2020明确未来10年氢能研究、开发和示范的总体战略框架:1、降低氢气生产、输送、储存和转化系统的成本并提高其性能和耐久性;2、解决技术、监管和市场壁垒,增加氢出口的机会;3、通过整合不同的氢供应和需求来源,探索大规模采用和使用氢能的机会;4、开发和验证利用氢气的综合能源系统;52050万吨/年-4100万吨/年,占美国总能源需求的1%-14%《氢弹计划》2021计划在10年内将清洁氢的成本降低80%至1美元/kg《国家清洁氢战略和路线图》2023203020402050年美国国内氢100020005000万吨/100%2050年实现温室气体净零排放。资料来源:美国政府,中银证券
2521.5开发、示范和商业化;3、提出汽车制造商在2015年前为消费市场提供氢燃料汽车的目标。1、开发氢的生产,运输,储存和燃料电池技术;2、开发商业化的汽车、卡车、家庭和企业燃料电池;32020设施。明确燃料电池汽车2011-2020年商业化发展的四个阶段:(主要和备用升降车和便携电源;欧盟氢能发展历程与美国类似,2019年后重启氢燃料电池汽车投资:2003年欧盟多国合作开展EuropeanResearchArea(ERA)项目研究,设立欧洲氢能和燃料电池技术研发平台,重点攻关氢能和燃料电池领域的关键技术。2008201928个成员国签署并批准《巴黎协定》,氢能相关指导政策密集发布,欧洲氢能投资重20192030/37050万辆、4.520202024-20302021年氢能欧洲组织发布《氢能法案:创造欧洲氢经济》,计划建立泛欧202220225203010001000万吨可再生氢。2023年欧盟创建欧洲氢能银行”,加大对氢能市场的投资力度。20233月,欧盟议员就使用可再生氢和衍生燃料的全42%0.5%2030年,欧盟成员国除了确保可再生氢在现有工业氢需42%203560%。图表51.欧盟氢能政策发展梳理设立欧洲氢能和燃料电池技术研发平台,重点攻关氢能和燃料电池领域的关键技术2003设立欧洲氢能和燃料电池技术研发平台,重点攻关氢能和燃料电池领域的关键技术2003欧洲研究区项目(ERA)欧洲绿色协议 2019欧洲氢能路线图:欧洲能源转型的可持续发展路径 2019欧洲气候中立氢能源战略 2020FitFor55Package 2022IPCEI—Hy2Tech 2022IPCEI—Hy2Use 2022
1、欧盟2030年温室气体减排目标提高到至少50%;2、2030年前完成绿氢、燃料电池和其他替代燃料的突破性商业应用;3、发展氢网络基础设施建设。1.目标2030年燃料电池乘用车上牌量达370万辆;燃料电池商用车上牌量达50万辆;2.2050年氢能占欧盟总能源需求的24%制定2050年氢能发展路线图:1、2020-20246GW100应用于工业和重型运输业;22025-203040GW1000及海上运输等新领域;32030-20501/4产,氢能应用扩大到航空等领域;氢能代替所有脱碳难度系数高的工业领域。1、203020070Mpa1吨。2、2030年,工业部门所用氢燃料中35%来自可再生燃料;2050年,工业部门所用氢燃料中50%来自可再生燃料。3、2030年,氢消耗总量的50%用于工业能源和原料,氢能占交通部门能源供应的2.6%;设定氢燃料税收优惠,将燃料汽车、氢动力汽车纳入零排放车辆。1554亿欧元的公共资金,并释放额外8824(特别是移动出行领域。13个成员国将提供52亿欧元的公共资金,并释放额外70REPowerEU计划 2022 2030年可再生氢气自产量1000万吨可再生氢进口量达到1000万吨加快部署氢能基础设施,在地中海、北海地区和乌克兰建立3个氢进口走廊。1、设计并完善绿氢拍卖机制:为绿氢价格保持稳定提供政策支持;2、推动欧盟内部公平竞争:建立泛欧“绿氢”项目拍卖平台,成员国均可在这一平台发布以本国资源支持的绿氢项目。欧洲氢能银行 2023资料来源:欧盟,电力网,
3、稳步提升对外贸易:建立一套系统性政策工具,以规范同域外国家的氢能贸易。4身氢能基础设施规划。全球氢燃料电池汽车保有量有望快速增长:IEA数据,20227.2140%80%、10%10%202260%2/3InteractAnalysis预测,2030年全球氢燃料电池保有量有望超过165万辆,2022-203048%。图表52.2020-2030年全球燃料电池汽车保有量预测InteractAnalysis商用车:国内氢燃料电池主要应用场景,氢气价格下降有望提升氢燃料商用车经济性商用车适合作为切入点发展燃料电池汽车新能源商用车渗透率较低:9202210.2%到3%,与总体新能源汽车26%的渗透率相比有较大差距。商用车减排需求大,重型货车是商用车减排的关键:商用车领域具备较大的减排空间。根据人民网数据,商用车碳排放占全部车辆碳排放比例约65%,重型货车碳排放量占商用车的83.5%,重型货车是碳减排的关键车型。重型货车运行过程中其他污染物质的排放水平也较高,以柴油货车为例,80%506371.273.3%,公路运输整体减排需求庞大。2022年,生态环境部发布《减污降碳协同增效实施方案》,明确提出将探索开展中重型电动、燃料电池货车203050%左右。在减排需求推动下,氢燃料电池商用车应用场景逐渐丰富。根据亿华通招股说明书,目前氢燃料电池汽车已经演化出自卸车、牵引车、厢式运输车等车型,在牵引运输、城市货运等场景上已有应用。图表53.2018-2022商用车销量及新能源商用车占比资料来源:中汽协,商联会,图表54.氢燃料电池重卡主要车型和应用场景车型 应用场景 场景特点厢式运输车、冷藏车保温车等 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垃圾车、洒水车 市政环卫 日均运输距离较短,作业时间长,载重需求高自卸车、混凝土搅拌车 建筑与土木工程 运输场景以城市基建、房地产开发等为主,运行线路相对固定牵引车 牵引运输 用于矿石、钢材等大宗商品原材料运输,运行线相对固定资料来源:亿华通港交所上市招股说明书,国内氢燃料电池商用车占据主导地位:目前,国内销售的氢燃料汽车主要应用在商用车领域。根据汽车总站数据,20225009辆,客车、重卡、其他货车等商用车上险量478295%246549%IEA202299%。国内优先发展商用车的原因在于两方面:1)商用车行驶在固定线路上且车辆集中,对加氢基础设施布局的要求也相对更低。因此在燃料电池产业发展的初期,发展燃料电池重型载货车的战略引导作用高于乘用车。图表55.2022年1-12月氢燃料电池汽车各类细分车型销量及占比资料来源:汽车总站,香橙会,国内氢燃料电池汽车前期发展主要应用在公交车领域:由于公交车路线固定,对加氢站数量要求有限,故而氢燃料电池前期应用主要面向公交车领域。2003年,3行了首次测试。2017据IE02254040。202173049吨氢能重20237上海-宁波200400IEA20227000辆,占我52%。图表56.河钢集团氢能重卡投运全国首发仪式现场 图表57.2022年末中国氢燃料电池汽车保有量结构长城网, IEA氢燃料电池重卡载重、续航较纯电重卡具备优势在大吨位载重与续航能力上,氢燃料电池重卡较纯电重卡具备显著优势:限制车辆载重能力的关键64949吨。若牵引车自重较重,则其挂车所能承载重量则相应下降。由于氢燃料电池汽车动力系统较轻,因此氢燃料电池汽49t49t38.3837.970.41200400公里。根据我们计算,假定纯电重卡电池带电4002.85重卡和纯电重卡载重能力差距或拉开至3吨以上。图表58.氢燃料电池重卡与锂电池重卡对比类型氢燃料电池重卡纯电重卡型号FSQ4250SFFCEVBJ4259EVPA1总质量/kg25,00025,000整备质量/kg10,49010,900额定载质量(挂车质量)/kg38,38037,970续航里程/km400200最高时速/km/h8989电池厂家国鸿氢能宁德时代电池容量/kwh100.91281.91电动机苏州绿控传动TZ460XS-LKM2402北汽福田FTTB220电动机功率/kw355360环境温度适应性 采用先进隔热技术可适应极端温度 适应性环境,可于环境自行启动充气/充电时间 5-10分钟 1-1.5小时运输中长途运输应用领域资料来源:工信部,福田汽车官网,北极星氢能网,储氢瓶标准提升,或推动氢燃料重卡载重量、续航里程进一步上升:Ⅲ型瓶、Ⅳ型瓶均属于储氢容器,两者区别在于Ⅲ型瓶使用金属内胆、Ⅳ型瓶使用塑料内胆。由于Ⅳ型瓶使用塑料内胆,因此单瓶重量较Ⅲ22.5%2023ⅣⅢ型20235231000110kg1000公里。图表59.纯电重卡与氢燃料重卡系统示意图BCG波士顿咨询,氢燃料电池重卡TCO成本有望下降Costof)TCO购置成本和后期运维成本,TCOTCO3500元/kW150万40-5035元/kg10kg,TCO3505元40LTCO210TCO成本约788TCO500万元,氢燃料电池重卡的购置成本、运营成本均较高。图表62.现阶段燃料电池重卡与柴油重卡TCO成本比较车百智库,Deloitte,TCO15035元/kgTCO788TCO44%(氢气TCO降更为关键。图表62.燃料电池重卡TCO成本结构车百智库,Deloitte,风光LCOE86%0.25元400021.05元/kg0.10元/kWh,电解水制氢成12.11元40%LCOE(LevelizedCostof1.8元/WLCOE0.3692元/W1.2元/W,光伏发电LCOE0.3109元/W。图表64.碱性电解槽制氢成本拆解资料来源:车百智库图表65.电解水制氢成本敏感性分析利用小时数(小时2000300040000.1017.7213.9812.11电价(元/千瓦时) 0.1520.7116.9615.090.2023.6919.9418.070.2526.6722.9321.05资料来源:王明华《新能源电解水制氢技术经济性分析》,氢燃料电池重卡或将较柴油重卡取得经济性:随着燃料电池系统规模化降本、终端氢气成本下降,560元/kW、15元/kgTCO420TCO成本约500万元,氢燃料电池重卡经济性有望超过柴油重卡。图表66.氢能重卡总价及氢气价格对氢能重卡TCO成本敏感性分析5060705060708090100110120130140103853984114244374504634764895011543044345646948249550852153454620475488501514527540553566579591305655785916046176306436566696813561062363664966267568870171472640655668681694707720733746759771气价格/kg(元/kg)2026年氢燃料商用车保有量有望超过7万辆,2022-2026年复合增速超50%:我们认为,在商用车节能减排的大背景下,我国氢燃料商用车销售增速有望提升。根据国家能源局《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,2025年我国燃料电池车辆保有量目标约5万辆,我们预测2023-20260.751.151.892.8651%、673%602052026年氢燃料电池商用车保有量分别约5.279802222650%。图表67.2023-2026年燃料电池商用车保有量及销售量预测资料来源:香橙会,乘用车:依赖于基础设施完善与汽车性能提升日韩主推氢燃料电池乘用车氢燃料乘用车在全球范围内保有量占比较高,国内氢燃料乘用车保有量占比不到5%:乘用车是全IEA20227.215.7580%20222.931.50万辆、0.7651%、26%、13%。国内氢燃料电池1%IEA20221.34万辆,3005%。图表68.2022年末不同类型氢燃料电池汽车保有量 图表69.2022年末各国氢燃料电池汽车保有量及结构IEA, IEA日本、韩国地域面积较小,发展氢燃料电池汽车具备优势:东京(日本首都)到大阪(日本第二大城市)距离仅500余公里,首尔(韩国首都)到釜山(韩国第二大城市)距离仅400余公里。由于500适于发展氢燃料乘用车。图表70.东京-大阪路线图 图表71.日本东京都市圈加氢站布局资料来源:地图 地图,国内加氢基础设施有望完善,助力氢能乘用车渗透率提升加氢基础设施是氢能乘用车发展的基础:加氢站等氢能基础设施对氢能汽车产业发展至关重要。由于燃料电池汽车主要通过加氢站加氢补能,因此充足的加氢站以及完善的氢气制储运体系是燃料电20-100500kg/天的加氢站可满足每天100台氢燃料电池乘用车加注需求。7(2023版(2021-2035年图表72.氢加注标准子体系资料来源:国家标准委员会我国加氢站建设全球领先,具备良好的发展氢能乘用车基础:我国加氢站在运数量位居全球第一,20222452022年末,广东、山东、江苏、河北、上海、北京等省市加氢站建设数量靠前,其中广东、山东、江苏分47、27、26座。图表73.2022年全球主要国家加氢站分布 图表74.2022年末加氢站建成前十大省份IEA 国际氢能网,国产氢能乘用车系统功率密度、带氢量提升,助力氢能乘用车性能提升(kW/kg)(kW/L)/20202.5kW/L3.0kW/L”才可获得积分。燃料电池电堆体积功率密度有望翻倍增长,世界上较为先进的量产燃料电池车型(丰田MIRAI-2021)4.4kW/L540%,后续燃料电池电堆功率密度仍有提升空间,根20306-9kW/L。图表75.燃料电池功率密度趋势判断资料来源:天津大学官网,国内已有高功率密度电堆产品,系统关键材料性能优化是功率密度提升的关键:提升燃料电池系统关键材料性能是提升系统功率密度的方案之一,膜电极性能提升对提升电堆功率密度起重要作用。11M45.1kW/L5月雄韬氢瑞发布W.05.4W/W20电堆体积功率密度可达.0W/;202210HYMOD-200M76kW/L。图表76.捷氢科技M4燃料电池电堆资料来源:捷氢科技,应用有望推广,推动氢燃料汽车续航里程提升:70MPa储氢瓶储氢压力更大,单位体积下能存储70MPa39g35MPa下每升氢气20-22g70MPa35Mpa储氢瓶储氢质量的两倍。根据我们200升、70MPa8kg200升、35MPa储氢瓶常温下储氢量4kg。储氢瓶压力提升将推动单位体积下储氢质量提升,并推动氢燃料汽车续航里程提升。70MPa车载储氢瓶应用有望提速:35MPa储氢瓶市占率较高,主要原因系原涉及车载高35Mpa。2020721日,《GB/T26990-2011燃料电池电动汽车车载氢系统技术条件》及《GB/T29126-2012燃料电池电动汽车车载氢系统试验方法》两项国标修改后正式实施,两项国标均将原范围中车载氢系统的工作压力上限由35MPa70MPaCurrentstatusofautomotivefuelcellsforsustainabletransport70MPa的Ⅳ35MPa70MPa70MPa车载供氢系统的燃料电池汽车已逐渐在国内氢燃料电池汽车示范群内开跑。国内未势能源、中材科技、中集安瑞科等企业已经具70MPa储氢瓶的生产能力,AIONLXFuelCell70MPa储氢瓶。图表77.海外大多数氢燃料乘用车皆使用70MPa储氢瓶燃料电池汽车型号年份车重(kg)燃料电池功率(kw)功率密度(kW/L)百公里加速时间储氢容量(kg)(wt%)储氢瓶压力(Mpa)预计续航里程(公里)百公里氢气耗量(kg)(秒)现代Nexo2018187395-1203.1106.33(7.18wt%)705950.84本田Clarity20161875103-1303.129.75.46(6.23wt%)705890.97现代ix35FCEV/途胜20141980100-1001.6513.25.64(6.43wt%)705940.95-1.0FCEV丰田Mirai2014185090/1143.19.55.0(5.70wt%)705020.76BrunoG.Pollet,etc.《Currentstatusofautomotivefuelcellsforsustainabletransport》,国内车企已具备生产氢燃料电池乘用车能力:上汽、广汽、东风、海马等国内车企对氢燃料电池乘2016950燃料电池轿车成为国内首款实现公告、销售和上牌的燃料电池轿车;2020AionLXFuelCell202110月在如祺出行平台开启示范运营;2022年,东风汽车自主开发出国内首款全功率燃料电池乘用车东风氢舟”,2022113辆东风氢舟”交付给广东佛山市,以网约车、园区摆渡车、公务用车等多种方式示范运营;202345月国氢科技乘用车用燃料电池氢腾-S”H5乘用车上。上海积极推动乘用车示范全国首批常态化运营燃料电池网约车落地上海:上海是全国首批常态化运营燃料电池网约车落地的城市。20211070MPa油氢合建站——青卫油氢合建站正式落成,氢气日加注量可1000kg20229(MAXUSMIFAP390燃料电池系统)80辆氢燃料电池网约车单车带氢量约605km1702-3天续航,由于加氢站离5
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