2022年氫燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展及未來(lái)趨勢(shì)分析

1、2022年氫燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展及未來(lái)趨勢(shì)分析1、2022 年氫能燃料電池汽車銷量有望走出低谷氫燃料電池車（FCEV）是氫能各子領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)較快的環(huán)節(jié)，但 2020 年車輛產(chǎn)出 有明顯的下滑，主要是補(bǔ)貼政策不明朗，下游對(duì)定價(jià)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向不確定。2020 年燃 料電池車輛產(chǎn)量?jī)H 1182 輛，較 2019 年下滑 57%。對(duì)于車企而言，補(bǔ)貼規(guī)則完全明確后， 產(chǎn)業(yè)鏈的定價(jià)關(guān)系才能更好的理順，訂單的落地方可加速。2021 年 8 月，在示范應(yīng)用城 市名單落地、政策逐步明朗后，氫能源汽車銷量出現(xiàn)了一定的恢復(fù)。按照中國(guó)汽車工業(yè)協(xié) 會(huì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021 年前 11 月燃料電池車產(chǎn)銷量同比增長(zhǎng)約 16%。預(yù)

2、計(jì) 2021 年全年燃料 電池車銷量或在 1500 輛左右。根據(jù) GGII 的數(shù)據(jù)，截至 2020 年底，我國(guó)氫燃料電池汽車保有量為 7350 輛左右，其 中燃料電池客車、貨車、物流車保有量分別為 2500、780、4070 輛，物流車占多數(shù)。根 據(jù)新能源汽車國(guó)家大數(shù)據(jù)聯(lián)盟發(fā)布的全國(guó)氫燃料電池汽車示范城市群車輛統(tǒng)計(jì)與分析報(bào) 告中的數(shù)據(jù)，截至 10 月 31 日，新能源汽車國(guó)家監(jiān)測(cè)與管理平臺(tái)累計(jì)接入全國(guó)氫燃料電 池汽車為 6910 輛，其中京津冀城市群、上海城市群、廣東城市群累計(jì)接入 4283 輛氫燃料 電池汽車，占全國(guó)氫燃料電池汽車接入量的 61.98%。根據(jù)中汽協(xié)數(shù)據(jù)，近幾年燃料電池車銷量結(jié)

3、構(gòu)中，客車都是主力車型，其中又以城市 公交車為主，但隨著一輪氫能公交車推廣熱潮的結(jié)束，城市客車數(shù)量出現(xiàn)明顯下降，也拖 累了燃料電池車的整體銷量。在 2021 年銷量結(jié)構(gòu)中，貨車占比有了顯著提升，一方面是 重卡車型的突破，另一方面是因?yàn)椴糠謬?guó)企和地方政府對(duì)清潔排放車輛的推廣有了更大的 積極性。我們預(yù)計(jì)：在 2022 年，這一趨勢(shì)會(huì)得以強(qiáng)化，客車/重卡/物流車銷量將分別達(dá)到 1000/3500/4500 輛，乘用車推廣的車輛也在 50100 輛左右，燃料電池車 2022 年的銷 量有望達(dá)到 800010000 輛的水平。圖：中國(guó)燃料電池車銷量分類型統(tǒng)計(jì)2、2022 年氫燃料電池車型亮點(diǎn)或來(lái)自于重卡

4、IEA（國(guó)際能源署）的數(shù)據(jù)表明，全球交通行業(yè)的二氧化碳排放量逐年增加，是全球 第二大排放部門，占總排放的 25%。具體到行業(yè)內(nèi)，公路運(yùn)輸占行業(yè)碳排量比重最大（75%）。 中國(guó)正走在碳中和的道路上，公路運(yùn)輸行業(yè)也繼續(xù)大力減排。目前已有的減排方案大概可 以分為三類：技術(shù)型減排，運(yùn)輸管理減排和能源升級(jí)替代減排。技術(shù)型減排：基于傳統(tǒng)交通用能結(jié)構(gòu)，通過(guò)交通運(yùn)輸工具在節(jié)能技術(shù)方面的進(jìn)步， 提高能源利用效率。運(yùn)輸管理減排：通過(guò)對(duì)交通基礎(chǔ)設(shè)施及駕駛員進(jìn)行科學(xué)的組織管理，引入先進(jìn)的 智能交通系統(tǒng)，減少空載率和單位行駛里程能耗，提高道路運(yùn)輸效率。能源升級(jí)替代減排：通過(guò)推廣純電動(dòng)、氫燃料電池等新能源車輛技術(shù)的應(yīng)用，

5、配 合加氣、充電等配套基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃與建設(shè)，從根本上改變道路交通工具的用能 結(jié)構(gòu)，從而提高能效、降低排放。按照生態(tài)環(huán)境部相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，目前中重型商用車在汽車領(lǐng)域的碳排放占比達(dá)到 47%。 所以交通領(lǐng)域減碳最根本的方式，是對(duì)中重型車輛進(jìn)行能源替代，升級(jí)為清潔排放的電動(dòng) 類型車輛。氫燃料電池是將氫氣和氧氣的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的發(fā)電裝置，從車輛運(yùn)行原理而 言，氫燃料電池車和鋰電池車都是電力驅(qū)動(dòng)，電機(jī)和電控系統(tǒng)類似，區(qū)別就在于電力來(lái)源 上。氫燃料電池可以看作小型“發(fā)電機(jī)”，而鋰電池則更類似于“儲(chǔ)電”的裝置。氫電和 鋰電相比，在一些應(yīng)用場(chǎng)景有明顯的優(yōu)勢(shì)：能量密度角度，氫能單位質(zhì)量對(duì)應(yīng)能量密度最高。目前

6、的純電動(dòng)乘用車，主流的 磷酸鐵鋰電池能量密度在 0.54MJ/kg，三元鋰電池 0.72MJ/kg，即使是特斯拉 Model 3 使用的 2170 鋰電池能量密度可以達(dá)到 1.08MJ/kg，也僅僅為傳統(tǒng)汽油 能量密度的 1/40。而氫氣的能量密度極高，達(dá)到 140.4MJ/kg，是鋰電池的近 200 倍，這意味著相比于鋰電池車，氫燃料電池車可以騰出更多的載重空間。因此在 重卡這類高載荷的運(yùn)輸領(lǐng)域中，氫燃料電池顯然更具有優(yōu)勢(shì)。續(xù)航里程角度，目前國(guó)內(nèi)重卡普遍配置 10 個(gè)儲(chǔ)氫罐，單罐儲(chǔ)氫重量在 3.54kg 氫氣，至少可以驅(qū)動(dòng) 31 噸載重的重卡運(yùn)行約 400 公里，而鋰電重卡充電一次， 續(xù)航里

7、程僅在 100200 公里。充能時(shí)間角度，純電動(dòng)重卡的充能時(shí)間普遍在 1.5 小時(shí)左右，而氫燃料重卡的充 能時(shí)間普遍只需要 1015 分鐘，具有明顯優(yōu)勢(shì)。雖然電動(dòng)汽車目前也在推廣換 電，可以節(jié)省充能時(shí)間，但續(xù)航里程短和頻繁的換電次數(shù)，也會(huì)明顯影響重卡運(yùn) 營(yíng)效率和使用經(jīng)濟(jì)性，因此從清潔電動(dòng)車型看，氫燃料重卡更適合長(zhǎng)距離運(yùn)輸。工作環(huán)境角度，鋰電池的最佳工作溫度一般在 20以上，一般充電工作溫度在 060，放電工作溫度在-2060。對(duì)重卡常用的磷酸鐵鋰電池，在 0時(shí)， 放電效率只有 85%，在-20時(shí)放電效率只有將近一半。而且低溫下頻繁的放電 會(huì)嚴(yán)重縮短電池壽命，同時(shí)帶來(lái)鋰電池負(fù)極析鋰等安全隱患。雖

8、然針對(duì)鋰離子動(dòng) 力電池低溫性能也有改進(jìn)措施，但會(huì)對(duì)其它一些技術(shù)指標(biāo)，比如循環(huán)性和能量密 度等帶來(lái)較大的負(fù)面影響，并且增加電芯成本。氫燃料電池雖然有“冷啟動(dòng)”的 問(wèn)題，但國(guó)內(nèi)已普遍實(shí)現(xiàn)-30低溫啟動(dòng)，滿足北方冬天絕大多數(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景。我們按照燃油、氫電、鋰電三種不同能源類型的車輛，分別推算了客車、重卡、乘用 車三類用途車輛的成本，考慮的成本主要包括：車輛購(gòu)置成本按照汽車使用年限計(jì)算的“折 舊”成本、年度燃料使用成本、年度維修保養(yǎng)成本、年度保險(xiǎn)費(fèi)用、年度過(guò)路及停車等費(fèi) 用。在目前的技術(shù)路線下，無(wú)論是客車、重卡還是乘用車，鋰電都有絕對(duì)的成本優(yōu)勢(shì)，我 們推算鋰電類型的客車/重卡/乘用車年度成本分別為 2

9、0/35/3 萬(wàn)元，而氫電類型的客車/重 卡/乘用車成本分別為 42/67/7 萬(wàn)元，氫電的成本基本比鋰電成本貴 1 倍以上。因此從經(jīng)濟(jì) 性而言，鋰電是目前最有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的。但是如前文分析，鋰電在重卡領(lǐng)域也有明顯的劣勢(shì)，一方面續(xù)航里程是短板，另外一 方面在低溫環(huán)境下電量衰減非?？?。在某些應(yīng)用場(chǎng)景下，特別是北方地區(qū)的重卡領(lǐng)域，鋰 電的這一短板更為突出，也為發(fā)展清潔氫電重卡提供了可能?？紤]到氫燃料電池在續(xù)航里程方面的優(yōu)勢(shì)，在長(zhǎng)途貨運(yùn)領(lǐng)域內(nèi)具有較大的發(fā)展空間， 因此未來(lái)氫燃料電池汽車的發(fā)展重點(diǎn)領(lǐng)域是氫燃料電池貨車。從消費(fèi)端考慮，氫能重卡的 全生命周期成本（TCO）與競(jìng)品的平衡點(diǎn)是氫能重卡市場(chǎng)滲透率提升

10、的關(guān)鍵。根據(jù)中國(guó)電 動(dòng)汽車百人會(huì)發(fā)布的中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告 2020預(yù)測(cè)，氫能重卡每公里 TCO 成本在 2025年將降至5.6元/km, 預(yù)計(jì)在2030年可降至4元/km左右的水平，基本與鋰電車平價(jià)， 2035 年可降至 3 元/km，開(kāi)始出現(xiàn)成本優(yōu)勢(shì)。如果跟燃油重卡成本比較，從初始購(gòu)車費(fèi)用和日常維護(hù)成本的角度，兩者差異不大， 主要的差別在于燃料成本。我們按照行業(yè)平均的燃料消耗水平，燃油重卡每百公里耗油 35L， 氫燃料重卡每百公里氫氣消耗約 12kg，按照 7 元/L 和 35 元/kg 的單位燃料成本測(cè)算，百 公里燃料成本分別為 245/420 元。因此，以目前的成本體系和水平，若要在運(yùn)

11、行過(guò)程中實(shí) 現(xiàn)平價(jià)，則需氫氣的價(jià)格降至 20 元/kg。3、氫燃料電池車降本路線圖我們以五年的維度考察氫能車產(chǎn)業(yè)鏈降本路徑，主要考慮在氫氣供給和燃料電池兩方 面的降本預(yù)期。目前氫氣制取端的成本大約在 1520 元/kg，這一成本區(qū)間對(duì)應(yīng)化石能源制氫的成本， 以煤制氫和化工副產(chǎn)氫為主；而光伏、風(fēng)電等新能源電解水制氫，大約對(duì)應(yīng) 3335 元/kg。 以目前的技術(shù)水平，化石能源制氫路線已經(jīng)比較成熟，也代表了制氫所能達(dá)到的最低成本 水平，很難再進(jìn)一步壓縮，而電解水制氫雖然有下降空間，但依然在化石能源制氫成本之 上。因此，我們預(yù)計(jì) 20212025 年，氫氣制取的低成本水平大約在 15 元/kg 左右。

12、運(yùn)氫及加氫環(huán)節(jié)，目前每公斤氫氣合計(jì)成本在 2025 元/kg，五年內(nèi)可以降本的方式 預(yù)計(jì)主要是降低單位氫氣運(yùn)輸?shù)某杀?，可以采用更大壓?qiáng)的運(yùn)輸容器，目前氣氫運(yùn)輸主要 是 20Mpa 的長(zhǎng)管拖車，未來(lái)如果容器壓強(qiáng)提升，預(yù)計(jì)可將運(yùn)輸和加注環(huán)節(jié)的成本降低 5 10 元/kg 水平，但預(yù)計(jì)最多只能降至 35 元/kg。燃料電池本身或有望成本未來(lái) 5 年降本最突出的環(huán)節(jié)。根據(jù) GGII 數(shù)據(jù)，2020 年我國(guó) 燃料電池系統(tǒng)和電堆價(jià)格已經(jīng)實(shí)現(xiàn) 30%50%的下降。電堆環(huán)節(jié)的降本目前已經(jīng)在加速進(jìn) 行，未來(lái)單位功率成本的進(jìn)一步下降，一方面需要技術(shù)升級(jí)繼續(xù)提升功率密度，另一方面 需要產(chǎn)量大規(guī)模增長(zhǎng)后的規(guī)模效應(yīng)，攤

13、薄單位成本。未來(lái)在政策推動(dòng)、央企加入、關(guān)鍵材 料國(guó)產(chǎn)化以及技術(shù)迭代的推動(dòng)下，氫能產(chǎn)業(yè)鏈降本和市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)大有望形成正向循環(huán)，產(chǎn) 業(yè)化可期。從過(guò)去幾年產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程看，國(guó)內(nèi)電堆價(jià)格降本速度較為明顯，從 2017 年的 6000 元/kw 降至目前的 3000 元/kw，行業(yè)龍頭的報(bào)價(jià)甚至已經(jīng)降至 2000 元/kw 以內(nèi)。我們預(yù)計(jì) 未來(lái)降本的趨勢(shì)會(huì)延續(xù)，2025 年行業(yè)平均成本可以降至 1500 元/kw。加之系統(tǒng) BOP 成本 的顯著下降，預(yù)計(jì)對(duì)應(yīng)重型 FCEV 的整車成本可降至 75 萬(wàn)元/輛附近。即便考慮燃料電池 示范應(yīng)用城市補(bǔ)貼的退坡，預(yù)計(jì)至 2024 年前后，退坡后的補(bǔ)貼也基本可以覆蓋重型

14、車的 生產(chǎn)成本。從目前各產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)公開(kāi)的信息看，2021 年各地推廣的燃料電池車數(shù)量大約在 286 輛左右，另外規(guī)劃的還有 640 輛左右待推廣，采購(gòu)的主體以地方政府和國(guó)有企業(yè)為主。總結(jié)而言，展望 2022 年，預(yù)計(jì)氫燃料電池車將成為上量最快的車型，主要有三大推 動(dòng)因素：第一，在新的補(bǔ)貼框架下，重載商用車可獲得最高金額的補(bǔ)貼，為企業(yè)增加重卡 產(chǎn)量提供充分的激勵(lì)；第二，產(chǎn)業(yè)鏈降本持續(xù)推進(jìn)，有助于車輛的推廣；第三，地方政府 和國(guó)企基于減碳的目標(biāo)，對(duì)氫能重卡的采購(gòu)意愿也在增加。4、氫燃料電池核心零部件 2022 年展望按照補(bǔ)貼政策分類，燃料電池八大零部件包括電堆、膜電極、質(zhì)子交換膜、雙極板、 催化劑

15、、氣體擴(kuò)散層、空壓機(jī)、氫循環(huán)泵。 具體到國(guó)產(chǎn)化情況，目前質(zhì)子交換膜、氣體擴(kuò)散層以及氫循環(huán)泵還有待突破，其余五 大零部件國(guó)產(chǎn)化已經(jīng)初具規(guī)模。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的膜電極中多數(shù)使用戈?duì)?Gore)的增強(qiáng)復(fù)合膜，市場(chǎng)占比 90%以上。2021 年， 國(guó)產(chǎn)的質(zhì)子交換膜均處于客戶送樣、測(cè)試驗(yàn)證階段。2020 年 7 月，東岳 150 萬(wàn)平米/年 燃料電池膜配套化學(xué)品產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目竣工。目前東岳 DMR100 燃料電池膜已滿足量產(chǎn)車型 需求，并獲得 IATF 16949 驗(yàn)證。2020 年 9 月，科潤(rùn)的質(zhì)子交換膜 NEPEM-3015 系 列配套的氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)國(guó)家機(jī)動(dòng)車產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心強(qiáng)檢。2021 年 1

16、1 月， 國(guó)電投氫能在武漢投產(chǎn)了 30 萬(wàn)平米的質(zhì)子交換膜產(chǎn)線，成為繼東岳集團(tuán)之后，又一實(shí)現(xiàn) 質(zhì)子交換膜量產(chǎn)的企業(yè)。預(yù)計(jì) 2022 年國(guó)產(chǎn)質(zhì)子交換膜將實(shí)現(xiàn)一定量的商業(yè)化裝車。氣體擴(kuò)散層核心材料碳紙被海外壟斷，龍頭主要是日本東麗、加拿大 Ballard 和德國(guó) SGL 三家企業(yè)，而國(guó)內(nèi)碳紙/碳布產(chǎn)業(yè)化速度較慢。2020 年 4 月，上海華誼與與 VIBRANT EPOCH LTD.正式簽署合作框架協(xié)議，在中國(guó)建立“氣體擴(kuò)散層用碳紙/碳布” 生產(chǎn)基地。通用氫能、江蘇天鳥(niǎo)等的氣體擴(kuò)散層在 2021 年也向客戶送樣測(cè)試。預(yù)計(jì) 2022 年碳紙材料有可能獲得突破。國(guó)內(nèi)氫循環(huán)系統(tǒng)有氫循環(huán)泵和引射器兩種產(chǎn)品

17、，從當(dāng)前市場(chǎng)應(yīng)用情況來(lái)看，氫循環(huán)泵 是主流，引射器使用量逐漸增長(zhǎng)。據(jù) GGII 數(shù)據(jù)，2020 年國(guó)內(nèi)引射器的使用量約占?xì)溲?環(huán)系統(tǒng)出貨量 11%左右。涉足氫氣循環(huán)泵的本土企業(yè)有未勢(shì)能源、東德實(shí)業(yè)、蘇州瑞驅(qū)、 浙江宏昇等，但受制于氫氣密封和水汽腐蝕和沖擊等，適配大功率電堆的氫循環(huán)泵產(chǎn)品都 不成熟，國(guó)內(nèi)技術(shù)依然有短板。我們預(yù)計(jì)2022年新增的FCEV銷量為800010000輛，燃料電池出貨量對(duì)應(yīng)0.9GW， 國(guó)產(chǎn)質(zhì)子交換膜用量為 2.8 萬(wàn)平米；20232025 年新增車輛分別為 1.2/2.5/3.9 萬(wàn)輛，對(duì) 應(yīng)燃料電池出貨量為 2.8/5.8/10GW，對(duì)應(yīng)質(zhì)子交換膜的用量分別為 15/33/50 萬(wàn)平米。圖：FCEV 質(zhì)子交換膜用量預(yù)測(cè)展望“十四五”期間，國(guó)內(nèi)氫能源車有望進(jìn)入量產(chǎn)階段，結(jié)合各地方政府的氫能源規(guī) 劃，我們預(yù)計(jì) 2025 年全國(guó)燃料電池車產(chǎn)量有望達(dá)到 9 萬(wàn)輛