2022年氢燃料电池产业发展及未来趋势分析 氢能燃料电池汽车销量有望走出低谷

1、2022 年氢能燃料电池汽车销量有望走出低谷

氢燃料电池车（FCEV）是氢能各子领域产业化推进较快的环节，但 2020 年车辆产出 有明显的下滑，主要是补贴政策不明朗，下游对定价和产业发展方向不确定。2020 年燃 料电池车辆产量仅 1182 辆，较 2019 年下滑 57%。对于车企而言，补贴规则完全明确后， 产业链的定价关系才能更好的理顺，订单的落地方可加速。2021 年 8 月，在示范应用城 市名单落地、政策逐步明朗后，氢能源汽车销量出现了一定的恢复。按照中国汽车工业协 会数据统计，2021 年前 11 月燃料电池车产销量同比增长约 16%。预计 2021 年全年燃料 电池车销量或在 1500 辆左右。

根据 GGII 的数据，截至 2020 年底，我国氢燃料电池汽车保有量为 7350 辆左右，其 中燃料电池客车、货车、物流车保有量分别为 2500、780、4070 辆，物流车占多数。根 据新能源汽车国家大数据联盟发布的《全国氢燃料电池汽车示范城市群车辆统计与分析报 告》中的数据，截至 10 月 31 日，新能源汽车国家监测与管理平台累计接入全国氢燃料电 池汽车为 6910 辆，其中京津冀城市群、上海城市群、广东城市群累计接入 4283 辆氢燃料 电池汽车，占全国氢燃料电池汽车接入量的 61.98%。

根据中汽协数据，近几年燃料电池车销量结构中，客车都是主力车型，其中又以城市 公交车为主，但随着一轮氢能公交车推广热潮的结束，城市客车数量出现明显下降，也拖 累了燃料电池车的整体销量。在 2021 年销量结构中，货车占比有了显著提升，一方面是 重卡车型的突破，另一方面是因为部分国企和地方政府对清洁排放车辆的推广有了更大的 积极性。我们预计：在 2022 年，这一趋势会得以强化，客车/重卡/物流车销量将分别达到 1000/3500/4500 辆，乘用车推广的车辆也在 50～100 辆左右，燃料电池车 2022 年的销 量有望达到 8000～10000 辆的水平。

图：中国燃料电池车销量分类型统计

2、2022 年氢燃料电池车型亮点或来自于重卡

IEA（国际能源署）的数据表明，全球交通行业的二氧化碳排放量逐年增加，是全球 第二大排放部门，占总排放的 25%。具体到行业内，公路运输占行业碳排量比重最大（75%）。 中国正走在碳中和的道路上，公路运输行业也继续大力减排。目前已有的减排方案大概可 以分为三类：技术型减排，运输管理减排和能源升级替代减排。

技术型减排：基于传统交通用能结构，通过交通运输工具在节能技术方面的进步， 提高能源利用效率。

运输管理减排：通过对交通基础设施及驾驶员进行科学的组织管理，引入先进的 智能交通系统，减少空载率和单位行驶里程能耗，提高道路运输效率。

能源升级替代减排：通过推广纯电动、氢燃料电池等新能源车辆技术的应用，配 合加气、充电等配套基础设施的规划与建设，从根本上改变道路交通工具的用能 结构，从而提高能效、降低排放。

按照生态环境部相关统计数据，目前中重型商用车在汽车领域的碳排放占比达到 47%。 所以交通领域减碳最根本的方式，是对中重型车辆进行能源替代，升级为清洁排放的电动 类型车辆。

氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转化成电能的发电装置，从车辆运行原理而 言，氢燃料电池车和锂电池车都是电力驱动，电机和电控系统类似，区别就在于电力来源 上。氢燃料电池可以看作小型“发电机”，而锂电池则更类似于“储电”的装置。氢电和 锂电相比，在一些应用场景有明显的优势：

能量密度角度，氢能单位质量对应能量密度最高。目前的纯电动乘用车，主流的 磷酸铁锂电池能量密度在 0.54MJ/kg，三元锂电池 0.72MJ/kg，即使是特斯拉 Model 3 使用的 2170 锂电池能量密度可以达到 1.08MJ/kg，也仅仅为传统汽油 能量密度的 1/40。而氢气的能量密度极高，达到 140.4MJ/kg，是锂电池的近 200 倍，这意味着相比于锂电池车，氢燃料电池车可以腾出更多的载重空间。因此在 重卡这类高载荷的运输领域中，氢燃料电池显然更具有优势。

续航里程角度，目前国内重卡普遍配置 10 个储氢罐，单罐储氢重量在 3.5～4kg 氢气，至少可以驱动 31 吨载重的重卡运行约 400 公里，而锂电重卡充电一次， 续航里程仅在 100～200 公里。

充能时间角度，纯电动重卡的充能时间普遍在 1.5 小时左右，而氢燃料重卡的充 能时间普遍只需要 10～15 分钟，具有明显优势。虽然电动汽车目前也在推广换 电，可以节省充能时间，但续航里程短和频繁的换电次数，也会明显影响重卡运 营效率和使用经济性，因此从清洁电动车型看，氢燃料重卡更适合长距离运输。

工作环境角度，锂电池的最佳工作温度一般在 20℃以上，一般充电工作温度在 0～60℃，放电工作温度在-20～60℃。对重卡常用的磷酸铁锂电池，在 0℃时， 放电效率只有 85%，在-20℃时放电效率只有将近一半。而且低温下频繁的放电 会严重缩短电池寿命，同时带来锂电池负极析锂等安全隐患。虽然针对锂离子动 力电池低温性能也有改进措施，但会对其它一些技术指标，比如循环性和能量密 度等带来较大的负面影响，并且增加电芯成本。氢燃料电池虽然有“冷启动”的 问题，但国内已普遍实现-30℃低温启动，满足北方冬天绝大多数的应用场景。

我们按照燃油、氢电、锂电三种不同能源类型的车辆，分别推算了客车、重卡、乘用 车三类用途车辆的成本，考虑的成本主要包括：车辆购置成本按照汽车使用年限计算的“折 旧”成本、年度燃料使用成本、年度维修保养成本、年度保险费用、年度过路及停车等费 用。在目前的技术路线下，无论是客车、重卡还是乘用车，锂电都有绝对的成本优势，我 们推算锂电类型的客车/重卡/乘用车年度成本分别为 20/35/3 万元，而氢电类型的客车/重 卡/乘用车成本分别为 42/67/7 万元，氢电的成本基本比锂电成本贵 1 倍以上。因此从经济 性而言，锂电是目前最有竞争优势的。

但是如前文分析，锂电在重卡领域也有明显的劣势，一方面续航里程是短板，另外一 方面在低温环境下电量衰减非常快。在某些应用场景下，特别是北方地区的重卡领域，锂 电的这一短板更为突出，也为发展清洁氢电重卡提供了可能。

考虑到氢燃料电池在续航里程方面的优势，在长途货运领域内具有较大的发展空间， 因此未来氢燃料电池汽车的发展重点领域是氢燃料电池货车。从消费端考虑，氢能重卡的 全生命周期成本（TCO）与竞品的平衡点是氢能重卡市场渗透率提升的关键。根据中国电 动汽车百人会发布的《中国氢能产业发展报告 2020》预测，氢能重卡每公里 TCO 成本在 2025年将降至5.6元/km, 预计在2030年可降至4元/km左右的水平，基本与锂电车平价， 2035 年可降至 3 元/km，开始出现成本优势。

如果跟燃油重卡成本比较，从初始购车费用和日常维护成本的角度，两者差异不大， 主要的差别在于燃料成本。我们按照行业平均的燃料消耗水平，燃油重卡每百公里耗油 35L， 氢燃料重卡每百公里氢气消耗约 12kg，按照 7 元/L 和 35 元/kg 的单位燃料成本测算，百 公里燃料成本分别为 245/420 元。因此，以目前的成本体系和水平，若要在运行过程中实 现平价，则需氢气的价格降至 20 元/kg。

3、氢燃料电池车降本路线图

我们以五年的维度考察氢能车产业链降本路径，主要考虑在氢气供给和燃料电池两方 面的降本预期。

目前氢气制取端的成本大约在 15～20 元/kg，这一成本区间对应化石能源制氢的成本， 以煤制氢和化工副产氢为主；而光伏、风电等新能源电解水制氢，大约对应 33～35 元/kg。 以目前的技术水平，化石能源制氢路线已经比较成熟，也代表了制氢所能达到的最低成本 水平，很难再进一步压缩，而电解水制氢虽然有下降空间，但依然在化石能源制氢成本之 上。因此，我们预计 2021～2025 年，氢气制取的低成本水平大约在 15 元/kg 左右。

运氢及加氢环节，目前每公斤氢气合计成本在 20～25 元/kg，五年内可以降本的方式 预计主要是降低单位氢气运输的成本，可以采用更大压强的运输容器，目前气氢运输主要 是 20Mpa 的长管拖车，未来如果容器压强提升，预计可将运输和加注环节的成本降低 5～ 10 元/kg 水平，但预计最多只能降至 35 元/kg。

燃料电池本身或有望成本未来 5 年降本最突出的环节。根据 GGII 数据，2020 年我国 燃料电池系统和电堆价格已经实现 30%~50%的下降。电堆环节的降本目前已经在加速进 行，未来单位功率成本的进一步下降，一方面需要技术升级继续提升功率密度，另一方面 需要产量大规模增长后的规模效应，摊薄单位成本。未来在政策推动、央企加入、关键材 料国产化以及技术迭代的推动下，氢能产业链降本和市场规模扩大有望形成正向循环，产 业化可期。

从过去几年产业发展历程看，国内电堆价格降本速度较为明显，从 2017 年的 6000 元/kw 降至目前的 3000 元/kw，行业龙头的报价甚至已经降至 2000 元/kw 以内。我们预计 未来降本的趋势会延续，2025 年行业平均成本可以降至 1500 元/kw。加之系统 BOP 成本 的显著下降，预计对应重型 FCEV 的整车成本可降至 75 万元/辆附近。即便考虑燃料电池 示范应用城市补贴的退坡，预计至 2024 年前后，退坡后的补贴也基本可以覆盖重型车的 生产成本。

从目前各产业链企业公开的信息看，2021 年各地推广的燃料电池车数量大约在 286 辆左右，另外规划的还有 640 辆左右待推广，采购的主体以地方政府和国有企业为主。

总结而言，展望 2022 年，预计氢燃料电池车将成为上量最快的车型，主要有三大推 动因素：第一，在新的补贴框架下，重载商用车可获得最高金额的补贴，为企业增加重卡 产量提供充分的激励；第二，产业链降本持续推进，有助于车辆的推广；第三，地方政府 和国企基于减碳的目标，对氢能重卡的采购意愿也在增加。

4、氢燃料电池核心零部件 2022 年展望

按照补贴政策分类，燃料电池八大零部件包括电堆、膜电极、质子交换膜、双极板、 催化剂、气体扩散层、空压机、氢循环泵。 具体到国产化情况，目前质子交换膜、气体扩散层以及氢循环泵还有待突破，其余五 大零部件国产化已经初具规模。

国内生产的膜电极中多数使用戈尔(Gore)的增强复合膜，市场占比 90%以上。2021 年， 国产的质子交换膜均处于客户送样、测试验证阶段。2020 年 7 月，东岳 150 万平米/年 燃料电池膜配套化学品产业化项目竣工。目前东岳 DMR100 燃料电池膜已满足量产车型 需求，并获得 IATF 16949 验证。2020 年 9 月，科润的质子交换膜 NEPEM-3015 系 列配套的氢燃料电池发动机通过国家机动车产品质量监督检验中心强检。2021 年 11 月， 国电投氢能在武汉投产了 30 万平米的质子交换膜产线，成为继东岳集团之后，又一实现 质子交换膜量产的企业。预计 2022 年国产质子交换膜将实现一定量的商业化装车。

气体扩散层核心材料碳纸被海外垄断，龙头主要是日本东丽、加拿大 Ballard 和德国 SGL 三家企业，而国内碳纸/碳布产业化速度较慢。2020 年 4 月，上海华谊与与 VIBRANT EPOCH LTD.正式签署合作框架协议，在中国建立“气体扩散层用碳纸/碳布” 生产基地。通用氢能、江苏天鸟等的气体扩散层在 2021 年也向客户送样测试。预计 2022 年碳纸材料有可能获得突破。

国内氢循环系统有氢循环泵和引射器两种产品，从当前市场应用情况来看，氢循环泵 是主流，引射器使用量逐渐增长。据 GGII 数据，2020 年国内引射器的使用量约占氢循 环系统出货量 11%左右。涉足氢气循环泵的本土企业有未势能源、东德实业、苏州瑞驱、 浙江宏昇等，但受制于氢气密封和水汽腐蚀和冲击等，适配大功率电堆的氢循环泵产品都 不成熟，国内技术依然有短板。

我们预计2022年新增的FCEV销量为8000～10000辆，燃料电池出货量对应0.9GW， 国产质子交换膜用量为 2.8 万平米；2023～2025 年新增车辆分别为 1.2/2.5/3.9 万辆，对 应燃料电池出货量为 2.8/5.8/10GW，对应质子交换膜的用量分别为 15/33/50 万平米。

图：FCEV 质子交换膜用量预测

展望“十四五”期间，国内氢能源车有望进入量产阶段，结合各地方政府的氢能源规 划，我们预计 2025 年全国燃料电池车产量有望达到 9 万辆左右，其中预计乘用车、客车、 重卡、物流车保有量将分别达到 1000、12000、50000、30000 辆左右，2050 年燃料电 池车数量可以超过 600 万辆。相应的燃料电池需求从目前的 0.3GW 左右上升至 2025 年 的 800～850GW。

2022 年，从燃料电池车产业链投资角度，在重卡相关领域布局较多的上市公司有望 受益，代表性的公司有美锦能源和潍柴动力；在电堆和系统领域亿华通依然是龙头，但雄 韬股份等市值规模较小的公司，有望产生一定的预期差，后续有较大的市值成长空间；核 心电池材料上，依然建议关注量产质子交换膜的东岳集团。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）