氢能源车迈入新征程保有量五年十倍空间

1、氢能源车优势明显，政策支持力度加大氢能源车以氢为燃料，零排放+长续航优势明显氢能源车以氢燃料电池作为能量来源。在氢燃料电池中，氢气由电池阳极输入，在催化剂（铂）的作用下分解为电子和氢离子（质子）。其中质子通过质子交换膜到达负极，与阴极输入的氧气反应生成水；而电子则被质子交换膜阻隔，经由外电路流向阴极，产生电能为汽车供能。图 1：氢燃料电池以氢氧化学反应产生电能可实现零碳排放数据来源：氢能源网氢燃料电池汽车主要由高压储氢罐、燃料电池堆栈、燃料电池升压器、动力电池、驱动电机和动力控制单元等组成。图 2：氢能源车包括高压储氢罐、燃料电池堆栈等结构数据来源：中国氢能汽车网相比其他动力类型的汽车，氢能源

2、汽车有着一系列优势。零排放氢燃料电池以氢气和氧气作为燃料，生成物只有清洁的水，不产生碳排放，真正做到无污染。加氢快氢能源车加氢快，仅需 3 分钟左右便可完成加气，相比纯电车动辄几小时的充电速度具有明显优势。续航长氢能源车续航更长，能够达到 600 公里。此外，氢能源车可以通过增加氢燃料的量来提升续航，相比纯电车提升续航简单得多。寿命长氢燃料电池本身工作没有运动性也没有振动，电池的电极只作为化学反应的场所和导电的通道，自身不参与反应，因此没有损耗，电池寿命较长。国内加大政策支持，长期规划潜力巨大规划氢能源车蓝图，2025 保有量有望超 10 万辆我国最早于 2015 年 5 月国务院发布的中国制

3、造 2025中对燃料电池汽车的发展做出规划，将新能源汽车作为重点发展领域，继续支持燃料电池汽车发展。2016 年，中国氢能产业基础设施发展蓝皮书（2016）首次提出我国氢能产业的发展路线图，到 2050 年完成加氢站网络构建，燃料电池汽车保 有量达到 1000 万辆。2019 年，中国氢能源及燃料电池产业白皮书（2019）进一步提出到 2050 年氢能源占比约 10%，氢能需求量接近 6000 万吨，加氢站达到 1000 座以上的目标。2020 年 10 月，中国汽车工程学会牵头修订编制的节能与新能源汽车技术路线图 2.0在上海发布，对氢燃料电池汽车的发展做出进一步规划，2025 年规划氢能源

4、车保有量达到 10 万辆，在 2030-2035 年期间实现氢燃料能源汽车保有量 100 万辆。2020 年底国内氢能源车保有量仅 7000 余辆，如果 2025 年能够按规划实现 10 万的保有量，未来五年将有望实现十倍增长。表 1：我国规划氢能源车发展路线，2030-2035 年保有量实现 100 万辆时间政策主要内容2015 年中国制造 2025对燃料电池汽车发展战略提出三个发展阶段：第一是在关键材料零部件方面逐步实现国产化；第二是燃料电池和电堆整车性能逐步提升；第三是实现燃料电池汽车的运行规模进一步扩大，达到 1000 辆的运行规模，制氢、加氢配套基础设施基本完善。2016 年中国氢能

5、产业基础设施发展蓝皮书（2016）到 2020 年，加氢站达到 100 座，燃料电池车辆达到 10000 辆，氢能轨道交通车辆达到 50 列；到 2030 年，加氢站达到 1000 座，燃料电池车辆保有量达到 200 万辆；到 2050 年，加氢站网络构建完成，燃料电池汽车保有量达到 1000 万辆。2019 年中国氢能源及燃料电池产业白皮书（2019）到 2050 年氢能源占比约 10，氢能需求量接近 6000 万吨，加氢站达到 1000 座以上。2020 年节能与新能源汽车技术路线图 2.0到 2025 年，氢燃料电池汽车保有量达到 10 万辆左右；到 2030-2035年期间，氢燃料电池

6、汽车保有量达到 100 万辆左右，商用车实现氢动力转型。数据来源：中国政府网，全国能源信息平台，多项政策扶持，“以奖代补”推动产业体系发展我国早在 2009 年就推出了针对新能源汽车的财政补助办法，对燃料电池汽车给予 6 万元-60 万元不等的成本差价财政补贴。2011 年至 2014 年，我国陆续发布车船税法及公告，对燃料电池汽车免征车船税和车辆购置税，并对符合国家技术标准且日加氢能力不少于 200 公斤的新建燃料电池汽车加氢站进行每个站 400 万元的奖励。2020 年国家发布关于完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知，将对燃料电池汽车的购置补贴，调整为选择有基础、有积极性、有特色的城市

7、或区域，重点围绕关键零部件的技术攻关和产业化应用开展示范，以推动产业体系发展。表 2：我国对氢燃料电池汽车扶持政策实施已久时间政策内容2009 年节能与新能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办法中央财政对试点城市购置混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车等节能与新能源汽车给予一次性定额补助。其中零排放纯电动和燃料电池汽车：6 万元-60 万元不等的成本差价财政补贴。2011 年中华人民共和国车船税法对燃料电池汽车免征车船税。2014 年关于免征新能源汽车车辆购置税的公告从 2014 年 9 月 1 日到 2017 年 12 月 31 日，对购置的新能源汽车免征汽车购置税。2014 年关于氢能源

8、汽车充电设施建设奖对符合国家技术标准且日加氢能力不少于 200 公斤的新建燃料电池汽车加氢站励的通知每个站奖励 400 万元。2018 年关于调整完善新能源汽车推广应燃料电池补贴政策基本不变，力度不减。用财政补贴政策的通知2020 年关于完善新能源汽车推广应用财“以奖代补”，把对燃料电池汽车的购置补贴政策，调整为对燃料电池汽车示范政补贴政策的通知应用的支持政策，示范区以外的地方原则上不宜再对燃料电池汽车推广给予购置补贴。数据来源：国家发改委，财政部，表 3：我国对氢燃料电池汽车补贴政策逐渐完善车型补贴标准上限（万元/辆）2016 年2017 年2018 年2019 年2020 年乘用车2020

9、2020城市群补贴金额轻型客车、货车30303030上限 17 亿元大中型客车、中重型货车50505050数据来源：国家发改委，财政部，各省市相继推出支持政策，加快发展氢能产业2021 年 3 月 13 日，中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要发布，氢能被列为前瞻谋划的六大未来产业之一。在国家政策的指导下，我国 38 个以上省市级地区已经推出一系列政策，支持氢能行业的发展。表 4：我国 38 个以上省市提及或推出氢能行业规划，支持氢能行业发展省级行政区政策市政策北京市发布北京市氢能产业发展实施方案（2021-2025 年），氢能源车计划 2023年推广突

10、破 3000，2025 累计突破 1 万黑龙江省绥化市发展电解水制氢、生物质制氢辽宁省重点发展氢燃料电池关键零部件及集沈阳市大力提升氢能产业基础能力和产业链成系统鞍山市加速氢能等项目建设吉林省白城市推进百万吨级氢田等清洁能源工程山东省加快形成“中国氢谷”、“东方氢岛”两菏泽市推进氢能源技术研发应用，实施制氢示范项目大高地，打造山东半岛“氢动走廊”淄博市加大对氢能等产业的支持力度，加快打造氢能生产应用标杆城市福建省莆田市提前谋划布局，抢占氢能产业发展先机漳州市布局海上风电制氢等氢能产业基地，发展氢燃料水陆智能运输装备广东省建设燃料电池汽车示范城市群，拓展氢深圳市前瞻布局氢燃料电池等前沿技术创新领

11、域源渠道珠海市增强现代产业发展新动能，加快产业链稳链补链强链茂名市打造世界级绿色化工和氢能产业基地广州市加快发展氢能源等全产业链湖北省全面构建清洁低碳、安全高效能源体系武汉市实现氢能跨越发展黄冈市加快壮大新材料产业和发展新能源汽车产业荆门市打造新能源汽车全产业链，加快城市新能源汽车充电基础设施建设襄阳市坚持传统产业改造升级和新兴产业培育壮大双轮驱动河南省培育氢能产储运用全产业链驻马店市积极承接新兴产业布局和转移，实现燃料电池研发及产业化开封市加快建设加氢站，推动郑州大都市圈氢能源基地建设贵州省推进煤层气、页岩气、氢能、地热能等加快发展贵阳市大力推进氢能等新能源产业甘肃省加快氢能、动力电池等产业

12、化步伐酒泉市加快建设源网氢储为一体的绿色能源体系四川省成都市布局氢能等新兴行业，打造成都新经济特色新赛道河北省七大举措推进氢能发展山西省建设氢燃料电池汽车产业集群，发挥制氢低成本优势内蒙古自治区壮大绿氢经济，打造风光氢储产业集群上海市推动绿色低碳发展，加快加氢站建设浙江省探索海上风电制氢，突破氢储能技术安徽省开发燃料电池技术，重点突破整车集成广西省大力发展氢能等清洁能源陕西省加快陕北风光储氢多能融合示范基地建设云南省要提前做好氢能及燃料电池技术研发部署预研新疆维吾尔自治区加快壮大氢能产业数据来源：中国氢能产业技术创新与应用联盟，各地政府网站，全球范围政策支持，氢能源车发展势头良好全球各国推出政

13、策支持，美日韩德走在前列各国陆续推出政策支持氢能产业发展，其中、美、欧、日、韩规划较快，政策支持力度较强。美国 FCHEA 将布局氢能大规模应用美国是全球最早制订氢能战略的国家，早在 2002 年就发布了国家氢能路线图，2019 年 FCHEA 发布氢能经济路线图，将布局氢能大规模应用。表 5：美国较早布局燃料电池，2019 最新路线图布局大规模应用时间政策2001 年发布2030 年及以后美国向氢经济转型的国家愿景，制定国家氢能战略。2002 年发布国家氢能路线图。2010 年加州宣布为零排放、轻量型汽车提供 1.6 万美元的回扣激励措施。2013 年加州立法机关通过 20 亿美元的延长纯净

14、汽车和燃料补贴到 2023 年的法案。2018 年推出可再生能源投资税收抵免政策：在 5 年内逐步减少 30的税收，确保燃料电池产品达到奇特清洁能源技术同2018 年国会决定对 2017 年购买燃料电池车的车主给予税收抵免政策。等发展水平。2019 年燃料电池与氢能协会（FCHEA）发布氢能经济路线图。2021 年美国燃料电池和氢能协会（FCHEA）主席表示拜登的能源计划中提到氢和燃料电池。数据来源：美国能源部、国际能源网，图 3：美国 FCHEA 发布氢能经济路线图，布局大规模应用数据来源：美国氢能经济路线图，欧洲 FCH-JU 为氢能产业提供大量资金支持德国是最早启动燃料电池项目的国家，早

15、在 1999 年就建立了首家加氢站。2008 年欧盟成立氢能源和燃料电池联盟（FCH-JU），提供大量资金支持，推动产业发展。2019 年，FCH-JU 发布欧洲氢能路线图，规划在 2050 年达到 24%的氢能占比。表 6：欧盟成立FCH-JU 提供资金支持，发布欧洲氢能路线图时间政策1999 年德国启动 H2Argemuc 项目，建立首家加氢站。2008 年成立氢能源和燃料电池联盟（FCH-JU）。2012 年启动 Ene-field 项目，投资 5300 万欧元。2013 年宣布于 2014-2020 年启动 Horizon2020 计划，在氢能和燃料电池产业投入 220 亿欧元。201

16、6-2018 年英国、德国、比利时等公布氢能/燃料电池路线图2018 年FCH-JU 发布欧洲氢能路线图，规划在到 2030 年氢能产业将为欧盟创造约 1300 亿欧元产值，到 2050 年达到 8200 亿欧元，2050 年达到 24的氢能占比。2019 年燃料电池与氢能协会（FCHEA）发布氢能经济路线图。2020 年英国政府公布绿色工业革命十点计划，其中计划二为“推动低碳氢发展”，计划到 2030 年通过与业界合作将低碳制氢能力提高至 5GW。此外，英国政府将设立 2.4 亿英镑的净零氢能基金2021 年英国氢战略有望在 2021 下半年发布，或以“差价合约”“蓝绿同行”引领全球氢能发展

17、数据来源：国际能源网、能源发展网、欧洲氢能源路线图等，图 4：FCH-JU 发布欧洲氢能路线图，对氢能发展做出规划数据来源：欧洲氢能经济图，日本计划“从根本上落实氢能社会”日本在 2013 年的日本再复兴战略中将发展氢能提升为国策；2017 年能源部发布氢能基本战略；2019 年发布氢能/燃料电池战略发展路线图。表 7：日本将氢能提升为国策，发布一系列战略发展路线时间政策2013 年发布日本再复兴战略，将发展氢能提升为国策。2014 年修订日本再复兴战略，提出建设氢能社会。2017 年能源部发布氢能基本战略。2018 年发布第五期能源基本计划，对 2050 年长期能源供需做出展望，提出“从根本

18、上落实氢能社会”。2019 年日本氢能/燃料电池战略协会更新氢能/燃料电池战略发展路线图。2020 年发布“2050 年碳中和绿色增长战略”，通过对无法完全电气化的热能的氢化来进行能源脱碳处理。数据来源：日本经济产业省，韩国持续推出财政补贴政策韩国近年来持续加强对氢能产业的支持力度，推出一系列财政补贴政策；2019 年发布氢能经济发展路线图，计划到 2040 年实现氢燃料电池汽车普及量 620 万辆，加氢站 1200 座。表 8：韩国加强对氢能产业支持力度，推出财政补贴政策时间政策2008 年首都首尔计划推广氢燃料电池的使用，到 2020 年实现氢燃料电池使用量占首尔全部替代能源的 30。20

19、10 年启动百万绿色家庭项目，计划在 2020 年前安装 10 万套 1kW 的燃料电池系统。2012 年计划在 2012-2018 年间投入 877 亿韩元建设绿色氢城市。2017 年自 2019 年 9 月到 2020 年，氢燃料电池汽车高速公路通行费减半。2019 年发布氢能经济发展路线图，计划到 2040 年实现氢燃料电池汽车普及量 620 万辆，加氢站 1200 座。2020 年2020 年 2 月，韩国政府正式颁布促进氢经济和氢安全管理法。数据来源：韩国国土交通部，全球氢能源车销量及保有量增长势头良好2016-2019 年，全球氢能源车销量迅速增长，2019 年销量突破 10000

20、 辆；2020 年全球共销售 9006 辆，受疫情影响销量有所下滑。我国 2016-2019 年氢能源车销量逐步提升，2019 年销量达到 2737；由于疫情影响、政策波动及示范城市群开展导致的销量延迟，2020 年氢能源车销量仅 1177 辆，同比下滑 57。图 5：全球氢能源车销量呈增长趋势，疫情影响有所下滑（单位：辆） 数据来源：中汽协、第一商用车网，2016-2019 年，全球氢能源车保有量保持高速增长，增长速度始终保持在 70以上；受疫情影响，2020 年增速有所放缓，但仍有 38.3。我国氢能源车占有量也稳步增长，2016-2019 年增速持续高于全球水平； 2020 年受政策转向

21、影响，增速减慢为 19.1。图 6：全球氢能源车保有量持续增长，疫情影响增速放缓（单位：辆） 数据来源：中汽协、第一商用车网，韩国政府 2029 年以来推出一系列补贴政策，氢能源车销量大增，2020年销量达 5823 辆，同比增长 39，占全球销量 65。图 7：韩国政府推出补贴政策，氢能源车销量大增数据来源：氢云链，目前氢能源乘用车车的绝大部分市场被日本丰田 Mirai 和韩国现代Nexo两款车型占有。2020 年，丰田 Mirai 全球售出 1770 辆，同比下滑 29%，市占率占 20%；得益于韩国政策支持，现代 Nexo 近年来销量大增，一举超过丰田 Mirai 成为销量第一；2020

22、 年现代 Nexo 全球售出 6781 辆，同比增长 36%，市占率达 75%，其中韩国本土销量占 85%。图 8：氢能源乘用车主流车型为日本丰田 Mirai 和韩国现代 Nexo数据来源：氢云链，氢能产业链条复杂，成本规模技术互相制约氢能源产业链下游规模制约上游成本氢能源产业链上游：包含储氢罐、膜电极和极板等电池元件。其中由催化剂、质子膜和扩散层组成的膜电极是燃料电池的核心技术所在。氢能源产业链中游：包括发电系统和电堆模块的集成。氢能源产业链下游：是在车辆、加氢站、家用、军事为主各种发电装置、运输设备的实际应用。图 9：氢能源产业链涉及多个领域数据来源：中国氢能产业技术创新与应用联盟，制氢与

23、储氢技术不断突破，加氢站建设提速制氢行业装备成熟，制取及液化尚需提升制氢方法多元化共存，主要为化工原料制氢、电解水制氢、工业副产氢等途径。应当因地制宜，选择适合的工艺路线，比如煤资源丰富的山西等地，选择煤制取氢气性价比高；风电，光伏丰富的高原地区，水电丰富的长江流域，电解水制氢成为最经济环保的选择。国内制氢行业装备较成熟，但是在制取及液化方面与国际水平存在差距。其中，天然气制氢和生物制氢技术水平较落后。氢气制备装备中碱性电解水制氢技术较成熟，而 PEM 制氢尚处于研发阶段。图 10：制氢环节工艺复杂，布局企业较多数据来源：中国氢能源网，气态储氢占主流，成本低技术成熟储氢的主流路线有三种：气态储

24、氢、液态储氢、固态储氢。气态储氢凭借其储存易满足，成本低廉的优势成为主流的储氢方式，已运用于商业化乘用车上。高压条件下，高压存储气态氢储氢量可达到 5.7%（质量分数）。液态储氢需要满足极低的温度以及采用双层真空隔热结构的储存容器，目前的技术尚且也只能保证液态每天 1%左右的挥发。固态储氢的储氢合金一般是钛系合金，锆系合金，稀土合金等，储氢能力极强，但是成本高昂。表 9：三种氢储方式各有优劣储能类型储存条件优点缺点应用储存容器小，储量低温液态储氢极低温度高压碳纤维复合高压气态储氢钢瓶储运较高，液态氢密度及纯度高成本低，技术成 熟，常温快速充氢会发损耗高，存储及充氢条件苛刻储量低，存有泄漏；对高

25、压储氢罐技术要求高质量储氢密度较低，适用于超大功率车辆及航天航空领域商业化车辆已运用金属氮氧化物储氢金属或合金稳定，易操作数据来源：中国氢能联盟、DT 新能源，运输不便；成本高昂未来发展方向加氢站建设提速，布局企业类型多样化加氢站的建设成本高，但在使用氢能和推广燃料电池汽车商业化上布局加氢站大规模建设是必不可少的一环。近年来，我国加氢站布局建设的步伐不断加快，2020 年新建加氢站数量创纪录，截至 2021 年 3 月中国加氢站数量达到 131 座，此外规划和运营中有 187 座。图 11：中国加氢站规划大幅增加（单位：个）数据来源：中国氢能产业技术创新与应用联盟，前瞻经济学人，在中国加氢站建

26、设前期，以舜华新能源、液空厚普、国富氢能、亿华通等行业标杆企业为主。随着氢能行业的发展前景显现，参与加氢站建设的主体趋于多样化。上游的化工、气体、能源公司，中游的燃料电池和电机企业以及下游的整车企业和车辆运营企业参与加氢站建设者繁多。图 12：中国加氢站建设参与主体多样化数据来源：中国氢能产业技术创新与应用联盟，氢燃料动力系统规模与技术有待突破氢燃料电池与储氢系统占整车成本 40%目前主流应用于汽车动力系统的是氢燃料电池技术路线，采用“电化学的方式“，不需要燃烧氢气，直接由化学能转换为电能，效率更高、也更安全。在整车结构设计上，燃料电池汽车（简称 FCV）包含燃料罐（高压储氢罐）、动力机组和三

27、电系统，其中搭配的小容量蓄电池主要作为启动辅助和能量回收。图 13：氢燃料电池电化学能量转换路径数据来源：氢燃料电池汽车网，根据 Strategic Analysis Inc 测算，以丰田氢燃料电池车 Mirai 为例，在年产 1000 台时燃料电池（FC）系统与储氢系统制造成本分别为 20180 美元和 8002 美元，占整车成本分别为 30.7%和 12.2%；当年产量增至 3000台时，FC 系统与储氢系统制造成本分别为 15821 美元和 6040 美元，占整车成本比例降至 28.2%和 10.7%；两者合计成本约为占整车的 40%，显著高于传统燃油车发动机占整车成本比例 15%，如何

28、进一步降低储氢和 FC 系统的成本，尤其是后者是 FCV 大规模商业化的前提。图 14：年产 1000 台 FC 与储氢系统成本占 42.9图 15：年产 3000 台 FC 与储氢系统成本占 38.9数据来源：Strategic Analysis Inc，数据来源：Strategic Analysis Inc，燃料电池系统电池堆成本占超 50%燃料电池系统由电池堆（stack）和支持系统（BOP）两部分构成，前者是核心动力组件，后者由空气压缩机、加湿器、燃料回路、空气回路等支持组件构成。工作状态下，纯净氢气从高压储氢罐中减压输入到电池堆负极，空气经过滤清后进入空压机压缩（类似于涡轮增压原理和

29、效果），再经过加湿器湿润（经过湿润的空气化学反应更佳）后输入到电池堆正极；空气中的氧气和氢气在电池堆中产生化学反应（具体详见 2.3.3）后产生的直流电经过 DC/DC 升压转换器升压后驱动电机，未反应的氢气通过循环泵再次利用，反应产生的水一部分冷却后可用于加湿，同时未参与反应的空气以及产生的部分热能会排出。图 16：燃料电池系统关键组成结构示意图数据来源：氢燃料电池汽车网，根据美国能源部对氢燃料电池各环节成本的记录，以 80 千瓦净输出功率的燃料电池系统为例，该系统在年产 1000 套时成本为 14485 美元，在年产 50 万套时，成本降至 3567 美元，规模经济效应明显。燃料电池（FC

30、）系统中电池堆成本在产量小于 2 万套时占比更高，随产量增加其成本下降较 BOP 系统更快，超过 2 万套后成本将小于 BOP 系统成本。同时单位输出功率成本在年产 10000 套将从年产 1000 套的 181.1 美元/千瓦降至 84.7 美元/千瓦，降幅高达 53.23%；随后降幅逐步趋缓，预计在年产 50 万套时成本有望降至 44.6 美元/千瓦。以启辰晨风搭载 80 千瓦电机，搭配 24 千瓦时电池作为对比，锂动力电池每千瓦时成本约为1000 元，则单位输出功率成本为 300 元/千瓦，与年产 50 万套时氢燃料电池系统成本接近。图 17：FC 系统规模经济效应明显图 18：FC 系

31、统年产 50 万套时每千瓦成本接近锂电数据来源：Strategic Analysis Inc，数据来源：Strategic Analysis Inc，2020 年全球共销售氢燃料电池汽车 9006 台，假设年产 1 万套 FC 系统，则该系统合计成本为 6775 美元，其中电池堆成本和支持系统成本为3504美元和 3172 美元，分别占比 51.7%和 46.8%；2020 年国内共销售氢燃料电池车 1177 台，假设年产 1000 套 FC 系统，则该系统合计成本为 14485美元，其中电池堆和支持系统分别为 9533 和 4763 美元，各自占比 65.8%和 32.9%，可见在当前各国产

32、量规模有限的情况下，FC 系统成本较高，如果达到万套产能，成本有望大幅下降。图 19：年产 10000 套 FC 系统电池堆成本占比 51.7数据来源：Strategic Analysis Inc，质子交换膜（PEM）适用于车用氢燃料电池电池堆是电池单元串联叠加而成，由于每个单元产生的电压通常不到 1伏特（0.6-0.7V），因此往往需要几百片电池单元进行串联。市场上有 5种类型的氢燃料电池单元技术方案，其中最适合车用的是质子交换膜（PEM）燃料电池。表 10：PEM 燃料电池方案在输出功率和工作温度上最适合汽车应用碱性燃料电池熔融碳酸盐燃料电磷酸燃料电池质子交换膜燃料电固体氧化物燃料电池（A

33、FC）池（MCFC）（ PAFC）池（PEM）（ SOFC）以超薄可渗透质子的以氢氧化钾溶液作为原理特点电解质以碳酸盐的高温化合物作为电解质以磷酸作为电解质高聚合膜材料作为电解质以金属氧化物的硬质陶瓷化合物作为电解质能量转换效70率60-8040-8040-6060工作温度150-200650150-200801000电池单元输300W-5kW出功率最高 2MW最高 200kW50-250kW最高 100kW高温限制了 CO“中应用场景或为阿波罗飞船提供电毒”对电池的损害，可耐受 1.5的电解质不会泄露或破如此高温下不需要提纯优点力须高纯度氢气、铂电缺点极催化剂昂贵、液体电解质易泄漏废热可以产

34、生额外电力，镍电极催化剂价格低高温对材料要求高、安全性考虑不适宜家庭使用CO 浓度也需要铂电极催化剂，且内部组件须耐腐蚀性酸裂、工作温度低适用家庭和汽车须高纯度氢气、铂电极催化剂成本较高氢气，且可回收废热产生额外电力高温限制应用场景，且固体电解质会破裂数据来源：史密森尼学会，美国能源部，质子交换膜燃料电池（PEM）单元，由膜电极和硬件（双极板和密封层）组成，其中核心组件是膜电极（薄膜电池单元），也是电化学反应的场所；双极板与膜电极以“三明治方式“组合，一方面分隔其它电池单元，同时也提供导电性和支撑性；为了防止气体泄漏在膜电极边缘还有密封层。膜电极最外侧有气体扩散层，可以使输入的氢气和空气（主要

35、是氧气）排列均匀，增加反应面积和效率；氢气经过含铂催化剂层后分离出质子和电子，其中质子可通过质子交换膜（电解质膜）流动到正极，在催化剂作用下和氧气分子发生反应，生成水；分离出的电子从负极流向正极，产生电能。图 20：单片氢燃料电池结构，膜电极起关键作用数据来源：中国氢能源网以年产 10000 套燃料电池系统为前提，电池堆成本 3504 美元，其中膜电极为 2320 美元，占比 66.21%；双极板和膜电极外密封层成本为 486美元、533 美元，分别占比 13.87%和 15.21%；而膜电极中，成本占比最高的是含铂催化剂层，为 1069 美元，占膜电极成本的 46.1%，是最主要的成本因素。

36、图 21：膜电极中含铂催化剂是主要成本因素数据来源：Strategic Analysis Inc，综上，将氢燃料电池系统特有的关键组件进行分类，在年产 10000 台 FC系统的前提下，膜电极成本占比最高，接近 35%，其中含铂催化剂占了近一半，接近 FC 系统总成本的 16%；膜电极之外，除其他外，占总成本比例最高的是空气压缩机，占 19%；其他几项关键组件：双极板、密封层、电解质膜、扩散层占总成本比例大体接近，约 7-8%左右。氢燃料电池布局从整车、系统到关键组件逐步强化国内氢燃料电池系统集成布局好于关键组件燃料电池系统包含关键组件和系统集成，其中最核心的集成组件是电堆，而电堆中的核心集成

37、组件是膜电极，目前国内已经具备系统集成和关键组件集成的国产化能力，部分单一关键部件也具备国产化能力，但相当一部分关键部件技术水平与国际领先水平有一定差距或者仍处于实验室研发和小规模试样阶段。图 22：燃料电池关键组件及成本比例，电堆占比较高数据来源：Strategic Analysis Inc，目前国内上市公司主要布局在系统集成领域，而细分零部件方面参与企业大多属于科技型中小企业或者依托国内高校（清华大学、武汉理工、同济大学、大连物化所等）的实验室，主要原因在于产业规模尚未形成，无法形成量产和足够的商业价值。关键零部件中，催化剂、质子交换膜和扩散层国产化能力偏低；双极板和空压机国产化水平较好；

38、密封层由于单位价值较低以及缺乏稳定的量产需求因此目前主要依靠进口并且工艺方面与国际水平存在差距；加湿器由于产值占比较小，参与企业较少。系统集成方面，以潍柴动力、大洋电机、国鸿氢能为代表的企业以合资形式获得国外公司技术授权，而另一批以亿华通、重塑股份为代表的的企业主要依靠自主研发。表 11：国内上市公司偏系统集成，关键零部件领域处于成长期国内上市公司国内未上市头部企业国外企业（含铂）催化剂贵研铂业济平新能源、武汉喜马拉雅、擎动科技、东焱氢能源、上海河森Johnson Matthey（英）、田中贵金属（日）、优美科（比）戈尔（美）、科慕（美）、Dow质子交换膜东岳集团通用氢能、武汉理工新能源扩散层

39、安泰科技江苏天鸟*、通用氢能、上海河森新源动力*、鸿基创能*、擎动科技*、武膜电极（集成）汉理工氢电*、唐锋能源、明天氢能*国鸿氢能*、上海治臻、浙江华熔、明天（美）、旭硝子（日）、旭化成（日） AvCarb（美）、东丽（日）、SGL（德）戈尔（美）、3M（美） POCO（美）、巴拉德（加）、Dana双极板安泰科技氢能、氢璞创能、上海弘枫、上海弘竣（德）、Cellimpact（瑞典）密封层恒大新材料、氢璞创能*NOK（日）国鸿氢能*、明天氢能*、氢璞创能*、新电堆（集成）亿华通、雄韬股份、清能股份源动力*、捷氢科技*、未势能源*、弗尔赛*势加透博、东德实业、德燃动力、金士巴拉德（加）、康明斯（

40、美）UQM（美）、丰田自动织机空压机雪人股份顿、广顺新能源、华熵能源等（日）、利勃海尔（德）、Aeristech（英）等博纯（美）、科隆（韩）、科德宝加湿器伊腾迪、华熵能源重塑股份、德燃动力、国鸿氢能*、明天（德）Plug Power（美）、Nuvera燃料电池系统（集成）亿华通、雄韬股份、潍柴动力、大洋电机、清能股份氢能*、新源动力*、捷氢科技*、未势能源*、弗尔赛*（美）、巴拉德（加）、丰田（日）、现代（韩）江苏天鸟*：楚江新材控股 90；新源动力*：腾龙股份持股 30、南都电源持股 19、上汽集团持股 11、长城电工持股7 ； 鸿基创能*：美锦能源持股 23；武汉理工氢电*：雄韬股份控股

41、 51；明天氢能*：龙蟠科技持股 10；擎动科技*：备注雄韬股份持股 8 ；国鸿氢能*：美锦能源持股 5 ；氢璞创能*：雄韬股份持股 4 ；捷氢科技*：上汽集团控股 90；未势能源*：长城汽车 100 ；弗尔赛*：潍柴动力持股 40数据来源：北极星氢能网，氢能源网，国际能源网，高工锂电，整车以商用为主，上汽、长城布局全面当前国内整车企业在氢燃料电池布局以商用车为主，但有四家乘用车企业已推出或即将推出氢燃料电池乘用车，这四家分别是上汽（大通）、长城汽车、广汽集团、长安汽车。在布局策略上，部分车企同时延伸到燃料电池系统领域，上汽集团 100%控股燃料电池企业捷氢科技，长城汽车成立未势能源，是在 F

42、C 系统投入程度最高的车企。潍柴动力通过持股氢燃料电池企业弗尔赛能源、巴拉德、以及博世集团合作切入氢燃料电池系统领域，中通客车与大洋电机合资成立通洋燃料电池科技，广汽出资 5%加入丰田牵头的氢燃料电池企业，长安与英国燃料电池企业 Intelligent Energy 共同成立氢燃料电池技术创新中心。其他车企则主要配套亿华通、重塑科技、潍柴动力提供的氢燃料电池系统。图 23：氢燃料电池车以商用车为主，上汽、长城布局全面数据来源：各公司官网，企业端全方位布局发力，产业化有望加速能源巨头布局氢能，提供绿色发展动力着力打造“光伏+储能+氢能”模式隆基股份是光伏行业巨头，主要从事单晶硅棒、硅片、电池和组

43、的研发、生产和销售，为光伏集中式地面电站和分布式屋顶开发提供产品和系统解决方案。公司于 2021 年 3 月 31 日注册成立西安隆基氢能科技有限公司，正式进军氢能领域。隆基氢能主营可再生能源制氢装置及氢能装备项目、绿氢技术研发等业务。公司自身光伏资源成为氢能业务未来的主要发展优势，着力打造“光伏+储能+氢能”模式。首先，从制氢的来源上来讲，利用可再生能源发电来电解水制绿氢，清洁高效，符合国家减排战略。其次，从制氢的成本上来讲，光伏发电的低成本给电解水制氢带来了巨大机会。在光照充足的条件下，光伏制氢的电力成本远低于现有制氢方式。最后，氢作为一种储能介质具有比锂电池更高的储能能量密度，适合作为光

44、伏发电的储能手段，成为解决光伏消纳问题的方式之一。图 24：光伏制绿氢清洁高效数据来源：中国储能网快速布局，助力氢能行业长期发展公司成立氢能科技公司后，与地方政府、央企及高校陆续签订合作协议，多方共同围绕“碳达峰、碳中和”紧密合作，发挥各自优势，保障产业长足发展。2021 年 5 月 31 日，子公司隆基绿能创投管理有限公司在无锡投资建设的“隆基制氢装备项目”签约，建设电解水制氢设备基地。该项目一期注册资本 1 亿元，投资总额 3 亿元，预计到 2022 年底将达到年产 1.5GW氢能装备的能力，项目达产后三年内将达到年销售额 10-15 亿元。2021 年 6 月 3 日，公司与同济大学签署

45、合作协议，宣布校企共建氢能联合实验室。借助同济大学在氢能领域的深厚积淀，结合隆基在绿氢装备方面的研究基础，双方将在绿氢技术研发、人才培养、产学研成果转化等方面展开深度合作。2021 年 6 月 4 日，隆基股份与中国燃气签署战略合作协议，双方将发挥各自优势，在绿氢研发生产及应用等领域进行深度合作。2021 年 6 月 9 日，公司投资 3 亿元建设隆基氢能总部，并作为隆基股份电解水制氢设备项目总部，项目规划面积 1.5 万平方米，初期达到年产 500MW，100 台 1000Nm3 碱式电解设备能力，通过 5-10 年产能扩大到 1 万台。图 25：隆基股份与多方合作，为未来发展提供有力支撑数

46、据来源：隆基股份官网，总体来看，公司将依托自身光伏产业技术优势，同多方合作，将氢能产业纳入自身业务范围，为氢能源行业未来的长期发展提供支撑。动力巨头前瞻布局氢能，打造产业链集成优势潍柴动力作为柴油车时代商用车动力系统龙头企业，在氢能源动力系统领域的布局比较全面前瞻，公司布局领域涉及燃料电池电堆、电机、电控、空压机、双极板等关键核心技术部件以及动力系统总成。自研+并购深入布局氢能源核心领域2016 年 11 月，公司与专注于研发、生产以气体能源为核心的燃料电池和综合能源系统设备的弗尔赛公司开展合作，认购佛尔赛公司 33.5的股份，成为其第二大股东，开始了其对于燃料电池的初步布局。2017 年 1

47、1 月，公司和博世董事会主席签订了全面战略合作框架协议，努力 建立国际一流的燃料电池汽车技术创新链和产业链，共同合作开发生产氢燃料电池及相关部件。2018 年 5 月，公司与全球先进的固态氧化物燃料电池(SOFC)供应商英国锡里斯动力控股有限公司签署战略合作协议，收购 20股份，并成立合资公司，在固态氧化物燃料电池领域展开全面合作。目前该项目的年产能 3 万台。2018 年 11 月，潍柴动力认购全球氢燃料电池始祖级企业巴拉德动力系统公司 19.9股份，成为巴拉德第一大股东。潍柴已经拥有巴拉德下一代质子交换膜燃料电池电堆及模组技术产品应用在中国客车、商用卡车和叉车市场的独家权利，目前年产 2

48、万台的潍柴巴拉德的合资工厂已经建成。图 26：潍柴与巴拉德强强联手，获得燃料电池重要技术数据来源：潍柴动力官网，燃料电池发动机商业化应用领先者2018 年 8 月，公司承接国家燃料电池发动机及商用车产业化技术与应用重大项目。该项目是科技部公布的国家重研发计划，总投资 19. 7668 亿元，由潍柴牵头联合 12 家企业、高校及科研院所共同参与实施。该项目围绕大功率和大规模产业化高可靠性、长寿命和高环境适应性难题，开展基础部件-电堆-发动机-整车共性技术研究，形成电堆、发动机及整车开发和大批量生产制造技术，建立全技术链测评体系，实现规模化示范应用。潍柴动力将依托该项目突破氢燃料电池关键技术，实现

49、燃料电池商用车及燃料电池发动机、电堆及膜电极的产业化落地。延伸布局新能源商用车电机、电控2019 年 12 月，公司宣布完成对德国 ARADEX 公司的战略收购。ARADEX 成立于 1989 年，专注于工业及交通运输行业用电机、电控和电源的研发开发，拥有多种数控机床用伺服电机和驱动器、新能源商用车用电机控制器、电机、燃料电池 DC/DC 变换器等产品的设计开发和系统集成能力，产品设计寿命达 3 万小时以上。通过对于对燃料电池、燃料电池发动机、新能源商用车电控的布局，潍柴拥有了新能源商用车动力系统的全部开发和集成能力，基本完成了氢燃料电池汽车全产业链的布局，成功构筑起“电池+电机+电控”为一体

50、的新能源动力系统集成优势。图 27：潍柴构筑起“电池+电机+电控”一体新能源动力系统集成优势数据来源：潍柴动力公告，整车企业积极推动氢能源车商业化长城汽车 2022 年前将量产氢能源乘用车2016 年 6 月，长城汽车的 XEV 项目组开始研发燃料电池，并在五年时间内通过全面深耕技术研发、扩展市场运营、推进资本助力等方式布局燃料电池汽车高势能领域。2021 年 3 月发布最新的氢能源战略规划，发布了氢柠技术平台，涵盖氢电平台（HE）、电堆平台（HS）、储氢平台（HP）三大技术平台，未来三年预计再投入 30 亿研发，计划达到万辆以上配套规模，首款搭载氢能源乘用车预计 2022 年可以实现量产上市

51、。图 28：长城汽车氢能源领域逐步布局，广泛合作数据来源：长城汽车公告及战略发布会，长城汽车将采用向上探索核心材料联合合作模式，向下利用示范运营进行产品应用迭代升级，构建了国际级“制-储-运-加-应用”供应链生态，打通氢能领域上下游产业链。氢能战略还推出了一套国际领先的车规级 “氢动力系统”全场景解决方案氢柠技术，加速产品落地，助力能源结构转型。长城汽车将在 2022 年之前推出全球首款 C 级氢燃料电池 SUV，落地全球首个 100 辆 49 吨氢能重卡。2022 年，公司首支高端乘用车服务车队将服务于冬奥会的舞台；2023 年实现核心动力部件推广数量国内领先；并在 2025 年前重点围绕公

52、交/大巴+重卡/物流车+乘用车三大应用平台展开推广运营。长城汽车还提出了氢能源的终极目标构建永续美好的氢能社会，并规划了未来 30 年的三步走规划：2021 年-2025 年（开启氢时代，聚焦氢示范），加强商业模式创新，加大自主研发与资本投入，培育健全产业链； 2025 年-2035 年（发展氢经济，开发氢生态），加大推广氢燃料电池汽车，研究和推广船用、航空、移动机械燃料电池系统；2035 年-2050 年（建成氢社会，贡献碳中和），成为氢能生产、储存和综合利用的生态运营商。图 29：长城汽车将实现对氢能一体化供应链生态的开拓数据来源：公司战略发布会宇通客车氢能源车已完成四次技术迭代宇通客车作

53、为客车行业领军者，自 2009 年开始研发燃料电池客车，是行业内最早研发燃料电池客车的企业之一。2012 年，宇通正式组建专职燃料电池客车研发团队，大力布局氢能领域，并于 2015 年率先取得首个燃料电池商用车资质认证，2018 年组建以宇通新能源技术优势为依托的郑州市燃料电池与氢能工程技术研究中心。近年来，通过燃料电池客车整车集成与控制、动力系统匹配等关键技术突破，宇通氢燃料电池客车已完成三代产品开发，目前第四代产品已投入推广应用。公司在系统使用寿命、环境适应性等方面均得到大幅提升，续驶里程进一步加大。宇通自动驾驶氢燃料客车采用了 60kW 燃料电池系统+动力电池的混合动力系统方案，充氢仅需

54、 10 分钟，续航能力高达500 公里。目前已经投身到第四代燃料电池客车的研发，将涵盖 8-12 米公交、9-11 米公路产品。上汽集团全方位布局氢能源车上汽集团作为国内同时推进“纯电、插电、燃料电池”三条技术路线的企业，已自主掌控“电池、电驱、电控”等核心技术，并在此基础上推出了数十余款整车产品。2020 年 9 月 13 日，上汽集团公布中国汽车行业首个“氢战略”：上汽大通计划在 2025 年前，推出至少十款燃料电池整车产品，上汽捷氢科技已建立起千人以上燃料电池研发运营团队，形成万辆级燃料电池整车产销规模，市场占有率在 10以上。图 30：车企在氢能源领域积极布局数据来源：各公司官网，其他

55、企业：亿华通专注氢能源技术亿华通成立于 2012 年，专注于氢燃料电池发动机系统研究及产业化。所处燃料电池汽车产业链的中游，即燃料电池发动机系统及电堆行业，主营氢燃料电池发动机系统，是国内氢燃料电池龙头企业。目前公司在燃料电池发动机领域拥有 30KW/40KW/50KW/60KW/80KW/120KW 多款产品。图 31：亿华通在燃料发动机领域产品种类丰富数据来源：亿华通官网2018 年，亿华通建成投产我国首条具有自主知识产权的燃料电池发动机生产线，率先实现燃料电池发动机量产，具备年产 2000 台的产能。而后，又进一步突破系统集成商的身份，实现了电堆的自主生产。目前，亿华通成为现阶段进入城市

56、数量最多、配套厂商最多的系统供应商，并不断与国内知名商用车企业持续建立并深化合作关系。图 32：氢燃料电池发动机核心优势特点多样数据来源：亿华通官网，氢能源商用车先行，乘用车探索前进氢能源商用车政策扶持力度与技术优势明显近几年的政策引导一直在向氢燃料电池商用车倾斜，已经将氢能战略列入到十四五规划中。“十五”到“十一五”期间，国家采取支持重点专项方式扶持氢燃料电池汽车产业发展。“十二五”到“十三五”期间，政府通过进行购置补贴方式来推广氢燃料电池汽车小规模应用。政策实施逐步精准化，从支持商用车，到扩大范围支持乘用车和商用车，再到精细划分为乘用车、轻型商用车、中重型商用车。在该政策的影响下，目前全国

57、二十多个城市都陆续出台了支持氢能产业发展的政策。氢燃料一般储存在轻质金属制成的高压储氢罐中，车辆可搭载的储氢罐体积直接决定了汽车的续航能力。从技术层面来看，商用车较大的体积提供了更多的储氢空间，同时，商用车的使用环境更为规律和集中，所以在燃料补给方面也比其他种类的乘用车更方便。图 33：氢燃料电池商用车推广相对于其他乘用车具有多重优势数据来源：中国氢能汽车网，氢能源“重卡+客车”商用车先行推广重卡车型实现节能减排目标在双碳战略目标下，氢能源商用车在重卡车型上的众多重要突破，对于实现节能减排的战略目标具有重要意义。福田汽车、陕汽重卡、中通集团等知名企业纷纷开始蓄力氢能源重卡车型。福田汽车致力于提

58、供燃料电池商用车全栈式解决方案，面向不同应用场景规划布局氢燃料商用车全系列车型，涵盖客车、轻卡、中卡、重卡等不同的产品。此前已有代表车型：31T 液氢重卡，福田智蓝新能源 42T、 49T 氢燃料电池重卡等。图 34：福田智蓝新能源重卡，标志着重卡车型进入节能减排快车道数据来源：福田汽车官网2021 年 1 月，工信部第 340 批道路机动车辆生产企业及产品公告中提到，陕汽氢燃料电池载货汽车底盘将搭载张家口喜玛拉雅氢能科技有限公司的质子交换膜燃料电池系统，意味着陕汽在氢能源燃料电池领域又取得了新的进步。此前，陕汽曾于 2019 年 11 月展示了一款搭载氢能源燃料电池的陕汽德龙 X5000 旗

59、舰车型，并明确表示过该车型会添加氢气作为燃料进行反应。图 35：陕汽德龙 X5000 氢燃料重卡，军工品质+顶级动力数据来源：陕汽集团官网客车氢能源技术不断迭代升级2009 年，宇通汽车成功推出了第 1 代增程式燃料电池客车。2013 年，第2 代电电混合燃料电池城市客车问世，并建设了加氢站。2014 年，宇通获得国内商用车领域首个燃料电池客车资质认证。2015 年，宇通取得国内首款燃料电池客车“公告”，同时也组建了首个氢能与燃料电池工程技术研究中心。2016 年 5 月，宇通第 3 代燃料电池城市客车正式发布，并与亿华通签订 100 辆燃料电池客车合作意向书。2018 年，经过不断升级的宇通

60、新能源客车携“负排放”氢燃料电池客车 F10 等 5 款新能源车产品及相关配套展品亮相第十四届交通展。目前，宇通搭载第四代氢能源技术的车辆已进入推广使用。图 36：宇通氢燃料客车 F10，实现能源“负排放”数据来源：第一电动车网中通客车近些年也在持续关注氢燃料的发展，在 2018-2019 年在氢燃料推广方面，占据了 50的市场份额，尤其在客车和物流车上占到较大比例。2018 年 12 月，40 台中通 10.5 米氢燃料客车交付使用，2019 年 3月，30 台中通 9 米氢燃料客车交付使用。这些正在运营的车辆无论是在续航里程、低温启动、运营可靠性和乘坐舒适性等方面，都得到了用户的高度认可，