氫燃料電池行業研究報告

1 “以獎代補”政策實施，氫燃料電池車產業化提速

氫燃料電池是將氫氣和氧氣的化學能直接轉換成電能的發電裝置，可實現氫能的移動化、輕量化和大規模普及，能廣泛應用于交通、工業、建筑、軍事等領域。在道路交通領域中，氫能憑借零污染、可再生、加氫快、續航足等優勢，被譽為車用能源的“終極形式”，其中商用車又是未來氫燃料電池在道路交通領域的核心增量。

燃料電池在交通領域成長性最強。從全球來看，燃料電池主要運用于固定式電源、交通運輸和便攜式電源三大類領域。既適用于集中發電，建造大中型電站和區域性分散電站，也可用作各種規格的分散電源。交通運輸領域包括為乘用車、巴士/客車、叉車以及其他以燃料電池作為動力的車輛，目前來看，隨著國家氫能產業的推進和技術的成熟，交通領域應用的商業化進程正在加速，且交通運輸領域成長性最強。據 E4Tech 數據，2020 年全球交通運輸用燃料電池出貨量為 994MW，近五年 CAGR 達 34.1%，其占全球燃料電池出貨量的比例從 2015 年的 38.2%提升至 2020 年的 75.4%，燃料電池在交通運輸領域的應用保持高速增長。

1.2 政策導向明確，“以獎代補”新政或為氫能車行業重要轉折點

我國自“十五”確立了以純電動汽車、混合動力汽車、燃料電池汽車為“三縱”，以多能源動力總成控制系統、驅動電機和動力電池為“三橫”的新能源汽車“三縱三橫”布局，燃料電池汽車產業即成為新能源汽車版圖重要組成，在政策端得到不斷支持和完善。通過梳理近二十年各部委所頒布的燃料電池汽車產業政策，從“三縱三橫”到“以獎代補”，我國燃料電池汽車產業政策配合著國內燃料電池汽車產業實際運行情況，先后經歷了發展目標確立、技術路線制定、產業發展規劃，到目前的示范應用階段，可以說燃料電池汽車產業已逐步由基礎布局向市場化、規模化方向發展。

“以獎代補”政策實施或為氫能車行業轉折點。2020 年 9 月五部委聯合發布《關于開展燃料電池汽車示范應用的通知》，該項政策的推出，將取消以往“國補+地補”的補貼模式，轉為由中央政府將政策獎勵下發給城市示范群所在的地方政府，由地方自主制定并實施產業發展獎勵政策，因地制宜發展氫燃料電池產業，避免了以往“大水漫灌”式補貼，新政將促進上游技術突破、驅動下游應用及基礎設施發展，真正惠及產業鏈上下游玩家。

從政策實施目標來看，規劃爭取通過 4 年左右時間，建立氫能和燃料電池汽車產業鏈，關鍵核心技術（電堆、氫氣循環系統、空壓機、膜電極、雙極板、催化劑、碳紙、交換膜）取得突破，且要求示范城市群在第 1-4 年間實現至少 2 項、4 項、5 項、7 項的本土化突破落地。我們認為“以獎代補”政策的實施或將成為氫燃料電池汽車產業重要的轉折點，政策推動下核心技術的有效突破將為未來規模化降本打牢堅定基礎，避免技術卡脖子而帶來產業發展停滯。

各省密集出臺氫能規劃，按規劃到 2025 年氫能車進入 10 萬輛級別規模。目前，全國已有不少省份提出了氫能產業發展目標，其中北京、廣東、上海、山東等省市均發布了氫能源相關專項政策或規劃，明確氫能產業發展目標。我們統計了各省份提出的燃料電池汽車銷量規劃及目標，到 2025 年國內燃料電池汽車年銷量合計將突破 10 萬輛，加氫站將突破 1000 座，屆時氫燃料電池汽車整體達到十萬臺級規模，產業將逐步由補貼驅動轉向市場化驅動。

1.3 應用路徑上優先發展商用車，與純電實現差異化場景布局

2020 年 10 月，工信部及汽車工程學會發布了《節能與新能源汽車技術路線圖 2.0》，路線圖中明確了燃料電池汽車的推廣應用路徑，提出燃料電池汽車以客車和城市物流車為切入領域，重點在可再生能源制氫和工業副產氫豐富的區域推廣中大型客車、物流車，逐步推廣至載重量大、長距離的中重卡、牽引車、港口拖車及乘用車等，實現氫燃料電池車更大范圍的應用。

“以獎代補”新政鼓勵車型朝大功率與重載方向發展。在 2020 年 9 月發布的“以獎代補”新政中，大功率、高載重的重卡同樣成為補貼最多的車型，以 2021 年積分標準測算，其中功率≥110kw，載重 31 噸以上的重卡最多可享受國補 50.4 萬元，假設地補按照 1:1 比例實施，則該型號重卡最多可享受補貼 100 萬元，而當前配備 110kw 功率的燃料電池重卡售價仍普遍在 130~150 萬元左右，對比同規格的柴油重卡銷售價格，實施完補貼后的氫燃料重卡將在初次購買成本上獲得優勢。

技術特性上氫燃料電池汽車也更適合向重卡方向優先突破。當前交通領域電動化技術解決方案主要為純電動及燃料電池，兩者對比各有明顯優劣勢。其中，氫燃料電池優勢在更高的功率和能量密度，在載重和續航方面有優勢，而在加氫站等配套設施方面相較純電存在劣勢；而對于純電車，雖然續航能力有弱勢，但是滿足城市內的公交、物流車、環衛等短途行駛的續期，也由于當前的成本優勢，短期內城市內交通工具的純電化會更加迅速。因此，從技術特性上，氫燃料電池汽車適用的應用場景主要包括固定路線、中長途干線、高載重：

1）固定路線：便于配套加氫站等基礎設施，如礦山短倒、港口、物流園區內等相對封閉和固定路線的場景，方便氫燃料汽車布局加氫站等配套能源加注設施；

2）中長途干線：里程在 400-800 公里左右，超過純電的續航上限將成為氫燃料 汽車的優勢應用場景區間。

3）高載重：純電車型由于電池能量密度提升空間有限，重卡匹配一 定續航里程的電池必然導致自重較大，因此氫燃料過渡到液氫路線后車重較純電優勢進一步放大，在載重量具有更大需求的場景上將更有優勢。

2 燃料電池系統國產化率持續提升，有望打通全產業鏈

2.1 燃料電池系統是氫燃料電池汽車的核心環節

在氫燃料電池車中，燃料電池系統是氫能車的核心構成，按結構來拆分主要包括燃料電池堆及輔助系統（簡稱 BOP，包含氫循環系統、空壓機、水熱管理系統等）。從成本端來看，燃料電池系統在氫能車購置成本中占比超過 60%，而電堆成本在系統中占比同樣超過 60%，是氫燃料電池汽車占比最高的成本項。

技術路線方面，質子交換膜燃料電池是車用主流技術。燃料電池按導電離子類別可分為酸性燃料電池、堿性燃料電池（AFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）和烙融碳酸鹽燃料電池（MCFC），其中酸性燃料電池可分為 PEMFC（質子交換膜）、直接醇類燃料電池（DMFC）和磷酸燃料電池（PAFC）。PEMFC 具有功率密度大、 重量輕、體積小、壽命長、工藝成熟、可低溫下快速啟動和工作等突出優點，被認為是將來車用燃料電池最理想技術方案。此外，在各技術路徑中，固體氧化物燃料電池 有望在儲能等領域具有發展空間。

從全球各技術路線的燃料電池實際裝機量情況看，質子交換膜燃料電池（PEMFC）裝機量占比近幾年保持在 75%左右水平，是當前技術成熟度最高，裝機量占比最高的燃料電池技術路線。

國內燃料電池產業仍處于導入期，競爭格局尚未明朗。2020 年中國氫燃料電池系統裝機量為 80.4MW，同比下降 36%，相較于鋰電池近幾年百吉瓦時規模的裝機量，燃料電池系統裝機量顯示該產業仍處于導入期階段。

從競爭格局來看，GGII 數據顯示，2020 年中國氫燃料電池系統裝機量 TOP5 企業為愛德曼、億華通、重塑、 廣東探索、濰柴動力，相較于 2019 年，除億華通及重塑仍在 TOP5 之內，剩余企業 份額及排名均發生較大變化，說明當前產業競爭格局尚未明朗，龍頭企業尚未體現出足夠的議價力，我們認為未來隨著氫燃料電池市場規模的擴大，一批優質龍頭企業 將在快速成長并形成競爭壁壘，產業競爭格局將形成金字塔結構。

2.2 關鍵材料及部件國產化率持續提升，近年有望實現完全國產化

燃料電池系統國產化率持續提升，預計未來 2~3 年有望實現完全國產化。2017 年燃料電池系統國產化率約 30%，僅掌握系統集成、雙極板和 DC-DC，其余主要依賴進口，2020 年國產化程度 60-70%，電堆、膜電極、空壓機、氫氣循環泵等核心部件均可自主控制，而氣體擴散層、催化層和質子交換膜等核心材料也在加速研發中，普遍處于送樣測試驗證階段。由于產品從送樣測試到批量化生產預計需要 2~3 年時間，因此我們預計未來 2~3 年氫燃料電池產業鏈有望完全實現國產化供應。

系統關鍵材料

（1）催化劑：降低鉑載量，提升國產化比是突破方向

在氫燃料電池中，催化劑層是氫氣和氧氣發生電化學反應產生電流的場所，扮演著電化學反應“工廠”的作用。對催化劑要求為活性高、穩定性強、耐久性等。當前催化劑多為摻雜鉑貴金屬（Pt）的 Pt/C 催化劑，國際領先水平 Pt/C 催化劑鉑載量已降低至 0.2mg/cm2，國內目前仍處于 0.4mg/cm2水平。因此，在保證催化活性前提下，降低鉑載量或尋找非鉑催化劑代替是未來國內燃料電池催化劑突破方向。

從催化劑格局來看，根據 GGII 數據，國內燃料電池催化劑主要使用日本田中貴金屬和英國莊信萬豐的催化劑，約占市場約 80%份額，而國內主要企業仍處于小批量生產或研發階段。2019~2020 年國內氫燃料電池用催化劑均處于送樣測試、合作開發階段。2020 年濟平新能源年產能 2 噸的催化劑批量化產線落戶廣東佛山，2020 年底濟平新能源的氫燃料電池催化劑用于重卡用氫燃料電池電堆中，加快國產催化劑產業化進程。

（2）質子交換膜：外資產品占比高，國內已有企業實現突破

質子交換膜作為燃料電池膜電極的核心材料，其主要功能是傳導質子、阻隔陰陽極氣體互串，作為催化劑或膜電極支撐材料的作用。質子交換膜性能好壞直接決定氫燃料電池的性能和使用壽命。對質子交換膜性能要求主要為低氣體滲透性、高質子傳導率、熱穩定性好、干濕轉換性能好、機械性能強等。

從質子交換膜供給格局來看，國內生產的膜電極中多數使用戈爾（Gore）的增強復合膜，市占比達 90%以上。2019~2020 年，國產的質子交換膜均處于客戶送樣、測試驗證階段。2020 年 7 月，東岳 150 萬平米/年燃料電池膜及配套化學品產業化項目竣工。目前東岳 DMR100 燃料電池膜已滿足量產車型需求，并獲得 IATF 16949 驗證。2020 年 9 月，科潤的質子交換膜 NEPEM-3015 系列配套的氫燃料電池發動機通過國家機動車產品質量監督檢驗中心強檢，預計 2021 年國產質子交換膜將實現一定量的商業化上車運行。

（3）氣體擴散層：海外壟斷，國內產業布局速度緩慢

氣體擴散層（GDL）在氫燃料電池中起到支撐催化層、收集電流、傳導氣體和排出反應產物水的重要作用。對氣體擴散層的性能要求有：透氣性能好、電阻率低、電極結構穩定、適當的親水/憎水平衡、具有化學穩定性和熱穩定性等等。

從氣體擴散層供給格局來看，氣體擴散層核心材料碳紙被海外壟斷，龍頭主要是日本東麗、加拿大巴拉德動力系統及德國 SGL 三家企業，而國內碳紙/碳布產業化速度較慢。2020 年 4 月，上海華誼與與 VIBRANT EPOCH LTD.正式簽署合作框架協議，在中國建立“氣體擴散層用碳紙/碳布”生產基地。通用氫能、江蘇天鳥等的氣體擴散層進行客戶產品送樣測試。

（4）雙極板：石墨板為當前主流，金屬板為突破方向

雙極板，又叫流場板或集流板，是電堆中的“骨架”，與膜電極層疊裝配成電堆，在燃料電池中起到支撐、收集電流、分配氣體的重要作用。雙極板根據材料種類的不同可以分為：石墨雙極板、復合雙極板和金屬雙極板。其中石墨雙極板是目前國內主流雙極板，導電性、導熱性、穩定性和耐腐蝕性等性能較好；金屬雙極板相對于石墨雙極板而言可以減小重量和體積，對于汽車應用而言，輕質薄金屬板可提高功率密度，但是其耐久性有待進一步驗證。據 GGII 統計，2020 年國內氫燃料電池雙極板市場規模約為 3.1 億元，其中石墨雙極板占 65%，金屬雙極板占 35%。

BOP 系統核心部件

（1）空壓機：目前國產化率接近 100%，離心式成主流技術路線

空壓機被譽為燃料電池之“肺”，是車用燃料電池陰極供氣系統的重要部件，通過對進堆空氣進行增壓，可以提高燃料電池的功率密度和效率，減小燃料電池系統的尺寸。但空壓機的寄生功耗很大，約占燃料電池輔助功耗的 80%，其性能直接影響燃料電池系統的效率、緊湊性和水平衡特性。因此，對空壓機的基本要求為：無油、高效率、小型化、低成本、低噪音、特性范圍寬、動態響應快。

從國產化率方面來說，空壓機是燃料電池關鍵部件中國產化程度較高的一款。據勢銀（TrendBank）統計，相對于其它 BOP 產品而言，空壓機已經較早的實現了全功率段國產化，目前國產化率接近 100%。近兩年國內市場空壓機供應商主要有勢加透博、金士頓科技、煙臺東德實業、德燃動力、福建雪人股份等企業。根據高工產研氫電研究所（GGII）調研數據，2018-2020 年氫燃料電池空壓機出貨量分別為 1800 臺、3790 臺、4068 臺。

離心式空壓機成市場主流技術路線。從技術路線來看，氫燃料電池用空壓機類型主要有容積型空壓機和速度型空壓機，國內常用的氫燃料電池空壓機主要有容積型羅茨式空壓機和雙螺桿式空壓機、速度型離心式空壓機三種。近三年來，離心式空壓機成氫燃料電池空壓機主流產品，國內離心式空壓機份額由 29%增長到 95%，市場占比增長超 3 倍。

（2）氫循環系統：氫循環泵為主流，國產化滲透逐步展開

對于燃料電池發動機這個心臟來說，作為“血液”的氫氣是否能高效循環反應，是動力能否順暢輸出的關鍵，而氫循環模塊就像是一個“起搏器”，是氫燃料電池發動機的關鍵技術之一。對氫循環模塊的基本要求為：密封設計好（防止氫氣泄露）、耐水性強（電堆反應過程中的水蒸氣會伴隨氣路流動）、流量大、壓力輸出穩定、無油。

目前國內氫循環系統有氫循環泵和引射器兩種產品，氫循環泵在主動可調節、快響應速度和寬工作區間等方面占有一 定優勢，引射器優勢在于節省能耗、體積能做到氫循環泵的三分之一、成本為氫循環泵一半。從當前市場應用情況來看，氫循環泵是使用主流，引射器使用量逐漸增長，據 GGII 數據，2020 年國內引射器的使用量約占氫循環系統出貨量的 11%左右。

涉足氫氣循環泵的本土企業有未勢能源、東德實業、蘇州瑞驅、浙江宏昇等，但是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泵都不成熟。

從市場規模來看，GGII 預測 2020 年國內氫循環系統的市場規模預計為 0.41 億 元，同比 2019 年下降了 63%，下降原因主要是出貨量減少和氫循環泵價格的下降。

國產化水平提升帶來氫循環泵成本下降。2019 年國內氫循環泵主要由德國普旭供應，價格為 3 萬元/臺。2020 年，隨著國內氫循環部件供應商東德實業、蘇州瑞驅、浙江宏昇的市場放量增加，氫循環部件的國產市場占有率大增的同時，也推動價格的大幅下滑，2020 年氫循環泵的價格已經降到 1-2 萬元/臺之間。

（3）車載儲氫系統：由高壓氣態向低溫液態儲氫進階

儲氫系統是氫燃料電池汽車能量存儲單元，目前主要有高壓氣態儲氫及液態儲氫兩種車載儲氫解決方案。

技術成熟度方面，高壓氣態儲氫最成熟、成本最低，是現階段主要應用的儲氫技術，國內氫燃料電池車儲氫系統主要使用 III 型鋁內膽 35MPa 儲氫瓶，2020 年 7 月，涉及車載儲氫系統的兩項國標修改后正式實施，均將原范圍中的工作壓力不超過 35MPa 修改為 70MPa，制約 70MPa 儲氫罐發展的政策條件已 經消除，IV 型 70MPa 的氣氫儲罐發展已經具備政策基礎，我們預計未來 3~5 年內車 用儲氫系統仍然以高壓氣氫儲罐為主，但將由 III 型 35MPa 向 IV 型 70MPa 氣氫儲罐過渡。

目前國內車載儲氫瓶生產供應商主要是國富氫能、天海工業、斯林達安科、科泰克、中集安瑞科、中材科技、遼寧美托等企業，產品以 35MPa III 型瓶為主。2020 年，亞普股份、中集安瑞科、京城股份等開始進行 IV 型瓶的技術布局，未來 3~5 年里隨著國內氫燃料電池汽車市場發展，IV 型瓶有望對現有Ⅲ型瓶進行部分替換。

從當前國內高壓氣態儲氫國產化水平來看，在儲氫容器基礎材料方面，罐體材料實現了國產化，但是高性能碳纖維材料被日本及美國壟斷；在儲氫容器生產工藝方面， 碳纖維纏繞設備與高壓罐體加工設備仍需進口，整體國產化率約 50%左右。

從車載儲氫系統長期發展趨勢來看，我們認為低溫液態儲氫將會成為未來滿足中重卡長續航使用需求的最佳解決方案。

與高壓氣態儲氫相比，低溫液態儲氫的質量和體積的儲氫密度都有大幅度提高，通常低溫液態儲氫密度可以達到 5.7%。僅從質 量和體積儲氫密度分析，運輸能力是高壓氣態氫氣運輸的十倍以上，液氫適合長距離、大容量儲運。此外，對比金屬吸附儲氫、有機液體儲氫等其他儲氫方案，低溫液態 儲氫對空間要求低，更適用于車載應用。

從當前技術水平及實際應用來看，相較于國外 70%左右的液氫運輸，國內液氫還僅限于航天領域，民用還未涉及，僅國富氫能、中科富海等部分企業在嘗試低溫液氫民用領域推廣，過高的使用成本及安全法規問題限制了低溫液化儲氫技術的規模化應用，主要體現在：

1）絕熱性能要求高。液氫的沸點極低（-253 攝氏度），與環境 溫差極大，對容器的絕熱要求很高；

2）液化過程耗能極大。液化 1 千克氫氣需消耗 10-13 千瓦時的電量，液化所消耗的能量約占氫能的 30%；

3）核心設備及材料國產化程度低，包括壓縮機、膨脹機、正仲氫轉換裝置、高性能低溫絕熱材料、液氫儲罐制造技術與裝備等。

因此，縮小與國外先進液氫技術水平間的差距，實現核心設備及材料的國產化，是實現低溫液氫參與綠氫脫碳供應鏈亟待解決的問題。

3 氫能重卡平價在望，10 年千億賽道可期

3.1 到 2030 年氫燃料電池重卡 TCO 可實現與柴油重卡平價

當前階段，由于燃料電池部分關鍵零部件仍依賴進口、規模也較小，此外上游氫能供應以及規模化不足，導致氫燃料電池汽車的車輛購置成本和能源使用成本較高，經濟性優勢尚未顯現。

從消費者角度看，在購買和使用氫燃料電池汽車時，其全生命周期成本（TCO，Total Cost of Ownership）與競品的成本平衡點，是成為氫燃料 電池汽車在各細分領域市場滲透率提升的重要轉折點。

氫燃料電池重卡全生命周期成本主要由車輛購置成本、能源使用成本、維修養護成本構成，通過拆解某 35 噸級氫燃料電池重卡全生命周期成本，車輛購置成本及能 源使用成本合計占據重卡 TCO 成本的 99%。

因此，對于氫燃料電池重卡未來全生命周期成本的預測，將主要以分析車輛購置成本及能源使用成本下降路徑來展開。

氫燃料電池重卡車輛購置成本、能源使用成本關鍵影響因素核心假設如下：

（1）車輛購置成本（不考慮補貼）

在車輛購置成本結構中，主要由燃料電池堆、供氣系統、儲氫系統、蓄電池系統、驅動系統、車身及附件構成，其中車身與電驅動系統技術相對成熟，其成本因而相對剛性，而燃料電池堆、供氣系統、蓄電池系統、儲氫系統的成本屬于非剛性成本，占據車輛購置成本的 70%，其成本高低直接影響氫燃料電池重卡購買經濟性，因此分析氫燃料電池汽車購置成本主要針對非剛性成本來進行。

燃料電池堆

長期來看，技術進步及規模化是燃料電池降本的主要驅動力：

從技術進步角度看，美國能源部的研究結果顯示，車用燃料電池技術成熟度由 6 到 8 發展需要經過很長一段時間的示范應用，在此期間不斷的進行技術驗證、評估及優化。

燃料電池系統技術升級上，通過開發低鉑含量催 化劑，非鉑催 化劑；開發高質子導電性、低氣體滲透性和高耐久性的質子交換膜；開發低電阻率、高孔隙率的氣體擴散層；開發能夠在極端環境下運行的燃料電池及組件；優化電堆散熱與進氣設計、 優化氫循環泵的流量控制技術等方面，系統成本能夠降低一定幅度。

由于技術進步帶來的降本效應，會隨著技術成本度提高而減弱。

從規模效應來看，按照美國能源部 2017 年最先進技術水平：

1）車用燃料電池系統在年產規模為 1000 套時，系統預測成本為 216 美元/kw，其中電堆成本 154 美 元/kw，占比 71%；

2）當年產規模擴大至 1 萬套時，系統及電堆成本出現快速下行， 其中電堆成本將減少 60%至 61 美元/kw，占系統比例 59%；

3）當年產規模擴大至50 萬套時，系統預測成本約為 53 美元/kw，其中電堆成本 26 美元/kw，占比 49%。進一步拆分電堆成本可以發現，隨著產量規模擴大，催化劑與雙極板的成本占比增大，這主要是因為兩者成本以材料成本（分別為鉑和金屬）為主，對產量相對不敏感。

當前我國商用車燃料電池電堆成本處于 3000-4000 元/kw 左右水平，產業生產規模處于 1K 套水平，我們預計到 2025 年，在為期 4 年的“以獎代補”補貼新政驅動下，國內燃料電池電堆生產規模將突破 10K 套水平，屆時電堆生產成本在規模化生產、 技術進步共同推動下，將迎來快速下降，且核心部件的國產化推進也將貢獻成本端下降；到 2030 年，預計國內燃料電池電堆生產規模將達到 10 萬套水平，此時規模化生產帶來成本下降的難度加大，因此下降斜率將有所減緩。

綜上，結合 DOE 給出的氫燃料電池電堆降本路徑，以及我國節能與新能源汽車技術路線圖中給出的降本路徑，預計商用車燃料電池電堆在 2025 年、2030 年的目標成本分別為 1000 元/kw、400 元/kw。

儲氫系統由儲氫瓶、閥體、氫循環泵、管路及附件構成，目前國際市場均以 70MPa 氣態儲氫技術為主，國內已實現商業化應用的客車、物流車應用的儲氫瓶已 35MPa 的 III 型瓶為主，并有相當數量的國內企業正在布局 IV 型瓶的技術研發與制造，未來儲氫瓶技術將向著輕量化、高壓力、大容量、低成本的方向發展。

根據我國節能與新能源汽車技術路線圖，在產業化技術路線上，我國以邊產業化邊技術公關的方式，逐步提升相關技術參數如質量儲氫率、體積儲氫密度并降低系統成本達到產業化要求，解決關鍵閥門組件的生產能力，滿足行業發展需求。

在關鍵的時間節點上：1）2025 年實現質量儲氫率到 5.5%，體積儲氫率到 40g/L，單瓶 6.0kg 級車載儲氫能力，突破 70MPa 儲氫瓶批量化生產技術，并可開發出一體式高壓瓶閥；2）2030 年實現質量儲氫率達到 7.5%，體積儲氫率達到 70g/L。

我國目前儲氫系統的成本普遍在 0.5 萬元/kg 左右，參照國內外技術目標仍有較大下降空間，按照我國節能與新能源技術路線圖，預計到 2025 年、2030 年車載儲氫系統的成本將逐步下降至 0.35 萬元/kg、0.25 萬元/kg。

（2）能源使用成本

從能源使用成本影響因素來看，主要取決于氫耗水平以及終端氫氣銷售價格：

氫耗水平

通過氫燃料電池汽車的技術進步，車輛的綜合氫耗水平有望逐步下降。根據我國節能與新能源汽車技術路線圖，重卡的百公里氫耗將從目前的 10kg/100km 分別降至 2025 年的 8kg/100km，2030 年的 7.5kg/100km 水平。

氫氣終端銷售價格

氫氣在終端加注至氫燃料電池汽車時，需先后經歷制取、存儲運輸以及加注三大供應鏈環節，其終端銷售價格直接取決于這三大環節的成本。

由于當前氫能上游基礎 設施與下游市場相互制約，市場規模小導致企業成本分擔不足，且國內整個供應產業鏈的制儲運加各環節尚未打通，各種技術路線尚處于發展階段，造成我國當前氫氣終端銷售普遍偏高的現象，據不完全統計，當前我國氫氣終端銷售價格為 50-80 元/kg，遠無法滿足氫能下游商業化運營。

未來氫能的終端價格降低需依靠上游產業鏈各環節的整合，尋找更綠色、經濟的氫氣來源、采用更高效的氫氣運輸渠道和更安全的氫氣供應網絡。

從長遠看，隨著用氫需求的擴大，結合可再生能源的分布式制氫加氫一體站，結合集中式制氫與液氫儲運的方案將會是主要的發展方向。

結合節能路線圖發展規劃，預計到 2025 年及 2030 年，我國氫氣終端銷售價格將分別降低至 40 元/kg、25 元/kg（對于氫能供應鏈分析及氫氣終端銷售價格預測，我們將在氫能深度系列四中給予分析）。

核心結論 1： 基于以上核心因素假設，我們對載重大于 31 噸氫燃料電池重卡全生命周期成本拆解及預測，發現燃料電池系統及儲氫系統成本的降低，可以有效降低氫燃料電池重卡的初次車輛購置成本，在不考慮政府補貼情況下，氫燃料電池重卡車輛購置成本將從 2020 年的 141 萬/輛分別降至 2025 年的 98 萬元/輛及 2030 年 76 萬元/輛；而在能源使用成本端，終端氫氣銷售價格以及氫耗水平的降低，將大幅提升氫燃料電池重卡的燃油經濟性。

綜合車輛購置成本及能源使用成本的預測，我們預測了未來 10 年氫燃料電池重卡全生命周期成本以及百公里成本，其全生命周期成本將從 2020 年的 508 萬元/輛分別降至 2025 年 440 萬元/輛及 2030 年的 417 萬元/輛，貢獻成本下降的主要驅動力在于車輛購置成本的降低；相對于全生命周期綜合成本，百公里 TCO 成本降幅更為明顯，到 2030 年，氫燃料電池重卡百公里 TCO 成本將從 2020 年的 846 元下降至 232 元，年均降幅達 12.1%，該成本水平已經能夠實現與當前柴油重卡平價。

在以上氫燃料電池重卡全生命周期 TCO 成本預測基礎上，我們進一步分析了氫能重卡購置成本趨勢以及百公里 TCO 成本趨勢：

購置成本趨勢——前期購置成本降低主要依靠優化電堆成本來實現，中后期降本重心或將遷移至低成本、高密度的新型車載儲氫方案：

1）燃料電池堆成本在規模化及技術升級雙重因素推動下，其在整車購置成本中的比例快速下降，其成本占比從 2020 年的 45.2%下降至 2030 年的 22.2%；

2）儲氫系統成本占比則快速上升，其主 要由于氫能重卡續航里程要求的提升過程中，氫耗下降帶來的成本下降遠無法覆蓋氫氣儲存量提升帶來的成本上升，因此展望 2030 年以后，氫能重卡購置成本降低的重 心或將遷移至低成本、高密度的新型車載儲氫方案；

3）剛性成本部分，如車身、驅動系統等則因技術成熟，伴隨整車成本下降而下降。

百公里 TCO 成本趨勢——伴隨車輛購置成本絕對值及占比的雙降，提升氫燃料使用經濟性將是未來降低百公里 TCO 成本的重心，同樣是未來氫能重卡超越柴油重卡經濟性的關鍵一環：伴隨電堆成本的下降，氫能重卡購置成本及占比持續降低，從 2020 年的 28%下降至 2030 年的 18%；而能源使用成本占比則由 2020 年 71%上升至 2030 年的 81%，其主要由于燃料電池堆壽命提升帶來了續航里程及總行駛里程大幅改善，使得全生命周期內能源使用成本的逐步上升。

3.2 氫燃料電池汽車發展展望

起步期（2020-2025 年）：氫能車市場以政策驅動為主，方向上側重中重卡

由于當前加氫基礎設施和氫燃料電池汽車的技術尚不成熟，整車購置和加氫成本仍然較高，因此預計未來五年內，政策扶持成為氫能重卡發展主要驅動力：

1）成本方面：不考慮補貼的情況下，該階段大功率氫能重卡的購置成本仍然較高，而較高的加氫成本（50-80 元/kg）使得氫能重卡的成本優勢難以凸顯，系統功率及成本相對較低的客車和中輕型物流車是該階段氫能車的主要車型；

2）從政策端來看：2020 年 9 月推出的“以獎代補”政策或將成為該階段氫能車發展轉折點，其針對性更強，旨在推動關鍵技術自主可控，且車型上側重于發展氫燃料電池中重卡等商用車；此外，類比純電市場的發展，純電市場早期亦為政策驅動，歷經約 10 年才逐步走向市場化，而氫燃料商用車在中國于 2015 年起步，仍需時間逐步成熟，因此該階段的發展將主要圍繞政策扶持來展開。政府補貼能夠有效彌補氫燃料電池 TCO 的成本劣勢，促進消費者的購買意愿，擴大下游應用需求并提高上游生產規模。

加速期（2025-2030 年）：基礎設施加大普及、技術革新及成本下降提升氫燃經濟性

1）基礎設施建設達到配套要求：當前加氫站覆蓋不足仍然是制約氫燃料電池車發展的限制性因素之一。2019 年 3 月‘推動加氫設施建設’首次寫入政府工作報告，并提出地方補貼政策支持加基礎設施建設，而從中國加氫站建設運營的情況來看，截至 2020 年底，中國累計建成 118 座加氫站，在建/擬建為 167 座。

到 2020 年，加氫站數量達到 100 座”的目標。其中建成的加氫站已投入運營 101 座，待運營 17 座，投用比例超過 85%。隨著未來氫能車保有量的上升，以及加氫站建設成本的下降，加氫站數量增長將進入加速期，預計到 2025 年達到 500 座，2030 年到 1500 座。類比當前約 4800 座左右天然氣（LNG）加氣站規模所支撐起的天然氣重卡 14 萬年銷量以及 50 萬保有量，如若順利建成 1500 座加氫站，在加氫站加注能力和規模與加氣站類似的前提下，同樣有望支撐 4-5 萬年銷量以及 15 萬保有量的氫燃料重 卡的應用。

2）技術革新推動氫燃料汽車產品線布局完善：未來氫燃料電池汽車的技術革新將成為系統性的工程，除系統環節的集成外，還需依賴上游電堆和下游整車環節的優化，氫燃料汽車也將從技術上實現從中輕卡、客車向更高功率的氫燃料重卡產品拓展。

I、上游電堆環節：通過優化膜電極各子組件的抗機械及化學降解能力，以及提升雙極板耐腐蝕性以延長電堆壽命。優化電堆組裝及設計工藝，提升電堆一致性，并優化雙極板流場設計，強化膜電極子組件的導電率、比活性等性能來提升電堆性能。通過降低雙極板等硬件厚度，并同時優化電堆集成度來提升整體功率密度；到 2030 年，電堆體積功率密度有望從當前的 2-3kw/L 提升至 7-8kw/L，電堆的壽命從當前的 1.2-1.5 萬小時，提升到 3-4 萬小時。

II、下游整車環節：當前氫燃料重卡多使用柴油底盤進行改裝生產，在當前電堆功率不大、對載重要求不敏感以及重卡天然的布置空間優勢下，尚能滿足需求。而未來必將朝著高度集成化的底盤發展，通過適用于氫燃料和三電系統布置的新一代重卡底盤來滿足重卡客戶對總使用成本優化、系統集成性能提升的要求，電堆、儲氫罐和鋰電池將與底盤更好的匹配，驅動行駛也將從中央驅動到電驅動橋發展。

3）成本進一步下降提升氫燃料汽車全生命周期成本 TCO 競爭力。

I、車輛購置成本：在經歷為期 4 年的“以獎代補”新政后，氫燃料電池汽車產業規模已出具效果，在 2025-2030 年階段，氫燃料電池規模化進一步提升，疊加上游零部件國產化、制造工藝進步提升，預計到 2030 年燃料電池系統的成本將節降 85%以 上，競爭力相較純電等其他能源類型車輛將逐步提升。

II、氫氣成本：目前由于市場用氫量不足，各地規模、氫源供應、加氫站類型不一，不同區域的加氫站氫氣銷售價格差異大，目前法規允許的外供加氫站價格主流區間在 50-80 元/KG，部分地區最低也需要 40 元/KG 左右，補貼平均在 10-12 元/KG。

按照我們上一部分對氫能重卡全生命周期成本測算，其百公里 TCO 到 2030 年 將降至 232 元，而同類型柴油車百公里能耗成本在 200-300 元區間。未來隨著規模化程度提升，氫氣到站的平均成本有望降低到 2030 年的 25 元/KG，若重卡百公里氫耗降到 7KG，則在氫燃料電池重卡在能耗方面的競爭力開始逐步顯現。

原文始發于微信公眾號（中國投融資）：氫燃料電池行業研究報告