2023氢能行业系列报告：氢车未来可期氢燃料电池蓄势待发.docx

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1、氢能行业系列报告之三氢车未来可期,氢燃料电池蓄势待发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11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商用车经济性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

2、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

3、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11.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11图表17.燃料电池堆的失效模式分析与耐久性提升路径11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mode13对比12图表20.燃料电池系统组成部分13图表21.

4、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

5、.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4220152022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45.20182022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4720182022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

6、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柒油重卡TCo

7、成本比较33图表62.燃料电池重卡TCO成本结构34图表64.礴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7

8、6.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79.青卫油复合建站-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，全球多国制定绿色转型计划，并制定中长期碳排放目标，联合国表示到2030年全球碳减排50%已成各国共识。根据Statista数

9、据，主要国际能源组织针对2050年氢能在全球能源总需求中的占比进行了预测，数据显示主要能源组织预测到2050年我能在总能源中的占比将达22%,其余几家机构的预测值在12%-18%间不等。以国际可再生能源机构12%的占比预测为例，绿氢产量将提升到2050年的6.14亿吨。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雷求中占比的预测资料来源：SIaIiSta,中银证蔡资料来源：SIaiiSIa,中银证券交通领域将成为氢能应用的重要场景，氢燃料电池汽车需求有望快速增长：根据中国氢能联盟数据，2020-2060年通过使用绿豆有望实现超过20

10、0亿吨的碳减排量，其中交通行业累计减排量最大，约为156亿吨，减排占比70%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。根据我们的测算，全球球氢需求有望从2021年的3.76万吨增长到2030年的3320.44万吨，CAGR有望达到112.49%,根据StatiSta和国际可再生能源机构预测，绿氢在交通业总能源消耗中的占比预计由2020年低于0.1%的较低水平提升至2050年12%。2017-2021年，随着氢燃料电池车销量提升，燃料电池在交通领域装机量逐步提升。根据E4tech数据，2017-2021年交通领域氢燃料电池装机逐渐由435.7MW提升至1.964.80MW,复合

11、增长率达46%。2017-2021年交通领域氢燃料电池装机占全球燃料电池总装机比例逐步由66%提升至85%。在碳达峰、碳中和的目标指引下，羲燃料汽车需求有望快速增长。根据中国氢能联盟预测，2050年我国燃料电池汽车保有量有望超过300万辆，加氢站数量有望达到1万座，氢能消耗占比将达到10%o图表3,国际可再生能源机构对实现L5C目标情境下的全球氢能预测核心指标202020302050绿氢产量(亿吨/年)1.546.14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()0.10.712资料来源：SIatiSS,国际可再生能源机构,中银证券资料来源:中国氢能联盟,中银

12、证券(MW)交通固定式移动式交通通域装机占比资料来源:E4tech,中银证券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、无碳排放等将点：燃料电池汽车主要结构包括电驱系统、燃料电池、车载储氢系统、电池系统等。根据国富氢能招股说明书（申报稿），氢燃料电池成本约占燃料电池汽车总成本的50%,且燃料电池性能对整车功率输出、运行寿命等参教具有重要影响，因此氢燃料电池是燃料电池汽车的核心零部件。氢燃料电池是由业极、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

13、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%o图表6.燃料电池电堆雉构图表7.燃料电池汽车成本构成水传输MEA电里系统车身23%车战供乱系统 14%F资料来源:国金氮能招股说明书（申报稿），中银证券资料来源:衣宝廉等氢燃料电池，中银证券与燃油车相比,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

14、水，因此氢燃料电池汽车的运行可实现零排放，即不会生成C0、CO2或硫化物等污染物。根据碳中和专业委员会数据，1升汽油燃烧会释放2.3OkgCO2（）627kg碳、1升柴油燃烧会释放2.63kgCC0.717kg碳，使用氢燃料电池汽车可实现交通减碳。使用可再生能源制氢可进一步降低燃料汽车全生命周期碳排放。燃料汽车全生命周期碳排放包括车辆周期和燃料周期，即车辆生产阶段排放的碳排放和生产/使用燃料过程中的排放。根据余亚东不同燃料路径氢燃料电池汽车全生命周期环境影响评价，若使用可再生能源发电制氢、气敏管道运氢，氢燃料电池汽车百公里等效碳排放量约3.7kg:若使用焦炉层气副产氢或煤制氢、气氢管道运氢，氢

15、燃料电池汽车百公里等效碳排放量分别为20kg、26.IkgOCOz排放系数KgCOz/升CO2排放系数KgCO2Zkg碳排放系数Kg。升碳排放系数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,中银证券图衰9.不同路径的等效碳排放量等效碳排放量(kg百km)可再生能源发电制氢+气氮管道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资料耒源:余亚东普不同燃料路金氢燃料业池汽车全生命周即环境影响

16、评价,中银证券相比内燃机，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间工作的最大效率必定小于1的限制。根据太平洋汽车数据，大部分汽车发动机的热效率在28%-33%之间，将汽车发动机的热效率提升至40%较为困难，以2022年荣获“中国心”十佳发动机的长城汽车3.0TV6发动机为例，其热效率约38.5%o燃料电池

17、作为电化学能量转换装置，并不受到卡诺效率限制，可以直接将化学能转化为电能，最终转化为机械能，因此能量效率转化效率较高。根据衣宝廉等氢燃料电池数据，氢燃料电池转化效率最高可达84%。2023年2月，亿华通发布M180氢燃料电池发动机，M18()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11.卡诺效率与燃料电池理论效率图表10.内燃机效率损耗说明资料来源:一汽奔腾,中银证券资料来源:衣父麋等氢孰料电池，中银证券与电动车相比,氢燃料电池汽车续加里程长、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，质量能量密度

18、越大则其在单位重量内储存的能量越大。氢气的质量能量密度约120MJkg,约为柴油、汽油和天然气质量能量密度的3倍。由于氢%能量密度较高，因此其单位重量内储存的能量较高，将氢气通过氯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。根据我们测算，若按照84%的能量转换效率进行测算，Ikg氨气最多可发28.21度电，若按照60%的能量转化效率进行测算，Ikg氢%可发20.15度电。若燃料电池汽车载氢量5kg,则燃料电池汽车等效单车带电量超过100度电，相比于TeSIaModelY单车60度电带电量高约67%。由于氢气质量能量密度较高且氢燃料电池能量转换效率较高，氢燃料电池汽车的

19、续航能力较优。资料来源：中国羲能联盟研究院,中银证参氢燃料电池低温工况下衰减低，冷启动能力强：锂电池在超低温(-20C)下长时间放置会产生不可逆的损伤，导致电池容量降低。根据电池联盟，随着温度的降低，俚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。控制燃料电池内部的含水量是提升其内部性能的关键，氢燃料电池本身电化学性能不受40低温影响，但如果燃料电池内部残留的水在低温下结冰，水-冰相会影响燃料电池材料性能、破坏电极材料与燃料电池内部结构，导致燃料电池不能正常启动。因此通过优化燃料电池的内部排水设计、提升排水性能可提升燃料电池的低

20、温性能，目前国内系统厂商生产的燃料电池系统已经基本具备低温启动能力。亿华通在2020年研发的石墨双极板YHTG6()SS燃料电池系统已经可以实现-3()C低温启动、-40低温存储。根据国家能源局关于开展燃料电池汽车示范应用的通知，燃料电池汽车城市群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

21、氢燃料电池效率更高。根据衣宝廉等氢燃料电池，燃料电池实际工作时的能量转换效率在40%-60%范围内，而根据新能源网数据，氢内燃机转化效率基本位于35%45%图表13.汽油机/氢内燃机/氢燃料电池楮化效率对比贲料耒源：新能源网,中银证券为2H2+O2=2%O,但是由于大气中含有80%氮气，且氢气在燃烧时火焰传播速度快、燃烧温度高,导致氢内燃机去运行时会产生NoX排放，具体反应原理为：H2+O2+N2H2O+NOx,氢气发动机与空气混合燃烧所生成的NoX排放不可避免。NOX的排放会导致一系列环境污染并对人体健康产生严重的影响。根据智慧环境生态产业研究院，NOx（氮氧化物）的危害包括破坏臭鼠层；阻碍

22、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钝电动CO2强度如使用绿/或氢，零/最少量CO2如使用绿/蓝氢，卷/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放的NOx排放物动力超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他电动车辆更具有犷展性（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宽比内燃机重

23、，有效载荷限制取决于有）充能时间基础设施成本需要增加H2储罐燃料电池和H2储罐用例1530min,取决于燃料箱尺寸1530min,取决于燃料箱尺寸3h以上，取决于快充能力需要比配送和再加注基础设施需要匹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:李宗孝盘内燃机能否延续柴油机的辉煌,中银证券PEM燃料电池为主流技术路线质子交换膜燃料电池（PEM燃料电池/PEMFC）是目前车用燃料电池主流技术方案，具有运行温度低、效率高、启动时间快、技术成熟等检点：根据电解质不同，燃料电池可被分为碱性燃料电池（AFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）等不同类型燃料电池

24、。PEMFCJ-作温度通常低于100,属于低温燃料电池，可适应车用工况。PEMFC也解质为固体质子交换膜,与同样可低温运行的碱性燃料电池相比，PEMFC电解质没有泄露风险。PEMFC启动时间小于5秒、功率密度可达1.0-2.0Wcm2,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。PEM燃料电池汽车已经过超过30年研发，技术水平较为成熟。根据E4tech数据，截至2021年，PEM燃料电池全球装机达1,998.3MW,占全球燃料电池总装机比例超过85%。图表15.不同类型氢燃料电池将性对比产品种类质子交换膜燃料电池礴性燃料电池国体氯化物燃料电池磷酸燃料电池熔融破放挂燃料电池电解质

25、质子交换膜KOH溶液Y2O3ZrO2磷酸熔融碳酸盐比功率（WZkg）功率密度300-75035-10515-20100-20030-40(Wcm2)1.0-2.00.50.30.10.2催化剂始媒为主非贵金属销非贵金属工作温度/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C0,不敏感能量效率高主要劣势对CO敏感/反应物需加湿需要统乳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、移动航空

26、航天、军事大型分布式发电分布或发电大型分布式发电式电源/界决成；军烯研究,徐志红等氢燃料电池的铢构特性与复燃斜电池汽车的发展概述.立鼎产业研究,中叙证券料氨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Ce)等杂质会吸附在钠催化剂上，从而占据了氢气发生氧化反应时所需的催化活性位点，导致燃料电池性能显著降低。传统制氢方式如化石能源制氢以屎或天然气为原料，会产生包括泾类、CO、Co2、有机硫等多种杂质，不能直接用作氢燃料电池燃料。根据李佩佩浅谈氢气提纯方法的选取，煤制氢产物中氢气体积占比48%-54%,天然气裂解制氢产物中氢气体积占比约75%80%

27、若使用低纯度氨气作为原料气，则需要进一步提纯以供羲燃料电池使用。目前，吸附分离法是提纯工业副产氯的有效方式之一，但是原料气中l()xl6级的Co仍会造成燃料电池性能严重下降，需将Co浓度控制在2xl06以下。目前PEMFC广泛采用抗Co的PtRUZC(销钉合金)作为电催化剂，但是以纯氢作为原料气时以PtZC为催化剂性能更优。电解水所制得氧气纯度较高。随着电解槽技术进步，电解水所得氢气纯度可高达99.999%,可直接用作氢燃料电池燃料。图表16.不同制氢方法氢气饨度和杂质主要构成制氢方法饨度杂质构成煤制氢48%-54%CO2、CO、CH4天然气制氢75%-80%CO2.CO、CH4甲醇制氢73%

28、-75%CO、CO2电解水制复99.5%-99.999%O2H2O贲料来源：李佩佩浅谈氮七提他方法的选取,中钺证券延长使用寿命、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校;,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由最大功率下降至额定功率的90%所运行的时间，电堆额定功率下降会对燃料电池正常运行造成影响。根据衣宝廉等氢燃料电池数据，轿车用燃料电池系统对寿命一般要求为5(X)()小时以上：由于商用车、固定电站连续运行时间较长，一般要求燃料电池系统寿命分别在2万、4万小时以上。国产燃料电池寿命已达到较高水平，但距离海

29、外仍有一定差距。根据中国汽车工程学会，2022年我国石墨双极板电堆寿命已可达到1.5-1.8万小时，但海外部分燃料电池寿命已可达到2.5万小时。质子交换膜降解、催化剂腐馀是导致燃料电池电堆衰减的常见原因，优化工艺或提升燃料电池寿命：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销颗粒脱落流失，从而导致催化剂电化学活性面积快速衰戒。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减则较为缓慢。燃料电池寿命已经过多次改进，根据衣宝廉等氢燃料电池，截至2020年，燃料电池通过三次迭代已将寿命

30、由700小时提升至6000小时并以1万小时寿命作为研发目标，该目标已于2022年阶段性达成。雄桶氢瑞生产的石墨板电堆的寿命已达到1.5万小时，并以2万小时寿命为目标。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时久性5000h运行现象电极分层，催化剂流失电极逐步失活，犷散层亲水膜透气性增加电极活性下降失效机理启停操作；水淹-阳极欠气；动态工况：动态负载，Pl的电化学老化；载体电化学氧化载体电化学氧化膜物理化学降解载荷控制，

31、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l(MX)h3(XX)h50()0h1万小时目标资料来源:衣宝度等氨燃料电池，中银证券资料来源:衣宝曦等氢燃料电池,中银证券国产替代、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，根据特斯拉官网数据，2023年特斯拉Model3标准版的售价为4.02万美元(折合人民约29.1万元)，而丰田Mirai2标准版则需要4.95万美元(折合人民币约35.5万元)。商用车方面，据福田官网数据显示，福田49t智蓝纯电重卡的价格为9

32、8.9万元，而49t燃料电池重卡的售价约150万元。2022年12月，佛山飞驰汽车和鄂尔多斯市悦驰新能源汽车联合中标的30辆飞驰49吨氢燃料电池牵引车中标总金额4740万元，车辆单价约158万元。当前阶段燃料电池汽车销售价格高于同类型电车，短期内燃料电池汽车降本依然重要。如前文所述，燃料电池系统在整车中成本占比约50%,燃料电池系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Mirail将斯拉mode13标准版最高车速(km/h)175225百公里加速(三)9.26.1续航里程(km)(NEDC)850556整备质量(kg)19301751电机峰值功率(kW)13

33、4194也机扭矩(Nm)300340电堆功率(kW)238-也池能量密度(kWh)-60价格(美元)49,50040,240资料耒源:特斯拉官网,丰田官网,汽车之家,汽车测试网,太平浮号,中银证券零部件组成，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、结构件及其他零部件构成，系统主要零部件包括空压机、加湿器、DCDC及其他零部件等。膜电极（MEA）是燃料电池电堆的核心零部件，由质子交换膜、催化剂、气体扩散层组成，占电堆成本比例约65%。燃料电池电堆国产化是燃料也池成本下降的重要推动力，根据中国经济网，电堆降本50%依赖催化剂、质子交换膜、膜电极等关键材料和零部件降价

34、，30%依靠企业技术进步和工艺革新，20%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年唐锋能源、武汉理工氢电、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、氢碟创能、雄韬氢雄竞相降低电堆价格至2000元kW以内，推动燃料电池系统成本下降至4000元kW以内。图表20.燃料电池系统组成部分燃料电池系统组成部分电气系统豆燃料电池系统拄制器 直流电压变换器资料来源:亿华通港交所上市招股说明书,中银证券图表22, 2022年燃料电池电堆成本结构图表21. 2022年燃料电池系统成本结构资料来源:亿华通港交所上市招股说明书,中银证券双极板 30%震也极 65

35、%资料来源:亿华通港交所上市招股说明书,中银证券民政府，2017年我国仅掌握系统集成、双极板和DCTDC生产能力，其余主要依赖进口，国产化率约30%;2020年，我国电堆、膜电极、空压机、敏气循环泵等核心部件均可自主控制，气体扩散层、催化层和质子交换膜等核心材料加速研发，总体国产化率约60%;2022年我国已经基本实现了燃料电池系统的国产化。2020年，东岳15（）万平方米质子交换膜生产线一期工程在山东淄博投产；2022年，氢电中科已经具备年产100Okg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

36、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电堆部分国产化进程2017年2020年2022年催化剂险证测试阶段质子交换膜脸证测试阶段扩散层（GDL）膜电极（MEA）7双极板（石墨板）（石墨板）（石墨板、金属板）系统集成7辅助系然国产化进福空压机氢循环泵DC/DC储氢系统（35MPaIn型瓶）（70MPaln型瓶）（70MPaN型瓶）资料耒源:吉林省人民政府,中银证券后段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价格低约50%,但是由于膜电极

37、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，2022-2025年，我国膜电极年产能有望从40万平米提升至100万平米，气体扩散层产能有望从10万平米提升至40万平米。现阶段性能及成本系统功率范围：60-200kW,功率密度：3OO-7OOWkg,产业进程与规划2025年性能指标塔料电池系统面向中重卡车柄2025年成本现测馥肄竦簿繇簿魅影超版瀛耀j%阶段，耐3普卡冷001运行效率：接近50%,燃料电池系统成本1200元kW3*J4j.低温启动：-30/h-J.X燃料电池系统(电堆自启动),运行效率45%,时，2022年整体产能5000台、zu现阶段系统成

38、本：,&_*._低温启动：-4(TC(无辅助加热)4000元ZkW/年，2025年预计达到20000台/年目标企业一：电堆功率密度：4kWL(g)0.65V企业一：企业一：单堆功率：150kW(g)0.65V,2022年形成IooOO堆/年产电堆功率密度6kW/L0.68V,能单堆成本约1500元/kW。、2025年形成30000堆/年单堆功率300kW0.68Vo出*企业二：产能。企业二：电堆600元kW金属极板单堆最大功率150kW,企业二：金属极板单堆最大功率300kW,功率密度3.5kWL,耐2021年已建成电堆智能生产功率密8-10kWL,久性不低于10000h,线，年产能为IooO

39、o台，2025耐久性不低于30000小时，冷启动温度-3(TC,年产能为50000台冷启动温度-30。C单堆成本约2000元kW国产技术水平相对统一，关键原材料国产化率较低，但与国膜电极性能：际先进技术差距缩小。国内行膜电极l-1.2W/cm20.65V,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/cm20.65V,膜电极售价小于0.5耐久：5(MX)-l(XXX)h,贵金属裁量：0.25-0.5mgcm,售价：1.0-1.5元/cm2预计2025年国内技术达到国耐久：20000h,际先进水平，关健原材料实现贵金属栽量：0.2mgcn全自主化，平均产能

40、超过10万平米/年，总产能100万平米/年元/cm之质子交换膜厚度12-18m,溶胀率：5%,拉伸强度：30-60MPa,质子交换膜厚度8-12m,溶胀率：2%,质子交换膜电导率：0.03-0.IS/cm,、渗电流密度：3mAcm2,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：0.1-0.12Scm,2质子交换膜成本约300元/n?物理耐久：20000次循环，OCV耐久：500h,成本：约600元/W?产能，降低成本渗氢电流密度：2mAcm,物理耐久：50000次循环，OCV耐久：800h催化剂彷碳催化剂，蹲苦活性%樱鹭福螺，叫舂就匕()2025Am

41、gPl,苗建氢燃展近广;:从伯碳向粕合金方向发展，使得钩2025年船载量接近销用量已实现0.2gkW,我国催L钗性对、松e庄商、火具栽量逐步降低降至0.2gkW以下0.2gkW化剂用量普遍。3O4gkW整优势的企业将持续提升市占平气体犷散层厚度：140-2l0m,气体犷散层厚度：80-210m,偏差5%;2022年具备】0万而产能，2022偏差3%;气体扩散层(烫透气率年末具备卷材生产能力，2023透气率200300元/平米蛾)2000mlmm(cm2hrmmAq),年具备40万n?气体扩散层生2200mlmm/(Cm2hrmmAq),表面粗糙度8m;客户实测电堆产能力表面粗糙度S5m;实测电

42、堆性能性能：0.6V3A/cn?0.7V3A/cm2资料来源:车百资库,中银证券规模效应推动燃料电池电堆与系统除本：产业链的规模效应可快速推动燃料电池汽车成本的下降。根据赛瑞研究，若年产1千套燃料电池系统的单位成本为1520元ZkW,将产量提升至10万套单位成本则可能降至430元ZkW,成本降幅超过70%；若年产1千套燃料电池电堆的单位成本为1096元kW,将产量提升至1()万套单位成本则可能降至218元ZkW,成本降幅亦超过70%1千生10万分50方出资料来源:赛超研究,中银证券政策引导与下游需求推动,氢燃料电池系妩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

43、存在相关性，根据氢能源与燃料电池数据，2017年氢燃料电池额定功率主要在30kW40kW之间，与当时国补条件“燃料电池额定功率不低于30kW”相适应：国家能源局2020年发布的关于开展燃料电池汽车示范应用的通知明确乘用车、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、大型客车最大补贴功率上限为IlokW,推动2022年燃料汽车平均装机功率提升至98.9kW,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!燃料电池单车手为我机动才梦祥柔隙；汽车总站,中银证券商用车对燃料电池系统功率要求更赤：大功率燃料电池系统适合长途重载重卡。由于目前氢燃料电池还无

44、法满足商用重卡对200-30()kW的电堆功率需求，因此燃料电池重卡普遍采用“IlOkW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1I0-150KW燃料电池系统的燃料电池汽车销量达到2607辆，占2022年燃料电池汽车销售比例超过50%o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年氢燃料电池重卡系统功率有望提升至150kW,并往远期300kW逐步发展。我国燃料电池厂商已具备更大功率燃料电池生产能力，根据高工氢电，亿华通、重塑、氢蓝时代、清能股份、国鸿氢能等企业已具备200-30OkW燃料电池系统的生产能力。资料来源:捷氢科技,中城证券资料耒源:车百智库.中银证券船舶、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：2023年7月，国际海事组织承诺203()年前采用零和接近零排放的温室气体替代性燃料，相关技术和燃料至少占国际航运能源使用量的5%,力争达到10%,于2050年前后实现国际航运