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电力设备 | 证券研究报告 行业深度 2023 年 8 月 22 日 强于大市 相关研究报告 氢能行业动态点评 20230731 氢能行业动态点评 20230724 氢能行业系列报告之一 20230326 中银国际证券股份有限公司 具备证券投资咨询业务资格 电力设备 证券分析师武佳雄 jiaxiong.wubocichina.com 证券投资咨询业务证书编 号 S1300523070001 联系人李天帅 tianshuai.libocichina.com 一般证券业务证书编号 S1300122080057 联系人顾真 zhen.gubocichina.com 一般证券业务证书编号 S1300123020009 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 氢燃料电池是绿氢应用的重要场景，氢燃料电池汽车是交通领域利用氢能的 重要方式。在上游制氢成本下降、国内外政策积极推动氢能在交通 领域中应 用的背景之下，氢燃料电池汽车需求有望快速增长。随着加氢、储氢基础设 施建设逐步完善、氢燃料电池汽车性能提升，氢燃料电池汽车应用或将逐步 由商用车扩展至乘用车领域；维持行业 强于大市 评级 。 支撑评级的要点  氢燃料电池汽车是绿氢的重要应用 场景 在全球绿色转型的背景下， 2021-2030 年，绿氢需求有望由 3.76 万吨提升至 3320.44 万吨，复合增速 超 100。 2021-2050 年，绿氢在交通业总能源消耗中的占比预计由 0.1 提升至 12。搭载氢燃料电池的氢燃料电池汽车与燃油车、纯电车相比， 具备零排放、能量转换 效率高、里程长、冷启动能力强等优点。  PEM 燃料电池迎来国产化、规模化前夕 我国已经具备燃料电池系统中 双极板、膜电极等关键原材料生产能力，在燃料电池系统生产国产化、 规模化的背景下，其具备 70降本空间。在国家能源局 2025 年我国氢燃 料电池汽车保有量 5 万辆的目标下， 2022-2025 年我国氢燃料电池汽车保 有量复合增速或达 55。欧美多国在碳中和目标提出后亦加速对氢燃料 电池汽车推广，全球氢燃料车保有量有望快速增长。预计 2030 年全球氢 燃料电池汽车保有量或超过 165 万辆， 2022-2030 年复合增速或达 48。  氢燃料电池适用于商用车领域 我国新能源商用车渗透率仅 10，相比 于新能源乘用车 26的渗透率具备较大差距。 商用车减排空间大 ，合适 氢燃料电池汽车进行示范。氢燃料商用车具备载重大、续航长、运营效 率高等优点，是我国燃料电池汽车的主要应用场景。截至 2022 年末，氢 燃料商用车占我国氢燃料电池汽车保有量的 99。  氢气成本下降提升燃料电池汽车经济性 燃料成本占燃料电池商用车 TCO 成本的 47，可再生能源度电成本下降带动制氢成本下降，提升氢 燃料电池汽车经济性。电解水制氢成本中电费约占制氢费用的 86，随 着风电整机、光伏组 件价格下降，风光发电度电成本有望下降，带动制 氢成本下降。 以燃料电池重卡为例， 保持燃料电池重卡整车价格 140 万 元，如氢气价格由 35 元 /kg 下降至 15 元 /kg，燃料电池重卡 TCO 成本则 由 788 万元下降至 420 万元， 氢燃料电池重卡经济性有望超过柴油重卡。  完善基础设施、提高汽车性能或推动乘用车需求 完善的 加氢基础设施、 健全的氢气制储运体系是氢燃料乘用车推广的前提条件。随着我国加氢 站建设数量提升、国产氢燃料汽车功率密度、续航里程等性能提升，氢 燃料电池乘用车市场有望打开。上海计划通过网约车等形式推动氢燃料 乘用车示范， 有望打通氢燃料电池乘用车商业模式 。 投资建议  氢能产业周期开启，绿电制氢成本预计逐步具备竞争力，绿氢应用场景 有望扩大。氢燃料电池汽车是氢能在交通领域的重要应用场景，在燃料 电池系统核心零部件逐步国产化、规模化、绿氢价格逐步下降背景下， 氢燃料电池汽车需求有望提升。我们预计到 2025 年中国氢燃料汽车保有 量有望超过 5 万辆，预计 2030 年全球氢燃料汽车保有量有望超过 165 万 辆， 2022-2030 年复合增速 48。 燃料电池商业化有望提速，具备成本优 势及技术优势的燃料电池电堆及系统生产企业与氢储运、加注装置企业 有望受益。 推荐兰石重装 、华电重工 ，建议关注亿华通、雄韬股份、潍 柴动力、美锦能源、石化机械、厚普股份、开山股份、雪人股份。 评级面临的主要风险  氢能政策风险；产品价格竞争超预期；下游扩产需求低于预期；国际贸 易摩擦风险；技术迭代风险 。 2023 年 8 月 22 日 氢能行业系列报告之三 2 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 2023 年 8 月 22 日 氢能行业系列报告之三 3 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 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 Mirai 2 特斯拉 model3 对比 . 12 图表 20. 燃料电池系统组成部分 13 图表 21. 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. 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 2023 年 8 月 22 日 氢能行业系列报告之三 4 图表 37.不同方式储能典型参数对比 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 42. 2015-2022 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. 2018-2022 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 47. 2018-2022 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柴油重卡 TCO 成本比较 . 33 图表 62. 燃料电池重卡 TCO 成本结构 . 34 图表 64. 碱性电解槽制氢成本 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 76. 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 2023 年 8 月 22 日 氢能行业系列报告之三 5 图表 78. 青卫油氢合建站 40 图表 79. 青卫油氢合建站 -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 2023 年 8 月 22 日 氢能行业系列报告之三 6 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 年氢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需求中 占比的预测 资料来源 Statista，中银 证券 资料来源 Statista，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 年通过使用绿氢有望实现超过 200 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，全球绿氢需求有望从 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，氢燃料汽车需求 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。 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 核心指标 2020 2030 2050 绿氢产量 （亿吨 /年） 0 1.54 6.14 绿氢在总能源消耗中的占比 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 CO2不敏感 能量效率高 主要劣势 对 CO 敏感 /反应物需加湿 需要纯氧作为催化剂 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、移动式电源 航空航天、军事 大型分布式发电 分布式发电 大型分布式发电 资料来源赛瑞研究，徐志红等氢燃料电池的结构特 性与氢燃料电池汽车的发展概述 ,立鼎产业研究，中银证券 2023 年 8 月 22 日 氢能行业系列报告之三 11 PEM 燃料电池对氢气纯度要求较高 依照国标 GB/T 372442018 质子交换膜燃料电池汽车用燃 料氢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 CO等杂质会吸附在铂催化剂上，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煤或天然气为原料，会产生包括烃类、 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。 若使用低纯度氢气作为原料气，则需要进一步提纯以供氢燃料电池使用。目前，吸附分离法是提纯 工业副产氢的有效方式之一，但是原料气中 1010-6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 210-6以下。目前 PEMFC 广泛采用抗 CO 的 PtRu/C（铂钌合金）作为电催化剂，但 是以纯氢作为原料气时以 Pt/C 为催化剂性能更优。电解水所制得氢气纯度较高。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. 不同制氢方法氢气纯度和杂质主要构成 制氢方法 纯度 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 73-75 CO、 CO2 电解水制氢 99.5-99.999 O2、 H2O 资料来源李佩佩浅谈氢气提纯方法的选取，中银证券 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较高，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 5000 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 、催化剂腐蚀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 导致铂颗粒脱落流失，从而导致催化剂电化学活性面积快速衰减。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。雄韬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 耐久性 5000h 运行现象 电极分层，催化剂流失 电极逐步失活，扩散层亲水 膜透气性增加 电极活性下降 失效机理 启停操作； 载 体电化学氧化 水淹 -阳极欠气； 载体电化学氧化 动态工况； 膜物理化学降解 动态负载， Pt 的电化学老化； 载荷控制，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 1000h 3000h 5000h 1 万小时目标 资料来源衣宝廉等氢燃料电池，中银证券 2023 年 8 月 22 日 氢能行业系列报告之三 12 图表 18. PEMFC 关键材料的失效模式及解决方案 资料来源衣宝廉等氢燃料电池，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 Model 3 标准版的售价为 4.02 万美元（折合人民约 29.1 万元），而 丰田 Mirai 2 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 98.9 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 Mirai 2 特斯拉 model3 对比 丰田 Mirai2 特斯拉 model3 标准版 最高车速（ km/h） 175 225 百公里加速（ s） 9.2 6.1 续航里程（ km）（ NEDC） 850 556 整备质量（ kg） 1930 1751 电机峰值功率（ kW） 134 194 电机扭矩（ N·m） 300 340 电堆功率（ kW） 238 - 电池能量密度（ kWh） - 60 价格（美元） 49,500 40,240 资料来源 特斯拉官网，丰田官网，汽车之家 ， 汽车测试网，太平洋号， 中银证券 2023 年 8 月 22 日 氢能行业系列报告之三 13 燃料电池零部件国产化是降低初始投资成本的重要方式 燃料电池系统由燃料电池电堆和系统主要 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电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， 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、氢璞创能、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 资料来源亿华通港交所上市招股说明书，中银证券 图表 21. 2022 年 燃料电池系统成本结构 图表 22. 2022 年 燃料电池电堆成本结构 资料来源亿华通港交所上市招股说明书，中银证券 资料来源亿华通港交所上市招股说明书，中银证券 2023 年 8 月 22 日 氢能行业系列报告之三 14 燃料电池核心零部件基本实现国产化 燃料电池核心材料国产化替代进程不断加快。 根据吉林省人 民政府， 2017 年我国仅掌握系统集成、双极板和 DC/DC 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、氢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 150 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 1000kg 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 2017 年 2020 年 2022 年 电堆 部分国产化进程 催化剂 验证测试阶段 √ 质子交换膜 验证测试阶段 √ 扩散层（ GDL） √ 膜电极（ MEA） √ √ √ 双极板 √（石墨板） √（石墨板） √（石墨板、金属板） 系统集成 √ √ √ 辅助系统国产化进程 空压机 √ √ 氢循环泵 √ √ DC/DC √ √ √ 储氢系统 √（ 35MPaⅢ型瓶） √（ 70MPaⅢ型瓶） √（ 70MPaⅣ型瓶） 资料来源吉林省人民政府，中银证券 后续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。 2023 年 8 月 22 日 氢能行业系列报告之三 15 图表 24. 燃料电池系统及零部件发展目标 现阶段性能及成本 产业进程与规划 2025 年性能指标 2025 年成本预测 燃料电池系统 系统功率范围 60-200kW， 功率密度 300-700W/kg， 低温启动 -30℃（电堆自启动）， 运行效率 45， 现阶段系统成本 1.3-1.5W/cm20.65V， 耐久＞ 20000h， 贵金属载量 0.2mg/cm2 膜电极售价小于 0.5 元 /cm2 质子交换膜 质子交换膜厚度 12-18μm， 溶胀率 20000 次循环， OCV 耐久 500h， 成本约 600 元 /m2 规划实现全国产化自主生产， 性能赶超 国际先进水平，扩充 产能，降低成本 质子交换膜厚度 8-12μm， 溶胀率 50000 次循环， OCV 耐久 800h 质子交换膜成本约 300 元 /m2 催化剂 铂碳催化剂，质量活性集中 0.2-0.25A/mgPt，国外氢燃料电池 铂用量已实现 0.2g/kW，我国催 化剂用量普遍 0.3-0.4g/kW 国内产品催化活性低、种类少， 缺乏长期验证。 后续生产催化 剂 一致性好、稳定性高、更具 成本优势的企 业将持续提升市 占率 从铂碳向铂合金方向发展，使得铂 载量逐步降低降至 0.2g/kW 以下 2025 年铂载量接近 0.2g/kW 气体扩散层（炭 纸） 气体扩散层厚度 140-210μm， 偏差 ≤±5； 透气率 ≥2000mlmm/cm2hrmmAq， 表面粗糙度 ≤8μm；客户实测电堆 性能 0.6V3A/cm2 2022年具备 10万 m2产能， 2022 年末具备卷材生产能力， 2023 年具备 40 万 m2气体扩散层生 产能力 气体扩散层厚度 80-210μm， 偏差 ≤±3； 透气率 ≥2200mlmm/cm2hrmmAq， 表面粗糙度 ≤5μm；实测电堆性能 0.7V3A/cm2 200-300 元 /平米 资料来源车百智库，中银证券 规模效应推动燃料电池电堆与系统降本 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 /kW，将产量提升至 10 万套单位 成本则可能降至 430 元 /kW，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 10 万套单位成本则可能降至 218 元 /kW，成本降幅亦超过 70。 2023 年 8 月 22 日 氢能行业系列报告之三 16 图表 25. 规模化量产降低燃料电池制造成本 资料来源 赛瑞研究， 中银证券 政策引导与下游需求推动， 氢燃料电池 系统功率提升 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 30kW-40 kW 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 110kW，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 资料来源汽车总站，中银证券 商用车对燃料电池系统功率要求更高 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 池还无法满足商用重卡对 200-300kW 的电堆功率需求，因此燃料电池重卡普遍采用 “110kW 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 110-150KW 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。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 200-300kW 燃料电池系统的生产能力。 2023 年 8 月 22 日 氢能行业系列报告之三 17 图表 27. 燃料电池额定功率占比 图表 28. 2020-2050 不同车型燃料电池系统功率发展目标 资料来源 捷氢科技 ，中银证券 资料来源车百智库，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 2030 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温室气体净 零排放。为满足国际海事组织减排要求，各国加快推进氢燃料电池船舶的应用推广 ，各类氢燃料电 池船舶相继投入使用。 2023 年 3 月，世界首艘氢燃料电池渡轮 MF Hydra 在挪威投入运营。国际上 氢燃料电池船舶技术发展较早，已完成轻型轮渡等方面的验证，并开展了大型内河集装箱的船上应 用探索。国内氢燃料电池船舶亦发展迅速。 2023 年 3 月 17 日，国内首艘 500 千瓦级氢燃料电池动 力船 “三峡氢舟 1 号 ”下水， 并于 7 月完成首航， 标志着国内氢燃料电池船舶领域的重要突破。 图表 29. 国际海事组织减碳政策 时间 政策 2011 年 7 月 通过 MEPC.20362号决议，采取提高国际航运能源效率的强制性措施 ，并对船舶能源效率做出要求 2016 年 1 月 MEPC70 批准， 2025 年 1 月 1 日后建造的新船舶能效要求较基准提高 30 2016 年 5 月 MEPC74 批准，提高对集装箱船、天然气运输船等多种船舶类型的能效要求 2018 年 1 月 批准了减少温室气体排放初始战略的后续行动计划 2018 年 4 月 通过 MEPC.30472号决议，确定了减少船舶温室气体排放的初步战略 2019 年 5 月 通过 MEPC.32374号决议，邀请成员国鼓励港口和航运部门间的合作，以减少船舶温室气体排放 2020 年 11 月 通过 MEPC.367（ 79）号决议，鼓励成员国制定并提交自愿行动计划解决船舶温室气体排放问题 2021 年 6 月 通过 MARPOL 公约附则 VI 关于降低国际航运碳强度的修正案，要求通过技术和运营措施提高船舶能效。 2023 年 7 月 通过 2023 年国际海事组织减少船舶温室气体排放战略，修订了国际航运温室气体减排目标 资料来源国际海事组织（ IMO），中银证券 图表 30. 近期国内氢燃料电池船舶应用进展 时间 政策 2023 年 3 月 国内首艘氢燃料电池动力船 “三峡氢舟 1 号 ”下水试航 2023 年 4 月 国内首艘商用氢 燃料电池动力游览船 ”西海新源 1 号 “成功合拢 2023 年 4 月 国内首艘氢能竞赛原型动力艇下水首航 2023 年 5 月 国内首艘氢动力海上交通船 “蠡湖未来 ”主要设计图纸通过审核 2023 年 6 月 湖南省首艘氢燃料电池动力小型船舶下水试验成功 资料来源国际能源网，中银证券 2023 年 8 月 22 日 氢能行业系列报告之三 18 氢能列车发展较快，我国氢能列车技术水平与世界接轨 2022 年 12 月 28 日，全球首列氢能源市域 列车于成都下线发布，其采用氢燃料电池和超级电容相结合的能源供应方式，替代原有接触网供电 方案。根据四川日报数据，由于该氢能列车免掉了传统电气化铁 路的接触网、变电所等复杂工程问 题，所以其一次性建设成本和全生命周期运营成本比传统高铁低 10-20左右。根据成都市发改委 数据，该列氢能源市域动车每天以时速 160km 运行 500km，一年可减少二氧化碳排放约 1 万吨。国 内自主研发的氢能源市域动车最高时速 160 公里，可实现 600 公里续航；而东日本铁路公司于 2022 年发布的云雀 Hybari 氢能列车最高时速仅 100 公里，续航仅 140 公里，我国氢能列车技术水平已 与世界接轨。 图表 31. 氢燃料列车、高铁动车对比 指标 氢燃料列车 高铁动车 动力 氢燃料电池 电容系统 电力机车 能源 氢 电 安全性 储存技术成熟，氢气性质稳定，安全 发展多年，技术成熟，安全性高 环境保护 制氢到用氢全产业链低碳 电力来源会产生污染 应用领域 市域动车、工程检修车、有轨电车等短途运输，作 为传统轨道交通重要补充 高铁干线、联网线路等已有线路或长途运输 加氢 /充电基础设施 发展初期，加氢站较少 发展多年，设施健全 资料来源 成都市发改委，四川日报，人民网，交通百科，川观新闻， 中银证券 国际民航组织设定 2050 年净零排放目标，氢能在航空领域应用提速 2022 年 10 月， 国际 民航组织 第 41 届大会批准通过了航空业于 2050 年实现净零碳排放的目标。同时，该组织计划于 2023 年 11 月召开国际民航组织第三次航空和替代燃料会议（ CAAF/3），重点关注航空清洁能源全球框架，希 望通过氢燃料等各类清洁能源降低航空业碳排放，实现减碳目标。据航空运输行动组织（ ATAG） 估算， 53-71的航空脱碳要依靠可持续航空燃料的改用推广，可持续航空燃料的开发至关重要。 2021 年 3 月， HyPoint 公布了其涡轮风冷氢燃料电池系统原型，该燃料电池能量密度高达 1500Wh/kg， 主要应用场景为航空领域。 图 表 32. 国际 民航 组织减碳政策 时间 政策 2010 年 10 月 签署全球性政府协定，达成稳定碳排放目标 2011 年 1 月 针对二氧化碳进行独立专家审查，发布独立专家关于通过技术减少航空燃油燃烧的中长期目标的报告 2013 年 7 月 通过关于二氧化碳减排活动的国家行动计划 2016 年 10 月 通过了有关建立国际航空碳抵消及减排机制（ CORSIA）的决议 2019 年 1 月 发布文件 Doc10127发动机和飞机独立专家综合技术目标评估和审查，公布最新二氧化碳排放技术目标 2022 年 10 月 批准到 2050 年 国际航空净零碳排放的长期全球理想目标 2023 年 3 月 更新一系列国际航空环境标准，正式通过相关 ISO 标准的更新 资料来源国际民航组织，中银证券 氢燃料电池可应用于储能、发电等领
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