2022年氢能源行业产业链分析.docx

《2022年氢能源行业产业链分析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年氢能源行业产业链分析.docx（32页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、2022年氢能源行业产业链分析1. 氢能战略地位明确，政策支持加码1.1. 明确氢能能源属性及战略地位，渗透率提升前景广阔氢能作为清洁低碳的二次能源，在国家能源体系和产业发展中具有重要战略地位。氢能是一种来源广泛、能量密度高、可规模化存储、环保低碳、应用场景丰富的二次能源，发展氢能对保障国家能源安全、促进能源清洁转型、实现绿色双碳目标、推动相关新兴产业发展具有重要意义。氢能是未来国家能源体系的重要组成部分，是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体，是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向，进一步凸显氢能作为能源属性的重要战略地位。我国氢气年产量超 3300 万吨，已初步掌握氢能产业链主要技术和工艺。

2、我国是世界上最大的制氢国，据中国氢能产业联盟与石油和化学规划院的统计，2019 年我国氢气产能约 4100 万吨/年，产量约 3342 万吨，按照能源管理，换算热值占终端能源总量份额仅 2.7%。目前国内已初步掌握氢能制备、储运、加注、燃料电池和系统集成等主要技术和生产工艺，在部分区域实现燃料电池汽车小规模示范应用。全产业链规模以上工业企业超过 300 家，集中分布在长三角、粤港澳大湾区、京津冀等区域。总体来看，我国氢能产业仍处于发展初期，但制氢基础良好，政策目标清晰，未来成长空间大。重点突破“卡脖子”技术，扩大可再生能源制氢规模和应用比重。氢能产业链链条 长、难点多，现有技术经济性还不能完全

3、满足实用需求，亟需从氢能制备、储运、加注、 燃料电池、氢储能系统等主要环节创新突破，重点突破“卡脖子”技术，降低氢能应用 成本。根据氢能产业中长期发展规划目标，1）到 2025 年：初步建立以工业副产氢和可 再生能源制氢就近利用为主的氢能供应体系。燃料电池车辆保有量约 5 万辆，部署建设一批加氢站。可再生能源制氢量达到 10-20 万吨/年，成为新增氢能消费的重要组成部分， 实现二氧化碳减排 100-200 万吨/年。2）到 2030 年：形成较为完备的氢能产业技术创 新体系、清洁能源制氢及供应体系，可再生能源制氢广泛应用。3）到 2035 年：形成氢 能产业体系，构建涵盖交通、储能、工业等领

4、域的多元氢能应用生态。可再生能源制氢 在终端能源消费中的比重明显提升。氢能渗透率有望提升，长期发展潜力广阔。据中国氢能源及燃料电池产业白皮书 2019/2020数据，至 2050 年，氢能在交通运输、储能、工业、建筑等领域广泛使用，氢气年需求量将提升至 6000 万吨，在我国终端能源体系中占比达 10%，产业产值达 12 万亿。据中国煤炭加工利用协会数据，2020 年我国超过 99%的制氢方式都属于灰氢和蓝 氢，使用端仍有 15%的氢气被直接燃烧，其他利用方式也较为粗放，无论是需求端还是供给端都存在较大的提升空间，产业发展潜力广阔。1.2. 政策支持不断加码，示范城市群加快氢能建设推广国家层面

5、政策加码，指引性、补贴性、规范性配套政策日益完善。近年来，我国加速布局氢能产业，2019 年首次将氢能写入政府工作报告，此后多次出台相关支持政策。燃料电池“3+2”城市示范群格局形成，地方配套政策快速就位。2020 年 9 月五部委联合发布了关于开展燃料电池汽车示范应用的通知，标志我国开始建设燃料电池示范区。2021 年 8 月，上海、京津冀、广东三大城市群示范区首批入选，随后河北城市群和河南城市群在第二批入选，“3+2”示范群共同推动氢燃料电池和氢能产业发展。在入选示范群后，各地方政府迅速出台了相应补贴和指引政策，目前五大城市群都已经出台了相应产业发展计划。在其他地区，包括江苏、浙江、四川等

6、在内的超过 16 个省市都已经出台了具体配套政策，力争氢能领域先发优势。据我们统计的地方性氢能产业规 划目标，政策要求到 2023 年加氢站建设不低于 322 个，氢燃料电池车累计推广不低于 23800 辆；到 2025 年加氢站建设不低于 951 个，氢燃料电池车推广数量超 77500 辆。1.3. 制氢-储运-加注-应用构成氢能全产业链氢能产业链从上游到终端下游分为生产、储运、加注、终端运用四大环节。1）制 氢：主要有化石能源制氢、工业副产氢、电解水制氢等路线，氢气的生产成本、纯度、碳排放量依赖于工艺路线和技术水平。2）储运：氢气可通过气态、液态、固态三种形式储存并运输至终端应用，目前国内

7、氢气运输以长管拖车+高压气态储存形式为主，液态储运尚未大规模运用于民用领域，是未来的主要发展方向，固态储运仍处于研发升级阶段。3）加注：加氢站分为外供氢加氢站和站内制氢加氢站两种，我国现有加氢站均为外供氢加氢站，即氢气储运至加氢站后在站内进行压缩、存储和加注。4）应用：氢气下游应用广泛，涉及交通、工业、能源和建筑领域等，交通领域为短期政策主要推广的新兴方向。2. 上游制氢：副产氢兼具减碳&成本优势，绿氢长期降本空间大2.1. 三条主流制氢路径，制氢纯度体现应用差异氢气目前主要有三种主流制取路径：1）以煤炭、天然气为代表的化石能源重整制 氢；2）以焦炉煤气、氯碱尾气、丙烷脱氢为代表的工业副产气制

8、氢；3）电解水制氢。此外其他制氢方式包括生物质制氢、太阳能光催化分解水制氢、核能制氢等，但此类制氢方式多处于试验和开发阶段，尚未形成工业化应用。我国氢能的生产利用已较为广泛，制成的氢气主要应用在工业原料或生产供热中，工业制氢已经成为较多化工、新能源、环保企业的主营业务之一。高纯度+低硫+低碳的氢气制取为未来燃料电池用氢的攻关重点。1）从供给端制氢纯度来看，氢气品质取决于制取工艺和提纯方式，氢气纯化技术一般包括变压吸附（PSA）、低温分离、膜分离、金属氢化法和氢化脱氢法等，其中变压吸附工艺成熟成本低，为当前最常用的提纯方式。化石能源制氢通常采用制取+提纯一体化装置，未区分提纯成本，工业副产氢提纯

9、成本通常为 0.10.7 元 /Nm。经提纯后，煤制氢所得氢气纯度为 99.90%，天然气制氢和工业副产氢纯度 可以达到 99.99%以上，PDH 副产氢和碱性电解水制氢的纯度可达 99.999%。质子 交换膜电解水的产物中纯度最高，可达 99.9995%以上，但尚未实现产业化应用。2）从需求端各类用氢标准来看，参考国家标准，质子交换膜燃料电池用氢气的纯度要求为 99.97%，低于工业用纯氢、高纯氢、超纯氢的纯度要求，但对杂质含量的要求更为严格，其中 CO 含量要求为高纯氢的 1/5，总硫（以 H2S 计）要求控制在 4ppb 含量以下，主要是 CO 和硫化物对燃料电池催化剂具有毒化作用。在实

10、际应用中，一般要求车用主流燃料电池技术质子交换膜燃料电池（PEMFC）需要氢气纯度大于 99.99%，部分燃料电池厂商要求其燃料电池必须使用水电解制氢，主要考虑到水电解制取的氢气不含硫成分。双碳背景下，制氢将逐步由灰氢和蓝氢转向绿氢为主。国内现阶段氢气主要由化石能源制氢或副产氢获得，所获得的氢气多为灰氢和蓝氢，仍然存在一定程度的碳排放和环境污染。为实现碳减排和化石能源替代的目标，后续主要有两种发展路径：1）发展蓝氢，即在灰氢制作过程中结合 CCUS 降低碳排放，但化石能源制氢及工业副产氢最多只能降低 80%碳排放，更多是向绿氢转变中的过渡阶段。2）发展绿氢，即待可再生能源占比提升、电价成本下降

11、、电解槽技术升级成本下降后，全面推广电解水制氢，通过绿氢助力深度脱碳，推动双碳目标的实现。2.2. 化石能源制氢技术成熟，成本低碳排高2.2.1. 煤制氢成本约 10 元/kg，考虑碳捕集后成本约 16 元/kg煤制氢成本的主要影响因素为煤炭价格，当煤炭价格为 450 元/吨时，煤制氢成本 约 10 元/kg。煤制氢成本测算关键假设如下：1） 制氢规模：以单个项目为例，假设制氢装置规模为 90000m/h。2） 总投资：建设投资共 12.4 亿元（装置界区内，建设投资不含征地费以及配套储运设施），折旧年限 10 年，残值率 5%，年修理费 3%，采用线性折旧。3） 煤炭成本：煤炭不含税价格为

12、450 元/吨。考虑生产过程的转换关系，假设每立 方米氢气所需煤炭为 0.76kg，约合每千克氢气煤炭成本 3.8 元。4） 其他原料成本：假设氧气外购价格为 0.5 元/m，电价为 0.56 元/度，新鲜水价 格为 4 元/m，；同时假设每立方米氢气所需氧气 0.42m，电 0.043 度。5） 财务费用：按建设资金 70%贷款，年利率为 5%。经测算，在煤炭价格为 450 元/吨的情况下，煤制氢成本为 9.73 元/kg，此时煤炭成 本约占总成本 39%。煤制氢工艺下，每制备 1kg 氢气会伴生约 19kg 二氧化碳，产生考 虑碳捕集情况下成本为 16.38 元/kg，此时产品氢由灰氢转为

13、蓝氢。根据敏感性测算，当 煤炭价格在 2001000 元/吨时，不考虑碳捕集成本时煤制氢成本介于 7.6214.39 元/kg。2.2.2. 天然气制氢成本约 15 元/kg，考虑碳捕集后成本约 18 元/kg天然气制氢成本的主要影响因素为天然气价格，当天然气价格为 2.5 元/m时，天然 气制氢成本约 15 元/kg。测算关键假设如下：1） 制氢规模：以单个项目为例，假设制氢装置规模为 90000m/h。 2） 总投资：建设投资共 6 亿元（装置界区内，建设投资不含征地费以及配套储运 设施），折旧年限 10 年，残值率 5%，年修理费 3%，采用线性折旧。3） 天然气成本：假设天然气不含税价

14、格为 2.5 元/m，每立方米氢气所需天然气为 0.4 m，对应每千克氢气生产需要天然气成本 11.2 元。4） 其他原料成本：假设电价为 0.56 元/度，新鲜水价格为 4 元/m，3.5MP 蒸汽价 格为 100 元/吨，1.0MP 蒸汽价格为 70 元/吨。5） 财务费用：按建设资金 70%贷款，年利率为 5%。经测算，在天然气价格为 2.5 元/m的情况下，天然气制氢成本为 14.61 元/kg，天然 气成本约占总成本 77%。天然气制氢工艺下，每制备 1kg 氢气会伴生约 9.5kg 二氧化 碳，考虑碳捕捉情况下，考虑碳捕集情况下成本为 17.93 元/kg，此时产品氢由灰氢转为 蓝

15、氢。根据敏感性测算，当天然气价格在 15 元/m时，不考虑碳捕集时天然气制氢成本介于 7.8825.80 元/kg。2.3. 工业副产氢成本约 922 元/kg，兼具减碳&成本优势放量潜力大工业副产氢潜力亟待挖掘，助力化工企业低碳发展。工业副产氢是指在生产化工产品的同时得到氢气，主要有焦炉煤气、氯碱化工、轻烃利用、合成氨醇等副产工艺。我国工业副产氢潜力大，但目前资源利用率较低。根据 2021 年清华大学核能与新能源技术研究院发布的中国制氢技术发展现状，我国工业副产氢年产量约 9001000 万吨，氯碱企业每年副产氢气放空率高达 30，其中 2017 年有 25 万吨工业副产氢被放空。目前多家传

16、统化工上市公司已将副产氢列入重要发展方向。由于其显著的减排效果和较高的经济性优势，在电解水绿氢成本达到或接近平价以前，副产氢是过渡阶段的较优途径。工业副产氢成本主要包括生产成本和提纯成本，各类副产氢综合成本介于 922 元 /kg 之间。由于工业副产物往往是多种气体的混合，为获得较纯的氢气需要进行提纯，工业副产氢常用变压吸附（PSA）提纯工艺，提纯后产氢纯度普遍达 99.99%以上，其中丙烷脱氢纯度可以达到 99.999%以上。由于各类原料气的杂质组分和氢气含量有差异，提纯成本往往介于 0.1-0.7 元/Nm之间。2.4. 电解水制氢成本约 32 元/kg，电价降至 0.15 元/度与蓝氢平

17、价碱性电解水工艺成熟，PEM 电解水已初步商用。电解水制氢主要工艺路线为碱性电解、PEM 电解和 SOEC 电解。其中碱性电解槽技术最为成熟，生产成本较低；PEM 电解水流程简单、能耗较高，启停速度快能较好配合风光的波动性，已经实现初步商用，但因为电解槽需要使用贵金属电催化剂铱、铂、钌等材料，目前成本较高，是中长期电解水发展的主要方向。固体氧化物水电解槽采用水蒸气电解，能效最高，但尚处于实验室研发阶段。当电价为 0.4 元/度时，碱性电解水制氢成本约 32 元/kg。测算关键假设如下：1） 制氢规模：采用碱性电解水，制氢装置规模为 1000Nm/h，年有效利用时间 2000 小时，年制氢规模

18、200 万标方。2） 总投资：设备投资 850 万元，折旧年限 10 年，残值率 5%，按直线法折旧；土 建及设备安装 150 万元，折旧年限 20 年，残值率 5%，按直线法折旧。3） 电费成本：假设电解水制氢所用电价为 0.4 元/度，每单位氢气消耗电量 5 度 /Nm。4）其他原料成本：纯水价格为 3.5 元/吨，KOH 价格为 10,000 元/吨，冷却费用 0.2 元/度。同时假设每 Nm氢气消耗纯水 0.01 吨/Nm，KOH0.0004kg/Nm，冷却 0.001 度 /Nm。5）人工和运维费用：人员费用 32 万元/年；运营维护 8.5 万元/年。6）财务费用：按建设资金 70

19、%贷款，年利率为 5%。经测算，在电价为 0.4 元/度的情况下，天然气制氢成本为 31.99 元/kg。电解水制氢的主要影响因素为电价成本，当电价为 0.4 元/度时，电费占电解水制氢 总成本的比例为 70%。其他条件不变，当电价介于 0.10.6 元/度时，碱性电解槽电解水 制氢的成本介于 15.1943.19 元/kg。三大因素驱动绿氢降本：电价下降、电解槽降本、技术进步。1）可再生能源度电 成本下降：2021 年 9 月，财政部表示近十年来陆上风电和光伏发电成本分别下降 30% 和 75%左右。2022 年，通威集团表示目前我国光伏发电成本已经降到 0.3 元/kWh 以内， 在多数地

20、区已经具备了与新建燃煤发电竞争的能力，预计“十四五”期间将降到 0.25 元 /kWh 以下，低于绝大部分煤电价格。2）电解槽成本下降：根据彭博新能源财经报告， 2014-2019 年，北美和欧洲制造的碱性电解槽成本下降了 40%。2021 年，中国制造的碱 性电解槽系统成本为 300 美元/千瓦，而西方制造的同类产品为 1200 美元/千瓦，质子交 换膜电解槽达到 1400 美元/千瓦。随着电解槽制造规模进一步扩大，成本将继续下降。 3）技术进步带来能效提升&原料优化：目前大多数电解槽制氢效率约为 55kWh/kg（即 电耗约 5kWh/m），最新的 Hysata 电解槽能以 41.5kWh

21、/kg 的效率电解制氢，技术进步 带来能耗下降。同时随着材料及催化剂的优化，设备折旧、其他原材料成本也有望降低 50%以上。当电价为 0.15 元/kg 时绿氢与蓝氢平价，2050 年绿氢成本有望降至 10 元/kg。根据 敏感性测算，假设其他条件不变，随着电力成本下降，当可再生能源电费为 0.15 元/kWh 时，电解水制氢成本为 17.99 元/kg，基本实现与蓝氢平价。根据氢促会预测，在可再生能源电价、电解槽成本下降、制氢效率提升等多重因素驱动下，到 2050 年国内绿氢制备成本有望降至 10 元/kg。3. 中游储运：气态储运为主，大规模运输的关键瓶颈环节固液气三种储氢路线，气态储氢最

22、为成熟。主流储氢方式主要有四种：1）高压气 态储氢：技术成熟度最高，已得到广泛应用，但体积储氢密度较低，安全性较差；2）低 温液态储氢：技术较成熟，但氢气液化难度较大，安全性较差，现多用于航空航天项目； 3）有机液化储氢：利用氢气与有机介质的化学反应，从而进行储存、运输、释放，当前 仍存在脱氢温度高、效率低、能耗大的问题；4）固态储氢：指利用物理或化学吸附将氢 气储存在固体材料之中，但在当前技术下，室温情况可实现的储氢量较低，且固体材料 制备昂贵。有机液化储氢和固态储氢技术在单位储氢密度、安全性方面占有优势，但目 前技术成熟度较低，是各国正在探索的新技术。目前气态储运路线最为成熟，受运输规 模

23、小和经济距离短的限制，储运环节为氢能源向下游大规模推广应用的瓶颈所在，未来 氢能源的大规模推广亟待远距离和大规模储运技术路线的突破。3.1. 长管拖车气态储运的成本约 7.79 元/kg，短途运输占优当氢源距离为 100km 时，20Mpa 气态储运成本约 7.79 元/kg。随氢源距离增加，运 氢成本随之提升，因而气态储运更适合 200km 内的短途运输。关键假设如下：1）拖车运输效率：长管拖车满载氢气（20MPa）350kg，管束氢气残余率 20%，拖 车一年365天均可工作，每日工作时长15h，拖车充卸氢气时长5h，平均行驶速度50km/h， 当氢源距离 100km 时，可得每日拖车可以

24、往返 1 次加氢站，可运输氢气量 280kg/天。2）设备折旧：车头投资额 40 万元，管束投资额 100 万元，折旧年限均为 10 年。3）其他固定成本：配备两名驾驶员和两名装卸员，人员费用共 40 万/年，车辆保险 费用 1 万元/年。4）可变成本：拖车百公里油耗 25L，柴油价格 6.5 元/L；车辆保养费用 0.3 元/kg，过路费 0.6 元/kg；氢气压缩耗电 1kwh/kg，电价 0.6 元/kwh。经我们测算，氢源距离 100km 时，长管拖车运氢成本为 7.79 元/kg。据敏感性测算 结果显示，当氢源距离从 50km 增加到 500km，运氢成本从 4.19 元/kg 增加

25、到 20.38 元 /kg。长管拖车气态运输成本主要来源于油耗和人工成本，降本空间较小，随着管束工作 压力从 20Mpa 提至 50Mpa，单位运输成本有望下降。3.2. 液态&管道储运为突破大规模远距离运输的重要方向低温液态储运、气态管道运输适合大规模长距离运输，符合长期氢能储运发展方向。 关于完善能源绿色低碳转型 体制机制和政策措施的意见意见指出在满足安全和质量标准等前提下，探索输气管道掺氢输送、纯氢管道输送、液氢运输等高效输氢方式。低温液态储运设备投资和液化能耗较高，尚未产业化。低温液态储氢具有能量密度 大、体积密度大、加注时间短等优势，基本原理是将氢气压缩冷却至-253并使其液化储存在

26、绝热装置。低温液态储氢的液化过程能耗较高，对储氢容器的材料要求也高，因此当前低温液态储氢的技术难度较大，研发投入要求高。气态管道初始建设开支大，短期探索天然气管道掺氢。管道运输具有输氢量大、能耗小、成本低等优势，但建设管道的前期投资较大。在氢能发展的中远期阶段，随着氢能在能源结构中地位的提升，可再生能源丰富的西北地区有望成为氢能主要的供应地区，而东南沿海地区则是主要的氢能源消费地，气态管道运输可低成本、低能耗地完成氢能跨域运输的任务。目前我国输氢管道长度较短，仅 100km 左右，因此天然气管道掺氢亦成为研究探索的重要方向，天然气管道掺氢主要面临氢气进入管道后造成的氢脆、氢鼓泡、氢开裂等问题。

27、国内正积极探索避免氢脆的最佳输气压力和掺氢比例，2021 年 7 月中国标准化协会批复了氢气输送工业管道技术规程的编制工作，相关实验项目积极推进中。4. 中游加注：加氢站超前建设，加注成本尚高4.1. 规模化降本&政策驱动加氢站建设，多地加速加氢站布局2035 年远期目标 2000 座加氢站，规模化建设有望降低成本。2017 年中国共建成 10 座加氢站，截至 2021 年中国共有加氢站 218 座，2017-2021 年复合增长率高达 116%。根据中国氢能产业发展报告 2020，我国 2035 年远期目标建成 2000 座加氢站。加氢站分为外供氢加氢站和站内制氢加氢站两种，我国现有加氢站均

28、为外供氢加氢站，即氢 气储运至加氢站后在站内进行压缩、存储和加注。根据供氢压力等级不同，加氢站有 35MPa 和 70MPa 两种压力。据中国氢能联盟数据，我国建设一座日加氢能力 500kg、加注压力为 35MPa 的加氢站投资成本接近 1200 万元（不含土地费用），约相当于传统加油站的 3 倍，其中设备成本占投资成本（不含土地费用）的 80%以上，随着规模化建设或加油/加氢/加气站合建，单位加注成本有望下降。政策补贴驱动加氢站建设，多地加速加氢站布局。上海、重庆、广东、浙江等多省市都明确提出对加氢站建设、运营进行补贴，补贴期限一般到 2023 年或 2025 年，并逐步退坡。加氢站的建设补

29、贴金额多在 100-500 万元之间，高压强的固定式加氢站、混合加氢站可以获得更高补贴，有最高补贴限制。多地明确土地费用不计入补贴范围，有效避免跑马圈地行为。运营过程中一般对不超过限定售价的氢气进行补贴，同样具有补贴上限。4.2. 加注成本约 11 元/kg，核心设备国产化推动降本35Mpa 日加氢量 500kg 的加氢站满负荷运行，加注成本约 11.33 元/kg。假设加氢站承担储运环节，氢源价格 20 元/kg，储运成本 7.79 元/kg，外供氢气价格 55 元/kg，则中游储运+加注环节毛利率约 28.87%。测算关键假设如下：1）加氢装置规模：日加氢量 500kg/天，加注压力 35

30、Mpa，年运行天数 300 天，产 能利用率 100%，年加氢量 150 吨。2）氢源价格：氢气出厂价格约 20 元/kg。 3）储运成本：储运环节由加氢站完成，且采用长管拖车运输，储运成本 7.79 元/kg。4）加注成本：建设成本 1200 万元，土地成本 300 万元，建设成本折旧年限 15 年， 土地折旧年限 30 年。人员费用 8 万元/人/年，共有员工 8 人，运营维护 40 万元/年。5）终端价格：终端用户加氢价格 35 元/kg，地方补贴 20 元/kg，则考虑补贴后加氢 站外供价格 55 元/kg。可得，当加氢站产能利用率 100%的情况下，加注成本约 11.33 元/kg，

31、储运+加注环节利润率约 28.87%。当产能利用率为 40%时，中游储运和加注环节基本无毛利空间。加氢站核心设备国产化有望推动加注成本下降。目前加氢站核心设备依赖进口，包括压缩机、加氢枪及其软管、流量计、安全阀、氢气管道和阀件等。外供氢式加氢站的建设成本中，压缩机成本占比约 30%。国内加氢站主要采用美国 PDC 隔膜压缩机，PDC 全球氢气隔膜压缩机市场份额约 70%-75%。随着国内厂商的研发进展，氢气压缩机国产化进程加快，已有国产厂商推出符合要求的 90Mpa 压缩机和 70Mpa 压缩机。储氢装置加注设备、站控系统等设备也出现国产替代加速的趋势。伴随着规模化生产的推进，加氢站核心设备的

32、成本有望进一步下降。根据氢云链的预测，未来几年国内加氢站建站成本每年至少按照 20-30%的速度下降。我们假设 2022-2025 年加氢站建设成本年均降幅 20%，预计到 2025 年加注成本有望降至 8.73 元/kg。5. 下游应用：氢燃料重卡经济性初现，燃料电池进入快速降本期氢燃料电池车能量密度高&续航长，为长期战略部署方向。燃料电池车主要包含燃料电池系统、储氢系统、蓄电池系统、驱动系统、车身及其他设施。氢燃料电池和蓄电池分别作为发电装置和储能装置配合工作，氢气与氧气反应产生电流，电能通过锂电池进行存储，结合电机与电控实现电能到动能的转换。氢燃料电池车具有能量密度高扭力大、续航里程长、

33、加氢快、清洁环保等优点。我国氢燃料电池车商用先行，成本为市场化推广的关键因素。我国氢燃料电池车处于发展初期，在国家政策引导下氢燃料电池客车、物流车等商用车率先示范应用。从产销量来看，2016-2019 年氢燃料车产量复合增速达到 65%。2020 受疫情影响略有滑坡， 2021 年氢燃料电池车销量同增 35%达 1586 辆。从销量结构来看，截至 2019 年底，国内已接入平台的氢燃料电池车 3712 辆，其中物流车占 60.5%，客车占 39.4%，乘用车占 0.1%，氢燃料电池汽车商用先行，与电动车呈现出差异化发展的路径。成本是氢燃料电池车市场化应用和推广的重要因素，当前我国燃料电池车发展

34、仍依赖于政府补贴，在初始购置成本和运营成本上较燃油车和电动车尚未体现出经济性优势。本文将从消费者角度对客车、物流车、重卡三类氢燃料电池车的全生命周期成本和经济性进行静态对比和动态测算。燃料电池车从购置补贴调整为“以奖代补”，奖励侧重于大功率高吨位重卡。2020 年 4 月，财政部发布关于完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知，将燃料电池汽车的购置补贴调整为中央财政采取“以奖代补”方式对示范城市给予奖励。2020 年 9 月，财政部发布关于开展燃料电池汽车示范应用的通知，明确“以奖代补”对各类燃料电池车的补贴规则。根据燃料电池汽车城市群示范目标和积分评价体系，示范城市群奖励为期 4 年，202

35、0/2021/2022/2023 年奖励系数为 1.3/1.2/1.1/0.9，大功率高吨位的重型货车将获得更多奖励资金，以 2022 年的奖励标准进行测算，功率110kw 且设计总 质量31 吨的重卡可享受 46.20 万元国家奖励。5.1. 经济性测算：补贴倾斜&能耗优势，氢燃料重卡优先实现平价5.1.1. 氢燃料电池客车：购置&运维成本高，全生命周期现金流难以与燃油客车平价氢燃料电池客车主要用于公交客车、公路客车、通勤客车等场景，根据公开招投标信息，氢燃料电池公交车采购合同价基本在 200-300 万元/辆之间，燃料电池系统额定功率主要以 4565kw 为主。根据车百智库，氢燃料电池客车

36、主要由燃料电池系统、蓄电池系统、储氢系统、驱动系统、车身及其他设施构成，成本占比分别为 53%、8%、12%、 10%、17%。其中电堆为燃料电池的核心组件，电堆成本占燃料电池系统的 49%。当前氢燃料电池客车从购置成本接近燃油客车 4 倍，年运维成本较燃油客车高 45%。 以燃料电池系统额定功率 50kw 的 10.5 米氢燃料电池客车为例，分别与 10.5 米传统燃油客车和 10.5 米纯电动客车进行对比测算，关键假设如下：1） 售价：10.5 米氢燃料电池客车售价为 220 万元，10.5 米传统燃料客车售价 50 万 元，10.5 米纯电动客车售价 80 万元。2） 补贴：根据示范城市

37、群“以奖代补”评价体系计算，2022 年燃料电池系统额定功率 50kw、10.5 米氢燃料电池客车国家奖励资金为 12.10 万元，假设国补和地 补为 1:1，则补贴合计 24.20 万元。10.5 米纯电动客车 2022 年享有国家补贴的最高额 度为 6.48 万元，无地方补贴。3） 能耗：氢燃料电池车百公里氢耗 7kg，传统燃油客车百公里油耗 20L，纯电动客 车百公里电耗 70kwh。4） 折旧：残值率均为 5%，按 8 年折旧。5） 维修：购置合同包含 8 年全生命周期质保要求，核心部件更换无需消费者付费。纯电动客车运营第 3 年与燃油车现金流支出实现平价，氢燃料客车 8 年全生命周期

38、现金流支出难以与燃油车平价。从全生命周期现金流支出角度出发，纯电动客车第 3 年累计现金流支出低于传统燃油客车，此后经济性优势逐年扩大。而氢燃料客车由于固定成本和可变成本均高于传统燃油客车，全生命周期累计现金流支出持续高于传统燃油客车，不具备推广替代的内生驱动力。5.1.2. 氢燃料物流车：年运维成本为燃油车的 71%，全生命周期成本尚未平价氢燃料物流车已实现商业化推广，产品大部分集中在 7.59 吨，燃料电池功率集中在 3060kw，涵盖了厢式运输车、冷藏车、邮政车、保温车等车型。根据车百智库，以 9 吨级氢燃料物流车为例，燃料电池系统、储氢系统、蓄电池系统、驱动系统、车身及其他设施的成本占

39、比分别为 58%、11%、5%、4%、23%。氢燃料物流车初始售价为燃油车的 5.5 倍，年运维成本为传统燃油车的 71%，年运行成本（折旧+运维）高于燃油车。以燃料电池系统额定功率 50kw 的 9 吨级氢燃料电池物流车为例，分别与传统燃油物流车和纯电动物流车进行对比测算，关键假设如下：1） 售价：氢燃料物流车售价为 110 万元，传统燃油物流车售价 20 万元，纯电动物 流车售价 40 万元。2） 补贴：根据示范城市群“以奖代补”评价体系计算，2022 年 9 吨级 50kw 氢燃料电池物流车国家奖励资金为 11.00 万元，假设国补和地补为 1:1，则补贴合计 22.00 万元。公共领域

40、 N2 类纯电动货车 2022 年享有国家补贴的最高额度为 3.96 万元， 无地方补贴。3） 能耗：氢燃料电池重卡百公里氢耗 2.8kg，传统燃油物流车百公里油耗 20L，纯 电动物流车百公里电耗 50kwh。4） 折旧：残值率均为 5%，按运营期 8 年折旧。5） 维修：当前应用于物流车领域的燃料电池寿命基本达到 8000 小时，在 8 年的使 用周期中，氢燃料电池物流车需更换电堆 1 次，从消费者的角度，目前氢燃料电池物流车订单中，大多数包含氢燃料电池发动机系统的质保的要求。蓄电池系统作为辅助动力无需更换。纯电动物流车运营第 3 年与燃油车平价，氢燃料物流车车 8 年全生命周期累计现金流

41、出为燃油车的 1.5 倍。纯电动物流车第 3 年累计现金流支出低于传统燃油物流车，此后经济性优势逐年扩大。而氢燃料物流车由于固定成本高于传统燃油物流车，尽管年运维成本较低，全生命周期累计现金流支出持续高于传统燃油物流车，制造端成本下降将释放经济性优势。5.1.3. 氢燃料电池重卡：初始购置补贴高，全生命周期内较燃油重卡具备经济性优势随着技术发展电堆功率增大，加上氢燃料电池政策补贴向重卡倾斜，氢能源重卡将进入发展的快车道。以 110kw 的氢燃料重卡为例，燃料电池系统、储氢系统、蓄电池系统成本占比分别为 53%、17%、10%。当前考虑初始补贴后氢燃料电池重卡购置成本与燃油重卡接近，运维成本为燃

42、油车的 90%，5 年全生命周期基本实现平价。以燃料电池系统额定功率 110kw 的氢燃料电池重卡为例，分别与传统燃油重卡和纯电动重卡进行对比测算，关键假设如下：1） 售价：氢燃料重卡售价为 140 万元，传统燃油重卡售价 40 万元，纯电动重卡售 价 90 万元。2） 补贴：根据示范城市群“以奖代补”评价体系计算，2022 年燃料电池系统额定功率 110kw 氢燃料电池重卡国家奖励资金上限为 46.20 万元，假设国补和地补 为 1:1，则补贴合计 92.40 万元。纯电动重卡 2022 年享有国家补贴的最高额度为 2.80 万元，无地方补贴。3） 能耗：氢燃料电池重卡百公里氢耗 8.7kg

43、，传统燃油重卡百公里油耗 42L，纯电 动重卡百公里电耗 240kwh。4） 折旧：残值率均为 5%，按运营期 5 年折旧。5） 维修：在重卡长达 5 年的全生命周期使用过程中，需更换电堆 0 次，蓄电池系统作为辅助动力不需更换。考虑初始购置补贴，氢燃料重卡运行期第 2 年与燃油重卡实现平价。从全生命周期现金流支出角度出发，氢燃料重卡和纯电动重卡在运营第 2 年累计现金流支出可低于传统燃油重卡，此后经济性优势较燃油重卡逐年扩大。考虑初始补贴后的氢燃料重卡的购置成本低于纯电动重卡，但氢燃料重卡运维成本是纯电动重卡的 1.8 倍，所以氢燃料重卡相较于纯电动重卡不具备全生命周期的内生经济性。5.2.

44、 技术进步&规模化带动降本提效，预计 2026 年氢燃料重卡与纯电动平价氢燃料电池车的降本主要涉及初始购置成本和运营成本两方面：1）初始购置成本：售价及补贴是影响初始购置成本的两大因素，其中售价取决于车辆的制造成本。氢燃料电池系统：欧阳明高院士预测未来十年燃料电池发动机成本会大幅下降。随着质子交换膜、气体扩散层等核心零部件工艺成熟以及规模化生产，燃料电池系统成 本将持续下行。燃料电池系统由 2016 年 15000 元/kw 下降到 2021 年 5000 元/kw，5 年降幅 60%，年均降幅 20%。根据节能与新能源汽车技术路线图的预测，到 2025 年商用车燃料电池系统成本有望降至 20

45、00 元/kw，到 2030 年有望降至 600 元/kw。我们假 设 2022-2025 年氢燃料电池系统的成本年均降幅为 25%，2025-2030 年均降幅为 20%。储氢系统：根据中国氢能产业发展报告 2020的预测，商用车储氢系统 2020/2025/2035 年成本分别为 5000/3500/2000 元/kg，2020-2025 年均降幅为 7%，2025- 2035 年均降幅为 5%。我们假设 2022-2025 年储氢系统年均降幅为 7%，2025-2030 年储 氢系统年均降幅为 5%。蓄电池系统：2015 年至 2020 年期间，宁德时代动力电池系统平均售价从 2.28

46、元 /Wh 降至 0.89 元/Wh，年均降幅 17%。2018 年中国汽车产业发展报告预测到 2025 年 动力电池成本可以做到 0.55 元/Wh，依此推算 2020-2025 年均降幅为 9%。考虑原材料 成本上行等因素，我们保守预计 2022-2030 年动力电池价格年均降幅 5%。补贴：根据示范城市群“以奖代补”评价体系，2020/2021/2022/2023 年补贴系数 分别为 1.3/1.2/1.1/0.9。我们假设 2024-2030 年补贴系数从 0.8 逐步降至 0.2。2）年运维成本：加氢价格和百公里氢耗是影响年运维成本的关键因素。氢气价格：随着工业副产氢以及可再生能源发

47、电+电解水制氢的推广，制氢成本有望下降，伴随加氢站规模化运行，终端加注价格将持续下行。当前考虑补贴的终端加氢价格约 35 元/kg，我们预计 2025 年终端加注价格为 30 元/kg，2030 年为 20 元/kg。百公里氢耗：行使效率提升百公里氢耗下降，我们假设百公里氢耗年均降幅为 3%。随着关键系统降本&加注成本下行&运营提效，根据以上关键指标的降本预测，假设氢燃料电池车的毛利率为 20%不变，我们分别对氢燃料客车、氢燃料物流车和氢燃料重卡的降本及经济性进行测算。到 2030 年，氢燃料客车开始与燃油客车实现平价。在氢燃料电池系统、储氢系统、 蓄电池系统成本下降，以及氢气加注价格下降和燃

48、料效率提升的预期下，到 2030 年氢燃料客车初始购置成本仍高于同类传统燃油车和纯电动车，年运维成本低于传统燃油车，但高于电动车；到 2030 年，氢燃料客车全生命周期现金流开始与燃油客车平价，但难以与电动客车平价。到 2026 年，氢燃料物流车与燃油物流车实现平价。在制造成本和运维成本下降的预期下，到 2026 年氢燃料物流车初始购置成本降至燃油车的 2.6 倍，年运维成本为传统燃油车的 58%，在运营期的第 8 年将与燃油物流车在累计现金流出上实现平价；在不考虑电动车制造成本随蓄电池成本下降的情况下，至 2030 年氢燃料物流车全生命周期现金流出难以与电动物流车实现平价。预计从 2026 年开始，考虑初始补贴后的氢燃料重卡与纯电动重卡实现平价。氢燃料电池系统、储氢系统、蓄电池系统成本下降将带动整车制造成本下行，随着氢气加注价格下降以及燃料效率提升，同步考虑纯电动重卡的售价随动力电池成本下降而下行，到 2026 年氢燃料电池重卡全生命周期现金流支出与纯电动重卡实现平价。平价节点分析：1）在初始补贴支持下，2022 年氢燃料重卡在运营期的第 2 年累计现金流支出低于燃油重卡，其后与燃油重卡相比经济性优势逐渐扩大，2026 年氢燃料重卡全生命周期现金流出开始低于纯电动重卡，且由于初始购置成本较低，在运营期的第 1 年即可体现现金流