2023年氢能源行业深度报告（附下载）
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2022 年氢能源行业深度报告（附下载）
导语 我国氢气的产量全球第一，基础制氢工业基础良好。我国拥有庞大规模的原料气体及工业气体生产和使用，根据《中国氢能源及氢燃料电池产业白皮书 2020》显示我国氢气产能约每年 4100 万吨，产量约 3342 万吨。
1、复盘：由政策主导期逐渐转向商业化运营期
氢燃料电池行业此前具备阶段性行情，主要系受国家产业政策的影响。我国氢燃料电池汽车的示范运行从重大赛事（北京奥运会和上海世博会）起步，之后随着我国氢燃料电池汽车技术水平提升和参与主体扩大，示范推广区域逐渐拓展到了佛山、张家口、苏州等多个城市，示范车型也逐步从氢燃料电池客车（公交车为主）扩大到物流车、环卫车等，2019 年氢能写入政府工作报告后，氢能汽车商业 化进程提速，但在发展到千辆级规模后增长乏力，2021 年 8 月氢燃料电池汽车补 贴政策正式落地，北京、上海、广东等三个城市群入选首批奖励范围，氢燃料电 池汽车行业发展进入快车道。
锂电池汽车的市场推广以及行业增长模式对氢燃料电池汽车未来大规模的推广具有很大的借鉴意义。我国锂电池行业发展经历了从初始阶段技术积累，到政策扶持产业规模快速扩张，再到竞争加剧、产业整合形成龙头优势，直到当前的补 贴依赖降低、加速融入全球化市场，其中，行业初期政府的政策支持在锂电池产 业链发展初期起着十分重要的作用。2009 年，科技部、财政部、发改委、工业和 信息化部共同启动“十城千辆”工程项目，随后出台密集的扶持政策，政策涵盖对 核心技术的研发支持、对电动车初期的示范推广应用的支持、对充电桩建设的补 贴和规划等，经过 10 多年的发展，电动车产业链实现了核心技术的国产替代和 大规模的降本提质。
目前，我国氢燃料电池汽车产业链正处于 10 年前的电动汽车的发展阶段——示范推广期间，现阶段的氢燃料电池汽车的推广主要靠政策的引导和支持，国家和各地市的氢能产业的政策也都涵盖了核心技术突破、加氢站建设、示范应用区的支持等方面，在政策的推动下，氢燃料电池汽车的市场成长轨迹有望复刻动力电池汽车的市场成长轨迹。锂电池指数在 2012 年开始逐渐回升，2015 年大幅上涨， 主要系新能源汽车市场的爆
发增长带来的降本放量，2014 年和 2015 年新能源汽车销量同比增长率达到 300%以上，2015 年新能源汽车年销量增加至 33 万辆。
2、氢能产业链：产业链较长、参与主体多、应用领域广阔
从能源战略角度出发，氢能是实现各类能源转换的“枢纽”，可以实现不同能源品 种向各类终端的传输，能够增加未来低碳能源网络的灵活性和稳定性，是实现“零 碳排放”的终极能源。氢能具有来源广、燃烧热值高、能量密度大、可储存、可再 生、可电可燃、零碳排等优点，属于可再生二次能源，通过氢燃料电池技术既可 以应用于汽车、轨道交通、船舶等领域，也可应用于分布式发电（家用/商用）和 储能领域；还可以通过直接燃烧为炼化、钢铁、冶金等行业提供高效原料、还原 剂和高品质的热源。
氢燃料电池本质上就是一个电化学反应的发电装置，而锂电池是储能装置。氢燃 料电池是一种非燃烧过程的能量转换装置，通过电化学反应将阳极的氢气和阴极 的氧气（空气）的化学能转化为电能。氢燃料电池发电不受卡诺循环的限制，发 电效率可以达到 50%以上，若实现热电联供，氢燃料的总利用率可高达 80%以上；此外氢燃料电池装置不含或含有很少的运动部件，运行安静，较少需要维修；另 外电化学反应清洁、完全，产物对环境无污染。
从商业应用上来看，质子交换膜氢燃料电池（PEMFC）和固体氧化物氢燃料电 池（SOFC）是最主要的两种技术路线。其中，质子交换膜氢燃料电池（PEMFC）
由于其工作温度低、启动快，比功率高等优点，非常适合应用于交通和固定式电 源领域，逐步成为现阶段国内外主流应用技术；固体氧化物氢燃料电池（SOFC）
具有氢燃料适应性广、能量转换效率高、
全固态、模块化组装、零污染等优点， 常用在大型集中供电、中型分布式发电和小型家用热电联共领域。
氢能产业链涵盖上游能源端、中游氢燃料电池关键零部件端，以及下游应用端， 产业链较长，其中氢能在交通领域成长性最强。我国氢燃料电池车辆产业化进度 较快，其中电堆、膜电极、空压机、氢循环泵等核心部件已实现自主生产，而氢 气的制储运加等环节受政策影响产业化进度相对较慢。从其他应用领域看，氢燃 料电池为氢能提供了储能载体，能够与热、电末端网络有效衔接，可以解决能源 供需配置上的时空矛盾。
2.1、能源端：制氢工业基础良好，储运产业体系尚不成熟
2.1.1 制氢——氢气产量全球第一，副产氢是氢燃料电池车辆理想氢源
我国氢气的产量全球第一，基础制氢工业基础良好。我国拥有庞大规模的原料气体及工业气体生产和使用，根据《中国氢能源及氢燃料电池产业白皮书 2020》显示我国氢气产能约每年 4100 万吨，产量约 3342 万吨。我国 60%以上的氢气源 自煤制氢，我国的煤炭资源丰富，煤制氢技术的发展成熟，我国煤制氢产能最大 的企业是国家能源集团，目前煤化工板块年产超过 400 万吨氢气，世界排名第一。
目前，商业化应用的制氢技术主要有工业副产品提纯、化石能源重整、电解水制 氢等。水电解制氢是“零碳排放”模式下氢气的主要来源，俗称“绿氢”，目前制氢成 本较高；来源于煤炭和天然气等化石能源的氢气，俗称“灰氢”，成本相对较低；若使用碳捕捉与封存（CCS）技术，可以使碳排放量能够减少 90%以上，采用 CCS 技术制取的氢气被称为“蓝氢”，CCS 技术将大幅增加制氢成本。其他“零碳 排放”制氢如光解水制氢、生物质制氢，尚处于试验阶段，能量转换率偏低。
2.1.2、储运——高压气态为主，政策亟需放开
受制于基础设施以及技术差距，中国氢能价值链中的储存和输送环节仍然相对薄 弱，氢气实现大规模、长距离储运技术的商业化仍需要解决成本与技术的平衡问 题。氢能源储运条件苛刻，经济性是制约氢能源大规模应用
的重要因素。我国目 前储存氢能的方式有高压气态储氢和低温液态储氢两种，并采用管束车、槽车等 交通运输工具的方式实现配送，固态储氢和有机液态储氢尚处于示范阶段。在当 前技术条件下，各类存储方式下氢气的质量与体积相比于等量能量的汽油仍存在 显著劣势，氢气储运未来将按照“低压到高压”、“气态到多相态”的技术发展方向， 逐步提升氢气的储存和运输能力。
氢气储存方面，高压气态储氢是目前的主要储氢方式，但由于储氢量小，适 用于小规模、短距离的运输场景；液态储氢还有赖于法规的放开。目前车用储氢瓶方面，Ⅳ型瓶(70MPa)是国外的主流技术路线(美、加、日已实现量产)， 而Ⅲ型瓶（35MPa)是我国主流的技术路线(Ⅳ型瓶正研究试验)。
氢气运输方面，高压长管拖车是氢气近距离输运的重要方式，技术较为成熟；管道运氢成本是最低的，适用于大规模、长距离的氢气运输。运输储氢罐方 面，国内常用 20MPa 长管拖车运氢，国外则采用 45MPa 纤维全缠绕高压氢 瓶长管拖车运氢，单车运氢可提至 700 公斤。
2.1.3、加氢——前期运营有赖财政补贴
加氢站是氢能发展利用的关键环节，加氢站的三大核心装备为氢气压缩机、储氢 系统和加氢机。中国加氢站和氢燃料电池客车车载供氢系统尚处于 35MPa 压力 的技术水平，核心设备依赖进口。欧美日加氢站普遍采用与汽车配套的 70MPa 压力标准，并实现设备量产。目前我国多数加氢站尚不能满足商业化运营需求。日加氢能力为 500 公斤，加注压力为 35MPa 的外供加氢站建站费用约为 1500 万元/座（不含土地成本），其中氢气压缩机占加氢站总成本 30%左右，运营成本 中氢气成本（含储运成本）占 70%左右。目前全国多地政府对加氢站建设进行补 贴，多为投资额的 20%-30%，部分地区对终端产品的氢气销售价格也会适当补贴。
2.2、关键部件：氢燃料电池动力系统核心零部件国产化提速
随着产业链上下游协同发展的深化，氢燃料电池汽车产业链国产化进程不断提 速。我国氢燃料电池汽车产业链经过近年来快速发展，目前已初步掌握了氢燃料 电池发动机、电堆及膜电极、空压机、氢气循环泵等核心部件的关键技术，基本 建立了具有自主知识产权的车用氢燃料电池技术体系，质子交换膜、膜电极和双 极板等关键技术指标接近国际水平，逐步在不同区域形成规模化产业集群，尤其 是华东、华南以及华北地区氢燃料电池汽车产业基础良好。据 GGII 不完全统计， 含地方子公司在内，国内有电堆厂商超过 59 家，系统厂商超过 100 家；BOP 中, 空压机企业有超过 20 家，氢循环部件企业超过 14 家，增湿器企业超过 7 家。
氢燃料电池动力系统是氢燃料电池汽车的核心构成，在整车购置成本中占比超过 60%，氢燃料电池动力系统（发动机系统）主要由氢燃料电池发动机、电压变换 器（DC/DC）、驱动电机、控制系统等构成，其中氢燃料电池发动机主要部件包 括电堆、氢气供给系统、空气供给系统等，膜电极、双极板、质子交换膜、催化 剂、气体扩散层、氢气循环泵、空气压缩机为氢燃料电池动力系统的八大关键部 件，也是本次氢燃料电池汽车国补政策中明确可以补贴的关键零部件。
氢燃料电池电堆是发动机系统的核心部件，是氢气和氧气发生电化学反应及产生 电能的场所。鉴于单个氢燃料电池单元输出功率较小，实践中通常通过将多个氢 燃料电池单元以串联方式层叠组合构成电堆来提高整体输出功率。因此，电堆是 由双极板与膜电极交替叠合，各单体之间嵌入密封件，经前、后端板压紧后用螺 杆拴牢，构成的复合组件。其中膜电极组件是由质子交换膜、催化剂与气体扩散 层组合而成的，为反应发生场所；双
极板是带流道的金属或石墨薄板，其主要作 用是通过流场给膜电极组件输送反应气体，同时收集和传导电流并排出反应产生 的水和热。
氢燃料电池电堆在氢燃料电池动力系统成本中占比达 65%左右，而氢燃料电池电 堆中膜电极成本占比在 69%左右。电堆成本下降核心在于规模效应，根据美国能 源部测算，当电堆产量由千辆级达到万级规模后成本将会大幅度下降，降幅达 67%。规模化生产将有效降低氢燃料电池系统成本。目前国内电堆价格战开始， 成本有望快速下降。2020 年底，国鸿氢能、氢璞创能、深圳氢瑞纷纷公布最新电 堆价格，电堆价格进入 1 元/W 时代
2.3、应用端：氢能应用场景广泛，横跨交通、发电、储能、工业领域
氢能应场景广泛，借助氢燃料电池技术横跨交通、发电、储能、工业领域。氢能 在交通、发电、储能等领域均具有广泛的应用场景，其中交通领域中的氢燃料电 池汽车是目前商业化程度最高的终端应用产品，氢燃料电
池汽车与传统内燃机车 在加注氢燃料、续航、驾驶性能和耐久性方面已经相差无几，是真正意义上的零排放的车；并且相对于锂电池汽车，氢燃料电池汽车在载重、加氢时间和续航方 面优势明显；而氢燃料电池发电具备清洁环保、效率高和无间断发电等优点，在 固定式发电领域和家用热电联产应用广阔；氢作为储能介质，未来结合光伏、风 电将重塑能源格局；“工业＋绿氢”模式可突破“双控”天花板，国内氢气目前主要用 途在于制氨、制甲醇、炼油及煤化工等工业原料范畴，随着国内可再生能源发电 成本大幅下降，绿氢成本问题将逐渐得到解决，绿氢代替灰氢用于工业领域有望 重构化工行业发展格局。
3、氢燃料电池汽车：政策推动下，开启放量降本
氢燃料电池汽车在载重、加氢时间、续航和环保方面优势明显。氢燃料电池发动 机系统本质为可移动发电装置，在运行过程中使用车载储氢装置携带氢燃料通过 电化学反应发电；而锂电池本身为电化学储能装置，其充放电过程为锂离子与正 负极材料间可逆的电化学反应。氢燃料电池发动机系统与锂电池汽车动力系统在 运行过程中均不存在污染排放，作为燃油发动机的良好替代被应用于整车中。纯 电动汽车基于锂电池本身电能充放特点，在中短距离运输中拥有良好的适用性， 而氢燃料电池汽车由于具有长
续航里程、低温性能优越、加注时间短等优势，更适合用于长途、大型、商用车领域，预计未来氢燃料电池汽车将与纯电动汽车长期并存互补，有望形成“乘锂商氢”新能源汽车市场格局，氢燃料电池重卡成为氢 燃料电池商用车大规模应用的突破口。
3.1、政策端：全球各国氢能产业布局加速，政策驱动效应明显
国外：氢能纳入国家能源战略高度，多国争抢氢燃料电池汽车的技术高地。目前， 全球已有 30 多个国家将氢能纳入国家能源发展战略，并从国家层面制定了氢能 产业的发展战略规划，发展氢能和氢燃料电池汽车产业已成为全球共识，其中北 美（美国）、欧洲（德国）和东亚地区（日本、韩国、中国）是产业化程度较高 的地区。从全球主要发达国家的氢能战略布局看，氢燃料电池汽车的研发与商业 化应用是各国关注的重点。与此同时，各国也在拓宽氢能在发电、储能和工业脱 碳中的应用规模。根据国际氢能委员会《氢能源未来发展趋势报告》，预计到 2050 年，氢能消耗量将占据全球能源消费总量的 18%左右。
国内：国家政策持续加码，产业规划逐渐明晰。国家宏观层面，自“十五”至“十四 五”，连续将氢燃料电池汽车列入五年科学技术发展规划中，积极建设“三纵三横” 的研发布局，其中“三纵”即指氢燃料电池汽车、混合动力汽车和纯电动汽车，氢 燃料电池汽车一直是新能源汽车版图的重要组成。之后氢能政策规划不断明晰， 多次将氢能列入能源发展规划并发布了相关政策，以加快氢能及氢燃料电池汽车 的大规模推广应用。2019 年 3 月 5 日“...