1 “十四五”建構“大氫能”圖景，交通領域先行
發改委 2022 年 3 月 23 日釋出的《氫能産業發展中長期規劃（2021-2035 年）》提出：堅持以市場應用為牽引，合理布局、把握節奏，有序推進氫能在交通領域的示範應用，拓展 在儲能、分布式發電、工業等領域的應用，推動規模化發展，加快探索形成有效的氫能産業發展的商業化路徑。
氫燃料電池車市場規模：十年百倍
截至 2021 年，全球主要國家氫燃料電池車保有量 49562 台，同比增長 49%。2021 年全球主要國家氫燃料電池車銷量 16313 台/yoy+68%。受強勢補貼政策驅動，南韓市場延續 了 2020 年的增長勢頭，21 年銷量 8498台，占全球銷量的 52%。美國 21 年銷量 3341 台， 較 2020 年激增 2.5 倍，主要原因是 2020 年疫情銷量基數過低；日本 21 年銷量 2464 台 /yoy+67%，主要受益于 2020 年底新一代豐田 Mirai 的上市。中國 21 年銷量 1586 台 /yoy+35%，随着示範城市群落地和北京冬奧會利好，我們認為今年下半年銷量有望開始提 速，22 年 1~2月國内燃料電池汽車産銷 356 和 371 輛，同比增長 5.0 倍和 3.1 倍。
中汽協資料，截至 2021 年，國内燃料電池汽車保有量為 8938 輛，2016~2021 年國内氫 燃料電池汽車銷量分别為 629、1275、1527、2737、1177、1586 輛，根據發改委 2022 年 3 月 23 日釋出的《氫能産業發展中長期規劃（2021-2035 年）》，規劃到 2025 年，氫燃 料電池車輛保有量約 5 萬輛，2022-2025 年 CAGR=54.0%。根據示範城市群申報，截至 2025 年累計推廣 3.3 萬輛，根據各地方政府産業規劃， 2025 年規劃累計推廣 8 萬輛。
相比純電動車型，氫燃料電池車克服了能源補充時間長、低溫環境适應性差的問題，提高 了營運效率。按照“氫電互補、宜氫則氫、宜電則電”的原則，與純電動車型應用場景形成 互補。如果氫燃料電池在商用車領域全面推廣，潛在年銷量有望超過 180 萬輛（2020 年 中國商用車（重卡、市政環衛車、公共汽車和大巴車）年銷量合計 180.6 萬輛），潛在市場 空間為 2160 億元/年。
氫燃料電池車經濟性決定因素：購置成本、氫耗、氫氣價格
氫燃料電池車全生命周期成本遠高于燃油車和電動車，想要實作氫燃料電池車全面的商用 化推廣，需要大幅度降低成本。燃料電池汽車成本由車輛購置成本、使用成本、車輛維護 成本構成。燃料電池汽車的燃料經濟性決定了使用成本，它與兩個因素直接相關：百公裡 氫耗量和氫氣價格。而氫氣的價格由制氫成本、儲運成本和加氫成本構成。是以，氫燃料 電池車全生命周期成本下降需要氫能全産業鍊的努力。
氫燃料電池車降本空間：氫燃料電池車 VS 電動車 VS 柴油車
我們選取載重 18t 的一汽解放 J6L4×2 廂式運輸車，車輛使用場景為車隊營運重卡，該運 輸車需要滿足日均 500km 以上的長途運輸需求，使用時間為 5 年完成 100 萬公裡。
全生命周期成本來看，補貼前，燃料電池重卡高出燃油重卡 36%，高出純電重卡 46%。補貼後，燃料電池汽車低于柴油重卡，略高于純電重卡 7%。
購置成本：補貼前氫燃料電池車的購置成本分别高過燃油重卡 80%，高于純電重卡 35%。補貼後，氫燃料電池車購置成本低于燃油車 16%，低于電動車 75%。
營運成本：燃油重卡柴油費用為 1.61 元/公裡，電動車電費為 0.88 元/公裡，補貼前燃料電 池重卡能源氫氣費用為 2.01 元/公裡，補貼後為 1.58 元/公裡，略低于柴油重卡，高于純電 重卡 80%。
如果電價持續下降，電動車及氫燃料電池汽車性能及成本的達到《節能與新能源汽車技術路 線圖》2025/2030 年目标， 2025 年/2030 年燃料電池重卡分别比純電動重卡低 2%和 22%。
2 氫燃料電池車購置成本：燃料電池系統和儲氫供氫系統
燃料電池系統：基礎材料國産化提速，邁入技術快速發展的十年
《氫能産業發展中長期規劃（2021-2035 年）》規劃到 2025 年，氫燃料電池車輛保有量約 5 萬輛，未來 4 年燃料電池系統累計市場需求為 155 億元，根據各地方政府規劃的 2025 年推 廣氫燃料電池汽車數量累計 8 萬輛，未來 4 年燃料電池系統累計市場規模為 248 億元，如果 燃料電池系統在商用車領域全面推廣，年銷量達到 180 萬輛車，潛在年需求為 2160 億元。
大陸已經初步實作了 PEMFC 全産業鍊的國産化，逐漸發展到産業規模持續擴張、基礎設施逐漸完善的産業化初期階段。2017 年以來，國内燃料電池系統核心技術取得顯著進步， 初步掌握了整車、動力系統與關鍵部件的關鍵技術，基本建立了具有自主知識産權的燃料 電池轎車與燃料電池城市客車動力系統技術平台，實作了百輛級動力系統與整車的生産能 力。大陸燃料電池汽車行業已基本形成以整車制造及燃料電池系統為牽引的燃料電池汽車 供應鍊和産業鍊體系，産業鍊覆寫燃料電池汽車整車、燃料電池系統及零部件，以及加氫、 制氫、儲氫等環節。
氫能在交通領域的應用将逐漸向長續航、大載重的場景過渡。根據氫藍時代常務副總裁曹 桂軍在 2021 勢銀氫能與燃料電池産業年會上發表的《燃料電池系統開發與多場景應用》 的主題演講，預計 2025 年燃料電池系統主要額定功率為 130~180kW，燃料電池系統最大 額定功率将大于 180kW，氫能在交通領域的應用将逐漸向長續航、大載重的場景過渡。
截至 2021 年，國内燃料電池系統技術水準已遠超燃料電池技術發展路線中規劃的水準。根據氫藍時代動力科技有限公司常務副總裁曹桂軍在 2021 勢銀氫能與燃料電池産業年會 上發表的《燃料電池系統開發與多場景應用》的主題演講，電堆的國産化率和技術名額快 速提升。其中，單堆功率從 45~60kW 提升至 150~200kW；電堆功率密度從 2.5kW/L 提 升至 4~4.5kW/L；關鍵零部件國産化率從 50%提升至 90~98%；系統內建度從 300W/kg 提升至 450W/kg；環境适應性普遍提高，一般可達到-30℃冷啟動；基礎材料不斷突破， 産業化加速，系統成本下降趨勢明顯，電堆價格可低于 2000/kW，系統成本可低于 5000/kW。預計 2025 年燃料電池系統主要額定功率為 130~180kW，燃料電池系統最大額 定功率将大于 180kW，氫能在交通領域的應用将逐漸向長續航、大載重的場景過渡。
國内主流燃料電池系統廠商的技術名額領先行業。根據高工氫電，在系統體積功率密度方 面，國内燃料電池系統已達成的技術名額與燃料電池技術發展路線中規劃的功率密度 350W/kg 相比，已經優于該目标 1.6~2.0 倍，例如：億華通 G20+、上海重塑 Prisma 鏡星 12+、氫時代 QSD-150、國鴻氫能鴻途 G110 的品質功率密度分别為 810W/kg、702W/kg、 603W/kg、555W/kg；在額定功率方面，億華通 G20+、氫時代 QSD-150 達到了 240kW、 150.7kW，上海重塑 Prisma 鏡星 12+、上海捷氫 PROMEP4H、雄韬股份 VISH-130B 達 到了 130kW，還有頭部企業超過 160 kW。電堆方面，國鴻氫能的鴻芯 GI 品質功率密度 超過 3.8 kW/L，神力科技的 SFC-C9 達到 4.3 kW/L，均超過燃料電池技術發展路線中規 劃的 2.5 kW/L 的功率密度規劃。
燃料電池系統：行業市場集中度維持高位，基于對政策和未來市場前景的良好預期，進入 的企業持續增加，市場集中度有下降趨勢。2017 年~2022 年 3 月，工信部燃料電池推薦 車型數量累計配套燃料電池系統前三名分别為：億華通、重塑科技、國鴻氫能，分别有 137、89、86 款燃料電池系統進入推薦車型數量配套。
電堆競争格局：國鴻氫能電堆國内累計市占率超過 50%，排名第一。根據 GGII 的統計， 2015~2021 年，國鴻氫能電堆累計配套氫燃料電池車約 5000 套，市占率 50%，排名第一；神力科技、新源動力電堆分别累計配套氫燃料電池車 1000、1000 輛，位列二、三。2021 年，中國電堆出貨量為 757MW，同比增長 128%，出貨量 TOP10 電堆企業分别為國鴻氫 能、氫晨科技、神力科技、愛德曼、清能股份、氫璞創能、濰柴動力、國電投氫能、東方 氫能、航天氫能（上海）。
車載儲/供氫系統：70MPa IV 型瓶量産準備中，核心材料和部件開始導入 國産供應商
按照《氫能産業發展中長期規劃（2021-2035 年）》規劃，到 2025 年氫燃料電池車輛保有 量約 5 萬輛，未來 4 年車載儲氫系統累計市場規模為 48 億元，根據各地方政府規劃的 2025 年推廣氫燃料電池汽車數量累計 8 萬輛，未來 4 年車載儲氫系統累計市場規模為 77 億元，如果燃料電池系統在商用車領域全面推廣，年銷量達到 180 萬輛車，潛在年需求為 1532 億元。
根據《氫燃料電池汽車車載高壓儲氫瓶報告》目标， 2023 年大陸将具備 70MPa IV 型儲 氫瓶批量生産能力。IV 型儲氫瓶相較于Ⅲ型瓶具備明顯優勢：1）輕量化：客車車頂可以 裝載 1200~2000 升壓縮氣體能源；2）比Ⅲ型瓶降低 70%氫耗；3）公路運輸支援 1000 公裡續航裡程。4）營運成本比 III 型瓶低 60-70%。目前國内主要應用 35MPa 和 70MPa Ⅲ型瓶，國際市場廣泛使用 70MPaIV 型瓶。（報告來源：未來智庫）
DOE 對儲氫系統降本目标提出了要求，2025 年儲氫系統成本為 1500 美金/輛，2030 年為 1330 美金/輛。
III 型儲氫瓶碳纖維占系統總成本的 63%~65%，IV 型儲氫瓶碳纖維占系統總成本的 77%~78%，碳纖維國産化是儲氫瓶降本的關鍵。國内用于 IV 型瓶的碳纖維産品在性能上 接近國際領先水準，批次穩定性提高後，有望實作國産替代。21 年初開始，主要供應商日 本東麗收緊碳纖維供應（源于政府壓力），國内供應商在優先滿足航天軍工領域應用外僅 有少部分量可以供應。國内主流儲氫瓶企業碳纖維近兩年逐漸開始國産化小批量替代。
國内車載儲氫系統市場格局從集中逐漸走向分散。國外 70MPa 氫氣瓶研究起步較早，應 用相對成熟，主要機構包括挪威 HexagonComposites、美國 Quantum、日本豐田、南韓 ILJINComposite 等，目前産品以Ⅳ型瓶為主，儲氫密度均在 5.0wt%左右。2021 年中國車 載儲氫系統出貨量前五企業集中度（CR5）為 80.23%，相較 2020 年下降 7.33pct，比 2019 年下降 17.31pct。2020~2021 年前三家分别為國富氫能、舜華新能源、科泰克。2019~2021 年國富氫能市占率從 43.7%下降到 37.9%，保持第一，逐年略有下降。
車載儲氫瓶組市場參與主體逐年增多，市場集中度下降，競争性增強。2021 年國内市場 出貨量前三企業集中度為 76.95%，持續下降。2019 年國内儲氫瓶供應商前 5 家分别為國 富氫能、科泰克、天海工業、中材科技、斯林達。2020 年中集安瑞科開始參與市場競争。2019~2021 年，國富氫能市場出貨量市占率從 51.3%下降至 35.6%，仍位居第一。
大容積 IV 型瓶開始量産準備，中集安瑞科有望後來居上。國内主要以搭載 35MPaⅢ型瓶 為主， 70MPaⅢ型瓶在樣車或小批量車型應用。GGII 統計，2021 年中國市場車載儲氫瓶 出貨量為 30284 支/yoy+122.43%， 70 MPa 儲氫瓶出貨量達到 1203 支，出貨量占比達到 4%。IV 型瓶的開發技術難度高，存在結構設計、材料加工、長絲束碳纖維批量化、碳纖 維纏繞技術等多重門檻，技術瓶頸較高。國内部分企業為加快技術發展步伐，采用技術引 進方式涉入 IV 型儲氫瓶市場，代表性企業有中集安瑞科、佛吉亞斯林達等企業。國富氫能、 天海工業、亞普股份、奧揚科技等采用自研方式進行 IV 型儲氫瓶量産準備。
3 使用成本：綠氫制備+儲運+加氫站建設
綠氫規模：風光裝機規模上升催生氫儲能大市場，電價下降保障下遊應用
在 2030 年碳達峰願景下，我 國氫氣的年需求量預期達到 3715 萬噸，在終端能源消費中占比約為 5%；在 2060 年碳中 和願景下，大陸氫氣的年需求量将增至 1.3 億噸左右，在終端能源消費中占比約為 20%。
預計 2030 年，電解水制氫占比将從 20 年的 1.5%提升至 10%，産量約為 372 萬噸。根據 《中國氫能及燃料電池産業手冊（2020 年）》，2020 年國内氫氣産量約 3342 萬噸，電解 水制氫為 50 萬噸，占比 1.5%。2030、2040、2050、2060 年，電解水制氫占比将逐漸提升到 10%、25%、45%、70%。
雙碳目标明确後，風電發電戰略地位提升。根據國家能源局最新消息：2021 年大陸風電 和光伏發電新增裝機規模達到 100.54GW，其中風電新增 47.57GW，光伏發電新增 52.97GW。我們預計 2025/2030 年中國風電/光伏總新增裝機容量為 193/237GW，到 2025/2030 年中國風電/光伏總裝機容量為 1281/2390GW。
要實作 2030 年綠氫産量 372 噸，需要 155GW 光伏裝機。若以光伏發電制備綠氫，按光 伏每年工作 1200 小時計算，每 GW 裝機每年發電量是 12 億度，可以生産氫 2.4 萬噸，生 産 372 萬噸氫氣需要 155GW 的光伏裝機。
我們預計 2025 年/2030 年中國電解水制氫系統累計市場規模分别為 128/1189 億元。根據 發改委 2022 年 3 月 23 日釋出的《氫能産業發展中長期規劃（2021-2035 年）》，規劃到 2025 年，可再生能源制氫量達到 10-20 萬噸/年，2025 年電解水制氫系統累計市場空間為 64~128 億元。根據《中國氫能産業發展報告（2020）》預測，随電解水制氫裝備成本下降 和風光裝機量增長，2030 年可再生氫産量約為 372 萬噸，需部署電解槽系統裝機 65GW。電解槽是電解水制氫系統的核心部分，預計 2030 年累計市場規模為 535 億元。
制氫成本的下降主要依靠電解槽技術進步、新能源電價下降。電價成本占制氫總成本的約 80%，是影響成本的主要因素；電解系統裝置成本：占總成本的 10%~20%。《中國氫能産 業發展報告（2020）》種提到制氫的目标：在電解水制氫比例加大的條件下，2025 年平均 制氫成本将不高于 20 元/kg；2030 年平均制氫成本将不高于 15 元/kg；2050 年平均制氫 成本将不高于 10 元/kg。
1）電解槽技術進步和規模化帶來的成本下降：
A．堿性電解槽國産化率高，成本低。堿性電解水制氫裝備大陸已國産化率達 95%，氫氣 閥門與儀表需進口。國産化的核心電解槽部件中，隔膜和電極技術水準與國外有差距，導 緻電流密度與能效較國外有差距，但國内成本優勢明顯。預計 2025 年/2050 年堿性電解系 統成本有望從 1250~2000 元/kW 降低到 600~1000 元/ kW 。
B．PEM 電解水制氫電解槽質子交換膜依賴進口，降本空間大。PEM 電解水制氫裝備國 産化率約 80%，核心部件國内具備生産能力，但膜樹脂、膜溶液等原材料多為進口。國内 PEM 電解水裝備已實作小規模商業化應用，但裝置成本降本空間大。PEM 電解系統成本 有望從 6000~12000 元/kW 降低至 800~2000 元/kW。
2）風光發電成本的下降。根據 CPIA 及 CWEA 的資料，我們測算，當電價降至 0.2 元 /kWh 時，電解水制氫成本将降低至 18 元/kg 左右。當電價降至 0.1 元/kWh 時，電解水制 氫成本将降低至 13 元/kg 左右。
氣态/液态/固态多種路線百家争豔，儲運技術進步助力全産業鍊降本
1）壓縮氣态儲氫：具有成本低、技術成熟等優點，在國内外均得到廣泛應用，不斷提升 壓力等級是技術更新的主要方向。目前運輸環節以長管拖車為主，20 MPaⅠ型瓶長管運氫車充裝量在 350kg 左右，Ⅱ型瓶 長管運氫車的充裝量在 450kg 以上，适用于短距離、小規模輸運。目前 30 MPa 長管拖車 已經量産，正往 50 MPa 壓力等級更新。加氫站内儲氫裝置使用站用分級儲氫瓶組國内技 術領先，目前 70MPa 加氫站配置的 90MPa 站内儲氫瓶組已基本實作國産化。管道輸氫是 實作氫氣大規模、長距離運輸的重要方式，建設成本較大，靈活性不夠，目前大陸僅有 100km 管道建設，2030 年大陸氫氣管道 有望達到 3000km。
2）低溫液态儲氫：在國外應用較多，國内應用僅限航天領域，民用領域處于示範營運階 段，我們預計 25 年以後有望成為主流儲運方式之一。液态儲氫運輸方式主要為液氫槽罐 車，單車運氫量可達 7000 公斤，适用于距較遠、運輸量較大的場合。目前，日本、美國 已将液氫罐車作為加氫站運氫的重要方式之一。大陸液氫主要應用于航空和軍工領域，民 用液氫發展緩慢，氫液化裝置主要由美國空氣産品、普萊克斯、德國林德等廠商提供。目 前大陸已經釋出液氫生産、貯存和運輸的國家标準，民用液氫領域已經彙聚了中科富海、 航天 101 所、國富氫能、鴻達興業等一批機構和企業，液氫儲運已經經入示範營運階段。
3）固态儲氫：使用貨車運輸，具有儲氫密度高、安全性好、氫氣純度高等優勢，技術複 雜，成本較高，尚無規模化使用。在國内，固體材料儲氫尚在技術提升階段，固體材料儲 氫已經在國外分布式發電、風電制氫、規模儲氫中得到示範應用。
壓力等級提升，可顯著降低氣态運氫成本，50MPa 長管拖車 500km 運輸成本 9.64 元/kg 。20MPa 長管拖車運氫一般适用于 200km 内的短距離和運量較少的運輸場景，随着距離增 加，50MPa 下的成本優勢越來越明顯。從經濟性角度出發，加大鋼瓶儲氫壓力勢在必行， 我們認為這将是未來高壓氣氫運輸的發展方向。
加氫站：裝置國産化規模化，推動加氫站投資下降
根據《中國氫能及燃料電池産業手冊（2020 版）》，美國、歐洲、日本和南韓 2030 年分别 規劃加氫站 5600 座，1000 座、1200 座和 900 座，預計 2030 年全球加氫站總數達 13710 座，2021-2030 年 CAGR=39%。
預計大陸加氫站 2025 /2030 年累計市場規模分别為 100/375 億元。關鍵假設：
1）根據中國氫能聯盟預測，2025 年建成加氫站 1000 座，2030 年 5000 座，2021~2025 年複合增速為 46.3%，2025~2030 年複合增速為 37.9%；
2）根據《中國氫能産業發展報告 2020》假設，500kg 加氫站 2020 年建設投資 1200 萬元， 預計 2025 年建設成本降低至 1000 萬元，2030 年降低至 750 萬元，國内加氫站建站總成 本有望下降超過 50%。
加氫站建設成本的下降主要來自于裝置生産規模擴大以及關鍵裝置如壓縮機、加氫機的國 産化，主要的關鍵裝置包括隔膜壓縮機、站内儲氫容器、預冷機等，成本占比分别為：30%、11%、7%；即使不考慮裝置國産化的因素，随着加氫站規模逐漸從 500kg 提升到 1500kg，加氫環節成本也會從 15.6kg 下降到 6.4kg。
4 産業鍊梳理
氫能産業鍊包含了上遊制氫、中遊儲運氫、加氫和下遊用氫等環節。上遊制氫可分為化石 燃料制氫、工業副産氫、電解水制氫等，中遊儲運氫可分為氣态、液态、固态儲運；下遊用氫主要側重燃料電池産業，氫燃料電池的應用是目前氫能産業發展的主要方向。
來源：華泰證券