2023年氫能發(fā)展研究報(bào)告

2023年氫能發(fā)展研究報(bào)告工能源清潔化時(shí)代，最清潔的氫能突出重圍氫能源被譽(yù)為21世紀(jì)最清潔能源，氫氣可作為燃料，與空氣中的氧氣結(jié)合，釋放出不包含任何污染氣體的水蒸氣，是時(shí)下最熱門(mén)的二次能源之一，屬于第三次能源革命的重點(diǎn)技術(shù)路線和攻關(guān)方向。氫能源產(chǎn)業(yè)鏈涉及多個(gè)行業(yè)多個(gè)領(lǐng)域，總體上可分為氫能源上游的供給和下游需求兩個(gè)方面。具體來(lái)看，氫能源產(chǎn)業(yè)鏈的供給端包括上游制氫、中游儲(chǔ)運(yùn)氫和加氫站建設(shè)等三大環(huán)節(jié)；氫能源產(chǎn)業(yè)鏈的需求端則為下游氫能源的綜合運(yùn)用環(huán)節(jié)。圖表：氫能源產(chǎn)業(yè)儲(chǔ)分為上游制氫、中游儲(chǔ)運(yùn)氫以及下游氫能的綜合應(yīng)用等環(huán)節(jié)資料來(lái)源:中國(guó)氫能聯(lián)盟,澤平宏觀“雙碳”承諾下，能源清潔化成為大勢(shì)所趨，氫能源產(chǎn)業(yè)鏈以其清潔化的優(yōu)勢(shì),正處于從導(dǎo)入期過(guò)渡到發(fā)展期的上升階段當(dāng)中，迸發(fā)出巨大的潛力，未來(lái)有望在諸多清潔能源的技術(shù)路線中脫穎而出。我國(guó)氫能源相關(guān)政策陸續(xù)出臺(tái)，產(chǎn)業(yè)鏈正在形成。2017年開(kāi)始，《中國(guó)燃料電池汽車(chē)發(fā)展路線圖》、《中國(guó)氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書(shū)》陸續(xù)對(duì)氫能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)路線作出指引。2023年，《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》、《關(guān)于深入打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的意見(jiàn)》、《“十四五”節(jié)能減排綜合工作方案》，對(duì)氫能全產(chǎn)業(yè)商業(yè)化發(fā)展規(guī)劃作出更高要求。2023年3月，國(guó)家發(fā)改委和能源局聯(lián)合發(fā)布《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃》，提出了氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展各階段目標(biāo)：到2025年，基本掌握氫能源產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)的核心技術(shù)和制造工藝，可再生能源制氫量達(dá)到10-20萬(wàn)噸/年，部署建設(shè)一批加氫站，爭(zhēng)取燃料電池車(chē)輛保有量約達(dá)到5萬(wàn)輛，實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排100-200萬(wàn)噸/年。到2030年，形成較為完備的氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系、清潔能源制氫及供應(yīng)體系，有力支撐碳達(dá)峰目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。到2035年，形成氫能多元應(yīng)用生態(tài)，可再生能源制氫在終端能源消費(fèi)中的比例明顯提升。目前氫能源正處于爆發(fā)前夜，各環(huán)節(jié)技術(shù)正處于不斷突破和迭代的窗口期，商業(yè)化進(jìn)程加速，應(yīng)用落地情況振奮人心。有望成為繼光伏、風(fēng)電和鋰電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈后，5至10年內(nèi)清潔能源中最具希望的領(lǐng)域之一。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)說(shuō)，氫作為世界上占比達(dá)到75%左右的元素，未來(lái)氫能可廣泛用于能源企業(yè)、交通運(yùn)輸、工業(yè)用戶、商業(yè)建筑等領(lǐng)域，是實(shí)現(xiàn)我國(guó)能源清潔化的關(guān)鍵一環(huán)。氫能源既可以通過(guò)燃料電池技術(shù)應(yīng)用于汽車(chē)、軌道交通、船舶等領(lǐng)域，降低長(zhǎng)距離高負(fù)荷交通對(duì)石油和天然氣的依賴(lài)；還可以利用燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)、燃料電池技術(shù)以及氫儲(chǔ)能技術(shù)，應(yīng)用于分布式和集中式發(fā)電，為家庭住宅、商業(yè)建筑等供暖供電。圖表：氫能源下游燃料電池用途十分廣泛，是實(shí)現(xiàn)能源清潔化的關(guān)鍵一環(huán)資料來(lái)源:公開(kāi)資料,澤平宏觀2氫儲(chǔ)能：大規(guī)模、長(zhǎng)周期的綠電存儲(chǔ)方案氫儲(chǔ)能是一種依靠化石能源、電解水制氫，將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為氫能的儲(chǔ)能形式。氫儲(chǔ)能以其清潔性和強(qiáng)大儲(chǔ)能特性，被視為未來(lái)能源革命的顛覆性技術(shù)方向，必然能在未來(lái)的儲(chǔ)能市場(chǎng)中占據(jù)一席之地。相對(duì)于其他儲(chǔ)能方式，氫儲(chǔ)能具備諸多優(yōu)勢(shì)。一是氫能源可通過(guò)利用直流電，直接電解地球上及其豐富的水得到氫氣，原料簡(jiǎn)單，沒(méi)有資源焦慮問(wèn)題。氫能可作為有效媒介，將無(wú)法上網(wǎng)或難以利用的棄光或棄風(fēng)資源儲(chǔ)存起來(lái)，解決新能源發(fā)電間隙性、隨機(jī)性導(dǎo)致的廢棄問(wèn)題，成為新型電力系統(tǒng)的有效補(bǔ)充。二是極強(qiáng)的時(shí)間和空間維度跨越性。光伏、風(fēng)電與水電等新型能源發(fā)電存在季節(jié)性波動(dòng)，如夏季雨水充足、冬季雨水稀少；夏季光照充足而冬季光照較少等。除了在季節(jié)上存在波動(dòng)之外，新能源發(fā)電在空間分布上也極不均勻。以光伏發(fā)電為例，我國(guó)光照資源分布呈現(xiàn)出“西豐東貧”的格局。而從能源消費(fèi)的格局來(lái)講，以“胡煥庸線”為近似分界線，我國(guó)中東部地區(qū)能源消費(fèi)量占全國(guó)比重超過(guò)70%。在此基礎(chǔ)上，為保證能源消費(fèi)量更大的地區(qū)新能源發(fā)電成本更低、用量更充足，長(zhǎng)距離的能源資源運(yùn)輸不可避免。氫儲(chǔ)能具備更長(zhǎng)的儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)以及極高的儲(chǔ)存容量，有望成為長(zhǎng)時(shí)間、跨區(qū)域儲(chǔ)能的有效解決方案。在儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)上，氫儲(chǔ)能基本沒(méi)有剛性的儲(chǔ)存容量限制，可根據(jù)需要滿足數(shù)天、數(shù)月乃至更長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)能需求，平滑可再生能源季節(jié)性的波動(dòng)。在跨區(qū)域流動(dòng)上，氫能的轉(zhuǎn)移更為靈活，其運(yùn)輸不受輸配電網(wǎng)絡(luò)限制，可實(shí)現(xiàn)能量跨區(qū)域、長(zhǎng)距離、不定向移動(dòng)。圖表：全球光伏發(fā)電空間金布不均，我國(guó)呈現(xiàn)“西豐東貧”的格局1ong-termaverageofd-i1y∕yeadysumMIySUm：jj^HHHHHI3?23?64.044 48 52566064^^kWh4wpYeBrty5： <7308761022H6β13U1461160717531899~2045—2191~~2337> 資料來(lái)源:世界銀行/SA,澤平宏觀注:該地圖以全球光伏電池板以同一固定角度面向赤道為假得到全球光伏發(fā)電量分布情況其中紅色越深代表每千瓦螺值的太陽(yáng)光照射下產(chǎn)生的電量越多。資料來(lái)源JozSc遼川砂匕澤平宏觀三是極大的能量密度和熱值。在能量密度上，氫儲(chǔ)能的能量密度可達(dá)到140MJ∕kg,是鋰電池等電化學(xué)儲(chǔ)能的100多倍，可以以更小的體積存儲(chǔ)更多的能量，有效避免能量浪費(fèi)的現(xiàn)象。在熱值上，氫氣熱值可達(dá)120MJ∕kg,是煤炭、天然氣和石油等傳統(tǒng)化石能源的3倍。隨著相關(guān)技術(shù)的成熟，未來(lái)氫儲(chǔ)能能夠滿足大規(guī)模、低成本、長(zhǎng)周期、高能量密度的電能儲(chǔ)存的技術(shù)需求，有效解決集中式、大規(guī)模的綠電棄電難題。氫能有望成為繼抽水蓄能和鋰離子電池儲(chǔ)能后的又一主流儲(chǔ)能方式，成為我國(guó)新型儲(chǔ)能系統(tǒng)的強(qiáng)力補(bǔ)充。圖表：相對(duì)于其他傳統(tǒng)化石能源，氫能熱值更高圖表：氫儲(chǔ)能與電化學(xué)儲(chǔ)能對(duì)比國(guó)內(nèi)企業(yè) 氧儲(chǔ)能 電化學(xué)儲(chǔ)能 儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)小時(shí)一年分鐘一小時(shí)最大儲(chǔ)存容量TWh級(jí)Gfh級(jí)能量轉(zhuǎn)換效率較低（電能一氫能）較高（電能T化學(xué)能）能量密度140MJ∕kg<1MJ∕kg適用場(chǎng)景跨季節(jié)和跨區(qū)域的能量轉(zhuǎn)移短期、高頻波動(dòng)的電儲(chǔ)能資料來(lái)源:JaSc而麗c,CN石SA,澤平宏觀2.1關(guān)鍵技術(shù)一：制氫技術(shù)氫儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展需要重點(diǎn)關(guān)注制氫技術(shù)和氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)兩大環(huán)節(jié)。在制氫環(huán)節(jié)上，當(dāng)前化石能源制氫和工業(yè)副產(chǎn)氫占據(jù)主流。具體來(lái)看，我國(guó)制氫來(lái)源60%以上為煤制氫，19%天然氣制氫，18%工業(yè)副產(chǎn)氫，僅1%為電解水制氫。圖表：我國(guó)氫源主要以化石能源制氫和工業(yè)副產(chǎn)氫為主資料來(lái)源:中國(guó)煤炭產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)澤平宏觀但化石能源制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫存在碳排放量高、氫氣純度低等缺陷。按照碳足跡的概念，目前氫能源的清潔性仍然是個(gè)偽命題。長(zhǎng)期來(lái)看，電解水制氫仍然是最理想的制氫方式。隨著其技術(shù)和成本的不斷突破，未來(lái)將會(huì)形成光伏、風(fēng)電，尤其是棄光、棄風(fēng)以及棄電等清潔能源電解水制氫儲(chǔ)能的新能源產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)?；茉粗茪浜凸I(yè)副產(chǎn)氫將會(huì)成為短期內(nèi)氫能源走向完全清潔化的過(guò)渡方案。未來(lái)通過(guò)綠色能源電解水制氫氣，是將其他形式能源轉(zhuǎn)化為氫能存儲(chǔ)的關(guān)鍵。在此環(huán)節(jié)中，一是需要重點(diǎn)關(guān)注制氫的用電成本，二是要關(guān)注電解槽技術(shù)的突破。用電方面，電解水制氫技術(shù)通過(guò)向電解質(zhì)水溶液中通入直流電，將水分解成氫氣和氧氣。從制氫總成本來(lái)看，整個(gè)制氫環(huán)節(jié)成本以電費(fèi)為主，占比超過(guò)60%,是未來(lái)需要重點(diǎn)突破的環(huán)節(jié)。電解技術(shù)方面，電解水制氫系統(tǒng)由電解槽、電力轉(zhuǎn)換模塊、水循環(huán)系統(tǒng)、氫氣處理系統(tǒng)等組成，其中電解槽是電解水制氫的核心部分，由槽體、陽(yáng)極和陰極組成，多數(shù)用隔膜將陽(yáng)極室和陰極室隔開(kāi)。制氫系統(tǒng)成本包含在電解水制氫總成本的固定成本范圍內(nèi)，電解槽占制氫系統(tǒng)總成本的40%-50%°由于純水的電離度很小，導(dǎo)電能力低，屬于典型的弱電解質(zhì)，所以需要加入氫氧化鈉、氫氧化鉀等更強(qiáng)的電解質(zhì)，以加強(qiáng)溶液的導(dǎo)電能力。因此根據(jù)電解質(zhì)和隔膜的不同可分為堿性電解水制氫技術(shù)（AWE）〉質(zhì)子交換膜電解水制氫技術(shù)（PEM）以及固體氧化物電解制氫（SOE）技術(shù)等。目前我國(guó)主流電解槽技術(shù)有：堿性電解槽、質(zhì)子交換膜電解槽技術(shù)。由于質(zhì)子交換膜和伯電極催化劑等關(guān)鍵組件成本較高，導(dǎo)致質(zhì)子交換膜電解槽的制造成本為相同規(guī)模堿性電解槽的3~5倍。因此我國(guó)以堿水電解制氫為主，已有數(shù)十年應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)相對(duì)更為成熟，質(zhì)子交換膜純水電解制氫在小范圍內(nèi)運(yùn)用。相對(duì)來(lái)說(shuō)，質(zhì)子交換膜電解槽技術(shù)具有反應(yīng)無(wú)污染、槽體結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行更加靈活、更適合可再生能源波動(dòng)性等優(yōu)點(diǎn)，目前已有越來(lái)越多的新建綠電制氫項(xiàng)目開(kāi)始選擇使用質(zhì)子交換膜電解槽技術(shù)，有加速趕超的趨勢(shì)。隨著氫能源產(chǎn)業(yè)鏈商業(yè)模式逐步成熟，氫氣需求的增加將不斷提升質(zhì)子交換膜電解槽的工作時(shí)長(zhǎng)，會(huì)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)質(zhì)子交換膜電解槽成本的下降，疊加可再生能源電力成本的下降，最終質(zhì)子交換膜電解槽制氫技術(shù)的成本會(huì)低于堿性電解槽。因此未來(lái)電解水制氫成本的下降除了需要實(shí)現(xiàn)用電成本的下降外，還需要實(shí)現(xiàn)電解槽技術(shù)進(jìn)一步突破，挖掘更低成本并能大幅商業(yè)化的電解槽技術(shù)。圖表：電解水制氫總成一一一

資料來(lái)源:IRENA,澤平宏觀■電解槽■電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)■水循環(huán)系統(tǒng)■氫氣處理系統(tǒng)■其他圖表：質(zhì)子交換膜電解槽制氫成本降低，主要看電費(fèi)和總工作時(shí)長(zhǎng)Ss麒事0.4Λ√KWh03也KAVh——0.2元∕KΛVh0ΛΛΛ√KWh00c√S3Dgω口OR9QDO7工作時(shí)間：h資料來(lái)源北極星氫能網(wǎng)澤平宏觀2.2關(guān)鍵技術(shù)二：氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)氫能源的儲(chǔ)存形式主要有基于材料和基于物理的儲(chǔ)存兩種技術(shù)路線。在基于材料的儲(chǔ)存中，氫儲(chǔ)存在金屬氫化物（固體介質(zhì)）、液氫載體、材料表面儲(chǔ)存等三種不同的介質(zhì)中，技藝還有待開(kāi)發(fā)。在基于物理儲(chǔ)存的技術(shù)路線中，氣態(tài)儲(chǔ)氫和液態(tài)儲(chǔ)氫為兩種主要儲(chǔ)氫形式，也是目前階段氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)重點(diǎn)突破的兩大儲(chǔ)氫方式。一是高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫。主要通過(guò)儲(chǔ)氫瓶或儲(chǔ)氫罐存儲(chǔ)氣氫，是我國(guó)目前最為常見(jiàn)的儲(chǔ)氫方式，技術(shù)更為成熟，從原材料到儲(chǔ)氫瓶的發(fā)展上都呈現(xiàn)出日益完善的趨勢(shì)。具體來(lái)看，原材料方面，我國(guó)如碳纖維等高壓儲(chǔ)氫瓶的關(guān)鍵原材料的國(guó)產(chǎn)化程度在逐年提升。早期由于研發(fā)起步晚、原材料性能差等原因，碳纖維多以進(jìn)口為主，但近年進(jìn)口占比已從2015年的80%以上下降到2023年60%左右。隨著國(guó)家對(duì)新能源、新材料的重視，未來(lái)碳纖維生產(chǎn)工藝的日臻完善、規(guī)模效應(yīng)逐漸顯現(xiàn)，碳纖維生產(chǎn)的單位成本逐年下降，其國(guó)產(chǎn)化還會(huì)進(jìn)一步提速，我國(guó)氣氫儲(chǔ)能也將進(jìn)一步發(fā)展，迸發(fā)出更加巨大的潛力。2015 2016 2017 2018 2019 2020資料來(lái)源:公開(kāi)資料澤平宏觀另外氣態(tài)儲(chǔ)氫瓶也日益向輕質(zhì)化和高能量密度的方向改善，與氣態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)發(fā)展更快的國(guó)家靠攏。目前國(guó)外主流氣氫存儲(chǔ)系統(tǒng)多為質(zhì)量更輕、工作壓力更大、能儲(chǔ)存更多氫氣的70MPa塑料內(nèi)膽纖維,纏繞團(tuán)型瓶組。而我國(guó)則以30MPa的團(tuán)型瓶為主。但近年來(lái)，隨著車(chē)載儲(chǔ)氫瓶的興起，我國(guó)儲(chǔ)氫罐逐漸向更輕質(zhì)化、儲(chǔ)存密度更高的70MPa團(tuán)型瓶靠攏，已有相當(dāng)數(shù)量的國(guó)內(nèi)企業(yè)開(kāi)始布局IV型瓶的技術(shù)研發(fā)與制造。二是液氫的儲(chǔ)氫方式已在多個(gè)領(lǐng)域取得突破。在產(chǎn)能方面，世界范圍看，全球目前已有數(shù)十座液氫工廠，總產(chǎn)能約為470噸/天。其中，美國(guó)液氫產(chǎn)能約300噸/天，歐洲約20噸/天，日本40噸/天，國(guó)內(nèi)產(chǎn)能約為5噸/天。在應(yīng)用領(lǐng)域,我國(guó)液氫應(yīng)用目前多用于軍工及航天領(lǐng)域，未來(lái)有逐步引入民用的趨勢(shì)，而國(guó)外液氫則進(jìn)入高速發(fā)展的快車(chē)道。液氫率先在歐美民用市場(chǎng)逐漸成熟，目前美國(guó)1/3加氫站為液氫儲(chǔ)氫模式，液氫民用占據(jù)主流市場(chǎng)，其中33.5%用于石油化工行業(yè)，37.8%用于電子、冶金等其他行業(yè)，10%左右用于燃料電池汽車(chē)加氫站，僅有18.6%的液氫用于航空航天和科研試驗(yàn)。在液氫的運(yùn)輸上，2023年日本首次實(shí)現(xiàn)將液氫作為能源進(jìn)口的形式，通過(guò)液氫貨船進(jìn)口液氫。這標(biāo)志著未來(lái)有望形成全球氫能供應(yīng)鏈，進(jìn)入氫能發(fā)展的新時(shí)代。在材料存儲(chǔ)的技術(shù)路線上，包括金屬氫化物（固體介質(zhì)）儲(chǔ)氫、有機(jī)液體儲(chǔ)氫在內(nèi)的諸多存儲(chǔ)儲(chǔ)氫技術(shù)大多仍處于研究階段,還有待突破，有望在未來(lái)技術(shù)成熟下成為氫能源市場(chǎng)商業(yè)化的補(bǔ)充。圖表：儲(chǔ)氫技術(shù)路線主要內(nèi)容儲(chǔ)氫方式 分類(lèi) 概況 基于物理的儲(chǔ)氫方式高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫發(fā)展成熟，廣泛運(yùn)用于車(chē)用氫能領(lǐng)域，儲(chǔ)氫瓶升級(jí)到70MPa1V型瓶液態(tài)儲(chǔ)氫國(guó)外約70%使用液氫運(yùn)輸，安全有保障。我國(guó)處于航空航天領(lǐng)域向民用過(guò)渡階段基于材料的儲(chǔ)氫方式金屬氧化物儲(chǔ)氫大多處于研發(fā)試驗(yàn)階段，或是未來(lái)重要發(fā)展方向有機(jī)液體儲(chǔ)氫材料表面儲(chǔ)氫資料來(lái)源:公開(kāi)資料,澤平宏觀氫儲(chǔ)能眾多技術(shù)并行，各有優(yōu)劣，未來(lái)技術(shù)突破值得期待。具體來(lái)看，高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫具有成本低、充放氣速度快和使用溫度低等優(yōu)點(diǎn)。但儲(chǔ)量小、耗能大，需要耐壓容器壁，存在氫氣泄露與容器爆破等不安全因素的缺點(diǎn)也較為明顯。液態(tài)儲(chǔ)氫儲(chǔ)量大，安全性更高但所需溫度低，對(duì)儲(chǔ)存容器要求高。未來(lái)高安全性、低成本、能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)膬?chǔ)氫方式亟待開(kāi)發(fā)，引領(lǐng)氫儲(chǔ)能進(jìn)入全面產(chǎn)業(yè)化時(shí)代。3氫燃料電池：氫能源應(yīng)用落地的關(guān)鍵抓手氫燃料電池以氫為燃料，是將氫能轉(zhuǎn)化為其他形式能源的關(guān)鍵，具有能量轉(zhuǎn)換效率高、零排放、無(wú)噪聲等優(yōu)點(diǎn)，是氫能源下游未來(lái)最具爆發(fā)潛力的應(yīng)用環(huán)節(jié)。燃料電池從組成上分為電堆和支持系統(tǒng)兩大部分，前者是核心動(dòng)力組件，后者由空氣壓縮機(jī)、加濕器、燃料回路、空氣回路等支持組件構(gòu)成。燃料電池工作時(shí)一般會(huì)經(jīng)過(guò)如下三個(gè)過(guò)程，第一，進(jìn)行反應(yīng)的氫氣先在氣體擴(kuò)散層內(nèi)擴(kuò)散；第二，氫氣被催化劑層的催化劑吸附后離解；第三，氫離子從燃料電池的陽(yáng)極通過(guò)質(zhì)子交換膜到達(dá)陰極與氧氣反應(yīng)，電子通過(guò)外電路到達(dá)陰極產(chǎn)生電。只要向燃料電池的陽(yáng)極和陰極持續(xù)供給氫氣和氧氣或空氣，外電路就會(huì)持續(xù)產(chǎn)生直流電。圖表：質(zhì)子交換膜燃料電池工作原理圖外電路電流方向資料來(lái)源:公開(kāi)資料,澤平宏觀近年來(lái)氫燃料電池的出貨量主要集中在交通運(yùn)輸、便攜式發(fā)電和固定發(fā)電站等新能源領(lǐng)域，其中交通運(yùn)輸領(lǐng)域?yàn)槿剂想姵叵掠沃攸c(diǎn)應(yīng)用環(huán)節(jié)，未來(lái)大有可為。據(jù)E4Tech數(shù)據(jù)，2023年全球交通運(yùn)輸用燃料電池出貨量為994乂0,近五年的年復(fù)合增長(zhǎng)率CAGR高達(dá)34.1%o交通運(yùn)輸領(lǐng)域出貨量占全球燃料電池出貨量的比例從2015年的38.2%提升至2023年的75.4%,呈現(xiàn)出逐年迅速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。隨著技術(shù)的突破,燃料電池汽車(chē)行業(yè)將從導(dǎo)入期步入到發(fā)展期，大幅商業(yè)化成為可能，氫能源汽車(chē)將成為燃料電池最為關(guān)鍵的應(yīng)用領(lǐng)域之一，未來(lái)也將保持高速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。圖表：全球燃料電池出貨量快速增長(zhǎng)，以交通運(yùn)輸領(lǐng)域?yàn)橹?.1資料來(lái)源:￡4丁。由,澤平宏觀3.2技術(shù)拆解：氫燃料電池看電堆，電堆關(guān)鍵看膜電極燃料電池汽車(chē)由燃料電池電堆、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力電池和高壓儲(chǔ)氫罐等結(jié)構(gòu)組成，相較鋰電池汽車(chē)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。燃料電池可以應(yīng)用在商用車(chē)和乘用車(chē)兩類(lèi)車(chē)中，其中包括大中型客車(chē)、叉車(chē)以及重型卡車(chē)等搭載乘客或運(yùn)輸貨物的大、中型車(chē)輛，以及轎車(chē)、SUV以及輕型客車(chē)等小、微型車(chē)輛。資料來(lái)源:AIternativeFueIsDataCemer,澤平宏觀對(duì)比鋰電池汽車(chē)，燃料電池汽車(chē)具備無(wú)污染、加氫快、續(xù)航里程長(zhǎng)、電池使用壽命長(zhǎng)等諸多優(yōu)勢(shì)。未來(lái)隨著儲(chǔ)氫和燃料電池技術(shù)的成熟，燃料電池汽車(chē)逐漸商業(yè)化，有望成為汽車(chē)電動(dòng)化趨勢(shì)的有效補(bǔ)充，成為第三次能源革命中的關(guān)鍵一環(huán)。圖表：氫儲(chǔ)能與電化學(xué)儲(chǔ)能對(duì)比項(xiàng)目氫能源汽車(chē)鋰電池汽車(chē)原料氫氣可從水中制得，僅催化劑涉及重金屬，未來(lái)用量有大幅減少的趨勢(shì)。鋰電池生產(chǎn)要用到鉆酸鋰、銅、鋁、榛等 大量的重金屬。 充電或加氫速度加氫站加氫只需要3至5分鐘，與加油無(wú) 異。 根據(jù)電池類(lèi)別充電時(shí)長(zhǎng)不等，但平均充電 時(shí)長(zhǎng)仍較長(zhǎng)。 續(xù)航情況續(xù)航里程長(zhǎng)，可輕松達(dá)到50Okm以上，主要跟汽車(chē)的我氫量相關(guān)，可以通過(guò)快速增加氫燃料來(lái)提升續(xù)航能力。與電池性能有關(guān)，目前普遍在50Okm左右，難以短時(shí)間內(nèi)通過(guò)充電續(xù)航。電池使用壽命電池的電極只作為化學(xué)反應(yīng)的場(chǎng)所和導(dǎo)電的通道，自身不參與反應(yīng)，因此沒(méi)有損耗，電池壽命較長(zhǎng)。跟電池類(lèi)別有關(guān)，一般在10年以下。資料來(lái)源:公開(kāi)資料,中國(guó)氫能聯(lián)望,澤平宏觀氫燃料電池汽車(chē)的成本結(jié)構(gòu)與鋰電池汽車(chē)相似，不過(guò)燃料電池系統(tǒng)組成更加復(fù)雜。總結(jié)一句話，燃料電池技術(shù)主要看電堆，電堆關(guān)鍵看膜電極。電堆是燃料電池系統(tǒng)最核心的部分，成本占燃料電池成本的59%。電堆主要由多層膜電極、雙極板堆疊而成，其中膜電極是燃料電池中多項(xiàng)物質(zhì)傳輸和發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的場(chǎng)所，由質(zhì)子交換膜、催化劑與氣體擴(kuò)散層組成，占燃料電池電堆成本的65%,是其核心部件。膜電極是燃料電池的〃心臟〃，其制備技術(shù)不但直接影響電池性能,而且對(duì)降低電池成本、提高電池比功率與比能量等至關(guān)重要?？梢哉f(shuō)，膜電極對(duì)于燃料電池的重要性，就相當(dāng)于正極材料對(duì)于鋰電池的重要性。圖表：燃料電池汽車(chē)關(guān)鍵看燃料電池系統(tǒng)，電池系統(tǒng)關(guān)鍵看電堆燃料電池汽車(chē)成本構(gòu)成氣供給系燃料電池系統(tǒng)成本構(gòu)成直流電壓變換

器資料來(lái)源:新材料在線中商情報(bào)網(wǎng)澤平宏觀圖表：燃料電池電堆成本以膜電極為主其他7匏氣供給系統(tǒng)翼他電池系電驅(qū)動(dòng)資料來(lái)源:中商情報(bào)網(wǎng)美國(guó)能源局澤平宏觀市場(chǎng)進(jìn)程：先商用、后乘用，解決汽車(chē)電動(dòng)化和智能化的耗電問(wèn)題未來(lái)汽車(chē)將迎來(lái)電動(dòng)化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化和共享化的“新四化”浪潮，燃料電池汽車(chē)實(shí)行“先商后乘”的市場(chǎng)戰(zhàn)略將成為汽車(chē)新四化的有利推手。從汽車(chē)電動(dòng)化的進(jìn)程來(lái)看，商用車(chē)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)化一直是該領(lǐng)域存在的一大難題，商用車(chē)碳排放占比高、電動(dòng)化水平低,2023年商用車(chē)新能源滲透率不足4%,遠(yuǎn)低于乘用車(chē)。究其原因，商用車(chē)自重大、有遠(yuǎn)途運(yùn)輸需求，對(duì)電池容量、續(xù)航、充電速度有較高標(biāo)準(zhǔn)；而動(dòng)力電池早期能量密度小、充電速度慢、續(xù)航里程短，只能先在乘用車(chē)市場(chǎng)領(lǐng)域爆發(fā)，待成本下降、技術(shù)水平提升后才能慢慢拓展到商用車(chē)市場(chǎng)。因此動(dòng)力電池滲透入商用車(chē)市場(chǎng)從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)化還有待時(shí)日。而燃料電池汽車(chē)則與鋰電池汽車(chē)不一樣，氫能重卡等商用車(chē)領(lǐng)域，被認(rèn)為是國(guó)內(nèi)燃料電池最先實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的重點(diǎn)市場(chǎng)。在長(zhǎng)途重載領(lǐng)域用氫能重卡逐漸替代傳統(tǒng)的燃油重卡，已經(jīng)逐漸成為行業(yè)共識(shí)。目前燃料電池汽車(chē)的發(fā)展正處于產(chǎn)業(yè)的導(dǎo)入階段，在更大型、滲透率更低的商用車(chē)市場(chǎng)進(jìn)行發(fā)力將是燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)短期內(nèi)迅速發(fā)展、打開(kāi)消費(fèi)市場(chǎng)的關(guān)鍵。一是政策上，提出實(shí)行先商后乘，降低成本，增加需求,從而拉動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新。具體來(lái)看，2023年3月，國(guó)家發(fā)改委聯(lián)合能源局聯(lián)合發(fā)布的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃(2023-2035年)》中明確指出：要重點(diǎn)推進(jìn)氫燃料電池在中重型車(chē)輛方面的應(yīng)用，有序拓展氫燃料電池在新能源客、貨汽車(chē)市場(chǎng)應(yīng)用空間，逐步建立燃料電池電動(dòng)汽車(chē)與鋰電池純電動(dòng)汽車(chē)的互補(bǔ)發(fā)展模式。二是應(yīng)用端，燃料電池應(yīng)用于商用車(chē)可充分發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)。第一，一方面商用車(chē)的體型更大，行駛相同的里程所消耗的更大能量所導(dǎo)致的尾氣排放就越多，亟需進(jìn)行動(dòng)力系統(tǒng)的清潔化替代。另一方面，商用車(chē)增加了電池存放面積，適合解決早期燃料電池結(jié)構(gòu)復(fù)雜、占位更大的問(wèn)題。由于燃料電池的峰值輸出能力很差，只有額定規(guī)律而沒(méi)有峰值功率。因此在啟動(dòng)或爬坡時(shí)，燃料電池就無(wú)法通過(guò)進(jìn)行電機(jī)功率的調(diào)節(jié)來(lái)滿足汽車(chē)的制動(dòng)要求。在此基礎(chǔ)上，燃料電池汽車(chē)除開(kāi)儲(chǔ)氫瓶和燃料電池電堆系統(tǒng)外，還需要再配備一套動(dòng)力電池系統(tǒng)來(lái)滿足汽車(chē)驅(qū)動(dòng)對(duì)峰值功率的要求。燃料電池汽車(chē)的結(jié)構(gòu)相較鋰電池汽車(chē)更加復(fù)雜，增加的電池儲(chǔ)存空間需求在較大型的商用車(chē)中得到釋放，從理論上更具備替代的可行性。第二，商用車(chē)行駛里程一般較長(zhǎng)，氫燃料電池汽車(chē)行駛更長(zhǎng)里程的經(jīng)濟(jì)性要優(yōu)于鋰電池汽車(chē)。一是氫能源電池車(chē)?yán)m(xù)航里程更長(zhǎng)，可通過(guò)迅速加氫來(lái)實(shí)現(xiàn)燃料的補(bǔ)充，節(jié)約時(shí)間成本。二是燃料電池汽車(chē)可減少攜帶動(dòng)力電池?cái)?shù)量，只需少量電池和儲(chǔ)氫瓶即可足夠汽車(chē)長(zhǎng)途行駛，節(jié)約動(dòng)力系統(tǒng)材料成本。三是燃料電池的重量更輕，商用車(chē)便于裝載更多貨物以實(shí)現(xiàn)更低的運(yùn)貨成本。第三，商用車(chē)的行駛路線通常都會(huì)提前規(guī)劃，相對(duì)固定,加氫站在商用車(chē)頻繁行駛的路段進(jìn)行建設(shè)，解決加氫站覆蓋焦慮問(wèn)題。從發(fā)展情況來(lái)看，根據(jù)中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)，2023年前8月燃料電池商用車(chē)銷(xiāo)量達(dá)到1766輛，同比增長(zhǎng)1.51倍。2023年氫能客車(chē)和氫能重卡的交強(qiáng)險(xiǎn)上牌銷(xiāo)量占比分別達(dá)到55%和41%。尤其是氫能重卡銷(xiāo)量在2023年達(dá)到了779輛，同比增長(zhǎng)42倍，占新能源重卡市場(chǎng)的份額從2023年的0.7%上升到7.46%o當(dāng)前氫能源商用車(chē)正加快從示范運(yùn)營(yíng)到商業(yè)化落地，從產(chǎn)品導(dǎo)入期到行業(yè)成長(zhǎng)期的轉(zhuǎn)變。隨著氫能源商用車(chē)的批量投用，產(chǎn)業(yè)鏈公司有望迎來(lái)新機(jī)遇。圖表：新能源商用車(chē)領(lǐng)域滲透率相對(duì)較低，是燃料電池重點(diǎn)應(yīng)用方向35%-30%25%-20%10%-5%-—新能源乘用車(chē)滲透率（％）

一新能源商用車(chē)滲透率（％）e（NQCM 資料來(lái)源:中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì),澤平宏觀從汽車(chē)智能化的進(jìn)程來(lái)講，燃料電池汽車(chē)實(shí)施先商后乘策略，從耗能更大的商用車(chē)降維到乘用車(chē)，將解決智能化時(shí)代更大的動(dòng)力需求問(wèn)題。未來(lái)汽車(chē)進(jìn)入智能化時(shí)代對(duì)電池能量密度和充放電能力的要求進(jìn)一步提升，動(dòng)力電池除了為汽車(chē)提供前進(jìn)的動(dòng)力外，還需要為智能化的感知系統(tǒng)（環(huán)境感知與定位）、決策系統(tǒng)（智能規(guī)劃與決策）以及執(zhí)行系統(tǒng)（控制執(zhí)行）等三大核心模塊提供運(yùn)行的能量支撐。因此除了期待動(dòng)力電池能量密度、充電技術(shù)的進(jìn)一步突破外，氫燃料電池技術(shù)也是解決汽車(chē)智能化時(shí)代電池問(wèn)題的一大方案。一方面，儲(chǔ)氫技術(shù)不斷突破，未來(lái)或?qū)⒊霈F(xiàn)更高壓力、更輕質(zhì)化的儲(chǔ)氫瓶和新型車(chē)載儲(chǔ)氫方式，為車(chē)輛提供更多系統(tǒng)動(dòng)力支撐。另一方面，燃料電池汽車(chē)可通過(guò)三到五分鐘快速充氫兜底，進(jìn)一步解決汽車(chē)智能化時(shí)代的電池能量焦慮問(wèn)題。配套設(shè)施：加氫站是商業(yè)化進(jìn)程的晴雨表加氫站是燃料電池汽車(chē)補(bǔ)充燃料的場(chǎng)所，其建設(shè)進(jìn)度與行業(yè)的圖表：我國(guó)加氫站建設(shè)走在全球前列■■光國(guó)在營(yíng)加豆站數(shù)量

r■全球運(yùn)營(yíng)加氧站就量

我國(guó)加近站全球占比發(fā)展程度息息相關(guān)。適度超前的加氫站建設(shè)在一定程度上將減少燃

料電池汽車(chē)或相關(guān)產(chǎn)業(yè)由導(dǎo)入期進(jìn)入到成長(zhǎng)期的時(shí)間。從全球加氫站的建設(shè)情況來(lái)看，我國(guó)加氫站建設(shè)走在全球前列，

全球占比逐年提升。根據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟數(shù)據(jù)，全球在營(yíng)加氫站2023

年底達(dá)到659座，我國(guó)為183座，占比接近30%,位居世界第一。-25%-20?-15?!0?-5%-0%2016 2017 2018 2019 2€2O 2021500400資料來(lái)源：中國(guó)氫能聯(lián)盟,H2Sf澤平宏觀在加氫站建設(shè)方式上，油氫共建站能有效實(shí)現(xiàn)加油站向全面氫能時(shí)代的過(guò)渡，其優(yōu)勢(shì)主要在于：一是可以有效、快速地解決加氫站的規(guī)劃布局和建設(shè)問(wèn)題，不改變商業(yè)車(chē)行駛路線和行使習(xí)慣；二是節(jié)約土地，減少城市近郊、遠(yuǎn)郊土地供應(yīng)壓力；三是油氫共存，利于靠近終端客戶，方便車(chē)輛加注氫氣，形成一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的加氫基礎(chǔ)設(shè)施推廣新模式；四是合理利用現(xiàn)有加油站人力資源和管理制度，便于統(tǒng)一管理，提升加氫站運(yùn)營(yíng)管理水平；五是油氫合建站可以減少危險(xiǎn)性場(chǎng)所數(shù)量，尤其是城市建成區(qū)危險(xiǎn)性場(chǎng)所數(shù)量，有利于保障城市居民生命安全。鑒于加氫站建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)性是制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素，因此油氫合建站是滿足未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)油、氫燃料電池車(chē)共存期能源補(bǔ)給的最佳方式。目前我國(guó)油氫共建站建設(shè)加速，根據(jù)GG11數(shù)據(jù)，在我國(guó)加氫站新增量中，合建站的占比近年來(lái)迅速上升。2023年的1-8月,占比高達(dá)60%以上，已經(jīng)成為加氫站建設(shè)主流。圖表：油氫共建站逐漸成為加氫站建設(shè)主流60%40%30%20%20184-2020年2021年202241-8月資料來(lái)源:GGII9澤平宏觀70%——新增加氧站中油反共建站占比（%）4趨勢(shì)和展望：制氫低成本、儲(chǔ)氫