氫能及氫燃料電池重卡解讀

2022-12-05 來源：氫能源與燃料電池瀏覽數：322

政府政策將以推動上游關鍵零部件技術突破(8大類)、促進下游應用及基礎設施發(fā)展為核心原則，避免將政策過度集中在銷售環(huán)節(jié)而引發(fā)產業(yè)鏈低水平發(fā)展。

一. 氫能及氫燃料電池政策

1. 政策導向

1.1 上游關鍵零部件技術突破：2020年9月五部委聯合發(fā)布的《關于開展燃料電池汽車示范應用的通知》，明確8項核心部件(電堆、氫氣循環(huán)系統、空壓機、膜電極、雙極板、催化劑、碳紙、交換膜)作為技術突破重點，要求示范城市群在第1-4年間實現至少2項、4項、5項、7項的本土化突破落地。

1.2 促進下游應用：自2017年起，國家各部委陸續(xù)出臺政策，圍繞車用場景依次制定技術路線、產業(yè)規(guī)劃和示范應用方案，帶動氫能及氫燃料電池產業(yè)發(fā)展。

1.3 基礎設施發(fā)展：2020年5月，財政部發(fā)布《關于征求<關于開展燃料電池汽車示范推廣的通知>(征求意見稿)意見的函》，提出新的加氫站補貼政策的補貼門檻或將從200kg/d提升到500kg/d日加注能力，推動加氫站朝著示范性規(guī)劃建設：

1）規(guī)劃目標：雖然2020年受到疫情影響，但國內部分地區(qū)依然積極出臺氫能產業(yè)規(guī)劃，其中以廣東省佛山市、上海市、四川省等省市為典型代表，如廣東省發(fā)改委提出要在珠三角核心地區(qū)、沿海經濟帶布局建設約300座加氫站，上海計劃到2023年規(guī)劃加氫站接近100座并建成運行超過30座。

2）建設補貼：在國家推出對加氫站行業(yè)發(fā)展的利好政策后，部分省市也相繼推出補貼細則，主要針對于大于等于500kg/d加注能力的加氫站，平均單站補貼力度在300-500萬元左右。

2. 政策實施范圍

2020年9月五部委聯合發(fā)布的《關于開展燃料電池汽車示范應用的通知》中明確對燃料電池汽車的購置補貼政策調整為燃料電池汽車示范應用支持政策，對符合條件的城市群開展燃料電池汽車關鍵核心技術產業(yè)化攻關和示范應用給予獎勵，目的是形成布局合理、各有側重、協同推進的燃料電池汽車發(fā)展新模式。截止目前已有17大燃料電池汽車示范城市群提出申報，初步答辯后選出3+2個示范城市群。

3. 政策支持方式

在城市示范群政策發(fā)布后，對于氫燃料電池汽車的補貼將不再沿用新能源汽車的“國補+地補”模式，而是由中央政府將政策獎勵下發(fā)給城市示范群所在的地方政府，由地方自主制定并實施產業(yè)發(fā)展獎勵政策，因地制宜發(fā)展氫燃料電池產業(yè)。先行城市如佛山、上海等均已發(fā)布各自的氫能產業(yè)發(fā)展規(guī)劃。

羅蘭貝格全球高級合伙人方寅亮表示：“在向2030碳達峰、2060碳中和的目標邁進過程中，氫燃料電池行業(yè)政策以促進上游技術突破、驅動下游應用及基礎設施發(fā)展為核心，同時惠及產業(yè)鏈上下游玩家。另外在發(fā)展模式上以具備產業(yè)發(fā)展基礎的城市示范群為核心，也更能有效聚焦資源，促進產業(yè)高質量發(fā)展。”

二. 氫燃料電池市場：車為核心，從氫燃料客車及中輕卡逐步向氫燃料重卡過渡

1. 氫燃料電池市場應用主體

氫燃料電池將以車用領域為核心應用，短期以客車及中輕型物流車為切入，中長期以氫燃料重卡為主體。

1.1 氫燃料電池的下游應用廣泛，除了交通運輸領域，還有便攜式電池、發(fā)電和建筑儲能領域。其中道路車輛為未來的核心增量領域。在道路車輛中，乘用車純電動市場系統隨著鋰電池能量密度的逐步提升和充電設施的普及，已經能夠較好滿足日常使用，因此短期內氫燃料電池的替代必要性有限。而商用車則存在較多相對固定路線的場景，加氫站需求少，其應用場景和所需條件更適合燃料電池的技術特點和產業(yè)基礎，因此商用車未來將成為氫燃料電池的主要發(fā)展重點。

1.2 在市場發(fā)展初期，由于氫燃料電池系統成本相對較高、系統及電堆功率較低等原因，所需系統功率相對較低的客車和中輕型物流車成為氫燃料電池汽車的主要車型，而隨著電堆功率增大、燃料電池本身具備較大功率和能量密度潛力的特點，加上氫燃料電池政策補貼向重卡傾斜，氫能源重卡發(fā)展將進入快車道。

1）氫燃料電池系統及電堆功率提升：早期系統功率的增長主要跟隨補貼趨勢提升，比如2017年額定功率主要在30KW-40KW之間，與當時國補條件“燃料電池額定功率不低于30kW”相適應，2021年氫燃料電池系統最大補貼的額定功率上限為110KW，整體功率發(fā)展緊隨政策補貼需求。后期隨著燃料電池技術的進一步發(fā)展，以及應用場景對于大功率系統的需求驅動(類比當前主流的重卡牽引車馬力-400馬力(約300KW)左右，當前主流的燃料電池功率段距市場需求仍有較大差距)，未來燃料電池系統的功率將進一步提升。

2）氫燃料電池重卡發(fā)展：當前氫燃料電池市場主流仍以大中客和中卡為主，主要由于中小功率燃料電池系統可以與此類車輛所需的馬力適配，同時可以獲取較大的補貼優(yōu)惠。另外大中客主要的應用為城市公交，其所受政策的支持力度大，且路線和運行場景相對固定，因此發(fā)展也更加快速。未來在技術發(fā)展和補貼驅動下，伴隨著燃料電池功率增大，氫燃料電池重卡應用將加速發(fā)展，同時由于燃料電池天然的高功率和能量密度的特點，使得其更能滿足重卡對于載重量的要求。

i 補貼驅動：在最新的氫燃料電池補貼政策中，相較上一版補貼，政策對于中型貨車補貼大幅下滑，輕型貨車稍有下滑，但隨著純電輕卡發(fā)展，氫燃料輕卡相較純電輕卡的競爭力將下降。而重型貨車補貼傾斜則在新政中更加突出，2020年9月最新補貼中，對于31t以上的重型貨車來說單車補貼上限漲幅達36.5%。補貼政策的調整正在更加貼近氫燃料汽車的實際應用場景需求。

ii 氫燃料汽車銷量結構轉變：氫燃料重卡的銷售比重預計將逐步提升，2020年及以前氫燃料重卡銷售幾乎為零，但到2030年預計銷售占比超過整體氫燃料汽車的50%。從2020年的數據可以看出，當市場補貼存在不確定、出現空檔期時，氫燃料卡車的銷量所受影響極大，而大中客由于主要為公交用途，有地方財政支持，銷量所受影響有限，銷售占比達~90%。

后期當重卡補貼政策明朗，以及相關應用的新能源化，如綠色礦山、綠色電廠、綠色碼頭等，重卡在短倒牽引的使用將逐步增加，長期隨技術發(fā)展后，長途牽引也將貢獻重卡增量，公開信息顯示，僅上汽紅巖一家便規(guī)劃未來4年將落地超10000臺氫燃料電池重卡。

2. 市場規(guī)模及趨勢

2020-2025年為發(fā)展起步期，到2025年氫燃料商用車預計銷量達到約1萬輛/每年的水平，2025-2030隨著基礎設施、技術革新和成本下降推動進入發(fā)展加速期，到2030年銷量有望超10萬輛。

2020-2025 起步期

由于當前加氫基礎設施和氫燃料電池汽車的技術尚不成熟，整車購置和加氫成本仍然較高，因此預計未來五年內，市場整體仍需以政策驅動為主，以2020年為例，由于經歷半年左右的氫燃料政策空窗期，直接導致氫燃料商用車銷量腰斬，從未來成本變化及政策角度來看：

1）成本方面：不考慮補貼的情況下，氫燃料牽引車的基準配置（110KW電堆+100KWH電池）購置成本預計在2025年能與鋰電池相當，但理想情況下能夠滿足重卡大功率需求的購置成本仍然較高。在2025年以前氫燃料能耗成本優(yōu)勢難以凸顯，百公里能耗成本超過250元。預計整體購置和燃料成本需要到2030年，氫燃料才逐步具備一定優(yōu)勢。

2）從政策端來看：2020年由于政策不明朗直接導致氫燃料車銷量腰斬。

另外，類比純電市場的發(fā)展，純電市場早期亦為政策驅動，歷經約10年才逐步走向市場化，而氫燃料商用車在中國于2015年起步，仍需時間逐步成熟。

2025-2030 加速期

未來隨著基礎設施普及、技術革新和成本下降，氫燃料電池市場將進入加速發(fā)展期。

1）基礎設施建設達到配套要求：當前制約氫燃料電池車使用的關鍵限制因素之一在于加氫站的覆蓋程度不足。加氫站是未來中國新基建的重點內容，預計隨著未來車輛保有量的上升，以及加氫站建設成本的下降，加氫站數量增長將進入加速期，預計到2025年達到~500座，2030年到~1500座。類比當前約4800座左右天然氣（LNG）加氣站規(guī)模所支撐起的天然氣重卡~13萬年銷量以及~50萬保有量，如若順利建成1500座加氫站，在加氫站加注能力和規(guī)模與加氣站類似的前提下，也有望支撐4-5萬年銷量以及~15萬保有量的氫燃料重卡的應用，與我們預計的2030年重卡年銷量~6萬輛相當

2）技術革新推動氫燃料汽車產品線布局完善: 未來氫燃料電池汽車的技術革新將成為系統性的工程，除系統環(huán)節(jié)的集成外，還需依賴上游電堆和下游整車環(huán)節(jié)的優(yōu)化，氫燃料汽車也將從技術上實現從中輕卡、客車向更高功率的氫燃料重卡產品拓展。

i 上游電堆環(huán)節(jié)：通過優(yōu)化膜電極各子組件的抗機械及化學降解能力，以及提升雙極板耐腐蝕性以延長電堆壽命。優(yōu)化電堆組裝及設計工藝，提升電堆一致性，并優(yōu)化雙極板流場設計，強化膜電極子組件的導電率、比活性等性能來提升電堆性能。通過降低雙極板等硬件厚度，并同時優(yōu)化電堆集成度來提升整體功率密度；到2030年，電堆體積功率密度有望從當前的3-3.5KW/L提升到7-8KW/L，電堆的壽命從當前的1.5-2萬小時，提升到3-4萬小時。

未來發(fā)展

隨著氫燃料電池商用車的發(fā)展，未來氫能還可逐步拓展至乘用車、發(fā)電、儲能等領域，同時在工業(yè)過程亦可應用氫氣來降低碳排放，整體市場前景廣闊；根據《中國氫能源及燃料電池產業(yè)白皮書》，氫能將成為中國未來能源體系的重要組成部分，預計到2050年氫能在中國能源體系中的占比約為10%，氫氣需求量接近6000萬噸，年經濟產值超過10萬億元。

羅蘭貝格項目經理高仲騏表示：“氫燃料電池汽車市場的發(fā)展是一項系統性工程，政策支持更多是幫助產業(yè)鏈上下游玩家更快突破產業(yè)發(fā)展瓶頸，但購置、運營乃至車輛全生命周期成本優(yōu)化并相較其他燃料類型具備成本競爭力則是行業(yè)進入發(fā)展加速期的必要先決條件，需要產業(yè)鏈上下游玩家協同發(fā)展，共同突破”。

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