2022年燃料电池汽车行业上中下游产业链发展战略规划分析预测及投资规模建议评估可行性研究
1、“碳达峰、碳中和”战略是氢能与燃料电池行业快速发展的驱动力：
（1）“碳达峰、碳中和”战略目标的背景及战略意义：化石能源燃烧排放的温室气体是全球气候变暖直接原因之一，据世界气象组织发布的最新信息，2020年全球平均气温约为14.9℃，比工业化前（1850-1900年）水平高出了1.2（±0.1）℃。2011-2020年是有记录以来最暖的十年，在此期间，恶劣天气、自然灾害频发，给人类和经济社会发展带来了重大损失。
2015年，国家主席习近平在参加联合国气候变化巴黎大会时指出：“中国将把生态文明建设作为“十三五”规划重要内容，落实创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，通过科技创新和体制机制创新，实施优化产业结构、构建低碳能源体系、发展绿色建筑和低碳交通、建立全国碳排放交易市场等一系列政策措施，形成人和自然和谐发展现代化建设新格局。”
2020年9月22日，习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上做出庄重承诺：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。”这意味着中国作为世界上最大的发展中国家，将完成全球最高碳排放强度降幅，用全球历史上最短的时间实现从碳达峰到碳中和。为此，我国已制定“碳达峰”、“碳中和”具体阶段性量化目标。国家计划到2025年，初步形成绿色低碳循环发展的经济体系，大幅提升重点行业的能源利用效率。
2022年1月24日，习近平总书记在中共中央政治局就努力实现碳达峰碳中和目标进行第三十六次集体学习会议上强调“积极有序发展光能源、硅能源、氢能源、可再生能源。要加快发展有规模有效益的风能、太阳能、生物质能、地热能、海洋能、氢能等新能源，统筹水电开发和生态保护，积极安全有序发展核电”进一步明确了氢能发展在“碳达峰、碳中和”战略中的重要地位。
到2060年，我国预计将实现全面建立绿色低碳循环发展的经济体系和清洁低碳安全高效的能源体系的目标，能源利用效率跃居全球先进水平，非化石能源
消费占比超过80%，实现碳中和目标。
中金企信国际咨询公布的《2022-2028年中国燃料电池汽车市场调研及发展趋势预测报告》
（2）大力发展氢能有利于维护我国能源安全：虽然我国能源行业取得了长足发展，建立了煤炭、电力、石油能源、天然气、新能源、可再生能源齐头并进的能源供给体系，但能源需求压力巨大的问题依然突出，能源供给被制约、能源产出和消耗引起的自然环境损害、相对落后的能源技术水平等挑战依然严峻。中国作为发展中国家，现有能源体系仍以化石能源为主。根据中国社会科学院发布的《中国能源前景2018-2050》数据显示，我国现阶段70%的石油和40%以上的天然气依靠进口，存在一定的国家能源安全问题，现有的化石能源体系对于实现碳中和、碳达峰目标压力巨大。
《中国氢能源及燃料电池产业白皮书2020》数据显示我国每年氢产量约为2,200万吨，约占世界氢能源总产产量的三分之一，是全球最大的产氢国。因此，我国具备大规模制氢、用氢的天然优势，大力发展以氢能为代表的新能源将有效推动我国能源的可持续发展，实现能源自主保障的战略目的，成为我国实现能源战略转型的必经之路。
（3）氢能具备多样化用途与优势：氢能作为一种安全、清洁、高效、可持续的二次能源，可由一次能源、二次能源以及工业领域等多种渠道提取。同时，氢能具有零碳、高效、能源互联媒介、可储存、安全可控等显著优势，可在交通、工业和建筑等诸多领域推广应用。
氢能与传统化石能源相比有以下三点主要优势：1）能源转化的媒介：氢气可由一次能源如风能和太阳能来制取，在我国大力发展可再生能源的背景下，可以将可再生的一次能源与氢能结合起来，通过风能和太阳能来制取氢气，提高可再生能源的利用效率；2）安全：氢能由于其物理和化学特点，利用氢气进行电化学发电能够做到安全管理；3）低碳清洁：氢能可由化石能源制取，结合碳捕捉等技术的利用，可使得氢能在制取和使用过程做到低碳排放。
全球产业对对氢气的需求（单位：百万吨）
数据统计：中金企信国际咨询
（4）交通领域碳减排的压力与动力：汽车行业消耗了我国大量的化石能源，同时也是我国碳排放总量的主要构成之一。据中国汽车技术研究中心有限公司测算，在碳排放总量中，汽车排放约占我国碳排放总量的7.5％。国际能源署数据显示，目前交通碳排放占我国总碳排放的9.7%，复合增速达到8.3%，超过全世界交通碳排放的平均增速（2.1%）及国内总体碳排放的增速（5.6%）。预计随着国内人均GDP的持续增长，我国汽车保有量的不断增加，交通运输的需求仍会随之增长，交通系统的碳排放上行压力较大。
2021年10月，国务院印发《关于印发2030年前碳达峰行动方案的通知》，提出大力推广新能源汽车，逐步降低传统燃油汽车在新车产销和汽车保有量中的占比，推动城市公共服务车辆电动化替代，推广电力、氢燃料、液化天然气动力重型货运车辆。因此，公路交通脱碳是实现“双碳战略”的重要方向。
中金企信国际咨询公布的《加氢站行业市场发展动态监测及投资战略可行性评估预测报告（2022版）》
2、国家基于氢能产业政策的顶层设计是氢能与燃料电池行业发展的动力：近年来，我国氢能在各地密集布局，从中央到地方，关于氢能的规划也在紧
锣密鼓地制定和出台。在《“十三五”国家科技创新规划》中，发展氢能燃料电池技术就被列入重点，《节能与新能源汽车技术路线图》则进一步描绘出我国氢能产业的发展路线图：到2025年，中国燃料电池车辆将达到5万辆，行业总产值达到10,000亿元；2026年至2035年产值达到5万亿元，实现燃料电池汽车保有量100万辆。政策的出台从顶层设计上有力的保障了氢能与燃料电池行业发展的动力，氢能产业已成为我国能源战略布局的重要部分。发展氢能与燃料电池产业对稳定能源供给，促进低碳化及改善能源结构，提升我国科技创新实力和国际竞争力，具有重要的意义。
3、燃料电池汽车产业发展概况：燃料电池是一种将燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。1839年，英国William Grove发明了燃料电池，并用这种简单的以铂黑为电极催化剂的氢氧燃料电池点亮了伦敦讲演厅的照明灯。21世纪初，人们对气候问题的关注持续升温，以Ballard为首的燃料电池系统企业，推出燃料电池电站示范项目，多家车企开始布局燃料电池汽车。燃料电池具有能源转换效率高、污染低、无机械振动、噪音低、可靠性高等特性，是世界能源和动力转型的重大战略方向之一。
（1）全球燃料电池汽车产业发展情况：氢能是当前全球能源革命的重要方向和各国能源战略的重要组成，也是未来一个时期世界经济新增长点。国际氢能委员会（Hydrogen Council）发布的全球首份趋势报告《氢能市场蓝图》预计，2018至2030年氢能产业总投资将达2,800亿美元，2050年将创造2.5万亿美元产值和3,000万个就业机会。在减少碳排放、保障能源安全、促进经济增长等因素的驱动下，美国、欧盟、日本、韩国等国家和地区依据当地实际情况，逐步明确氢能在国家能源体系中的重要地位，制定多样化的氢能相关政策，引导氢能产业健康发展。
1）日本：日本燃料电池商业化处于世界领先的地位。2014年，日本公开了其氢气及燃料电池战略路线图，为氢气的生产、储存、运输和实际应用规划了发展路线。
日本政府为尽可能保证其本土氢能供应，多年来一直积极推动国内和国际间制氢合作，并于2020年完成了其全球目前最大的光伏制氢装置——福岛10MW级制氢装置的试运营，计划2025年底，建成加氢站共320座，到2030年，建成加氢站共900座。每座加氢站服务车辆约30辆。日本汽车制造商品牌包括丰田、本田等从20世纪90年代就一直致力于燃料电池车的研发。在2014年，丰田推出了首款商用化的燃料电池车Mirai，成为燃料电池车发展历史上的重要里程碑，随后本田也推出了商用化燃料电池车Clarity。2019年，丰田燃料电池乘用车Mirai销量超过2,400辆，并推出了10.5米燃料电池大巴SORA。2020年底新一代丰田Mirai正式上市。
2）美国：美国是国际上首个将氢能及燃料电池技术加入其国家战略的国家，自20世纪70年代便开始对氢能开发研究进行了大量资助，并在1990年颁布了《氢能研究、发展及示范法案》，制定了氢能研发五年计划。2002年，美国能源部发布了《国家氢能发展路线图》，为公共部门及私人部门如何协调长期发展氢能提供了蓝图。在2012年，美国国会重新制定了氢能燃料电池政策，将加氢站相关资产的税收优惠从30%提升至50%，并建立了分级税收奖赏制度，加大了对高效燃料电池（如利用热电联产的燃料电池）的奖赏力度。在2014年，美国政府颁布了《作为经济可持续增长路径的全面能源战略》，在其中明确了氢能在交通运输转型中的主导作用。通过美国各氢能组织的不懈努力，美国氢能相关政策几乎已经覆盖了氢能全产业链。
加州是美国氢燃料电池车商业化程度最高的州，据德勤中国发布的《氢能源及燃料电池交通解决方案》相关数据显示，截至2019年6月，加州共有6,830辆燃料电池车在运营，数量较其他州遥遥领先。同时加州空气资源委员会和加州燃料电池联盟在推进氢燃料电池车商业化进程方面也发挥了重要作用，如今加州已经建立了一套完备的“规划—补助—评估”系统，成为美国国内最活跃及最具示范性的氢燃料电池应用范例。在此基础上，加州燃料电池联盟还提出了到2030年建成1,000座加氢站及累计100万辆燃料电池车的远景目标。截至2020年末，美国国内氢能源汽车累计保有量约8,900辆。
3）欧盟：欧盟将氢能视做能源安全及能源转型的重要方向。2003年，欧盟25个国家联合启动了欧洲研究区项目（“ERA”），此项目目标中包括搭建欧洲氢燃料电池技术研发平台，助力与攻克氢能行业及燃料电池中的关键技术问题。2008年，欧盟成立了燃料电池及氢能联合会（“FCHJU”），在欧洲发展及推广燃料电池技术的过程中做出突出贡献。2019年2月，FCHJU发布了《欧洲氢能路线图：欧洲能源转型的可持的研究、开发及示范项目》。
德国是欧洲氢能及燃料电池开发技术的领先国家之一。为了在国内推广氢能及燃料电池，德国成立了国家氢能及燃料电池组织（“NOW”），该组织负责管理及协调国家氢能及燃料电池创新项目（“NIP”）与德国联邦国土交通省下的电动车部署项目（“BMVI”）。2006年德国联邦政府联合研究机构代表及各个产业方共同发起了NIP项目，旨在提高氢能在德国能源体系中的地位。2006-2016年期间，NIP资助了约14亿欧元用于氢能相关的研究、开发及示范项目。2009年，德国政府与法国液化空气集团（“Air Liquide Group”），林德集团（“Linde Group”），壳牌（“Shell”），道达尔（“TOTAL”）及其他公司共同发起了“H2MobilityInitiative”，计划投资3.5亿欧元在德国建立一个全国性的氢燃料补给网络系统。截至2018年末，欧洲共计建成152座加氢站，其中41%都位于德国。
4）韩国：韩国近年来燃料电池汽车行业发展迅速，主要得益于韩国政府对新能源汽车的大规模补贴政策。2017年，韩国政府新增70个城市可以享受新能源汽车补贴，使全国101个城市可以享受该项补贴。2018年，国家补贴总预算由2017年的1,960亿韩元增加至2,400亿韩元。同年，韩国对新能源汽车的国家补贴改为按车型进行差别化补贴方式，最高补贴1,200万韩元，最低补贴1,017万韩元。同时，韩国政府大力支持本土氢燃料电池产业发展，并于2019年公布了《氢能经济发展路线图》。至2025年，韩国目标打造氢燃料电池汽车年产量10万辆的生产体系；至2040年，氢燃料电池汽车累计产量有望增至620万辆，其中氢燃料电池公交车努力实现4万辆，氢燃料电池汽车加氢站将增至1,200个。2020年韩国燃料电池汽车全年销量达5,823台，同比增长39%，贡献了当年全球销量的65%。5）中国中汽协数据显示，2020年全国燃料电池汽车产销数量分别为1,199辆和1,177辆；2021年产销分别为1,777辆和1,586辆，同比增加48.2%和34.7%。近年来，我国已设置“以奖代补”的补贴政策有针对性的对燃料电池产业链上游关键原材料的自主研发设置了补贴奖励条款，旨在推动并加快燃料电池系统核心部件及原材料的国产替代进程，促进产业进一步独立自主发展。
2022年3月份国家发改委、国家能源局公开发布的氢能产业发展中长期规划（2021-2035年），明确了国家氢能发展规划：（1）到2025年，形成较为完善的氢能产业发展制度政策环境，初步建立较为完整的供应链和产业体系，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，适度超前部署建设一批加氢站，可再生能源制氢量10～20万吨/年，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，产业布局合理有序，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、发电、工业等领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。
2025年现行补贴政策过后，燃料电池汽车产销量有望进一步扩张，产业降本驱动力由“国产化”为主导逐渐转变为“国产化+规模化”双重驱动，燃料电池核心部件以及氢气成本将明显下降。预计至2025年前后，以国内氢气资源优势地区为例，燃料电池整车有望全生命周期成本持平或低于燃油车，届时成本下降将成为燃料电池产业发展的首要推动力，推动燃料电池产业趋于市场化。
（2）燃料电池汽车产业链：在燃料电池汽车产业链中，氢制取、氢运输、氢加注是产业上游的关键要素；燃料电池电堆集成与燃料电池系统制造构成了产业的中游，其中由膜电极、双极板等核心零部件组成的燃料电池系统是产业核心；下游主要对应燃料电池整车制造行业，包括重卡、叉车、客车、乘用车等。
燃料电池汽车产业链分析
1）加氢站等产业链配套设施不断完善加速中下游商业化进程：类似于燃油车加油站、电动车充电桩，加氢站的普及是推动燃料电池汽车商业化应用的关键基础。目前加氢站数量的相对匮乏一定程度制约了下游商业化的提速。
基于产业现状，我国已推出大量政策加快扶持加氢站建设。2019年3月，“推动加氢设施建设”首次写入政府工作报告。同年7月，中国氢能联盟发布《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》，对中长期加氢站建设数量作出了规划。2020年由工信部指导，中国汽车工程学会牵头组织编制的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》正式发布，对加氢站规划与加氢技术路线进行了进一步明确。未来，加氢站数量的持续增加和加氢技术的不断攻克有助于加快燃料电池汽车产业商业化进程。
中金企信国际咨询统计数据显示，截至2021年6月底，我国累计已建成的加氢站共146座，累计投入运营的共136座，在建或拟建188座。我国加氢站建设已超额完成《节能与新能源汽车技术路线图》所规划2021年末100座加氢站的目标。按规划设计，2025年全国加氢站数量达到1,000座以上。
中金企信国际咨询公布的《2022-2028年中国燃料电池电堆市场竞争策略及投资可行性研究报告》
2）燃料电池电堆：燃料电池电堆是车用燃料电池系统的功能中枢，它的性能对燃料电池系统乃至燃料电池整车的性能起关键性作用。燃料电池电堆主要由多层膜电极和双极板交替层叠组成，在各膜电极与双极板之间嵌入密封层，在双侧用端板压紧后，由紧固件固定而成。
燃料电池规模化制造成本结构分析
数据统计：中金企信国际咨询
①膜电极：膜电极是燃料电池研发技术的重心，也是决定燃料电池成本的重要部分。膜电极主要是由催化剂、质子交换膜、气体扩散层构成的，它作为燃料电池发生电化学反应的场所，为反应气体、尾气和液态水的进出提供通道。理想的膜电极要具备良好的气体扩散能力、液态水管理能力、质子和电子传导能力。
目前主流膜电极的厂商分为两类，一类是具备膜电极批量产业化能力，能自给自足的车企或燃料电池厂商，以丰田、现代、Ballard为代表。另外一类是专业的膜电极供应商，包括Gore、JohnsonMatthey和国内的鸿基创能科技有限公司、苏州擎动动力科技有限公司等。国内厂商生产的膜电极性能接近国际水平，但在专业特性上，如功率密度、贵金属铂载量等与国际水平还有一定差距，所采用的关键材料进口依赖程度相对较高。
②双极板：双极板是燃料电池电堆的关键部件之一，其功能主要包括流体分配、收集电堆反应电流、支撑电堆结构等。双极板需要具备的特点包括良好的导电导热性、阻气性、化学稳定性以及机械强度等，上述的特点需要以低成本方式实现。
随着燃料电池的技术和产业发展，目前可量产的双极板根据材料可分为石墨双极板和金属双极板，相应的电堆也可以分为石墨双极板电堆和金属双极板电堆。两种电堆具有不同的技术特点，根据其技术特点适用的应用领域也有所不同。不同双极板技术路线差异如下：
3）燃料电池系统：燃料电池系统主要由电堆和辅助零部件构成，从而形成一套完整的发电系统。辅助零部件主要包括空气子系统、氢气子系统、水热管理子系统和电气与控制子系统等。
（3）燃料电池应用广泛：燃料电池汽车具有载重能力强、续航里程长的特点，结合我国公路运输体量稳步增加的现状，燃料电池汽车更适合率先应用于路线相对固定的商用车场景。
随着燃料电池技术的不断成熟，除商用车场景外，未来有望进一步在汽车、船舶、列车等交通领域实现应用，进而大幅缓解化石能源污染物和碳排放的问题；在固定式发电领域可以作为建筑热电联供电源、微网的可靠电源与移动基站的备用电源；燃料电池还能够在无人驾驶、军用单兵装备、深海设备等诸多领域发挥重要作用。
4、未来发展趋势：
（1）示范推广区域、车型、规模不断扩大：
1）燃料电池示范区域及车型不断扩大：近年来我国燃料电池汽车技术水平不断提升，参与主体逐渐扩大，示范推广区域已经由北京、上海、佛山组成的第一批燃料电池汽车示范城市群拓展到了由郑州市牵头的河南城市群以及由张家口牵头的河北城市群组成的第二批燃料电池汽车示范城市群。燃料电池商用车市场发展迅速，商业化程度不断提升，应用场景广泛，示范车型已经从燃料电池客车扩大到物流车、轻型客车、环卫车等多种商用车类型，示范运营规模也已经从每批次数台扩大到百千台。
2）燃料电池重卡保有量快速增长：根据中汽协统计，2021年新能源重卡中氢燃料电池重卡占比为7.46%，同比增长6.77%。2021年，氢燃料电池重卡累计实销已达到779辆，较2020年的18辆同比增长4,228%。氢燃料重卡保有量的快速提升证明了示范城市群获批后，“重点推动中重卡应用”政策导向开始显现，未来将促进产业链上下游进一步发展。
3）示范效应将带动燃料电池产业链共生发展：“十四五”期间，大功率燃料电池技术有望突破核心壁垒，加氢站等配套基础设施布局将日益完善。随着重点氢能应用示范城市燃料电池汽车的应用规模化提升，国家将继续推动氢能产业发展。《上海市燃料电池汽车产业创新发展实施计划》（2020-2023年）提出发展区域协同和网络化建设，加快落实燃料电池汽车“先商后乘”的发展战略。
根据示范城市群燃料电池汽车示范计划，未来四年保守估计将预计新增3~4万辆燃料电池汽车；根据《节能与新能源汽车技术路线图》，预计2025年我国将建成1,000座加氢站。示范应用将以中重卡应用为主，以客车、乘用车为辅，将促进燃料电池核心技术进步和成本降低，并推动十四五末期行业实现后政策时期的规模化应用。
（2）“以奖代补”等政策引导燃料电池关键技术加快国产化突破：我国燃料电池汽车产业链近年来发展迅速，燃料电池电堆及其他核心部件的关键技术现已初步掌握，并投入商业化生产。同时，具有自主知识产权的车用燃料电池技术体系得到确立，膜电极、双极板等电堆重要部件的关键技术指标已接近国际领先水平。“以奖代补”等政策的落地有望进一步推动产业内企业的技术研发投入，从而尽快实现核心部件和关键原材料国产化替代，推动产业整体的良性发展。
（3）控成本、增规模将助力燃料电池商业化发展加速：我国燃料电池汽车产业尚处于商业化的初期阶段，随着产业政策的不断深化，总体产量规模正在加速发展，我国燃料电池系统成本仍然较高，现阶段整车成本仍然高于动力电池汽车和燃油车。因此，燃料电池系统成本是制约燃料电池汽车产业发展的因素之一。
对比电动车锂电池，燃料电池系统的成本具备较大的下降空间。燃料电池电堆中除铂催化剂外，其他材料包括石墨、聚合物膜、钢等，基本不存在类似于锂、钴、镍等稀缺材料对锂电池成本的刚性限制。同时，业内最新研发成果显示电堆单位功率铂用量仍可实现大幅下降。未来，随着生产规模的扩大，燃料电池电堆及系统生产成本将得益于规模效应逐步下降。
燃料电池电堆成本降低的实现路径主要体现在：催化剂方面，降低铂含量减少原材料成本，并寻找新型非铂催化剂；质子交换膜方面，目前市场的进口依赖度较高，未来需加强在材料方面的自主技术研发，开发低成本量产制备工艺；气体扩散层方面，未来通过在国内建立批量化的生产设备，开发标准化平台化的产品，降低开发生产成本，可以大幅降低气体扩散层的成本。
基于以上成本下降趋势进行测算，随着未来氢燃料电池汽车的全生命周期成本不断下降，其经济性也将逐步体现。中国电动汽车百人会旗下的车百智库燃料电池车型案例进行了全生命周期经济性的分析，预计2025年至2030年，在18吨重卡领域，燃料电池车型相对于纯电动车型（BEV）和燃油车型（ICE）均具有经济性。