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1、氢能行业系列报告之三氢车未来可期,氢燃料电池蓄势待发目录氢燃料电池用途广泛，燃料电池汽车是氢能应用的重要场景6氢燃料电池汽车是氢能的重要应用场景，具备减碳、里程长等优势6延长使用寿命、降本、提升功率密度为PEM燃料电池技术主要发展方向11船舶、轨交、航空等领域亦加速氢燃料电池的应用17氢燃料电池可应用于储能、发电等领域，国内已有中长期规划18国内外政策积极落地，推动氢燃料电池汽车高质量发展21国内：政策积极推动燃料电池汽车发展21海外：氢燃料电池市场发展提速24商用车：国内氢燃料电池主要应用场景，氢气价格下降有望提升氢燃料商用车经济性30商用车适合作为切入点发展燃料电池汽车30氢燃料电池重卡载
2、重、续航较纯电重卡具备优势32氢燃料电池重卡TCO成本有望下降33乘用车：依赖于基础设施完善与汽车性能提升36日韩主推氢燃料电池乘用车36国内加氢基础设施有望完善，助力氢能乘用车渗透率提升37国产氢能乘用车系统功率密度、带氢量提升，助力氢能乘用车性能提升38上海积极推动乘用车示范40投资建议43风险提示44图表目录图表1.主要国际能源机构对2050年全球制氢量及结构的预测6图表2.国际能源机构对2050年氢能在全球能源总需求中占比的预测6图表3.国际可再生能源机构对实现1.5目标情境下的全球氢能预测6图表4.2020-2060年各行业用氢累计减排量7图表5.氢燃料电池装机量及交通领域装机占比7
3、图表6.燃料电池电堆结构7图表7.燃料电池汽车成本构成7图表8.汽油柴油碳排放系数8图表9.不同路径的等效碳排放量8图表10,内燃机效率损耗说明8图表11.卡诺效率与燃料电池理论效率8图表12.不同燃料质量能量密度差异9图表13.汽油机/氢内燃机/氢燃料电池转化效率对比9图表14.3种汽车减碳技术路线对比10图表15.不同类型氢燃料电池特性对比10图表16.不同制氢方法氢气纯度和杂质主要构成11图表17.燃料电池堆的失效模式分析与耐久性提升路径11图表18.PEMFC关键材料的失效模式及解决方案12图表19.丰田Mirai2特斯拉mode13对比12图表20.燃料电池系统组成部分13图表21.
4、2022年燃料电池系统成本结构13图表22.2022年燃料电池电堆成本结构13图表23.燃料电池汽车核心零部件国产化进程14图表24.燃料电池系统及零部件发展目标15图表25.规模化量产降低燃料电池制造成本16图表26.2018-2022年氢燃料电池单车平均装机功率16图表27.燃料电池额定功率占比17图表28.2020-2050不同车型燃料电池系统功率发展目标17图表29.国际海事组织减碳政策17图表30.近期国内氢燃料电池船舶应用进展17图表31.氢燃料列车、高铁动车对比18图表32.国际民航组织减碳政策18图表33.不同能源发电建设成本对比19图表34.韩国大山燃料电池发电站19图表35
5、.东方电气氢燃料电池冷热电联产设备19图表36.电池储能与氢储能效率对比20图表38.示范城市群及燃料电池汽车推广目标21图表39.燃料电池汽车折算国补情况（万元）22图表40.国内氢燃料电池汽车三步走路线图22图表41.非示范省市氢燃料电池相关政策23图表4220152022国内氢燃料汽车产销量（中汽协）24图表43.2022年1月-2023年5月国内氢燃料汽车上险数据24图表44.日本氢能政策发展梳理24图表45.20182022日本氢燃料电池车数量及增速25图表46.2022年末全球燃料电池汽车保有量分布25图表4720182022韩国氢燃料电池车数量25图表48.美国氢能及燃料电池研发
6、预算26图表49.2018-2022美国氢燃料电池车数量26图表50.美国氢能政策发展梳理27图表51.欧盟氢能政策发展梳理28图表52.2020-2030年全球燃料电池汽车保有量预测29图表53.2018-2022商用车销量及新能源商用车占比30图表54.氢燃料电池重卡主要车型和应用场景30图表55.2022年1-12月氢燃料电池汽车各类细分车型销量及占比31图表56.河钢集团氢能重卡投运全国首发仪式现场31图表57.2022年末中国氢燃料电池汽车保有量结构31图表58.氢燃料电池重卡与锂电池重卡对比32图表59.纯电重卡与氢燃料重卡系统示意图33图表62.现阶段燃料电池重卡与柒油重卡TCo
7、成本比较33图表62.燃料电池重卡TCO成本结构34图表64.礴性电解槽制氢成本拆解34图表65.电解水制氢成本敏感性分析34图表66.氢能重卡总价及氢气价格对氢能重卡TCO成本敏感性分析35图表67.2023-2026年燃料电池商用车保有量及销售量预测35图表68.2022年末不同类型氢燃料电池汽车保有量36图表69.2022年末各国氢燃料电池汽车保有量及结构36图表70.东京大阪路线图36图表71.日本东京都市圈加氢站布局36图表72.氢加注标准子体系37图表73.2022年全球主要国家加氢站分布38图表74.2022年末加氢站建成前十大省份38图表75.燃料电池功率密度趋势判断38图表7
8、6.捷氢科技M4燃料电池电堆39图表77.海外大多数氢燃料乘用车皆使用70MPa储氢瓶39图表79.青卫油复合建站-上海虹桥站距离40图表80.中国部分燃料电池相关企业41续图表80.中国部分燃料电池相关企业42附录图表81.报告中提及上市公司估值表45氢燃料电池用途广泛，燃料电池汽车是氢能应用的重要场景氢燃料电池汽车是氢能的重要应用场景，具备减碳、里程长等优势氢燃料电池车是氢能应用的重要场景全球绿色低碳转型有望推动氢能需求提升：氢能是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体，全球多国制定绿色转型计划，并制定中长期碳排放目标，联合国表示到2030年全球碳减排50%已成各国共识。根据Statista数
9、据，主要国际能源组织针对2050年氢能在全球能源总需求中的占比进行了预测，数据显示主要能源组织预测到2050年我能在总能源中的占比将达22%,其余几家机构的预测值在12%-18%间不等。以国际可再生能源机构12%的占比预测为例，绿氢产量将提升到2050年的6.14亿吨。图表1.主要国际能源机构对2050年全球制氢量及结构的预测图表2.国际能源机构对2050年氢能在全球能源总雷求中占比的预测资料来源：SIaIiSta,中银证蔡资料来源：SIaiiSIa,中银证券交通领域将成为氢能应用的重要场景，氢燃料电池汽车需求有望快速增长：根据中国氢能联盟数据，2020-2060年通过使用绿豆有望实现超过20
10、0亿吨的碳减排量，其中交通行业累计减排量最大，约为156亿吨，减排占比70%以上，可再生氢将在交通、钢铁、化工等领域成为主要的零碳原料。根据我们的测算，全球球氢需求有望从2021年的3.76万吨增长到2030年的3320.44万吨，CAGR有望达到112.49%,根据StatiSta和国际可再生能源机构预测，绿氢在交通业总能源消耗中的占比预计由2020年低于0.1%的较低水平提升至2050年12%。2017-2021年，随着氢燃料电池车销量提升，燃料电池在交通领域装机量逐步提升。根据E4tech数据，2017-2021年交通领域氢燃料电池装机逐渐由435.7MW提升至1.964.80MW,复合
11、增长率达46%。2017-2021年交通领域氢燃料电池装机占全球燃料电池总装机比例逐步由66%提升至85%。在碳达峰、碳中和的目标指引下，羲燃料汽车需求有望快速增长。根据中国氢能联盟预测，2050年我国燃料电池汽车保有量有望超过300万辆，加氢站数量有望达到1万座，氢能消耗占比将达到10%o图表3,国际可再生能源机构对实现L5C目标情境下的全球氢能预测核心指标202020302050绿氢产量(亿吨/年)1.546.14绿氢在总能源消耗中的占比(%)0.13.012绿氢在交通业总能源消耗中的占比()0.10.712资料来源：SIatiSS,国际可再生能源机构,中银证券资料来源:中国氢能联盟,中银
12、证券(MW)交通固定式移动式交通通域装机占比资料来源:E4tech,中银证券氢燃料电池是燃料电池汽车的核心零部件，具有转化效率高、无碳排放等将点：燃料电池汽车主要结构包括电驱系统、燃料电池、车载储氢系统、电池系统等。根据国富氢能招股说明书（申报稿），氢燃料电池成本约占燃料电池汽车总成本的50%,且燃料电池性能对整车功率输出、运行寿命等参教具有重要影响，因此氢燃料电池是燃料电池汽车的核心零部件。氢燃料电池是由业极、电解质、外部电路三部分构成的电化学装置，可通过电化学反应将氢气的化学能转变为电能。主流技术PEM燃料电池的发电原理为：燃料（氢气）进入燃料电池的正极，在阳极上进行还原反应，释放电子形成
13、带正电荷的氢离子，氢离子穿过电解质到达负极，在负极与氧化剂（氧气）上进行氧化反应生成水。在此过程中，电子不能通过电解质，从而只能流入电路，形成电流，产生电能。由于燃料电池工作并不通过燃烧等热机过程，可直接将化学能转化成电能，理论上燃料电池热电转化效率可达85%-90%o图表6.燃料电池电堆雉构图表7.燃料电池汽车成本构成水传输MEA电里系统车身23%车战供乱系统 14%F资料来源:国金氮能招股说明书（申报稿），中银证券资料来源:衣宝廉等氢燃料电池，中银证券与燃油车相比,氢燃料汽车运行无污染,且能量转化效率较高燃料可再生，运行过程中无碳排、无污染：氢燃料电池汽车的燃料为氢气，氢电转化的生成物只有
14、水，因此氢燃料电池汽车的运行可实现零排放，即不会生成C0、CO2或硫化物等污染物。根据碳中和专业委员会数据，1升汽油燃烧会释放2.3OkgCO2（）627kg碳、1升柴油燃烧会释放2.63kgCC0.717kg碳，使用氢燃料电池汽车可实现交通减碳。使用可再生能源制氢可进一步降低燃料汽车全生命周期碳排放。燃料汽车全生命周期碳排放包括车辆周期和燃料周期，即车辆生产阶段排放的碳排放和生产/使用燃料过程中的排放。根据余亚东不同燃料路径氢燃料电池汽车全生命周期环境影响评价，若使用可再生能源发电制氢、气敏管道运氢，氢燃料电池汽车百公里等效碳排放量约3.7kg:若使用焦炉层气副产氢或煤制氢、气氢管道运氢，氢燃料电池汽车百公里等效碳排放量分别为20kg、26.IkgOCOz排放系数KgCOz/升CO2排放系数KgCO2Zkg碳排放系数Kg。升碳排放系数KgC/kg汽油2.303.150.6270.86柴油2.633.060.7170.834资料来源:碳中和专业委员会,中银证券图衰9.不同路径的等效碳排放量等效碳排放量(kg百km)可再生能源发电制氢+气氮管道3.7混合电制氢+气氢管道43.7焦炉煤气副产氢+气氢管道20煤制氢+气氢管道26.1天然气制氢+气氢管道13.7可再生能源发电+输电+现场制氢2.7混合
