中國(guó)燃料電池技術(shù)種類多樣，市場(chǎng)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)良好，未來(lái)燃料電池行業(yè)未來(lái)發(fā)展空間廣闊[圖]

    一、氫燃料車vs鋰電池車：燃料補(bǔ)充迅速和續(xù)航里程是優(yōu)勢(shì)

    兩種新能源車的綜合能源利用效率均高于傳統(tǒng)汽車。對(duì)比三種不同化石能源利用效率（內(nèi)燃機(jī)為37%，燃料電池為45.7%，鋰電池為49.2%），鋰電池和燃料電池較傳統(tǒng)燃油汽車均有較大優(yōu)勢(shì)。

2020年三種化石燃料能源利用方式的效率

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    相關(guān)報(bào)告：智研咨詢發(fā)布的《2019-2025年中國(guó)氫燃料電池行業(yè)市場(chǎng)專項(xiàng)調(diào)研及投資前景預(yù)測(cè)報(bào)告》

    當(dāng)前鋰電池車產(chǎn)業(yè)發(fā)展更為完善、積累的運(yùn)行數(shù)據(jù)更多；但燃料電池更適合長(zhǎng)續(xù)航里程的運(yùn)輸車輛，兩種路線并重更符合我國(guó)當(dāng)前的國(guó)情。中科院歐陽(yáng)明高院士在多個(gè)場(chǎng)合明確提出：氫燃料電池更適合替代使用柴油的長(zhǎng)途運(yùn)輸車輛以及客車領(lǐng)域，鋰離子電池更適合應(yīng)用于乘用車領(lǐng)域。

鋰電池車、燃料電池車優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比

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    燃料電池車與鋰電池最大不同在于驅(qū)動(dòng)力來(lái)源。燃料電池車動(dòng)力來(lái)源包含電池控制器、儲(chǔ)氫裝臵、電池堆、輔助蓄電池、燃料處理器、壓縮機(jī)和加濕器，而鋰電池車主要包含電池控制器、電池組、車載充電器，其他部件兩種車相似。

燃料電池/鋰電電動(dòng)車核心部件構(gòu)造差異對(duì)比

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    燃料電池汽車?yán)m(xù)航及加氫時(shí)間優(yōu)勢(shì)明顯。進(jìn)一步對(duì)比氫燃料車和純電動(dòng)車性能參數(shù)，發(fā)現(xiàn)氫燃料電池汽車在續(xù)航里程及能量補(bǔ)充時(shí)間上具明顯優(yōu)勢(shì)。續(xù)駛里程很大程度上由電池系統(tǒng)能量密度決定。鋰電池系統(tǒng)的平均能量密度約為140-160Wh/kg，PEMFC燃料電池的能量密度高達(dá)1800Wh/kg。

    從材料性能方面看，在交通應(yīng)用領(lǐng)域，燃料電池相較于鋰電池具備三大優(yōu)勢(shì)：1）能量密度優(yōu)勢(shì)：鋰離子電池能量密度有限，且無(wú)法兼具高能量和高功率兩方面的行車需求，以特斯拉電動(dòng)汽車為例，TeslaModelS的鋰離子電池系統(tǒng)能量密度為156Wh/Kg，功率密度為0.16KW/Kg；而燃料電池的能量密度取決于加氫量，能達(dá)到遠(yuǎn)高于鋰離子電池水平（理論能量密度為鋰電池的120倍），且能兼?zhèn)涓吣芰亢透呙芏刃枨螅载S田燃料電池車為例，ToyotaMirai的PEMFC燃料電池系統(tǒng)能量密度超過(guò)350Wh/Kg，功率密度達(dá)2.0KW/Kg。2）充氣速度優(yōu)勢(shì)：燃料電池汽車加氫屬于直接加注燃料的物理過(guò)程，時(shí)間僅需約3-5分鐘，而鋰電池汽車的充電是電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，在大功率直流快充時(shí)需要至少30分鐘充滿80%，而在更常見的慢充場(chǎng)景下需要6-8小時(shí)的充電時(shí)間。3）環(huán)保優(yōu)勢(shì)：氫氣為清潔能源，燃料產(chǎn)物為氧氣和水，能達(dá)到零碳排放，是未來(lái)清潔能源的一大發(fā)展方向。

燃料電池與鋰電池性能對(duì)比

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    從使用場(chǎng)景方面看，燃料電池汽車的一大優(yōu)勢(shì)在于長(zhǎng)途重載場(chǎng)景，在商用車或乘用車?yán)m(xù)駛里程超過(guò)200公里或500公里后，燃料電池成本比鋰電池更低。鋰電池的能量載體是電池正負(fù)極材料，在增加儲(chǔ)能容量的同時(shí)需要增加活性物質(zhì)和隔膜、電解液等非活性物質(zhì)，因此整車質(zhì)量隨之大幅增加，百公里電耗迅速上升，通過(guò)增加電量以增功率或續(xù)駛里程的邊際收益遞減。而燃料電池的能量載體是氫氣，只需增加儲(chǔ)氫量即可增加儲(chǔ)能容量，整車質(zhì)量增加小，百公里氫耗基本不變，通過(guò)增加儲(chǔ)氫量以增加功率或續(xù)航里程的邊際收益遞增。因此，燃料電池在長(zhǎng)途、重載的商用車應(yīng)用場(chǎng)景下更具優(yōu)勢(shì)。

    二、國(guó)際市場(chǎng)發(fā)展情況分析

    目前已有多家國(guó)際車企公布?xì)淙剂想姵爻擞密噾?zhàn)略布局和銷量規(guī)劃。乘用車方面，國(guó)內(nèi)上汽、長(zhǎng)城等車企也有明確規(guī)劃；商用車方面未來(lái)會(huì)是中國(guó)燃料電池汽車發(fā)展的主力。

    全球各國(guó)紛紛制定燃料電池汽車的發(fā)展規(guī)劃。隨著能源安全等問(wèn)題的日益嚴(yán)重，全球各國(guó)紛紛大力推動(dòng)新能源汽車的發(fā)展，燃料電池汽車相較鋰離子電動(dòng)汽車而言，具有續(xù)航里程長(zhǎng)、加強(qiáng)時(shí)間短等優(yōu)勢(shì)，但是技術(shù)難度以及產(chǎn)業(yè)化難度大，已經(jīng)成為各國(guó)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點(diǎn)突破方向之一，紛紛制定了明確的發(fā)展規(guī)劃。
全球燃料電池出貨量保持增長(zhǎng)，從地區(qū)分布來(lái)看，燃料電池乘用車銷售主要集中于北美、亞洲和歐洲。

2018年全球燃料電池乘用車?yán)塾?jì)銷量地區(qū)分布情況

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    2017年全球燃料電池出貨量約670兆瓦，高于2016年的500兆瓦，伴隨市場(chǎng)的增長(zhǎng)，財(cái)富500強(qiáng)燃料電池客戶的名單也在加長(zhǎng)。事實(shí)上，近10％的財(cái)富500強(qiáng)企業(yè)將燃料電池用于固定或動(dòng)力市場(chǎng)。

    預(yù)計(jì)到2019年底，固定式燃料電池市場(chǎng)將同比增長(zhǎng)18％，達(dá)到21億美元以上，到2030年，燃料電池市場(chǎng)的年增長(zhǎng)率將穩(wěn)定在約28％。

    日本燃料電池汽車技術(shù)全球領(lǐng)先。日本豐田在2014年推出世界上真正具備商業(yè)化大規(guī)模量產(chǎn)能力的Mirai燃料電池汽車，隨后本田推出ClarityFuelCell，與Mirai性能接近，技術(shù)領(lǐng)先全球。2017年日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省發(fā)布了《氫能基本戰(zhàn)略》，明確了未來(lái)的發(fā)展戰(zhàn)略：保有量方面，2020年累計(jì)實(shí)現(xiàn)4萬(wàn)輛保有量，2025年累計(jì)實(shí)現(xiàn)20萬(wàn)輛保有量，2030年實(shí)現(xiàn)80萬(wàn)輛保有量。在加氫站方面，2018年底日本共有96座加氫站，未來(lái)2020年實(shí)現(xiàn)160座，2025年實(shí)現(xiàn)320座，2030年實(shí)現(xiàn)900座。

日本燃料電池汽車未來(lái)規(guī)劃（萬(wàn)輛）

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日本燃料電池加氫站未來(lái)規(guī)劃（萬(wàn)個(gè)）

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    歐盟明確氫燃料電池汽車未來(lái)規(guī)劃。歐盟2008年出臺(tái)了燃料電池與氫聯(lián)合行動(dòng)計(jì)劃項(xiàng)目（FCH-JU），2019年2月11日，F(xiàn)CHJU發(fā)布“歐洲氫能路線圖”。路線圖提出：未來(lái)銷量目標(biāo)，2025年實(shí)現(xiàn)30萬(wàn)年銷量目標(biāo)，2050年實(shí)現(xiàn)800萬(wàn)年銷量目標(biāo)，其中包括卡車、大巴、物流車、出租車、乘用車等；加氫站規(guī)模方面，截至2018年底，歐盟有19個(gè)國(guó)家擁有加氫站，其中德國(guó)擁有60座公共加氫站（18年新增17座），數(shù)量最多。未來(lái)規(guī)劃2025年達(dá)到1500座規(guī)模，2040年達(dá)到15000座規(guī)模。

歐洲燃料電池汽車未來(lái)規(guī)劃（百萬(wàn)輛）

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歐洲燃料電池加氫站未來(lái)規(guī)劃（座）

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    三、政策加碼，萬(wàn)輛銷量節(jié)點(diǎn)可期

    近年來(lái)我國(guó)對(duì)氫能-燃料電池產(chǎn)業(yè)予以大力扶持，先后出臺(tái)利好行業(yè)政策。國(guó)家層面的扶持政策多以補(bǔ)貼、雙積分等經(jīng)濟(jì)調(diào)節(jié)和產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、技術(shù)進(jìn)展等宏觀指導(dǎo)為主，地方層面的扶持政策涉及產(chǎn)業(yè)多方面。

    國(guó)家層面的氫能-燃料電池扶持政策（部分）

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地方層面的氫能-燃料電池扶持政策（部分）

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    四、商用車率先起量，市場(chǎng)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)良好

    據(jù)了解，燃料電池技術(shù)種類多樣，目前主流技術(shù)是質(zhì)子交換膜燃料電池和固體氧化物燃料電池，分別主要應(yīng)用于燃料電池汽車和分布式發(fā)電領(lǐng)域。由于燃料電池不僅安全高效，且反應(yīng)產(chǎn)物只有水，具備綠色清潔的特點(diǎn)，因此是內(nèi)燃機(jī)最具競(jìng)爭(zhēng)力的替代者之一，有望引領(lǐng)未來(lái)全球能源革命，從化石燃料時(shí)代邁向氫燃料時(shí)代。

    盡管由于起步晚，行業(yè)落后于國(guó)外5-10年，但近年來(lái)我國(guó)燃料電池行業(yè)保持穩(wěn)定發(fā)展，國(guó)內(nèi)廠商通過(guò)與國(guó)外先進(jìn)燃料電池企業(yè)、機(jī)構(gòu)合作，推動(dòng)我國(guó)燃料電池產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。

    我國(guó)燃料電池行業(yè)采用“以商帶乘”的發(fā)展路徑，短期內(nèi)主要集中在商用車應(yīng)用領(lǐng)域。一方面，目前我國(guó)裝車的燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的體積比功率密度與國(guó)外先進(jìn)水平仍存差距，客車、物流車等商用車對(duì)燃料電池堆體積的敏感性較低，且我國(guó)在燃料電池商用車技術(shù)開發(fā)上積累更多，優(yōu)先發(fā)展商用車更具優(yōu)勢(shì)。另一方面，我國(guó)加氫配套設(shè)施建設(shè)有待完善，客車及專用車運(yùn)行線路固定且更為統(tǒng)一，便于進(jìn)行區(qū)域性規(guī)劃并實(shí)現(xiàn)集中加氫。因此，我國(guó)燃料電池下游應(yīng)用市場(chǎng)由商用車率先起量。政策持續(xù)利好下，我國(guó)燃料電池商用車增速迅猛，發(fā)展空間大。2018年，我國(guó)燃料電池商用車產(chǎn)銷量達(dá)1527輛，同上年增長(zhǎng)120.05%，在全國(guó)商用車銷量中滲透率僅為0.03%，市場(chǎng)潛力巨大。分車型看，客車是2018年拉動(dòng)燃料電池汽車產(chǎn)銷增長(zhǎng)的主力，占比91%。2019年1-5月，在全國(guó)汽車產(chǎn)銷量共同下滑13%的低迷形勢(shì)下，燃料電池車依然保持迅猛的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，產(chǎn)量和銷量分別達(dá)553和545輛，同比增長(zhǎng)476.00%和479.80%，遠(yuǎn)高于新能源車的整體產(chǎn)銷量同比增速46.00%和41.50%。

我國(guó)燃料電池商用車產(chǎn)銷量增長(zhǎng)迅猛

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我國(guó)2018年燃料電池商用車中客車占比大

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    國(guó)家重視并看好燃料電池行業(yè)未來(lái)發(fā)展，氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃目標(biāo)明確，萬(wàn)輛銷量的“關(guān)卡突破”節(jié)點(diǎn)可期。我國(guó)發(fā)布《中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍(lán)皮書（2016）》，將燃料電池汽車的保有量增長(zhǎng)劃分為三個(gè)階段：近期（2016-2020年），我國(guó)加氫站達(dá)100座，燃料電池車輛達(dá)1萬(wàn)輛；中期（2020-2030年），加氫站數(shù)量達(dá)1000座，燃料電池車輛達(dá)200萬(wàn)輛；遠(yuǎn)期（2030-2050年），燃料電池車數(shù)量達(dá)1000萬(wàn)輛。根據(jù)我國(guó)當(dāng)前商用車所裝載燃料電池約10000小時(shí)的壽命水平，每日約10-12小時(shí)的運(yùn)行時(shí)間，折合約3年的壽命年限；又依據(jù)我國(guó)燃料電池商用車企于2020年及以后達(dá)到8年壽命要求的發(fā)展規(guī)劃，并參考我國(guó)鋰電池動(dòng)力汽車近十年間的增長(zhǎng)速度，對(duì)未來(lái)幾年內(nèi)燃料電池汽車保有量及產(chǎn)銷量進(jìn)行測(cè)算，并依據(jù)2018年新能源車中客車與貨車的相對(duì)比例進(jìn)行拆分。預(yù)設(shè)在2025年之前，我國(guó)燃料電池車仍以商用車為
主導(dǎo)，并由測(cè)算結(jié)果判斷，認(rèn)為2021年燃料電池車有望突破萬(wàn)輛銷量關(guān)卡，到2025年，我國(guó)燃料電池車保有量將達(dá)10.5萬(wàn)輛左右，產(chǎn)銷量約為4萬(wàn)輛水平。

我國(guó)2019-2025年燃料電池車保有量及產(chǎn)銷量預(yù)測(cè)

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2021年我國(guó)燃料電池車有望突破萬(wàn)輛銷量關(guān)卡

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    工信部明確提出2030年百萬(wàn)輛發(fā)展目標(biāo)。工信部2016年組織制定的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》明確提出：市場(chǎng)規(guī)模方面，2020年實(shí)現(xiàn)5000輛級(jí)規(guī)模，2025年實(shí)現(xiàn)5萬(wàn)輛規(guī)模，2030年實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)輛氫燃料電池汽車的商業(yè)化應(yīng)用。加氫站建設(shè)方面，2020年建成100座；2025年建成300座；2030年建成1000座。

我國(guó)燃料電池汽車未來(lái)規(guī)劃（百萬(wàn)輛）

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我國(guó)燃料電池加氫站未來(lái)規(guī)劃（座）

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    多個(gè)地方政府也在大力支持氫燃料電池汽車發(fā)展。上海是我國(guó)燃料電池汽車技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化的先行者，北京和佛山也制定了明確的發(fā)展規(guī)劃。

    上海發(fā)展目標(biāo)：2017-2020年建設(shè)加氫站5-10座、乘用車示范區(qū)2個(gè)，運(yùn)行規(guī)模達(dá)到3000輛，積極推動(dòng)燃料電池公交、物流等車輛試點(diǎn)。2021-2025年形成有國(guó)際影響力的整車企業(yè)1家、動(dòng)力系統(tǒng)企業(yè)2-3家、關(guān)鍵零部件企業(yè)8-10家，燃料電池汽車全產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值突破1000億元，建成加氫站50座，乘用車不少于2萬(wàn)輛、其它特種車輛不少于1萬(wàn)輛。

    北京規(guī)劃：北京規(guī)劃到2020年，將建成國(guó)內(nèi)最大的新能源汽車研發(fā)、應(yīng)用中心，總體達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平?！侗本┦?ldquo;十三五”時(shí)期節(jié)能降耗及應(yīng)對(duì)氣候變化規(guī)劃》的通知，提出到2020年，北京市燃料電池汽車推廣要達(dá)到5000輛。

    廣東佛山：2017年12月，國(guó)內(nèi)首個(gè)“氫能周”在佛山南海舉行了開幕式。佛山注重和云浮的戰(zhàn)略合作，設(shè)立10億元?dú)淠墚a(chǎn)業(yè)股權(quán)投資基金及30億元?dú)淠墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展基金促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并預(yù)計(jì)在2019年投入使用10座加氫站，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)千輛氫能公交車示范運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目。南海區(qū)在新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展十年規(guī)劃中明確提出，到2025年，南海區(qū)推廣燃料電池叉車5000輛，燃料電池乘用車10000輛，燃料電池客車5000輛。

部分地方政府燃料電池汽車推廣計(jì)劃（輛）

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    五、燃料汽車銷量保證下，細(xì)分領(lǐng)域市場(chǎng)空間巨大

    1、新能源汽車應(yīng)用空間廣闊，新興市場(chǎng)機(jī)會(huì)有待深入挖掘

    燃料電池在民用領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中在電站（含熱電聯(lián)產(chǎn)）和交通運(yùn)輸領(lǐng)域。早期燃料電池的應(yīng)用主要集中在潛艇、航天等特殊領(lǐng)域，且技術(shù)已相對(duì)成熟。近來(lái)來(lái)，燃料電池在民用領(lǐng)域的應(yīng)用正在提升。在民用領(lǐng)域，燃料電池的應(yīng)用主要包括固定式電源、交通運(yùn)輸和便攜式電源三大類領(lǐng)域。

燃料電池的產(chǎn)業(yè)概覽

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    預(yù)測(cè)，到2025年全球燃料電池市場(chǎng)有望達(dá)到5.2萬(wàn)億日（約合人民幣3,400億元）元，其中燃料電池汽車市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)50%。2011年燃料電池汽車市場(chǎng)僅為3億日元，未來(lái)隨著技術(shù)升級(jí)、加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施的完善、政策支持力度加大，預(yù)計(jì)到2025年全球燃料電池汽車市場(chǎng)有望擴(kuò)大到2.91萬(wàn)億日元（約合人民幣1,900億元），占整體市場(chǎng)一半以上。

各領(lǐng)域市場(chǎng)空間預(yù)測(cè)

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    2、燃料電池系統(tǒng)及電堆市場(chǎng)空間測(cè)算

    （1）燃料電池系統(tǒng)售價(jià)預(yù)測(cè)為測(cè)算系統(tǒng)市場(chǎng)空間，首先對(duì)燃料電池系統(tǒng)未來(lái)售價(jià)進(jìn)行預(yù)測(cè)?？紤]到我國(guó)新能源汽車推薦目錄中占比最大的系統(tǒng)功率為30KW，參考當(dāng)前我國(guó)30KW燃料電池車約40萬(wàn)/套的燃料電池系統(tǒng)價(jià)格，估算當(dāng)前售價(jià)為1.3萬(wàn)元/KW。同時(shí)假設(shè)燃料電池系統(tǒng)售價(jià)與其成本的下降幅度大致相同，并假設(shè)售價(jià)降速遞減，依照IEA（國(guó)際能源署）的測(cè)算結(jié)果，2018年、2030年和2050年的燃料電池系統(tǒng)單位成本分別約為179美元/KW、54美元/KW和40美元/KW，按比例估算得2025年、2030年、2050年功率為30KW的燃料電池系統(tǒng)售價(jià)約為18.82萬(wàn)元/套、12.07萬(wàn)元/套和8.94萬(wàn)元/套。（2）燃料電池電堆成本占比下降路徑測(cè)算
根據(jù)預(yù)測(cè)，在年產(chǎn)量1萬(wàn)輛以內(nèi)（2020年）階段，供氣系統(tǒng)成本下降空間較大，可下降50%，之后到2030年實(shí)現(xiàn)成本下降60%；電堆的成本下降在長(zhǎng)期內(nèi)實(shí)現(xiàn)，至2030年可下降70%。當(dāng)前燃料電池系統(tǒng)中電堆成本占比67%，綜上可測(cè)算得電堆成本占比的變化路徑。2020年，電堆成本占比約為55%；到2025年，電堆成本占比降為33%。（3）燃料電池系統(tǒng)及電堆市場(chǎng)空間測(cè)算依據(jù)上文對(duì)我國(guó)燃料電池車產(chǎn)銷量的測(cè)算結(jié)果，結(jié)合燃料電池系統(tǒng)售價(jià)變化路徑，可測(cè)算得我國(guó)燃料電池系統(tǒng)于2020年的市場(chǎng)空間約為24億元，2025年市場(chǎng)空間約為77億元。依據(jù)燃料電池系統(tǒng)的市場(chǎng)空間測(cè)算結(jié)果，扣除毛利潤(rùn)之后按成本構(gòu)成進(jìn)行分拆，得到電堆的市場(chǎng)規(guī)模。

    其中毛利率參考鋰電池行業(yè)龍頭寧德時(shí)代近五年的毛利率變化情況并調(diào)整，假定其毛利率在2025年以內(nèi)隨量產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)而增長(zhǎng)。測(cè)算結(jié)果為我國(guó)燃料電池電堆于2020年的市場(chǎng)空間約為14億元，2025年市場(chǎng)空間約為35億元。

    燃料電池系統(tǒng)及電堆市場(chǎng)空間測(cè)算

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    3、上游零部件市場(chǎng)空間測(cè)算

    根燃料電池年產(chǎn)量分別為1000個(gè)、10萬(wàn)個(gè)、50萬(wàn)個(gè)時(shí)，上游零部件的成本占比將發(fā)生明顯的相應(yīng)變化，其中催化劑、雙極板由于較弱的規(guī)模效應(yīng)，成本占比逐漸提高。

電堆零部件成本占比變化

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    根據(jù)測(cè)算所得的電堆市場(chǎng)規(guī)模，扣除毛利潤(rùn)，并按照燃料電池年產(chǎn)量1000個(gè)、10萬(wàn)個(gè)、50萬(wàn)個(gè)進(jìn)行階段劃分，可算得各上游材料在三階段的市場(chǎng)空間。其中，燃料電池年產(chǎn)量達(dá)到10萬(wàn)個(gè)水平約發(fā)生在2026-2027年之間。測(cè)算結(jié)果顯示，上游膜電極市場(chǎng)空間在2020年約為6億元，2025年約為13億元。

電堆上游零部件市場(chǎng)空間測(cè)算

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