報告 | 氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)市場前景預(yù)測

從中央到地方氫能政策框架已搭建完成，內(nèi)容不斷完善。當(dāng)前氫能各領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化的領(lǐng)頭羊在于燃料電池汽車（FCEV），F(xiàn)CEV增長空間在于各地規(guī)劃的推廣數(shù)量。從各地規(guī)劃的推廣目標(biāo)來看，全國范圍2025年的FCEV規(guī)劃量近11.6萬輛，共計建設(shè)加氫站1339座，氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)模共計達(dá)到1.34萬億。

本文對車載燃料電池系統(tǒng)、燃料電池?zé)犭娐?lián)供、氫儲能、制氫裝備、加氫站、關(guān)鍵材料和部件等進(jìn)行了市場預(yù)測：

車載燃料電池系統(tǒng)市場趨勢及未來展望

2022年我國燃料電池汽車產(chǎn)量3626輛，同比+105.4%，銷量3367輛，同比+112.8%，均創(chuàng)下歷史新高；2023年上半年全國燃料電池汽車產(chǎn)銷數(shù)據(jù)分別為2495輛和2410輛，同比增加38.4%和73.5%（2022年上半年產(chǎn)銷數(shù)據(jù)為1803輛和1389輛），上半年仍保持增長態(tài)勢。展望2023年下半年，行業(yè)多元應(yīng)用場景需求不斷釋放，使用成本將不斷下降，我國燃料電池汽車市場或?qū)⑦~出更大的發(fā)展步伐。

圖片數(shù)據(jù)來源：中國汽車工業(yè)協(xié)會，香橙會氫能數(shù)據(jù)庫

2023年上半年燃料電池汽車上險量達(dá)2158輛，其中重卡占比為39%、客車為23%、專用車占比20%，意味著氫能在長途重載領(lǐng)域的優(yōu)勢正逐步被市場認(rèn)可；上險量TOP5地區(qū)依次為北京、上海、廣東、河南和湖北，北京以絕對的優(yōu)勢位居第一。根據(jù)河南2023年規(guī)劃，今年將新推廣1055輛燃料電池車，預(yù)計后續(xù)河南市場將一步走高。

中國是最大的車載燃料電池市場，海外市場競爭已開啟。2023年上半年氫燃料電車上險數(shù)量top10基本是老牌燃料電池企業(yè)，豐田系（包括豐田和華豐品牌）首次進(jìn)入前十，這也是首次有外資品牌進(jìn)入。隨著現(xiàn)代的廣州燃料電池工廠投產(chǎn)、產(chǎn)品登上工信部目錄，外資品牌在上半年可謂來勢洶洶。作為對比，國內(nèi)品牌積極開拓國際市場。這顯示燃料電池的國際化競爭已經(jīng)悄然開始，企業(yè)應(yīng)積極拓展海外渠道。

未來車載燃料電池系統(tǒng)功率及匹配車型，功率在5-50kW（小功率可空冷），主要應(yīng)用在叉車、觀光車等上；功率在70kw-90kW，主要應(yīng)用于輕卡、乘用車、垃圾車等專用車上應(yīng)用；功率在90-150kW之間，主要應(yīng)用于客車行業(yè)、物流車、工程車等；功率在200-300kW主要應(yīng)用于重卡、牽引車。

根據(jù)《節(jié)能與新能源汽車路線圖2.0》保有量測算，國內(nèi)氫燃料電池汽車2025年銷量約4.8萬臺，2030年銷量約36萬臺。

數(shù)據(jù)測算參考：《新能源與節(jié)能汽車技術(shù)路線圖2.0》

據(jù)國金證券預(yù)測，氫能源發(fā)動機(jī)銷量將進(jìn)入快速爬升階段，2025年氫能源汽車?yán)塾嬩N量將超10萬輛，2030年達(dá)到100萬輛，2040年達(dá)到1000萬輛。從短期看，2025年氫燃料電池汽車市場空間預(yù)測可達(dá)千億元，從中長期看2030年市場預(yù)測接近萬億級別。

資料來源：國金證券

熱電聯(lián)供市場趨勢及未來展望

燃料電池?zé)犭娐?lián)供，具有效率高、噪音低、體積小、排放低等優(yōu)勢，適用于靠近用戶的千瓦至兆瓦級的分布式發(fā)電系統(tǒng)，能源綜合利用效率可高達(dá)80%以上，與傳統(tǒng)的火力發(fā)電相比，總效率提高了近2倍左右。

從國內(nèi)燃料電池?zé)犭娐?lián)供發(fā)展進(jìn)程來看，我國已經(jīng)開始進(jìn)入示范應(yīng)用階段。國內(nèi)多家科研院所（如中國礦業(yè)大學(xué)、中科院大化所）及產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)燃料電池企業(yè)也已率先展開研發(fā)與布局。同時，北京、天津、河北、內(nèi)蒙古、寧夏等共13個省，鄂爾多斯、蘇州、常熟、寧波、濰坊等共40個市，發(fā)布相關(guān)專項政策積極推進(jìn)熱電聯(lián)供研究及示范應(yīng)用落地。

據(jù)國際能源署（IEA）預(yù)測，為了盡快實現(xiàn)所有建筑物凈零排放的目標(biāo)，到2030年，建筑業(yè)相關(guān)的二氧化碳直接排放量需要減少一半、間接排放量需要減少60%。中國建筑行業(yè)碳排約15億噸，氫能熱電聯(lián)供潛在市場2TW，等于約需2000萬臺100kW燃料電池，市場規(guī)模將達(dá)到萬億級。

資料來源: 國際能源署（2020d）世界能源統(tǒng)計和平衡數(shù)據(jù)庫

氫儲能市場趨勢及未來展望

在關(guān)鍵技術(shù)突破、規(guī)?；l(fā)展下，氫儲能正進(jìn)入成本下降通道。

氫能是一種理想的能量儲存介質(zhì)，主要的優(yōu)勢在于可以為多種能源之間的能量與物質(zhì)轉(zhuǎn)換提供解決方案。通過 PTG（Power to Gas）技術(shù)，可在一定程度上解決可再生能源消納及并網(wǎng)穩(wěn)定性問題。目前我國氫儲能產(chǎn)業(yè)處于發(fā)展培育期，百MW級別項目的氫儲能度電成本預(yù)計在0.75~0.9元/kWh左右（堿性電解水路徑），雖然高于抽水儲能和大部分電化學(xué)儲能，但還具備巨大的降本空間。隨著氫儲能裝備及各子系統(tǒng)的技術(shù)突破以及規(guī)模化發(fā)展，預(yù)測到2025年，大規(guī)模氫儲能的度電成本將下降到0.45元/kWh左右，開始具備較好的經(jīng)濟(jì)效益。

到2030年，預(yù)計中國可再生能源發(fā)電累計裝機(jī)量將達(dá)到2214GW。按照新能源項目配套儲能比例10%計算，儲能規(guī)模需求至少在221.4GW，當(dāng)氫儲能的占比達(dá)到20%時，氫儲能部署規(guī)模將高達(dá)44.3GW，是目前氫儲能規(guī)模的數(shù)十倍。在電動汽車百人會氫能中心的測算中，當(dāng)氫儲能占儲能行業(yè)20%的情況下，至2030年整個氫儲能的設(shè)備市場規(guī)?？蛇_(dá)千億級別。

制氫裝備市場趨勢及未來展望

目前，煤制氫占我國氫能產(chǎn)量的62%，天然氣制氫占比19%，而電解水制氫受制于技術(shù)和高成本，占比僅1%。從全球來看，化石能源也是最主要的制氫方式，其中天然氣占比59%，煤占比19%?；茉粗茪溥^程中碳排放巨大，在“雙碳”目標(biāo)進(jìn)程中將逐漸被淘汰，而工業(yè)副產(chǎn)氫既可減少碳排，又可以提高資源利用率與經(jīng)濟(jì)效益，可以作為氫能發(fā)展初期的過渡性氫源加大發(fā)展力度；而可再生能源制氫將是氫能來源的最終形式。

資料來源：智庫數(shù)據(jù)庫

堿性電解槽是目前主流，PEM 電解槽降本是關(guān)鍵。電解槽是電解水制氫的核心設(shè)備。目前全球成熟的電解水制氫技術(shù)，主要是堿性電解和PEM電解兩種方式。我們按照技術(shù)路線演進(jìn)的時間線進(jìn)行展望：

堿性電解水技術(shù)憑借成本低、技術(shù)成熟度高的優(yōu)勢，目前在國內(nèi)是主流路線，預(yù)計將長期占據(jù)主導(dǎo)地位。

PEM 電解水技術(shù)目前已經(jīng)初步形成產(chǎn)業(yè)化并在部分地區(qū)建設(shè)示范應(yīng)用，隨著技術(shù)的進(jìn)步和成本的下降，預(yù)計最快將在2025～2030 年形成規(guī)?；瘧?yīng)用。

固體氧化物水電解技術(shù)（SOEC）目前理論上能量轉(zhuǎn)換效率最高，有望在 2030 年之后可逐步應(yīng)用于規(guī)模化的可再生能源制氫。

電解槽市場前景預(yù)測：目前國內(nèi)主流電解槽企業(yè)規(guī)劃產(chǎn)能接近9.5GW。我們將交通、工業(yè)等主要耗氫領(lǐng)域的氫能需求進(jìn)行分拆測算（交通領(lǐng)域的預(yù)測主要以氫能車、船舶、飛機(jī)數(shù)量為基礎(chǔ)，按照目前單位交通設(shè)備耗氫量加總預(yù)測；工業(yè)領(lǐng)域耗氫主要假設(shè) 2025/2045 年化工領(lǐng)域?qū)淠苄枨蟊３植蛔儯?045 年氫能對傳統(tǒng)工業(yè)用化石能源替代率達(dá)到20%），預(yù)計2025/2045年氫氣需求分別為0.27/1億噸，假設(shè)綠氫占比分別在3%/50%，對應(yīng)的電解槽需求量分別為11/900GW，假設(shè)兩個階段電解槽單價分別為 2500/1500 元/kw（堿性電解槽和PEM電解槽價格加權(quán)），對應(yīng)電解槽的市場規(guī)模分別為281/13505億元，預(yù)計電解槽市場規(guī)模在2025年可接近300億元，2030年有望突破1000億元，2040～2045年可破萬億元。

加氫站市場趨勢及未來展望

中國加氫站數(shù)量高速增長，核心設(shè)備——壓縮機(jī)以隔膜式和液驅(qū)式為主。加氫站是將不同來源的氫氣通過壓縮機(jī)增壓，儲存在站內(nèi)的高壓罐中，再通過加氣機(jī)為氫燃料電池汽車加注氫氣的燃?xì)庹?，在氫能產(chǎn)業(yè)鏈中起到重要的橋梁作用。

氫氣壓縮機(jī)是加氫站的核心設(shè)備，同時也在全產(chǎn)業(yè)鏈中有廣泛應(yīng)用，國內(nèi)加氫站采用的壓縮機(jī)以隔膜式壓縮機(jī)和液驅(qū)式壓縮機(jī)為主。在我國已建成35Mpa加氫站中，隔膜式壓縮機(jī)市占率超過 60%，液驅(qū)式壓縮機(jī)占有率超過30%，離子液體壓縮機(jī)等約占2%。

《中國加氫站建設(shè)與運營行業(yè)發(fā)展白皮書（2023年）》顯示，截至2023年6月，中國累計建成加氫站351座，到2025年全國累計建成的加氫站數(shù)量有望突破1000座；到2030年，國內(nèi)加氫站數(shù)量將突破5000座。以當(dāng)前加氫站整套設(shè)備投資800萬/站計算，到2030年加氫站裝備市場將達(dá)到百億級別。

氫燃料電池關(guān)鍵材料和部件市場

燃料電池系統(tǒng)為燃料電池車的核心部件，占整車成本的60%以上，其中膜電極作為燃料電池的核心部件，在整個系統(tǒng)中成本占比約為30%。工信部列出的氫燃料電池汽車需要取得突破的八大核心零部件，分別是電堆、膜電極、雙極板、質(zhì)子交換膜、催化劑、碳紙、空氣壓縮機(jī)以及氫氣循環(huán)系統(tǒng)，各省市十四五規(guī)劃中也明確指出對核心零部件的支持與補(bǔ)貼。

關(guān)鍵材料和部件的成本和耐性是燃料電池實現(xiàn)商業(yè)化的基礎(chǔ)。電堆的主要構(gòu)成中，MEA成本下降空間巨大，ePTFE 膜的國產(chǎn)化、貴金屬催化劑的減量與替代都會帶來成本下降；

MEA之外的成本也在快速下降。雙極板方面，未來隨著國內(nèi)的合格的金屬雙極板的大批量使用，成本將有大幅度降低；而類似碳紙這類易于國產(chǎn)化的零部件已經(jīng)具備批量化的能力，只待需求爆發(fā)；

氫氣系統(tǒng)方面，空壓機(jī)和高壓儲氫瓶是現(xiàn)階段需要突破的關(guān)鍵，其他的輔助設(shè)備多數(shù)是在其他領(lǐng)域已經(jīng)得到應(yīng)用，只要有批量化的需求即可實現(xiàn)低成本生產(chǎn)。

根據(jù)平安證券預(yù)測，2030年氫燃料電池產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用將是萬億級的市場，以膜電極、雙極板為代表的電堆市場約600億，空壓機(jī)、循環(huán)泵等產(chǎn)值也是百億級。預(yù)計到2050年，氫能產(chǎn)業(yè)鏈的產(chǎn)值將達(dá)到十萬億級。