氢能与燃料电池产业前沿报告产业链解析及产

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报告综述:

燃料电池汽车:推广运用刚起步,具备发展潜力

燃料电池汽车的优势在于集纯电汽车、燃油汽车优点于一身:清洁环保、续驶里程远、补能速度快、舒适安静,并且氢气是一种清洁高效、来源广泛的能源。长期看,燃料电池汽车有望成为汽车市场重要的组成部分。自年起,国内燃料电池汽车步入推广运用阶段,使用规模逐步扩大。年我国燃料电池汽车销量辆,仅次于美国的辆,成为世界主要燃料电池汽车市场。上游电堆外商把控,中下游竞争格局暂未稳固

目前上游电堆市场由海外供应商为主。众多国内厂商从中游系统集成切入产业,竞争格局暂未稳固。头部系统集成商开始向上游电堆延伸布局,建立竞争壁垒。下游整车应用规模较小,利润贡献有限,技术积累为主。公交/物流货车率先落地推广,高额补贴弥补高额成本

当前受技术、成本和加氢站缺乏的约束,国内燃料电池汽车以商用车运用为切入点,形成两个应用场景:(1)城市公交作为示范运行的途径;(2)轻中型物流货车作为探索商业化运用的抓手。现阶段燃料电池汽车成本高于纯电车型,使用成本高于燃油车。年国补最高50万元,地方补贴最高50万元。高额补贴可弥补部分成本。政策加码,空间充足,技术、规模驱动降本

“双积分”、“蓝天保卫战”等政策持续为新能源汽车的普及创造空间。燃料电池汽车短期或保持较高补贴金额,竞争优势凸显。年累计推广规模有望接近万辆。燃料电池汽车降本潜力大。降本途径主要有:(1)规模提升。规模化能摊销制造、模具、研发费用,是主要降本措施;(2)技术提升。通过降低铂催化剂用量、优化系统等技术手段降低成本;(3)协同降本。整车厂协同自有纯电、混动平台,共用电机电控、动力电池等零部件。

1、行业现状综述:政府助力起步发展

20世纪60年代,美国通用汽车公司将燃料电池技术应用到了汽车,研发出氢燃料电池登月车Electrovan。受限于技术水平,燃料电池技术运用在民用汽车则是在上世纪90年代。年,奔驰推出名为NECAR1的燃料电池汽车。之后日本的燃料电池汽车技术迅速发展,技术实力和应用规模跃居世界之首。年和年,同济大学推出了“超越一号”和“超越二号”燃料电池轿车。借助年北京奥运会和年上海世博会,国内开始开展燃料电池汽车示范运行,行业迎来发展机遇。

1.1、燃料电池汽车:集电动汽车和燃油汽车优点于一身

燃料电池车(FuelCellVehicle简称:FCV)利用燃料电池产生的电供能,带动电机运转,从而使车辆正常行驶。

燃料电池:FCV之心,高效环保

燃料电池是一种通过非燃烧方式直接将燃料的化学能转化为电能的装置。工作时其借助电极将进入负极的氢(含氢燃料)和进入正极的氧发生非燃烧的电化学反应,氢在负极上的催化剂的作用下分解成正离子H+和电子e-。H+进入电解液中,而e-则沿外部电路移向正极(阴极)产生电流。在正极上,空气中的氧同电解液中的H+吸收抵达正极上的电子e-形成水。

根据电解质的不同,燃料电池可分为质子交换膜燃料电池(PEMFC)、碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)。目前发展最多的是质子交换膜燃料电池和固体氧化物燃料电池。质子交换膜燃料电池运行温度低、启动快,多用于汽车等需要频繁起停和变工况运行的情况。固体氧化物燃料电池运行温度高、启动慢、铂金属使用少,可用于固定式发电。

FCV具备纯电动汽车和燃油汽车优点

作为新能源汽车的一种,燃料电池汽车的优势在于集纯电汽车、燃油汽车优点于一身:清洁环保、续驶里程远、补能速度快、舒适安静,并且氢气是一种清洁高效、来源广泛的能源。长期看,燃料电池汽车有望成为汽车市场重要的组成部分。

1.2、国内政策高度支持

推动燃料电池汽车产业发展的政策主要有:

1)国家购置补贴。燃料电池汽车的补贴金额是三种类型新能源汽车中最高的。年,国家开始对购买燃料电池汽车给予补贴。年~年,燃料电池乘用车和专用车补贴25万元,客车补贴60万元。年燃料电池乘用车补贴20万元,商用车补贴50万元。虽然补贴高,但是由于产品还停留在小批量样车试制阶段,燃料电池汽车销量基本为零。从年起,燃料电池汽车补贴调整为:乘用车10万元、轻型客车货车30万元、大中型客车和中重型货车50万元。此补贴金额一直保持至年,并有望延续至年。

2)地方政府补贴。北京、上海、广州、深圳、武汉和襄阳按国补地补1:1补贴,其他城市地补按国补的0.5倍补贴。

3)其他新能源汽车优惠政策。燃料电池汽车同样享有免购置税、免车船税、不限购不限行等政策优惠。

4)“双积分”政策。企业生产燃料电池汽车能够降低企业平均燃料消耗量,获取正CAFC积分。同时,每生产一辆燃料电池汽车,企业可获得最高5个NEV积分。“双积分”政策的实施也将推动燃料电池汽车的普及应用。

1.3、行业步入商业运用推广阶段,规模居世界前列

国内商业运用刚起步,年销规模千辆

国内燃料电池汽车自年起度过了约15年的技术积累时期。通过国家项目引导、校企联合开发、重大活动试运营,企业完成燃料电池汽车技术探索和优化,达到量产、投放市场的标准。

年之前,我国燃料电池汽车的应用以依托重大活动开展短期示范运行为主。例如年北京奥运会,有20辆上汽大众帕萨特燃料电池轿车作为赛事公务用车投入使用,3辆北汽福田燃料电池公交车进行为期一年的示范运行。年上海世博会,共有辆燃料电池汽车参加运行。其中,燃料电池轿车90辆、燃料电池公交车6辆、燃料电池观光车辆。

年后,燃料电池汽车在公交、物流等领域开展有规模、长期的示范运行和商业化推广。

根据工信部公布的《节能与新能源汽车示范推广应用工程推荐车型目录》和《新能源汽车推广应用推荐车型目录》,年起进入工信部产品目录的燃料电池汽车车型数逐年增长。截至年11月,有个车型进入产品公告,较年全年增加20款车型。

年起燃料电池汽车运用推出规模破百辆,销量稳步增长。据中汽协数据,年国内燃料电池汽车销量为辆,同比+19.8%;年1-11月累计销量为辆,考虑通常12月为全年销量高峰,年全年销量或实现同比增长。

北美、中日韩是燃料电池汽车发展主要地区,全球销量规模近万辆

根据MarkLines的数据,年海外地区燃料电池汽车销量辆,同比+51.2%;年前11月累计销量辆,同比+59.5%。

从销量地区分布看,海外燃料电池汽车销量集中在北美和日韩。截至年11月,韩国燃料电池汽车销量辆,居全球首位;美国销量辆,加拿大销量辆,日本销量辆。欧洲整体销量辆,分布在12个国家中。

综合国内销量数据,年全球燃料电池汽车销量辆,同比+42.5%;年前11月全球累计销售辆燃料电池汽车,同比+77.6%,中国在韩国和美国之后位列全球销量第三。

海外在售的燃料电池汽车主要是丰田Mirai、本田Clarity、现代Nexo。年,丰田Mirai销量为辆,占比47%;本田Clarity销量为辆,占比35%;现代ix35销量为辆,占比18%。

2、产业链解析:上游外资把控,下游格局未定

整个燃料电池汽车产业链所涉及的行业广泛,可分两条主链:车辆端产业链和氢气端产业链,分别对应购车环节和用车环节。两条产业链的发展相辅相成,只有当两条链都发展成熟,燃料电池汽车才能真正普及应用。

氢气端产业链涉及广泛,涵盖能源化工、交通运输和机械设备等。产业链从上游到下游依次为:氢气制取、运输存储、加氢站。

车辆端产业链主要涉及电堆及其零部件设计生产、燃料电池系统集成、整车设计生产和运用场景。本篇报告主要解析车辆端产业链具体构成和市场竞争格局。

2.1、燃料电池汽车系统组成

燃料电池汽车独特之处在于其动力系统。除了锂电池、驱动电机以外,其动力系统包括:燃料电池电堆、燃料电池辅助系统、DCDC和散热系统。具体组构成如下:

燃料电池辅助系统:空滤/消音器、空压机、氢喷射器、各种阀件(进气截止阀、背压阀、旁路阀、减压器、排氢电磁阀)、氢循环泵、增湿器、氢瓶、电控(CVM、FCU)、氢瓶;

燃料电池电堆:双极板、膜电极MEA(质子交换膜、催化剂层、气体扩散层)、端板、垫圈/密封圈、集流板;

其他:DCDC、散热系统(水泵、去离子器、中冷器、风扇、节温器、散热器)。

根据燃料电池汽车系统的组成,我们把燃料电池汽车的产业链从上游到下游依次化分为电堆及其零部件、辅助件及系统集成、整车制造及应用:

1)上游:电堆及其零件/材料是整个燃料电池汽车产业的核心,技术门槛较高。目前这一领域主要以国外供应商为主。

2)中游:将电堆和辅件集成为燃料电池系统。辅件的关键零部件是空压机。系统不同的集成方案以及控制算法对系统的性能和可靠性有很大影响。

3)下游:整车集成及运用。整车集成核心是动力系统匹配、热管理设计、能量管理策略。

2.2、电堆及其零部件:高成本、高壁垒,外资为主

电堆是燃料电池的核心,根据美国能源部(DOE)的测算,电堆在燃料电池系统中约占成本的60%。电堆由膜电极(由质子交换膜、气体扩散层、催化剂层组成)、双极板、端板、集流板等组成。其中,核心部件膜电极和双极板约占电堆成本的64%和18%。按当前一套30kW燃料电池系统售价50万元计算,电堆价格在30万元左右。

国内燃料电池系统的电堆主要来自国外供应商。根据OFweek数据,年出货量最大燃料电池系统供应商为北京亿华通,年上半年为重塑科技。北京亿华通和重塑科技的燃料电池系统主要使用来自加拿大巴拉德(Ballard)和水吉能(Hydrogenics)的电堆。

上汽入股的新源动力自主开发的电堆在上汽大通V80燃料电池轻客和荣威燃料电池轿车中批量使用;亿华通子公司上海神力的电堆开始在公交上投入使用;雄韬股份在年布局燃料电池产业,已经在电堆、膜电极进行了布局;爱德曼氢能源的金属双极板电堆和系统应用于东风的物流车;明天氢能公司依托同济大学和中国科学院大连化学物理研究所积累了开发双极板、膜电极、电堆的技术。不过,电堆的关键零部件和材料还需依靠国外厂商。

2.3、系统集成:群雄逐鹿,向上游延伸

系统集成是指为电堆设计匹配空气进气系统、热管理系统和供氢系统,组成完整燃料电池系统的环节。

国内系统集成厂商众多,竞争激烈。为建立壁垒,系统集成厂商向上电堆拓展,或通过参股/合资等形式与海外先进电堆供应商合作,或扶持国内潜在电堆厂商。

亿华通(.OC)依托清华技术团队,于年开始进入燃料电池领域,承担国家“计划”重大专项,参与北京奥运、上海世博燃料电池客车示范运营。通过其子公司上海神力,亿华通布局上游电堆。下游与北汽福田、中通客车、宇通客车和上海申龙等厂商建立合作关系。根据年工信部目录,亿华通为约35款车型配套燃料电池系统,配套数第一,约占41%。

重塑科技成立于年,初创团队来自上汽,燃料电池系统经验丰富。公司与广东国鸿氢能成立合资公司深度合作。国鸿生产巴拉德电堆,重塑进行系统集成,凭借性能好、规模大、成本低,重塑生产的系统获得众多下游厂商的认可。根据年工信部目录,重塑及其合资公司为约19款车型配套燃料电池系统,配套数仅次于亿华通,约占23%。年重塑出货量约1套,占据约一半的市场份额。其下游客户主要为东风特装的物流车、飞驰客车和宇通客车等。

除亿华通和重塑科技外,以上海捷氢、潍柴动力和雄韬股份为代表的众多厂商入局燃料电池系统领域。

上海捷氢成立于年,是上汽集团整合新源动力和前瞻技术研究部资源组建的子公司。公司涵盖电堆和系统的开发制造、整车动力匹配工程解决方案等业务。上汽和新源动力是国内最早开展燃料电池汽车研发的企业之一,已经推出了两代燃料电池产品,与上汽大通合作的车型已经开启商业化运营。年7月,公司下一代高功率产品P系统试装下线,搭载新产品的车型有望于年实现量产。

作为国内重卡发动机龙头,潍柴动力积极布局或在重卡领域有应用前景的燃料电池。在年,潍柴动力入股国内电堆和系统的供应商弗尔赛能源,成为其第二大股东。年,潍柴动力与博世签署战略合作框架协议,共同合作开发生产氢燃料电池及相关部件。年5月,潍柴动力认购英国固态氧化物燃料电池供应商锡里斯20%股份,获得锡里斯燃料电池技术授权。年11月,潍柴动力认购巴拉德19.9%的股份,成为最大股东。潍柴动力获得巴拉德下一代LCS燃料电池电堆及LCS相关模组的专有权。

以蓄电池为主业的雄韬股份于年成立深圳氢雄正式开展燃料电池业务。此外,公司还入股了氢璞创能和浙江氢途。年,公司分别在武汉和大同建立燃料电池产业园。产业园主要从事氢燃料电池的催化剂、质子交换膜、电堆、电池控制系统、氢燃料发电机系统、储氢系统和制氢系统以及加氢站等领域产品的开发、生产、运营和销售。年8月,配套雄韬燃料电池系统的车型首次进入工信部产品目录。至年1月,武汉20台燃料电池公交车及大同50台燃料电池公交车已投入试运营。

行业刚起步,参与者众多,行业壁垒还未完全成形。除上述厂商外,全国还有约18家系统供应商。这些厂商或依托大学技术团队、国外专家,或在燃料电池某一领域具备技术特长。

我们认为燃料电池系统厂商将会与电堆厂商实现深度绑定。电堆既是燃料电池核心也是价值最高的部件,它将是燃料电池供应商建立竞争壁垒的关键。潍柴动力、大洋电机、广东国鸿纷纷与巴拉德绑定合作,亿华通入股上海神力,重塑培育电堆研发团队等均充分体现了产业发展动向。

2.4、整车制造及应用:规模较小,竞争格局未稳定

下游整车暂未形成稳定竞争格局

目前国内燃料电池主要应用于商用车领域,分别有两大类:燃料电池公交车和燃料电池货车(含专用车)。根据工信部产品公告信息,燃料电池货车OEM主要为中通、东风和青年曼。燃料电池客车OEM较多,约有宇通客车、福田汽车、中通汽车等15家整车厂推出产品。

我们认为,现阶段的下游整车市场有以下几个特点:

1)技术壁垒不高。许多燃料电池汽车厂商限于自身技术能力有限,靠燃料电池系统集成商提供整车动力系统工程解决方案。

2)配套关系较为分散。现阶段燃料电池系统供应商繁多,出于考察不同供应商并寻找可靠合作伙伴的目的,整车厂商倾向于采用多家供应商的燃料电池系统。未来,随着部分系统厂商实力得到市场的认可,整车厂商或将减少供应商家数,与特定供应商建立稳定合作关系。福田汽车-亿华通、佛山汽车-广东国鸿、上汽大通-上海捷氢等已建立合作关系。

3)产品销量波动较大。年与年产量前三的厂商均不相同,表明当前市场暂无绝对市场龙头。燃料电池汽车市场还未成熟,销量依赖政府采购,需求并不稳定,多数地方仅是小批量的示范运行。同时,地方政府难免会有扶持地方企业的考虑。这样形成企业销量起伏大的特点。

向上延伸,建立系统研发能力提升竞争力

随着燃料电池汽车产业的发展,整车厂商开始积累相关技术,逐渐形成整车动力系统匹配甚至燃料电池系统开发能力。参考丰田和本田的模式,我们认为未来下游的燃料电池整车厂将逐步自行掌握系统集成技术,尤其是乘用车领域。主要因为:

(1)利于整车动力系统各部件的统一设计匹配,提升性能。比如动力电池、驱动电机、燃料电池系统及空调等热管理系统统一设计。

(2)有利于综合空间布置、动力性能、综合成本等因素协同设计燃料电池汽车。

(3)利于提升整车厂商在产业中竞争力、降低产品成本。

未来行业规模提升要求整车厂商的产品有足够的品质保证、稳定的供应链以及成本优势。我们认为在传统燃油车和电动汽车领域领先的厂商仍将在燃料电池汽车领域保持优势地位。主要原因:

(1)规模效应产生降本空间;

(2)产品品控能力强;

(3)研发投入有优势;

(4)供应链管理能力强;

(5)资本运作能力强。

与纯电动汽车一样,燃料电池汽车产业的技术瓶颈在上游。目前,国内电堆及其零部件还依赖于国外厂商。许多企业选择从中游系统集成环节切入产业,并积极向上延伸布局。燃料电池汽车运用规模较小,对下游整车厂商利润贡献不明显,当前整车厂以技术积累、构建合作关系为主。整车产业还未形成稳定竞争格局。未来,随着运用规模提升,补贴或退坡/退出,行业或面临洗牌。掌握上游核心技术的电堆/系统供应商、下游传统整车龙头有望在竞争中取得优势。

3、燃料电池汽车应用:示范运行为先,商业化正待起步

3.1、技术/加氢差距使国内选择商用车落地

海外燃料电池汽车以乘用车为主,以销售和租赁的形式推广运用。丰田的Mirai是全球累计销量最高的燃料电池汽车,年上市至年11月累计销量辆。韩国现代于年推出的Nexo年前11月累计销量辆,位居首位。

相比于传统燃油汽车和其他新能源汽车,燃料电池汽车的售价较高,是限制普及规模增长的主要因素。丰田MIRAI在美售价5.85万美元是同级别Prius起售价的2倍以上。本田Clarity燃料电池车在日售价万日元,高出Clarity插电混动车售价30%。现代Nexo在美国售价为5.83万美元,与Mirai相近。

与海外不同,国内燃料电池汽车运用以商用车为主。年和年燃料电池乘用车销量为零,全为商用车。其中,城市客车占总销量约60%,货车占比约10%。上汽荣威FCV是国内唯一一款小批量生产的燃料电池乘用车,但并不对个人消费者销售,仅通过环球车享公司进行示范运营。

我们认为,除全球燃料电池汽车产业共同面临的高成本因素外,国内燃料电池汽车主要运用于商用车基于以下两点原因:

(1)国内燃料电池功率密度还达不到国外先进水平。商用车空间大,对燃料电池系统体积要求相对较低。

(2)国内加氢站布局还不完善。商用车相对行驶路径固定,对加氢站依赖度不高。

技术与世界先进水平有差距,

我国燃料电池汽车推广应用规模跃居世界前列,但是技术水平还与日韩有一定差距。从整车和燃料电池系统角度看,差距体现在系统峰值功率、电堆功率密度、系统响应和寿命。

日韩厂商的燃料电池系统峰值功率在kW左右,功率密度均达到3.1kW/L。功率高、响应快,能满足驱动电机的功率需求,因此匹配的锂电池容量不超过2kWh。

相比之下,(1)国内的燃料电池系统峰值功率普遍不超过60kW,功率密度约2kW/L,低于日韩水平;(2)动态响应慢、峰值功率低,需要匹配更大锂电池;(3)海外车载氢瓶压力为70Mpa,国内主要为35Mpa,同样载氢量需要更多氢瓶。因此,国内燃料电池动力系统体积大,难以在乘用车上推广运用。

国内加氢站布局刚起步

作为燃料电池汽车应用最早的国家,美国(主要为加州地区)和日本加氢站的布局广泛。截至年加州共有39座加氢站;截至年,日本加氢站近90个。

年前,国内加氢站只有服务北京奥运会的永丰加氢站和上海安亭加氢站。曾分别服务上海世博会和广州亚运会的加氢站均已被拆除。在政府牵头、补贴的带动下,国内加氢站的建设规模逐年增加。截至年底,国内已投入使用的加氢站有23座,其中上海和广东布局领先。

3.2、城市公交与物流是燃料电池汽车推广应用主阵地

城市公交是燃料电池汽车主要的运用场景

城市客车是当前燃料电池技术落地推广的最佳场景。主要有以下原因:

1)我国具备世界上规模最大的客车生产体系,产业国产化程度高,具有坚实产业基础;

2)我国城市公交体系健全,市场空间较大;

3)燃料电池公交车续航里程长、停放点和行驶路线固定,对加氢站依赖程度低;

4)公交车具有公益属性,政府在购车和用车环节给予补贴可弥补初期燃料电池汽车高成本的劣势;

5)推广燃料电池公交车能够起到向社会大众普及燃料电池技术的目的,提高人们对氢能以及燃料电池汽车的接受度。

目前广东佛山、云浮、深圳,江苏如皋、盐城、苏州,辽宁抚顺,四川成都,河南郑州,河北张家口,山西大同等多个城市已开通燃料电池公交运营线路。

燃料电池物流车商业化应用初现

相对于主要依赖政府采购的燃料电池公交车,燃料电池货车(物流车、专用车)的推广更接近商业化。终端用户(快递、冷链、搬家等公司)以租赁的方式从汽车运营企业租借燃料电池物流车开展业务。相对燃油、纯电动物流车,燃料电池物流车在续驶里程、路权和成本方面有较强的综合优势。

1)续驶里程:燃油物流车续驶里程最长,并且车辆自身重量轻,相同总重量下载货能力最高。纯电动物流车续驶里程一般在公里左右,续驶里程越长,电池重量越大,载货能力越小。燃料电池物流车续驶里程介于两者之间。相对于纯电动车型快充2~3小时,燃料电池车型加氢时间只需10分钟左右。

2)路权:纯电动物流车和燃料电池物流车属于新能源汽车,有高于燃油物流车的路权优势。

3)成本:燃料电池物流车成本最高,但是在有补贴的情况下购车成本优于燃油物流车。

目前,在上海、武汉、佛山等地,京东、云鸟、申通快递、宜家、盒马鲜生等公司与新能源汽车运营公司合作,使用燃料电池汽车配送物流。

年6月,京东物流首次在上海引入超过辆燃料电池物流车,补充“”物流峰值的运力。截止年上半年,京东物流已经在上海、广州、佛山三个城市投入使用氢能源物流车,并实现常态化运营。

3.3、高额补贴弥补高额成本

当前燃料电池汽车成本高企。根据公交车采购招标信息,12米燃料电池公交车价格约万元,传统燃油公交车价格不超过万元。我们测算,燃油公交车升级为60kW燃料电池公交车成本上升约万元。

年大中型燃料电池客车国补50万元,部分地方补贴金额与国补相同,补贴合计万元,可覆盖大部分新增成本。

相较具有公益属性的公交车,2B的物流车对购置成本和使用成本更加敏感。按当前补贴金额测算,燃料电池物流车购置成本优于燃油车型,使用成本与燃油车型持平。我们选取市场常用的7.5t燃料电池物流车进行全生命周期成本分析。

购车成本:在补贴支持下,燃料电池物流车具有优势

相较同类型的燃油车,纯电动物流车和燃料电池物流车成本分别增加8万元和64万元。其中,燃料电池汽车新增成本集中在燃料电池系统和氢系统。燃料电池系统售价约1.8万元/kW,氢瓶约3万元/个,燃料电池系统功率30kW,使用3个氢瓶,共计约63万元。

按年新能源汽车补贴政策(截至年11月,燃料电池汽车补贴政策仍未出台,继续按年金额补贴),我们测算,保持与燃油车同样售价,燃料电池车型额外提升12万元利润。虽然燃料电池车型成本最高,但基于现有补贴额度,燃料电池车型单车利润最高。厂商可选择将这部分利润以购车价格或加氢优惠的形式让利给购车者,或用于研发投入和扩大投资规模。

使用成本:氢气价格制约燃料电池汽车用车经济性

当前考虑载重差异,燃料电池车型使用成本高于燃油和纯电车型。我们按加氢价格为45元/kg、充电费1.2元/kWh、柴油费6.3元/L测算,燃料电池车型百公里能耗费用为元,纯电车型为63元,柴油车型为元。但若考虑三类车载货质量差异,燃料电池车型使用经济性低于其他两类车型。燃料电池车型吨百公里能耗37.8元,高于燃油车型的27.8元和纯电车型的21.1元。

结合购车成本,燃料电池汽车有12万元额外利润。若厂商将部分利润让利于购车者或转为加氢优惠,或能弥补部分使用成本。

我们氢气售价按45元/kg测算,此价格仅能维持加氢站的日常运营。如考虑回收加氢站的投资成本,氢气价格更高(部分加氢站非协议价为70元/kg),燃料电池汽车使用成本将高于纯电车型和燃油车型。氢气价格是限制燃料电池汽车商业化推广运用的重要因素。

燃料电池系统成本高、技术难、加氢站不足和加氢贵使燃料电池汽车的推广运用短期仅在商用车领域,并且依赖政府补贴。根据我们推算,当燃料电池系统成本低于0元/kW,氢瓶价格降到元/个,燃料电池汽车购车成本能与燃油车相当;当氢气价格降至30元/kg,燃料电池汽车使用成本能达到燃油车水平。当前全国燃料电池汽车年销规模不足0辆,规模效应是降本的有效方式。

4、未来发展:政策助力,降本驱动

4.1、政策推动,年累计规模有望近万辆

因燃料电池技术还未成熟、成本高昂和加氢配套不足,中短期燃料电池汽车还未具备大规模应用、完全替代其他类型汽车的条件。但是,燃料电池汽车可与纯电动汽车形成互补关系,在部分运用场景发挥优势。商用车市场,尤其在载重大、距离长的运用场景,燃料电池汽车具备更强的竞争力。乘用车市场,纯电动车型市场渗透率快速提升,已经被消费市场所接受,当前燃料电池汽车暂无法与纯电动车型竞争。因此,我们认为中短期内燃料电池汽车应用场景主要集中在大中型客车和中型货车。

在国家“打赢蓝天保卫战三年行动计划”政策的推动下,公共交通车辆、专用车辆、物流车辆和通勤车辆将在中短期内成为促进燃料电池汽车推广运用的抓手。年6月,交通部发布《八项重点任务攻坚污染防治》,指出到年年底前,城市公交、出租车及城市配送等领域新能源车保有量达到60万辆。年7月国务院发布《打赢蓝天保卫战三年行动计划》明确要求年年底,重点区域的直辖市、省会城市、计划单列市建成区公交车全部更换为新能源汽车。

公交销量主要满足存量替换,新能源车型销量渗透率近95%。根据交通运输部发布的《交通运输行业发展统计公报》,年我国公交车保有量为67.34万辆,同比+2.22万辆。结合中汽协销量数据,年销售的8.4万辆公交中有约74%是替换旧车。另据交通运输部科学研究院发布的报告,截至年新能源公交占公交总保有量的51%,年新能源公交销量渗透率为94%,同比+8pct,公交新能源化趋势正在加速。在防污攻坚政策推动下,未来4~5年新能源公交年销量或保持8万辆规模,加速替换传统燃油公交。在纯电动和插电混动车型补贴退坡的背景下,燃料电池车型有望受益。

年9月,在中国科学院院士欧阳明高发表的题为《电动汽车技术路线的演变创新与发展》的主题演讲中更新了我国燃料电池汽车近中远期战略目标:年累计推广应用达1万辆、年10万辆、年万辆。而在年发布的目标为:年辆,年5万辆,年万辆。

4.2、技术与规模是降本之路

制约燃料电池汽车普及的主因是其成本高昂。目前国内燃料电池系统成本超过1万元/kW。BrianD.James、JennieM.Huya-Kouadio等人撰写的《MassProductionCostEstimationofDirectH2PEMFuelCellSystemsforTransportationApplications:Update》估算丰田Mirai燃料电池系统成本约为/kW

0台/年。相比之下,国内燃料电池系统存在较大降本空间。

我们在《电堆,师夷长技,方可制夷——氢能与燃料电池产业前沿系列五》中具体分析了电堆的在工艺、材料等方面的降本途径。本章从系统和整车的角度提出三个降本措施:

(1)技术突破,优化系统架构。优化电堆设计,降低电堆对系统辅件的要求;取消或合并系统零部件,优化系统架构。

(2)车厂整合现有平台资源,沿用燃油车或其他新能源车的零部件,比如驱动电机、动力电池、DCDC以及散热系统。拥有最畅销混合动力汽车的丰田,在开发MIRAI时很多零部件都沿用混动车型的。动力电池、电机及逆变器均来自混动系统。所以MIRAI相对混动车型增加成本只有燃料电池系统、FDC和氢瓶。参考丰田模式,对于在新能源汽车布局较深、总体销量较高的整车厂商具有整合平台资源、协同采购降低燃料电池汽车成本的优势。

(3)通过规模化降低成本。鼓励和扶持燃料电池的发展,吸引更多零部件企业。当前燃料电池汽车推广运用规模小,国内行业刚起步,参与企业不多,关键零部件如质子交换膜、催化层等需要通过进口。同时,燃料电池前期研发投入大,生产制造设备投入大。研发支出、模具开发和制造费用摊销占零部件成本比重高。

年,受工业和信息化部等委托,中国汽车工程学会组织逾位行业专家历时一年研究编制的节能与新能源汽车技术路线图发布。路线图对燃料电池汽车未来的成本进行了预测。到年燃料电池系统的成本有望降到0元/kW,年降到元/kW。年氢系统成本降至0元/kg,年降至元/kg。

我们根据此预测值,基于7.5t燃料电池物流车的数据预测年不考虑补贴的情况下,购车成本将降至24万元,生命周期用车成本降至29万元(假设年氢气价格30元/kg,使用年限8年,每年行驶里程4.5万公里),总成本低于燃油车型;年购车成本将降至19万元,生命周期用车成本降至19万元(假设年氢气价格20元/kg),总成本接近纯电车型。

5、投资建议

当前燃料电池汽车是一个从实验室研发阶段开始进入实际应用阶段的产品。整个行业各产业链刚起步发展,行业依赖政府政策支持。虽然当前产品应用规模小,在技术和成本依然存在瓶颈,但是国家对燃料电池汽车支持力度高。在政府的引导下,越来越多的企业切入燃料电池汽车产业,行业景气度持续提升。我们对燃料电池汽车行业保持乐观。

行业发展初期,市场竞争者众多,格局分散,难以把握投资机会。根据产业的特点,我们认为行业短期和长期的投资机会分别为:

短期建议

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