新能源汽车产业发展国内外研究评述「新能源项目能用到的电力设备」

时间：2023-04-20 12:45:09来源：搜狐

今天带来新能源汽车产业发展国内外研究评述「新能源项目能用到的电力设备」，关于新能源汽车产业发展国内外研究评述「新能源项目能用到的电力设备」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

（报告出品方/作者：华泰证券，黄斌）

核心观点：

国产化提速助力碳中和，燃料电池在商用车领域已落地

与纯电动车不同，燃料电池能源的来源仍需重新制备，氢能的制备、储运、加注等环节是燃料电池车普及的基础，而可再生能源电解制氢-储氢等多领域的应用是加速产业跨过经济性拐点的重要补充。十三五期间国内企业逐步推动燃料电池国产化，提升国内技术水平，商用车领域应用已逐步落地。我们认为 2021 年国内燃料电池车产业或可类比 2009-2010 年纯电动汽车产业，燃料电池行业配置思路可参考彼时市场布局思路。

燃料电池与纯电动互补，坚冰初融布局逐渐提速

从与纯电动车关系上看，燃料电池胜在能量密度和补给时间，受制于制氢环节影响，FCV 能量效率低于 EV。出行领域清洁化是推动碳达峰和碳中和的重要途经，燃料电池汽车竞争对象为燃油汽车，清洁技术路线的多样性决定了十四五期间 FCV 与 EV 在交通领域减排的作用同样重要。自十一五确定的新能源车“三纵三横”发展策略，至 2020 年底五部委联合发布的《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》，燃料电池车持续得到友好的鼓励政策。考虑到 EV 扶持已有经验，燃料电池政策环节或更成熟，促进氢能市场化推广。

性能与寿命仍需提升，成本下降是核心

质子交换膜燃料电池是现阶段车用领域主流技术路线，在度过引进技术阶段后，目前电堆及产业链自研自产布局提速。性能、寿命和成本是大规模推广的最大挑战，从技术演进方向上看，膜和催化剂是提升性能和寿命的主力，规模效应、技术突破是成本下降主要途径，国内企业通过产业链国产化，持续推动成本下降。现阶段考虑国家补贴及地方补贴，燃料电池客车、物流车的全生命周期成本有望与纯电动车型相当，氢燃料成本下降后，FCV 经济性有望更为显著。参考动力电池政策演化途径，未来若补贴逐步退出，电堆、储氢瓶等核心零部件的降本速度是行业能否实现商业化推广的关键。

全球格局：日本处于领先位置，国内以商用车为切入点

从专利布局、商业化产品、加氢站数量等方面来看，日本处于领先地位，中国一直持续追赶。商用车对燃料电池的功率密度要求相对较低，国内目前的技术水平可以满足要求，国内以商用车作为燃料电池的切入点。国内的产业链逐步培育，国内企业持续推动国产化进程，带动氢燃料电池技术进步。十三五期间国内燃料电池车用工况寿命显著提升，产品价格持续下降。

一、燃料电池与纯电动互补，坚冰初融布局逐渐提速

燃料电池政策环境更成熟，推广仍需氢能产业链配合

碳达峰、碳中和目标是加速燃料电池商业化推广的核心驱动。2019 年欧盟通过决议，对汽车生产商新车的平均二氧化碳排放要求于 2021 年收紧至 95 克/公里，相当于汽油汽车百公里油耗 4.1 升，且 2020 年要求 95%的新车达标。2020 年中国在第三届巴黎和平论坛上提出 2030 年实现碳达峰，2060 年实现碳中和。汽车行业紧跟碳排放目标，2020 年 10 月中国汽车工程师协会发布《节能与新能源汽车技术路线图 2.0》，汽车产业碳排放总量先于国家碳排放承诺于 2028 年左右提前达到峰值，到 2035 年排放总量较峰值下降 20%以上，提出 2035 年氢燃料电池汽车保有量达到 100 万辆左右的愿景。2020 年 11 月国务院印发《新能源汽车产业发展规划（2021－2035 年）》，提出到 2035 年，燃料电池汽车实现商业化应用，并加快推动充换电、加氢等基础设施建设。

氢燃料汽车或面临相比纯电动汽车更加成熟完善的政策环境。从技术路线和技术风险角度分析，随着 EV（纯电动汽车）补贴退出，逐步以市场化为主，未来增长主要依靠内生增长动力，在 FCV 方面，从 2016 至 2020 年，在纯电动、插电式混合动力车型补贴额度逐年减少的大背景下，FCV 的补贴额度没有减少。我们认为氢能产业链的完善仍需要一系列政策体系支持，与 EV 扶持政策不同的是，在具有 EV 初期发展阶段的经验后，我们认为 FCV 的扶持政策有望更加成熟完善。

氢能源汽车推广离不开完善的氢能产业链。根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书（2019 年）》，从氢燃料电池特点看，氢能的制备、储运、加注等是 FCV 的基础。在制备环节，氢气价格占使用成本 50%以上。按氢气制备成本从低到高，分别是工业副产（氯碱等，＜17 元/kg）、石化制氢、新能源电解制氢等，靠近终端需求的工业副产氢现阶段是首选。在储运环节，气氢拖车、液氢运输、大规模管网对 FCV 等下游应用规模的要求分别约万辆、十万辆、百万辆以上规模，因此现阶段气氢拖车运输为主流。考虑经济性，其理想运输半径在百公里以内（10 吨/天，约 2 元/kg）；最后在加注环节，1 吨/天加氢能力（服务车辆 150 辆以内）的加氢站总投资近 1500 万，加氢站的投资回报与国家补贴、氢气成本（占加氢站氢气售价 70%以上）、运营效率密切相关。

能量效率、消费习惯的差异决定 FCV 与 EV 互为补充

燃料电池胜在能量密度和补给时间，但能量效率不及纯电动

FCV（燃料电池车，下同）的优势：与燃油车相当的续驶里程、补给时间。与纯电动车对比，燃料电池电堆是开放式发电装置，在能量密度提升和加氢时间方面较纯电动车型有优势。在不考虑成本的情况下，FCV 具备与传统燃油车相当的续驶里程/补给时间，突出的减排效果/燃油效率，能够在不改变消费者使用习惯的情况下，促进清洁能源在出行领域普及。当前阶段燃料电池汽车普及最大短板来自车辆成本及加氢站建设成本，随着技术普及和规模效应带动降本，燃料电池路线有望逐步普及。

制氢环节是 FCV 能量效率低于 EV 的主要原因。根据 EUCAR 披露，通过汽油、天然气、煤、生物质、可再生能源、核能等制氢发展 FCV 的 WTW（well to wheel，油井-车轮，下同）效率低于纯电动车。其中采用天然气作为原始能量来源的 FCV 的效率与 EV 相当（31% vs. 35%）。纯电动车在将电能存储在汽车电池之前，运输过程中仅损失了 8％的能量。当电能转换为驱动电动机时，又损失了 18％。另外据大众集团估计，考虑能源生产、传输到使用全过程，电动车型的能量使用效率（70-90%）明显高于燃料电池车（25-35%）

燃料电池汽车竞争对象为燃油汽车，与电动汽车互为补充

政策体系中燃料电池汽车与电动汽车同等地位，特定场景下经济性或高于电动汽车。出行领域清洁化是推动碳达峰和碳中和的重要途经，清洁技术路线的多样性决定了十四五期间 FCV 与 EV 在交通领域减排的作用同样重要。由于氢燃料的能量密度高、续航里程远和补给速度快的特点，FCV 在部分长距离运营（城际客车、高负载物流车等）的经济性或高于 EV。从与现有车辆的关系上看，我们认为当前阶段燃料电池汽车是电动汽车的补充，竞争对象为燃油汽车。2020 年以前 FCV 行业介于突破核心技术和示范推广阶段，而与 EV 领先近 10 年的产业发展差距决定了 20-21 年 FCV 是作为补充角色，而非颠覆者角色。

二、技术路线：质子交换膜是主流，性能与寿命仍需提升

质子交换膜适用性广，是当前车用动力领域主流路线

质子交换膜燃料电池（PEMFC）为目前交通运输领域商业化应用的主流技术路线。PEMFC 功率范围合适（数百千瓦）、工作温度合适（50-120℃）、效率高（30-50%），因此是目前交通领域最适合的燃料电池技术路线。

目前主流车企主流商用车/乘用车车型均采用 PEMFC 路线。从 18 年以来主要燃料电池车型看，商用车厂商主要包括丰田、戴姆勒奔驰和宇通等公司，推出的商用车均采用了 PEMFC 路线，丰田、现代、通用、奔驰等已推出乘用车型亦采用 PEMFC 路线。

前期氢供应以工业废氢为主，现阶段可再生能源电解制氢亦可作为氢能重要来源之一。根

据 20 年新能源车白皮书披露，目前每年 10 亿立方米（约合 8.9 万吨）的工业废氢为 PEMFC 的早期应用提供充足燃料来源，按照光伏制氢成本 5kWh/m3计算，2020 年全国弃光率 2% （对应弃电量约 53.2KWh），可以提供约 10.6 亿立方米（约合 9.5 万吨）氢气。按物流车（4 米）1 年 2 万公里、每公里耗氢量 20-30g 计算（0.4~0.6 吨/辆/年），可供 15.8-23.7 万辆 FCV 物流车使用；按照客车（12 米）1 年 3 万公里、每公里耗氢量 60-80g 计算（1.8~2.4 吨/辆/年），可供 3.9~5.3 万辆 FCV 客车使用。

氢燃料电池车推广挑战：性能、寿命、成本

制约国内燃料电池车大规模推广的最大挑战——性能、寿命、成本。根据 18 年 Roland Berger 统计，从性能角度看，电堆功率密度、冷启动温度等是目前国内外燃料电池电堆性能方面的最大差距。根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书（2019 年）》，国外燃料电池电堆成本已降至数千元/kW 左右，国内部分企业在批量供应的情况下也可将电堆售价降至 1000-2000 元/kW（如雄韬的 38-75kW 电堆，核心部件国产化率已做到 80%以上，200 台、 2000 台、10000 台起的售价分别为 1999、1599 和 1199 元/kW）。从寿命角度看，国外燃料电池客车寿命可以达到 15000h 以上，国内先进水平产品可达到 10000 小时以上。

电堆性能、寿命突破关键在于膜、催化剂

从技术演进方向上看，膜和催化剂是提升性能和寿命的主力。根据罗兰贝格披露，燃料电池性能提升主要由质子传输效率和催化活性影响，提升聚合物膜的质子传输效率和催化剂催化活性有助于带动产品性能提升。影响寿命的因素主要包括聚合物膜层面的分解和机械损伤，以及催化剂层的碳载体腐蚀和铂颗粒粗大化，仍需通过膜跟催化剂技术进步带动行业发展。

膜组件成本下降是商业化核心驱动因素

膜组件成本下降是商业化核心驱动因素，其中核心原材料成本占主导地位。核心原材料包括质子交换膜和催化剂浆料中的离子交联聚合物和催化剂中的 Pt40/C60铂/碳催化剂。

三、推广节奏：国产化推进，成本下降是核心

复盘：坚冰初融，FCV 国产化加速

复盘燃料电池企业推广历程，2016-2019 年以海外技术引进为主，大巴车应用加快行业进步，随着产业链持续发展，2020 年以来电堆国产化进程加速，推动燃料电池普及。

2016-2019 年技术上重点实现了电堆产业链、燃料电池系统和储氢瓶等关键技术的引进，以电堆行业为例，继 17 年广东国鸿引进的巴拉德 9ssl 电堆投产以后，18 年潍柴动力引进巴拉德 LCS 电堆技术，推动海外电堆技术落地。北京亿华通和上海重塑等企业推出车用电堆集成产品，2017-2018 年上海累计投入 500 辆 FCV 物流车，带动国内燃料电池商用车落地。加氢站等配套设施亦持续推进，根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》披露，截至 2019 年初加氢站累计加氢超过 119 吨，最大单日加氢 1.3 吨（173 车次），最大单车里程 10 万公里，国内氢产业链逐步培育。

2020 年以来电堆国产化加速，国内企业加大氢燃料电池投入。根据氢燃料电池行业研究机构香橙会统计，2020年氢燃料电池行业上市及未上市公司涉及项目31起（2015年仅5起），融资超过 100 亿元，涉及领域包括核心材料、电堆、系统、装备、氢储输等。目前国内已形成北京、上海、广东、江苏、武汉等五大氢燃料电池地区和超过 100 家企业的产业格局。

规模效应、技术突破是成本下降主要途径

FCV 的商业化推广与生产规模相互促进。DOE（美国能源部）测算在相同技术水平下，生产规模从 2 万辆/年提高至 20 万辆/年，燃料电池电堆成本可以下降近 37%。DOE 预计，考虑规模效应（超过 50 万辆/年后）及技术进步（新型催化剂应用及电堆结构优化等），电堆成本有望下降至 53 美元/kW，降幅接近 69%。

经济性：考虑补贴，燃料电池客车全寿命成本有望与 EV 客车相当

补贴下燃料电池客车经济性已接近纯电客车。燃料电池车的全生命周期成本（以下简称 TCO）与购置成本和使用成本密切相关，其中购置成本与国家和地方补贴强相关，而使用成本则与氢气价格强相关。根据 2020 年 9 月 21 日财政部等五部委联合发布的《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》，2021 年总质量 31 吨以上的重型燃料电池货车，其国家补贴最高可达到 50.4 万元/辆，大型燃料电池客车的单车补贴也仍有 33.6 万元/辆，大幅降低燃料电池车型的购置成本。以 12 米客车为对象分析影响燃料电池车 TCO（全生命周期成本）的因素（电堆功率、单位功率电堆成本、每公里耗氢量及氢燃料价格），氢燃料电池车 TCO 有望低于燃油车辆，与同级别的纯电动客车相当（电堆功率 120kW，单价 1 万元/kW，每公里耗氢 0.09kg，氢气单价 20 元/kg）。

燃料电池车型的使用成本则主要与氢气价格密切相关，FCV 经济性有望更为显著。根据我们的敏感性测算，在小规模推广场景下，考虑氢燃料价格较高（约 40 元/kg），在国补 50 万，国家补贴：地方补贴 1：0.6 的假设条件下，3 吨以下载重的物流车，FCV 的每公里吨成本低于 EV。当氢燃料价格可降至 20 元/kg 时，FCV 车型的经济性优势更加显著。

四、全球格局：日本处于领先位置，国内以商用车为切入点

日本处于领先地位，已推出商用化轿车车型

从专利布局、商业化产品、加氢站数量等方面来看，中国一直扮演追赶者角色。据 Markline 披露，截至 2019 年底，海外燃料电池汽车保有量超过 2.5 万辆。凭借专利方面的优势，日本在 FCV 方面布局遥遥领先，其中丰田、本田分别已开发出商业化轿车车型（Mirai、Clarity）。据合格证数据，2019 年我国 FCV 共计 3022 辆，但全部为客车/物流车，主要电堆、系统集成、运营企业包括新源动力/氢璞、亿华通/国鸿、重塑等。另外与国外不同的是，国内车企主要通过参股形式参与开发。

海外企业高度重视燃料电池技术，投入力度远高于国内同行。根据 Clarivate 测算，以日系车企为代表的海外相关企业持续推动专利投入，2019 年丰田仅在燃料电池专利投入已经超过 2 亿美元，远高于国内企业研发费用额（2019 年亿华通研发支出 1.2 亿人民币）。

国内从商用车开始推广，物流车或先启动

政策与技术带动下，国内物流车或快速增长。根据上海重塑统计，截至 2018 年底国内已有超过 41 家 OEM、74 款车型、近 100 家电堆及系统企业，仅 2018 年氢燃料电池产业相关投资规模近 1000 亿；考虑到商用车空间大，对燃料电池的功率密度要求相对较低，国内目前的技术水平可以满足要求，我们认为商用车是目前国内燃料电池技术路线推广最佳领域，其中电-电混合是目前最可行的方案。据合格证数据，截至 2019 年底国内燃料电池车型 90% 采用海外电堆，国内主要电堆供应商是神力（亿华通）、氢璞创能、新源动力，推广领域以物流、通勤为主。

十三五期间国内燃料电池寿命已显著提升，国产化带动价格持续下降。据清华大学车辆与运载学院统计，中国燃料电池发动机的车用工况寿命从 2016 年的 4000 小时提升至 10000 小时以上，同时成本不断降低，前期主要的技术壁垒空压机已经实现国产化，持续推动价格下降。

五、标的梳理：当前以主题驱动为主，未来成长可期

FCV 有望重现 EV 技术突破、降本推广的发展历程。从 EV 渗透国内导入历程看，2010 年磷酸铁工艺引入国内，极大推动磷酸铁锂材料/电池的成熟，13-15 年凭借其在成本、安全性、循环寿命等方面的优势推动商用车先于乘用车发展；与此类似，在燃料电池领域，同样是技术输入引发行业破冰，2016 年 Ballard 电堆技术的引入，有望极大缩短国内燃料电池行业在技术与产业化方面的差距，我们预计十四五国内 FCV 有望重现 EV 技术突破、降本推广的发展历程。

目前行业仍处于起步期，国产电堆占比仍较低

当前国产电堆比例较低，行业格局尚未稳固。2017 年我国 FCV 产量为 501 辆，主要电堆集成企业为百应、新源动力等；2019 年产量达到 3018 辆，主要车企包括申龙、中通、大通、宇通等，电堆集成企业包括亿华通、重塑、新源动力。从电堆供应上看，目前国产电堆占比较低，除亿华通、新源动力、上海捷氢外，2019 年重塑、国鸿等的电堆供应商仍主要来自 Ballard、Hydrogenics 等，自主品牌电堆仍处于导入阶段。

驱动力分析：关注有望突破的关键技术及零部件

目前市场处于“创新者-采用”阶段，阶段特点决定核心技术为关注重点。当前核心技术仍在开发迭代过程中，燃料电池行业仍处于早期市场。技术萌芽期核心零部件是推动行业发展的主力，也成为了市场的关注重点。从所在环节看，燃料电池是发电装置，应用中须与锂离子电池等现有成熟化学储能电池体系匹配，国内动力电池已有超过 10 年的发展积累，我们认为电池的技术积累或将缩短燃料电池在动力领域的商业化进程。

技术密集型行业，关注潜在技术突破环节。国际上研究重点包括三类：1）催化剂、膜、电极等电堆核心材料；2）阀、交换器、传感器、电压电流控制等辅助零部件；3）储氢技术。相比 2016 年，2020 年电堆、储氢、控制系统等系统层面的专利更密集，我们认为或为燃料电池进步需要重点突破的电池技术。

国内部分企业通过参股、并购形式进入核心技术开发，或推动燃料电池技术进步。与海外技术相比，国内电堆及核心零部件在功率密度、低温性能、成本等方面仍有差距，通过参股、并购等形式切入产业链，在当前时点或更快推动技术普及。

标的梳理：以成长空间为锚，关注高成长空间板块

当前燃料电池仍处于推广期，我们认为各阶段投资策略各有不同。我们认为短期估值主要受行业扶持政策带动，在行业格局远未确定的阶段，估值提升或快于业绩增长。从中期看，进入优秀电堆集成企业供应链的非核心零部件企业或最先受益行业增长兑现利润。长期建议关注有望实现国产替代的核心材料、零部件企业，包括铂催化剂、质子交换膜、储氢等。

催化剂/储氢罐有望成为除传统部件外占整车价值最高的单元。据 DOE 统计，规模化推广（50 万辆以上）后传统部件、电堆系统、储氢罐为 FCV 成本主要部件，随着技术进步，预计至 2025 年燃料电池电堆、系统成本分别降至 30/53 美元/kW，储氢罐用碳纤维（15.4%）、催化剂（15.66%）将成为除传统部件外占整车价值最高的单元。