“从0到1”，探寻氢燃料电池汽车行业.pdf

Logo “从0 到1”探寻氢燃料电池汽车 行 业 包商研究院 2019年7月 摘要 微信公众 号“包 商研究 院” 每天发布 精品报 告 敬请关注 氢 燃料 电池 汽车 的产 业特 点： 目前成 熟的制 氢技术 为氯碱 副 产 氢，但 水电解 制氢路 线将贯 穿氢能 发展全 过程； 压缩和 液 化 是我国 可以商 业化运 作的氢 能储存 方式， 并采用 管束车 、 槽 车等交 通运输 工具的 方式实 现运输 ；质子 交换膜 燃料电 池 (PEMF) 是 燃料电 池汽车(FCEV)最合适 的选择 。 氢 燃料 电池 汽车 规模 、发 展及 风险 ： 燃料电池 更适合 新能源 汽 车领域 ，适用 于大型 和远程 交通运 输；成 本死循 环因素 阻 碍 氢燃料 汽车商 业化发 展；我 国氢燃 料汽车 仍处于 起步和 培 育 阶段， 规模化 尚需时 日。 目 录 氢燃料 电池汽车产业 特点 1 2 氢燃料 电池汽车规模 、发展及风险 氢能 源燃 料电 池汽 车全 产业 链示 例图 应用 膜电极 端板 双极板 密封圈 气体扩 散层 空压机 增湿器 氢循环 系统 DC/DC 氢能源 （制氢 、 储运） 加氢站 燃料电 池 系统 系统辅 件 电堆 碳布/ 碳网 质子交 换膜 催化剂 客车 轿车 叉车 机车 固定式 电源 便携式 电源 整车 应用 服务 支持 工程服 务 营运租 赁 数据来源 ：包商 研究院 上游 中游 下游 制氢 及氢 能源 存储 方式 （1 ） 目前 氯 碱副 产氢 技术 已获 得成 熟应 用， 副产 氢为 中短 期优 选。 而 水电 解制 氢是 唯一 的原 材料 不依 赖含 碳化 石资 源， 因此 水电 解 制 氢路 线将 贯穿 氢能 发展 全过 程。 氢 气的 运输 流程 大 规模 /大型 设 备制 氢 储 氢罐 /加氢 站 液化 小规模 分散式 制氢 数据来源 ：加 氢站技 术经济 分析 ，包商 研究院 制氢 及氢 能源 存储 方式 （2 ） 运输方 式 单车运 输容量 备注 管束车 20,000L 技术成熟，适于短途 高频运输。 液氢槽车 20,000L- 50,000L 适用于长途大容量运 输，适用距离应该超 过400-1000km，运输 温度应该保持在零下 253C左右，海外应 用较多。 管道运输 3108,900Kg/ hr 运输效率高，但建设 管道网络的成本昂贵， 目前国内未普及。 三种 运输 方式 比较 数据来源 ：同济 大学， 新能源 网，包 商研究 院 目 前压 缩和 液化 是 我 国 可以 商业 化运 作的 氢 能储 存方 式， 并采 用 管束 车、 槽车 等交 通 运输 工具 的方 式实 现运 输。 在 氢能 发展 初期 ，采 用 管束 车运 送压 缩的 氢 气的 方式 比较 符合 实 际。 在 下游 产业 规模 化后 ， 液氢 存储 运输 会成 为 主要 的运 输方 式。 氢 气的 转化 按 照燃 料电 池的 膜类 型和 操作 温度 分类 名称 容量 使用周 期 市场成 熟度 质子交换膜燃 料电池 (PEMFC) （汽车用） 80-100KW 5000h 不成熟 碱性燃料电池 (AFC) 250KW 5000- 8000h 不成熟 磷酸燃料电池 （PAFC） 11MW 30000- 60000h 成熟 熔融碳酸盐燃 料电池（MCFC） KW-MW 20000- 30000h 不成熟 固体氧化物燃 料电池 (SOFC) 200KW 90000h 示范 氢 气作 为燃 料， 主要 还是 通 过氢 燃料 电池 ，将 氢能 转 化为 电能 。燃 料电 池可 以 使富 氢燃 料氧 化， 转化 为 有用 的能 量而 不会 在明 火 中燃 烧， 与传 统技 术相 比 ，燃 料电 池可 以在 瞬态 循环 中实 现最 高效 率。 与 将化 学能 转化 为电 能的 其 他单 阶段 过程( 例如 燃气 轮机) 相 比， 燃料 电池 的电 效率 更高(32 至70%) 。 目 前质 子交 换膜 燃料 电池 (PEMF) 是 燃料 电池 汽车 (FCEV) 最 合适 的选 择。 数据来源 ：交能 网，包 商研究 院 锂 电池 的终 极形 态是 固态 电池 ，适 合小 型新 能源 汽车 。 固 态电 池在 功率 密度 、充 电速 率方 面不 如液 态锂 电池 ，但 是其 安全 性和 能量 密度 优于 液态 锂电 池。 中 国动 力电 池技 术路 线图 展望 电池 2015 年 2020 年 2025 年 2030 年 单 体 电 池 比能量 180Wh/kg 300Wh/kg 400Wh/kg 500Wh/kg 比功率 800W/kg 1000W/kg 1800W/kg 1500W/kg 循环 2000周 1000周 2000周 2000周 成本 1.8元/Wh 0.8元/Wh 0.6元/Wh 0.6元/Wh 电 池 体 系 分类 锂离子电池 新型锂离子电池 革新型锂离子电池 正极 三元材料 高镍三元 富锂锰基固 溶体 高容量富锂正极 负极 石墨碳材料 硅/碳负极 高容量硅/碳 负极 高容量硅/碳复合负极 电解液 碳酸酯类有机电解液 耐高压有机电解液 全固态电解质 隔膜 聚烯烃类隔膜 耐高温隔膜 - 数据来源 ：中国 电动汽 车百人 会，包 商研 究院 燃料电池更适合新能源汽车领域 ， 适用 于大 型和 远程 交 通 运输 。 氢 燃料 电池 相对 于锂 电池 的优 势 数据来源 ：公开 网络资 料，包 商研究 院 电池类 型 氢燃料 电池 锂电池 续航里程 续航里程均超过500公里。 普遍集中在150-300公里 安全性 易燃不易爆，相对安全。 易燃烧，安全性低。 低温性 耐低温性强，可以在-30-40摄 氏度的范围内实现。 低温下电池容量下降迅速，内阻 也会快速上升。 补给时间 补给时间短，直接加氢，3-5分 钟。 一般慢充需3-8小时不等。 污染程度 不会造成污染 锂离子电池含有重金属有毒污染 物，要进行回收处理。 目前 ，燃 料电 池在 性能 上优 于锂 电池 ，但 是在 经济 上短 期内 无法 和 燃油 车和 锂电 池汽 车相 比。 因此 ，燃 料电 池更 适合 长途 大规 模运 输， 通过 规模 化运 输降 低成 本 ，而 锂电 池汽 车适 用于 城市 内高 频通 勤使 用。 目 录 氢燃料 电池汽车产业 特点 1 2 氢燃料 电池汽车规模 、发展及风险 我国 氢燃 料电 池产 业化 路线 数据来源 ：汽车 之家行 业频道 ，包商 研究院 我国 氢燃 料电 池产 业化 路线 总 体目标 2020 年 2025 年 2030 年 5000 辆规 模 5 万辆 规模 百 万辆规 模 燃 料电池 系统产 能超过 1000 套/ 企业 燃 料电池 系统产 能超过1 万套/ 企业 燃 料电池 系统产 能超过 10万套/ 企业 氢燃 料电 池汽 车 冷 气温度 - 30 - 40 - 40 商 用车 耐 久性40 万km; 成本 150 万元 耐 久性80 万km; 成本 100 万元 耐 久性100万km; 成本 60 万元 乘 用车 寿命20 万km; 成本30 万元 寿命25 万km; 成本20 万 元 寿命30 万km; 成本18 万 元 关 键零部 件 高 速无油 空压机 、氢循 环系统 、70Mpa 储 氢瓶等 关 键 系统附 件性能 满足车 用指标 要求 系 统成本 低于200元/KW 氢能 基础 设施 氢 气供应 可 再生能 源分布 式制氢 ；焦炉 煤气等 副产氢 气制氢 / 高效 低成本 氢气分 离纯化 技术 可 再生能 源分布 式制氢 氢 气运输 高 压气态 氢气储 存与运 输 低 温液态 氢气运 输 常 压高密 度有机 液体储 氢 与运输 数 量超过100 座 数 量超过300 座 数 量超过1000 座 加 氢站 “ 政策 领跑”氢 燃料 电池 产业 近 期氢 燃料 电池 产业 受到 政府 部门 高度 关注 数据来源 ：国务 院，工 信部， 包商研 究院 时间 政策 内容 2019年3月15日 政府工作报告 推动充电、加氢等设施建设 2019年3月26日 2019年新能源车补贴政策 燃料电池车和新能源公交车补 贴政策另行公布。地方补贴转 为支持充电（加氢）基础设施 “短板”建设和运维服务。 2019年3月28日 亚洲博鳌论坛 加快发展人工智能、自动驾驶、 氢能源等新兴产业。 2019年4月9日 国务院关于落实政府工作 报告重点工作部门分工意 见 推动充电、加氢等设施建设 23 101 57 40 107 全 球加 氢站 分布 中国 日本 德国 美国 其他 成 本死 循环 因素 阻碍 氢燃 料汽 车商 业化 发展 与 全球 相比 ，我 国绝 对数 量 和人 均加 氢站 均偏 少， 截至2018 年底 ，全 国仅 有 加 氢站23 座。 通过 2019 政 府工 作报 告 的落 实， 正逐 步改 善现 有情 况。 前 期建 设加 氢站 费用 较高 ， 中小 型加 氢站 或加 氢子 站需 要投 入约1,500 万元- 2,000 万元 ，而 大型 的加 氢 母 站则 可能 需要4,000 万元 的巨 额资 金进 行建 设。 数据来源 ：前瞻 经济学 人，包 商研究 院 我 国氢 燃料 汽车 仍处 于起 步和 培育 阶段 ， 规模化尚需时 日 。 数据来源 ：OFweek氢能，包商 研究院 氢燃 料电 池产 业链 尚处 于商 业化 早期 ，大 部分 产品 完全 依靠 政府 补贴 才能 生产 ，要 想实 现大 规模 产业 化、 全面 市场 化尚 需时 日。 0 710 909 0 200 400 600 800 1000 乘 用车 客车 专 用车（ 含货车 及环 卫 车等） 单位：辆 2018 年氢 能源 燃料 汽车 产量 2018 年我 国燃 料电 池车 产 量达1619 辆， 同比 增长54% 。 国内 产出 的氢 燃料 电池 车 仍以 客车 和专 用车 为主 ， 其中 客车710 辆 ，专 用车 909 辆， 两类 车型 产量 数据 占比 约为1:1.28 。 2019 年1-4 月， 我国 燃料 电 池车 累计 产销 分别 完成237 辆和230 辆， 比上 年同 期分 别 增长154.8% 和289.8% 。 燃料 电池 汽车 行业 三大 风险 特征 01 政 策出 现 重大 变化 03 成 本技 术 未能 改善 02 配 套设 施 未及 时 跟进 燃料电池产业目前 仍处于萌芽期，对 政策的依赖度较强 。未来存在燃料电 池技术长时间未能 取得突破、成本长 时间降不下来的情 况，导致后续政策 支持力度大幅下降 ，影响产业发展。 氢燃料汽车需要配 备加氢站，其他种 类的燃料电池也需 要配备对应的加注 燃料的设备，所以 配套设施若不能及 时跟进，也将对燃 料电池的发展产生 较大的阻力。 我国的燃料电池的 技术相比国外企业 大约落后5 年以上 的时间。若海外公 司进入我国市场， 势必会对我国企业 在技术和价格上造 成终极，阻碍我国 燃料电池产业的发 展。 附录 ：氢 能源 汽车 补贴 政策 数据来源 ：中金 公司研 究部， 包商研究 院 车辆类 型 评判标 准 补贴金 额（万元） 2018 2019 3月26 日 3月26 日-6月25 日 6月25 日之 后 按照2018 年 标准 满足2018/ 不 满足2019 标准 满足2019 标准 满足2019 标 准 纯电动 150R200 0.7 0.7 0.07 0 0 200R250 1.1 1.1 0.11 0 0 250R300 1.6 1.6 0.16 0.96 0 300R350 2.2 2.2 0.22 1.32 0 400R 2.5 2.5 0.25 1.5 0 插混 50R 1 1 0.1 0.6 0 燃料电池 10KW 8 8 0.8 6.4 带具体方案 数据来源 ：公开 网络资 料，包 商研究 院 静水流 深，只出精品 本报告 中的 信息 均来 源于 本机 构认 为可 靠的 公开 资料 ， 但 对这 些信 息的 准确 性和 完整 性不作任何保 证。 本报告 所载的观 点、 意见 及推测仅 反映本机构 于发布本 报告当日 的判断 。 该等观点、 意 见和推测不 需通知即 可作出更 改。 在不 同时期， 或 因使用不 同的假设 和标准 、 采 用不同 分析方 法，本 机构可 发出与 本报告 所载观 点意见 及推测 不一致 的报告 。 本报告 中的 信息 和意 见等 均仅 供参 考，在任 何情 况下 ， 不 构成 任何 投资 、法律 、 会计 或税务方面的 最终操作建 议， 不构成 对任何投 资人的投资 建议。 投 资者应当对 本报告中 的 信息和意见进 行独立评估 ， 并应同时 考量各自 的投资目的 、 财务状 况以及特定 需求， 必要 时就法律、 商业 、 财务和 税收等方面 咨询专业 财务顾问的 意见。 对 依据或使用 本报告所 造 成 的一切 后果， 本院及 其关联 人员均 不承担 任何法 律责任 。 本报告 的版 权归 包商 研究 院拥 有，包商 研究 院对 本报 告保留 一切 权利 ， 未经 包商 研究 院事先书面许 可， 任何机 构和个人不 得以任何 形式翻版、复制、 发 表或引用本 报告的任 何 部分。 如征得 包商研究院 同意进行引 用、 刊 发的 ， 需在允 许的范围 内使用， 并 注明出处 为 “ 包商研 究院” ，且不 得对本 报告进 行任何 有悖原 意的引 用、删 节和修 改。 免责声 明 包商研究 院 北京 北京市朝 阳区北 四环东 路115号院8 号楼/ 邮政编 码：100101 电话：+86-10-64816370 每位负责撰写本研 究报告全部 或部分内容的 分析师在此 作以下声明： （1 ） 本报告 中 所 表述 的任 何观 点均 准确 地反 映了 其个 人的 看法 ，并 且以 独立 的方 式表 述； （2 ） 分析 师对 任 何其他 券商发 布的所 有可能 存在雷 同的研 究报告 不负有 任何直 接或者 间接的 可能责 任。 分析师声明