一、燃料电池汽车基本概述
1、定义及结构特点
燃料电池汽车（FCV）是一种主要以氢为燃料，利用车载燃料电池装置产生的电力作为续航动力，辅以传统电池作为瞬间大功率发电的新型动力汽车。燃料电池汽车的结构与纯电动汽车和混动汽车的结构大致相似，也有纯电和混动之分，不同点在于汽车的电池，目前常见的燃料电池汽车主要以氢气为燃料。
燃料电池汽车基本结构图
资料来源：华经产业研究院整理
2、分类对比情况
料电池商用车率先商业应用。未来锂电与燃料电池不会是替代关系，而是互补关系，从边际成本的角度考虑，电动汽车构造简单，提升锂电池车的续航和载重需要加装电池，考虑锂电自重，其边际成本递增；燃料电池系统复杂，提高续航仅需增加储氢容量即可，边际成本递减。因此锂电池更适合乘用车领域，燃料电池系统适合有重载、长续航要求的商用车。整体而言，氢燃料电池目前成本达不到民用可接受的水平，国内技术成熟度有很大的提升空间，整个产业链正在布局过程当中。相比之下锂电技术已逐步成熟，电池的成本在规模化效应下显著下降。
锂电池汽车和燃料电池汽车对比情况
资料来源：公开资料整理
二、燃料电池汽车发展背景
1、政策背景
2021年燃料电池市场高增长趋势明朗。燃料电池汽车是新能源汽车的三大发展方向之一，一直备受中央和地方政策扶持。国务院在2019年《政府工作报告》明确提出支持氢能与燃料电池产业发展，上海等部分地区纷纷出台政策支持氢能产业发展。自2020年9月起以来，燃料电池各项鼓励政策接连落地，产业各个环节不断齐头并进，加之碳中和的大背景带动燃料电池在远距离运输方面的应用，2021年燃料电池行业的高增长趋势明朗。
中国近年来燃料电池政策一览
资料来源：公开资料整理
2、技术背景
长期以来我国燃料电池汽车一直受限于运输和储存等限制，行业整体发展有限。加氢站作为给燃料电池汽车提供氢气的基础设施，随着燃料电池汽车保有量的不断增加以及中石化、中石油等能源央企的入局持续加速，国内加氢站数量明显增加。根据数据显示，2020年中国加氢站数量上升至118座，其中，已投入运营101座，待运营17座。截止2021年底，我国加氢站已建成218座。整体来看。我国加氢站数量增长增速较快，是燃料电池汽车发展的关键因素。
2017-2021年中国加氢站数量及增长率
资料来源：公开资料整理
另一个关键因素就是氢气的汽车存储，目前市场主流汽车储氢方式高压气态储氢，主要通过III型、IV型储氢瓶储氢，就其目前市场结构而言，国外氢燃料电池汽车已经广泛使用70MPa（压力值，数值越高压力越大，密度越大，可储氢气量越多）碳纤维缠绕IV型瓶；目前我国车载储氢方式大多为35MPa碳纤维缠绕III型瓶，70MPa碳纤维缠绕III型瓶也已少量用于国产汽车中。IV型瓶国内曾进行过研制，但受限于技术与监测不成熟，目前仍处于“卡脖子”状态。目前国内企业采用III型（金属内胆纤维全缠绕气瓶）储氢密度为3.9％，而IV型的储氢密度可以达到5.5％。就趋势而言，成本更低和密度更高的IV型瓶是未来主要的发展趋势。
III型和IV型储氢罐成本与重量对比情况
资料来源：公开资料整理
三、燃料电池汽车产业链
1、产业链整体简析
就燃料电池产业链整体情况而言，作为氢能源电池应用的终端产品，燃料电池汽车产业链整体复杂，主要包括上游的水、煤炭、天然气和石脑油等产业的氢气，中游主要为氢气的储存和运输等，主要产品包括燃料电池动力系统和基本的汽车组成结构，其中燃料电池动力系统分为电堆和系统配件，电堆主要包括催化剂、质子交换膜和双极板等，结构件主要包括空压器、增湿器、储氢瓶和氢循环泵等，下游终端产品燃料电池汽车。
燃料电池汽车产业链简图
资料来源：公开资料整理
2、上游成本结构
燃料电池汽车上游关键组成燃料电池占燃料电池汽车成本较高，是主要影响因素，就燃料电池系统的成本结构而言，电堆的成本占比最高，达67%。以质子交换膜燃料电池为例，电堆主要由催化剂+电极、双极板、隔膜、电堆平衡装置、膜电极骨架和气体扩散层构成。其中，催化剂及电极主要原料为铂等贵金属，在电堆成本中占比高达49%，在电池系统成本占比中达33%，是燃料电池最大的成本来源。
燃料电池成本结构占比情况
资料来源：公开资料整理
相关报告：华经产业研究院发布的《2022-2027年中国氢燃料电池汽车行业市场调研及未来发展趋势预测报告》；
四、全球燃料电池汽车发展现状
1、销量及保有量
就全球氢能源汽车现状而言，随着行业整体技术发展，成本有所降低，销量及保有量快速上升，根据数据显示，2021年全球氢能源汽车销量达16313辆，同比2020年增长68%，截止2021年保有量已达49562辆。
2020-2021年全球氢能源汽车销量及保有量情况
资料来源：公开资料整理
2、区域分布
按国别分布占比情况而言，韩国氢车保有量占比39%，美国为25%，中国和日本则分别占比18%和15%。受韩国较为激进的推广措施影响，氢车保有量的集中度从2020年33%增长至39%。整体来看，目前主要发展氢能源的国家较少，主要源于整体成本较高等原因，预计未来随着技术逐步成熟，氢能源汽车产业有望推向其他国家。
2021年全球主要国家氢能源汽车保有量占比情况
资料来源：公开资料整理
五、中国燃料电池汽车发展现状
1、产销情况
随着“双碳政策推进”，我国氢能源车产量销量增长迅速。2016-2019年产量CAGR达到65%。2020受疫情影响略有滑坡，2021年销量达1586辆，同比2020年增长35%左右，近五年整体呈产销量上升趋势。从2022年前两个月氢能源汽车产销量而言，根据中汽协分别达到了355辆和370辆，行业或将迎来爆发期。
2016-2022年中国燃料电池汽车产销情况
资料来源：中汽协，华经产业研究院整理
2、市场结构
截至2020年底，我国氢燃料电池车累计行程超过1亿公里，以氢燃料电池物流车和客车为主。与海外专注于氢燃料电池乘用车的量产不同的是，我国将研发和推广重点放在商用车上。2020年，我国燃料电池汽车销量中，全为商用车。其中，客车销量占比达98%（销量1154辆），货车销量占比为2%（销量为28量）。
2020年中国氢能源汽车销量结构占比情况
资料来源：中汽协，华经产业研究院整理
六、燃料电池汽车竞争格局
就燃料电池汽车整体竞争格局而言，行业整体表现为高度集中双寡头格局，截止2021年韩国企业Nexo氢能源汽车累计投放量为22337台，占比全球保有量的45.1%，主要得益于韩国一系列的氢能源支持政策推动，加之Nexo主要注重韩国本土市场，国内市场占比超6成，而丰田Mirai虽然起步较早，但主要注重海外市场，随着Nexo逐步发展（得益于韩国本土需求增长），保有量已被反超，截止2021年全球投放量达17933台，占比36.2%。短期来看，受益韩国氢能源汽车政策Nexo占据市场主导，未来随着全球市场扩张，整体格局或将有较大改变。。国内主要燃料电池汽车企业包括上汽大通、宇通客车、飞驰汽车、申龙客车等。
2021全球氢燃料电池汽车主要品牌竞争格局情况
资料来源：公开资料整理
七、氢能源汽车发展趋势
1、政策补贴仍高位
燃料电池补贴政策仍保持高标准。我国政府吸取锂电池行业发展初期补贴申请的经验，现将补贴方式调整为选择一部分城市围绕燃料电池汽车关键零部件核心技术攻关，开展燃料电池产业化示范应用，在为期4年的示范期内，中央财政将按照结果导向，采取“以奖代补”方式对示范城市给予奖励，支持地方组织企业开展新技术研发攻关和产业化、人才引进和团队建设以及新技术在燃料电池汽车上的示范应用等，相较过去整体补贴更精细更标准化。
2、行业认可待提升
终端消费者对产品的认可是行业发展的根基。以电车为例，在2019年以前对电车保持怀疑、谨慎、保守的态度，伴随特斯拉的崛起、整个锂电产业链的成熟、成本下降以及国产造车新势力纷纷推出自己的作品，越来越多的国内车主认可、接受电车，电车的市场渗透率显著提升。目前氢能源燃料电池汽车更多是商用车推广阶段，未来需得到更多私营企业或是普通消费者的认可，全行业才有望真正的完成从0到1的跨越。
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