氢能产业链解析——交通领域篇

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毕马威中国于9月15日发布《一文读懂氢能产业》报告，为助力大家深入了解氢能这一重要清洁能源，我们将在报告基础上陆续推出氢能产业链解析、海外氢能战略和中国氢能战略等微信文章。此为微信系列的第三篇，聚焦氢能产业链下游应用场景中的交通领域。

交通领域是目前氢能应用相对比较成熟的领域。从专利申请看，2021年交通领域的氢能技术应用专利申请15,639件，占氢能下游技术应用的71%。氢能源在交通领域的应用包括公路、铁路、航空和海运等，其中氢燃料电池汽车是交通领域的主要应用场景。

公路

 燃料电池车发展现状 

 燃料电池汽车产业处于起步阶段，燃料电池汽车企业数量较少，技术、成本和规模是进入的主要门槛，燃料电池汽车产销规模较小。2020年由于受到疫情等因素影响，我国燃料电池汽车产销量出现大幅下降，之后稳步恢复。2021年燃料电池汽车产量和销量分别同比增加49%和35%；今年以来燃料电池汽车产销量进一步增加，上半年燃料电池汽车产量1,804辆，已经超过去年全年（图1）。与纯电动汽车和传统燃油车相比，燃料电池汽车具有温室气体排放低、燃料加注时间短、续航里程高等优点，较适用于中长距离或重载运输，当前燃料电池汽车产业政策也优先支持商用车发展。现阶段国内燃料车以客车和重卡等商用为主，乘用车主要用来租赁，占比不及0.1%。

数据来源：Wind，毕马威分析

当前燃料电池汽车的购置成本还较高，尚不具备完全商业化的能力。成本是限制燃料电池市场化的主要因素。燃料电池汽车的发展仍然依靠政府补贴和政策支持。2020年氢能公交车推广数量较多，虽然车型规格、系统配套商及功率大小有差异，但多数订单公交车均价在200-300万元/辆，价格较高。此外，燃料电池汽车对低温性能要求较高、动力系统成本较高，加之基础设施稀缺等限制，目前尚未实现大规模推广，有待未来进一步改善。

 燃料电池车发展前景 

在实现“双碳”目标的带动下，零碳排放的燃料电池汽车有望保持高速增长。《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》指出，到2025年氢燃料电池车辆保有量约5万辆（图2）。据此计算，2022-2025年保有量年均增长率将超过50%。
数据来源：香橙会研究院，《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》，毕马威分析 *2022-2025年为预测值

燃料电池汽车成本未来有较大下降空间。燃料电池汽车主要包括燃料电池系统、车载储氢系统、整车控制系统等。其中，燃料电池系统是核心，成本有望随着技术进步和规模扩大而下降。根据国际能源署（IEA）研究，随着规模化生产和工艺技术的进步，2030年燃料电池乘用车成本将与纯电动汽车、燃油车等其他乘用车成本持平，其中燃料电池系统的成本将从2015年的30,200美元/辆降低到2030年的4,300美元/辆，单位成本则有望从2015年的380美元/千瓦时降低到2030 年的54美元/千瓦时，降幅为86%，是推动燃料电池汽车成本下降的主要动力。

燃料电池车适合重型和长途运输，在行驶里程要求高、载重量大的市场中更具竞争力，未来发展方向为重型卡车、长途运输乘用车等。根据国际氢能协会分析，燃料电池汽车在续航里程大于650公里的交通运输市场更具有成本优势。由于乘用车和城市短程公共汽车续航里程通常较短，纯电动汽车则更有优势。

燃料汽车未来发展空间广阔。相比纯电动车型，燃料电池车克服了能源补充时间长、低温环境适应性差的问题，提高了营运效率，与纯电动车型应用场景形成互补。中国氢能联盟研究院预测，到2030年我国燃料电池车产量有望达到62万辆/年。

铁路

清洁能源成为许多国家未来能源体系的重要组成部分，氢能作为清洁能源受到铁路领域的广泛关注。氢能在铁路交通领域的应用主要是与燃料电池结合构成动力系统，替代传统的内燃机。目前氢动力火车处于研发和试验阶段，德国、美国、日本和中国等国走在前沿。德国在2022年开始运营世界上第一条由氢动力客运火车组成的环保铁路线，续航里程可达1000公里，最高时速达到140公里。中国在2021年试运行国内首台氢燃料电池混合动力机车，满载氢气可单机连续运行24.5小时，平直道最大可牵引载重超过5000吨；于2022年建成国内首个重载铁路加氢科研示范站，将为铁路作业机车供应氢能。

氢动力火车的优点在于不需要对现有铁路轨道进行改建，通过泵为火车填充氢气，并且噪音小、零碳排放。但是现阶段发展氢动力火车也存在一些挑战。一方面，氢燃料电池电堆成本高于传统内燃机，组成氢动力系统后（含储氢和散热系统等）成本将进一步增加，搭载氢能源系统的车辆成本较高。另一方面，由于技术不成熟、需求少等因素，目前加氢站等氢能源基础设施的建设尚不完善。

由于世界主要国家重视以氢能为代表的清洁能源的发展，氢动力火车作为减碳的有效途径，未来发展空间广阔。以欧洲国家为例，法国承诺到2035年、德国提出到2038年、英国计划到2040年把以化石能源（柴油）驱动的国家铁路网络替换成包括氢能源在内的清洁能源驱动的铁路网络。

航空

随着能源加速向低碳化、无碳化演变，航空业也面临能源体系变革带来的新挑战。氢能源为低碳化航空提供了可能，氢能可以减少航空业对原油的依赖，减少温室及有害气体的排放。相比于化石能源，燃料电池可减少75%-90%的碳排放，在燃气涡轮发动机中直接燃烧氢气可减少50%-75%的碳排放，合成燃料可减少30%-60%的碳排放。

氢动力飞机可能成为中短距离航空飞行的减碳方案，但在长距离航空领域，仍须依赖航空燃油。预计2060年氢气能提供5%左右航空领域能源需求。氢能为航空业提供了可能的减碳方案，美国、英国、欧盟等发达国家和地区纷纷出台涉及氢能航空发展的顶层战略规划（图3）。

数据来源：根据美国、英国和欧盟氢能发展战略整理，毕马威分析

从发达国家发布的规划可以看出，氢能航空的发展是一个漫长的过程。从现在到2030年主要是发展基础性技术，开展航空试验；到2050年完成远程客机验证机和大规模的氢燃料加注基础设施建设，在航空领域实现更大规模应用。

航运

随着航运业迅速发展，柴油机动力船舶引发的环境问题日益显现。2020年我国航运业的二氧化碳排放量占交通运输领域排放量的12.6%。氢能作为清洁能源有望在航运领域减碳中发挥积极作用。根据IEA发布的《中国能源体系碳中和路线图》，航运业的碳减排主要取决于氢、氨等新型低碳技术和燃料的开发及商业化；在承诺目标情景中，2060年基于燃料电池的氢能应用模式将满足水路交通运输领域约10%的能源需求。

氢及氢基燃料是航运领域碳减排方案之一。通过氢燃料电池技术可实现内河和沿海船运电气化，通过生物燃料或零碳氢气合成氨等新型燃料可实现远洋船运脱碳。我国部分企业和机构基于国产化氢能和燃料电池技术进步已经启动了氢动力船舶研制。现阶段，氢动力船舶通常用于湖泊、内河、近海等场景，作为小型船舶的主动力或大型船舶的辅助动力。海上工程船、海上滚装船、超级游艇等大型氢动力船舶研制是未来发展趋势。

总体而言，氢动力船舶整体处于前期探索阶段，高功率燃料电池技术尚未成熟，但随着氢存储优势显现，燃料电池船舶市场渗透率将逐步提升。预计到2030年我国将构建氢动力船舶设计、制造、调试、测试、功能验证、性能评估体系，建立配套的氢气“制储运”基础设施，扩大内河/湖泊等场景的氢动力船舶示范应用规模，完善水路交通相关基础设施；到2060年完成我国水路交通运输装备领域碳中和目标，在国际航线上开展氢动力船舶应用示范，提升我国氢动力船舶产业的国际竞争力（图4）。

数据来源：《我国氢动力船舶创新发展研究》，毕马威分析

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