車載儲氫瓶行業(yè)研究報告小氫瓶承載大產(chǎn)業(yè)-政策東風(fēng)已至

車載儲氫瓶行業(yè)研究報告小氫瓶承載大產(chǎn)業(yè)_政策東風(fēng)已至（報告出品方/作者：中泰證券，孫穎、韓宇）燃料電池汽車發(fā)展前景廣闊，政策東風(fēng)已至頂層設(shè)計出臺，氫能在我國能源結(jié)構(gòu)中占比將不斷提升20世紀開始，全球碳排放量快速增長，由1900年的19.5億噸，大幅提升到2021年的371.2億噸。結(jié)構(gòu)上來看，1950年歐洲和美國占全球碳排放量的85%。之后以中國、印度為代表的發(fā)展中國家在全球碳排放中的占比快速提升，2021年歐洲和美國在全球碳排放總量中的占比已下降至不足三分之一。減碳目前已經(jīng)在全球范圍達成共識。截止2022年4月全球已有136個國家制定了碳中和目標。聯(lián)合國預(yù)計在本世紀中葉，全球?qū)崿F(xiàn)碳中和。氫能是性能優(yōu)越的新能源：1）燃燒熱值高：每千克氫燃燒后的熱量是汽油的3倍，是酒精的3.9倍，是焦炭的4.5倍；2）環(huán)保無污染：燃燒產(chǎn)物僅為水；3）來源豐富：有電解水、化石能源重整、工業(yè)副產(chǎn)等多種制取方式；4）應(yīng)用廣泛：應(yīng)用在交通、工業(yè)、建筑、電力等領(lǐng)域。雙碳背景下，氫能在我國有廣闊應(yīng)用前景。我國是目前全球最大的制氫國，未來煤制氫+CCS（碳捕捉與封存技術(shù)）、光伏+風(fēng)電可再生能源棄電制氫等手段有望提供大規(guī)模、穩(wěn)定、環(huán)保低碳和低成本的氫源供給，同時氫能產(chǎn)業(yè)鏈包含制取-儲運應(yīng)用等多個環(huán)節(jié)，涉及能源、化工、建筑、交通等多個行業(yè)，對經(jīng)濟有較大拉動作用。根據(jù)中國氫能聯(lián)盟預(yù)計，2030年我國氫氣需求量為3500萬噸，在終端能源體系中占比5%，2050年將進一步上升至10%。燃料電池是氫能利用的核心，交通運輸是應(yīng)用前沿燃料電池是利用氫和氧直接經(jīng)過電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生電能的裝置，具有能量轉(zhuǎn)換效率高、污染少、噪音輕、裝置大小靈活、方便移動等優(yōu)秀性能，是氫能開發(fā)利用技術(shù)的核心。質(zhì)子交換膜燃料電池是國內(nèi)外技術(shù)主流。根據(jù)電解液不同，燃料電池可被分為質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）、堿性燃料電池（AFC）、磷酸燃料電池（PAFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）以及熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）?；谳^低的工作溫度、較短的啟動時間以及對氧化劑較低的要求（空氣即可作為氧化劑），PEMFC技術(shù)路線發(fā)展最為成熟，根據(jù)E4tech，2016-2020年質(zhì)子交換膜燃料電池在全球燃料電池出貨占比中不斷提升，預(yù)計在2021年達到86.39%。燃料電池廣泛用于交通、固定發(fā)電、便攜式電池以及航天領(lǐng)域，其中燃料電池汽車應(yīng)用規(guī)模最大。全球范圍看，根據(jù)E4tech，2016-2020年交通運輸領(lǐng)域的燃料電池出貨量占燃料電池整體出貨量的比例不斷提升，并預(yù)計在2021年達到84.94%。從國內(nèi)專利申請趨勢上看，截至2021年交通運輸領(lǐng)域的燃料電池專利總申請量達15369件，占到總專利申請量的71.05%。燃料電池汽車將與純電汽車互補發(fā)展，前景廣闊我國新能源乘用車發(fā)展以純電汽車為主導(dǎo)。自2012年《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012—2020年）》發(fā)布以來，純電汽車發(fā)展取得巨大成就，乘用車新車銷量中純電汽車滲透率不斷提升，22年9月已達到31.8%，純電動汽車在乘用車市場上已進入政策和市場共驅(qū)增長階段。根據(jù)《新能源汽車發(fā)展規(guī)劃2021-2035》，我國新能源汽車發(fā)展堅持純電驅(qū)動戰(zhàn)略取向，力爭到2035年，純電動汽車成為新銷售車輛的主流，公共領(lǐng)域用車全面電動化。氫燃料電池汽車發(fā)展將與純電汽車形成互補發(fā)展格局。氫燃料電池汽車具有零排放、高效率、長續(xù)航、大載重、加注快等顯著優(yōu)勢，根據(jù)《新能源汽車發(fā)展規(guī)劃2021-2035》，目標要在15年間使得燃料電池汽車實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，氫燃料供給體系建設(shè)穩(wěn)步推進。根據(jù)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035）》，我國要逐步建立燃料電池電動汽車與鋰電池純電動汽車的互補發(fā)展模式。燃料電池汽車示范應(yīng)用城市群呈“3+2”格局。目前國內(nèi)已形成北京、上海、廣東、河南和河北五大示范城市群，根據(jù)《關(guān)于開展燃料電池汽車示范應(yīng)用的通知》，中央財政將用“以獎代補”的方式對入圍示范的城市群按照其目標完成情況核定并撥付獎勵資金，補貼分燃料電池汽車推廣應(yīng)用和氫能供應(yīng)兩個領(lǐng)域，補貼上限分別為15000分和2000分，原則上1積分約獎勵10萬元，超額完成示范任務(wù)的，超額完成部分予以額外獎勵，額外獎勵資金上限不超過應(yīng)獲得資金的10%。氫能重卡滲透率提升推動車載儲氫瓶需求快速增長高壓氣態(tài)儲氫瓶為車載儲氫主流解決方案儲氫四種技術(shù)路線中高壓氣態(tài)儲氫瓶商業(yè)化程度高。儲氫目前有高壓氣態(tài)儲氫、低溫液態(tài)儲氫、有機液態(tài)儲氫以及固態(tài)材料儲氫四種方式，其中高壓氣態(tài)儲氫基于充放氫速度快、儲氫耗能低、成本低和技術(shù)成熟等優(yōu)點，成為目前率先商業(yè)化應(yīng)用的儲氫技術(shù)。III型及IV型瓶是車載儲氫瓶主流解決方案。目前已經(jīng)商業(yè)化的高壓儲氫瓶分I型、II型、III型及IV型四種，I型和II型主要材料為鋼，主要用在加氫站中作固定式儲氫之用，III型及IV型瓶皆為碳纖維纏繞，使得工作壓力大幅提升，是車載儲氫的主流解決方案。高壓氣態(tài)儲氫瓶是車載儲氫系統(tǒng)的核心部件，成本占比超過50%。相較于傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車和純電動汽車，燃料電池汽車最核心的專用部件為燃料電池系統(tǒng)和車載儲氫系統(tǒng)。車載儲氫系統(tǒng)是燃料電池汽車的能量存儲單元，用于為電堆的電化學(xué)反應(yīng)儲存和提供氫氣。車載高壓供氫系統(tǒng)主要由儲氫瓶組、管閥件、壓力/溫度傳感器和控制系統(tǒng)等部分組成，根據(jù)國富氫能招股書，車載儲氫瓶占車載高壓供氫系統(tǒng)成本的50%以上。車載儲氫瓶需求主要取決于應(yīng)用車型及儲氫瓶類型。車載儲氫瓶需求主要取決于所應(yīng)用的車型以及儲氫瓶的壓力，前者決定了所需的總儲氫量，后者決定了在總儲氫量一定的情況下所需的儲氫瓶數(shù)量。根據(jù)GGII，目前客車常配置單套6~8瓶組，單瓶140L或165L的儲氫系統(tǒng)；輕、中卡多配置單套2~4瓶組，單瓶140L、165L或260L的儲氫系統(tǒng)；12噸~18噸中、重卡多配置6~8支165L/210L儲氫系統(tǒng)；31噸~49噸重卡多配置6~8支210L車載儲氫系統(tǒng)。長途重載商用車將成燃料電池汽車應(yīng)用的前哨站和主戰(zhàn)場燃料電池汽車發(fā)展早期在固定路線、中長途運輸以及高載重三類場景相較于純電動車有明顯比較優(yōu)勢。燃料電池汽車相較于純電車具備更高的功率和能量密度，從而續(xù)航里程和載重能力更高，適合用作中長途運輸，但由于產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期制氫、儲運氫投資成本較大，因而在固定線路投資布局補能基礎(chǔ)設(shè)施投入產(chǎn)出比更高，同時燃料電池加氫補能時間短、低溫啟動性能好，續(xù)駛里程受溫度影響小，因而環(huán)境適應(yīng)能力更強?？偟目?，基于燃料電池汽車自身優(yōu)勢要素考慮，運輸路線較為固定的中長途重載商用車將成為燃料電池汽車發(fā)展的重點方向。2019年我國交通運輸領(lǐng)域碳排放占整體排放的10%左右，其中公路運輸占交通運輸碳排放的86.76%，而重卡碳排放又是公路運輸碳排放的大頭，占到了54%，降低重卡排放是交通運輸業(yè)減碳的重中之重。我國政策補貼向重型貨車傾斜。《關(guān)于開展燃料電池汽車示范應(yīng)用的通知》中規(guī)定我國對氫燃料電池汽車的支持政策是“以獎代補”，其中獎勵積分標準明顯向重型車輛傾斜，規(guī)定“燃料電池系統(tǒng)的額定功率大于80KW的貨運車輛，最大設(shè)計總質(zhì)量12-25（含）噸按1.1倍計算，25-31（含）噸按1.3倍計算，31噸以上按1.5倍計算?！?。補貼政策向氫燃料電池汽車優(yōu)勢場景傾斜的背景下，根據(jù)羅蘭貝格測算，31噸以上的重型貨車補貼上限漲幅可達36.5%，而其他車型補貼上限皆有所下降。中重卡在2025年前有望實現(xiàn)相較于電動車和燃油車的TCO（總擁有成本）平價。汽車的總擁有成本=車輛購置成本+能源使用成本+維修養(yǎng)護成本+車輛報廢殘值，是衡量汽車經(jīng)濟性的核心指標。根據(jù)國際氫能理事會的研究，在乘用車、卡車以及公共汽車三類使用場景下對比燃料電池汽車、純電動汽車、內(nèi)燃機車的TCO，結(jié)論是燃料電池重卡和長途汽車有較大概率在2025年前實現(xiàn)相對于純電動汽車的成本優(yōu)勢。從成本角度而言，長途重載商用車也是燃料電池汽車應(yīng)用的重點發(fā)展方向。規(guī)模提升+技術(shù)突破+原材料降價，車載儲氫瓶降本路徑清晰車載儲氫瓶降本對燃料電池汽車商用至關(guān)重要包含儲氫罐、燃料電池系統(tǒng)、電池三部分內(nèi)容的車載儲能系統(tǒng)成本是燃料電池汽車購買成本的重要構(gòu)成，相較于美國和歐洲，我國燃料電池系統(tǒng)、車載儲氫系統(tǒng)等燃料電池汽車技術(shù)和規(guī)模仍處在早期發(fā)展階段，燃料電池汽車購買成本雖整體小于美國和歐洲，但儲能系統(tǒng)占購買成本的比例高達50%左右，遠高于海外。儲能系統(tǒng)成本主要集中在燃料電池和儲氫瓶，儲氫瓶降本對燃料電池汽車購買成本的降低至關(guān)重要。儲氫瓶降本路徑清晰：規(guī)模提升+技術(shù)突破+原材料降價規(guī)模化生產(chǎn)將大幅降低儲氫瓶生產(chǎn)成本。根據(jù)美國汽車研究理事會（USCAR）的測算，高壓儲氫瓶和車載氫系統(tǒng)生產(chǎn)成本與生產(chǎn)規(guī)模之間存在明顯的負相關(guān)關(guān)系，當(dāng)氣瓶生產(chǎn)規(guī)模由1萬套提高到50萬套時，氫氣瓶成本會下降20%。車載儲氫瓶成本的大頭在碳纖維，所用碳纖維型號為T700小絲束。碳纖維增強塑料為車載III型及IV型瓶主承載材料，III型、IV型車載儲氫瓶內(nèi)膽材料分別為金屬和高分子聚合物，外部則通過碳纖維增強塑料纏繞加工而來。以容積為125L、壓力為70MPa的IV型高壓儲氫復(fù)合材料氣瓶為例，碳纖維材料占到總體成本的63%，人工和間接費用等僅占到成本的9%左右。根據(jù)國富氫能招股書，其主打的35MPaIII型瓶產(chǎn)品2019-2021年間碳纖維耗用量為28.80kg/瓶、29.09kg/瓶和42.10kg/瓶，即35MPaIII型瓶的平均碳纖維用量為33kg/瓶。單瓶碳纖維用量取決于瓶壓及型號，70MPaIII型瓶和IV型瓶的用量更高，據(jù)中科院寧波材料所數(shù)據(jù)，儲氫壓力由35MPa增至70MPa時，碳纖維用量增加10%左右。IV型瓶是車載儲氫瓶升級的明確方向，將帶來車載儲氫效率的提升和成本的降低。目前我國儲氫瓶應(yīng)用以35MPaIII型瓶為主，主要用于商用車市場，70MPaIII型瓶技術(shù)已經(jīng)突破，少量應(yīng)用在乘用車中。相較之下，IV型瓶質(zhì)量更輕、成本更低（根據(jù)香橙會研究院數(shù)據(jù)，以62L-70MpaIV型瓶乘用車產(chǎn)品為例，其產(chǎn)品成本僅為III型瓶的63.43%）、質(zhì)量儲氫密度更高、壽命更長，是車載儲氫瓶技術(shù)升級的明確方向。目前國內(nèi)企業(yè)對IV型瓶正處于研發(fā)階段，預(yù)計未來幾年國內(nèi)應(yīng)用仍將以III型瓶為主，隨著燃料電池汽車推廣起量以及國內(nèi)外企業(yè)技術(shù)合作的加深，IV型瓶滲透率將逐步提升。測算2025年中國車載儲氫瓶市場規(guī)?？蛇_48億，碳纖維需求量7313噸預(yù)計2025年我國燃料電池汽車保有量在5-10萬輛截止2021年，我國燃料電池汽車保有量為8938輛。預(yù)計2025年保有量在5-10萬輛：1）《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》中提到：到2025年燃料電池汽車保有量5萬輛；2）目前已獲批的五大氫燃料電池汽車示范城市群到2025年的示范推廣目標超3萬輛；3）《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》規(guī)劃到2025年我國燃料電池汽車保有量達到10萬輛，并在2030-2035年間快速達到100萬輛；4）示范城市群之外的山西、重慶等也相繼推出燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展扶持政策，或?qū)⑼苿尤剂想姵仄囦N量超預(yù)期。測算中國2025年高壓儲氫瓶市場規(guī)?？蛇_48億核心假設(shè)：1）燃料電池客車和乘用車銷量增長主要受推廣示范項目驅(qū)動，2022年國補正式落地后放量，后開始穩(wěn)步增長；2）燃料電池貨車，尤其是重卡，是“以獎代補”政策支持的重點方向，預(yù)計在燃料電池整體銷量中保持較高占比，2022年放量后在2022-2025年間依然保持較高銷量增速；3）隨著規(guī)模效應(yīng)發(fā)揮、IV型瓶技術(shù)突破以及原材料降價，單車所用儲氫瓶數(shù)量在2025年減少，并且價格由于成本降低出現(xiàn)下降；4）參考國富氫能儲氫瓶碳纖維單瓶耗用數(shù)據(jù)，假設(shè)2022年單瓶耗用33kg碳纖維，2022-2024隨著國內(nèi)III型儲氫瓶由35Mpa向70Mpa升級，單瓶碳纖維耗用量逐漸提升，2025年IV型瓶技術(shù)突破帶來的單瓶碳纖維用量下降與III型瓶向70Mpa升級帶來的單瓶碳纖維用量提升相抵消，2025年單瓶碳纖維耗用量保持不變。行業(yè)重點企業(yè)介紹儲氫瓶市場處于發(fā)展早期，進入者增多導(dǎo)致集中度降低根據(jù)GGII，2021年國內(nèi)市場實現(xiàn)500支級以上車載儲氫瓶出貨的企業(yè)有7家，國富氫能占35.63%份額位居第一，排名第二位的是中材科技。車載儲氫瓶市場處于發(fā)展早期，行業(yè)進入者不斷增多，國富氫能之外的第二和第三梯隊企業(yè)市占份額不斷提升，造成行業(yè)競爭壓力加劇，2019-2021年行業(yè)CR3分別為91.21%、82.37%、76.95%，逐年降低。HexagonPurus：全球領(lǐng)先的IV型瓶和儲氫系統(tǒng)生產(chǎn)企業(yè)HexagonPurus是全球領(lǐng)先的IV型儲氫瓶、電池組以及車輛集成系統(tǒng)提供商，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于燃料電池汽車和純電動汽車。HexagonPurus為輕型、中型和重型車輛、公共汽車、地面存儲及配送、船運、鐵路運輸和航空航天提供零排放解決方案。國富氫能：氫儲運龍頭企業(yè)，車載儲氫系統(tǒng)市占第一國富氫能主營包括車載高壓供氫系統(tǒng)和加氫站成套設(shè)備，2021年分別占公司營收的51.78%和39.46%，根據(jù)GGII，國富氫能2019-2021年連續(xù)3年位居國內(nèi)車載儲氫系統(tǒng)出貨份額第一名，公司主要客戶包含中國重汽、廈門金龍、宇通客車等主要商用