云悦观点1：环保是氢燃料电池汽车的最大推动力，预计2050年我国年产500万辆，市场空间超万亿。

云悦观点2：制氢方面符合环保需求的绿氢是未来发展方向，蓝氢灰氢没有发展前景。

云悦观点3：相比于纯电动汽车，氢燃料电池汽车在续航，低温等方面具备优势，未来在商用车领域具备竞争前景。在电网覆盖不到的地方，包括海洋，是氢燃料发动机的未来市场。

云悦观点4：目前氢燃料电池汽车总体保有体量较小，商业化不足，世界各国均在出台政策大力推动，氢燃料电池汽车发展短期内依赖于政策扶持。

氢燃料汽车是指以氢为主要能量的汽车。一般的内燃机，通常注入柴油或汽油，氢燃料汽车则改为使用气体氢。燃料电池和电动机会取代一般的引擎，即氢燃料电池的原理是把氢输入燃料电池中，氢原子的电子被质子交换膜阻隔，通过外电路从负极传导到正极，成为电能驱动电动机；质子却可以通过质子交换膜与氧化合为纯净的水雾排出。

正是因为氢燃料汽车唯一的产物是纯净的水，而在上游制氢也可以采用绿电电解水获得，从而实现碳的零排放，所以也被认为是最清洁的终极环保汽车，是未来汽车的发展方向。

一、中国氢能联盟预计2050年我国氢燃料汽车年产500万辆

根据国际氢能委员会预计，到2050年，氢能将承担全球18%的能源终端需求，创造超过2.5万亿美元的市场价值，燃料电池汽车将占据全球车辆的20%-25%，届时将成为与汽油、柴油并列的终端能源体系消费主体。

根据中国氢能联盟预计，2050年氢能在中国终端能源体系中占比至少达到10%，氢气需求量接近6000万吨，其中交通运输领域用氢2458万吨，约占该领域用能比例19%，燃料电池车产量达到520万辆/年。按照20万人民币/车计算，2050年氢燃料汽车市场空间可超10000亿人民币。

氢能产业链涵盖氢能端及燃料电池端。在氢能及燃料电池领域，我国已经初步形成从基础研究、应用研究到示范演示的全方位格局，布局了完整的氢能产业链。与锂电池产业链相比，氢能源与燃料电池产业链更长，复杂度更高，理论经济价值含量更大。

二、 氢燃料汽车产业链

燃料电池汽车产业链：包括上游制氢、储氢、加氢的配套厂商、燃料电池动力系统厂商和下游整车厂商，其中最核心的是燃料电池动力系统。燃料电池动力系统主要包括燃料电池系统、驱动电机及控制系统，整车控制系统、辅助电源、储氢装置。

图1：燃料电池汽车产业链

制氢：绿氢目前成本较高，但是未来发展方向

通常，根据生产来源和制备过程中的碳排放情况，人们将氢能分为灰氢、蓝氢和绿氢这三种类型。

●灰氢，是通过化石燃料（煤炭、石油、天然气等）燃烧产生的氢气，在生产过程中会有二氧化碳等排放。灰氢的优势是生产成本较低，制氢技术较为简单，这种类型的氢气占当今全球氢气产量的份额最大，缺点是碳排放量最高。我国由于煤炭资源丰富，煤炭制氢占比超过60%，加上石油制氢，灰氢占比达到90%。

●蓝氢，是将天然气通过蒸汽甲烷重整或自热蒸汽重整制成的氢气。虽然天然气也属于化石燃料，在生产蓝氢时也会产生温室气体，但是生产过程中使用了碳捕集、利用与封存（CCUS）等先进技术，捕获温室气体，实现了低排放生产。简单来说，蓝氢是在灰氢的基础上，应用碳捕集、利用与封存技术，实现低碳制氢。

● 绿氢，是通过使用再生能源（例如太阳能、风能、核能等）制造的氢气，例如通过可再生能源发电进行电解水制氢，在生产绿氢的过程中基本没有碳排放，因此这种类型的氢气也被称为“零碳氢气”。

所以，氢的不同颜色代表着制氢过程的清洁程度，灰氢在制备过程中碳排放最多、最不清洁，绿氢在制备过程中碳排放最少、最清洁。2020年12月中国氢能联盟发布了《低碳氢、清洁氢与可再生能源氢的标准与评价》，中国是世界上第一个提出“绿氢”明确标准的国家。在全球气候变暖的大背景下，灰氢注定要被淘汰。蓝氢不是绿氢的替代品，而是一种必要的技术过渡，可以加速社会向“绿色氢气”的过渡。但是，前不久国际可再生能源机构(IRENA)发布的一份报告显示：绿氢的预期成本降低，再加上更严格的气候减缓政策的颁布，这意味着对蓝氢或灰氢的投资可能最终会搁浅。

储运氢

氢气的储存主要有气态储氢、液态储氢和固体储氢三种方式、高压气态储氢已得到广泛应用，低温液态储氢在航天等领域得到应用，有机液态储氢和固态储氢尚处于示范阶段。

● 高压气态储氢：物理储氢中，高压气态储氢主要应用领域包括了运输用大型高压储氢容器、加氢站用大型高压储氢容器、燃料电池车用高压储氢罐、通信基站不间断电源用储氢罐、无人机燃料电池用储氢罐等。高压气态储氢是目前车用储氢主要采用的方法，其工作压力一般为35~70兆帕，国内车载高压储氢系统主要采用35兆帕III型钢瓶，国外以70兆帕IV型碳纤维瓶为主。国内70Mpa的高压储氢容器也已经上市，其质量储氢密度可达到3%。人们正在进一步研制100Mpa的高压储氢容器。高压气态储氢技术难点主要在于提高体积储氢密度。

● 低温液态储氢：先将氢气液化，然后储存在低温绝热真空容器中。体积密度可达到气态时的800多倍。低温液态储氢技术主要应用于军事与航天领域，商业化研究与应用才刚刚开始，全球来看，低温液态储氢技术已应用于车载系统中，在全球的加氢站中有较大范围应用。液氢加氢站在日本、美国及法国市场比较多。目前全球大约有三分之一以上的加氢站是液氢加氢站。但液氢的沸点极低 (−252.78 ℃)，与环境温差极大,对储氢容器的绝热要求很高。也有观点认为，由于安全性及技术成本较高，低温液态储氢商业前景尚不明朗。不过由于在大规模、长距离储运方面的优势，更随着我国三项液氢国标获批发布并于2021年11月1日起实施，加上储氢技术的不断进步与降本，低温液态储氢或将在未来与高压气态储氢互补共存发展。

● 金属固态储氢：将氢以金属氢化物形式储存于储氢合金材料中。目前世界上已研发的储氢合金可大致分为稀土镧镍系、钛铁系、钛锆系、钒基固溶体、镁系等。这类基于固体的储氢技术往往具有储氢密度高、储氢压力低、安全性好、放氢纯度高等优势，其体积储氢密度高于液氢。目前，国内外对储氢金属材料的研究成果不断，在部分领域已得到应用。国外固体储氢技术已在电池舰艇中得到商业应用，在分布式发电和风电制氢规模储氢中得到示范应用；国内固态储氢已在分布式发电中得到示范应用。从长远来看，固态储氢由于应用范围非常宽广，且应用场景安全友好，被认为是未来重点发展方向。在车用领域，固态储氢应用在燃料电池汽车上，省去了储氢罐，而且免去加氢站高压加氢，可以直接加固态储氢物质。从市场价值看，固态储氢密度与高压储氢相近，可开发的储氢材料空间大。

● 有机液态储运：液态有机氢载体（LOHC）储氢技术是基于不饱和液体有机物在催化剂作用下进行的加氢反应。常用的不饱和液体有机物有甲醇、环烷烃、N-乙基咔唑、甲苯、1,2-二氢-1,2-氮杂硼烷等。这类技术具有较高储氢密度，在环境条件下即可储氢，安全性较高，运输方便。缺点是氢的取放不如物理储氢容易，需要配备额外的反应设备，且放氢过程往往需要加热耗能，导致成本增高。LOHC技术在日本和欧洲发展迅速，在我国尚属于示范阶段。

图2：四种储运氢方式比较

氢能运输方式与氢能储存方式相适应，储运一体，主要包括道路运输和管道运输。此外，与纯氢或者其他储运方式相比，氢气以甲醇和氨的形式保存和运输，安全可靠，成本低廉，是具有发展潜力的氢储运手段。

加氢：目标2030年我国建成2000座加氢站

从加氢站的营运模式来看，能否盈利主要取决于运营成本（氢气的价格）、投资额（设备）、加氢站运行负荷（燃料电池汽车保有量）。

站内制氢主要是水电解制氢，该技术已经相当成熟并且在欧洲大多数加氢站获得应用；而外供氢气则是大规模的利用天然气重整制氢或者钢厂、化工厂副产氢气，在净化之后使用高压氧气瓶集束拖车运输至加氢站。

中国加氢站氢源绝大部分来自于外供高压氢气。典型的外供氢的高压气氢加氢站投资组成中，除去土建，设备费用占据最大比例，主要是压缩机、储氢瓶、加氢和冷却系统，由于国内缺乏成熟量产的加氢站设备厂商，进口设备推高了加氢站建设成本。

由于燃料电池汽车还没有实现大规模运营，目前加氢站建设成本和运营成本远远高于传统加油站、加气站。从全球范围内来看，政府和整车企业是加氢站建设的主体，政府补贴的幅度均超过50%。

氢燃料汽车：在续航里程和低温性能方面具备优势，商用车领域大有潜力

都是国家大力发展的新能源汽车，那么纯电汽车和氢燃料汽车，谁会更有前景了？我们先从八个方面进行一下比较。

1. 续航里程，目前氢燃料汽车优于纯电动汽车

燃料电池汽车续航里程主要跟汽车载氢量相关，可以轻松达到500km以上，其而且氢气的加注类似于加油，效率极高。

纯电动汽车的里程焦虑一直是被广为诟病的，纯电动汽车续航与车重成正比，当前续航里程范围在200～500km之间，而且纯电动汽车充电时间较长，慢充对电池好，需要几个小时。快充对电池伤害较大，也需要半个小时。

整体上看，系统及结构决定了两种汽车的续航存在差距，纯电动汽车续航的提高需要动力电池技术的突破，因此也存在一定的提升空间。尤其是后续的固态电池的开发，既有可能带来大的突破。

2. 低温性能，目前氢燃料汽车优于纯电动汽车

氢燃料电池汽车中的核心燃料电池，在无特殊处理或辅助工具的情况中，在低于0℃的工作环境下，阴极侧反应生成的水易结冰导致催化层、扩散层堵塞，阻碍反应的进行，并且水结冰产生的体积变化也会对膜电极组件的结构产生破坏，降低燃料电池性能。当前燃料电池汽车一般均有辅助系统进行保护，因此主要是低温启动方面需要进行突破，国内仅能达到-20℃的水平，国外已达到了-40℃的水准。

在低温下，锂电池电解液会变得粘稠甚至凝结，会导致充电效率大幅降低，因此会导致续航降低。如果温度继续降低，电池内部的电解液就变得更加迟钝，如果长时间在低温环境下使用，或者在-40℃低温下时，锂离子电池可能会被“冻坏”造成永久损害。

因此总体上，燃料电池汽车在低温下比纯电动汽车有着较好的适应性，纯电动汽车在低温技术方面还需要进行突破。

3. 安全性，纯电动汽车和氢燃料电池汽车差不多，都需要改善

燃料电池汽车中燃料电池本身危险性不大，风险主要来自氢气储存和加氢过程中出现氢气泄漏导致着火甚至爆炸的风险，氢气极易燃烧，而且当氢气在空气中的体积浓度在4%～75.6%之间时，遇火源就会爆炸。

纯电动汽车当前安全性的主要问题是电池安全。电池在运行过程中会发热，如果电池系统热管理不够好将会有着火风险，而且为了提高使用效率在过充或过放的过程中，电池也会着火，除此之外纯电动汽车在事故中发生碰撞会有电解液泄漏导致起火的风险。

因此它们均存在一定危险，也均有一定的改进空间。

4. 能量效率，纯电动汽车能量利用效率要高于燃料电池汽车

燃料电池的化学能转换效率在理论上可以达到100%，实际效率也高达60～80%，是内燃机的2～3倍。但是涉及到整车后，由于有氢气系统，整体能量转换效率将会大大降低。转换过程为：能源-电力-氢气-燃料电池-放电推动汽车。

纯电动汽车的电主要来源于能源利用转化后而产生，在我国电力结构基础上，纯电动汽车的电可以说主要来自于煤电。能量转换过程为：煤炭-电力-锂电池-放电推动汽车行驶。

5. 车辆及使用成本：氢燃料电池汽车相对贵很多

在整车成本方面。在国家补贴基础上，燃料电池汽车仍然较为昂贵，单电池系统成本就达到了1000美元/KW，长远看需降到50美元/KW才能大规模发展，纯电动汽车已经较为普及，其价格与普通燃油车接近，一般为氢燃料电池汽车的三分之一。两种汽车电池系统都占了整车的大部分成本，燃料电池系统占50%，动力电池系统占整车成本约40%。

在消耗成本方面。燃料电池汽车，按氢单价40元/kg计算，一次加满跑500公里，每公里0.4元，消耗成本远高于纯电动汽车。纯电动汽车按照每度电价0.5元计算，每天行驶200km情况下，电费为18元左右，每公里0.09元。仅为氢燃料电池汽车的四分之一。

6. 基础设施建设：氢燃料电池汽车远远不如纯电动汽车

燃料电池汽车基础设施为加氢站，纯电动汽车的基础设施主要是充电桩或者充电站。

建设一个加氢站投入较大，远高于传统的加油站，不算土地，基本上需要1000~2000万。且由于安全性问题，选址及审批难度较大。且目前建成的数量有限，到今年6月底全国不到300座。

反观充电桩建设，基本上就不受限制了，只要通电的地方就可以安装充电桩，停车场，小区等等，不需要额外占用土地，慢充的建设成本也非常低，快充会贵一些。目前发展非常迅速，仅仅今年上半年，建成的充电桩就有130万台。是去年同期的3.8倍。

7. 售后服务：氢燃料电池汽车不如纯电动汽车

燃料电池汽车结构较为复杂，核心部件主要包括燃料电池电堆、储氢罐、氢气供给系统、空气供给系统、水管理系统、电机等。纯电动汽车结构相对简单，核心部件主要包括动力电池、BMS（电池管理系统）、电机、发动机等。

而且我国当前纯电动汽车电池技术处于世界第一梯队，售后相对简单且成本低，燃料电池系统复杂且较多环节设备均依赖进口，设备昂贵，因此售后难度大、成本高。

因此，汽车售后的维护保养方面，纯电动汽车现阶段优于燃料电池汽车，但是燃料电池汽车还有很大空间，当然纯电动汽车也面临着电池回收处理的难题。

8. 造车难易：纯电汽车我国已经领先，氢能源汽车日本占据先发优势

目前我国燃料电池汽车还处于发展初期，核心的电池技术不足，而且汽车中涉及到的储氢系统、压缩机、氢气循环泵等关键设备均依赖国外，因此一旦需要进行维修，必须从国外调货导致维修时间大幅度拉长。

而日本由于有先发优势，在氢燃料汽车方面拥有先进技术和专利布局，中美两个大国均落后于日本，有观点认为，这也是中美并不优先发展氢燃料汽车的重要原因之一。

我国优先支持发展了纯电动汽车，经过10年的培育发展，产业已经较为成熟，目前我国已经成为了世界第一大的电动汽车市场。电机技术成熟，电池技术也属于一流，因此汽车出现问题维修较为方便。

综上，由于燃料电池汽车具备低温性能好、续航里程长、加氢速度快的优势，适用于中长途、中重载运输，当前主要应用在商用车。其次，商用车领域存在更多相对固定行驶路线的应用场景，有助于沿着该固定路线建设加氢站。燃料电池商用车根据其应用场景可分为客运、货运等用途。目前我国推广氢燃料电池汽车的主要区域包括京津冀、长三角、珠三角、川渝等城市群。燃料电池商用车的主要应用场景包括城市客运、城际客运、市政环卫、渣土运输、牵引运输等。2021 年 8 月，我国首次推出首批燃料电池示范城市群，燃料电池汽车的需求也逐渐从政府驱动向市场驱动拓展。

三、世界各国对氢能及氢燃料汽车的政策支持

美国：通过减税促进氢能发展，仅加州就规划在2030年实现1000+加氢站，100 万+燃料电池车。

澳大利亚：确定了 15 大发展目标，57 项具体行动，意在将澳大利亚打造为亚洲三大氢能出口基地，同时在氢安全、氢经济以及氢认证方面走在全球前列。

法国：计划到 2030 年投入 70 亿欧元发展无碳氢能，即在生产和使用过程中均不排放 CO2 的绿色氢能，促进工业和交通等部门脱碳，助力法国打造更具竞争力的低碳经济。

德国：宣布在公共加氢站、氢能汽车等领域投入 14 亿欧元建立基金；配合 20 亿欧元的私有投资。

日本：意在创造一个“氢能社会”。该战略的主要目的是实现氢能与其他燃料的成本平价，建设加氢站，替代燃油汽车（包括卡车和叉车）及天然气及煤炭发电，发展家庭热电联供燃料电池系统。

韩国：发布 2022 年与 2040 年燃料电池车、加氢站等氢能应用领域发展路线图，为加氢站提供财政补贴。

而在我国，国家发改委和国家能源局联合印发了《氢能产业发展中长期规划2021-2035 年》，明确了氢能的产业规划、产业发展要求、发展目标、具体措施和实施的保障措施。氢能中长期规划明确了氢能在转型中的重要作用，氢能的发展从燃料电池车向全工业部门转变，同时也突出了可再生能源制氢的重要地位，提出 2025 年绿氢达到 10-20 万吨/年。氢能规划是“1+N”双碳政策中的一个，氢能被称为 21 世纪的“终极能源”，从这次规划来看，国家对氢能发展持积极的态度，行业有望在政策持续催化下迎来快速发展。

2021 年，已经有北京、山东、内蒙古等 29 个省市出台了氢能产业发展的政策，2021 年 8 月首批三大氢燃料电池汽车示范城市群启动，据国资委披露，已经有超过三分之一的央企布局了氢能产业链。

四、氢燃料汽车保有现状：全球5万辆，远低于纯电动汽车，有巨大增长空间

截至 2021 年，全球主要国家氢能源车保有量为49562 台，同比+49%，韩国、美国和日本分别占比 39%、25%和 15%，接近全球80%。从 2021 年全球各国氢能车销量来看，韩国、美国、日本销量分别为 8498、3341 和 2464 辆，位居前三，分别占比 52%、20%和 15%。韩国是受到强势补贴政策驱动，日本主要受益于新一代丰田 Mirai 的上市。

中国 2021 年氢能车销量 1586 辆，处于刚刚起步的阶段。在政策加持下，以韩国、美国、日本、中国为代表的主要国家氢能基建不断完善，氢车核心零部件持续降本增效，有望迎来氢车的快速推广。当前全球销售的氢车类型以乘用车和巴士为主，未来轻型商业车和重卡将有望贡献更多增量，成为氢车的应用主流。

五、总结

氢燃料汽车符合未来环保要求，减碳方向，目前保有量很小，具备极大发展潜力。世界主要大国都有很强的政策支持发展氢能源及氢燃料电池汽车。氢燃料电池汽车具备加注能源快，续航里程长，低温性能好的优势，将来在商用车领域具备发展优势。