中金公司:氫電化是重卡降低碳排放的主要形式

文章來源:中金點睛碳交易網(wǎng)2021-08-13 14:23

 我們認為在雙碳政策引導需求放量和國產(chǎn)化降本的雙重驅(qū)動下,在與鋰電重卡相比具備的載重效率高、便于長途運輸、便于低溫啟動、補能速度快四大優(yōu)勢的加持下,氫能重卡滲透率有望逐步提升。 本+文`內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com

  摘要

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  重卡油耗高、污染重,“雙碳”背景下減碳勢在必行。重卡是重要的生產(chǎn)資料,目前廣泛使用的燃油重卡具有高碳排放的特點,“雙碳”目標對重卡行業(yè)的供給端和需求端兩方面都提出了減碳要求,將加速推動氫能重卡對燃油重卡的替代進程。在雙碳戰(zhàn)略大力推動重卡電動化的背景下,補能快、輕量化是電動重卡運營方的剛需,也正是氫能重卡所具備的優(yōu)勢。

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  電動重卡包含氫能和鋰電兩種路線,綜合對比氫能重卡優(yōu)于鋰電。當前重卡電動化技術路徑主要有鋰電池與氫燃料電池兩大方向。相比于鋰電池,重卡應用氫燃料電池技術有載重效率高、便于長途運輸、便于低溫啟動、補能速度快四大優(yōu)勢,我們認為氫能技術路線更加符合重卡運營的基本要求,有望成為重卡電動化的主要技術路線,成為重卡脫碳的重要方案。 本/文-內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com

  政策支持與國產(chǎn)降本雙驅(qū)生命周期平價營運。我們認為,各地政策目標主要聚焦于建設加氫站以及推廣燃料電池車,為燃料電池產(chǎn)業(yè)化初期的規(guī)模化降本與技術積累提供有效助力。同時,從電池端,我國領先的氫燃料電池生產(chǎn)商已可獨立生產(chǎn)極板、空壓機、控制器、DC/DC等,實現(xiàn)氫燃料電池成本下降;從氫氣端,技術發(fā)展、國產(chǎn)替代和規(guī)模效應將共同促進終端用氫成本下降;最終實現(xiàn)氫能重卡的全生命周期成本與柴油重卡平價。

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  商業(yè)模式展望:補貼過后,平價將來。我們認為國內(nèi)氫能重卡行業(yè)會經(jīng)歷商業(yè)模式的三階段轉(zhuǎn)變:第一階段:政策補貼與企業(yè)減碳推動不計成本的應用;第二階段:單次補能達到千公里續(xù)航,基本滿足正常營運需求;第三階段:氫能重卡TCO可低于燃油重卡,回歸重卡運貨正常邏輯。

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  風險 本文+內(nèi)-容-來-自;中^國_碳+排.放_交^易=網(wǎng) t a n pa ifa ng .c om

  氫能重卡出現(xiàn)電池隱患,政策推廣力度不及預期,回報周期較長。

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  正文 本+文內(nèi).容.來.自:中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) ta np ai fan g.com

  必要性:雙碳背景下重卡必然電動化,氫能路線優(yōu)于鋰電路線 本`文內(nèi).容.來.自:中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a npai fan g.com

  2020年9月22日,習近平主席在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上承諾,中國力爭于2030年前達到二氧化碳排放峰值,努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。黨的十九屆五中全會明確提出將“做好碳達峰、碳中和工作”作為當前及今后要抓好的重點任務,并納入國家有關的戰(zhàn)略規(guī)劃加以實施。目前廣泛使用的燃油重卡具有高碳排放的特點,“雙碳”目標對重卡行業(yè)的供給端和需求端兩方面都提出了減碳要求。我們認為,這將加速推動氫能重卡對燃油重卡的替代進程。 內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放*交…易-網(wǎng)-tan pai fang . com

  供給端:重卡油耗高、污染重,“雙碳”背景下減碳勢在必行

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  重卡是一種重要的生產(chǎn)資料,為物流運輸與工程建設核心運載工具。根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會分類標準,載貨汽車劃分為重卡、中卡、輕卡、微卡四大類,其中重卡為總質(zhì)量大于14噸的載貨汽車,車型包括完整車輛(整車)、非完整車輛(底盤)和半掛牽引車。從貨物運輸?shù)姆绞絹砜矗愤\輸目前仍占據(jù)著我國貨物運輸行業(yè)的主導地位,2020年全國公路貨運量342.64億噸,占全社會總貨運量的73.8%。重卡憑借運距長、運量大、運輸效率高的優(yōu)勢,是公路貨運的核心運載工具,常用于物流運輸、工程建設及專用車領域,是國家經(jīng)濟生活中的重要生產(chǎn)資料。

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  圖表:貨運卡車分類及應用場景

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  資料來源:卡車之家,中金公司研究部

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  圖表:公路貨運仍為核心貨運方式

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  資料來源:國家統(tǒng)計局,萬得資訊,中金公司研究部

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  圖表:重卡銷量占比呈上升趨勢

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  資料來源:中汽協(xié),交通部,中金公司研究部

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  公路貨運供需總體緊平衡,公路運價指數(shù)2018年以來總體穩(wěn)中有升。從需求端來看,自2013年以來,公路貨運量增速顯著放緩,以固定資產(chǎn)投資、物流為核心的公路貨運需求增長動力不足;從供給端來看,據(jù)交通運輸部《2019年道路貨物運輸量專項調(diào)查公報》顯示,規(guī)模以下企業(yè)、個體經(jīng)營戶貨運量占比合計達73%,大量分散化的供應主體可以充分滿足貨運需求,公路貨運供需整體呈現(xiàn)緊平衡狀態(tài)。同時,由于中小企業(yè)及個體戶議價能力較弱,運價上漲的主要動力來源于司機人力成本、車輛購置成本等貨運成本的提升,公路物流運價指數(shù)自2018年以來保持溫和上漲的趨勢。

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  圖表:公路物流運價指數(shù)自2018年以來溫和上漲 本文+內(nèi)-容-來-自;中^國_碳+排.放_交^易=網(wǎng) t a n pa ifa ng .c om

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  資料來源:萬得資訊,中金公司研究部 夲呅內(nèi)傛萊源?。骇鎲┨?排*放^鮫*易-網(wǎng) τā ńpāīfāńɡ.cōm

  圖表:2019年9月個體經(jīng)營戶貨運量占比達37%

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  資料來源:《2019年道路貨物運輸量專項調(diào)查公報》,中金公司研究部 禸*嫆唻@洎:狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńpāīfāńɡ.cōm

  重卡以柴油動力為主,每年消耗的化石能源總量較大。我們認為,當前新能源重卡在存量重卡中的比例可忽略不計,以重卡全部以柴油為能量來源、公路貨運周轉(zhuǎn)量90%由重卡完成、重卡載貨時每噸公里油耗0.011L估計,2017/2018/2019年我國重卡柴油消耗量為661/705/590億升(約合0.66/0.71/0.59億噸)。2018年國內(nèi)柴油消費總量為1.6億噸,重卡消耗量占比就達到43%。 本文+內(nèi)-容-來-自;中^國_碳+排.放_交^易=網(wǎng) t a n pa ifa ng .c om

  圖表:2016-2019年,中國重卡柴油消耗量測算表 本+文+內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放(交—易^網(wǎng)-tan pai fang . com

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  資料來源:國家統(tǒng)計局,中金公司研究部 禸*嫆唻@洎:狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńpāīfāńɡ.cōm

  圖表:2016-2018年,中國重卡柴油消耗量占比(%) 禸*嫆唻@洎:狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńpāīfāńɡ.cōm

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  資料來源:國家統(tǒng)計局,中金公司研究部

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  重卡保有量低,但污染物排放量大。汽車是污染物排放總量的主要貢獻者,2019年其排放的一氧化碳(CO)、碳氫化合物(HC)、氮氧化物(NOx)和顆粒物(PM)超過當年機動車四項污染物排放總量的90%。雖然重卡保有量遠低于乘用車,2019年重卡保有量為761.7萬輛、僅占汽車總保有量的3.0%,但重卡作為物流運輸?shù)?span id="Info.3291" style="margin: 0px; padding: 0px;">主力生產(chǎn)工具,單車運營里程長、運營次數(shù)多、柴油消耗總量高,成為氮氧化物、一氧化碳和顆粒物等污染物的主要排放來源,造成嚴重的環(huán)境污染。生態(tài)環(huán)境部數(shù)據(jù)顯示,2019年重卡在汽車的氮氧化物、一氧化碳、顆粒物排放量中分別占比74%、29%、29%。

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  圖表:2019年各類型汽車的氮氧化物(NOx)排放量分擔率 本%文$內(nèi)-容-來-自;中_國_碳|排 放_交-易^網(wǎng)^t an pa i fang . c om

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  資料來源:生態(tài)環(huán)境部,中金公司研究部

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  圖表:2019年各類型汽車的一氧化碳(CO)排放量分擔率 禸*嫆唻@洎:狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńpāīfāńɡ.cōm

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  資料來源:生態(tài)環(huán)境部,中金公司研究部 本`文@內(nèi)-容-來-自;中^國_碳0排0放^交-易=網(wǎng) ta n pa i fa ng . co m

  圖表:2019年各類型汽車的顆粒物(PM)排放量分擔率 本+文內(nèi).容.來.自:中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) ta np ai fan g.com

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  資料來源:生態(tài)環(huán)境部,中金公司研究部 本`文@內(nèi)/容/來/自:中-國^碳-排-放^*交*易^網(wǎng)-tan pai fang. com

  圖表:2019年各類型汽車的碳氫化合物(HC)排放量分擔率 內(nèi)/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網(wǎng)-tan p a i fang . com

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  資料來源:生態(tài)環(huán)境部,中金公司研究部

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  排放標準升級僅能“治標”,重卡電動化方為“治本之策”。為了有效治理環(huán)境、減少重卡污染物排放,近十年來,我國內(nèi)燃機排放標準不斷升級,每一次升級都伴隨著更加嚴格的氮氧化合物(NOx)、碳氫化合物(CH)、顆粒物(PM)排放要求。2016年12月,生態(tài)部聯(lián)合國家質(zhì)檢總局發(fā)布了《輕型車污染物排放限值及測量方法(中國第六階段)》(GB18352.6-2016)標準。根據(jù)不同的標準限值要求,分為國六a和國六b兩個階段依次實施輕型車國六標準。2020年7月起全國范圍實施輕型汽車國六排放標準,2021年7月起重卡柴油新車全面切換為國六排放標準。國六a標準下一氧化碳的排放限值相較于國五標準降低30%,國六b標準下碳氫化合物和一氧化碳的排放限值相較于國五標準降低50%、PM顆粒物降低33%。國標升級雖然能夠通過尾氣處理裝置吸收轉(zhuǎn)化特定污染物,但僅能“治標”,我們認為依托電力驅(qū)動、可實現(xiàn)零排放的電動重卡方為節(jié)能減排的“治本之策”。

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  圖表:重卡排放標準升級進程 本*文@內(nèi)-容-來-自;中_國_碳^排-放*交-易^網(wǎng) t an pa i fa ng . c om

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  資料來源:奧福環(huán)保招股說明書,中金公司研究部

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  圖表:國五、國六a和國六b排放限值對比

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  資料來源:環(huán)保部、工信部等部委官方文件,中金公司研究部

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  圖表:國六排放標準實施時間 本文+內(nèi)-容-來-自;中^國_碳+排.放_交^易=網(wǎng) t a n pa ifa ng .c om

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  資料來源:搜狐汽車,中金公司研究部 內(nèi)/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網(wǎng)-tan p a i fang . com

  需求端:節(jié)能減排政策要求嚴格,驅(qū)動大型企業(yè)積極布局氫能重卡 本@文$內(nèi).容.來.自:中`國`碳`排*放^交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.c om

  節(jié)能減排政策涉及到能源、工業(yè)、交通、建筑等諸多領域,生態(tài)環(huán)境部、能源部、工信部、央行等多部委均為實現(xiàn)“碳達峰、碳中和”目標加緊制定行動方案。生態(tài)環(huán)境部印發(fā)的《指導意見》中提出,要鼓勵推動能源、工業(yè)、交通、建筑等重點領域以及鋼鐵、建材、有色、化工、石化、電力、煤炭等重點行業(yè)制定相關目標及行動方案。地方也出臺了相應政策,基本都將實現(xiàn)“碳達峰、碳中和”列入未來的重點工作,并在政府工作報告中進行了相應部署。 本+文`內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com

  圖表:2021年各部委各地方“雙碳”落地政策 本文`內(nèi)-容-來-自;中_國_碳_交^易=網(wǎng) tan pa i fa ng . c om

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  資料來源:各部委各地方官方文件,中金公司研究部

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  重卡保有量持續(xù)抬升,氫能重卡滲透率存在廣闊空間。2016年至2020年,我國重卡年度銷量由72.8萬輛上升至161.7萬輛,連續(xù)4年創(chuàng)歷史新高。我們預計2025年全國重卡保有量有望達到1170萬輛。受補貼激勵和批量采購模式的影響,2019年新能源重卡銷量同比增長665%至5036臺,但2020年再次降至2619臺,目前整體滲透率低于0.2%。我們認為,新能源重卡銷量提升較為緩慢的主要原因仍在于基礎設施不完備、電動卡車售價偏高、產(chǎn)業(yè)模式保守等因素,在電池技術升級、政策引導、商業(yè)模式創(chuàng)新的共同努力之下,上述問題有望得到妥善解決,包括氫能重卡在內(nèi)的新能源重卡有望快速放量。 本+文內(nèi).容.來.自:中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) ta np ai fan g.com

  圖表:歷年中國重卡保有量及同比增速 本文+內(nèi)-容-來-自;中^國_碳+排.放_交^易=網(wǎng) t a n pa ifa ng .c om

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  資料來源:國家統(tǒng)計局,中汽協(xié),中金公司研究部 本/文-內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com

  圖表:新能源重卡銷量滲透率偏低 本%文$內(nèi)-容-來-自;中_國_碳|排 放_交-易^網(wǎng)^t an pa i fang . c om

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  資料來源:交強險,第一商用車網(wǎng),中金公司研究部 本`文@內(nèi)-容-來-自;中^國_碳0排0放^交-易=網(wǎng) ta n pa i fa ng . co m

  圖表:純電動重卡占據(jù)新能源重卡主導地位 本+文內(nèi).容.來.自:中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) ta np ai fan g.com

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  資料來源:交強險,第一商用車網(wǎng),中金公司研究部 本/文-內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com

  氫能重卡滲透率不斷提升,對碳減排貢獻明顯。根據(jù)交強險和第一商用車網(wǎng)數(shù)據(jù),2020年氫能重卡在新能源重卡中的占比僅為1%,而1Q21則上升至13%,顯示氫能重卡具備快速提升滲透率的潛質(zhì)。我們以2020年重卡的保有量為基準,測算新能源重卡不同滲透對應的減少的碳排放量。我們測算得出新能源重卡滲透率每提升10pct,重卡全行業(yè)可減少CO2排放量0.214億噸。隨著未來氫能重卡等新能源重卡不斷普及,重卡行業(yè)可減少碳排放規(guī)模也會越加可觀,更加凸顯重卡電動化的必然趨勢。

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  圖表:新能源重卡滲透率提升對于減少碳排放量的影響 本*文`內(nèi)/容/來/自:中-國-碳^排-放“交|易^網(wǎng)-tan pai fang . c o m

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  資料來源:國家統(tǒng)計局,中汽協(xié),中金公司研究部

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  龍頭紛紛企業(yè)布局氫燃料重卡,滿足下游多樣化應用場景。濰柴動力承建國家唯一的燃料電池技術創(chuàng)新中心;并與巴拉德成立合資公司,獲得巴拉德下一代LCS燃料電池電堆在中國的獨家生產(chǎn)和基于LCS電堆的燃料電池模塊的組裝權(quán)利;其山東工廠初期生產(chǎn)能力達到2萬個燃料電池電堆。上汽集團、長城汽車、北汽福田的氫能重卡產(chǎn)品也已經(jīng)陸續(xù)簽約或交付;億華通、上海重塑等龍頭供應商產(chǎn)品已可廣泛應用于重卡、城市客車、環(huán)衛(wèi)車、渣土車、冷藏車、灑水車、廂式運輸車等車型。 內(nèi)/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網(wǎng)-tan p a i fang . com

  圖表:近年以來部分龍頭企業(yè)對氫能重卡的相關項目 本文@內(nèi)/容/來/自:中-國-碳^排-放-交易&*網(wǎng)-tan pai fang . com

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  資料來源:各公司官網(wǎng),搜狐汽車,蓋世汽車,中金公司研究部

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  電動重卡包含氫能和鋰電兩種路線,綜合對比氫能重卡優(yōu)于鋰電 本%文$內(nèi)-容-來-自;中_國_碳|排 放_交-易^網(wǎng)^t an pa i fang . c om

  當前重卡電動化技術路徑主要有鋰電池與氫燃料電池兩大方向。相比于鋰電池,重卡應用氫燃料電池技術有載重效率高、便于長途運輸、便于低溫啟動、補能速度快四大優(yōu)勢: 本`文-內(nèi).容.來.自:中`國^碳`排*放*交^易^網(wǎng) ta np ai fan g.com

  1。 載重效率 本+文`內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com

  重卡的主要功用是載重運輸,對于動力系統(tǒng)的自重有著較高的要求。鋰電池能量密度較低,以鋰電池為儲能裝置會導致重卡續(xù)航里程與載貨能力的互斥關系,難以滿足重卡多拉貨、跑得遠的基本要求。而高質(zhì)量能量密度是氫燃料電池動力系統(tǒng)的優(yōu)勢,非常適合重卡本身的使用需求。 內(nèi).容.來.自:中`國*碳-排*放*交*易^網(wǎng) t a npai fa ng.com

  我們以49噸的六橋牽引頭+掛車的鋰電池重卡和氫能重卡進行對比。鋰電池重卡每公里消耗2度電,按照70%滿載率測算,則需要鋰電池重量為17.86kg;而換作氫燃料重卡則僅需12kg。顯然車輛自重層面燃料電池車型優(yōu)勢突出,有效載荷優(yōu)于鋰電車型。 內(nèi)/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網(wǎng)-tan p a i fang . com

  圖表:氫燃料重卡和鋰電池重卡動力系統(tǒng)重量測算

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  資料來源:蓋世汽車,格隆匯,中金公司研究部

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  2。 便于長途運輸 本+文+內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放(交—易^網(wǎng)-tan pai fang . com

  重卡對于長途運輸有著較高要求,這就需要重卡的動力系統(tǒng)續(xù)航能力更長,且能以更小的質(zhì)量增量支撐其續(xù)航能力的拓展。更高的質(zhì)量能量密度允許氫燃料電池車型以更小的質(zhì)量增量換取更長的續(xù)航增加,遠續(xù)航場景下燃料電池重卡載貨效率及自身能耗將遠優(yōu)于純電車型。 本+文+內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放(交—易^網(wǎng)-tan pai fang . com

  3。 便于低溫啟動 本*文@內(nèi)-容-來-自;中_國_碳^排-放*交-易^網(wǎng) t an pa i fa ng . c om

  重卡的使用場景一般較為惡劣,往往需要在較低溫環(huán)境中作業(yè)。鋰電池在低溫環(huán)境下能量密度會大大降低,甚至出現(xiàn)斷電等故障,這一技術難題解決起來的難度至今仍然比較大,且重卡可應用的大型電池組加熱仍有一定困難和時滯。而氫燃料電池則不容易受氣溫低的影響,在低溫環(huán)境中仍能保證正常使用。

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  4。 補能速度快

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  氫燃料電池加氫為物理過程,較之充電更加快捷高效,目前的氫燃料電池加氫時長可控制在10~15min,與傳統(tǒng)燃油重卡車型相當,可以保證高負荷連續(xù)駕駛。但目前鋰電池充電則需要數(shù)個小時,即使充電功率達到1MW,充滿1000kWh尚需1h。且更大的動力電池充電時間更長,對重卡出勤率將構(gòu)成一定影響。即便未來固態(tài)鋰電池技術成熟,載重與充電時長仍會掣肘鋰電在商用車尤其是重卡領域的應用。

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  換電模式雖然能夠解決充電時間問題,但仍存在行業(yè)痛點。目前換電模式最大的阻礙在于換電標準不統(tǒng)一,相關利益方尚未達成共識。換電標準統(tǒng)一涉及到電池的所有權(quán)問題、電池品質(zhì)和壽命問題、電池故障事故負責方、供應鏈中話語權(quán)等諸多爭議,三電系統(tǒng)供應商、主機廠、電池運營商、換電站、運力商等相關利益方眾多,需要各方相互協(xié)商、妥協(xié)。2021年5月工信部發(fā)布GB/T40032-2021《電動汽車換電安全要求》推薦性國家標準(下稱“標準”),將于2021年11月1日起開始實施。“標準”雖然為換電模式提供了電池使用的基礎通用類國家安全標準,但目前關于電池所有權(quán)、電池故障事故責任方、供應鏈各環(huán)分工等問題尚未達成共識,有效整合尚需時日。同時,換電電池包帶電量過小,對換電重卡的續(xù)航能力造成較大限制。 夲呅內(nèi)傛萊源?。骇鎲┨?排*放^鮫*易-網(wǎng) τā ńpāīfāńɡ.cōm

  綜上所述,與鋰電池重卡相對比,氫能燃料電池重卡具備載重效率高、便于長途運輸、便于低溫啟動、充電速度快等諸多優(yōu)勢。我們認為氫能技術路線更加符合重卡運營的基本要求,有望成為重卡電動化的主要技術路線,成為重卡脫碳的必選方案。 本`文@內(nèi)-容-來-自;中^國_碳0排0放^交-易=網(wǎng) ta n pa i fa ng . co m

  可行性:政策支持與國產(chǎn)降本雙驅(qū)生命周期平價營運

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  政策支持筑牢產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎,氫能重卡迎來黃金發(fā)展機遇 本`文-內(nèi).容.來.自:中`國^碳`排*放*交^易^網(wǎng) ta np ai fan g.com

  各地政策相繼出臺,筑牢氫能重卡未來放量基礎。2020年《關于開展燃料電池示范應用的通知》、《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》等全國性燃料電池支持政策相繼出臺,明確了國家對于燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支持態(tài)度,支持政策的特點包括以獎代補、地方主導、分區(qū)推廣與全產(chǎn)業(yè)鏈支持。主要目標包括提高氫燃料制儲運經(jīng)濟型、加快推進產(chǎn)業(yè)化進程。隨著全國性政策的落地,地方性政策也相繼開始出臺,包括:山東省計劃2025年生產(chǎn)燃料電池發(fā)動機50000臺,燃料電池汽車20000輛;上海市計劃2025年建成并運行70座加氫站,應用推廣超10000輛燃料電池汽車;河南省計劃2025建成80個加氫站,推廣燃料電池汽車5000輛等。我們認為,各地政策目標主要聚焦于建設加氫站以及推廣燃料電池車,為燃料電池技術的落地提供較大空間。 本+文`內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com

  圖表:各地氫能推廣政策梳理(截至2021年8月)

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  資料來源:各部委各地方政府官網(wǎng),中金公司研究部

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  2020年9月21日,財政部、工信部、科技部、發(fā)改委、國家能源局等五部委聯(lián)合發(fā)布了《關于開展燃料電池汽車示范應用的通知》,對2020年開始的4年“示范期”的氫燃料電池支持政策進行了初步明確,主要特點是以獎代補、地方主導、分區(qū)推廣與全產(chǎn)業(yè)鏈支持。

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  根據(jù)我們的測算,不同車型獎勵金額上下限差異較大,重卡的獎勵總金額與單位功率獎勵金額均高于其他品類;整車補貼金額總體隨年份增加而減少,關鍵零部件在示范期內(nèi)補貼金額總體不變。我們認為,政策對于氫燃料電池在重卡上的應用有一定的強化引導,同時兼顧大客車等品類,很好地契合了未來氫燃料電池使用場景以中長途運輸?shù)纳逃密嚍橹鞯奶攸c,同時也為氫燃料電池短期放量留下了足夠的政策支持空間,使得地方政府有更大的空間促進本城市群氫燃料電池系統(tǒng)產(chǎn)能放量。 本`文@內(nèi)-容-來-自;中_國_碳排0放_交-易=網(wǎng) t an pa ifa ng . c om

  圖表:我們測算得不同車型獎勵金額上下限差異較大

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  資料來源:財政部,中金公司研究部 本%文$內(nèi)-容-來-自;中_國_碳|排 放_交-易^網(wǎng)^t an pa i fang . c om

  中短期來看,各地政府相繼出臺政策推廣氫燃料電池車及加氫站建設,《節(jié)能與新能源汽車技術路線圖2.0》 規(guī)劃到2025年全國范圍內(nèi)推廣氫燃料電池車10萬輛,2030-2035年推廣達到百萬輛;商用車中,我們認為政府對客車行業(yè)采購干預能力強,且整車廠相對集中,客車或?qū)⒆钕韧茝V氫能;重卡則因其載重、續(xù)航、低溫的高要求對氫燃料電池推廣最為急迫。遠期來看,隨著上游制氫、儲氫、運氫規(guī)?;?,中游氫燃料動力系統(tǒng)逐步國產(chǎn)化,我們預計氫燃料電池車有望實現(xiàn)與柴油車平價,并減少能源消耗成本。據(jù)我們測算,到2030/2060年,氫燃料電池車年銷量將分別達到29萬輛/200萬輛,氫能重卡年銷量將分別達到5/123.5萬輛;燃料電池車保有量134萬輛/1546萬輛,對應總氫氣需求將達到129萬噸/3031萬噸,氫能重卡保有量將達到8/936萬輛。 本`文@內(nèi)-容-來-自;中_國_碳排0放_交-易=網(wǎng) t an pa ifa ng . c om

  圖表: 2021E-2060E氫燃料電池車銷量拆分 禸嫆@唻洎:狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńpāīfāńɡ.cōm

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  資料來源:中汽協(xié),中金公司研究部 禸嫆@唻洎:狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńpāīfāńɡ.cōm

  圖表: 2021E-2060E氫燃料電池車保有量測算 本`文-內(nèi).容.來.自:中`國^碳`排*放*交^易^網(wǎng) ta np ai fan g.com

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  資料來源:中汽協(xié),中金公司研究部 本+文內(nèi).容.來.自:中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) ta np ai fan g.com

  國產(chǎn)化程度加深帶動成本下降,氫能重卡有望走入平價時代

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  技術突破推動國產(chǎn)替代程度加深,促進氫能電池成本進一步下降。燃料電池系統(tǒng)的生產(chǎn)成本中,電堆及儲氫系統(tǒng)占據(jù)主要部分,電堆成本構(gòu)成中催化劑占總成本約57%,主要原因為含鉑催化劑價格昂貴,質(zhì)子交換膜和膜電極也是電堆成本的重要構(gòu)成部分。目前,我國領先的氫燃料電池生產(chǎn)商已可獨立生產(chǎn)極板、空壓機、控制器、DC/DC等,但質(zhì)子交換膜、催化劑、碳紙、氫氣循環(huán)泵等核心零部件仍依賴進口。我們認為,隨著國內(nèi)技術發(fā)展,國產(chǎn)替代將進一步促進終端用氫成本下降。

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  圖表: 氫燃料電池零部件國產(chǎn)化程度梳理 本`文@內(nèi)-容-來-自;中_國_碳排0放_交-易=網(wǎng) t an pa ifa ng . c om

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  資料來源:財政部,中金公司研究部 本文`內(nèi)-容-來-自;中_國_碳_交^易=網(wǎng) tan pa i fa ng . c om

  圖表:氫燃料電池系統(tǒng)成本構(gòu)成 內(nèi)/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網(wǎng)-tan p a i fang . com

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  資料來源:中國科學院青島生物能源與過程研究所,一汽解放商用車研究院,美國能源部,中金公司研究部 內(nèi)/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網(wǎng)-tan p a i fang . com

  圖表:燃料電池電堆成本構(gòu)成

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  資料來源:中國科學院青島生物能源與過程研究所,一汽解放商用車研究院,美國能源部,中金公司研究部 禸嫆@唻洎:狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńpāīfāńɡ.cōm

  目前,質(zhì)子交換膜,膜電極催化層、氣體擴散層、氫氣循環(huán)泵是高度依賴外采的核心零部件,占電堆成本約80%,占電池系統(tǒng)成本約24%,國產(chǎn)替代及規(guī)模擴大將帶來成本下降。 本+文內(nèi).容.來.自:中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) ta np ai fan g.com

  圖表:氫燃料電池中對外依賴程度較高的核心零部件 本*文@內(nèi)-容-來-自;中_國_碳^排-放*交-易^網(wǎng) t an pa i fa ng . c om

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  資料來源:蓋世汽車,第一商用車網(wǎng),中金公司研究部

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  重點技術突破,降低終端應用成本。目前政策層面計劃著重在制氫、儲運、加注、燃料電池方面提升技術水平,實現(xiàn)質(zhì)子交換膜、壓縮機等氫能產(chǎn)業(yè)鏈關鍵技術突破,例如北京市發(fā)布的《北京市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展實施方案(2021-2025年)》征求意見稿計劃在2023年前,通過以上技術的突破,降低終端應用成本超過30%,在2025年前實現(xiàn)氫能全產(chǎn)業(yè)鏈的關鍵材料和部件的自主化。

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  我們預計,隨著新能源發(fā)電占比逐漸提升,2025年后電解水制氫的成本將下降至15元/kg,同時疊加儲運端設備國產(chǎn)化、規(guī)?;?,終端應用成本將有望進一步降低。我們預計終端氫價格將在2030年下降至35元/kg以下,并在2050年降至約20元/kg。除制氫成本外,終端用氫成本還涉及氫儲運及加注成本,對于燃料電池汽車而言,單位氫耗也將影響用氫成本。 本`文@內(nèi)-容-來-自;中_國_碳排0放_交-易=網(wǎng) t an pa ifa ng . c om

  儲運加環(huán)節(jié)共同降本,我們預計終端氫價在2030年降至35元/kg以下。儲運端,我們在《舉足“氫”重,跬步千里》中,詳細闡述了各儲運技術路線將并行發(fā)展,規(guī)?;c技術進步共同推動降本。加注端,核心加注設備的國產(chǎn)化、設備制造規(guī)?;?、加氫站利用率提升將推動降本,同時油氫電混建站也可節(jié)省相關基礎設施成本,為未來潛在探索方向。我們預計在制儲運加各環(huán)節(jié)的共同降本下,終端氫價格將在2030年下降至35元/kg以下,并在2050年降至約20元/kg。 禸*嫆唻@洎:狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńpāīfāńɡ.cōm

  氫價與百公里氫耗降低,我們預計2030年燃料汽車將在能源使用端實現(xiàn)與柴油平價。對燃料電池汽車而言,氫耗為另一大能源使用成本的影響因素。目前燃料電池重卡百公里氫耗約8-12kg,其中中長途主要應用的牽引車百公里氫耗約12kg。我們認為,隨燃料電池技術進步、效率的提升,燃料電池重卡百公里平均氫耗將在2025年下降至7-10kg,并在2030年下降至6.5-9kg,其中中長途主要應用的牽引車百公里氫耗約9kg。 內(nèi).容.來.自:中`國*碳-排*放*交*易^網(wǎng) t a npai fa ng.com

  圖表: 我們測算2025年不同車型油氫平價對應的氫氣價格

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  資料來源:第一商用車網(wǎng),中金公司研究部 本/文-內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com

  商業(yè)模式展望:補貼過后,平價將來

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  我們認為各級政府和重點企業(yè)已經(jīng)明確產(chǎn)業(yè)鏈相關重點技術突破工程,有望加速燃料電池與氫能產(chǎn)業(yè)鏈技術進步與成本下降,實現(xiàn)燃料電池應用端/氫能能源端平價。從燃料電池端來看: 本*文@內(nèi)-容-來-自;中_國_碳^排-放*交-易^網(wǎng) t an pa i fa ng . c om

  現(xiàn)階段燃料電池動力系統(tǒng)售價達到柴油動力系統(tǒng)的6-10倍,我們認為燃料電池產(chǎn)銷放量與核心零部件國產(chǎn)化有望帶動成本快速下降。目前國內(nèi)外在燃料電池系統(tǒng)裝車成本上相差近5倍,國內(nèi)2020年售價約1萬元/kW,豐田已降至約2000元/kW(成本下降主要依賴于相對完善的供應鏈體系)。而要達到與重卡的發(fā)動機平價,燃料電池系統(tǒng)的價格需要下降至約400-700元/kW,降本需求迫切。

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  2020-2025年:產(chǎn)業(yè)鏈本土化基本完成。目前供應鏈整體對海外材料依賴程度較大,補貼政策與市場趨勢需求下,我們預期2025年前國產(chǎn)化核心材料供應鏈有望完成基本布局,供應國產(chǎn)化以及對海外先進技術的吸納將會推動系統(tǒng)成本由2019年的2萬元/kW下降至約2000元/kW,5年下降90%。

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  2025-2040年:國產(chǎn)替代完成,主導材料進步與規(guī)模化,推動系統(tǒng)級平價。我們預期2035年產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化規(guī)模的進一步推廣和綜合系統(tǒng)的技術進步有望帶動系統(tǒng)成本下降至300-500元/kW,較2025年下降約70%-80%,實現(xiàn)燃料電池系統(tǒng)本身與傳統(tǒng)重卡柴油機平價。 本`文內(nèi).容.來.自:中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a npai fan g.com

  圖表: 國內(nèi)燃料電池系統(tǒng)總成成本與國際領先相比仍有下降空間

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  資料來源:工信部等五部委,中金公司研究部 禸*嫆唻@洎:狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńpāīfāńɡ.cōm

  我們認為國內(nèi)氫能重卡行業(yè)會經(jīng)歷商業(yè)模式的三階段轉(zhuǎn)變: 本*文`內(nèi)/容/來/自:中-國-碳^排-放“交|易^網(wǎng)-tan pai fang . c o m

  第一階段:政策補貼與企業(yè)減碳推動不計成本的應用 本`文@內(nèi)-容-來-自;中^國_碳0排0放^交-易=網(wǎng) ta n pa i fa ng . co m

  我們認為2021-2025年國內(nèi)氫能重卡會處于第一階段,該階段主要以各級政府、國有企業(yè)和龍頭企業(yè)為主導。各級政府基于“雙碳”目標會積極推出促進氫能重卡普及應用的政策,龍頭企業(yè)和示范園區(qū)等也會出于碳減排規(guī)范和社會公益責任等推進氫能重卡的使用。例如工廠會以達到園區(qū)碳減排和貨物短駁碳減排目標為驅(qū)動,大力使用氫能重卡完成作業(yè)。這一階段氫能重卡的使用方不計成本,完全以碳減排為核心目的。在快速上量過程中實現(xiàn)價格不斷下降。在這一階段,在補貼政策與市場趨勢需求的雙重作用下,國內(nèi)氫能產(chǎn)量會逐步提升,產(chǎn)業(yè)鏈日趨完善,進而刺激氫能相關企業(yè)加大研發(fā)投入,打破海外技術壟斷,使得國產(chǎn)化率不斷提升。 本`文-內(nèi).容.來.自:中`國^碳`排*放*交^易^網(wǎng) ta np ai fan g.com

  第二階段:單次補能達到千公里續(xù)航,基本滿足正常營運需求

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  我們認為2026-2030年國內(nèi)氫能重卡會處于第二階段,即在第一輪政策刺激后,行業(yè)銷量達到一定水平,氫能重卡相關產(chǎn)業(yè)鏈成熟度達到新階段,行業(yè)參與者較多,國產(chǎn)化率提升較為明顯;在這一階段,隨著車用儲氫技術的不斷發(fā)展與燃料電池效率的逐步提升,新生產(chǎn)的氫能重卡單次補能滿足1000公里以上續(xù)航成為常態(tài),且加氫站存量已經(jīng)可以滿足基本的重卡全國性運營補能需求,氫能重卡將從區(qū)域示范走向全國性商業(yè)化運營。

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  我們認為,在這一階段,氫能重卡在購置與使用成本方面仍然會明顯高于柴油重卡,通過適當?shù)难a貼政策和推廣量規(guī)劃政策來引導產(chǎn)業(yè)鏈依然是必要的,通過政策與產(chǎn)業(yè)的互動,不斷增加氫能重卡的保有量,實現(xiàn)車端需求增長與加氫、儲運氫等設施建設的互相促進,我們認為這一階段是氫能重卡走向平價的關鍵階段。

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  圖表: 中石化未來加氫站建設計劃 禸*嫆唻@洎:狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńpāīfāńɡ.cōm

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  資料來源:工信部等五部委,中金公司研究部

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  第三階段:氫能重卡TCO可低于燃油重卡,回歸重卡運貨正常邏輯 夲呅內(nèi)傛萊源亍:ф啯碳*排*放^鮫*易-網(wǎng) τā ńpāīfāńɡ.cōm

  我們認為2031-2040年我國氫能重卡將處于第三階段,即補貼可以逐步退坡至0,氫能重卡TCO角度已經(jīng)可以逐步接近燃油重卡;在這一階段內(nèi),隨著終端氫的進一步降價,氫能重卡TCO可低于燃油重卡,實現(xiàn)氫能重卡在脫離補貼的情況下,對燃油重卡的逐步替代。若假定在這一階段,對于燃油重卡或?qū)⑹杖∫欢ǖ奶寂刨M用,則氫能重卡與燃油重卡的使用平價對終端氫價的容忍度將更高,氫能重卡TCO低于燃油重卡的時間將更早,對燃油重卡的替代也將更快。 本*文@內(nèi)-容-來-自;中_國_碳^排-放*交-易^網(wǎng) t an pa i fa ng . c om

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