导读：下游应用：氢燃料重卡经济性初现，燃料电池系统进入快速降本期
5.下游应用：氢燃料重卡经济性初现，燃料电池系统进入快速降本期
氢燃料电池车能量密度高，续航长，为长期战略部署方向。燃料电池车与电动车结构相似，在蓄电池系统的基础上多出燃料电池系统和储氢系统。氢燃料电池和蓄电池分别作为发电装置和储能装置配合工作，氢气与氧气反应产生电流，电能通过锂电池进行存储，结合电机与电控实现电能到动能的转换。氢燃料电池具有能量密度高扭力大、续航里程长、加氢快、清洁环保等优点，是未来长期战略部署方向。
我国氢燃料电池车商用先行，成本为市场化推广的关键因素。我国氢燃料电池汽车处于发展初期，在国家政策引导下，氢燃料电池客车、物流车等商用车率先示范应用。从产销量来看，2016-2019年产量复合增速达到65%。2020受疫情影响略有滑坡，2021年销量同比增长35%达1586辆。从应用结构来看，截至2019年底，国内已接入平台的氢燃料电池车3712辆，其中物流车占60.5%，客车占39.4%，乘用车占0.1%，氢燃料电池汽车商用先行，与电动车呈现出差异化发展的路径。成本是氢燃料电池车市场化应用和推广的重要因素，当前我国燃料电池车发展仍依赖于政府补贴，在初始购置成本和运营成本上较燃油车和电动车尚未体现出经济性优势。本文从消费者角度对客车、物流车、重卡三类氢燃料电池车的全生命周期成本和经济性进行静态对比和动态测算。
燃料电池车从购置补贴调整为“以奖代补”，奖励侧重于大功率高吨位重卡。2020年4月，将燃料电池汽车的购置补贴调整为中央财政采取“以奖代补”方式对示范城市给予奖励。2020年9月，明确“以奖代补”对各类燃料电池车的补贴规则。根据燃料电池汽车城市群示范目标和积分评价体系，示范城市群奖励为期4年，2020/2021/2022/2023年奖励系数为1.3/1.2/1.1/0.9，大功率高吨位的重型货车将获得更多奖励资金，以2022年的奖励标准进行测算，功率≥110kw且设计总质量≥31吨的重卡可享受46.20万元国家奖励。
5.1.经济性测算：补贴倾斜、能耗优势，氢燃料重卡优先实现平价
5.1.1.氢燃料电池客车：初始购置成本高，全生命周期现金流出难以与燃油客车平价氢燃料电池客车主要用于公交客车、公路客车、通勤客车等场景，根据公开招投标信息，氢燃料电池公交车采购合同价基本在200-300万元/辆之间，燃料电池系统额定功率主要以45~65kw为主。根据车百智库，氢燃料电池客车主要由燃料电池系统、蓄电池系统、储氢系统、驱动系统、车身及其他设施构成，成本占比分别为53%、8%、12%、10%、17%。其中电堆为燃料电池的核心组件，电堆成本占燃料电池系统的49%。
当前氢燃料电池客车从购置成本接近燃油客车4倍，年运维成本较燃油客车高45%。以燃料电池系统额定功率50kw的10.5米氢燃料电池客车为例，分别与10.5米传统燃油客车和10.5米纯电动客车进行对比测算，关键假设如下：
1）售价：10.5米氢燃料电池客车售价为220万元，10.5米传统燃料客车售价50万元，10.5米纯电动客车售价80万元。2）补贴：根据示范城市群“以奖代补”评价体系计算，2022年燃料电池系统额定功率50kw、10.5米氢燃料电池客车国家奖励资金为12.10万元，假设国补和地补为1:1，则补贴合计24.20万元。10.5米纯电动客车2022年享有国家补贴的最高额度为6.48万元，无地方补贴。3）能耗：氢燃料电池车百公里氢耗7kg，传统燃油客车百公里油耗20L，纯电动客车百公里电耗70kwh。4）折旧：残值率均为5%，按8年折旧。5）维修：购置订单中包含8年全生命周期质保要求，核心部件的更换无需消费者付费。
纯电动客车3年实现与燃油车现金流平价，氢燃料电池车8年全生命周期现金流出难以平价。从全生命周期现金流支出角度出发，纯电动客车第3年累计现金流支出低于传统燃油客车累计现金流支出，此后经济性优势逐年扩大。而氢燃料电池车由于固定成本和可变成本均高于传统燃油客车，全生命周期累计现金流支出持续高于传统燃油客车，目前不具备推广应用的替代的内生驱动力。
5.1.2.氢燃料物流车：年运维成本为燃油车的71%，全生命周期成本尚未平价氢燃料物流车已实现商业化推广，产品大部分集中在7.5~9吨，燃料电池功率集中在30~60kw，涵盖了厢式运输车、冷藏车、邮政车、保温车等车型。根据车百智库，以9吨级氢燃料物流车为例，燃料电池系统、储氢系统、蓄电池系统、驱动系统、车身及其他设施的成本占比分别为58%、11%、5%、4%、23%。
氢燃料物流车初始售价为燃油车的5.5倍，年运维成本为传统燃油车的71%，年运行成本（折旧+运维）高于燃油车。以燃料电池系统额定功率50kw的9吨及氢燃料电池物流车为例，分别与传统燃油物流车和纯电动物流车进行对比测算，关键假设如下：
1）售价：氢燃料物流车售价为110万元，传统燃油物流车售价20万元，纯电动物流车售价40万元。2）补贴：根据示范城市群“以奖代补”评价体系计算，2022年9吨级50kw氢燃料电池物流车国家奖励资金为11.00万元，假设国补和地补为1:1，则补贴合计22.00万元。公共领域N2类纯电动货车2022年享有国家补贴的最高额度为3.96万元，无地方补贴。3）能耗：氢燃料电池重卡百公里氢耗2.8kg，传统燃油物流车百公里油耗20L，纯电动物流车百公里电耗50kwh。
4）折旧：残值率均为5%，按运营期8年折旧。5）维修：当前应用于物流车领域的燃料电池寿命基本达到8000小时，在8年的全生命周期使用过程中，氢燃料电池物流车需更换电堆1次，从消费者的角度，目前氢燃料电池物流车订单中，大多数都已经包含氢燃料电池发动机系统的质保的要求。蓄电池系统作为辅助动力无需更换。
纯电动物流车3年实现与燃油车现金流平价，氢燃料物流车车8年全生命周期累计现金流出为燃油车的1.5倍。从全生命周期现金流支出角度出发，纯电动物流车第3年累计现金流支出低于传统燃油物流车累计现金流支出，此后经济性优势逐年扩大。而氢燃料物流车车由于固定成本高于传统燃油物流车，尽管年运维成本较低，但全生命周期累计现金流支出持续高于传统燃油物流车，制造端成本下降将释放经济性优势。
5.1.3.氢燃料电池重卡：初始购置补贴高，全生命周期内较燃油重卡具备经济性优势随着技术发展电堆功率增大，加上氢燃料电池政策补贴向重卡倾斜，氢能源重卡将进入发展的快车道。以110kw的氢燃料重卡为例，燃料电池系统、储氢系统、蓄电池系统成本占比分别为53%、17%、10%。
当前考虑初始补贴后氢燃料电池重卡购置成本与燃油重卡接近，运维成本为燃油车的90%，5年全生命周期基本实现平价。以燃料电池系统额定功率110kw的氢燃料电池重卡为例，分别与传统燃油重卡和纯电动重卡进行对比测算，关键假设如下：
1）售价：氢燃料重卡售价为140万元，传统燃油重卡售价40万元，纯电动重卡售价90万元。2）补贴：根据示范城市群“以奖代补”评价体系计算，2022年燃料电池系统额定功率110kw氢燃料电池重卡国家奖励资金上限为46.20万元，假设国补和地补为1:1，则补贴合计92.40万元。纯电动重卡2022年享有国家补贴的最高额度为2.80万元，无地方补贴。3）能耗：氢燃料电池重卡百公里氢耗8.7kg，传统燃油重卡百公里油耗42L，纯电动重卡百公里电耗240kwh。4）折旧：残值率均为5%，按运营期5年折旧。5）维修：在重卡长达5年的全生命周期使用过程中，需更换电堆0次，蓄电池系统作为辅助动力不需更换。
考虑初始购置补贴，氢燃料重卡运行期第2年与燃油重卡实现现金流平价。从全生命周期现金流支出角度出发，氢燃料重卡和纯电动重卡在第2年累计现金流支出可低于传统燃油重卡，此后经济性优势较燃油重卡逐年扩大。考虑初始补贴后的氢燃料重卡的购置成本低于纯电动重卡，但氢燃料重卡运维成本是纯电动重卡的1.8倍，所以氢燃料重卡相较于纯电动重卡不具备全生命周期的内生经济性。
5.2.技术进步&规模化带动降本提效，预计2026年氢燃料重卡与纯电动平价
氢燃料电池车的降本主要涉及初始购置成本和运营成本两方面：1）初始购置成本：售价及补贴是影响初始购置成本的两大因素，其中售价取决于车辆的制造成本。氢燃料电池系统：欧阳明高院士预测未来十年燃料电池发动机成本会大幅度下降。随着质子交换膜、气体扩散层等核心技术工艺成熟以及规模化生产，燃料电池系统成本下降将带来单车售价下降。燃料电池系统由2016年15000元/kw下降到2021年5000元/kw，5年降幅60%，年均降幅20%。到2025年商用车燃料电池系统成本有望降至2000元/kw，到2030年有望降至600元/kw。我们假设2022-2025年氢燃料电池系统的成本年均降幅为25%，2025-2030年均降幅为20%。
储氢系统：商用车储氢系统2020/2025/2035年成本分别为5000/3500/2000元/kg，2020-2025年均降幅为7%，2025-2035年均降幅为5%。我们假设2022-2025年储氢系统年均降幅为7%，2025-2030年储氢系统年均降幅为5%。
蓄电池系统：2015年至2020年期间，宁德时代动力电池系统平均售价从2.28元/Wh降至0.89元/Wh，年均降幅17%。《2018年中国汽车产业发展报告》预测到2025年动力电池成本可以做到0.55元/Wh，依此推算2020-2025年均降幅为9%。考虑原材料成本上行等因素，我们保守预计2022-2030年动力电池价格年均降幅5%。补贴：根据示范城市群“以奖代补”评价体系，2021/2022/2023年补贴系数分别为1.2/1.1/0.9。我们假设2024-2030年补贴系数从0.8逐步降至0.2。
2）年运维成本：加氢价格和百公里氢耗是影响年运维成本的关键因素。氢气价格：随着工业副产氢以及可再生能源发电+电解水制氢的推广，制氢成本有望下行，叠加加氢站规划化运作，终端加注价格将持续下行。当前考虑补贴的终端加氢价格约35元/kg，我们预计2025年终端氢气加注价格为30元/kg，2030年为20元/kg。百公里氢耗：行使效率提升百公里氢耗下降，我们假设百公里氢耗年均降幅为3%。随着关键系统降本&加注成本下行&运营提效，根据以上关键指标的降本预测，假设氢燃料电池车的毛利率为28%不变，我们分别对氢燃料客车、氢燃料物流车和氢燃料重卡的降本及经济性进行测算。
到2030年，氢燃料客车开始与燃油客车实现平价。在氢燃料电池系统、储氢系统、蓄电池系统成本下降，以及氢气加注价格下降和燃料效率提升的预期下，到2030年氢燃料客车初始购置成本仍高于同类传统燃油车和纯电动车，年运维成本低于传统燃油车，但高于电动车；在不考虑电动车制造成本随蓄电池成本下降的情况下，至2030年氢燃料客车全生命周期现金流出难以与电动客车实现平价。到2026年，氢燃料物流车与燃油物流车实现平价。在制造成本和运维成本下降的预期下，到2026年氢燃料物流车初始购置成本降至燃油车的2.6倍，年运维成本为传统燃油车的58%，在运营期的第8年将与燃油物流车在累计现金流出上实现平价；在不考虑电动车制造成本随蓄电池成本下降的情况下，至2030年氢燃料物流车全生命周期现金流出难以与电动物流车实现平价。
预计2026年开始考虑初始补贴后的氢燃料重卡与纯电动重卡实现平价。氢燃料电池系统、储氢系统、蓄电池系统成本下降将带动整车制造成本下行，随着氢气加注价格下降以及燃料效率提升，同步考虑纯电动重卡的售价随动力电池成本下降而下行，到2026年氢燃料电池重卡全生命周期现金流出与纯电动重卡实现平价。
平价节点分析：1）在初始补贴支持下，2022年氢燃料重卡在运营期的第2年累计现金流支出低于燃油重卡，其后与燃油重卡相比经济性优势逐渐扩大，2026年氢燃料重卡全生命周期现金流出开始低于纯电动重卡，且由于初始购置成本较低，在运营期的第1年即可体现现金流优势；2）若不考虑初始补贴，2025年开始氢燃料重卡可以与燃油重卡实现全生命周期现金流平价。在我们的降本预期下，从2027年开始氢燃料重卡售价低于纯电动重卡，从2029年开始氢燃料年运维成本低于纯电动重卡，到2029年氢燃料重卡全生命周期现金流支出低于纯电动重卡。
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