1高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫瓶是碳纖維在氫能的主要應(yīng)用場(chǎng)景1.1. 四種儲(chǔ)氫方式中，僅高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫會(huì)用到碳纖維

　　在不同的氫儲(chǔ)運(yùn)方式中，只有高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫瓶會(huì)采用碳纖維。目前，儲(chǔ)氫方式包括高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫、低溫液態(tài)儲(chǔ)氫、有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫和固態(tài)材料儲(chǔ)氫四種，其中高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫是將氫氣加壓至20MPa-80MPa，對(duì)儲(chǔ)氫容器的抗壓和輕量化要求較高，目前常采用碳纖維作為產(chǎn)業(yè)化解決儲(chǔ)氫容器輕量化、強(qiáng)度高的材料。

　　固態(tài)儲(chǔ)氫和有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫不存在加壓?jiǎn)栴}，均不會(huì)使用碳纖維。固態(tài)儲(chǔ)氫和有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫均是通過(guò)某種特殊材料的吸附進(jìn)行常壓儲(chǔ)氫，不存在加壓的問(wèn)題。液氫儲(chǔ)運(yùn)核心的是隔熱、防氫脆，其儲(chǔ)罐為真空絕熱深冷壓力容器，由內(nèi)容器和外容器套合組成雙層臥式圓柱形筒體；液氫儲(chǔ)運(yùn)的工作壓力在1-1.3bar，接近常壓，常用奧氏體不銹鋼為內(nèi)容器材料。

1.2. 碳纖維在高壓儲(chǔ)氫瓶的應(yīng)用以輕量化為目標(biāo)，提高質(zhì)量密度儲(chǔ)氫比

　　從輕量化角度出發(fā)，碳纖維在 II、III、IV型瓶中均有應(yīng)用。高壓氣體儲(chǔ)氫容器主要包括純鋼制金屬瓶（I 型）、鋼制內(nèi)膽纖維纏繞瓶（II 型）、鋁內(nèi)膽纖維纏繞瓶（III 型）及塑料內(nèi)膽纖維纏繞瓶（IV型），從I型瓶發(fā)展到IV型瓶，主要目的是降低氣瓶的壁厚以減重。

　　燃料電池汽車主要用 III型瓶、IV型瓶，長(zhǎng)管拖車主要用II型瓶、III型瓶。I型瓶是全金屬瓶，主要為15Mpa實(shí)驗(yàn)室用瓶和20Mpa長(zhǎng)管拖車的常用瓶；II型瓶采用金屬內(nèi)襯，外部用玻璃增強(qiáng)纖維纏繞瓶身直筒部分；III型瓶采用金屬內(nèi)襯，外部用碳纖維纏繞整個(gè)瓶身，包括直筒和端蓋；IV型瓶最輕，采用塑料內(nèi)襯，碳纖維纏繞整個(gè)瓶身，是目前技術(shù)水平最高的高壓儲(chǔ)氫技術(shù)。
1.3. 2021 年國(guó)內(nèi)高壓儲(chǔ)氫瓶碳纖維需求量超 500 噸

　　2021年，我國(guó)燃料電池汽車銷量 1586輛，按 50%的庫(kù)存率計(jì)算當(dāng)年燃料電池汽車產(chǎn)量為2,379輛，對(duì)應(yīng)碳纖維的需求量571噸。按燃料電池汽車平均攜帶6個(gè)儲(chǔ)氫瓶（規(guī)格為35MPa/165L，單瓶碳纖維用量40kg）計(jì)算，單車碳纖維用量 240kg。

　　2021年，豐田 Mirai和現(xiàn)代 NEXO燃料電池乘用車的碳纖維需求量分別為355噸和577噸。以豐田 Mirai為例，搭載兩個(gè)高壓儲(chǔ)氫罐，兩個(gè)的總?cè)莘e122.4L（前60.0L+后 62.4L），單車的碳纖維用量約60kg。

2氫燃料電池發(fā)展關(guān)鍵變量：補(bǔ)貼、成本、龍頭

借鑒新能源汽車和光伏的發(fā)展，我們認(rèn)為補(bǔ)貼、成本以及龍頭企業(yè)是決定氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵要素。

2.1. 初期看財(cái)政補(bǔ)貼：燃料電池的補(bǔ)貼弱于鋰電和光伏

　　在補(bǔ)貼政策上，氫能很大程度上借鑒了新能源汽車和光伏補(bǔ)貼過(guò)程中的教訓(xùn)和經(jīng)驗(yàn)，因此相比而言，從起步階段的制定就顯得謹(jǐn)慎、穩(wěn)妥。針對(duì)燃料電池汽車的補(bǔ)貼，最早是在2009年發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車示范推廣財(cái)政補(bǔ)助資金管理暫行辦法》予以明確；2020年9月，《關(guān)于開(kāi)展燃料電池汽車示范應(yīng)用的通知》出臺(tái)，采取“以獎(jiǎng)代補(bǔ)”方式，對(duì)入圍示范的城市群按照其目標(biāo)完成情況給予獎(jiǎng)勵(lì)，示范期暫定為四年。

燃料電池汽車借鑒了光伏與新能源汽車降補(bǔ)后的框架：

　?、傺a(bǔ)貼門(mén)檻提高，明確各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求，僅對(duì)符合功率、里程標(biāo)準(zhǔn)的整車提供補(bǔ)貼；

　?、谥匾暟l(fā)揮集群示范效應(yīng)，燃料電池汽車自 2020 年起轉(zhuǎn)向示范應(yīng)用后，已經(jīng)形成“3+2”示范城市群格局，以打破地方保護(hù)，避免低水平重復(fù)建設(shè)。

　　受限于目前下游量產(chǎn)少，以及補(bǔ)貼門(mén)檻嚴(yán)格，燃料電池的補(bǔ)貼額度遠(yuǎn)低于鋰電池汽車和光伏。截至2021年，光伏和鋰電池汽車?yán)塾?jì)補(bǔ)貼額度均已超過(guò)3500億元，氫燃料電池累計(jì)補(bǔ)貼額度僅60億元。若按5大示范城市群規(guī)劃，2018年到2025年，氫燃料電池累計(jì)補(bǔ)貼額度累計(jì)接近300億元；按光伏和鋰電池汽車發(fā)展初期看（2009年-2016年），光伏和鋰電池汽車?yán)塾?jì)補(bǔ)貼均已超過(guò)1500億元，財(cái)政補(bǔ)貼額度已大幅減弱。

2.2. 中長(zhǎng)期看全生命周期成本：燃料電池重卡可具備經(jīng)濟(jì)性

　　《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》提出深化“三縱三橫”戰(zhàn)略，鋰電池汽車與氫燃料電池汽車區(qū)隔競(jìng)爭(zhēng)，在各自的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域發(fā)揮最大效用。氫燃料電池優(yōu)勢(shì)在于功率高、能量密度大，載重能力強(qiáng)和續(xù)駛里程長(zhǎng)，基于與鋰電池汽車互補(bǔ)的思路，重卡特別是干線長(zhǎng)途運(yùn)輸場(chǎng)景將成為氫燃料電池最具滲透力的領(lǐng)域。

　　對(duì)比柴油重卡、換電重卡、氫燃料電池重卡，即使在考慮補(bǔ)貼的情況下，氫燃料電池的全生命周期成本（5年 100萬(wàn)公里）仍然不具備經(jīng)濟(jì)性；預(yù)計(jì)到2030年，燃料電池系統(tǒng)降至 800 元/kw、氫氣價(jià)格25元/kg、百公里氫耗 10kg，燃料電池重卡的全生命周期成本（不考慮補(bǔ)貼）為 270萬(wàn)元，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性。

2.3. 拐點(diǎn)看重卡龍頭企業(yè)：關(guān)注濰柴的燃料電池重卡布局

　　主流重卡車企與發(fā)動(dòng)機(jī)廠商多數(shù)存在股權(quán)關(guān)系，配套體系穩(wěn)固；其中，重卡發(fā)動(dòng)機(jī)龍頭濰柴動(dòng)力市占率超 30%，且氫能布局最為領(lǐng)先。一汽解放約70%的發(fā)動(dòng)機(jī)由全資子公司錫柴和大柴配套，中國(guó)重汽90%以上的柴油機(jī)份額由集團(tuán)下屬的濟(jì)南動(dòng)力與杭州發(fā)動(dòng)機(jī)配套，陜重汽約90%的柴油機(jī)則由持股51%的母公司濰柴動(dòng)力供應(yīng)。在發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)中，僅濰柴、玉柴在氫能領(lǐng)域有所布局。

　　濰柴在新能源領(lǐng)域的布局堅(jiān)持“混合動(dòng)力、燃料電池、純電動(dòng)”多線并舉；在氫能領(lǐng)域，濰柴2016年收購(gòu)弗爾塞入局氫能，并于2018 年入股加拿大巴拉德，布局時(shí)間早、力度大；在技術(shù)路線上，堅(jiān)持多方向發(fā)力，在質(zhì)子交換膜燃料電池、固態(tài)氧化物燃料電池，以及氫內(nèi)燃機(jī)均已形成技術(shù)儲(chǔ)備。

3未來(lái)氫能的碳纖維用量取決于燃料電池汽車發(fā)展

　　到2030年，氫能領(lǐng)域碳纖維用量預(yù)計(jì)超12萬(wàn)噸，其中燃料電池汽車用碳纖維12萬(wàn)噸（對(duì)應(yīng)30萬(wàn)輛）、長(zhǎng)管拖車用碳纖維0.3萬(wàn)噸（對(duì)應(yīng)0.24萬(wàn)輛）。

3.1. 預(yù)計(jì)到 2030 年，燃料電池汽車用碳纖維 12 萬(wàn)噸

　　預(yù)計(jì)到 2030 年，燃料電池汽車銷量達(dá) 30 萬(wàn)輛，對(duì)應(yīng)碳纖維需求量 12 萬(wàn)噸。

　　燃料電池汽車銷量的預(yù)測(cè)：參考新能源汽車的滲透率，到2030年燃料電池汽車滲透率達(dá)到 20%估算，到 2030 年燃料電池汽車銷量30萬(wàn)輛，保有量70萬(wàn)輛。

　　單車碳纖維用量的預(yù)測(cè)：一輛車配 8 個(gè) III 型儲(chǔ)氫瓶（規(guī)格為 35MPa、210L），單瓶的碳纖維用量 50kg，對(duì)應(yīng)單車碳纖維 400kg。

3.2. 預(yù)計(jì)到 2030 年，長(zhǎng)管拖車用碳纖維 0.3 萬(wàn)噸

　　預(yù)計(jì)到2030年，新增長(zhǎng)管拖車0.24萬(wàn)輛，對(duì)應(yīng)碳纖維需求量0.3萬(wàn)噸。

　　長(zhǎng)管拖車新增量的預(yù)測(cè)：參考各城市氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃文件，按每座加氫站配備 3臺(tái)長(zhǎng)管拖車，2030年新增長(zhǎng)管拖車2360輛。

　　單車碳纖維用量的預(yù)測(cè)：?jiǎn)诬?管（每管150kg的碳纖維用量），單車1350kg的碳纖維用量。

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