2022 年我国氢燃料电池产业链分析，氢能源细分领域竞争格

局分析

氢燃料电池是将氢气送到燃料电池的阳极板，经过催化剂的作用，

氢原子中的一个电子被分离出来，失去电子的氢离子穿过质子交换膜，

到达燃料电池阴极板，与氧原子和氢离子重新结合为水，由于供应给

阴极板的氧，是从空气中获得的，因此只要不断地给阳极板供应氢，

给阴极板供应空气，并及时把水或者蒸气带走，就可以不断地提供电

能。

燃料电池的燃料是氢和氧，生成物是清洁的水，它本身工作不产

生一氧化碳和二氧化碳，也没有硫和微粒排出。因此，氢燃料电池汽

车是真正意义上的零排放、零污染的车，氢燃料是完美的汽车能源。

所以氢燃料电池目前最大应用场景为汽车领域。

从氢燃料电池整个产业链来看，主要分为上游制氢、储氢运氢和

加氢站建设。中游为氢燃料电池及系统配件；下游为整车厂商、船舶

和固定式电源等。

一、上游:制氢、储氢运氢和加氢站

1 、制氢方面

氢的制取产业主要有三种较为成熟的技术路线：一是以煤炭、天

然气为代表的化石能源重整制氢；二是以焦炉煤 气、氯碱尾气、丙烷

脱氢为代表的工业副产气制氢，三是电解水制氢。化石能源制氢为我

国目前主流的制氢方式， 电解水制氢方案的碳排放最低，是未来技术

攻关的主要领域。

当今全球氢生产原料以化石燃料为主，48% 的氢产自天然气，30%

产自烃类或者原油产品，18% 产自煤炭，仅有4% 的氢产自电解水。

我国是世界第一产氢大国，2021 年末,我国已实现了氢气产能约为

年产4000 万吨,年产量约为3300 万吨，但主要用作工业原料而非能

源。

从企业竞争格局来看，国家能源集团是该领域绝对龙头，年产能

达400 万吨，其次是中石化，年产能为350 万吨。其他玩家有华昌化

工、东华能源等等。

2、储氢

车载储氢系统是燃料电池车的重要组成部分，储氢方式有三种：

气态储氢、液态储氢、固态储氢。气态储氢是目前主流的储氢方式。

气态储氢最大的优点是使用方便，储存要求条件易满足，成本低。我

国已经完成35MPa 储氢系统-Ⅲ型瓶组产业化。国外为70MPa 储氢系

统-Ⅳ型瓶组。IV 型瓶国内曾进行过研制，但受限于技术与监测不成熟，

目前仍处于“卡脖子”状态。

目前国内储氢瓶主要公司为科泰克、国富氢能、中材科技和天海

工业，其他厂家的出货较小。2019年市占率情况为：国富氢能第一

（市占率42% ）、科泰克第二（市占率29% ）、天海工业第三（市占

率26% ）。

目前国内部分企业开始加快IV 型瓶技术发展，采用技术引进方式

涉入IV 型储氢瓶市场，代表性企业有中集安瑞科、斯林达等企业。国

富氢能、中材科技、京城股份等采用自研方式进行IV 型储氢瓶量产准

备。

3、加氢站

加氢站是氢燃料电池产业化、商业化的重要基础设施，主要通过

将不同来源的氢气通过压缩机增压储存在站内的高压罐中，再通过加

气机为氢燃料电池汽车加注氢气的燃气站。加氢站核心设备主要包含

氢气压缩机、站用储氢容器、加氢机等。占加氢站建设成本的比例分

别为30% 、28% 和13% 。

我国氢气压缩机、加氢枪等设备进口依赖度较高。氢气压缩机方

面，主要被美国PDC、英国 HOWDEN 、德国 HOFER 等垄断。国内

加氢站主要采用美国 PDC 隔膜压缩机，PDC 公司在20 多年前已开始

涉足氢气隔膜压缩机，积累了较为丰富的经验。目前 PDC 占 据着全球

氢气隔膜压缩机约 70%-75%市场份额。国内自主品牌主要有北京天

高、中鼎恒盛等。

目前加氢机生产和制造均已实现国产化，主要玩家有成都安迪生

和厚普股份等。

加氢站建设方面，我国近年来明显提速。至 2016 年，国内建成

的加氢站仅 10 座，随后中国加氢站建设迎来快速发展，2021 年增至

218 座。截至 2022 年 7 月初，中国已累计建成 272 座加氢站。企业

方面，中石化处于领先地位，目前累计建成并运营加氢站数量达76 座，

市占率超28% ，其次为厚普股份、美锦能源、旭阳集团等。

二、中游：氢燃料电池及系统

1、燃料电池发动机系统

氢燃料电池汽车的核心为燃料电池发动机系统，其结构主要包括

燃料电池发动机系统、车载储氢系统、冷却系统等。其中，燃料电池

发动机系统主要由燃料电池电堆、空压机和增湿器等构成。成本占比

分别为65% 、空压机14% 、增湿器7% 。

从燃料电池发动机系统竞争格局来看，2021 年亿华通总销量共

561 套，市占率 29.94% ，排名行业第一。不过按自2016 年累积销量

来看，亿华通仍排名第二，重塑能源维持领先地位。

2、电堆

电堆是氢能源车的核心组件，就像动物的心脏。它是由端板、绝

缘板、集流板以及多个单电池组成，其中催化剂和双极板的成本占比

较高。单电池主要由双极板和膜电极组成，其中膜电极（MEA）由5

层材料构成，分别是最外层的两层气体扩散层、两层催化层以及一层

质子交换膜。单电池需要由堆栈的方式构成电池电堆，电堆的两侧需

要端板、绝缘板以及集流板等结构装配，起固定、绝缘以及收集电流

的作用。

电堆整体可以细分为催化剂、质子交换膜、气体扩散层、双极板、

和密封层等组成。从成本结构来看，据沙利文数据，催化剂占电堆的

36% ，双极板为23% ，质子交换膜为16% 。

2021 年中国燃料电池电堆出货量为757MW ，同比增长128% ，

行业增速趋快。从竞争格局来看，2021 燃料电池电堆市场占比率前三

分别为：清能股份（25% ）、巴拉德（16% ）、神力科技（16% ）。

3、空压机

作为氢燃料电池系统供应链系统附件（BOP）的重要组成部分，

空压机相当于燃料电池的“肺”。它对进入电堆的空气加压，以提高

燃料电池的功率密度和效率。空压机的压力和流量输出甚至可以在很

大程度上直接影响燃料电池发动机的化学计量比和空气加湿特性，进

而影响燃料电池堆的电压输出和燃料电池发动机的功率输出。

燃料电池空压机可分为离心式、罗茨式、螺杆式、涡旋式等。全

球燃料电池空气压缩机（Fuel Cell Air Compressor）核心厂商主要分

布在北美、欧洲和亚太。其中头部厂商主要有Garrett Motion 、

Hanon Systems、UQM Technologies和FISCHER Fuel Cell

Compressor等，前三大厂商占有大约45% 的市场份额。目前来说，

离心式压缩机和罗茨式压缩机占有最大的市场份额。

我国空压机技术和发达国家仍有一定差距，国内企业处于追赶的

路上。2021 年我国氢燃料电池空压机市场规模前的企业分别为势加透

博、金士顿科技、东德实业、蜂巢蔚领和杰峰汽车动力。

三、下游应用市场

目前氢燃料电池主要应用于汽车市场，由于燃料汽车价格高昂，

以及前期投运成本较高，目前国内市场仅用于商用。

根据香橙会研究院，截至2021 年底，全球氢燃料电池汽车保有量

为49562 台，同比增长49% 。按国别来看，韩国氢车保有量占比39% ，

美国为25% ，中国和日本则分别 占比18% 和15% 。

从企业竞争格局来，丰田Mirai 和现代NEXO 占 据市场绝对主导

地位。截至2021 年底，现代在全球累计投放量达22337 台，占全球

总量的45% ，丰田在全球累计投放17933 台， 占全球总量的36% 。

国内市场方面，2016 至2019 年中国氢燃料电池汽车销量持续增

长，2020年氢燃料电池汽车产量出现较大下降。2021年燃料电池汽

车产量恢复增长，2022年上半年中国氢燃料电池汽车产量达到1803

辆，同比增长192 ．2％。

从行业竞争格局来看，中通客车属于龙头地位，2016-2021年综

合市占率为18.6% ，申龙客车和飞驰汽车（美锦能源）位居第二、第

三。市占率分别为11% 和10% 。

需要注意的是国内燃料电池汽车产业链仍未全面布局，行业发展

仅仅处于初期，主要有三大因素：

1、关键原材料和零部件依赖进口。如空压机、氢喷射泵以及质子

交换膜、催化剂、碳纸及碳布等。其中，作为催化剂主要材料的铂金

是稀有金属，全球产量很低，价格昂贵，约是黄金的四倍，即使在丰

田的精益化生产情况下，每辆氢燃料电池客车至少要使用铂金150 克，

而且铂金催化剂多数依赖进口，成本较高；同时，质子交换膜也是大

量进口，一般工作温度为85℃至90℃，温度过低过高都不起作用。

2、整车制造成本高。国产氢燃料电池汽车的综合制造成本平均约

为150 万元左右/辆，同类性能的电动车和燃油车造价仅为其1/6 和

1/10 。

3、加氢站的投资成本大。一个常规加氢站投资额大约为1500 万，

是普通加油站的3 倍左右，其中设备购置的费用大约占总投资额的40-

60% 左右，而且主要依赖进口。目前加氢站处于产业发展的前期，加

氢站建设基本靠补贴。

氢燃料汽车憧憬很美好，但要实现完全商业化，仍需时间，降本

增效方面还有很长的路要走。