“730”政治局会议中首次强调“挖掘国内市场潜力，支持新能源汽车加快发展”——如今的新能源汽车行业正在从政策驱动转向市场驱动发展。从总量上来看，根据工信部、中国汽车工程学会编制的《节能与新能源汽车技术路线图》规划，至2035年新能源汽车市场份额占比将超50%，以此测算未来新能源汽车年销量规模将达到千万辆。从技术路径来看，关于节能、电能与氢能三大新能源发展方向的争论一直没有停止。在石油和天然气占主导地位的能源形势下，发展氢能源如同下一场“世纪豪赌”。但中国若能在未来国际可再生能源市场上占有一席之地，下一场赌注又何妨？
背景：“双碳”战略之下，能源革命势在必行
1、高碳排放引发气候危机，“碳达峰”、“碳中和”计划迫在眉睫
（1）温室气体的过度排放，导致全球气候问题泛滥
工业革命以来，由于世界各国工业的快速发展，全球温室气体放量明显增加。过高的温室气体排放为地球带来了各种各样的自然灾害，气候问题频发。根据美国国家海洋和大气管理局（NOAA）测量数据，全球年平均气温相较于半个世纪前，增长已经超过1摄氏度。如今相关科学研究也已经证实，全球气温上升与温室气体排放有密切关系。其中，二氧化碳占温室气体排放的84%，是解决气候问题的重中之重，近半个世纪以来，全球二氧化碳平均浓度从250ppm上升到400ppm左右。包括联合国在内的各大国际组织都为全球变暖表达了忧虑，并采取了具体行动，各国齐心减排，达成了《京都议定书》等协议，致力于减少全球二氧化碳排放量，已解决如今严峻的气候问题。
（2）多国已将“碳达峰”、“碳中和”提上日程
“碳达峰”是二氧化碳排放量由增转降的历史拐点，“碳中和”是实现二氧化碳“净零排放”。碳达峰与碳中和紧密相连，前者是后者的基础和前提，达峰时间的早晚和峰值的高低直接影响碳中和实现的时长和实现的难度。后者是对前者的紧约束，要求达峰行动方案必须要在实现碳中和的引领下制定。碳中和与碳达峰时间点则代表了一国减排的时间点与决心，也将间接反映该国及减少二氧化碳排放的整体路径。
如今世界各国正在积极响应碳达峰、碳中和号召，全球已经有54个国家的碳排放实现达峰，各国碳中和也均已提上日程。根据OCED数据，1990年、2000年、2010年和2020年以前碳排放达峰国家的数量分别为18、31、50和54个。2020年，排名前十五位的碳排放国家中，美国、俄罗斯、日本、巴西、印度尼西亚、德国、加拿大、韩国、英国和法国已经实现碳排放达峰。中国、马绍尔群岛、墨西哥、新加坡等国家承诺在2030年以前实现达峰。
中国“30·60”减排目标确认，减排目标任重而道远。2021年两会“碳中和”、“碳达峰”上升成为国家重要战略，我国要力争二氧化碳排放2030年前达到峰值，力争2060年前实现碳中和。对中国来说，“碳中和”、“碳达峰”的“30·60”目标时间紧，任务重，必须要技术政策多管齐下，多个行业共同配合，才能完成这一艰巨的战略目标。
2、汽车行业是我国实现“碳达峰”、“碳中和”的攻坚高地
（1）中国碳排放峰值仅剩约20%空间，交运汽车是我国碳排放大部门
我国已经是全球碳排放第一大国，总量超美国两倍。自2006年我国二氧化碳排放量超过美国，连续13年成为全球最大的温室气体排放国。我国承诺到2030我国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上。根据测算，我国二氧化碳排放峰值约为120亿吨，仅有约20%空间。如果自2010年起算，我国到2030年达到二氧化碳排放峰值120亿吨年均增速仅为2%左右，减排压力较大。
交通运输是我国二氧化碳碳排放的最大部门之一，是实现碳达峰与碳中和的关键。汽车行业作为传统燃料使用重地，在碳达峰与碳中和过程中至关重要。根据中国碳核算数据库(CEADs)统计的我国分部门二氧化碳排放量（千吨）数据，交通运输行业二氧化碳排放量在我国各产业中位列第四，约占二氧化碳总排量的7%。对于汽车行业，大幅提高低能耗与新能源汽车的比重将势在必行。
(2）三大技术路径博弈，电动汽车已经成为主流
汽车行业作为传统燃料使用重地，是我国实现减碳整体目标的重点攻坚方向。当前汽车行业实现减排的主要技术路径有三：一是生产更加节能的汽车，直接减少碳排放；二是通过电动汽车来实现碳排放的集中管理，再管理发电方式实现减排；三是氢能源汽车，通过技术革新实现理论上的绝对清洁。
技术路径1——节能汽车：从技术上实现单辆汽车的能耗降低，减少每辆汽车的二氧化碳排放量。这一路径下汽车技术有两大发展方向：一是提升内燃机的运转效率，但实现目标技术难度较高，人类内燃机技术经过如此多年的发展已经接近技术瓶颈；二是在发动机上串联或并联电机（即HEV车型），通过发动机与电动机间的协同工作，弥补内燃机工作循环中低效率工况，使得汽车发动机在绝大多数工况下都能保持较高效率，最终大幅降低车辆单位公里数油耗，从而实现减排。
节能技术路线相对成熟、易于实践，但仍不能彻底解决碳排放问题。一方面当前HEV混合动力技术已经相当成熟，丰田、本田等日系品牌已专注于此项技术多年并已经研发出多款高效混动汽车，畅销市场。另一方面节能汽车并未直接使用电能驱动，不需要进行长时间电力补给，因此消费者没有电动车的里程焦虑，使用习惯并未改变，体验更佳。但与此同时，节能汽车的本质是传统能源到新能源过渡的产物，并未彻底解决二氧化碳排放问题。
技术路径2——电动汽车：实现碳排放的集中管理，再管理发电方式，从而从根源上实现减排，主要由EV与PHEV汽车实现。与传统的燃油动力汽车相比，EV与PHEV汽车在实现动力转化的过程中引起的碳排放极少，但是其污染源在于电能本身，即发电模式。当前我国的发电还是以火力发电等传统发电方式为主，火电发电量占比高达68%，因此在发电过程中仍将产生大量污染与二氧化碳排放。但由于电力行业的垄断性，汽车排放则从“个体排放”转移到了发电厂的“集体排放”。随着未来发电技术的创新，风力发电、潮汐能、核能发电的普及，发电过程所带来的碳排放将会大幅减小。
电动汽车在三大技术路径中已经成为主流，中国具有“弯道优势”。一是电动汽车能够摆脱能源依赖。如今中国是世界最大石油进口国，每年进口的原油超过4亿吨，占中国石油总消费的近70%。而电动技术仅依赖发电，随着核电、水电等方式普及能源安全问题将得以缓和；二是中国电动车技术仍具有“弯道优势”，如今中国已经发展出相对完整且技术水平较高的新能源产业链条。由于新能源汽车技术与传统燃油车技术有较大差异，燃油车生产过程中涉及到的变速箱、发动机等核心技术，传统车企在新能源领域的先发优势不复存在，造车新势力、汽车新贵与传统车企回到同一起跑线，竞争激发潜能。
以动力电池领域为例，中国已经抢占新能源技术部分输出高地。在新能源产业链中上游部分的动力电池与电池集成是关注度最高领域，其技术水平将直接决定新能源汽车续航里程、能源补给效率与汽车机械性能，对新能源汽车产品使用感受产生重要影响。电池技术中最受关注的是三元锂电和磷酸铁锂电池技术，在锂电池技术领域，宁德时代、比亚迪等公司已经是世界级行业龙头，出货量世界领先。根据SNE Research公布的2020年全球动力电池装机量数据显示，2020年全球动力电池总装机量达137GWh，同比增长17%。其中，宁德时代以34GWh的装机量再次稳坐第一名。同时，比亚迪、远景（合资）、国轩高科、中航锂电等多家国产厂商位列前茅。
技术路径3——氢能汽车：氢气作为能源与空气中的氧气进行反应后，为汽车带去动力的同时仅产生水蒸气，有效减少了传统汽油车造成的空气污染问题。相较于前两种模式，氢能源是最理想化的减排技术，无需担心从下游汽车发动机到上游发电过程中产生的二氧化碳排放。
但相较于纯电动汽车，氢能源获取运输储存难、配套设施差等劣势阻碍了它的普及。一是氢能源的获取、运输、储存技术难度较高，极大增加了氢能源应用于汽车的使用成本。纯电动汽车之所以能够快速推广，在于其驱动汽车所需的电能容易获取，电池技术较为成熟，而氢能源从氢气的制备到氢气的存储均成本较高，目前还不适合大规模工业生产；二是氢能源补给配套设施不完善，加氢站的大规模铺设等基础设施建设与建设充电桩相比投入巨大，极大程度上阻碍了氢能源的普及。
氢能源汽车有两大解决方案——氢内燃机和氢氧燃料电池，如今氢氧燃料电池为主流技术方案。氢燃料内燃机（HICE）和普通燃油发动机相同，有吸气、压缩、做功以及排气四个冲程，仅是将燃料从燃油或天然气换成了氢气。其中比较有代表性的产品为宝马Hydrogen 7。与传统内燃机相比，氢气内燃机燃烧仅排出水蒸气，但由于其空燃质量比高，导致同样排量下氢内燃机马力不足，加之氢气的制备、存贮、运输难题尚未得到解决，因此氢内燃机这一氢能源解决方案基本被放弃。氢燃料电池（HFC）是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。其基本原理是电解水的逆反应，将化学能转化为电能，驱动电机为汽车产生动力。氢燃料电池虽然造价昂贵，但无污染、效率高，具备实用化条件，更符合未来氢能源发展方向。
3、能源革命时代下，发展氢能已经成为各大经济体的共识
氢氧进行化学反应所释放出的化学能是清洁的二次能源，具有来源广、燃烧热值高、能量密度大、可储存、可再生、可电可燃、零污染、零碳排等优点，被誉为21世纪控制地球升温、解决能源危机的“终极能源”。虽然当前氢能源应用于汽车行业仍有一定技术门槛与推广阻力，但作为当前理论上最为清洁的能源之一，各国均对此技术路径十分重视，积极布局氢能产业发展。近两年，美国、日本、韩国、欧盟均采取了较大的政策力度加码氢能源产业，并出台了相关经济路径规划，力争领跑该赛道。截止到2021年初，全球共有约20个国家和地区发布了氢能发展规划或路线图。
美国——《美国氢能经济路线图》：2019年11月美国燃料电池和氢能协会在2019燃料电池国际研讨会上发布了《美国氢能经济路线图——减排及驱动氢能在全美实现增长》。该文根据20家公司和组织的意见编写而成。文中表示美国若从现在采取正确的行动，到2030年氢能源产业每年将创造1400亿美元的收入和70万个工作岗位，到2050年每年则可以带来7500亿美元的收入和340万个工作岗位，届时氢工业将满足美国14%的能源需求。根据文中规划，到2022年底，美国所有细分市场的氢需求总量将增长到1200万吨，全美氢燃料电池汽车保有量约3万辆，氢燃料电池物料搬运工具（叉车）约5万辆。到2025年，所有细分市场的氢需求总量达1300万吨，燃料电池汽车保有量达15万辆，氢燃料电池物料搬运工具（叉车）达12.5万辆。
日本——《氢与燃料电池战略技术发展战略》：根据日本政府经济产业省在2019年修订的《氢与燃料电池战略技术发展战略》，日本政府对本国氢能源发展制定了较为宏大的目标——到2025年，全日本氢能源乘用车保有量达到20万辆，氢能源公共汽车（商用车）保有量达1200辆，加氢站达900座，形成一个较为完整的燃料补给网络，加氢站总数将达到目前的9倍左右。
欧洲——《欧洲氢能路线图》：欧洲燃料电池和氢能联合组织在2019年2月发布了《欧洲氢能路线图：欧洲能源转型的可持续发展路径》，提出了面向2030、2050年的氢能发展路线图，提出到2030年氢能产业将为欧盟创造约1300亿欧元产值，到2050年达到8200亿欧元，届时欧盟将拥有370万辆燃料电池乘用车和50万辆燃料电池轻型商用车，分别占乘用车的1/22和轻型商用车的1/12。
韩国——《氢能经济路线图》：2019年1月韩国政府发布《氢能经济发展路线图》，文中提出韩国将以氢燃料电池汽车和燃料电池为核心，把韩国打造成世界最高水平的氢能经济领先国家，到2040年创造出43万亿韩元的年附加值和42万个就业岗位。从具体目标来看，韩国政府提出到2022年氢能源汽车保有量将力争达8.1万辆，2030年达180万辆，实现所有核心材料的国产自给。2040年氢燃料电池汽车累计产量增至620万辆，建设加氢站达1200座。
需求：作为电车“替补”路径，氢车需求仍待释放
1、整体：中国汽车市场或有500万辆增长潜力，氢车保有量居全球前三
（1）中国已是全球第一大汽车市场，规模增速仍然较高
中国市场汽车销量已经12年稳居全球第一。中国自2009年全年汽车总销量超过美国后，已经连续12年稳坐全球第一大汽车市场宝座。根据国际汽车制造协会（OICA）统计，在疫情之下的2020年中国汽车销售仍超2500万辆，稳居世界第一。2020年汽车前五大销售国分别为：中国（2531万辆）、美国（2024万辆）、日本（459万辆）、德国（326万辆）、印度（293万辆）。中国汽车销量已超位列第二名的美国与第三名的日本总和。
高总量的同时，中国市场仍保持着较高增速。在主要汽车市场（中、美、日、德）中，仅有中、美两国市场规模仍在扩大。根据国际汽车制造协会（OICA）数据，2011年以来中国、美国、日本、德国四大汽车市场全年汽车销量分别增长36.78%、55.25%、9.22%、-6.85%。特别是疫情发生后的2020年，各大汽车市场均受到打击，中、美、日、德四国全年销量较前一年销量分别减少1.9%、18.5%、11.5%、18.6%。中国由于市场韧性较强、疫情控制较好，汽车销量受到冲击最小。
（2）中国汽车市场短期销量筑顶，长期潜力无忧
在短期视角下，我国汽车市场受多方面因素影响，于2018年乘用车销量筑顶，2019年后市场规模有所萎缩。狭义乘用车数据能较好反映零售市场变化。从狭义乘用车数据来看，2019年全国狭义乘用车销量2109万辆，同比减少9.4%。其背后原因主要是受到经济下行、部分大中城市指标收紧、新能源购车补贴退坡、短期库存周期等因素影响。
但在中长期视角下，“十四五”期间，中国汽车市场或有500万辆以上的增长空间。一方面，受疫情搁置的汽车消费持续释放。2020年新冠疫情爆发后，居民消费与出行在2020年一季度受到了极大的限制，叠加疫情对经济产生较大打击导致居民预防性储蓄大幅增加，汽车销量在短期内受到了极大的打击。但是随着国内疫情得到较好控制，国民经济开始回暖，乐观预期增强，如今在疫情期间搁置的购车需求已经开始释放。根据中汽协数据，疫情爆发前的2019年全年汽车销量为2576.90万辆，若以2019年这一低水平数据为基准，销量仍未恢复到疫情正常水平，仍有一定的修复空间。另一方面，随着人均GDP的提升，中国汽车市场总规模还有约20%发展空间。汽车作为一类与人均收入和边际消费倾向直接挂钩的高额消费品，其行业景气度和国家经济运行情况高度相关。在基础设施建设等方面处于同等水平的前提下，乘用车销量与人均GDP呈现出高度正相关关系。根据世界银行与国际汽车制造协会（OICA）数据，我们可以对世界前二十大汽车消费国2019年人均购置车辆数目和各国人均GDP进行回归分析，二者具有较强线性关系，可近似视为正比例关系。保守估计，如果以“十四五”末期（即2025年）年我国人均GDP达到1.2万美元来测算，我国人均GDP仍有约20%上涨空间，因此可大致推算“十四五”期间我国乘用车年销量有20%的增长空间，以2020年乘用车销量2500万辆来计算，这一数值高达约500万辆。
新能源汽车如今逆势扩张，或将成为“十四五”期间销量主要增长点。尽管2019年后乘用车整体市场规模有所缩减，但新能源汽车在经历了一轮补贴退坡打击后，市场份额逆势而上。五年前（即2016年前后）新能源乘用车单月市场份额（当月新能源汽车销量/当月全部乘用车销量）仅为1%-2%，到2021年3月单月市场份额已经达到10.30%。
（3）五国市场横向对比，中国已成氢能汽车消费大国
中国是氢燃料电池汽车保有量第三多的国家，仅次韩国与美国。根据中汽协、韩国国土交通部、日本汽车销售协会、德国交通部、国际汽车制造协会（OICA）等多方数据汇总，2020年中国、美国、日本、德国、韩国前五大氢能源汽车市场其氢燃料电池汽车保有量分别为7352辆、8931辆、4456辆、890辆、10906辆，前五大汽车市场保有量约占全球氢车保有量98%；与2019年相比，中、美、日、德、韩氢燃料电池汽车保有量分别增长19.1%、11.7%、20.6%、52.9%、114.6%。
其中日、韩市场受益于本国产品上市与普及（丰田Mirai与现代NEXO），得以迅速扩张，韩国市场扩张更为明显。韩国受益于现代汽车旗下NEXO氢燃料电池车上市，本土氢能源汽车市场发展迅速。2020年韩国全球氢燃料电池汽车保有量第一，且保有量近五年保持较高增速，2016年至2020年保有量增速分别为200.0%、95.4%、425.3%、469.2%、114.6%。根据氢云链数据库统计，2020年NEXO在全球销量达6781辆，同比增长38%；NEXO三年累计销售燃料电池汽车12717辆，韩国本土累计销售10707辆，海外累计销售2010辆，三年全球销量复合增长率达92.61%。
中国市场增长迅猛，六年内销量从无增至千辆规模。近几年受到补贴等政策助推，我国燃料电池车市场规模迅速增长。从战略与市场来看，氢燃料电池车逐渐成为继电动车之外的新能源路径第二备选方案。根据中国汽车工业协会数据，我国2015年至2020年历年氢燃料电池车（包含商用车与乘用车）销量分别为10辆、629辆、1275辆、1527辆、2737辆、1000辆，整体增长较为迅猛。其中2020氢燃料电池产业链供求两侧均受疫情严重影响，短期销量数据失真，但增长趋势基本确定。
2、结构：氢能源汽车市场仍处导入期，以“商”带“乘”是中国发展模式
（1）商用车：商用车是我国氢车市场主要试点赛道
商用车指在设计和技术特性上用于运送人员和货物等商业活动的车辆，与我们日常使用的家用汽车（即乘用车）有所区分。商用车可分为客车、货车、半挂牵引车、客车非完整车辆和货车非完整车辆共五类车型。
受制于使用场景限制，传统动力仍是商用车市场主流。根据中国汽车工业协会数据，2020年我国各类商用车总销量达5131426辆。其中柴油动力、汽油动力、普通混合动力、插电混合动力、电动、燃料电池动力、天然气动力、其他替代燃料动力商用车全年销量分别为3482798辆、1399684辆、0辆、4110辆、105371辆、1454辆、137816辆、193辆，分别占全部商用车销量百分比为67.87%、27.28%、0.00%、0.08%、2.05%、0.028%、2.69%、0.01%。由于商用车对其自身衍生的经济效益要求较高，因此商用车消费者对车辆能源存储密度、能源补给效率、能源价格以及汽车购买即养护成本要求比乘用车更高。在此情况下，传统动力（汽油与柴油动力）仍是当前商用车主流动力方案，二者2020年度市场份额占比（该类车型销量/全部商用车销量）达95.2%。
商用车市场是我国氢车市场主要试点赛道，市场已进入导入期。由于氢燃料电池汽车具有购车与养护成本较高、技术门槛与壁垒较高、氢能制备与补给配套设施不完善等问题，我国氢燃料电池汽车市场仍然处于普及初期，其推广主要依靠政策补贴助推。2020年财政部、发改委等多部门联合发布《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》指出，应注重促进应用新技术的车辆推广，探索有效的商业运营模式，不断提高燃料电池汽车应用经济性，其中应重点推动燃料电池汽车在中远途、中重型商用车领域的产业化应用。根据中汽协数据，自2017年至2020年氢燃料电池商用车历年销量分别为766辆、605辆、3581辆、1454辆。由于氢能源车市场正处于导入期，其销量受政策影响较大，厂商多采用大宗或批发形式购买，加之氢燃料电池汽车国补未出，企业为避免补贴政策在2020年出现大变化，集中于2019年年底完成当年燃料电池汽车生产计划，同时各地政府在2019年年底集中释放订单需求，2019年销量创下高点。
电动技术于商用车优势不尽明显，商用车可能未来仍是中国氢能源车主要发力点。由于商用车对车辆带来的经济效益要求高，因此商用车消费者对车辆能源存储密度、能源补给效率、能源价格以及汽车购买即养护成本要求较高。相比较燃料电池，电动车能源补给站普及度更高的优势被削弱，其能源补给效率低、能源储存密度低的劣势在经济效益面前被放大。尤其是在叉车等不需要异地通勤的工具车领域优势更加明显。出于环保因素考虑，电动技术于商用车优势不尽明显，商用车可能未来仍是中国氢能源车主要发力点。
（2）乘用车：自2015年至今氢燃料电池乘用车销量几乎为0
电动车在新能源乘用车市场比较强势。根据中国汽车工业协会数据，2020年我国各类乘用车总销量达1988.60万辆。其中柴油动力、汽油动力、普通混合动力、插电混合动力、电动、燃料电池动力、天然气动力、其他替代燃料动力乘用车全年销量分别为59700辆、18345202辆、244261辆、245157辆、955541辆、0辆、2239辆、0辆，其市场份额分别为0.30%、92.25%、1.23%、1.23%、4.81%、0.00%、0.01%、0.00%。传统动力汽车市场份额占比90%以上，新能源汽车逆势崛起，全年占比接近5%。
氢燃料电池乘用车市场至今并未正式启动。受制于氢燃料电池汽车使用成本较高、加氢站普及度不足、自主品牌氢车产品力不足等因素，自2015年至今氢燃料电池乘用车销量几乎为0。
3、趋势：根据规划新能源车将达千万年销量，氢车达百万保有量
（1）根据产业规划路线图分析，2035年新能源市场占比50%，规模达千万辆级别
混动、插电混动、电动、氢燃料电池等新能源汽车年销量规模或将达到千万辆。根据2020年10月由工业和信息化部指导、中国汽车工程学会组织专家历编制的《节能与新能源汽车技术路线图》测算，我国汽车产业碳排放将于2028年左右先于国家碳减排承诺提前达峰，至2035年，碳排放总量较峰值下降20%以上。在具体目标上，文中提出至2035年中国新能源汽车市场占比超过50%，节能汽车全面实现混合动力化，汽车产业实现电动化转型。根据国际汽车制造协会（OICA）统计，在疫情之下的2020年，中国汽车销售超2500万辆（2531万辆），销售总量达世界第一。若不考虑未来随着经济增长汽车市场扩张，仅以2020年销量值测算，未来混动、插电混动、电动、氢燃料电池等新能源汽车年销量规模将达千万辆。
（2）若以100万辆氢车保有量目标计算，未来15年化增速将达38%
根据《节能与新能源汽车技术路线图》规划，预计到2035年氢燃料电池保汽车有量达到100万辆左右，商用车将率先实现氢动力转型。根据中国汽车工业协会数据，2015年-2020年我国氢燃料电池汽车实际保有量分别为0辆、10辆、639辆、1911辆、3438辆、6175辆、7352辆。若以2035年燃料电池车保有量达100万辆来计算，从2020年-2035年氢能源汽车保有量年化增速将达38.8%。
供给：中下游仍是我国技术短板
1、上游——氢气供给：供给侧产业链完成，储氢技术有待突破
上游氢气供给产业链按环节可分为制氢、运氢、加氢、储氢等多个环节，在此仅讨论和氢能源汽车直接相关的氢气制备、氢气补给和氢气储存三大环节。
（1）制氢：“灰氢”仍是我国主流制氢模式
根据氢能生产来源和生产过程中的温室气体排放情况，可将氢能分别命名为灰氢、蓝氢、绿氢三大类。众所周知氢能是清洁的可再生能源，其在和氧气反应时只产生水蒸气，而没有二氧化碳排出。但在氢能源使用流程中，并不能保证百分之百没有碳排放产生，其主要原因就在于上游氢气制备的过程可能产生大量二氧化碳排放。氢元素在地球上主要以有机物的形式存在于水和化石燃料中，因此需要通过一定技术手法从有机物中将氢气制备出来。目前人类现有制氢技术大多依赖化石能源，无法彻底避免温室气体排放。根据氢能生产来源和生产过程中的排放情况，我们可将氢能大致分为“灰氢”、“蓝氢”、“绿氢”。
灰氢：通过化石燃料（例如石油、天然气、煤炭等）燃烧产生的氢气，在生产过程中会有二氧化碳等排放。灰氢的生产成本较低，制氢技术较为简单，而且所需设备、占用场地都较少，生产规模偏小。
蓝氢：将天然气通过蒸汽甲烷重整或自热蒸汽重整制成。虽然天然气属于化石燃料，在生产蓝氢时也会产生温室气体，但由于使用了碳捕捉、利用与储存（CCUS）等先进技术，温室气体被捕获，减轻了对地球环境的影响，实现了低排放生产。
绿氢：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，完全没有碳排放。绿氢是氢能利用的理想形态，但受到目前技术及制造成本的限制，绿氢实现大规模应用还需要时间。
随着“双碳”目标上升为国家战略、氢能源产业发展规划提上日程，我国氢气总产量保持稳定高速增长。根据中国煤炭工业协会数据，我国自2012年至2020年历年氢气产量分别为1600万吨、1685万吨、1764万吨、1800万吨、1850万吨、1915万吨、2100万吨、2200万吨、2500万吨；自2013年已来我国氢气产量增速分别为5.3%、4.7%、2.0%、2.8%、3.5%、9.7%、4.8%、13.6%。从结构来看，煤制氢仍是我国现行主要工艺。根据煤炭工业协会数据，2020年我国煤制氢产量占比62.00%、工业副产制氢产量占比18.00%、天然气制氢产量占比19.00%、电解水制氢产量占比1.00%。从企业端看，我国氢气生产制备市场集中度较低，国家能源集团与中石化二分占据大头。根据前瞻网整理数据，2020年我国氢能源生产市场CR2（国家能源集团与中石化）为30%。
（2）加氢：中国加氢站建设速度较快，但仍难言普及
当前全球加氢站普及脚步已经提速。受全球“双碳”目标整体提速影响，各国普及氢能意愿越发增加，也带动氢能基础设施建设普及提速。根据H2stations.org网站统计，2010年至2020年历年全球新建成加氢站数量分别为213座、217座、215座、186座、181座、214座、274座、328座、369座、432座、553座，全球加氢站处于加速建设阶段，历年新增加氢站数量仍在爬升。
从加氢站分布来看，亚洲加氢基础设施建设更好。根据H2stations.org网站统计数据2020年欧洲已建成加氢站数量占比36%、亚洲加氢站数量占比50%、北美加氢站数量占比14%、其他地区加氢站数量占比1%，亚洲加氢站规模已是欧美之和。纵向来看，近四年是亚洲加氢基础设施建设发展提速期，2016年至2020年全亚洲加氢站规模占比分别为37%、36%、37%、41%、50%。
我国加氢站建设速度较快，但与其他能源模式相比普及率仍然较低。根据香橙会数据库统计，截至2021年7月底，我国在运营中加氢站共141座、已建成但未运营加氢站12座、在建加氢站69座、已规划立项加氢站115座，四类总计超300座。从地理分布来看，我国长三角、珠三角等发地区加氢站分布较为密集，广东、上海、河北、山东、浙江运营、建成、在建、规划四类加氢站数量分别为63座、44座、35座、28座、25座。但和充电桩相比，加氢站总规模相对于氢车保有量仍然较小。根据工业和信息化部公布的数据，截至2020年三季度，全国累计建设的充电站达到4.2万座，换电站525座，各类充电桩达到了142万个，车桩比约为3.1:1。
（3）储氢：我国储氢技术发展可对全球顶尖技术望其项背
储氢技术是连接氢能源和汽车的枢纽，是除燃料电池以外对氢能源汽车使用体验与使用性能影响最大的技术。从技术角度看，当前全球储氢技术有四大类解决方案：高压气态储氢技术、低温液态储氢技术，固态储氢技术及有机物液体储氢技术。
高压气态储氢技术：是当前车用储氢主要甚至唯一技术。在高温下，将氢气压缩成高密度气态形式储存的技术。高压气态储氢技术具有成本较低、充放氢速度快等特点，是发展最成熟的储氢技术，也是汽车市场使用的主要甚至唯一的储氢技术。从技术角度看，目前高压气态储氢容器主要分为纯钢制金属瓶（I型）、钢制内胆纤维缠绕瓶（II型）、铝内胆纤维缠绕瓶（III型）及塑料内胆纤维缠绕瓶（IV型）4级别产品。当前我国车载储氢瓶主要为III型(铝内胆纤维缠绕)，IV型（塑料内胆纤维缠绕)仍处于研发阶段。日、美等国家开发车载储氢瓶多为IV型，部分国家甚至已经开始研发V型储氢瓶，即无内胆纤维缠绕，此领域国内仍属空白。虽然高压气态储氢技术比较成熟，应用普遍，但是该技术有体积比容量小、高压气态储氢存有泄漏、爆炸的安全隐患，因此安全性能有待提升。未来，高压气态储氢还需向轻量化、高压化、低成本、质量稳定的方向发展。
低温液态储氢技术：主要服务于航空航天领域，普及前景一般。低温液态储氢技术指在高压低温条件下使氢气液化储存的技术。液态储氢技术储存的氢气具有体积储氢密度高、纯度高的优点，但由于氢气液化过程能耗大、易挥发，对使用工况要求严格，导致最终使用成本较高。当前虽然低温液态储氢技术已应用于车载系统中，但整体技术不成熟，有较严重安全隐患。在我国低温液态储氢技术仅为航天火箭发射服务，暂未应用于民用领域。长期来看，低温液态储氢技术在氢能源汽车领域普及前景一般。
固态储氢技术：优势明显，技术壁垒过高，短期难以普及。固态储氢技术指利用固体对氢气及逆行物理或化学作用吸附储存于固体中的技术，主流技术方案是利用金属氢化物对氢气进行吸储。固态储氢技术优势较为明显：不需要高压与低温等特殊工况、单位体积储氢密度高、操作安全方便、氢气纯度高。但由于其技术门槛极高、制造与使用成本高，如今尚未大规模普及，仅在极小范围进行过实验性应用。如果要将金属氢化物储氢大规模应用，还需进一步提高质量储氢密度、降低分解氢的温度与压力、延长使用寿命等。同时，车载储氢技术不仅与储氢金属材料有关，还与储罐的结构有关，需要解决储罐的体积膨胀、传热、气体流动等问题。
2、中游——燃料电池：燃料电池是我国氢车产业链技术短板
（1）技术：PEMFC是车用主流技术方案，我国与国际先进水平仍有一定差距
燃料电池与电动机串联是汽车实现氢能源动力的核心。燃料电池是一种能量转化装置，是按原电池工作原理把贮存在燃料（即氢气）和氧化剂中的化学能直接转化为电能的装置。通过氢燃料电池与电机协同工作，可以让汽车实现补给氢气后，转化为电能驱动车用电机，从而实现能量的转化。与传统电动车相比，燃料电池技术使汽车在保留了行驶性能好、乘车感舒适等优点的基础上，还具有能源补充快、续航里程长等无可比拟的优势，从一定程度上兼顾了电动车与传统动力汽车两方的长处。
质子交换膜燃料电池（PEMFC）：质子交换膜燃料电池是指使用水基的酸性聚合物膜作为其电解质，具有铂基电极的燃料电池解决方案。PEMFC电池可以在相对低的温度下操作并且可以定制电输出以满足动态功率需求，因此是当前燃料电池汽车所最常用的电池解决方案。其主要优势比较明显：发电反应启动快、对使用工况要求比较低（不需要极端高温）、可直接用空气作为氧化剂（不需要单独加入纯氧）。
碱性燃料电池（AFC）：使用碱性电解质如氢氧化钾，并且通常用纯氢燃料。AFC通常情况下操作温度约70℃，不需要在系统中使用铂催化剂就可以提高燃料对电转化效率，常应用于航空航天、军工等领域。
磷酸燃料电池（PAFC）：阳极和阴极由在碳上的精细分散的铂催化剂和保持磷酸电解质的碳化硅结构制成，不易受一氧化碳中毒，但在发电销量方面偏弱，且需要在约180℃的适度高温下操作。早期燃料电池常用PAFC，如今普及率逐渐降低。
固体氧化物燃料电池（SOFC）：使用固体陶瓷电解质（氧化钇、氧化锆等），在800℃至1000℃极高温工况下工作，因此燃料转化效率可以超过80％。但受制于工况过于极端，当前主要应用于分布式发电。
熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）：使用悬浮在多孔陶瓷基体中的熔融碳酸盐作为电解质，在约650℃工况下工作。具有可直接用空气作为氧化剂、能量效率高等优点，但同样由于工况过于极端，当前主要用于大型固定发电装置中。
我国燃料电池核心技术仍然落后于国际领先水平。根据中国科学技术协会主席万钢在氢能产业创新发展论坛上发表的观点，我国在燃料电池催化剂、质子交换膜、碳纸等关键材料方面已经有所布局，但还处于实验室阶段，产品的一致性和可靠性尚无法保障。空气压缩机和氢气回流泵等关键部件也已经有一些样件，但还没有稳定产能，产品供应不足且价格很高。与此同时，燃料电池汽车还没有形成稳定的零部件供应体系，供应链薄弱，工程化能力不足，导致零部件的工艺质量低、产品一致性差、可靠性和耐久性不足，不能满足规模化生产要求。
（2）市场：整体规模仍然较小
PEMFC受益于氢车市场，装机量在各类电池中占据主导地位。根据ERM集团旗下网站E4tech发布的《燃料电池行业回顾2020》，2020年全球各类燃料电池装机量达1318.7兆瓦。其中PEMFC、DMFC、PAFC、SOFC、MCFC、AFC六大类电池装机量市场份额分别为1029.7、0.4、132.2、147.5、8.8、0.1，对应市场份额分别为78.1%、0.1%、10.0%、11.2%、0.7%、0.1%。其中PEMFC受益于氢车市场，装机量市场规模占比高达78.1%，并迅速从2016年341.0兆瓦增长至2020年1029.7兆瓦。
国内燃料电池出货量增长较快，但市场整体规模不大。根据GGII发布的《燃料电池汽车月度数据库》统计数据显示，2020年我国氢燃料电池系统装机量约为79.2MW，同比下降37%。其中，氢燃料电池系统在客车上的合计装机量约为71.7MW，同比增长46%。当前我国国产燃料电池市场份额前五大厂商分别为爱德曼、亿华通、国宏重塑、探索汽车、潍柴动力，出货量市场份额占比分别为20.1%、15.4%、11.9%、11.6%、10.0%，其他厂商出货量市场份额占比31.0%。
3、下游——汽车产品：日、韩厂商占据技术与市场尖端
（1）乘用车：除现代丰田外，其余品牌氢车商业化应用仍在起步阶段
日韩两国占据乘用氢燃料电池汽车主要产品市场，我国尚未有可大规模量产并销售的乘用车。现代NEXO、丰田Mirai是目前的燃料电池乘用车的绝对主流车型，根据氢云链数据库统计，2020年NEXO在全球销量达6781辆，同比增长38%；NEXO三年累计销售燃料电池汽车12717辆，韩国本土累计销售10707辆海外累计销售2010辆，三年全球销量复合增长率达92.61%；2020年丰田Mirai全球累计销售3320台，同比增长43.8%，位列现代NEXO之后位列全球氢能源车销量榜第二位。
除现代NEXO、丰田Mirai两款车型外，其余品牌鲜有量产并大规模销售车型。海外车企包括本田（CLARITY）、奔驰（GLC F-CELL）等企业也开发并推出过类似氢燃料电池车型，但多数车企氢燃料电池车型仅为概念车或样车，即使量产也规模较小。以本田CLARITY为例，CLARITY在上市初期由于其价格过高（补贴后售价为670万日元）而难以推广，本田采取了和用户签订每月369美元的三年租赁合同，以“租”代“卖”，以此推广价格昂贵的氢能源车型。
上汽大通、长城等国产厂商正在积极投身于氢能源乘用车研发，部分车型值得期待。上汽大通长期专注于新能源汽车领域的研发，其中EUNIQ 7也是全球首款搭载氢燃料电池的MPV车型，新车配备的驱动电机拥有最大功率150kW，补能时间在3分钟左右，NEDC标准续航里程可达到605km，并且可以保证在-30℃的低温环境下顺利启动；长安汽车也在逐渐开始布局氢能源领域，CS75-FCV则是其首款产品。CS75-FCV搭载双储氢罐，可容纳4kg氢气，完成补给仅需5分钟，续航里程则为600km；长城汽车作为自主品牌中的头部车企也于今年正式发布了氢能战略，并表示当前公司不仅已经取得了氢能源核心技术和完全自主化的产品知识产权，并将从2021年起分三个阶段逐步实现碳中和。在新车方面，长城也将于2021年内推出首款C级氢能源SUV车型。
（2）商用车：部分国产厂商氢车生产已初具规模
从生产端看，我国商用车生产销售受政策与法规影响较大。市场仍处于导入期，生产规模不大。根据中国产业信息网数据，2015年至2020年我国燃料电池商用车年产量分别为0辆、2辆、782辆、607辆、3641辆、1452辆。由于氢能源车市场正处于导入期，其生产与销售受政策影响较大，厂商多采用大宗或批发形式进行买卖。同时由于2019年末氢燃料电池汽车国补政策尚未公布，企业为避免补贴政策在2020年出现大变化，集中于2019年年底完成当年燃料电池汽车生产计划，因此2019年末燃料电池商用车产销均创下高点。但随着2020年疫情袭来，需求放冷，厂商生产热情短期回落，2020年全年燃料电池商用车产量回落至1452辆。
从产品线看，我国氢燃料电池商用车生产已初具多样性。虽然如今全球多数车企在燃料电池汽车技术上仍处于研发验证阶段，但在具体产品分化上，已经形成了中国以商用车产品为主，日本韩、国以乘用车为主的小格局，其原因有二。一是从市场角度看，日韩两国燃料电池乘用车具有先发优势，早已完成对氢乘用车市场的抢占，但同时全球氢商用车市场，尤其是客车市场，仍属空白。因此中国具有拿下这一细分市场的“弯道优势”。二是从技术角度看，我国电堆生产商的主要技术方案是采用石墨双极板作为电堆，石墨双极板体积功率较金属双极板低20%～30%，导致电堆体积较大，不便于在乘用车上布置，而石墨双极板寿命是金属双极板循环寿命1.5倍以上，更适合在寿命需求更高的商用车领域。与此同时，当前氢燃料汽车推广的主要制约是氢能基础设施不足，在发展初期，定点定线运行的商用车较乘用车更易于解决氢能加注问题。
展望：氢能将是一场技术博弈下的世纪豪赌
1、限制因素：用车贵、普及难等问题仍需解决
（1）基建：加氢站等配套设施短期内难以完善
受制于氢能源基础设施建设等原因，氢能源汽车使用体验仍然较差。相比较于纯电动汽车，氢气的获取运输储存难、配套设施难以普及等问题，阻碍了氢能源汽车的普及。以加氢站为例，根据香橙会数据库、中汽协统计，截至2021年7月底我国在运营中加氢站仅为141座，已建成但未运营加氢站12座，在建加氢站69座，已规划立项加氢站115座，四类总计仅为三百余座。而我国2020年氢燃料电池汽车保有量7352辆，“车-站”比仅为0.05左右，和充电桩相比，加氢站总规模相对于氢车保有量仍然较小。根据工业和信息化部公布的数据，截至2020年三季度，全国累计建设的充电站达到4.2万座，换电站525座，各类充电桩达到了142万个，“车-桩”比高达3.1。
（2）技术：高技术壁垒导致用车成本极高
受制于燃料电池与储氢技术限制，氢能源汽车购车、用车价格高昂。纯电动汽车之所以能够快速推广，在于其驱动汽车所需的电能容易获取，电池技术较为成熟，购车成本已拉回乘用车平均水平。而氢能源从氢气的制备到氢气的存储均成本较高，同时燃料电池技术难以攻克，目前还不适合大规模工业生产，导致氢能源汽车购车、用车价格高昂。以2017年正式上市的本田CLARITY为例，CLARITY在上市初期由于其价格过高而难以推广，其补贴后售价仍高达670万日元（人民币超40万元）。相同价位消费者已经可以选择购买传统动力的豪华品牌中级轿车或电动新势力品牌的高级轿车。作为一款B级车的本田CLARITY竞争力不足。
2、政策建议：将氢能源技术作为电能的第一替补路径
（1）加大氢能源基础设施建设，推动上游技术进步与产业发展。
解决基建与技术问题，让消费者对氢车“买得起、用得方便”。“要想富先修路”这一思路在氢能源汽车发展领域至关重要。只有将加氢难问题解决，将储氢与燃料电池等核心技术攻克，才能让普通消费者对氢能源汽车“买得起、用得方便”。一方面，要大力推动加氢站在从大中城市开始普及，尽量将试点大中城市主要城区加氢半径控制在10千米左右，解决消费者找不到加氢站、即使找到加氢站也担忧路程远的困扰，让消费者“用得方便”。另一方面，从技术发展角度看，应保证稳定对氢能源研发类车企每年稳定财政投入，坚持“将氢能源技术作为电能的第一替补路径”战略思路。用补贴手段促进相关技术企业攻克上游储氢瓶、燃料电池等集成系统“卡脖子”问题，切实降低氢能源汽车制造与购买成本，让氢车价格降低至与同等级别燃油车、电动车同一价格甚至更低水平，让消费者“买得起”。
（2）尽快推动氢能源车企纳入双积分交易市场，以市场化手段促氢车市场转型。
汽车“双积分”制度是“双碳”战略孕育的减排机制。汽车行业作为传统燃料使用重地，是我国实现减碳整体目标的重点攻坚方向。因此碳中和等一系列减排政策，有助于推动汽车产业结构深度调整。除了氢能源汽车外，常见的新能源汽车主要是通过两种方式影响汽车行业碳排放量。一是个体减排（技术性提高效率节约能源）——即从技术上实现单辆汽车的节能，大幅降低车辆单位公里数油耗，从而实现减排；二是整体减排（解决电力结构问题）——即实现碳排放的集中管理，再管理发电方式。当前我国的发电还是以火力发电等传统发电方式为主，因此在发电过程中仍将产生大量污染与二氧化碳排放。但由于电力行业的垄断性，汽车排放则从“个体排放”转移到了发电厂的“集体排放”。随着未来发电技术的创新，风力发电、潮汐能发电等普及，发电过程所带来的碳排放将会大幅减小。
双积分包含NEV积分与CAFC积分两种积分，分别对应两种减排路径，但当前我国“双积分”市场并未纳入氢能源汽车核算体系。双积分包括乘用车企业新能源汽车积分（NEV积分）和平均燃料消耗量积分（CAFC积分）这两种积分，车企可以通过生产新能源车和节油汽车来赚取NEV积分与CAFC积分。车企若未达到考核标准，可
建议尽快推动氢能源车企纳入双积分交易市场。当前我国“双积分”市场并未纳入氢能源汽车核算体系，传统车企只能选择大量生产电动车来抵扣生产燃油车而产生的负积分。因此建议尽快推动氢能源汽车生产考核纳入“双积分”交易体系，将氢能源汽车生产按照一定当量与计算方式计入新能源汽车积分（NEV积分），以市场化手段、从供给侧入手促进氢车市场转型。
