氢燃料电池两轮车市场优势分析(20页报告)

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1、 氢能两轮车以氢 能 为动力源 核心部件包括燃料电池和储氢系统

电动两轮车以电动自行车为主,以蓄电池作为辅助能源。电动两轮车分为电动自行车、电动轻便摩托车、电动摩托车, 其中电动自行车为市场主流, 2024年销量占比达 63%,高于电轻摩 /电摩托的 22%和 15%。 按定义,电动自行车是 以蓄电池作为辅助能源 ,具有两个车轮,能实现人力骑行、电动或电助动功能的特种自行车。

相较于电动轻摩/摩托,针对电动自行车的规定更为严格。 根 据 国标,电动自行车最高车速应不大于 25km/h;整车质量(重量)应不大于 55kg/63kg(新国标提升铅酸车质量上限至 63kg);蓄电池标称电压小于或等于 48伏;电动机额定连续输出功率应小于或等于 400W。

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氢能两轮车以氢燃料电池为动力源。氢能两轮车主要结构包括车架、氢气储存系统、氢燃料电池系统、动力电池组、电动机系统和控制系统等, 其中,氢燃料电池和储氢系统为核心部分: 1)氢燃料电池 包括燃料电池堆、氢气进气系统、氧气进气系统和冷却系统等。氢气进气系统将氢气从储罐中引入燃料电池堆,与氧气发生化学反应,产生电能和水蒸气。冷却系统用于控制燃料电池的温度,以保持其正常运转。 2)氢气储存系统 包括高压氢气储罐 /固态储氢瓶和相关的阀门、管道等部件,用于储存氢气并提供给燃料电池使用。

2、氢能 两轮车适用于安全、环保、续航及周转率更高的场景。

氢能两轮车当前成本高于锂电/铅酸车型,但能量密度、续航、环境适应性等方面表现更优。 氢能两轮车尚处产业初期,零部件成本相对较高,续航 80 100km的氢能两轮车普遍价格在 8000元以上,而同样适用于共享领域的锂电 /铅酸两轮车价格仅3000 4000元。 但氢能车仍具备多维度优势: 1)能量密度和续航 固态储氢能量密度高达 300 1000Wh/kg,是锂电池的 约 3倍 /铅酸电池的 约 10倍,续航显著优于锂电/铅酸车型; 2)使用寿命 常见 两轮车氢燃料电池寿命约 2000小时、储氢瓶 2000 3000次循环,后续有望提升至 3000小时、 5000次循环以上; 3)环境适应性 燃料电池环境适应性强, 而 锂电、铅酸电池冬季续航折损达 20%、 4)安全性 氢能两轮车多使用固态储氢瓶,充 /放氢压力< 3/1MPa,且无自燃风险。

综上,我 们认为氢能两轮车更适用于高安全性、环保性、长续航以及高周转率要求的使用场景,例如共享出行、景区交通、高端 e bike等。

3、 安全性具备显著优势,经济性逐步趋近现有车型

3.1、 安全性:政府对锂电运营态度谨慎,氢能安全性更高有望成为 B端更优选

电动自行车安全事故频发,蓄电池热失控为主要原因。国家消防救援局数 据 显示, 2024年 1月 1日 5月 30日全国已发生电动自行车火灾 10051起,造成 35人死亡,近 3年相关火灾起数年均增长 20%。 2024年 7月全国共发生了 1402起电动自行车起火事件,热失控是造成起火的“首要元凶”。 因蓄电池故障引发的 758起火灾中,蓄电池热失控占 65.6%,车辆电气线路故障占 31.0%。

锂电池引发火灾比例远高于铅酸电池。根 据 广东省电动自行车安全隐患全链条整治工作专班数 据 显示, 2024年 9月 1日 22日,在蓄电池故障引发的电动自 行车火灾中,锂电池占比高达 83.82%,铅酸电池仅占比 16.18%。

锂电池暂时无法避免热失控问题,其本质为内部组件的电化学反应,负极、正极、电解液三者塑造燃烧条件。 由于锂离子电池的独特构造,在电池充放电过程中:1)负极 高温: 负极会发生析锂,形成锂枝晶,刺穿隔膜导致短路,为电池提供热失控温度; 2)正极 氧气: 正极氧化物材料高温下析出氧气,为电池提供燃烧条件; 3)电解质 可燃物: 电解质通常由有机溶剂和低沸点的锂盐、添加剂组成,为燃烧提供燃料。

2024年工信部陆续出台政策,强化对电动自行车用锂电池安全性的要求。 2024年 5月工信部出台了《电动自行车用锂离子蓄电池安全技术规范》( GB43854 2024明确规定电池层面锂电池在过充电、过放电、外部短路、热滥用、针刺、标志 6项安全指标中必须达标,这是目前行业内对电动两轮车锂电池行业影响最大的政策 。

氢能安全性突出,有望替代锂电成为规模商业运营的更优解。

相较锂电,氢能两轮车在燃料扩散性、储能结构设计、热失控风险、逃生窗口时间等方面具备显著优势: 1)爆炸风险低、无毒 氢气扩散快,将有效减少爆炸风险,且燃烧无致命毒气; 2)结构更安全 储能结构 储氢瓶通过 多层防护提升抗冲击性,而锂电池组结构脆弱; 3)热失控可控性强 氢能热失控过程可控,且无锂电池的锂枝晶问题;

4)逃生空间大 氢能车起火逃生窗口长达 5分钟,锂电仅 90s左右。 在 2023年12月中国汽研开展的国内首次氢燃料电池整车极限火烧试验中,泄压阀正常泄放后车辆未发生爆炸,在极限情况下乘员约有 5分钟的逃生时间。 综合来看,氢能车安全性远高于锂电,在两轮车这一起火事故频发的领域,有望成为商业运营的更优选。

3.2、 经济性: 氢能细分应用场景中,两轮车最有希望在无补贴 情况下大规模落地

根据 对共享 /典型车型 的配置推测,设定测算 车型的参数配置 。 除动力、储能装

、能耗方面存在 差异外, 假设 车架、控制系统等 基础配置均相同。

(1)氢能两轮车 a)配置 搭配 400W功率燃料电池和 100g固态储氢瓶 b寿命: 电池、储氢瓶使用寿命分别 为 2000小时和 3000次循环,车架及其他系统使用寿命 4年; c)续航和能耗 车辆 理论续航达到 100km 假设 续航折损为 15%,能耗为 1g氢气 /km。

(2)锂电两轮车 a)配置 搭配 常见的 48V24Ah锂电池 ,带电量 1.152kWhb)寿命 锂电池 800次循环寿命,车架及其他系统寿命 4年; c 续航: 车辆理论续航 80km,假设 25%的折损下,能耗为 0.019度电 /km。

(3) 铅酸 两轮车: a)配置 搭配 常见的 48V12Ah铅酸 电池,带电量 0.576kWhb)寿命 铅酸 电池 300次循环寿命,车架及其他系统寿命 4年; c)续航 车辆理论续航 40km,假设 35%的折损下,能耗为 0.022度电 /km。补能成本方面,假设电费为 1元 /度、氢气为 33元 /kg(不含补贴 。

氢能两轮车当前综合使用成本仍然较高,相较锂电 /铅酸车型分别高 78%/50%。

1 购置成本假设 氢能两轮车电池、储氢瓶成本仍然较高, 假设整车价格为 9000元 ,其中氢燃料电池 4500元、储氢瓶 2000元;锂电两轮车 3900元,其中锂电池 1400元,铅酸两轮车 2900元,其中铅酸电池 400元。 此外,基础车架、电机及其他部件共 2500元。 2)折旧假设 将使用寿命折算为公里数,氢燃料电池寿命 2000h,若以 20km/h计算(国标≤ 25km,且锂电车型续航通常以 20km为测算时速),对应40000km;储氢瓶、锂电池、铅酸电池均按循环寿命 × 单次有效续航 ×( 1 寿命折损)计算;车架寿命 4年,假设每天运行 20km,对应 29200km。运营成本方面,由于氢能换氢速度更快但需要加充氢设备,其成本难以估量,暂不计入测算比较。 综上,整车使用成本约等于购置成本折旧加上能源成本, 氢能 /锂电 /铅酸两轮车每公里成本为 0.2390元 /0.1340元 /0.1591元,氢能两轮车成本分别高于锂电 /铅酸车型的78%/50%。锂电两轮车经济性优势明显,氢能成本仍然较高。

若考虑揭榜挂帅对于氢能部件的降本、提寿命的指引,氢能两轮车经济性有望快速提升。 根 据 揭榜挂帅目标, 到 2026年 燃料电池系统寿命将≥ 3000h(现 2000h)、储氢瓶寿命超 5000次(现 3000次)、储氢与燃料电池系统成本低于 5000元 /套(现6500元 /套) ),折旧成本将大幅下滑。 考虑揭榜降本目标以及氢能补贴后,氢能经济性快速提升,趋近于锂电车型。 氢能两轮车每公里成本 降低至 0.1805元 ,较 锂电 /铅酸车型 成本高 35%/13%,经济性方面仍有 部分 劣势,但已大幅趋近 。

若考虑加氢补贴,氢能车经济性进一步提升 。 近年来,各地陆续发布氢能补贴相关政策, 例如,北京、克拉玛依、大连分别对加氢价格 30、 25、 20元 /kg及以下的加氢站进行运营补贴, 假设补贴后加氢价格为 25元 /kg、 20元 /kg 对氢能两轮车使用成本进行测算, 分别对应 0.1725/0.1675元 /km,相对锂电高 29%/25%,相对铅酸 仅 高 8%/5%

市场对氢能试点项目经济性并不苛责,两轮车有望成为氢能应用落地 突破点 。从头部 企业共享两轮车 业务情况来看,直至 2023年,美团、青桔相关业务尚未实现盈利(细分数 据 未披露,选择业务所在板块净利润数 据 作为参考),因此,当前氢能两轮车发展对于经济性要求相对容忍度较高。 综上 ,在氢能的应用落地场景中 两轮车相对投资规模较小、对补贴要求较低、技术难度相对低,且自身具备续航长、补能快、安全性高等优势,政策推广积极性和市场接受度均相对较高, 有望成为氢能落地的突破场景。 远期来看,随着产业持续降本、规模效应提升,其推广有望从政策、补贴依赖走向市场化应用落地。

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