燃料电池行业深度研究报告

天涯
5640
文章
3
评论
2017年1月17日20:09:25燃料电池行业深度研究报告已关闭评论 799 浏览 8630字阅读28分46秒

澄泓研究理念:让研报变诚实,使投资更简单。

澄泓研究•新视界工作室成员:简放、杨长雍、股市里的随风草(主稿)、吉普赛007、平淡的啊威仔、丹定自儒

【核心观点】

1、虽然根据最新的补贴政策来看对客车的影响较大,但在燃料电池方面的补贴政策没有变化,显示出来国家政策的支持,因此在未来节能环保的大趋势下,燃料电池产业链或将迎来快速发展。

2、据2016年下半年发布的《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书(2016)》预计,到2020年,我国加氢站数量将达到100座,燃料电池车辆将达到10000辆,行业总产值将达到3000亿元。按照每辆燃料电池车50KW的单车使用燃料电池量,预计到2020年燃料电池汽车方面燃料电池需求量将达到500MW,按照2015年燃料电池行业出货量为基数,未来年复合增长率将达到116.55%。

3、中国燃料电池产业未来几年将步入快速发展期,随着产业发展的推进,国内电堆主要部件的国产化将是主流,因此相关催化剂、质子交换膜等关键电堆部件的上市公司将值得我们关注。

4、参照新能源汽车行业发展模式,我们认为未来燃料汽车行业快速发展最先受益的为上游的燃料电池以及加氢站相关产业链。

一、燃料电池行业简介

燃料电池(Fuel
Cell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池,电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等,像一个蓄电池,但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。但是,它需要电极和电解质以及氧化还原反应才能发电。

燃料电池行业深度研究报告

​对于动力电池来讲主要有四种技术路线:锂离子电池、氢燃料电池、超级电容和铝空气电池。其中锂离子电池、超级电容和氢燃料电池得到广泛的应用,而铝空气电池尚处于实验室研究阶段。能源补给方面,锂离子电池、超级电容适用于纯电动汽车,但是需要外部充电,而氢燃料电池汽车则需要外部氢气加注,铝空气电池则需要补充铝板和电解液。

燃料电池行业深度研究报告

燃料电池用途广泛,既可应用于军事、空间、发电厂领域,也可应用于机动车、移动设备、居民家庭等领域。早期燃料电池发展焦点集中在军事空间等专业应用以及千瓦级以上分散式发电上。电动车领域成为燃料电池应用的主要方向,市场已有多种采用燃料电池发电的自动车出现。另外,透过小型化的技术将燃料电池运用于一般消费型电子产品也是应用发展方向之一,在技术的进步下,未来小型化的燃料电池将可用以取代现有的锂电池或镍氢电池等高价值产品,作为用于3C电子产品的电源。近20多年来,燃料电池经历了碱性、磷酸、熔融碳酸盐和固体氧化物等几种类型的发展阶段,燃料电池的研究和应用正以极快的速度在发展。

二、燃料电池行业上下游产业链分析

以氢燃料电池产业链为例,上游是氢气的制取、运输和储藏,在加氢站对氢燃料电池系统进行氢气的加注;中游是电堆等关键零部件的生产,将电堆和配件两大部分进行集成,形成氢燃料电池系统;在下游应用层面,主要有交通运输、便携式电源和固定式电源三个方向。

燃料电池行业深度研究报告

燃料电池系统由燃料电池本体和辅助系统构成,电堆为核心部分。整个电池系统中,燃料电池本体由多个单电池串联起来组成,辅助系统包括燃料供给系统、热管理系统、水管理系统、电性能控制系统和安全装置等。燃料供给系统为燃料电池堆供给氢气;水管理系统对进气湿度进行调节,确保电池各部分都有充足的水;热管理系统通过调节循环冷却介质的流量来调整燃料电池温度;电性能控制系统对整个燃料电池系统进行协调优化控制,保证系统的稳定运行。

燃料电池行业深度研究报告

根据日本NEDO的数据,燃料电池系统中,核心部件电堆成本占比高达61%。电堆主要材料包括质子交换膜、催化剂、双极板和气体扩散层。其中,催化剂成本最高,占比为53%;其他材料占比较为平均,为10%左右。

燃料电池行业深度研究报告

​三、燃料电池行业国内外现状分析

1.国外燃料电池产业现状分析

(1)北美

美国和加拿大是燃料电池研发和示范的主要区域。在美国能源部(DOE)、交通部(DOT)和环保局(EPA)等部门的支持下,燃料电池技术近年来取得了很大的进步,通用、福特、丰田、戴姆勒奔驰、日产、现代等整车企业都在美国加州参加了燃料电池电动汽车的技术示范运行,并培育了联合技术公司(UTC,美国)、巴拉德(Ballad,加拿大)等国际知名的燃料电池研发和制造企业。

美国在2006年专门启动了国家燃料电池公共汽车计划(National Fuelcell City Bus
Program,NFCBP),进行了广泛的车辆研发和示范工作。2011年美国燃料电池公共汽车实际道路示范运行单车寿命最长超过11000小时;到
2015年,运行的公交车平均累计运行时间已经达到9000小时(仍然在运行),最长的车辆寿命超过了18000
小时。到2016年底,美国燃料电池公共汽车的使用寿命将达到2万~3万小时,车辆的性能达到传统柴油客车的水平,实现每天19小

时的运行和出勤率,故障间隔里程大于4000英里。

通用曾经于2007年投放了100辆雪佛兰Equinox燃料电池电动汽车直接给消费者使用,2009年达到了100多万英里的行驶里程。在降低成本和提升燃料电池的性能上,通用新一代燃料电池体积比雪佛兰Equinox缩小了一半,重量减轻了220磅,使用的铂金仅为原来的1/3。预计到2017年,100kW燃料电池发动机的铂金用量将下降到10~15g,达到传统内燃机三效催化剂的铂金用量水平,将为量产做好准备。

燃料电池行业深度研究报告

​预计到2020年,在年生产量20万辆的条件下,随着燃料电池技术的进步(100kW
电堆铂用量下降到10g),燃料电池轿车成果将低于 3万美元 。

燃料电池行业深度研究报告

(2)欧洲

欧洲的燃料电池客车示范计划(HYFLEET-CUTE)从2003年至2010年在10个城市示范运行了30辆第一代戴姆勒燃料电池客车,累计运行130万英里。这些车辆采用“电池
12kW 的氢燃料电池”的动力形式。在此基础上,欧洲燃料电池客车示范项目(CHIC:Clean Hydrogen in
European
Cities)在5个城市开展了26辆第二代燃料电池公共汽车示范运行,期限从2011年至2017年,目标是实现燃料电池电动汽车性能达到目前燃油汽车的标准。该项目由联合技术倡议(JTI:Joint
Technology Initiative’s)燃料电池及氢能合作计划(FCH-JU)和相关企业资助。

在德国,主要的汽车和能源公司与政府一起承诺:到2015年建立广泛的全国氢燃料加注网络。2013年初,宝马公司决定与丰田汽车公司合作,由丰田公司向宝马公司提供燃料电池技术。

燃料电池行业深度研究报告

(3)日韩

从全球范围看,日本和韩国的燃料电池研发水平目前处于全球领先的水平,尤其是丰田、日产和现代汽车公司,在燃料电池电动汽车的耐久性、寿命和成本等方面逐步超越了美国和欧洲。

2014年12月,丰田发布当今最具成本优势、性能最先进的Mirai
燃料电池电动汽车。新车售价723.6万日元(约37.8万人民币),日本政府补贴后,实际价格520万日元(约27.1万人民币)。根据丰田的官方数据,在参照日本JC08燃油模式测试的情况下,Mirai的巡航里程达到650公里,完成单次氢燃料补给仅需约3分钟,10秒内可以完成百公里加速,完全能够应付平常的行车需求。

燃料电池行业深度研究报告

韩国从2002开始研发燃料电池电动汽车,2005年采用巴拉德的电堆组装了32辆SUV,2006年推出了自己研发的第一代电堆,组装了30
台SUV和4辆大客车,并进行了示范运行;2009-2012年间,开发了第2代电堆,装配了100台SUV,开始在国内进行示范和测试,并对电堆性能进行改进;2012-2015年,推出了第3代燃料电池SUV和客车,开始全球示范。2013年,韩国宣布提前2年开展千辆级别的燃料电池SUV(现代的ix35)生产,在全球率先进入燃料电池电动汽车千辆级别的小规模生产阶段。该SUV采用了100kW燃料电池、24kw锂离子电池和100kW电机,70MPa的氢瓶可以储5.6kg氢气,NEDC循环工况续驶里程588km,最高车速160km/h。2015年,美国华德公司(Ward)将该燃料电池发动机评为北美年度十佳量产的发动机之一,这是燃料电池首次入选。

2.国内燃料电池产业现状分析

在国家“863”计划“十·五”电动汽车重大科技专项、“十一·五”节能与新能源汽车重大项目、“十二·五”电动汽车关键技术与系统集成重大项目的支持下,通过产学研联合研发团队的刻苦攻关,我国的燃料电池电动汽车技术研发取得重大进展,初步掌握了燃料电池电堆和关键材料、动力系统与核心部件、整车集成和氢能基础设施的核心技术,基本建立具有自主知识产权的燃料电池轿车与燃料电池城市客车动力系统技术平台,也初步形成燃料电池发动机、动力电池、DC/DC变换器、驱动电机、供氢系统等关键零部件的配套研发体系,实现百辆级动力系统与整车的生产能力,先后在北京奥运会和上海世博会上进行示范运行。

燃料电池行业深度研究报告

3.国内外燃料电池产业现状对比分析

我国燃料电池轿车和国外典型产品的性能对比,在整车总布置、动力性、经济性、续驶里程等方面与国际的差距不大,混合动力系统集成和控制的水平差距也不大。但是燃料电池发动机的功率明显低于国外水平,国内典型轿车例如上汽的燃料电池发动机在35~50kW
左右,但是国外的基本在90~100kW的水平。根本原因在我国装车的燃料电池发动机的体积比功率密度远远低于国外先进水平,而轿车可以提供燃料电池安装空间有限,从而限制了我们的燃料电池发动机的总功率。尽管在“十二五”期间我国已经突破了金属双极板电堆的关键技术,样堆的功率密度达到了2kW/L,但是该电堆还没有形成完整的燃料电池发动机并装车。预计“十三·五”期间该差距将明显缩短,从而可以提高我国轿车燃料电池发动机的整体功率水平。

我国燃料电池城市客车性能多数指标(加速时间、最高车速、续驶里程、氢气消耗量等)和国外产品水平相当,其中氢耗指标和整车成本还有一定优势。我国的客车的燃料电池混合动力系统的构型和集成水平在国际上是处于先进水平,但是由于我国的燃料电池发动机本身的耐久性和国外相比还比较低,使得我国燃料电池客车耐久性(3000h)和寿命明显低于国外燃料电池客车(10000h)的水平。

目前我国已经装车的燃料电池发动机,尚未采用高功率密度的金属双极板,而采用的是碳板或者复合板。与国外采用碳板或者复合板的燃料电池发动机相比,我们的发动机功率密度基本相当,在1kW/L
的水平;但与采用金属双极板的电堆相比,功率密度差距明显;国外基本在2.5kW/L~3kW/L的水平。我国的燃料电池发动机的耐久性和国外有明显的差距,国外的电堆在客车工况下已经寿命达到了
18000小时,我们的电堆寿命还只有几千小时。在燃料电池发动机关键零部件方面,我国与国外水平相比差距较大,基本没有成熟产品,产业链配套体系很不完善,而这些附件非常重要,是影响电堆性能和寿命的关键。其中空压机组件(包括空压机加上空压机电机等)不仅是限制燃料电池发动机功率密度(从而降低成本)的重要原因之一,也是影响发动机的可靠性和耐久性的重要部件。又如氢气再循环泵是解决电堆水管理的重要部件,也是影响燃料电池发动机的耐久性的重要部件,但是我国尚未有研发并批量生产的企业,需要针对这些零部件开展研制攻关和国际合作。

燃料电池行业深度研究报告

燃料电池行业深度研究报告

​世界主要汽车工业发达国家都制定了氢能基础设施的发展技术路线图,并由能源公司牵头大力建设加氢站等基础设施,我国目前还没有明确的加氢站等基础设施的建设规划。国外已经发展到70MPa的车载储氢系统和对应的加氢站,我国目前还只有35MPa,也限制车载氢系统的储氢能力。

燃料电池行业深度研究报告

因此,总得来看我国燃料电池行业的发展主要限制因素在于燃料汽车行业配套设施的不完善以及部分关键零部件技术水平较低。但从另一个方面看,也意味着燃料电池行业目前尚处于行业发展初期,未来市场前景具有很大的空间。

四、燃料电池行业前景分析

1.新能源汽车补助政策分析

2016年12月30日,财政部官网对外发布了四部委《关于调整新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》,该通知自2017年1月1日起实施,至此,业内苦盼的新能源汽车补贴政策最终尘埃落定。

新能源乘用车,影响较小

乘用车补贴变化不大,新补贴的出现,延续了以往补贴退坡的态势,继续按照补贴既定退坡机制下降20%。

燃料电池行业深度研究报告

​增加动力电池系统的质量能量密度要求(不低于90Wh/kg,对高于120Wh/kg的按1.1倍给予补贴)及能耗指标要求。

新能源客车,影响较大

砍掉续航低于200KM的纯电动客车,新政策要求“纯电动客车(不含快充和插电式混合动力客车)续驶里程不低于200公里(等速法)”

补贴额度调整,其补贴最高上限由2016年的60万元下调到30万元。

增加电池总质量比例要求。

单位载质量能量消耗量(Ekg)不高于0.24Wh/km·kg。电池系统总质量占整车整备质量比例(m/m)不高于20%。非快充类纯电动客车电池系统能量密度要高于85Wh/kg,快充类纯电动客车快充倍率要高于3C,插电式混合动力(含增程式)客车节油率水平要高于40%。

新能源专用车,分段补贴

燃料电池行业深度研究报告

​新能源货车和专用车补助标准从原来的每千瓦时补助1800元,调整为分段补助,且有一定程度的下滑,下调幅度为16%~44%。中央单车补贴上限为15万元,即包括地方补贴的情况下最高补贴为22.5万元。

燃料电池汽车,补贴不退坡

燃料电池行业深度研究报告

​2.我国客车行业发展情况分析及市场前景预测

由于燃料电池行业的主要下游应用是燃料电池客车,因此我们通过对我国客车行业的分析来简介分析燃料电池行业的未来发展情况。

根据中国汽车工业协会发布的数据显示,2015年我国客车整车累计销售为59.54万辆,同比增长12.42%。可见未来几年我国客车市场仍处于增长期。

燃料电池行业深度研究报告

​值得注意的是我国新能源客车行业在2015年销量达到7万辆,同比增长244.83%。

燃料电池行业深度研究报告

​虽然根据最新的补贴政策来看对客车的影响较大,但在燃料电池方面的补贴政策没有变化,因此在未来节能环保的大趋势下,燃料电池客车或将替代电动客车成为新能源客车增长的主力。

我国燃料电池汽车一直处于示范运行阶段,技术上仍在跟踪国际先进水平。我国燃料电池客车的推广落后于欧美,福田欧辉百辆客车订单对燃料电池客车市场化具有重要意义。欧美很早就开始投入燃料电池的使用。根据罗兰贝格的报告,欧洲目前共有84辆燃料电池客车,分布在8个国家的17个城市和地区,预计到2020年,这一数量将增至400以上。美国能源部的报告显示,美国目前正在示范运营的燃料电池客车共24辆,分布在9个城市。相较而言,我国燃料电池客车规模则小得多,均属于示范项目,而没有进入正式商业化运营。2016年五月,福田欧辉公告称,已获得有车(北京)新能源汽车租赁有限公司购买100辆氢燃料电池电动客车的订单。福田欧辉也因此成为了第一个签订全球最大批量氢燃料电动客车订单的公司。这批燃料电池大巴的续航里程可达250~500公里,加一次氢气可用1~2天,性能与国外车型基本相当。在我国推出多项燃料电池政策的背景下,百辆燃料电池客车的投放无疑具有划时代意义,有望加速我国燃料电池客车商业化进程。

3.燃料电池行业发展前景预测

受益于我国燃料电池客车的商业化开始,燃料电池行业将直接受益,2015年我国燃料电池出货量10.5MW,同比增长14.13%。可见目前燃料电池行业还处于行业发展初期,借鉴新能源纯电动汽车行业的发展经验来看,在时机成熟时,燃料电池行业将迎来井喷式发展。

燃料电池行业深度研究报告

​根据国务院发布的《中国制造2025》规划中提到的,关于燃料电池汽车行业的发展,到2020年,生产1000辆燃料电池汽车并进行示范运行;到2025年,制氢、加氢等配套基础设施基本完善,燃料电池汽车实现区域小规模运行。而2015年国内燃料电池客车销售量仅为10辆,因此未来市场前景空间巨大。

据2016年下半年发布的《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书(2016)》预计,到2020年,我国加氢站数量将达到100座,燃料电池车辆将达到10000辆,行业总产值将达到3000亿元。按照每辆燃料电池车50KW的单车使用燃料电池量,预计到2020年燃料电池汽车方面燃料电池需求量将达到500MW,年复合增长率将达到116.55%。

五、燃料电池行业壁垒分析

(1)核心技术壁垒

氢燃料电池汽车动力研发属于循环经济、能源交通领域的前沿课题。要想建立完整的动力系统开发条件,必须要拥有关键技术突破、成果转化和学术交流等,还需要拥有较完备的科研开发平台。新进入该行业的企业很难在短时间内拥有这些资源。

从全球的角度来看,氢燃料电池的关键技术基本攻克,目前的主要任务是降低成本。当前主要从材料和规模化生产两个角度来降低成本。材料方面,目前主要工作是减少贵金属铂的使用。如丰田方面已经可以将铂的用量减少到
30%,大大降日本在这方面的进展较快,

低了燃料电池电堆的成本。规模化生产方面,2014年底丰田MIRAI燃料电池汽车的推出,大大推动了燃料电池汽车产业的发展。按照美国能源部《2013
Fuel
CellTechnologiesMarketReport》的测算,以年产50万套计算,燃料电池系统的成本达到$30/kW的水平时,燃料电池在成本上将与传统内燃机具有相当的竞争力。目前的水平是燃料电池系统成本2013年达到$55/kW,预计2020年将达到$40/kW。

(2)客户资源壁垒

燃料电池产业链上的企业只有通过长期的研发以及拥有的先进专利技术才能逐步建立起稳定、忠诚的客户资源。客户对产品的使用习惯、对供应商的熟悉,以及对服务和技术应用功能的延续性需要,使其对原有服务厂商和产品容易形成依赖。新的行业进入者很难在短期内培养出稳定、忠诚的客户资源。

(3)人才壁垒

燃料电池动力系统专业性极强,这就对燃料电池动力系统解决方案提供商的研发、实施和维护队伍提出了很高的要求。到目前为止,国内高校中相关专业非常少,每年培养出的人才很有限,导致新进入的企业面临人才瓶颈的制约。

(4)专利壁垒

专利授权量是衡量一个特定产业创新水平和研发项目成功与否的重要标志。2002年以来,燃料电池技术一直是全球清洁能源技术知识产权最热门的发展领域。在国内,只有少数企业在燃料电池汽车领域的研发水平非常强劲,专利的授权量远超过新进入的企业。

六、燃料电池行业相关政策分析

燃料电池行业在我国及其他国家属于新兴产业,其所涉及的法律法规及政策均散见于各项政策当中:

燃料电池行业深度研究报告

燃料电池行业深度研究报告

燃料电池行业深度研究报告

燃料电池行业深度研究报告

​近日印发的《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》对燃料电池车的发展寄予更高期望,与“十二五”规划相比,新规划重点提到:要系统推进燃料电池车的研发与产业化;推动高性能低成本燃料电池材料和系统关键部件研发;推动车载储氢系统以及氢制备、储运和加注技术发展,推进加氢站建设。规划还明确,到2020年,要实现燃料电池车批量生产和规模化示范应用。另外,在新能源车补贴政策调整中,燃料电池车补贴也并未退坡,可见国家政策扶持方面倾向于发展燃料电池车。

七、燃料电池行业投资建议

中国燃料电池产业未来几年将步入快速发展期,随着产业发展的推进,国内电堆主要部件的国产化将是主流,而燃料电池核心系统是电堆,其成本占整个燃料系统的60%;催化剂(53%)、气体扩散层(13%)、质子交换膜(11%)等又是电堆的主要材料。目前虽然主要材料还是依赖进口,但是国内仍有企业在积极开拓材料国产化。

因此相关催化剂、质子交换膜等关键电堆部件的上市公司将值得我们关注。

目前,世界各国氢燃料电池汽车应用的最大障碍是缺乏氢气加注站。截至2013年年底,投入使用的全球加氢站总数已达到208座,计划再建造127座。而目前我国的加氢站仅有2座,建设地在一线城市北京和上海,并且都只是示范工程,与国外的氢高速公路(一条具多座加氢站的公路)相比差距甚远。虽然中国政府对于日加氢能力不少于200公斤的新建燃料电池汽车加氢站将每座补贴
400万元,以鼓励各地建设加氢站,但反应平平。

因此未来随着政策方面在燃料电池汽车行业的扶植力度逐步加大,未来在加氢站方面的补贴力度有望再度加强,因此相关产业的上市公司值得关注。

综合来看,参照新能源汽车行业发展模式,我们认为未来燃料汽车行业快速发展最先受益的为上游的燃料电池以及加氢站相关产业链。

八、燃料电池行业相关上市公司简介

燃料电池行业深度研究报告

九、风险提示

1、燃料电池行业发展不及预期;

2、政策补贴方面发生大幅度的变化,比如下调补助额度;

3、关键技术方面攻关进度较慢,导致行业发展遇阻;

4、汽车行业发展不及预期。

澄泓研究·新视界工作室

   
新视界,我们用心看透复杂,让您轻松看到简单。

秉承让研报变诚实,使投资更简单的理念,研讨市场方向、把握投资机遇、挖掘潜力个股。专注但不限于新能源与环保,用多重维度的专研,去解析变化万千的市场。新视界工作室,用“诚实”谱写,让“简单”说话,带给您投资研习的美丽新世界。

免责声明

利益披露:工作室部分成员已持有文中所涉及的股票或其他投资组合。

工作室的系列报告的信息均来源于公开资料,我们对这些信息的准确性和完整性不作任何保证,也不保证所包含的信息和建议不会发生任何变更。我们已力求报告内容的客观、公正,但文中的观点、结论和建议仅供参考,报告中的信息或意见并不构成所述证券的买卖出价或征价,投资者据此做出的任何投资决策与本公司和工作室以及下属作者无关。