2019年以来中国燃料电池技术、市场进展及未来投资策略分析[图]

    一、燃料电池技术与市场进展

    燃料电池（FuelCell）是一种将外部供应的燃料和氧化物中的化学能通过电化学反应直接转化为电能、热能和其它反应产物的发电装置。按不同的电解质，燃料电池可分为质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池等。其中，电堆是质子交换膜燃料电池系统的核心部件，主要由单电池由堆栈的方式构成。单电池包括双极板、膜电极、密封圈。膜电极包括质子交换膜、催化剂和气体扩散层。

    膜电极是燃料电池电化学反应最重要的基本单元，它的结构设计和制备工艺技术是燃料电池的关键技术，决定了电池的工作性能。

    膜电极是多相物质传输和电化学反应的场所，决定了质子交换膜燃料电池的性能、寿命和成本。高性能的膜电极应具备：1）最大限度地减少气体传输阻力，使得反应气体顺利从扩散层到催化剂层发生电化学反应；2）形成良好的离子通道，降低离子传输阻力；3）形成良好的电子通道；4）气体扩散层应保证良好的机械强度及导热性；5）质子交换膜具有高质子传导性和良好的化学稳定性、热稳定性及抗水解性。

    近年来，国家和地方政府出台一系列氢能与燃料电池相关政策与规划，中国氢能与燃料电池产业链发展迅速。　

中国质子交换膜燃料电池膜电极技术与市场进展

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    相关报告：智研咨询发布的《2019-2025年中国氢燃料电池行业市场专项调研及投资前景预测报告》

    （一）、膜电极是核心部件，国内外差距仍显著

    膜电极是燃料电池电堆最核心的部件。膜电极是燃料电池电化学反应最重要的基本单元，它的结构设计和制备工艺技术是燃料电池的关键技术，决定了电池的工作性能。从成本结构来看，膜电极在燃料电池电堆成本中占有60%以上的比重，其国产化程度与规模化生产是燃料电池降成本的突破点。

燃料电池系统成本结构拆解

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    国产膜电极与国外差距明显。膜电极是燃料电池中技术门槛最高的一环。当前，石墨双极板和密封层已实现国产化，但用于乘用车的金属双极板、催化剂、质子交换膜和气体扩散层仅能少量生产，几乎被国外所垄断，国内外技术差距较大。

我国膜电极性能与外国相比仍存在差距

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    膜电极的性能可通过体积功率密度、额定电流、燃料电池催化剂铂含量、燃料电池车载工况寿命、质子交换膜厚度等指标来判定：体积功率密度是指燃料电池能输出最大的功率除以整个燃料电池系统的体积，我国燃料电池体积功率密度与国外差距明显。铂作为燃料电池的催化剂，可以催化氢气和氧气的反应，以帮助将燃料气通过反应转化为电能，由于铂对于燃料电池的重要性以及其自身昂贵的价格(约200元/克)，因此燃料汽车铂载量对于整车的价格影响重大，国内燃料电池铂载量约为0.5-0.8g/kw，国外可以达到0.3-0.5g/kw，我国在铂载量上仍有很大改进空间。质子交换膜是燃料电池的关键组件之一,其电导率直接影响燃料电池的电池性能。质子交

    换膜的厚度决定其质子电导率大小，我国生产的产品与国外先进水平仍有差距。

    （二）、行业格局：国产化进程加速，国企规模化生产可期

    膜电极国产化进程加速。国内企业膜电极的供应商分为两类：一类是以丰田和巴拉德为代表的、自给自足的燃料电池企业；另一类是专业膜电极供应商，国外龙头企业为有3M、JohnsonMatthey、Gored等，国内以武汉新能源和鸿基创能为代表，其他企业如昆山桑莱特、南京东焱氢能、苏州擎动等企业也参与了膜电极的研发。

膜电极研发单位及其性能

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    武汉理工新能源已实现规模化量产，年产量达到12万片，建成的自动化膜电极生产线产能达到2万平米/年。其在全球有超过100名客户，产品大部分出口到美国的PlugPower公司，产品质量已得到国内外广泛认可。鸿基创能同样在膜电极领域处于领先地位。公司签订的国际新型膜电极产业化合作项目于2019年3月全面竣工。该项目产品的功率密度达到1.2W/cm2，是膜电极国产化进程的重大突破，有效填补了中国高能量密度膜电极制造的空白。预计该项目产能达到10万平米/年，初始年产值可达6-10亿元，2020年有望实现大规模产业化。苏州擎动动力科技于2019年2月宣布其自主研发的国内首套“卷对卷直接涂布法”膜电极生产线正式投产，该生产线可年产膜电极100万片，预计产值达3亿以上。

    （三）、配套：加氢站建设滞后于国际水平，看好未来发展

    加氢站是支撑燃料电池汽车产业发展必不可少的基石。燃料电池汽车的发展和商业化离不开加氢站基础设施的建设。若没有完善的加氢站基础设施布局，则很难支撑起燃料电池车应用规模的扩大，因此加氢站的建设是产业发展的关键因素。

    加氢站正逐步实现全球布局。2018年全球加氢站新增48座。截止到2018年底，全球加氢站数目达到369座。分地区来看：欧洲152座，亚洲136座，北美78座。在全部369座加氢站中，有273座对外开放，可以像任何传统的零售站一样使用；其余的站点则为封闭用户群提供服务，比如公共汽车或车队用户。分国家来看：日本、德国和美国位居前三位，中国排名第四。各国在短期内将要部署更多的加氢站计划，新加氢站数目也在平稳增长。全球新增加氢站计划较大的有德国（38座）、荷兰（17座）、法国（12座）、加拿大（7座）、韩国（27座）、中国（18座）。

全球加氢站数目（分地区）

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全球加氢站数目（分国家）

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    国内加氢站数量少，建设布局待完善。由于认识、安全、审批等多方面原因，与西方国家相比，中国的加氢站布局和建设仍处于缓慢起步阶段。截至2019年3月，我国已投产的加氢站为23座，从地域分布来看，主要集中在广东、江苏、上海、湖北、河北等地，并未实现全国范围的覆盖。未来加氢站的建设数量及地域分布还有待完善。

全国各省份加氢站数目

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    近年来加氢站建设提速。2016年初，国内仅有北京永丰、上海安亭和郑州宇通3座正在运营的加氢站。近2年政府大力推进加氢站项目建设，分别于2017年和2018年新增5家和10家。截至2018年12月，中国共有25座建成的加氢站（其中3座已拆除），另有多座在建，但多数仅供示范车辆加注使用，暂未实现全商业化运营。此外，全国各地很多城市的加氢站也都在建设/规划中，明年预计将达到100座左右。加氢站建设提速将给氢燃料电池产业发展带来保障。

国内部分建成运营加氢站情况

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    政策红利驱动各省市加快建设规划。2016年工信部组织制定的《节能与新能源汽车技术路线图》中指出，到2030年中国加氢站数量将超过1000座。在政策红利驱动下，各地方政府加快了氢能产业布局，并在加氢站建设方面做出了明确的数量规划。

部分省市加氢站建设规划省/市2020

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    建设成本阻碍发展，油氢合建站有望降成本。国内加氢气站稀缺的主要原因有二：一是建设加氢站所需的关键部件大多依靠进口，二是由于建设用地、行政审批等原因，其建设成本较高。2016年南海首次与中石化、中石油合作，在现有加油站基础上合建加氢加油站。从成本上看，新建一个加氢站需要成本至少1000万元以上，而在加油站基础上增设一个加氢装置只要500万元。油氢合建站的创新模式，不仅大大节约了加氢站的土地建设成本，在人力成本与周边配套设施上也有很强的协同性，为加氢站发展扫除阻碍。

加氢站建设成本

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    舜华新能源从2004年起就开展氢能技术研发及推广，也是最早开始布局加氢站建设及加氢设备的企业。其参与的加氢站接近20座，其中17座固定加氢站，深度参与的有14座。公司通过建立合资公司的形式，在氢能源产业链的上下游积极进行布局，加快产品、技术、服务和品牌的渗透，为车载供氢系统和加氢站业务的发展打造坚实基础。富瑞氢能是一家专注于氢能基础设施的装备制造公司。2016年由富瑞特装与程寒松教授合资成立，旨在推进有机液态储氢技术的商业化，但由于当时市场和技术都不成熟，产业化不顺利，于2017年3月正式从合资公司退出。虽然当前全球已有16座液态加氢站，但国内仍以高压储氢加氢站建设为主流，富瑞氢能填补了我国在液态储氢加氢站领域的空白。2018年6月，由富瑞氢能发起，联合同创伟业基金、海天气体成立合资公司江苏氢源天创，致力于大型民用商业化氢液化工厂的投资建设和运营，以及液氢的物流运输和液氢加氢站的建设运营。目前富瑞氢能8.5吨/天氢液化工厂项目仍在陕西建设中，一旦落地成功，有望成为国内液氢领域第一个大型商业化示范项目。氢枫能源成立于2016年5月，虽成立时间较短，但其核心团队均出自国内外知名气体公司，实力不容小觑。公司的发展战略是用薄利抢占市场，目前已在上海、如皋、张家港、十堰、中山、佛山、聊城、武汉等城市布局加氢站，截至2018年底，已经完成6座自建站、4座承建站的建设，目前仍有若干在建项目进行中。公司同时布局上游产氢供氢、储氢行业与下游加氢站运营管理平台，成功实现整个加氢站产业链闭环。

    二、燃料电池行业发展投资策略分析

    （一）、区域集群+地方政府政策扶持助力发展

    1、当前行业呈现区域集群特点，区域协同性发展优势明显

    目前，我国燃料电池行业呈现出较强的区域性特点，在具备能源、技术、市场等优势的区域内，由地方政府和产业链各环节企业共同推动，优先集中发展起来，从氢能制储配套、上游零部件研发生产，到下游整车应用，形成了一系列燃料电池产业集群，包括京津冀、华东、华中、华南、西南、东北、西北等地区。其中，发展势头最为强劲的四大集群区域分别为京津冀集群、华东集群、华中集群和华南集群。

我国燃料电池四大主要产业集群

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    四大产业集群的形成与其能源储备和氢能生产能力、技术人才资源、落地应用场景等各方面优势息息相关。例如，河北、湖北、山东面临新旧经济动能转换；山西有丰富的煤炭资源，便于“煤制氢”，同时面临资源型地区经济转型；长三角、珠三角一直是高新企业聚集地；华北、华东和中南地区则是货运集聚地，燃料电池商用车落地的可行性较强。在此基础上，几大集群内部的燃料电池企业、科研机构、加氢设备及地方政府形成较为稳定的合作关系，成为短期内我国燃料电池行业发展的主要模式。位于产业链区域集群的企业，无论在技术领域还是市场推广都具备相当大的优势。

    2、地方政府政策助力，推动企业发展

    地方政府纷纷出台燃料电池行业发展具体规划，明确燃料电池市场推广的阶段性目标，政策力度大，对未来预期乐观。截至2019年5月份，上海、苏州、宁波、武汉、佛山以及山东、山西等主要省市发布关于燃料电池汽车保有量、行业产能规划等一系列量化发展目标，行业市场空间拓展路径进一步明晰。其中，在燃料电池车保有量方面，7大主要省市的地方规划累计规模已超出国家总体规划。地方政府的扶持政策进一步保证该区域内燃料电池企业的发展前景。

我国主要省市燃料电池车保有量规划省

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我国部分省市氢燃料电池产值规划

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    （二）、短期内，绑定下游优质客户的企业成长机会大

    从我国燃料电池行业现状看，一方面，通过规模化量产以降低工艺成本是行业进一步发展的关键；另一方面，不同于海外的市场化模式，国内燃料电池商用车刚起步，受政策和政府补贴影响更大，燃料电池供应商企业与政府和新能源整车厂商的关系资源显得更为重要。借鉴我国动力锂电池的发展历程，我国动力电池车的产业化极大地推动了锂电池企业的技术进步和销量提升，与下游车企的配套是锂电池企业获得市场认可并放量崛起的重要因素。2013年以前，全球动力电池市场被日韩巨头垄断，宁德时代正是凭借为宝马供货、与宇通签署排他性战略协议而获得市场认可，随后成为北汽最大的电芯供应商，并与上汽、长安、东风等自主车企绑定资本合作关系，由此拉动电池产销量在2013-2015年的快速增长并走上龙头地位。

    故判断，短期内绑定下游优质客户的燃料电池企业将一方面享受下游整车的放量红利，实现增量降成本，一方面在实际运行中获得更多市场验证机会，提升产品性能，成长机会大。

    （三）、长期应关注产业链中掌握核心技术的企业

    1、当前产业链布局模式：全产业链布局VS深耕细分领域

    从产业链布局看，我国燃料电池企业主要采取两类模式，一是全产业链布局，往产业链上下游拓展，实现规模扩张和联动效应；二是深耕细分领域，持续提升产品性能构建优势。目前我国燃料电池龙头企业多采取全产业链布局模式，究其原因有二，一是我国燃料电池产业仍处起步阶段，产业链配套不完整，加之燃料电池产业上下游依赖性极强，上游材料直接决定中游系统的核心性能，下游及加氢配套设施扼制中上游的量产进程，故企业通过纵向拓展来完善产业链以带动自身主业发展；二是全产业链布局下企业有望迅速扩大规模，并降低交易成本，实现更大利润空间。当前，美锦能源、雄韬股份、潍柴动力等企业的全产业链布局较为突出。

    深耕细分领域的布局模式则见于少数专注生产上游材料的企业：其中一类为研发能力强，持续投入以求突破细分领域瓶颈而形成竞争力的企业，如十余年专注研发膜电极的武汉理工新能源；另一类企业在其他主营业务上积累了优势，将其应用到燃料电池产业中与之协同的某一细分环节，如专注做质子交换膜的东岳集团，它主营聚四氟乙烯高分子材料和环保制冷剂，是亚洲规模最大的氟硅材料生产基地、中国氟硅行业的龙头企业，借助业务协同优势进入质子交换膜领域，并自2013年为奔驰、福特联合开发供应。由于细分领域空间相对较小，过硬的技术和产品性能才是此类企业的核心竞争力。

    2、长期看，掌握核心技术的企业占据优势地位

    参照海外电堆龙头企业巴拉德的国际地位，产业链上掌握核心技术的企业将具备更高的话语权和议价能力。作为全球少有的掌握膜电极制备和生产技术的企业，巴拉德通过技术转让授权、销售燃料电池模块和膜电极等，自2013年以来从中国至少获得4.4亿美元收入，其中技术授权收入占1.68亿美元，同一技术多家授权，且不包括核心膜电极技术。巴拉德正是通过锁定核心部件技术，并加大下一代技术研发，凭借技术优势构建壁垒，充分掌握市场导入权。

    从我国燃料电池行业现状看，短期内我国以市场换技术、以规模换成本，依靠技术引进快速推进产业化，吸引更多企业进入，后期发展则需靠自主技术进步来推动，通过国产化进一步降本，在全球竞争中掌握主动权，摆脱受制于人的局面。该路径也可从我国锂电池上游四大组件的自主化发展历程中得到体现：从全面依赖海外进口，到通过自主攻关，突破日韩龙头的垄断，达到全球产量与质量前列，迫使日韩产品失势，价格大幅下跌。由此在长期内掌握核心技术的燃料电池企业，终将脱颖而出，占据优势地位。