燃料电池行业深度报告：产业化进程加速，国内供应商将充分受益.pdf

本公司具备证券投资咨询业务资格， 请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 1 Table_Summary 报告摘要 ： 氢能源是下一代 清洁 能源，我国氢 资源丰富，氢能 发展利用前景广阔 全球正经历从化石能源向氢能等非化石能源过渡的第三次能源体系重大转换期，氢能 源绿色清洁，热值高达汽油的三倍，是理想的能量载体和清洁能源。氢能源的利用对我国具有中长期战略意义，短期能够降低汽车尾气排放 保护环境 ，中长期可以降低石化能源对外依赖。我国每年产氢约 2200 万吨，占世界氢产量的三分之一，具有全球最大规模的氢资源。当前我国大部分氢气应用于工业领域，氢能源的使用仍有极大待开发潜力。 国内外扶持政策不断释放，燃料电池汽车迎 重要机遇期 燃料电池汽车是氢能源利用极具成长性的下游行业，相比纯电动汽车充电时间较长，燃料电池汽车 加氢快， 具有能源补给的时间优势。世界主要发达国家都积极推进氢能和燃料电池产业发展，我国政策也对燃料电池汽车持续加强战略支持，根据中国节能与新能源汽车产业技术路线图，我国规划到 2030 年燃料电池汽车保有量达到 100 万辆 ，加氢站超过 1000 座，燃料电池汽车迎高速增长。 燃料电池汽车有望复制纯电动汽车发展路径，商用车领域有望率先放量 我国燃料电池汽车仍处于初始导入阶段， 产业发展 速度 依赖于产品成熟 度 和成本降低 。参考我国锂 离子 电池纯电动汽车 的发展路径， 从 2009 年开始导入， 2013-2015 年 产销量迎来爆发 。 我们预计燃料电池汽车有望通过产业链的规模化生产实现综合成本持续降低。由于目前我国加氢站建设数量仍较少，预计 行驶路径较为固定的 商用车燃料电池应用将会率先放量 。 燃料电池系统产业化进程加快，国产化率持续提升 当前燃料电池系统成本仍较高，随着生产规模扩大成本 将 快速下降。根据美国能源部测算， 目前电堆成本约 120 美金 /千瓦， 当燃料电池发动机年产量达到 50 万套时，燃料电池电堆及发动机成本可分别下降至 19 美元 /千瓦及 45 美元 /千瓦。我国燃料电池系统已实现了国产化，燃料电池系统的核心 -电堆环节国产化率也持续提升，随着燃料电池汽车销量持续提升，预计 国内燃料电池汽车 核心零部件公司将充分受益。 投资建议 燃料电池汽车行业的发展将带动产业链国内供应商快速成长，建议关注燃料电池 电堆及系统龙头企业亿华通， 建议 关注燃料电池系统、压缩机、催化剂等 领域 优质公司雪人股份、鲍斯股份、雄韬股份、贵研铂业，燃料电池商用车已有较好商业化基础，建议关注潍柴动力、宇通客车、中通客车。 风险提示 政策不达预期，加氢站建设进度不及预期，关键设备技术进步及成本下降不及预期，氢能及燃料电池产业链重大安全问题。 Table_Invest 推荐 首次评级 Table_QuotePic 行业与沪深 300 走势比较 资料来源： WIND，民生证券研究院 Table_Author 分析师： 于潇 执业证号： S0100520080001 电话： 021-60876734 邮箱： yuxiaomszq Table_docReport 相关研究 Table_Title 电力设备与新能源 行业 行业研究 /深度报告 产业化进程加速，国内供应商将充分受益 燃料电池 行业深度 报告 深度研究报告 /电力设备与新能源 行业 2020 年 11 月 2 日 本公司具备证券投资咨询业务资格， 请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 2 Table_Page 深度 研究 /电力设备与新能源 行业 盈利预测与财务指标 代码 重点公司 现价 EPS PE 评级 10 月 30 日 2019A 2020E 2021E 2019A 2020E 2021E 688339 亿华通 -U 144.97 1.21 0.86 1.41 120 169 103 暂未评级 002639 雪人股份 5.64 0.08 - - 71 - - 暂未评级 002733 雄韬股份 16.26 0.49 0.17 0.67 33 96 24 暂未评级 300441 鲍斯股份 9.19 -0.22 0.35 0.43 -42 26 21 暂未评级 600459 贵研铂业 21.3 0.56 0.89 1.16 38 24 18 暂未评级 000338 潍柴动力 15.13 1.15 1.25 1.38 13 12 11 暂未评级 600066 宇通客车 16 0.88 0.57 0.89 18 28 18 暂未评级 000957 中通客车 6.76 0.06 - - 113 - - 暂未评级 资料来源：公司公告、民生证券研究院 （暂未评级公司盈利预测来自 Wind 一致预期） 本公司具备证券投资咨询业务资格， 请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 3 Table_Page 深度 研究 /电力设备与新能源 行业 目录 一、我国氢能源发展利用前景广阔 . 4 1、氢能源：下一代基础性能源材料 . 4 2、我国具有全球最大规模的氢资源 . 5 二、燃料电池是氢能源的重要应用 . 10 1、氢能源的重要应用 -燃料电池 . 10 2、氢能源利用涉及到的关键技术 . 14 三、国内外政策不断释放，燃料电池汽车处于 爆发前夕 . 20 1、主要发达国家和我国都对燃料电池汽车提出了积极的发展规划 . 20 2、燃料电池产业发展依赖于产品成熟和成本降低 . 23 3、燃料电池汽车处于爆发前夜，有望复制纯电动汽车发展路径 . 26 四、氢能源及燃料电池产业链 . 30 1、氢能产业链：加氢站网络是燃料电池汽车发展重要条件 . 30 2、燃料电池的核心部件：电堆 . 31 3、催化剂是减少电堆成本的关键 . 34 4、双极板对电池性能影响较大 . 35 五、重点公司 . 36 1、亿华通：专注燃料电池发动机系统，手握技术和市场双重先发优势 . 36 2、 雪人股份：压缩机领先企业，切入燃料电池设备及零部件领域 . 38 3、雄韬股份：积极布局燃料电池，彰显战略雄心 . 39 4、鲍斯股份：压缩机优质企业，潜在空压机供应商 . 40 5、贵研铂业：燃料电池催化剂标的，样品处于验证阶段 . 40 6、潍柴动力：携 整车市场与品牌优势，燃料电池布局加速 . 41 7、宇通客车：客车龙头，燃料电池布局先发制人 . 41 8、中通客车：掌握燃料电池发动机集成技术，产品实现批量稳定出货 . 42 六、风险提示 . 42 插图目录 . 43 表格目录 . 44 本公司具备证券投资咨询业务资格， 请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 4 Table_Page 深度 研究 /电力设备与新能源 行业 一、 我国 氢能源 发展利用前景广阔 1、 氢能源 ： 下一代基础性能源材料 国际能源转型一直沿着从高碳到低碳、从低密度到高密度的路径进行，而氢气是目前公认的最为理想的能量载体和清洁能源提供者。氢气无毒无害，反应物为水，绿色清洁，热值高，相当于汽油的三倍，被誉为“ 21 世纪的终极能源”。 我国氢能源产业链的发展已被置于历史新高度。 过去两年内，国家部委对氢能源燃料电池展开密集调研。 2018 年 12 月，财政部副部长刘伟带队到上海市实地调研新能源汽车行业，特别是燃料电池产业情况。 2019 年 4 月，工信部副部长辛国斌赴广东开展新能源汽车产业发展规划（ 2021-2035 年）编制调研。 在 2019 年，政府工作报告提到“推动充电、加氢等设施建设”，这是氢能源首次写入政府工作报告。 氢能源的利用对我国具有中长期战略意义 。 从氢能源开发推广来看，日本、德国均为技术和产业应用领先国家。李克强总理参观丰田氢燃料电池之后，调动多个部委资源开产氢能源的调研和市场开发。 短 期：降低汽车尾气排放，城市环境保护 。 以北京市为例，机动车排放了全市 58的氮氧化物、 40的挥发性有机物和 22的细颗粒物。氢能源自柴油发动机应用的车辆市场具有推广价值，而柴油发动机车辆在港口 /码头、城市公交、跨城货运等领域带来显著的污染。 中长期：降低石化能源对外依赖。 中国石油集团经济技术研究院发布 2018 年国内外油气行业发展报告 中提到 ， 2018 年中国的石油进口量为 4.4 亿吨，石油对外依存度升至69.8；天然气进口量 1254 亿立方米，对外依存度升至 45.3%。 图 1: 氢能 源 利用场景全貌 资料来源： 日本东芝 ，民生证券研究院 本公司具备证券投资咨询业务资格， 请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 5 Table_Page 深度 研究 /电力设备与新能源 行业 2、 我国具有全球最大规模的氢资源 工业氢气提纯具备充足的氢资源 ，我国氢气产能规模全球最大 。 从氢气生产来源来看，化石资源制氢居主导地位 ， 全球主要人工制氢原料的 96%以上都来源于传统化石资源的热化学重整，仅有 4%左右来源于电解水 。从地域分布上看，亚太地区的氢气产能最大，而 我国是目前氢气产能最大的国家，也是氢气生产分布最广的国家。 目前国际制氢年产量 6300 万吨左右，我国 每年产氢约 2200 万吨，占世界氢产量的三分之一， 是 世界第一产氢大国。 图 2: 全球工业氢气原料占比 图 3: 全球工业氢气生产格局 资料来源： 中国知网 ，民生证券研究院 资料来源： 中国知网 ，民生证券研究院 我国的煤炭和天然气资源储备丰富，以上两者也是我国人工制氢的主要原料 ，占比分别为 62%和 19%。 随着煤制合成气、煤制油产业的发展，煤制氢产量逐年增多，其规模较大、成本较低，制氢成本约 20 元 /kg， 煤气化制氢 具有较大 发展潜力 。 电解水制氢在 我国氢气占比中仅占约 4%，但在 日本氢工业中占有特殊的地位，其盐水电解制氢的产能占 日本 所有人工制氢总产能的 63%。 图 4: 中国工业氢气原料占比 图 5: 日本氢能源原料占比 资料来源： 中国知网 ，民生证券研究院 资料来源： 中国知网 ，民生证券研究院 48.0%30.0%18.0%4.0%天然气醇类煤炭电解水42.6%22.1%20.6%14.7%亚太北美欧洲其他62.0%19.0%15.0%4.0%煤炭天然气醇类电解水63.0%17.0%13.0%7.0%电解水化石原料化工原料工业尾气本公司具备证券投资咨询业务资格， 请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 6 Table_Page 深度 研究 /电力设备与新能源 行业 我国氢能资源在全球范围具有一定性价比 优势。 目前我国加氢气成本大约在 70 元 /kg，较美国和日本在成本上仍较高，然而我国的汽油成本显著高于美国，从氢油比（氢气成本 /汽油成本）角度考虑有一定性价比优势。 表 1: 主要 国家氢气、汽油成本及氢油比 国家 加氢气成本（人民币元 /kg） 加汽油成本（人民币元 /公升） 氢油比 中国 70 7.5 9.3 日本 55 9.2 6 美国 65 5.6 11.7 德国 100 11.8 8.5 资料来源：高工氢电， 民生证券研究院 整理 我国氢能源的使用仍有极大待开发潜力。 当前我国大部分氢气应用于工业领域， 主要被合称氨、合成甲醇、石油炼化、回炉助燃灯消耗， 属于自产自消的模式 。 每年仅有 不到 500吨的氢气对外部市场供应和销售，氢资源利用潜力巨大。 图 6: 我国氢气主要来源及消耗途径 资料来源： 国家能源局，莫尼塔， 民生证券研究院 本公司具备证券投资咨询业务资格， 请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 7 Table_Page 深度 研究 /电力设备与新能源 行业 各类氢气来源存在一定的技术和成本差别 ，电解制氢与煤炭、天然气制氢成本仍有较大差距 。 氢气 的制备主要可分为制取氢气和提纯氢气两大类， 煤炭制氢成本最低，为 0.8 1.1元 /立方米，天然气制氢成本为 0.9 1.5 元 /立方米，我国的电解制氢发展仍处早期，成本在3 元 /立方米左右，未来还有较大下降空间。 表 2: 主要 各类氢气来源 制备成本 氢气来源形式 当前已具领先性技术路线说明 制备成本 制取氢气 煤炭 将煤炭与氧气混合加压加热实现煤气化，通过气化反应粗制合成气，再经酸性气体脱除工艺脱除 CO2、 H2S 和 COS，送至 PSA 净化，生产出满足要求的氢气。 大型规模： 0.81.1 元 /立方米 天然气 蒸汽重整法：在一定的压力和高温及催化剂作用下，天然气中烷烃和水蒸汽发生化学反应。转化气经过沸锅换热、进入变换炉使 CO 变换成 H2 和 CO2。再经过换热、冷凝、汽水分离、气体吸附等，得到满足满足要求的氢气。 中小型规模： 0.91.5 元 /立方米 电解 纯水中加入提高导电性能溶质，获得产品含量极高。 3 元 /立方米左右 提纯氢气 焦炉气提纯 焦炉气是焦碳生产过程中的副产品，大部分产能分集中于钢企。焦炉煤气组成中体积含氢气 55 60、甲烷 2327、一氧化碳 6-8等，将其中的萘、硫等杂质去除之后，使用变压吸附装置可以将焦炉煤气中的氢气提纯。 1.11.4 元 /立方米 氯碱副产气体提纯 氢气为电解食盐水生产烧碱的副产物。离子膜烧碱装置每生产 1 吨烧碱可副产 280Nm3（ 0.025 吨）氢气。在副产混合气体中， CO 含量仅 4.8%，基本不含硫化物。 1.3 元 /立方米 PDH 和轻烃裂解副产提纯 粗氢气的纯度已经高达 99.8%，仅需分离含量少量超标硫化物。 提纯难度低，成本极高 资料来源：民生证券研究院 整理 地方政府和能源企业对于工业氢气的利用有切实的发展意愿。 我国每年 弃光、弃风、弃水 等大约有 1000 亿度电 ，工业 副产氢 也有 1000 万吨 以上，对于这两个“ 1000”的利用，全国多地政府和能源企业都已积极开展相应布局。 表 3: 我国主要类型 氢气来源 典型企业相关布局 氢气来源形式 典型企业的相关布局 制取氢气 煤炭 神华集团： 1、全国最大的煤制氢生产商，年产的氢气超过 400 万吨，全球排名第一，并且拥有 80 台煤气化炉，可为四千万辆燃料电池汽车提供氢。 2、神华在氢气的生产过程中已经实现了二氧化碳的封存，实现了零排放。 3、神华集团已经建成的世界上第一套百万吨级煤炭直接液化示范工厂 ,采用两套荷兰壳牌 (Shell)公司的 SCGP 粉煤加压气化工艺 ,为煤液化、加氢稳定、加氢改质等装置提供氢气原料 ,单套日产氢能力为 313 吨 ,氢气纯度为 99.5%(mole),CO+CO220 g/g。 本公司具备证券投资咨询业务资格， 请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 8 Table_Page 深度 研究 /电力设备与新能源 行业 天然气 新奥能源： 1、新奥集团共拥有天然气运输车 500 余辆， CNG、 LNG 运输能力超过 10 亿立方米 /年，一次最大运输能力超过 1,405 万立方米。 2、新奥集团于 2017 年明确了 “高效天然气重整制氢技术 “和 “燃料电池分布式利用技术 “研发方向；承接推广 “煤催化气化技术 “、 “加氢气化技术 “并作为驱动工程服务、装备生产的重要技术因素。 3、 2019 年 3 月，上海新奥燃气与浦江气体在上海签署战略协作结构协议，一起布局氢能工业链，在长三角树立氢气出产运送基地、建造加氢站网络、建造氢能使用演示项目。 电解 长江电力： 水电发电， 2018 年与清华大学合作，开展“清洁富余水电电解水制氢产业发展规划及相关示范工程可行性研究”项目，高效利用水电资源，为布局氢能产业奠定基础。 新奥能源： 在 2018 年顺利实施了张家口氢能利用项目，建成了目前国内最大的电解水制氢项目。 提纯制氢 焦炉气提纯 美锦能源： 公司在山西成立了焦炉煤气制氢基地，炼焦过程中焦炉煤气富含 50%以上氢气，可以降低成本制氢，焦炉煤气经提纯后可为华中、华东、华南地区的加氢站和氢燃料电池汽车输送原料氢，同时公司也在布局气站与加氢站。 氯碱副产气体提纯 中泰化学： 全国大型氯碱化工企业，公司对于氯碱生产的防治污染措施主要为氯乙烯变压吸附制氢、氯化氢降膜吸收等。 PDH和轻烃裂解副产提纯 东华能源： 1、公司确立了以 LPG 销售为基础，以 LPG 深加工及氢能发展为方向的发展格局，通过上游资源掌控、中游完善分销体系和资产配套、下游开展产业综合利用等已形成完整的丙烷 -丙烯 -聚丙烯全产业链。公司充分利用 LPG 深加工项目的副产品氢气，借力区位优势，布局加氢站，打通氢能运输通道，完善氢能供应链。 2、张家港东华港城加氢站是目前江苏地区首个商业化运营加氢站，标志着氢能综合利用取得实质性进展。 3、公司 LPG 深加工项目每年副产约 6 万余吨高纯度氢气，随着宁波二期 PDH 装置的投运，未来几年公司氢气产量将成倍增长，为公司布局氢能源产业提供了重要的资源保障。 卫星石化： 1、年产 45 万吨 PDH 二期项目已于 2018 年底建成并在 2019 年 2 月投产。 2、 2018 年利用 PDH 富余氢气建成年产 22 万吨双氧水装置，主要从循环经济出发综合 利用丙烷脱氢制丙烯装置副产的氢气。 资料来源： 亿华通招股说明书 ， 高工氢电 ， 民生证券研究院 整理 我国氢能利用已具备一定技术基础 ，从航天、军用逐渐向民用推广，在华北、华东和华南等地区形成了氢能源区域产业集群。 航天领域： 航天科技集团六院北京 11 所 研制的 YF-75 氢氧发动机。 迄今为止， YF-75 发动机已参加 97 次飞行任务。 2004 年探月工程正式开展后， YF-75 发动机是嫦娥系列任务中主力装备。 2019 年嫦娥四号探测器首次在月球背面预选区域着陆，也由来自装备 YF-75氢氧发动机的长三甲系列火箭完成。 军用领域： 中国船舶重工集团 开发的燃料电池 潜艇 ， 从斯特林发动机替换为 氢 燃料电池 ，基于 质子交换膜燃料电池 和 金属储氢 技术 。 本公司具备证券投资咨询业务资格， 请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 9 Table_Page 深度 研究 /电力设备与新能源 行业 先进技术的民用化推广。 航天科技集团六院长期致力于氢能在火箭发动机领域的研究和应用，在燃料电池技术领域，拥有质子交换膜燃料电池系统动力应用、可再生能源储能应用及泵阀关键部件技术，具备了百千瓦级氢氧 /氢空及再生燃料电池系统研制能力。 中船重工七一二所 研发的首台 58 千瓦燃料电池发动机， 2019 年 5 月顺利通过中汽中心天津汽车检测中心的强制性检验 ， 这款型号为 CSIC712-FCE58A 的发动机，采用氢空质子交换膜燃料电池电堆，是七一二所面向城市客车开发的燃料电池发动机。 图 7: 我国氢能行业的产业 集群 分布图 资料来源： Ofweek 氢能网 ，民生证券研究院 本公司具备证券投资咨询业务资格， 请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 10 Table_Page 深度 研究 /电力设备与新能源 行业 二、 燃料电池是氢能源 的重要应用 1、 氢能源的重要应用 -燃料电池 氢能源为电力能源的重要载体 。电能替代是社会能源消费的长期趋势 ，氢能源最终通过电力能源实现。 合理利用氢能，一方面能 提高能源利用效率，减少能源浪费 ，另一方面可以 控制环境污染，降低大气污染和温室气体排放 。从中长期来看，加大氢能的发展利用将进一步 保障 我国 能源安全。 氢能源 的单位热值远高于汽油、柴油、焦炭等，将 满足电力能源的供给需求错配。 氢能源 的热值较高， 通过大型移动的运输设备，未来将会使 能源消耗错配 做到 极致 。 氢能 既可作为化学能源形式的长周期储备，又可于 交通领域应用在长途运输、大卡车、海洋运输 等环节 ， 还可以 应用在高温加热的工艺产业上。清华大学教授毛宗强在氢能行业会议上表示 ， 氢能的应用是多方面的，也是未来有望代替石油和天然气的清洁能源。 表 4: 主要物质的热值对比 物质 1000 千焦 /kg 千卡 /千克 干木柴 12.6 3010 焦炭 29.7 7095 酒精 30.2 7214 木炭 33.5 8003 无烟煤 33.5 8003 煤气 41.9 10009 柴油 42.7 10201 煤油 46.1 11013 汽油 46.1 11013 氢气 142.5 34043 电力 - 860/kwh 资料来源： 中国知网 ,民生证券研究院