加氢储氢设备市场空间近千亿，燃料电池商业化可期.pdf

敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 D ON GX IN G S E C U R IT IES行业研究 东兴证券股份有限公司证券研究报告 加氢储氢设备市场空间近千亿，燃料电池商业化可期 2019年 04月 28 日 看好 /维持 机械 深度 报告 投资摘要： 国外燃料电池技术进步明显，初步具备商业化条件。 从成本端来看，国外燃料电池系统规模化成本已经降至 45 美元 /kW，接近 40 美元 /kW 的战略目标，根据 DOE 的规划，到 2020 年燃料电池系统成本降至 40 美元 /kW 以下，最终商用需要成本降至 30 美元 /kW 左右。此外，新一代的燃料电池发动机 100kW 铂用量小于 10g，基本达到内燃机排放后处理铂用量水平 。 国内燃料电池 2030 年规划超百万辆，成长空间巨大 。 2018 年国内氢燃料电池产量达到 1527 辆，其中燃料电池客车占主流，产量达到 1418 辆，占比为 93%。根据此前国家发布的燃料电池技术路线图，燃料电池产业要发展以城市私人用车、公共服务用车的批量应用为主，逐步实现燃料电池汽车产业的商业化推广。根据规划，氢燃料电池汽车要在 2020 年实现 5000 辆规模示范应用， 2025 年达到 5 万辆的规划， 2030 年实现百万辆规模的商业推广 。 制氢储氢设备千亿级市场空间待起飞。 储氢是制约氢燃料 电池发展的重要问题，目前国内加氢站建设成本约 2000 万元 /座，较加油站和充电站相比成本偏高。按照规划 2030 年国内加氢站建设 1000 座，对应市场空间约 200 亿元。国内 2030 年燃料电池汽车商业推广计划超过 100 万辆，预计对应市场空间超过 5000 亿元。按照电堆成本占比 40%，储氢瓶成本占比 15%，电机成本占比 10%计算，预计 2030 年国内燃料电池电堆、储氢瓶、电机对应市场空间分别超过 2000 亿元、 750 亿元和 500 亿元 。 目前国内燃料电池仍处于发展前期，在产业链环节正在推进商业化的进程中，二级市场更多的表现为 扶持政策、行业事件及舆情热点驱动，产业链相关公司的技术进展和最近布局，以及国家层面的补贴将会对市场情绪带来较大提振。在产业链发展前期，我们密切关注燃料电池产业链的技术进展，相关上市公司的投资动态，以及政府部门的相关政策扶持。 投资策略 ： 燃料电池产业链涉及到机械行业的主要环节为加氢储氢设备，以及空压机等车载供氢系统相关部件，根据我们测算对应市场空间达到千亿级别。由于天然气储运设备与加氢储氢设备技术有相近之处，产业链发展初期，天然气设备产业链公司布局相关领域有一定优势。上市公司方面，我们推荐汉钟精机，密切关注雪 人股份、厚普股份、富瑞特装及其他积极布局加氢储氢产业链的上市公司。 风险提示： 燃料电池产业链技术进步不及预期、关键核心部件国产化不及预期、政策扶持力度不及预期。 樊艳阳 010-66554089 f anyanyang1990126 执业证书编号 : S1480518060001 研究助理： 龙海敏 021-25102859 longhmdxzq 细分行业 评级 动态 工程机械 看好 维持 半导体装备 看好 维持 锂电设备 看好 维持 机器人 看好 维持 行业基本资料 占比 % 股票家数 337 9.36% 重点公司家数 - - 行业市值 23930.77 亿元 3.68% 流通市值 17822.71 亿元 3.76% 行业平均市盈率 27.76 / 市场平均市盈率 17.60 / 行业指数走势图 资料来源： 东兴证券研究所 相关研究报告 1、机械行业报告：燃料电池系统初步具备商用化条件，关注加氢储氢设备 2019-04-18 2、机械行业报告： 3 月挖掘机数据点评：高基数下仍维持强势增长 2019-04-09 3、高端装备科创板估值体系探究：以海外公司为例2019-03-26 4、机械行业报告：工程机械事件点评：协会预警不正当竞争行为，助力成长质量提升 2019-03-25 -31.9%18.2%5/2 7/2 9/2 11/2 1/2 3/2机械 沪深 300 P2 东兴证券行业深度报告 机械 行业： 加氢储氢设备市场空间近千亿，燃料电池商业化可期 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DON GX IN G SECURIT IES目 录 1. 燃料电池产业初步进入商业化阶段 . 4 1.1 质子交换膜燃料电池最适用于车载领域 . 4 1.2 2018 年国内燃料电池汽车生 产 1527 辆，未来成长空间巨大 . 6 1.3 国外燃料电池技术进步明显，初步具备商业化条件 . 8 2. 制氢储氢技术亟待突破，相关设备成长空间巨大 .10 2.1 制氢储氢技术及相关基础设备亟待发展 .10 2.2 制氢储氢设备发展任重道远，具备较大成长空间 . 11 3. 燃料电池受政策持续扶持，国内企业布局积极推进 .15 3.1 燃料电池汽车受国家和地方政策积极扶持 .15 3.2 国内企业积极布局燃料电池汽车产业链，远期市场空间近万亿 .17 4. 投资策 略 .19 5. 风险提示 .19 表格目录 表 1: 各类燃料电池主要情况一览 . 4 表 2: 全球质子交换膜企业及产品 . 4 表 3: 燃料电池国内外主要厂家技术差异 . 8 表 4: 国内外燃料电池主要部件技术差距 . 9 表 5: 各国加氢站建设现状及未来规 划 . 11 表 6: 国内在运营加氢站情况一览 .12 表 7: 各类型氢气运输方式 .12 表 8: 国内外车载储氢瓶标准对比 .14 表 9: 不同储氢技术特点分析 .14 表 10: 国家层面近年来对于燃料电池汽车的相关政策一览 .15 表 11: 国家层面近年来对于燃料电池汽车的相关政策一览 .16 表 12: 燃料电池各产业链市场空间预测 .17 表 13: 燃料电池产业链及涉及上市 公司一览 .18 插图目录 图 1: 燃料电池产业链一览 . 5 图 2: 燃料电池整车成本构成 . 5 图 3: 燃料电池电堆成本构成 . 5 图 4: 燃料电池成本构成 . 5 东兴证券行业深度 报告 机械 行业： 加氢储氢设备市场空间近千亿，燃料电池商业化可期 P3 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DON GX IN G SECURIT IES图 5: 2018年全球氢燃料电池电堆生产企业前十名 . 6 图 6: 2018年国内 燃料电池电堆生产企业前五名（万元） . 6 图 7: 国内燃料电池汽车近年出货量（台） . 6 图 8: 中通及飞驰客车为国内燃料电池汽车出货主力 . 6 图 9: 全球燃料电池汽车销量及预测 . 7 图 10: 国内氢燃料电池汽车规划 . 7 图 11: 燃料电池系统成本变化趋势 . 8 图 12: 轻型客运车辆燃料电池与其他技术路线成本对比 . 9 图 13: 重型货运车辆燃料电池与其他技术路线成本对比 . 9 图 14: 全球燃料电池出货量（千件） .10 图 15: 燃料电池交通领域应用具备 较大成长空间 .10 图 16: 我国氢能消费及生产格局 .10 图 17: 各类型制氢成本对比 .10 图 18: 目前能源结构下燃料电池汽车仍不具备排放优势 . 11 图 19: 若煤电比例降至 20%水电解制氢具备排放优势 . 11 图 20: 目前能源结构下燃料电池汽车仍不具备排放优势 . 11 图 21: 各类型制氢成本对比 . 11 图 22: 各类车载高压储氢瓶对比 .13 图 23: 国内制氢储氢环节基础设施技术路线图 .15 图 24: 2018 年入选目录燃料电池车型分布一览 .18 P4 东兴证券行业深度报告 机械 行业： 加氢储氢设备市场空间近千亿，燃料电池商业化可期 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DON GX IN G SECURIT IES1. 燃料电池产业初步进入商业化阶段 1.1 质子交换膜燃料电池 最适用于车载领域 燃料电池是燃料中的化学能通过电化学反应直接转化为电能的装置，单体电池主要有正负两个电极（燃料电极、氧化剂电极）以及电解质组成。理论上燃料电池的能量转化效率可达 90%，实际应用中一般可以达到 40%-70%，具备环境友好、能量转换效率高，燃料来源多样，低噪音等特点。 根据电解质的不同，可以将燃料电池分为质子交换膜燃料电池（ PEMFC）、固体氧化物燃料电池（ SOFC）、熔融碳酸盐燃料电池（ MCFC）、磷酸燃料电池（ PAFC）和碱性燃料电池（ AFC）等。 表 1: 各类燃料电池主要情况一览 类型 燃料 发电效率 工作温度 比功率 （ W/kg） 适用范围 质子交换膜 氢 、 甲醇 、 天然气 50%-60% 70-80 摄氏度 300-1000 运输车辆 、 分布式发电 、 移动及备用电源 固体氧化物 氢 、 煤气 、 天然气 50%-60% 800-1000 摄氏度 15-20 辅助电源 、 大型分布式发电 碱性 氢 60%-70% 约 70 摄氏度 35-105 军事 、 航空 、 备用电源 熔融 碳酸盐 氢 、 煤气 、 天然气 40%-60% 约 650 摄氏度 30-40 分布式发电 、 电力设施 磷酸盐 氢 、 天然气 36%-42% 60-90 摄氏度 100-220 分布式发电 资料来源： EVCloud，东兴证券研究所 质子交换膜燃料电池以其 能量密度高、无运动电机部件、低腐蚀、低运行温度、快速启动等特点 ，是目前最适宜应用于车载领域的燃料电池系统 ，也被认为是最具备商业前景的燃料电池系统 。 根据氟含量，可以将质子交换膜分为全氟质子交换膜、部分氟化聚合物质子交换膜、非氟聚合物质子交换膜、复合质子交换膜 4 类。 全氟质子交换膜最先实现产业化，产能主要集中在美国、日本、加拿大和中国。 20世纪 80 年代初，加拿大巴拉德公司将全氟磺酸质子交换膜用于 PEMFC 并获得成功以来，全氟磺酸膜成为现代 PEMFC 唯一商业化的膜材料普通全氟化质子交换膜。 表 2: 全球质子交换膜企业及产品 企业 国家 产品 投产时间 杜邦 Dupont 美国 Nafion 系列 1966 年 陶氏化学 Dow 美国 XUS-B204 - 3M 美国 全氟磺酸离子交换膜系列 - Gore 美国 全氟磺酸离子交换膜系列 - 旭硝子 日本 Flemion F4000 系列，氯工程 C 系列 1978 旭化成 日本 Aciplex F800 系列 1980 东兴证券行业深度 报告 机械 行业： 加氢储氢设备市场空间近千亿，燃料电池商业化可期 P5 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DON GX IN G SECURIT IESSolvay 比利时 Solvay系列 - 巴拉德 Ballard 加拿大 BAM系列 1983 东岳集团 中国 DF988、 DF2801 质子交换膜 - 资料来源： EVCloud，东兴证券研究所 从整个产业链条看，燃料电池汽车的推广和应用涉及面广，无论对车辆本身还是对氢的制备、储运、应用等，都有较高要求。 图 1: 燃料电池产业链一览 图 2: 燃料电池整车成本构成 资料来源： EVCloud， 东兴证券研究所 资料来源： 中国燃料电池汽车发展问题研究 ， 东兴证券研究所 根据美国能源部（ Department of Energy， DOE）对燃料电池汽车的成本的系统分析，目前电堆及储氢瓶成本仍为燃料电池汽车的主要成本构成。电堆成本当中，催化剂、双基板、电解质膜是主要的成本来源。 图 3: 燃料电池电堆成本构成 图 4: 燃料电池成本构成 资料来源： 中国燃料电池汽车发展问题研究 ， 东兴证券研究所 资料来源： 中国燃料电池汽车发展问题研究 ， 东兴证券研究所 根据高工产研氢电研究所的数据， 2018 年氢燃料电池领军企业分别为巴拉德、国鸿氢能、松下、丰田、本田。 考虑到国鸿氢能主要为引进巴拉德的技术路线 ，巴拉德及其相关公司占全球燃料电池电堆生产的主流。 P6 东兴证券行业深度报告 机械 行业： 加氢储氢设备市场空间近千亿，燃料电池商业化可期 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DON GX IN G SECURIT IES图 5: 2018 年全球氢燃料电池电堆生产企业前十名 图 6: 2018 年国内燃料电池电堆生产企业前五名（万元） 资料来源： GGII， 东兴证券研究所 资料来源： GGII， 东兴证券研究所 全球氢燃料电池电堆企业总数仍相对较少且规模普遍偏小， 2018 年 Ballard 的氢燃料电池营收 9660 万美元，约 6.47 亿元人民币 ， 同比下滑 20%。 Hydrogenics 的燃料电池业务营收 1558.8 万美元，约 1.04 亿元人民币 。 丰田的燃料电池电堆销售收入约为 2.7 亿元人民币，本田的燃料电池电堆销售收入约为 2.3 亿元人民币，现代的燃料电池电堆的销售收入约为 1.1 亿人民币。 1.2 2018 年国内燃料电池汽车生产 1527 辆，未来成长空间巨大 根据 中汽协 的数据， 2018 年国内 氢燃料电池产量达到 1527 辆，其中主要集中在 12月份，其中燃料电池客车占主流，产量达到 1418 辆，占比为 93%。 图 7: 国内燃料电池汽车近年出货量（台） 图 8: 中通及飞驰客车为国内燃料电池汽车出货主力 资料来源： 中汽协 ， 东兴证券研究所 资料来源： EVCloud， 东兴证券研究所 2018 年全球燃料电池汽车销量为 5177 辆，同比增长 14.21%，国外市场以美国、加拿大、日本和韩国为主，车型主要以丰田、本田、现代等燃料电池乘用车为主。 东兴证券行业深度 报告 机械 行业： 加氢储氢设备市场空间近千亿，燃料电池商业化可期 P7 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DON GX IN G SECURIT IES图 9: 全球燃料电池汽车销量及预测 资料来源： EVCloud， 东兴证券研究所 目前日本和美国是全球燃料电池市场的主要参与者。根据日本制定的氢能与燃料电池战略路线图，计划到到 2025 年普及氢能利用市场，再用 5 年时间建立大规模的供氢体系，最终在 2040 年建成无碳排放的氢燃料电池供给体系。 美国 2005 年在联邦政府发布的能源政策法案中提出了氢能基础设施和燃料电池的研究和开发计划，要求到 2020 年氢燃料电池汽车必须具备经济性和较低的排放量，且对 2020 年之前的氢能基础设施和燃料电池技术拨款。 根据此前国家发布的燃料电池技术路线图，燃料电池产业要发展以城市私人用车、公共服务用车的批量应用为主，逐步实现燃料电池汽车产业的商业化推广。根据规划，氢燃料电池汽车要在 2020年实现 5000辆规模示范应用， 2025年达到 5万辆的规划，2030 年实现百万辆规模的商业推广。 图 10: 国内氢燃料电池汽车规划 资料来源： EVCloud， 东兴证券研究所 P8 东兴证券行业深度报告 机械 行业： 加氢储氢设备市场空间近千亿，燃料电池商业化可期 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DON GX IN G SECURIT IES1.3 国外燃料电池技术进步明显，初步具备商业化条件 丰田 Mirai 的燃料电池电堆功率密度已经达到 3.1kW/L，较 2008 年的 1.4kW/L 提升了一倍。此外，国内车用燃料电池系统功率密度也已经达到 2.0kW/L，并掌握了 -10低温启动技术。 表 3: 燃料电池国内外主要厂家技术差异 生产商家 额定功率 （ kW） 功率密度（ kW/L） 低温启动 （） 低温储存 （） Ballard 30/60 1.5 - - Hydrogenics 30 0.8 - - AFCC 30 - -30 -40 丰田 114 3.1 -30 -40 本田 103 3.1 -30 -40 现代 100 3.1 -30 -40 大连新源动力 30-40(复合双极板 ) 1.5 -10 -40 70-80(金属双极板 ) 2.4 -20 -40 上海神力 40/80(石墨双极板 ) 2.0 -20 -40 北京氢璞创能 20-50 - -10 -40 国鸿巴拉德 30/60 1.5 - - 弗尔赛能源 16/36 - -10 - 资料来源： GGII，东兴证券研究所 从成本端来看，国外燃料电池 系统规模化成本已经降至 45 美元 /kW，接近 40 美元 /kW的战略目标，根据 DOE 的规划，到 2020 年燃料电池系统成本降至 40 美元 /kW 以下，最终商用需要成本降至 30 美元 /kW 左右。此外，新一代的燃料电池发动机 100kW 铂用量小于 10g，基本达到内燃机排放 后处理铂用量水平。 图 11: 燃料电池系统成本变化趋势 资料来源： DOE， 东兴证券研究所 东兴证券行业深度 报告 机械 行业： 加氢储氢设备市场空间近千亿，燃料电池商业化可期 P9 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DON GX IN G SECURIT IES基于 2020 年的技术水平， 在年产 50 万套 80 kW 电堆的规模下， 质子交换膜燃料电池系统成本可降低到 40 美元 /kW（ 约合 260 元 /kW）， 即 80 kW 燃料电池汽车的电池系统总价约 2 万元。而按照国际能源署预测， 2030 年锂离子电池系统成本有望降低至 100 美元， 同等水平的 60 kWh 动力电池车电池系统总价约为 4 万元。 表 4: 国内外燃料电池主要部件技术差距 技术分支 国际水平 国内现状 催化剂 铂载量达到 0.19 g/kW， 0.15 mg/cm2， 已进入大规模生产阶段 铂载量约 1.1 g/kW， 0.6 mg/cm2，仅有小规模生产 交换膜 技术水平较高，由均质膜向复合膜发展 。 进行了大规模生产、垄断 技术水平有差距，开发出复合膜，尚未量产 碳纸 /碳布 已进入流水线生产 试生产阶段 双极板 导电率达到 100 S/cm， 抗弯强度约 34 MPa， 成本控制在每千瓦 510 美元（ 3366 元人民币） 尚无实用化数据 膜电极组件 电流密度达到 2.53.0 A/cm2，动态工况寿命达到 9 000 h ，成本控制在每千瓦 16 美元（ 105 元人民币） 电流密度约 1.5 A/cm2，动态工况寿命约 3 000 h，成本约每千瓦 2 000 元人民币 电堆总成 体积功率密度 3.0 kW/L 以上，轿车车载工况寿命 2 500 h 以上，商用车车载工况寿命 12 000 h 以上，总成成本每千瓦 22 美元（ 144 元人民