燃料电池系列报告之一：政策持续加码，聚焦燃料电池行业投资机会.pdf

research.stocke 1/23 请务必阅读正文之后的免责条款部分 Table_main 公司研究类模板 深度报告 报告日期： 2019 年 4 月 29 日 政策持续加码 ， 聚焦燃料电池 行业 投资机会 燃料电池系列 报告 之一 table_zw 公司研究类模板 行业公司研究0行业 ： 王鹏 执业证书编号 S1230514080002 李俊莹 执业证书编号 S1230519010001 ： 021-80105904 021-80105903 ： wangpengstocke lijunyingstocke 报告导读 2019 年两会期间，氢能被首次 被 写入政府工作报告 ，同时多地出台相关促进政策，随着燃料电池进一步发酵，产业链环节迎来投资机会。 投资要点 风起亚洲，燃料电池商业化大幕拉起 2019 年以来，中日韩政府纷纷提出发展氢能的愿景。日韩发展氢能与其自身当前极高的能源对外依存度密切相关。根据世界银行数据，福岛事故后， 日本能源自给率从 2010 年度的 20%降至 2015 年度的 7%左右 ，韩国电力自给率长期在20%左右。与日韩不同，我国能源存在结构性消纳问题， 以风电为例， 2018 年全国弃风电量 277 亿千瓦时，弃风率达 7%， 氢能作为二次能源有望成为一种重要的 输出 载体 。燃料电池行业有望在政府产业政策扶持下进入加速导入期。 产业链 分析 ： 随着核心设备国产化，燃料电池普及 1）上游原料端： 氢气和氧气 是燃料电池的动力来源，其中氧气比较容易获得，主要是氢气的制取、储运及基础设施加氢站的建设 。 目前 我国的加氢站数量 与国外仍有较大差距 （ 23/369） ， 主要 阻碍是成本问题（压缩机与储氢设备） ，核心设备仍依赖进口。 2）中游燃料电池系统： 主要包括燃料电池电堆、空压机、水泵、氢泵、储氢器、加湿器以及部分装配件，其中电堆是最核心的部分，在燃料电池中成本占比 高达60%以上 （随着量产占比会减小） 。电堆又包括双极板、电解质、催化剂、气体扩散层。 根据 DOE 预测，到 2020 年， 80KW 的车用燃料电池在年产 50 万辆的规模下，系统成 本将降为 45 美元，其中电堆成本降为 19 美元。 在燃料电池中 价值量较高的环节包括：系统集成、电堆、膜电极、 空压机、 储氢瓶 ， 目前国内在核心部件与国外差距 仍较为 显著， 很多 核心 设备依赖进口 ， 但目前很多国内企业都已处于研发阶段，少数企业已有设备投入运行，未来随着价值量高的环节设备逐步国产化，燃料电池的普及将大有可为。 车用氢能 市场 空间测算 氢气方面： 我们预测到 2020 年、 2025 年、 2030 年国内燃料电池汽车的氢气总需求为 3.84 万吨、 13.64 万吨和 254.2 万吨，对应行业空间为 13.4 亿元、 40.9亿元、 508.4 亿元。 燃料电池方面： 根据美国能源局的技术路线图，标准 80kW的燃料电池系统在产能分别为 1000/50000/500000 套的情境下，单 kW 成本分别为 197/79/53美元， 据此 测算国际先进水平对应的市场空间分别为 1/20/137亿元。 投资建议 根据我们的 测算 ，电堆、 膜电极 、空压机、储氢 等核心零部件价值量最大， 建议关注 上市公司 ： 亿华通 （燃料电池系统）、 潍柴动力 （参股巴拉德，电堆供应商）、大洋电机 （参股巴拉德，电堆供应商） 、 雄韬股份 （氢燃料电池、加氢站）、 美锦能源 （参股广东鸿基，膜电极公司）、 雪人股份 （ 参股 Hydrogenics，空压机 ） 、汉钟精机 （空压机）、 厚普股份 （加氢站）、 中集安瑞科 （氢储运、加氢站） 风险提示 政府补贴不及预期、材料风险、技术风险 table_invest table_stktrend Table_relate 相关报告 table_research 报告撰写人： 王鹏 数据支持人： 陈逸凡 ， 李俊莹 证券研究报告 table_page 燃料电池行业 报告 research.stocke 2/23 请务必阅读正文之后的免责条款部分 正文目录 1. 风起亚洲，燃料电池商业化大幕拉起 . 4 1.1. 燃料电池将成氢能应用的发动机 . 4 1.2. 计划三倍提升能源自给率，日本通过氢能实现能源战略转型 . 7 1.3. 韩国发 布氢能经济发展路线图， 2025 年建成 10 万辆氢燃料车生产体系 . 8 1.4. 国内发展氢能既有现实基础，亦有政策愿景 . 9 2. 上游原料端：制氢、储氢与加氢 . 11 2.1. 制取：电解水制氢是趋势 . 11 2.2. 储运：高压气态储氢最常用，储氢材料 是发展方向 . 12 2.3. 加氢站：燃料电池发展必备基础设施，长期降本依靠核心设备国产化 . 13 3. 中游燃料电池系统：以车用燃料电池（ PEMFC）为例 . 17 3.1. 电堆：燃料电池的核心部件 . 17 3.2. 气体循环系统：主要部件包括空压机、氢气循环泵及储氢瓶 . 19 4. 车用氢能市场空间测算 . 20 4.1. 燃料电池汽车氢气需求测算 . 20 4.2. 车用燃料电池行业规模测算 . 20 5. 产业链标的梳理 . 21 图表目录 图 1：燃料电池构成 . 4 图 2：燃料电池构成 . 4 图 3：燃料电池产业链 . 4 图 4：燃料电池分下游出货数量（单位：千台套） . 5 图 5：燃料电池分下游出货规模（ MW） . 5 图 6： 2015-2020 年全球及中国市场燃料电池需求量及预测 . 6 图 7：中国燃料电池汽车产量（辆） . 6 图 8： 2016-2018 年工信部推荐目录中燃料电池数量 . 6 图 9：燃料电池分种类出货数量（单位：千套） . 6 图 10：燃料电池分种类出货规模（ MW） . 6 图 11： 2011 年福岛核电事故后日本进口能源比重剧增 . 7 图 12： 2011 年起日本化石燃料占比快速提升 . 7 图 13：韩国能源对外依赖度较高 . 9 图 14：韩国替代能源和核电用电量提升较慢 . 9 图 15： 我国能源自给率较高（万吨 标准煤） . 9 图 16：我国风电弃风问题长期存在（亿千瓦时） . 9 图 17：中国汽车工程学会对燃料电池汽车的发展规划 . 10 table_page 燃料电池行业 报告 research.stocke 3/23 请务必阅读正文之后的免责条款部分 图 18：全球制氢来源 . 11 图 19：不同制氢方法制氢成本对比 . 11 图 20：截至 2018 年底加氢站数量按地区分布 . 13 图 21：截至 2018 年底加氢站数量按国家分布 . 13 图 22：主要国家加氢站短期 规划概况 . 13 图 23：全球及各地区加氢站分布图 . 14 图 24：加氢站主要设备 . 15 图 25： 200kg 日加氢能力加氢站成本分布 . 15 图 26：中国燃料电池产业区域竞争格局 . 16 图 27：燃料电池成本构成 . 17 表 1：不同燃料电池对比 . 5 表 2：不同燃料电池对比 . 7 表 3：韩国氢能产业发展规划 . 8 表 4： 2019 年以来燃料电池发展受到政府频频关注 . 9 表 5：北上广三地 2020 年燃料电池汽车推广目标可达 9000 辆 . 10 表 6：制氢方法对比 . 11 表 7：储氢技术对比 . 12 表 8：各国加氢站规划（中国客车网数据） . 14 表 9：我国正在运营的加氢站统计 . 14 表 10：佛山市南海区加氢站补贴标准 . 16 表 11： 2020 年双极板单位成本可下降 57% . 18 表 12：我国电堆部件研发目标部分提前达成，与国外仍有差距 . 19 表 13：国内燃料电池汽车氢气需求空间测算（亿元） . 20 表 14：燃料电池系统市场空间测算（亿元） . 21 表 15：燃料电池产业链标的梳理 . 21 table_page 燃料电池行业 报告 research.stocke 4/23 请务必阅读正文之后的免责条款部分 1. 风起亚洲，燃料电池商业化大幕拉起 1.1. 燃料电池将成氢能应用的发动机 燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置， 是发电装置而非储能装置。 燃料电池 是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。 与锂电池不同，燃料电池没有储能功能， 本质上只是一个能量转换器，更像是一台发电机。 它的工作原理是： 氢气通入阳极（负极），在催化剂的作用下被氧化成氢离子（质子）和电子，氢离子通过质子交换膜达到阴极（正极），和氧气结合生成水，而电子只能在电场的作用下通过外电路达到阴极，连续不断地反应就产生了电流。 燃料电池发电效率高、无噪声、污染小，是最有发展前途的发电技术 。与传统发 电方式不同，燃料电池有自己的特殊性： 1）效率高 ， 通过电化学反应把燃料的化学能（ 吉布斯自由能 ）直接 转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，效率 很 高 ； 2）污染小 ， 燃料电池用燃料和氧气作为 反应物， 有害气体 (SOX,NOX)的排放量极少 ； 3）无噪声 ，没有机械传动部件，故没有噪 声污染。从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最有发展前途的发电技术。 图 1： 燃料电池构成 图 2： 燃料电池构成 资料来源： 百度图片 ， 浙商证券研究所 资料来源： 奥冠电池 ，浙商证券研究所 结合燃料电池的构成及工作原理，燃料电池产业链主要包括上游原料、中游燃料电池系统和下游应用。 1）上游原料端： 氢气和氧气是燃料电池的动力来源，其中氧气比较容易获得，主要是氢气的制取、储存和运输。 2）中游燃料电池系统： 主要包括 燃料电池电堆、空压机、水泵、氢泵、储氢器、加湿器以及部分装配件 ，其中电堆是最核心的部分，在燃料电池中成本占比高达 60%以上。 电堆又 包括 双极板、电解质、催化剂、气体扩散层 。 3）下游应用： 主要包括 固定发电、交通运输、便携式电子以及包含军事、航天在内的特殊领域。 图 3： 燃料电池产业链 table_page 燃料电池行业 报告 research.stocke 5/23 请务必阅读正文之后的免责条款部分 资料来源：浙商证券研究所 全球燃料电池市场规模巨大，其中 交通运输设备燃料电池将成为 未来 增长主力。 按照应用场景的不同， 燃料电池可分为 便携式燃料电池 、 固定式燃料电池 和 交通运输设备燃料电池 。其中便携式燃料电池 应用于 3C 消费电子、辅助装置系统及无人机等领域 ， 固定式燃料电池多应用于 UPS、家用热电联产设备及边防发电装置，交通运输设备燃料电池主要应用于新能源汽车领域 。 根据日本富士经济预测， 2025 年全球燃料电池系统市场规模将增至 3281 亿元，其中便携式燃料电池系统市场规模将达 20 亿元，固定式燃料电池系统市场规模将达 1419 亿元，交通运输设备燃料电池市场规模将达 1842 亿元。 2017 年便携式燃料电池系统出货量约 0.5 万台套， 占比为 7.09%，出货规模为 0.6MW，占比 0.09%； 固定式燃料电池系统出货量约 5 万台套，占比达 76.7%，出货规模为 222.3MW，占比为 33.75%； 交通运输设备燃料 电池系统出货量约 1.06 万台套，占比约 15.04%，出货规模为 435.7MW，占比为 66.16%。 图 4： 燃料电池分下游出货数量 （单位：千台套） 图 5： 燃料电池分下游 出货规模（ MW） 资料来源： E4tech，浙商证券研究所 资料来源： E4tech，浙商证券研究所 表 1： 不同燃料电池对比 便携 式 固定 式 交通运输式 定义 包括小型辅助动力装置 (apu)在内的可移动性装置 提供电力 (有时也提供热量 )的非移动性装置 为车辆提供推进动力或范围扩展的 装置 功率范围 1 W to 20 kW 0.5 kW to 2 MW 1 kW to 300 kW 技术 质子交换膜燃料电池(PEMFC) 直接甲醇燃料电池 (DMFC) 固体氧化物燃料电池 (SOFC) 质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 熔融碳酸盐燃料电池（ MCFC) 碱性燃料电池 (AFC) 固体氧化物燃料电池 (SOFC) 磷酸燃料电池 (PAFC) 质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 直接甲醇燃料电池 (DMFC) 举例 1.小型移动式辅助动力装置(露营车 ,船只 ,照明 ) 2.军事应用 (便携式军用电源、橇装发电机 ) 3.便携式产品 (手电筒 ,电池充电器 ),小型个人电子产品(mp3 播放器 ,相机 ) 1.大型固定式原动力及热电联产 (CHP) 2.小型固定热点联合 3.不间断电源 (UPS) 4.大型永久辅助动力装置 (例如货车及船只 ) 1.物料搬运车辆 2.燃料电池电动汽车 (FCEV) 3. 卡车和公交车 4.轨道车辆 5.自动驾驶车辆（水陆空） 资料来源： E4tech，浙商证券研究所 中国燃料电池需求量快速增长，预计未来将成为全球主要的燃料电池生产和销售国。 根据 EVTank 联合伊维经济研究院 发布的 中国燃料电池产业发展白皮书（ 2018），数据显示 2017 年中国市场燃料电池实际需求量达到 44.7MW，同比增长 90.2%，主要由于 汽车领域对燃料电池需求量的暴增 。 2017 年中国燃料电池汽车产量由 2015 年的 10 辆增加到 2018 年 1528 辆，而固定式和便携式领域燃料电池在中国市场的需求量进展缓慢。 根据 EVTank 预测， 随着中国0204060802014 2015 2016 2017 2018f交通运输设备燃料电池 固定式燃料电池系统便携式燃料电池系统0204060802014 2015 2016 2017 2018f交通运输设备燃料电池 固定式燃料电池系统便携式燃料电池系统table_page 燃料电池行业 报告 research.stocke 6/23 请务必阅读正文之后的免责条款部分 燃料电池汽车市场的快速增长， 2020 年 中国市场燃料电池的需求量将达到 230.0MW，占全球的市场的比重由 2015年的 3.9%上升到 14.4%。届时，中国将成为全球主要的燃料电池生产和销售国。 图 6： 2015-2020 年全球及中国市场燃料电池需求量及预测 资料来源： EVTank，浙商证券研究所 图 7： 中国燃料电池汽车产量 （辆） 图 8： 2016-2018 年工信部推荐目录中燃料电池数量 资料来源： 中汽协 ，浙商证券研究所 资料来源： 工信部 ，浙商证券研究所 从燃料电池种类来看， 质子交换膜燃料电池（ PEMFC）应用最为广泛。 根据电解质的不同，燃料电池 一般分为碱性燃料电池 (AFC)、磷酸燃料电池 (PAFC)、熔融碳酸盐电池 (MCFC)、固体氧化物燃料电池 (SOFC)、质子交换膜燃料电池 (PEMFC)等五大类。其中前三种类型工作温度不大于 200，又称 低温燃料电池， MCFC 和 SOFC 的工作温度大于 650，叫做高温燃料电池。 质子交换膜燃料电池（ PEMFC） 出货数量与出货规模绝对领先， 是目前应用前景最广阔的燃料电池技术。 PEMFC 运行温度低于 120，启动时间短，结构简单，尤其适用于汽车等交通工具，是未来发展最快的燃料电池技术。 PEMFC 的不足在于技术难度较大，需使用铂作为催化剂，因此生产成本较高。 2017 年，PEMFC 出货数量 4.37 万台套，占比 62%，出货规模 466.7MW，占比 71%，出货数量与出货规模绝对领先，应用最为广泛。 图 9： 燃料电池分种类出货数量 （单位：千套） 图 10： 燃料电池分种类 出货规模（ MW） 0%5%10%15%20%0200400600800100012001400160018002015 2016 2017 2018E 2019E 2020E全球 :MW 中国 :MW 中国占比0200400600800100012001400160018002014 2015 2016 2017 2018中国燃料电池汽车产量0204060801002016 2017 2018专用车 客车 乘用车table_page 燃料电池行业 报告 research.stocke 7/23 请务必阅读正文之后的免责条款部分 资料来源： E4tech，浙商证券研究所 资料来源： E4tech，浙商证券研究所 表 2： 不同燃料电池对比 类型 质子交换膜燃料电 池（ PEMFC） 碱性燃料电池 （ AFC） 磷酸盐型燃料电池 （ PAFC） 碳酸盐型燃料电池 （ MCFC） 固体氧化物型燃料 电池（ SOFC） 燃料 氢气、甲醇 纯氢 氢气 氢气、煤气、天然 气、沼气等 氢气、煤气、天然气、 沼气等 氧化剂 空气、氧气 纯氧 空气、氧气 空气、氧气 空气、氧气 电解质 聚合物膜 氢氧化钾 磷酸盐基质 碳酸锂、碳酸钠、 碳酸基质 稳定氧化锆等薄膜 或薄板 催化剂 铂 无 铂 无 无 工作温度 80-100 90-100 190-200 600-700 700-1000 水管理 蒸发排水 +动力排水 蒸发排水 蒸发排水 气态水 气态水 发电效率 固定式 35%运输60% 60% 40% 45%-50% 60% 发电能力 1kw-2mw 10-100kw 1kw-100kw 100-400kw 300kw-3mw 用途 备用电源、