燃料電池：國產化大幕開啟

　　氫氣作為目前為止最清潔的燃料，有望成為未來最重要的基礎能源。氫能在能源、交通、工業(yè)、建筑等具有廣闊的應用前景，尤其以燃料電池車為代表的交通領域是氫能初期應用的突破口與主要市場。

　　根據(jù)中國氫能聯(lián)盟的估計，到2030年中國氫氣需求量將達到3500萬噸，占能源體系的5%，而到2050年則在終端能源體系中至少占比達到10%。

　　近年來全球燃料電池汽車高速發(fā)展：2013~2017年全球氫燃料電池汽車銷量僅為6475輛，其中大部分為豐田的Mirai系列。2018年有了較大幅度的增長，合計銷售5525輛；2019年全球銷量增至7500輛，其中主要增量來自于中國。國內的燃料電池汽車從2016年的629輛迅速擴張到2018年1527輛，在2019年實現(xiàn)2737輛，其增速十分明顯。

　　燃料電池(FuelCell，F(xiàn)C)是一種能有效控制燃料和氧化劑的化學反應，并將其中的化學能直接轉化為電能的電化學裝置，是一種把燃料中的化學能轉換成電能的能量轉換器，被譽為繼火電、水電及核電之外的第4種發(fā)電方式，其下游應用廣泛。

　　國內燃料電池系統(tǒng)企業(yè)和整車企業(yè)率先實現(xiàn)技術突破，國產進程產業(yè)鏈自下向上推進，電堆系統(tǒng)企業(yè)和整車企業(yè)進度較快。國內企業(yè)實現(xiàn)質量與數(shù)量雙增，2019年有6家整車企業(yè)產量過百，對應的燃料電池系統(tǒng)配套企業(yè)達35家。2019年我國燃料電池系統(tǒng)出貨量增至128MW，同比增長140.6%，前三供應商為上海重塑、億華通以及清能股份，市占率分別為28%、19%、16%。同時電堆效率也在不斷提升，根據(jù)高工氫燃料電池，2019上半年企業(yè)燃料電池系統(tǒng)功率集中在30-45kW，而下半年功率多為45-60kW。

　　氫燃料電池汽車產業(yè)鏈主要包括上游制氫環(huán)節(jié)和電池電堆材料兩個重要的部分，包括：氫氣生產和儲存以及催化劑、膜材料、氣體擴散層和雙極板等材料；中游是電堆等關鍵零部件的生產，將電堆和配件兩大部分進行集成，形成燃料電池系統(tǒng)；下游應用層面，主要有交通運輸、便攜式電源和固定式電源三個方向。

　　產業(yè)鏈的關鍵技術在于高純度氫氣的制取、氫燃料的運輸與配送、燃料電池技術等。基礎設施薄弱是限制我國燃料電池發(fā)展的主要原因。

　　2019年氫能首次被寫入《政府工作報告》，提出“推進充電、加氫等設施建設”，完善燃料電池基礎設施成為了“重頭戲”?；A設施中，高純度氫氣的制備是降低燃料電池成本的關鍵一環(huán)，充足、穩(wěn)定供應、價格低廉的高純度氫氣是加氫站實現(xiàn)經濟性運營的必要條件，也是我國氫燃料電池產業(yè)發(fā)展的重要保證。

　　上游氫氣環(huán)節(jié)參與者較多，加氫站亟需擴建優(yōu)質上市企業(yè)布局，有序推進行業(yè)發(fā)展。上游氫氣環(huán)節(jié)包括制氫、儲氫、運氫以及注氫等多個環(huán)節(jié)，目前在每個環(huán)節(jié)都有眾多優(yōu)質企業(yè)加入，有序推進行業(yè)的快速發(fā)展。其中，上市公司作為主力參與者，如嘉化能源、美錦能源、華昌化工、衛(wèi)星石化等等優(yōu)質企業(yè)，未來也將與行業(yè)同步發(fā)展且估值有望同步提升。

　　氫氣的來源很大程度上決定了燃料電池汽車的使用成本，可獲取、低成本的氫資源將有利于燃料電池汽車的市場導入，因此具備氫能稟賦優(yōu)勢、燃料電池市場容量高的地區(qū)將率先發(fā)展，再輻射周邊地區(qū)形成規(guī)?；a業(yè)集群。目前來看較有潛力的是京津冀、華東、華南、華中、西南五大產業(yè)集群，預計未來短期內的燃料電池車增量大部分將從這些地區(qū)產生，布局于此的企業(yè)可豐厚業(yè)績，提前成長。

　　加氫站是制約氫燃料電池汽車推廣應用。加氫站作為向氫燃料電池汽車提供氫氣的基礎設施，是氫燃料電池汽車產業(yè)中極其關鍵的重要環(huán)節(jié)，產業(yè)的發(fā)展和商業(yè)化離不開加氫站等基礎設施的建設。因為設備與技術要求，加氫站的建設運營成本遠高于加油站和充電站，氫能源大規(guī)模使用也要以加氫站覆蓋為基礎，目前加氫站的數(shù)量還不足以完全滿足商業(yè)化應用的需求。

　　根據(jù)H2stations.org發(fā)布的第十一次全球加氫站年度評估報告，2018年全球加氫站新增48座。截止到2018年底，全球加氫站數(shù)目達到369座。分地區(qū)來看：歐洲152座，亞洲136座，北美78座。在全部369座加氫站中，有273座對外開放，可以像任何傳統(tǒng)的零售站一樣使用；其余的站點則為封閉用戶群提供服務，比如公共汽車或車隊用戶。

　　分國家來看：日本、德國和美國位居前三位，中國排名第四。各國在短期內將要部署更多的加氫站計劃，新加氫站數(shù)目也在平穩(wěn)增長。全球新增加氫站計劃較大的有德國（38座）、荷蘭（17座）、法國（12座）、加拿大（7座）、韓國（27座）、中國（18座）。

　　上游材料主要包括膜電極、雙極板和密封層。其中，膜電極由催化劑、質子交換膜和氣體擴散層三種組分構成。

　　國產膜電極與國外差距明顯。膜電極是燃料電池中技術門檻最高的一環(huán)。當前，石墨雙極板和密封層已實現(xiàn)國產化，但用于乘用車的金屬雙極板、催化劑、質子交換膜和氣體擴散層僅能少量生產，幾乎被國外所壟斷，國內外技術差距較大。

　　膜電極國產化進程加速。國內企業(yè)膜電極的供應商分為兩類：一類是以豐田和巴拉德為代表的、自給自足的燃料電池企業(yè)；另一類是專業(yè)膜電極供應商，國外龍頭企業(yè)為有3M、Johnson Matthey、Gored等，國內以武漢新能源和鴻基創(chuàng)能為代表，其他企業(yè)如昆山桑萊特、南京東焱氫能、蘇州擎動等企業(yè)也參與了膜電極的研發(fā)。

　　中游電堆是燃料電池的核心部分，是由多個單體電池以串聯(lián)方式層疊組合構成。將雙極板與膜電極交替疊合，各單體之間嵌入密封件，經前、后端板壓緊后用螺桿緊固拴牢，即構成燃料電池電堆。目前國內燃料電池電堆正在逐步起步，企業(yè)數(shù)量不斷增長，并且通過自主研發(fā)和技術引進已實現(xiàn)量產。

　　國內外電堆企業(yè)可分為三類：第三方電堆企業(yè)、系統(tǒng)企業(yè)、全產業(yè)鏈布局的車企或其他企業(yè)。目前國外燃料電池電堆技術領先的企業(yè)有日本：豐田、本田；韓國：現(xiàn)代、斗山；美國：Plug Power、通用汽車；歐洲：SFC、奔馳、寶馬、PowerCell、IntelligentEnergy等。

　　我國生產燃料電池電堆及上游材料的企業(yè)正在逐漸起步，目前的發(fā)展模式主要有三種：1）純自主研發(fā)，以武漢理工新能源、新源動力、上海神力等企業(yè)為代表；2）“技術引進+自主研發(fā)”雙線并行，以億華通為代表；3）通過技術授權、中外合資、對外采購等方式引進海外技術，以國鴻氫能、濰柴動力、大洋電機等企業(yè)為代表。

　　根據(jù)高工氫電，電堆價格從2018年的8000-10000元/kW下降至2019年的6000-8000元/kW，國內企業(yè)逐漸產業(yè)鏈自下向上實現(xiàn)國產替代，自主產業(yè)化能力進一步提高，燃料電池系統(tǒng)及整車制造成本有望不斷下探。

　　國內燃料電池從產業(yè)鏈下游產品動力系統(tǒng)的控制切入，采取自下而上、由表及里、逐環(huán)突破燃料電池發(fā)動機、電堆、膜電極及關鍵原材料技術鏈的發(fā)展路徑。同時依靠已具備一定技術和市場優(yōu)勢的電動車“三電”技術，選擇氫燃料電池與鋰離子電池混合的“氫電混動”路線，并選擇長距離、重載場景下的商用車（客車、重卡、物流車）優(yōu)先示范運營。目前國內已有投入試運行的客車，與國外同類產品在技術參數(shù)上水平相當。

　　在燃料電池全產業(yè)鏈核心技術方面，我國除了石墨雙極板、石墨板電堆在性能價格方面當前可與國外產品媲美外，其余產品差距還較大，國內普遍處于小批量，樣品階段，原因主要是早期國內產業(yè)鏈企業(yè)較少；研發(fā)基礎弱；技術積累時間短。目前國產產品基本處于邊研發(fā)、邊試用、邊裝車的階段，適用產品驗證周期短，導致實際使用中的穩(wěn)定性和壽命不達標。

　　發(fā)展燃料電池的關鍵是核心材料的國內生產能力。目前國內的燃料電池產業(yè)無論從技術還是市場角度來說都不盡成熟，高昂的成本只能依靠國家高補貼支撐，而且核心材料所涉及的大部分生產技術掌握在國外，國內燃料電池產業(yè)鏈尚處于商業(yè)化的早期階段。因此，降低成本、關鍵材料國產化是燃料電池產業(yè)健康發(fā)展的選擇和出路。

　　目前來我國燃料電池客車和專用車市場迅速擴張，市場規(guī)模處于世界前列，然而乘用車的發(fā)展卻駐足不前。主要由于兩方面的原因，一方面，我國燃料電池堆的技術水平還達不到乘用車的水準。另一方面，燃料電池車的推廣離不開加氫站的建設。加氫站配套的不足直接導致下游需求的弱化，車企也沒有動力向乘用車領域進行研發(fā)和推廣。

　　我國燃料電池下游以商用車為切入點，采用“以商帶乘”的發(fā)展路徑。同時，我國采用以混合動力車帶動全燃料電池車的產業(yè)化思路，以最終實現(xiàn)全功率燃料電池車的商業(yè)推廣。在政策規(guī)劃及補貼利好下，我國燃料電池車產銷量增長加速，市場空間廣闊。

　　近年來，國家相繼出臺了一系列政策來扶持產業(yè)發(fā)展，地方政府對氫燃料電池汽車產業(yè)的扶持也在加速推進，據(jù)不完全統(tǒng)計，已有17個省/直轄市出臺了針對氫燃料電池的扶持政策，從產業(yè)規(guī)劃、地方補貼、技術進步等維度全方位推動氫能產業(yè)發(fā)展。我國燃料電池行業(yè)已處于應用示范階段，扶持政策加碼，未來產業(yè)鏈將迎來廣闊的發(fā)展空間。