燃料电池：国产化大幕开启

　　氢气作为目前为止最清洁的燃料，有望成为未来最重要的基础能源。氢能在能源、交通、工业、建筑等具有广阔的应用前景，尤其以燃料电池车为代表的交通领域是氢能初期应用的突破口与主要市场。

　　根据中国氢能联盟的估计，到2030年中国氢气需求量将达到3500万吨，占能源体系的5%，而到2050年则在终端能源体系中至少占比达到10%。

　　近年来全球燃料电池汽车高速发展：2013~2017年全球氢燃料电池汽车销量仅为6475辆，其中大部分为丰田的Mirai系列。2018年有了较大幅度的增长，合计销售5525辆；2019年全球销量增至7500辆，其中主要增量来自于中国。国内的燃料电池汽车从2016年的629辆迅速扩张到2018年1527辆，在2019年实现2737辆，其增速十分明显。

　　燃料电池(FuelCell，FC)是一种能有效控制燃料和氧化剂的化学反应，并将其中的化学能直接转化为电能的电化学装置，是一种把燃料中的化学能转换成电能的能量转换器，被誉为继火电、水电及核电之外的第4种发电方式，其下游应用广泛。

　　国内燃料电池系统企业和整车企业率先实现技术突破，国产进程产业链自下向上推进，电堆系统企业和整车企业进度较快。国内企业实现质量与数量双增，2019年有6家整车企业产量过百，对应的燃料电池系统配套企业达35家。2019年我国燃料电池系统出货量增至128MW，同比增长140.6%，前三供应商为上海重塑、亿华通以及清能股份，市占率分别为28%、19%、16%。同时电堆效率也在不断提升，根据高工氢燃料电池，2019上半年企业燃料电池系统功率集中在30-45kW，而下半年功率多为45-60kW。

　　氢燃料电池汽车产业链主要包括上游制氢环节和电池电堆材料两个重要的部分，包括：氢气生产和储存以及催化剂、膜材料、气体扩散层和双极板等材料；中游是电堆等关键零部件的生产，将电堆和配件两大部分进行集成，形成燃料电池系统；下游应用层面，主要有交通运输、便携式电源和固定式电源三个方向。

　　产业链的关键技术在于高纯度氢气的制取、氢燃料的运输与配送、燃料电池技术等。基础设施薄弱是限制我国燃料电池发展的主要原因。

　　2019年氢能首次被写入《政府工作报告》，提出“推进充电、加氢等设施建设”，完善燃料电池基础设施成为了“重头戏”。基础设施中，高纯度氢气的制备是降低燃料电池成本的关键一环，充足、稳定供应、价格低廉的高纯度氢气是加氢站实现经济性运营的必要条件，也是我国氢燃料电池产业发展的重要保证。

　　上游氢气环节参与者较多，加氢站亟需扩建优质上市企业布局，有序推进行业发展。上游氢气环节包括制氢、储氢、运氢以及注氢等多个环节，目前在每个环节都有众多优质企业加入，有序推进行业的快速发展。其中，上市公司作为主力参与者，如嘉化能源、美锦能源、华昌化工、卫星石化等等优质企业，未来也将与行业同步发展且估值有望同步提升。

　　氢气的来源很大程度上决定了燃料电池汽车的使用成本，可获取、低成本的氢资源将有利于燃料电池汽车的市场导入，因此具备氢能禀赋优势、燃料电池市场容量高的地区将率先发展，再辐射周边地区形成规模化产业集群。目前来看较有潜力的是京津冀、华东、华南、华中、西南五大产业集群，预计未来短期内的燃料电池车增量大部分将从这些地区产生，布局于此的企业可丰厚业绩，提前成长。

　　加氢站是制约氢燃料电池汽车推广应用。加氢站作为向氢燃料电池汽车提供氢气的基础设施，是氢燃料电池汽车产业中极其关键的重要环节，产业的发展和商业化离不开加氢站等基础设施的建设。因为设备与技术要求，加氢站的建设运营成本远高于加油站和充电站，氢能源大规模使用也要以加氢站覆盖为基础，目前加氢站的数量还不足以完全满足商业化应用的需求。

　　根据H2stations.org发布的第十一次全球加氢站年度评估报告，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）。

　　上游材料主要包括膜电极、双极板和密封层。其中，膜电极由催化剂、质子交换膜和气体扩散层三种组分构成。

　　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。

　　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、Johnson Matthey、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。

　　中游电堆是燃料电池的核心部分，是由多个单体电池以串联方式层叠组合构成。将双极板与膜电极交替叠合，各单体之间嵌入密封件，经前、后端板压紧后用螺杆紧固拴牢，即构成燃料电池电堆。目前国内燃料电池电堆正在逐步起步，企业数量不断增长，并且通过自主研发和技术引进已实现量产。

　　国内外电堆企业可分为三类：第三方电堆企业、系统企业、全产业链布局的车企或其他企业。目前国外燃料电池电堆技术领先的企业有日本：丰田、本田；韩国：现代、斗山；美国：Plug Power、通用汽车；欧洲：SFC、奔驰、宝马、PowerCell、IntelligentEnergy等。

　　我国生产燃料电池电堆及上游材料的企业正在逐渐起步，目前的发展模式主要有三种：1）纯自主研发，以武汉理工新能源、新源动力、上海神力等企业为代表；2）“技术引进+自主研发”双线并行，以亿华通为代表；3）通过技术授权、中外合资、对外采购等方式引进海外技术，以国鸿氢能、潍柴动力、大洋电机等企业为代表。

　　根据高工氢电，电堆价格从2018年的8000-10000元/kW下降至2019年的6000-8000元/kW，国内企业逐渐产业链自下向上实现国产替代，自主产业化能力进一步提高，燃料电池系统及整车制造成本有望不断下探。

　　国内燃料电池从产业链下游产品动力系统的控制切入，采取自下而上、由表及里、逐环突破燃料电池发动机、电堆、膜电极及关键原材料技术链的发展路径。同时依靠已具备一定技术和市场优势的电动车“三电”技术，选择氢燃料电池与锂离子电池混合的“氢电混动”路线，并选择长距离、重载场景下的商用车（客车、重卡、物流车）优先示范运营。目前国内已有投入试运行的客车，与国外同类产品在技术参数上水平相当。

　　在燃料电池全产业链核心技术方面，我国除了石墨双极板、石墨板电堆在性能价格方面当前可与国外产品媲美外，其余产品差距还较大，国内普遍处于小批量，样品阶段，原因主要是早期国内产业链企业较少；研发基础弱；技术积累时间短。目前国产产品基本处于边研发、边试用、边装车的阶段，适用产品验证周期短，导致实际使用中的稳定性和寿命不达标。

　　发展燃料电池的关键是核心材料的国内生产能力。目前国内的燃料电池产业无论从技术还是市场角度来说都不尽成熟，高昂的成本只能依靠国家高补贴支撑，而且核心材料所涉及的大部分生产技术掌握在国外，国内燃料电池产业链尚处于商业化的早期阶段。因此，降低成本、关键材料国产化是燃料电池产业健康发展的选择和出路。

　　目前来我国燃料电池客车和专用车市场迅速扩张，市场规模处于世界前列，然而乘用车的发展却驻足不前。主要由于两方面的原因，一方面，我国燃料电池堆的技术水平还达不到乘用车的水准。另一方面，燃料电池车的推广离不开加氢站的建设。加氢站配套的不足直接导致下游需求的弱化，车企也没有动力向乘用车领域进行研发和推广。

　　我国燃料电池下游以商用车为切入点，采用“以商带乘”的发展路径。同时，我国采用以混合动力车带动全燃料电池车的产业化思路，以最终实现全功率燃料电池车的商业推广。在政策规划及补贴利好下，我国燃料电池车产销量增长加速，市场空间广阔。

　　近年来，国家相继出台了一系列政策来扶持产业发展，地方政府对氢燃料电池汽车产业的扶持也在加速推进，据不完全统计，已有17个省/直辖市出台了针对氢燃料电池的扶持政策，从产业规划、地方补贴、技术进步等维度全方位推动氢能产业发展。我国燃料电池行业已处于应用示范阶段，扶持政策加码，未来产业链将迎来广阔的发展空间。