2022年氢燃料电池产业发展现状分析.docx

2022年氢燃料电池产业发展现状分析1、上游：炼焦富产氢气，资源优势突出且成本低廉焦炉煤气副产大量氢气，资源优势突出。公司采用焦炉 煤气变压吸附（PSA）的方式制取氢气。公司主营业务炼焦 过程中释放的焦炉煤气中富含氢气（氢含量55%左右），焦炉煤 气变压吸附制氢是目前低成本、高效率、大规模制氢的重要方 式。公司全资子公司华盛化工项目包括焦炉煤气制高纯氢的 项目，三期建设全部竣工之后，高纯氢产能可达每小时2万 标方，年产能可达1.56万吨，生产的氢气纯度可达99.9%。 在此产量下，仍可扩展氢气液化装置，提高氢气外运能力，使 其覆盖至临省。根据焦炭产能测算，美锦煤化工、唐钢美锦 的氢气产能达2.91、2.43万吨/年，当内蒙古美锦和唐钢美锦 二期项目建成之后，公司的高纯氢总产量可达18.7万吨/年。 18.7万吨的氢气可供约620座日加氢能力1000kg的加氢站， 可以满足约4.6万辆中型卡车或3.5万辆客车一年的用量。规模经济致使制氢成本低廉。氢气可以通过多种工艺路 线制备，主要包括煤制氢、电解水制氢、工业副产氢等。焦 化厂的焦炭产量通常在百万吨以上，可提供的氢气规模较大, 并且工厂临近城市，运输距离有优势。公司焦炉煤气的制氢成及系统集成生产线，更重要的是生产线配备的设备国产化率 达到了 90%,能有效提升企业的自主性和降低生产成本，同 时减少组建和投产所需的时间，方便未来进一步提升产能。 未来随着国内氢燃料汽车的大力推广，下游需求的提升带来规 模化生产的空间，叠加生产设备、零部件高程度的国产化， 氢燃料电池价格将进一步降低，性价比的显著提升使得国鸿 产品更具经济效益及市场竞争力。电堆成本约占燃料电池系统总成本的60%燃料电池电堆空气供给系统冷却系统控制系统氢气供给与监测其他数据来源：美国能源局、开源证券研究所图：电堆成本约占燃料电池系统总成本的60%3、下游：控股国内最大氢燃料电池车企飞驰科技，将拆分至创业板上市2018年，公司先后受让国内最大的氢燃料电池客车企业 佛山市飞驰汽车制造有限公司36.2%和15%股权，正式成为 飞驰汽车控股股东。2021年1月，飞驰汽车正式更名为佛山 市飞驰汽车科技有限公司（“飞驰科技”），标志着飞驰从传统 客车整车制造向新能源汽车科技智造的转型。2021年10月 25日，昇辉智能科技股份有限公司董事会通过决议，同意控 股子公司昇辉新能源有限公司拟使用自有资金向飞驰科技投 资人民币1亿元。增资完成之后，公司持有飞驰科技的股权比 例将降至46.55%,但仍控股飞驰。经过将近50年的发展，飞驰科技目前拥有客车整车、纯 电动客车、燃料电池客车、专用车及专用客厢车等多项汽车 生产资质，同时即将获批的燃料电池客车整车生产资质。飞 驰科技在广东云浮市拥有国内最大的氢能源客车生产基地，设 计产能为5000辆/年，该基地的生产线配备了先进的客车生 产设备，以及完善的流水线生产车间和研发实验室。此外， 飞驰科技拥有了整车VCU控制技术、燃料电池FCU控制技 术、动力电池BAT控制技术、电机Motor控制技术和先进三 电融合技术，科研创新水平不断进阶，“氢燃料汽车科技智造 优势得到强化的同时，逐步发展成为新能源汽车系统纵向一 体化产品方案提供商。借助母公司美锦能源资金和产业链上游的协同效应，飞 驰科技的氢能产品实现了重大突破，不只是局限于客车，更 是向物流车、冷藏车、自卸车及牵引车等方向进行延伸，在 国内及广东地区氢能源汽车销量及市场占有率位居前列。在诸 多车型研发和生产方面，飞驰科技敢为人先，创造出多项“第 一''的骄人成绩。2021年4月，飞驰科技与深圳市佳华利道新 技术开发有限公司（“佳华利道”）合作，成功研制出全球首 台固态储氢燃料电池冷藏车，目前已经完成整车制造，假以时 日将批量生产并投入试运营。其实早在2019年，两家公司就 已经进行了合作，当时成功开发出全球首台固态储氢燃料电 车公交车。飞驰科技从始至终致力于创新发展，自主开发一系 列技术先进的汽车产品，丰富产品图谱。调整战略，着重发展商用车氢能重卡。2019年飞驰汽车 成功研发首款氢燃料电池牵引车，该车型全长7.4米，总质量 25吨，最大允许鞍载质量达11.5吨，搭载10个140升储氢罐, 可以加满34公斤氢气，满载质量达49吨，在满载的情况下， 续航里程仍高达400公里。通过一年多的验证和测试，终于 在2021年6月份正式推向市场投入使用。随着飞驰31吨氢 燃料电池自卸车和49吨牵引车的推出，填补了国产氢能牵引 车的空白。飞驰科技自主研发的三款氢燃料电池货车均已列入 中华人民共和国工业和信息化部第344批道路机动车辆生产企业及产品公告和2021年第5批新能源汽车推广应用 推荐车型目录。2021年8月，飞驰科技宁东基地正式开工, 根据规划，到2023年前将建成年产5000辆氢燃料电池重卡研 发、测试、组装生产线。飞驰科技披露截至2021年8月底已 经完成380辆牵引车订单并预计全年可生产约2000辆牵引车, 实现工业总产值20亿元以上，领跑国内氢燃料电池汽车整车 生产行业。美锦能源将积极推动氢燃料电池汽车运营平台项目 的搭建，在2024年前争取推广氢燃料电池重卡超过2000辆。氢能重卡替换柴油车，此领域空间广阔。由于现有的纯 电动车存在诸多短板，特别是在重载、远途交通工具上难以 满足实际的使用需求，而氢燃料电池技术在质量功率密度、 充气时间、低温启动性能等方面具有显著的优势，是重载、远 途交通工具理想的清洁动力方案。2020年1月11日，全国政 协副主席、中国科学技术协会主席万钢在中国电动汽车百人 会论坛指出：在长距离、重载级，特别是城市间交通的场景 下，使用燃料电池更加合理。氢燃料电池主要适用于重载、长 续航的商用车领域，氢能汽车未来将主要用于替代现有的柴 油车。根据生态环境部在2019年发布的中国移动源环境管 理年报显示，2018年全国机动车保有量为3.27亿辆，其中 柴油车占比9.1%。我国存量柴油车数量约为2975万辆。另 据中国商用汽车网数据，“十三五''期间，我国商用车销量从2015年的250万辆逐年递增，2020年销量突破500万辆，再 创历史新高。保有量也从2274万辆跃升至3071万辆。2020 年4月发布的关于稳定和扩大汽车消费若干措施的通知 和6月交通运输部办公厅发布关于做好交通运输促进消费扩 容提质有关工作的通知，这两则通知均强调要推进交通运输绿 色消费发展，加快淘汰报废老旧柴油货车。总体而言，柴油 车污染排放较大，对环境造成严重影响，在碳中和的背景下, 发展氢能重卡可实现零排放零污染；另外长期以来中国重卡 产能占全球产能的比例一直保持在50%左右，氢能重卡替代 的空间较大。本约为11-13元/kg,到终端客户售价（含运输和加氢站运营 成本）可以控制在30元/kg左右，较当前已投入商业运营的 加氢站氢气售价有明显的价格优势。积极推进加氢站建设，全国规划超百座。公司致力于成 为传统能源和新能源的综合能源供给商，为解决氢能发展瓶 颈，拓宽氢能汽车的应用上限，公司积极参与全国各地加氢 站的建设，当前在广东佛山1座、云浮1座，山西晋中1座， 北京市2座、青岛1座、嘉兴1座，拥有7座已建成加氢站； 另外，公司将于3-5年内规划建设100座加氢站（含油氢汽电 综合能源站）。同时，随着公司在各地氢能产业园的落地以及 市场的需求，公司会投建更多的加氢站，形成覆盖全国主要区 域的加氢站网络。2、中游：参股国内燃料电池电堆和膜电极生产商，已率 先实现产业化和国产化交通运输作为氢能下游核心应用领域，鉴于氢燃料电池 高功率和高能量密度的优势，氢燃料电池客车、重卡等商用 车相较于新能源的纯电车在载重与续航方面表现更为优异。 不同的燃料电池技术优缺点迥异，当前国内外最主流的技术当 属质子交换膜燃料电池，其具备工作温度低、启动快、比功 率高等优势，适用于交通和固定式电源领域。公司参股国内首家膜电极产业化企业鸿基创能和全球最 大燃料电池电堆生产商国鸿氢能。2018年9月公司与广东鸿 运高新技术投资有限公司（“广东鸿运”）共同投资设立广州 鸿锦投资有限公司（“鸿锦投资”），持股占比45%,通过该平 台进行氢能源产业链的相关投资。2019年1月，鸿锦投资向 鸿基创能科技（广州）有限公司（“鸿基创能”）增资1.02亿 元，增资完成之后，广州鸿锦持有鸿基创能51%股份。2020 年9月，为进一步深化公司转型发展氢能战略和优化公司投资 结构，公司平价收购鸿锦投资持有的鸿基创能22.95%股权。 由于随后有新进股东对鸿基创能进行增资，公司目前持有股 权比例为19.9%。2019年7月，公司利用自有资金向广东国 鸿氢能科技有限公司（“国鸿氢能”）增资1.8亿元，增资完成 之后，公司持有国鸿氢能9.033%股权。国内膜电极龙头企业，研发实力强劲。鸿基创能是国内 首家实现质子交换膜燃料电池膜电极产业化的企业，致力于 为国内燃料电池生产企业提供低成本、高性能的膜电极核心 组件，填补国内在该项领域的空白。鸿基创能以加拿大国家工 程院院士叶思宇博士（前巴拉德CTO）为核心打造研发团队, 团队成员均具有10-20年燃料电池及膜电极产业化相关工作 经历，曾任职于国外知名燃料电池企业包括巴拉德动力有限 公司或AFCC （奔驰与福特公司的燃料电池合资公司），参与研发的产品目前被广泛应用于全球几大车企业的各类车型中。 鸿基创能已经成功自主研发出第一条全自动化膜电极（MEA） 封装生产线，该生产线可以产出与国际领先水平相当的车用 燃料电池膜电极，并且拥有自主知识产权。技术团队审慎且目光长远，努力推动产品迭代升级。鸿 基创能主要有催化剂涂层质子膜（CCM）和膜电极（MEA） 两款产品。鸿基可以为每个客户进行定制化生产，设计其独 有的CCM催化剂混合物、浆料配方和工艺参数，以确保产品 可以满足客户的性能及均一性要求。鸿基创能的MEA膜电极 设计产品兼顾到燃料电池车在各种条件下的运行要求，不仅 具有功率密度高、寿命长、成本低等特点，还有良好的抗反 极能力，初始抗反极能力超过120分钟（稳态）。在满足寿命 的同时，电流强度L5A/cm2,功率密度大于lW/cm2,最高可 达到1.4W/cm2,冷白金载量0.3mg/cm2。目前，膜电极产品通 常采用双层边框工艺，即一片CCM封在两层边框之间，这种 久经考验的方法是鸿基创能产品的基石。同时，鸿基创能还 在开发一种单边框膜电极产品，该工艺可减少MEA中使用的 边框材料数量，从而降低成本并简化制造过程。此外，面对 未来更加激烈的竞争，技术团队正在开发新一代产品，希望实 现功率密度的提升和耗氢量的下降。同时，团队也在和国内 催化剂、质子交换膜、碳纸等关键材料的企业展开战略合作,积极推动膜电极全产业链的自主化。未来鸿基创能通过低成 本的膜电极产品逐步获得巴拉德在国内的市场份额，自身市占 率有望进一步提高。鸿基创能正在开发单边框膜电极，此工艺将进一步降低成本且简化制造流程碳纸 边框 CCM 边框 碳纸碳纸 边框 CCM 边框 碳纸双边框膜电极碳纸CCM边框碳纸单边框膜电极资料来源：鸿基创能官网、开源证券研究所图：鸿基创能正在开发单边框膜电极，此工艺将进一步 降低成本且简化制造流程技术领先且实现产业化，竞争力显著。鸿基创能采用世 界最先进的催化剂涂层质子膜（CCM）连续化自动技术，采 用双面直涂的方式，在产能、效率、一致性及产品质量方面 相较于传统的热压转印及喷涂方式有极大的提高。双面直涂技 术是在质子交换膜上有选择的进行涂覆，能够有效减少催化 剂原料的浪费，仅将这种宝贵的资源保留在需要的部件上， 能够降低多达30%的成本。双面直涂技术配合自动化MEA封 装生产线，鸿基创能已经实现膜电极的大规模产业化，膜电极 设计产能30万平米/年，如果按照100kW的燃料电池单堆功 率来计算，可以满足3万台车的装机需求。目前，CCM产能 达15000片/日，膜电极成品产能达到5000片/日以上，良品 率更是达到了 99.9%。按照销售计划，2021年鸿基创能将销 售约5万平米膜电极。鸿基创能的下游客户包括国内主流燃 料电池电堆生产商，同时与国外知名企业AVL、德国奔驰等 进行商业合作。2021年10月26日，鸿基创能100万片膜电 极下线，产销数量实现飞跃式增长。当前，已经有10款使用 鸿基创能膜电极的车辆进入了工信部目录，均处于测试验证 阶段，其中已有车辆行驶的公里数突破了 3万。随着产品在 各家厂商进行验证之后，产品销量会迎来释放。新建产能年底投产，规模化生产将带来成本降幅，龙头 地位巩固。作为国内膜电极龙头企业，在广州生产基地满产 而国内市场需求又不断增长之际，鸿基创能率先迈开扩产步 伐。2021年5月26日，鸿基创能全资子公司鸿基创能科技 （佛山）有限公司与佛山市南海区人民政府正式签署膜电极 产业化项目的投资合作协议，拟投资人民币1亿元建设 燃料电池膜电极和PEM电解水制氢膜电极产业化基地。该基 地具备500万片/年高性能膜电极的生产能力，预计2021年底 实现MEA的投产，2022年4月底实现CCM的量产。值得注 意的是，新建基地配备的所有生产设备将实现100%国产化。 生产规模的提升可以有效摊薄成本，提高鸿基产品的性价比，更具市场吸引力。根据美国能源部对燃料电池系统成本与产 量关系的测算，当燃料电池年产量达到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/kW及45美元/kW, 成本较年产量1000套的情况分别下降83.9%和74.86%。其中 膜电极作为电堆最主要零部件，当产量为100万片/年时，膜 电极量产成本约为850元/kW；当产量为1000万片/年时，成 本约为500元/kW,成本降幅约为43%,其中由规模化生产 带来的成本降幅占比达到58%O使用鸿基创能膜电极的燃料 电池相较于国外进口产品，性能提升35%,成本下降30%, 千瓦成本下降50%,极大推动了国产燃料电池电堆的成本下 降，经济效益得到提升。在燃料电池汽车示范应用政策的推动 下，市场对国产膜电极的需求正在快速提升，头部企业是本 轮市场扩张的最大受益者。随着鸿基创能科技（佛山）生产 基地的投产，将使鸿基创能膜电极产业化能力进一步增强， 市场头部地位得到巩固。国鸿氢能技术行业领先，产品大多为自主开发，市占率 超70%。国鸿氢能是一家以氢燃料电池为核心产品的国家高 新技术企业，主要致力于氢燃料电池电堆研发生产和系统集 成。2016年，国鸿氢能与加拿大巴拉德签订协议，引进柔性 石墨双极板燃料电池电堆9SSL技术，协议规定2021年之后 国内其他制造商才被允许使用巴拉德的技术和产品。国鸿氢能以9SSL电堆技术为基础进行创新，建成了目前全球规模最 大的燃料电池电堆生产线。近年来，国鸿氢能在加强与巴拉德 互动合作的同时，也在坚持走独立自主的道路，研发创新来 提升自己的技术水平。对于氢燃料电池生产企业而言，技术 水平就是核心竞争力。国鸿的技术团队有全国燃料电池及液流 电池标委会委员，也有来自清华大学、中科院大连化学物理 研究所、港科大等知名学府的博士，并聘请世界顶尖科学家 担任技术顾问。通过加大研发投入，国鸿积极推进高性能电 堆的研发和高功率电池动力系统的开发，已经拥有了一系列自 主知识产权的科研成果。2020年10月，国鸿氢能正式发布具 有完全知识产权的“鸿芯电堆”，创下了国内石墨堆里程碑式 的突破。鸿芯GI电堆的综合性能优异，相较于9SSL+电堆提 升了 30%以上，其体积比功率密度超过3.8kW/L,使用寿命超 过2万小时，各方面均处于国际领先水平。同时，国鸿开发 出鸿途、鸿锐、鸿源等多个系列自主知识产权的燃料电池系 统，可根据客户的需求进行定制化生产，其中120kW燃料电 池系统已被应用于南方电网的应急电源车。2021年7月，河 钢集团氢能重卡的投运标志着我国首条市场化运营的氢能重 卡运输线正式运营，此次投放的49吨氢燃料电池重卡配备了 鸿途G110燃料电池系统和鸿芯GI电堆。鸿途G110净输出功 率HOkW,体积比功率550W/L,系统最高效率达到61%,各项指标均在行业内处于领先地位。国鸿的产品大多是自主 开发，拥有完全知识产权，市占率超过70%,处于行业领先 地位。生产规模化与国产化使得公司产品性价比提升，更具竞 争力。在氢燃料电池车的成本中，电池系统占比超70%,主 要包括燃料电池电堆、高压储氢罐、电机、动力控制装置等。 其中，最核心的零部件是电堆，占电池系统成本的60%。电 堆是燃料电池系统发生化学反应的场所，由多个单体电池以 串联方式层叠组合而成。单体电池则是由双极板与膜电极（催化剂、质子交换膜、碳纸/碳布）、密封垫片、集流板和 端板组成，膜电极和双极板在电堆成本方面占到约70%-80%o 目前，市场上大多数电堆产品处在4000-5000元/kW的价格 区间。2020年10月，国鸿氢能正式发布鸿芯GI电堆和鸿途 G系列燃料电池系统。鸿芯系列电堆具备年产50万kW的生 产规模，在膜电极、双极板、各零部件方面实现100%国产化。 生产规模化和原材料国产化这两方面的突破使得产品成本显 著降低。鸿芯G1电堆产品市场指导价为2999元/kW,战略 合作价已降至1999元/kW,定价方案首创市场新低，带领行 业进入“1”字头价格时代。当前，国鸿氢能在广东云浮市建有 工厂，具备生产20000套电堆，200万片双极板以及5000套 系统的生产能力。该条生产线是目前全球最大的燃料电池电堆