燃料电池行业专题研究报告：碳中和大背景，国产化率加速

碳中和大背景，燃料电池发展空间大

从能源的角度来看，要实现碳中和、碳达峰目标，需要大力发展可再生能 源。氢气具有来源多样化、驱动高效率、运行零排放等特征，随着光伏、 风电等可再生能源装机大幅增长，传输、消纳等问题亟待解决，可再生能 源在富余时间段制氢等方式就是重要解决方式。另外燃料电池还可以广泛 应用于交通、建筑、工业以及电网储能等领域，而燃料电池在汽车领域的 应用最为关键，将在中长期大幅推进碳达峰、碳中和的达成。

政策长期利好，燃料电池汽车规模加速提升

燃料电池汽车群示范和积分评价推出，燃料电池产业补贴总额规模迎来大 幅提升，示范城市积分、金额补贴，参照现有补贴城市范围，国家总补贴 金额每年超 40 亿，产业规模也将大幅提升，推动整个产业链向万辆级规模 迈进。

国产化率加速推进，竞争力持续提升

政策刺激效应，燃料电池国产化加速。2017 年燃料电池系统国产化率仅 30%，仅掌握部分零件的开发制造，2020 年国产化率接近 70%，关键部件 氢循环泵、气体扩散层和碳纸正在加速研发中，未来有望更深层国产化。

新技术持续迭代，整车性能不断提升

燃料电池技术不断发展成熟，从早期 30kW 迭代到 60kW，现在正在开发 70kW 以上的系统，系统集成能力增强，能量密度在提升；整车端从丰田 MIARI 一代升级到二代，发动机功率提升 10%，续航提升 30%，产品力在 增强，未来整车性能有望超越燃油车。

1、 新一代电池体系—燃料电池

现今，清洁能源和生态环境是全球两大主题，关注度越来越高。传统化石能源转 化效率低下（小于 40%），储量有限且不可再生，难以持续；其次燃烧过程中产 生的废气导致环境污染，使环保压力也愈发凸显。全球都在致力于寻找清洁可再 生能源，以满足可持续发展的需要。全球都在大力推动新能源的发展。 在众多的能源形式中，燃料电池是一种清洁的能源形式被各国推崇，其燃料可并 入生态圈在自然界中循环再生。其有环保、转化效率高，且能与生态环境友好相 融等众多优点。已经成为接下来产业化重点发展方向。

1.1 燃料电池效率优势明显

燃料电池优势明显。对比发动机、铅酸电池、锂离子电池和燃料电池这四种动力 系统，从工作原理来看，燃料电池与内燃机相似，属于一种能量转化系统，化学 能通过系统转化，前者燃料的化学能转化为电能，后者转化为机械能。而铅酸和 锂离子电池是一种储能器件，电能转化为化学能在电池中储存，做功时，化学能 转化为电能。能量转化系统和化学储能器件的区别在于前者是发电装置后者是储 电装置。燃料电池外界输入燃料，输出电能，属于敞开体系；铅酸、锂离子电池 由外界输入电能转化为化学能再释放电能，与外界只有能量交换，属半封闭体系。四种代表性的电池中，燃料电池是一种清洁的能源形式，而且燃料资源丰富可再 生、能并入自然界生态循环，是其他三种能源形式所不具备的；其次燃料电池燃料热值高，续航里程长，燃料补充效率与燃油相当，远远优于铅酸和锂离子电池， 因此是一种理想的能源形式。

1.2 应用场景广阔

燃料电池种类多，应用场景广。其中氢氧燃料电池是最为常见的一类，根据电解 质的不同可以分为如下六大类：PEMF 质子交换膜电池、DMFC 直接甲醇燃料电池、 AFC 碱性燃料电池、PAFC 磷酸燃料电池、MCFC 熔融碳酸盐燃料电池、SOFC 固体 氧化物燃料电池。其中质子交换膜类燃料电池适合常温状态下工作，具有启动快、 高比特性，广泛应用于移动能源领域，其他的燃料电池多用在高温条件，大型分 布式发电场景。根据其特性，PEMF,DMFC 有可能是最适合应用于移动动力领域的 能源系统。

2、 燃料电池行业成长空间巨大

全球燃料电池市场开始萌芽，北美和亚洲市场最大。燃料电池生产企业主要分布 在亚洲、欧洲、美洲等区域，主要消费市场在美国，亚洲，日本等。全球的市场 还在培育成长期，燃料电池整体市场出货量不到 1GW，增长潜力巨大，未来市场

2.1 全球燃料电池产销持续高增长，质子交换膜燃料电池占比高

燃料电池行业持续高增长。整个燃料电池的出货量，目前主要集中在（PEMFC、 PAFC、SOFC、MCFC）从 2014 年开始显著增长，年均增长率在 20%以上，到 2018 年燃料电池出货量已经超过 800MW,PEMFC 质子交换膜类燃料电池出货量超过 580MW,市场占有率超 70%以上，表现出出货量和市场占有率齐升的态势，是整个 燃料电池的领域最重要的增长极。

全球燃料电池出货量主要集中在固定领域和移动交通领域，固定领域出货量较小， 整体量较稳定，增速较慢；交通领域出货量最大，年增长率在 20%以上，增速最 快。2018 年交通领域的增长主要是 PEMFC。

PEMFC 质子交换膜燃料电池应用广泛，从 1W 级到 10MW 级，从便携领域到分布式 发电站等。其中移动交通领域是市场的主要增长极，2018 年交通领域出货量约 为 1.15 万个，总容量达到 560MW。其中乘用车市场 4500 台容量为 475MW，商用 车 1000 台容量约为 60MW，叉车全球市场 5000 台容量 25MW，即乘用车与商用车 是主要市场，是燃料电池主要应用领域。

在全球范围，燃料电池出货数量总量是微微上升的趋势，但是历年增长率不大， 整个行业都在初期起步阶段。出货量大的集中在亚洲和北美区域，占整个出货量 的 80%以上，增长快的是欧洲区域。分析装机数量，同样亚洲与北美装机数量最 大，但是美国增长最快，美国区域装机的功率在提升，更多的应用在移动交通领 域。

2.2 国内产业链逐步完善，国内技术水平迅速提高

PEMFC 燃料电池可以在室温环境下工作，系统整体体积小，便于应用于移动交 通领域。现阶段，市场主要出货量是 H-O 燃料电池，主要应用场景也是移动交通 领域，其技术也相对成熟，具备量产的能力，例如氢燃料乘用车，氢燃料商用车。 这两类也是越来越普遍，市场量逐步增大。

2013 年-2017 年全球燃料电池乘用车销量节节攀升，每年增长率在 40%以上。而 且燃料电池乘用车销量区域主要集中在北美和亚洲区域。

把燃料电池汽车放在一个产业周期的维度上，日本相对成熟，已经有成熟的乘用 车产品商业化面市，中国在发起追赶。经过十几年的培育，从引进国外整车电堆 到关键零部件开始研发国产化，差距在缩小。全球 2018 年燃料电池汽车总量约 为 4000 量，中国市场销售主要是商用车，销量为 1527 辆。

国外氢能源汽车发展较快，有商业化的乘用车面向市场，特别是丰田的 Mira， 2014 年 12 月，丰田推出燃料电池汽车第一代 MIRAI，向征着燃料电池技术应用 于汽车动力的新纪元，根据丰田官网披露的参数，第一代 MIRAI 燃料电池系统最 高输出功率 113KW，电堆最高输出功率 114KW，体积功率密度 3.1KW/L；搭载 2 个 70MPa IV 型瓶，分别为 60L 和 62.4L，合计质量为 4.6Kg，氢气加注时间约为 5 分钟，续航里程为 650Km。2019 年 MIRAI 累计销售突破 1 万辆，成为全球首款 销量突破 1 万辆的燃料电池汽车，是丰田标志性燃料电池汽车产品也是全球标志 性燃料电池汽车产品。二代搭载全新的氢燃料电池系统，新车续航里程将比第一代车型增加 30%，达到 850 公里，基本参数媲美燃油车，而新车售价 44.5-50.5 万元人民币，和奔驰 E 级、宝马 5 系、奥迪 A6L 价格相当。

Mira 二代在一代的基础上有诸多改进，使整体性能得到提升，其中在整车布置 上也存在差异点，车身底盘处增加了一个高压氢气储罐等，提高续航里程，整个 燃料电池发动机也进行了提升。

燃料电池汽车产业链的完善涉及两方面，第一.氢气的供应包括制氢、储存、运 输、到加注、使用全过程；第二.燃料电池汽车包括车载储氢系统、燃料电池系 统、电驱动系统、整车控制系统和辅助储能装置等。整体看来，氢燃料汽车要行 驶起来对产业链要求非常高。

国内现有加氢站大概 22 座，实际在使用的有 15 座，分布在氢能发达区域或政策 力度较大区域，基本起到了示范运营的效果；对于燃料电池整车技术，也别是发 动机技术，在国内早期的燃料电池汽车上，依靠从国外购买完整的发动机系统或 电堆，然后在国内进行组装，搭载在自己的商用大巴上，仍然和国内的实际工况 不十分匹配，同时自己的技术研发和产业链并没有建设起来。近年来，通过与国 外企业交流合作，相关技术和产业配套发展很快：

雪人股份：氢能和燃料电池是公司战略发展重要板块，2015 年收购瑞典 SRM 公 司，拥有全球领先的燃料电池空压机及氢循环泵技术，2017 年投资控股加拿大Hydrogenics 公司，其在水电解制氢、加氢站、燃料电池电堆领域有限先进的技 术和运营经验。雪人股份由此而布局氢气制取与加氢站建设运营相关设备和氢燃 料电池发动机系统集成。

潍柴动力：2016 年，对国内燃料电池企业弗尔赛进行战略投资；2017 年，与博 世公司共同开发氢燃料电池；2018 年投资 Ballard，认购 19.9%股份,成为最大 股东，并掌握了 Ballard 第三代燃料电池电堆技术。

产业政策的推动，也促进一批氢燃料电池产业链起来，关键技术参数有较大进步， 某些环节能与海外相当。

3、 国产化规模持续提升，燃料电池经济性逐步凸显

国产化成本下降显著。影响燃料电池很大的一个因素就是成本高昂，现在发动机 成本大概在 8000-10000 元/KW，一台 8.1 米 60KW 动力的大巴，整车售价在 120 万，发动机成本在 60 万左右，降本第一个方向是规模化：其中一个关键因素是 整个产业还没有规模化，以非标间歇性生产，很难进行降本，美国能源局进行测 算，如果燃料电池能达到 50 万套，整体系统成本会降至 53 美元/KW，电堆成本 降至 26 美元/KW,规模化效应显著。第二个方向是国产化，现在由于很多关键零 部件还未达到性能最优，很多还有赖于从国外进口，这一块对成本的影响也很大， 碳纸国产化后，成本仅是以前的 1/6，同样的还有质子交换膜、催化剂、双极板 等，因此达到降本关键材料也亟待国产化。

整个燃料电池产业，从 2015 年起发展迅速，至今已经有 4000 多家公司涉及氢能 产业链各个领域。政-企-商，产-学-研协调合力推动，国产化率快速提升推进降 本，在 2017 年燃料电池的国产化率（标红表示国产化率）仅为 30%，到 2020 年 国产化率达到 70%，仅剩关键的零部件，对应燃料电池系统的成本从 4000 元/KW 到 2000 元/KW,快速降本有望加快氢燃料电池或氢能社会的高质量发展。

3.1 燃料电池国产核心供应商快速崛起

国产化加速，自主能力增强。燃料电池、发动机、电堆及其他关键部件关键技术 已经初步掌握，质子交换膜、催化剂、气体扩散层、膜电极和双极板等关键技术 指标接近国际水平。新源动力、神力科技具备国产化电堆的生产能力，东岳集团 有限公式具备质子交换膜批量化生产能力并进入奔驰汽车供应链，未来关键零部 件产业化能力有望快速提升。

雪人股份：氢能和燃料电池是公司战略发展重要板块，2015 年收购瑞典 SRM 公 司，拥有全球领先的燃料电池空压机及氢循环泵技术，2017 年投资控股加拿大 Hydrogenics 公司，其在水电解制氢、加氢站、燃料电池电堆领域有限先进的技 术和运营经验。雪人股份由此而布局氢气制取与加氢站建设运营相关设备和氢燃 料电池发动机系统集成。

潍柴动力：2016 年，对国内燃料电池企业弗尔赛进行战略投资；2017 年，与博 世公司共同开发氢燃料电池；2018 年投资 Ballard，认购 19.9%股份,成为最大 股东，并掌握了 Ballard 第三代燃料电池电堆技术。

亿华通：专注氢燃料电池发动机系统研发和产业化，产品已应用于客车、物流车 等商用车型。成功商业化 31.3kW 和 65kW 的系统，已经在大巴车上成熟应用，其 高功率的 76kW 的正在研发中。

产业政策的推动，也促进一批氢燃料电池产业链起来，关键技术参数有较大进步， 某些环节能与海外相当。

3.2 产业链合作广度深度加强，国内产业进入快速发展期

燃料电池，下一个黄金赛道。中国燃料电池产业发展引起国内外资本和技术广泛 关注是一个朝阳产业。