2017年燃料电池堆市场投资分析报告

中国氢燃料动力电池行业发展概况、技术重点发展方向及发展对策分析一、氢气的需求量氢在地球上主要以化合态的形式出现，是宇宙中分布最广泛的物质，它构成了宇宙质量的75%，是二次能源。

氢能在21世纪有可能在世界能源舞台上成为一种举足轻重的能源，氢的制取、储存、运输、应用技术也将成为21世纪备受关注的焦点。

氢具有燃烧热值高的特点，是汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。

氢燃烧的产物是水，是世界上最干净的能源。

氢能来源广泛、清洁无碳、灵活高效、应用场景丰富的二次能源，是推动传统化石能源清洁高效利用和支撑可再生能源大规模发展发展的理想互联媒介,是实现交通运输、工业和建筑等领域大规模深度脱碳的最佳选择其产业链较长，能够带动上下游产业共同发展，为经济增长提供强劲动力，被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源。

2019年全球氢气的需求量是71百万吨，预计在可持续发展情景下，2030年全球氢气的需求量88百万吨；2040年全球氢气的需求量137百万吨；2050年全球氢气的需求量287百万吨；2060年全球氢气的需求量415百万吨；2070年全球氢气的需求量519百万吨。

二、中国氢能及燃料电池发展现状1、研究历程及政策氢能燃料电池技术是中国未来能源技术的战略性选择，也是新能源汽车科技创新的重要方向。

科技部高度重视氢能及燃料电池技术研发。

“十五”期间，启动实施“电动汽车”重大科技专项，确立了以纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车为“三纵”和电池、电机、电控为“三横”的“三纵三横”研发布局，燃料电池汽车技术作为“三纵”之一得到重点研发部署，并在“十一五”“十二五”“十三五”持续进行科技攻关，对燃料电池汽车用电堆、双极板、炭纸、催化剂、膜电极、空气压缩机、储氢瓶等关键技术均进行了研发部署。

2021年以来,国家及相关部门为推进氢能及燃料电池的推广和应用，不断出台有关氢能和燃料电池相关的政策。

与此同时，全国各地方政府也陆续发布政策支持氢能产业的发展。

氢燃料电池技术应用现状及发展趋势分析摘要：在全球气候变暖的背景下，面对石油危机、气候危机和环境危机等问题，世界各国开始把目光投向清洁能源。

氢燃料电池技术由此应运而生，并成为大家热议的对象。

氢燃料电池技术以其高效、零排量的特点，被认为是未来新能源汽车发展的重要方向之一。

关键词：氢燃料电池；应用现状；发展趋势在新常态背景下，氢能可能成为下一代的基础能源。

国内外对氢燃料电池技术的研究已取得了很大的成就，但若要全面应用氢燃料电池还需不断努力。

氢燃料电池有着广泛的应用，可缓解环境污染问题，因此，需不断完善及发展该项技术。

本文重点论述了氢燃料电池技术应用现状及其发展趋势。

一、氢燃料电池工作原理氢燃料电池是一种将氢和氧的化学能通过电化学反应直接转化为电能的装置，其单体结构主要由阳极、阴极、质子交换膜和双极板组成，其中阳极为氢电极，阴极为氧电极，两电极间是电解质。

氢燃料电池的工作原理见图1，其中燃料是指氢气，反应物质(氢气、氧气)在电化学反应过程中不断被消耗，从而产生电能。

二、氢燃料电池的优势1、能量转换效率高，绿色无污染。

燃料电池通过电化学反应，不是采用燃烧(柴、汽油)或储能(蓄电池)方式，燃料电池只会产生水、热与电能，对环境无污染。

若制氢过程是通过可再生能源产生的，整个循环过程就是彻底的不产生有害物质。

2、无振动、噪声低。

根据燃料电池的工作原理可知，只要燃料和催化剂从外部不断地输入，燃料电池即可不断地发出电能，其使用寿命远高于普通原电池和充电电池。

因无往复和回转运动的机械结构，所以燃料电池运行时震动小，噪声大约只有55dB，相当于人们正常交流的水平。

另外，在整个工作中无噪声与机械振动，减少了机械器件的相互磨擦，从而在一定程度上延长了使用寿命。

3、制氢原料多，能源补充快。

燃料电池所使用的氢气来源广泛，自然界中氢大量存储在水中，可采用水电解制氢；也可从可再生能源中获得，可用天然气、甲醇、汽油及再生能源等。

燃料电池所需燃料主要是氢气，充气或更换氢气瓶一般只需几分钟，比纯电动汽车的蓄电池充电时间短。

市场数据(人民币）市场优化平均市盈率 18.90 国金燃料电池指数 3850 沪深300指数 4695 上证指数 3225 深证成指 13237 中小板综指 12240相关报告1.《基础设施先行，加氢站和氢气产业链率先受益》2.《重载领域FCV 成本优势明显—— 燃料电池物流车经济性分析》3.《产业核心环节、国产化初见成效——燃料电池电堆行业分析》4.《成本下降路径：国产化、规模经济和技术进步-PEMFC 》 5．《燃料电池车用氢安全性分析-氢气安全吗？》6.《燃料电池的氢气来源分析-负荷中心附近的氯碱副产氢是最优选择》7.《氢气储存运输问题分析-气氢拖车能够解决目前需求、其他方向潜力大》 8.《燃料电池系列研究之加氢站-中期看用户绑定，长期看低成本氢获取能力》 9.《看好优势区域的一体化副产氢气供应商——氢气基础设施产业分析》 10．《各国积极布局，中日韩领跑——全球主要燃料电池市场分析》张帅分析师 SAC 执业编号：S1130511030009 (8621)61038279zhangshuai ＠ 张伟鑫 联系人zhangweixin ＠燃料电池实现平价还要多久？——政策与成本交替推动下的产业两阶段增长模型基本结论◼ 2020年九月底正式推出的“以奖代补”政策是燃料电池产业发展的历史性事件，是燃料电池产业从高成本的示范运行向平价时代迈出的第一步。

在政策和成本的交替推动下，燃料电池产业将分两阶段迎来高速成长，当前则是行业爆发的前夜，值得重点关注。

➢ 2024年前为第一阶段，政策为主要驱动力。

据国补方案测算，政策落地后的4年补贴期，FCV 重卡全周期成本可持平或低于燃油车，推动整车产销放量，补贴期末FCV 市场规模上十万量级，系统成本接近甚至低于2元/W （100kW 燃料电池发动机低于20万），从而在重卡等重载商用车领域实现针对燃油车的全周期成本平价，届时产业规模超过千亿，核心环节龙头利润超十亿。

氢燃料电池的发展现状国外氢能与燃料电池发展现状及分析全球范围来看，世界主要发达国家从资源、环保等角度出发，都十分看重氢能的发展，目前氢能和燃料电池已在一些细分领域初步实现了商业化。

2017年全球燃料电池的装机量达到670兆瓦，移动类装机量455.7兆瓦，固定式装机量213.5兆瓦。

截至2017年12月，全球燃料电池乘用车销售累计接近6000辆。

丰田Mirai共计销售5300辆，其中美国2900辆，日本2100辆，欧洲200辆，占全球燃料电池乘用车总销量的九成以上。

截至2017年年底，全球共有328座加氢站，欧洲拥有139座正在运行的加氢站，亚洲拥有118座，北美拥有68座。

目前氢燃料电池及氢燃料电池汽车的研发与商业化应用在日本、美国、欧洲迅速发展，在制氢、储氢、加氢等环节持续创新。

1、美国氢能与燃料电池发展现状美国氢能的生产和储运有Air Products、Praxair等世界先进的气体公司，并且有技术领先的质子膜纯水电解制氢公司，同时还掌握着液氢储气罐、储氢罐等核心技术。

液氢方面，美国在液氢生产规模、液氢产量、价格方面都具有绝对优势。

美国燃料电池乘用车和叉车保有量领先全球：丰田Mirai 在美国销售了超过2900辆燃料电池汽车。

美国拥有世界最大的燃料电池叉车企业Plug Power，目前已有超过2万辆燃料电池叉车，进行了超过600万次加氢操作。

加氢站建设方面，目前北美分布的68座加氢站仅1座位于加拿大，其余全部分布在美国，其加州地区集中度最高。

美国燃料电池汽车液氢使用量非常高，全年液氢市场需求量的14%都被用于燃料电池车。

2、日本氢能与燃料电池发展现状日本由于资源短缺，政府对氢能和燃料电池的推广力度在世界范围内都是最大的。

目前，日本在家庭用燃料电池热电联供固定电站和燃料电池汽车商业化运作方面都是最成功的。

早在2014年4月制定的“第四次能源基本计划”，日本政府就明确提出了加速建设和发展“氢能社会”的战略方向。

燃料电池电堆行业成本构成及企业竞争格局分析燃料电池产业链方面，上游主要是构成燃料电池电堆的零部件：膜电极（质子交换膜、催化剂、气体扩散层）、双极板等，以及氢气系统的零部件：空压机、增湿器、氢循环泵、储氢瓶等；中游是整个燃料电池动力系统的组装；下游主要包括由固定发电、交通运输以及包含军事、航天在内的特殊领域。

氢能作为配套的产业链，主要包括制氢、储运氢和加氢站。

一、电堆的成本构成电堆是燃料电池最关键的部分，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。

燃料电池电堆的生产规模较小，成本较高，目前成本在70美元/kW左右。

膜电极是燃料电池的成本核心，量产有助于成本下降。

电堆中最核心的组成部分是膜电极组件，占据电堆成本的65%以上。

未来随着鸿基创能的量产规模逐步扩大，膜电极（质子交换膜+催化剂+气体扩散层）在电堆成本中的占比有望从70%（年产1000套电堆）下降至57%（年产50万套电堆）。

DOE预计，到2020年，铂金属用量由0.16降低到0.125g/kW，双极板成本从7美元/kW降低到3美元/kW，50万台批量成产成本将在2020年下降到40美元/kW，最终目标将会实现30美元/kW。

全球范围内燃料电池车的生产规模普遍不高，规模效应降本是当前主导方式，当生产规模从百套/年到千套/年数量级变化时，各组件的制造成本均有显著降低；当生产规模增长至1万套每年时，双极板、催化剂、质子交换膜和气体扩散层成本仍具有规模化降本空间，其他组件已开始不是特别明显；当生产规模由1万套/年增长至50万套/年时，质子交换膜和气体扩散层成本仍旧会随着规模扩大而降低，但此时电堆成本主要由电极催化剂和双极板的材料用量及价格决定，这与技术及工艺水平密切相关。

燃料电池汽车产业链概览在氢燃料电池产业链中，上游是氢气的制取、运输和储藏，在加氢站对氢燃料电池系统进行氢气的加注；中游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，形成氢燃料电池系统；在下游应用层面，主要有交通运输、便携式电源和固定式电源三个方向；消费终端为料电池汽车生产、销售环节。

燃料电池电堆燃料电池电堆是燃料电池汽车产业的心脏，成本占据燃料电池系统成本60%以上，且技术门槛较高。

燃料电池电堆主要由催化剂、质子交换膜、气体扩散层、双极板，以及其他结构件如密封件、端板和集流板等组成。

国内燃料电池电堆产业链初成雏形，上游厂商齐全，膜电极、质子交换膜和双极板具备国产化能力，气体扩散层有小批量供应，催化剂具备研发能力。

相比国外燃料电池电堆，国内电堆在核心材料缺乏与关键技术方面仍存在短板，也是燃料电池电堆成本居高不下的主要原因，因此当前降低电堆成本仍是燃料电池汽车商业化的关键。

燃料电池结构：膜电极、双极板堆叠形成电堆双极板：电堆中的“骨架”双极板是电堆中的“骨架”，与膜电极层叠装配成电堆，在燃料电池中起到支撑、收集电流、为冷却液提供通道、分隔氧化剂和还原剂等作用。

其性能优劣将直接影响电堆的体积、输出功率和寿命。

双极板按材料主要分为石墨板、金属板、复合板。

目前国内以石墨板为主，金属板为未来主流技术。

商用车倾向配备石墨板，乘用车因空间要求高配备金属板。

石墨双极板石墨双极板是目前质子交换膜燃料电池(PEMFC)中应用最广泛的材料，具有较好的导电导热性，耐腐蚀性等，常用于商用车领域。

石墨板目前在技术、商业化层面均已成熟且占据大量市场份额，成本难以进一步降低，行业发展，需等待上游石墨材料技术升级带来成本降低激发需求。

常用石墨双极板厚度约2～3.7mm，经铣床加工成具有一定形状的导流流体槽及流体通道，其流道设计和加工工艺与电池性能密切相关。

石墨双极板技术壁垒较低，国外代表企业有美国Poco、加拿大Ballard 等；国内技术已达国际一流水平，代表性企业有上海神力（亿华通子公司）、上海弘枫、淄博联强、上海弘竣和国鸿氢能等，其中上海弘枫产品已实现海外出口；国鸿氢能石墨双极板技术成熟、可批量和定制化生产。

燃料电池的经济性与市场前景分析在当今能源领域，燃料电池作为一种新兴的能源转换技术，正逐渐引起人们的广泛关注。

燃料电池具有高效、清洁、安静等诸多优点，被视为未来能源体系中的重要组成部分。

然而，要实现燃料电池的广泛应用，其经济性和市场前景是两个至关重要的因素。

燃料电池的工作原理是通过化学反应将燃料（如氢气、甲醇等）的化学能直接转化为电能，而不经过燃烧过程，因此能量转换效率较高。

与传统的内燃机相比，燃料电池在能源利用效率方面具有明显的优势。

然而，目前燃料电池的成本仍然较高，这在一定程度上限制了其大规模商业化应用。

从成本构成来看，燃料电池的主要成本包括材料成本、制造成本和运行维护成本。

燃料电池中的关键材料，如催化剂、质子交换膜等，价格较为昂贵。

同时，燃料电池的制造工艺复杂，需要高精度的设备和严格的生产环境，这也增加了制造成本。

此外，燃料电池在运行过程中需要定期维护和更换部件，这也带来了一定的运行维护成本。

为了降低燃料电池的成本，科研人员和企业正在从多个方面进行努力。

在材料方面，研发新型的催化剂和质子交换膜，以降低材料成本并提高性能。

在制造工艺方面，通过优化生产流程、提高生产效率和规模效应来降低制造成本。

同时，加强燃料电池的耐久性研究，减少运行维护成本，也是降低总成本的重要途径。

除了成本因素，燃料电池的经济性还需要考虑其使用成本和效益。

以氢燃料电池为例，氢气的制取、储存和运输成本是影响其使用成本的重要因素。

目前，氢气的制取主要有化石能源重整、水电解等方法，其中化石能源重整制取的氢气成本相对较低，但存在碳排放问题；水电解制取的氢气虽然清洁，但成本较高。

因此，开发高效、低成本的氢气制取技术是降低燃料电池使用成本的关键。

在效益方面，燃料电池的高效能和低排放特性可以为用户带来显著的经济效益和环境效益。

例如，在交通运输领域，燃料电池汽车相比传统燃油汽车具有更高的能源利用效率，可以降低燃料消耗成本。

同时，燃料电池汽车的零排放特性有助于减少环境污染，符合日益严格的环保要求。

氢燃料电池技术的发展现状随着全球能源危机日益严重，环保和清洁能源的需求也愈发显著。

在这一背景下，氢燃料电池技术逐渐受到了越来越多人的关注。

氢燃料电池技术是一种新型的清洁能源技术，它不会排放大量的二氧化碳和其他有害物质，因此对环境没有影响，是理想的能源替代品。

同时，它还具有储存能量高效、充电时间短等优点，在未来替代传统燃料的领域具有重要的意义。

目前，氢燃料电池技术的发展已经进入了一个高速发展的阶段。

从国际上来看，氢燃料电池技术在日本、韩国和欧洲等地的发展比较成熟，而在中国也开始逐渐起步，并且取得了可喜的进展。

首先是国际上的发展现状。

日本和韩国是氢燃料电池技术研究的领先者。

日本已经将氢燃料电池技术作为发展国家的重点计划，形成了以车用燃料电池技术为核心的燃料电池战略。

目前，日本的燃料电池产业已经形成了一定规模，包括行业领先的企业和科研机构，能够为燃料电池产业提供完整的产业链。

韩国也在积极推进氢燃料电池技术的产业化，据统计，韩国已经拥有了全球最大的燃料电池汽车平台。

而在欧洲，欧盟也已经制定了相关政策，并投入巨资用于燃料电池技术的研究和开发。

目前，德国、英国等欧洲国家也已经开始提供财政支持，鼓励企业开发和生产燃料电池车辆。

在国内，氢燃料电池技术的发展也日益受到政府和市场的重视。

2017年，国家发改委发布了《氢能与燃料电池产业发展规划（2017-2020年）》，提出了氢能产业的发展目标和发展途径，并对燃料电池汽车、燃料电池车用内燃机混合动力系统等领域进行了重点扶持。

随着政策的支持和市场的稳步推广，国内的氢燃料电池技术也取得了可喜的进展。

首先在燃料电池汽车方面，中国已经形成了以北汽、吉利、比亚迪等为代表的一批燃料电池汽车生产企业，有望成为世界领先的燃料电池汽车生产国家。

同时，在燃料电池堆方面，中国的燃料电池堆技术也稳步进步，实现了从小批量到规模化生产的发展过程。

当然，氢燃料电池技术的发展也面临着许多问题和挑战。