燃料电池产业链解析：比锂电池启动晚11年，核心细分占成本60%

　　近日，上海将尽快印发支持燃料电池汽车产业发展若干政策、广东最大氢燃料电池供氢项目开建等一系列消息将燃料电池行业推上风口浪尖。Wind数据显示，2021年以来，燃料电池指数（884166.WI）最高涨幅达53%；相关上市公司股价也水涨船高，亿华通-U（688339.SH）、贵研铂业（600459.SH）区间最高涨幅分别达45%、91%。

　　一、燃料电池行业发展概述

　　生态环境部日前公布2020年全国移动源环境管理情况，移动源污染已成为我国大中城市空气污染的重要来源。而氢燃料电池可以实现真正的零排放，是未来能源脱碳方向。

　　（一）燃料电池行业规模

　　燃料电池汽车是新能源车发展的重要技术路线之一，发展初期依赖于政策的大力支持。

　　2020年9月21日，财政部等五部门发布开展燃料电池汽车示范营运通知，并将2020-2023年作为示范城市群推广期间，燃料电池汽车领域的“十城千辆”计划正式启动。若按此计算，燃料电池汽车的启动时间比电动汽车晚了近11年。

　　为了追赶推广进度，2021年上海、北京两地率先发力，确定氢燃料汽车政策时间表，要求在十四五期间两地燃料电池车累计推广均突破万辆。

　　从推广类型来看，商用车是目前国内燃料电池技术路线推广的最佳领域，原因主要有以下三点：一是车辆可搭载的储氢罐体积直接决定了汽车的续航能力，而商用车体积较大，可以提供更多的储氢空间；二是商用车的使用环境更为规律和集中，在燃料补给方面也比其他种类的乘用车更加便利；三是商用车对燃料电池的功率密度要求相对较低，目前国内的技术水平可以满足使用要求。

　　从推广规模来看，由于燃料电池汽车尚处商业化早期，目前在购置成本和使用成本上不占优势，市场规模较小。在政策扶持下，中国氢能汽车产业产值有望在2030年突破万亿元大关，而中国燃料电池系统市场规模预计在2025年和2030年分别达到191亿元和791亿元。随着“碳达峰”“碳中和”国家战略的提出，燃料电池补贴和示范城市政策逐步落地，行业将迎来重大发展机遇期。

　　（二）与锂电池相比，燃料电池的优势有哪些

　　不同于锂电池电动车可以利用现有电网建造充电站，氢能源汽车使用的加氢站目前完全依赖长管拖车运输，效率较低且成本较高。但开源证券称，未来锂电与燃料电池将是互补关系，燃料电池也有锂电池所不具备的优势。

　　首先，燃料电池具备高效率，燃料电池直接把化学能转化成电能，不受卡诺循环的限制，理论效率可达85%-90%，目前实际转化效率约为40%-60%；其次，燃料电池污染小，一般使用氢气作为燃料，不产生温室气体和含硫、氮的污染物；再者，燃料电池结构简单，不含机械传动部件，工作时噪声低也是燃料电池的优势之一；最后，充能快是燃料电池显著优于锂电池的地方，燃料电池汽车加氢与燃油车加油过程类似，仅需5-10分钟，明显快于电动车，且续航里程与燃油车相当。

　　转换效率高、续航里程远和补给速度快的特点，决定了燃料电池车在城际客车、高负载物流车等长距离运营的经济性或高于电动汽车。同时，随着未来技术的进步，以及规模化效应摊销成本，燃料电池成本劣势或将逐渐减弱。

　　中国科学院技术科学部院士欧阳明在第三届未来能源大会上的预测，2030-2035年间燃料电池系统成本有望从目前的5000元/千瓦下降至约600元/千瓦，下降幅度高达88%。东北证券更是表示，随着氢燃料电池技术的进步以及氢气制取、储运成本的下降，长期来看氢燃料商用车生命周期内的全持有成本（TCO）有望下降到与纯电动汽车相当甚至更优的水平。

　　（三）产业链中哪一环节最为重要

　　根据燃料电池汽车系统的组成，燃料电池产业链从上游到下游可依次化分为电堆及其零部件、辅助件及系统集成、整车制造及应用。

　　目前燃料电池产业主要以整车组装、示范运营为主，电堆、膜电极等核心技术布局较少，而这些技术正是燃料电池产业的优质赛道。

　　由于电堆、膜电极等部件为燃料电池特有，因此技术壁垒也更高，产业化难度更大。从核心部件看，截至补贴期末（2020年九月底，财政部等五部门决定开展燃料电池汽车示范应用工作。示范期暂定为四年，示范期间，五部门将采取“以奖代补”方式，对入围示范的城市群按照其目标完成情况给予奖励），国内燃料电池全产业链市场规模达到千亿元，其中电堆、膜电极环节市场规模预计将分别达约150亿、80亿元。

　　二、燃料电池零部件国产化的重要性

　　低国产化率与低产量将拉高燃料电池成本。

　　其中，膜电极等核心零配件高度依赖进口，质子交换膜、碳纸等材料环节仍处于研发或小批量试制阶段，导致成本居高不下。产量低则是导致燃料电池成本高的另一重要原因，有数据测算，当燃料电池系统年产量从1000套逐渐增加到5万套时，成本下降将超过75%。

　　（一）零部件国内生产现状

　　中国在燃料电池基础零部件方面属于后发者，尤其是在核心一、二级零部件方面，国内供应商与海外企业在技术水平、产品稳定性与寿命、成本等方面有较明显的差距，对外依赖程度相对高。

　　我国在2016-2019年重点实现了电堆产业链、燃料电池系统等关键技术的引进。2017年广东国鸿引进的巴拉德9ssl电堆投产后，2018年潍柴动力引进巴拉德LCS电堆技术，推动海外电堆技术落地；北京亿华通和上海重塑等企业也相继推出车用电堆集成产品。

　　根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书（2019年）》，国外燃料电池电堆成本已降至数千元/kW左右，国内部分企业在批量供应的情况下也可将电堆售价降至1000-2000元/kW，如雄韬股份的38-75kW电堆，核心部件国产化率已做到80%以上，200台、2000台、10000台起的售价分别为1999元、1599元和1199元/kW。

　　（二）重要零部件：电堆

　　电堆作为化学能转化为电能的核心部件，占燃料电池成本的60%，而电堆性能、寿命的突破关键在于膜、催化剂。

　　1、电堆催化剂

　　电堆催化剂的作用是促进氧化剂和氢气的反应，使电子离开氢原子。

　　催化剂是燃料电池中的核心材料之一，在燃料电池电堆成本中占比超过50%。当前全球现有燃料电池铂用量大约在0.3-0.5g/KW左右，海外部分第一梯队车企的氢燃料电池汽车铂用量可降至0.17g/kW左右（对应约20g/辆），但单车用量仍明显高于传统燃油车（汽油车约4g/辆，柴油车约5-10g/辆）。铂资源的匮乏和高成本制约了燃料电池大规模商业化，超低铂、无铂催化剂是未来研发方向。

　　目前燃料电池催化剂主要由庄信万丰、巴斯夫等海外企业掌控，国内布局燃料电池催化剂的企业相对稀缺，主要企业包括贵研铂业等。

　　2、质子交换膜

　　按照电解质的类型划分，燃料电池可分为质子交换膜电池、碱性燃料电池、磷酸燃料电池、固体氧化物燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池五大类。其中，质子交换膜电池具备功率范围合适（数百千瓦）、工作温度合适（50-120℃）、效率高（30%-50%）等优势，是目前交通领域最适合的燃料电池技术路线，丰田、奔驰主流车企的均采用质子交换膜电池。

　　据E4tech统计分析，质子交换膜电池在过去五年每年产量超过44000台套，兆瓦出货量超过1000MW。从世界地区分布来看，亚洲是燃料电池出货量最大的区域，大部分燃料电池都装载于交通运输工具上。

　　质子交换膜作为核心零部件，目前成本约占燃料电池电堆10%-20%。据美国能源局统计，目前质子交换膜的使用量约为0.1-0.2m2/KW，中国商用车助推的中重型卡车功率大于120KW，49吨牵引车约220KW，国产质子交换膜替换市场空间十分广阔。

　　3、膜电极

　　膜电极是质子交换膜燃料电池的核心部件，是燃料电池内部能量转换的场所。

　　当前，国产膜电极性能与国际水平接近，目前国内领先膜电极企业鸿基创能、武汉理工新能源、擎动科技膜电极产品功率密度均超过1W/cm2，测试使用寿命达到1万-2万小时，已基本满足产业化应用需求，2019年开始国产膜电极产品逐步开始供应。

　　同时，国产膜电极较进口产品成本优势明显，2020年采用的鸿基创能膜电极的国鸿新一代“鸿芯”电堆成本已降至1.99元/W。根据DOE的测算，在大规模生产（50万台/年）的情况下，膜电极占质子交换膜燃料电池成本的60%。

　　假设2030年燃料电池车需求达100万辆，对应2030年膜电极需求接近1千万平米，市场规模约350亿元。

　　三、相关公司解析

　　（一）亿华通

　　公司按照燃料电池动力系统→燃料电池发动机部件（模块、DC/DC及控制器等）→电堆→膜电极及双极板的顺序，逐步实现国产替代。

　　公司目前在保证电堆性能与一致性的前提下完成了75kW系统的开发，各项关键指标与国内竞争对手相比具备较强竞争力，低温启动能力与系统峰值效率已达到国际先进水平，但额定功率与质量功率密度较国际领先厂商仍存在一定差距。

　　下属公司神力科技顺利实现电堆国产化，进口电堆采购金额比例从2016年的86%迅速下降至2019年的16%。同时，公司积极引入武汉理工新能源（膜电极）、浙江钮能（双极板）、昆山万洲特种焊接（壳体及隔板）、石家庄金士顿轴承科技（空压机）等多个国产供应商，降低核心零部件进口依赖程度。

　　然而亿华通的经营数据却呈现了明显“增收不增利”的情况。

　　公司2021年半年度报告显示，公司营业收入为1.18亿元，同比增加367.28%，净利润却为-1745.31万元，延续了2020年以来的亏损状态。公司表示，营收增长主要得益于氢燃料电池行业的发展，及“以奖代补”政策的影响，报告期内公司实现批量销售订单的交付。

　　净利润方面，2020年上半年为-6350.77万元，相比之下，2021年上半年亏损数额明显减少。

　　公司“增收不增利”的情况或许是因为营业成本的大幅增加。2021年上半年，公司的营业成本为8051.18万元，同比增加395.87%。其中大部分是研发投入，为7916.85万元，同比增加117.75%。

　　公司称，在研课题项目大部分在去年下半年后进入中后期阶段，相应研发投入有所增加。公司在研项目十分丰富，多达25项，预计总投资规模为57779.46万元。总投资规模最大的项目是国产系列燃料电池发动机系统研发（16881.72万元）。

　　（二）威孚高科

　　公司主要生产燃料电池核心零部件，包括膜电极、石墨双极板、金属双极板以及BOP（辅助设备）关键零部件，为国内外燃料电池电堆和系统厂家配套。在燃料电池核心材料方面，公司完成了从催化剂、气体扩散层到膜电极的全自主核心材料开发；完成催化剂涂覆膜的全水系墨水配方优化和催化层整平优化，性能获得较大提升。

　　9月17日，公司在互动平台表示，公司氢燃料电池零部件产品在2020年产能为150万件，已实现销售收入7739.7万元。

　　2019年3月，公司公告以726万欧元收购丹麦IRD 66%的股权。IRD主营业务为燃料电池核心部件的研发和生产，主要产品包括膜电极和石墨复合双极板，在欧洲、美国和中国拥有稳定的客户资源。

　　同年11月，博世中国氢燃料电池中心在威孚高科所在地无锡奠基，并计划于2021年小批量生产。

　　2020年10月，公司公告称，拟通过在丹麦的全资子公司Weifu Holding ApS（SPV公司），收购比利时Borit NV100%的股权(Borit NV公司估值EV 4270万欧元)。比利时Borit燃料电池公司现已发展成为全球最大的独立金属双极板一站式集成技术供应商。

　　公司2020年年报显示，燃料电池零部件产品2020年占据了所有主要境外资产，占公司净资产的比重为0.99%。

　　公司称，将加大欧洲制造基地和中国制造基地的能力建设，在“十四五”中后期，实现全球产能膜电极800万片、石墨双极板900万片、金属双极板400万片，其中中国制造基地将成立氢能源事业部，实现产能膜电极400万片、石墨双极板500万片、金属双极板200万片，相关BOP关键零部件基于公司现有制造平台，实现小规模批产能力。

　　（三）贵研铂业

　　贵研铂业为海内外布局燃料电池催化剂的相关企业之一，近5年公司营收CAGR为30%，净利润CAGR高达38%。

　　2014年，公司便开始布局燃料电池相关产业，与上汽集就燃料电池催化剂签署合作协议。2021年9月6日，公司在互动平台表示，截至目前，公司氢燃料电池铂极催化剂尚在实验室阶段，目前没有商品化产品。

　　（四）星云股份

　　星云股份的全资子公司星云智能于2018年8月正式推出了首条燃料电池膜电极处理自动装配线，整线采用倍速链系统及线体总线控制进行控制连续使用。2019年1月，公司在互动平台表示，星云智能装备有限公司推出的首条燃料电池膜电极处理生产线已确认产品销售收入。