【国金氢能】氢能和燃料电池产业链深度解析

（以下内容从国金证券《【国金氢能】氢能和燃料电池产业链深度解析》研报附件原文摘录）
　　前 言 作为资本市场最早进行燃料电池和氢能产业研究的机构，我们自2015年以来完整覆盖了产业的上中下游从制氢到车辆运营的全行业，举办过多场产业论坛，成为沟通产业界与资本市场的良好纽带。 2022年8月，我们举办了最大规模、最全面的氢能和燃料电池核心公司交流会，邀请了25家核心企业及负责人与大家沟通产业。 在氢能本轮行情启动前夕，我们精准提示与发布了相关电解水产业深度报告、海外最新边际变化，紧密跟踪国内外最前沿氢能产业链政策、市场与公司动态。 未来更多行业深度、产业大会与投资机会挖掘，敬请期待。 氢能板块观点回顾 电解水设备与燃料电池均为关键主链赛道 电解水设备环节国内外需求量高增趋势不减，整体板块“0”到“1”逻辑清晰。国内招标侧拉动，关注国内招标数据反馈整体行业贝塔；海外受“能源价格高+补贴明确+碳税”影响下，需求侧拉动显著，持续关注相关公司出海逻辑。 基础设施建设叠加储运需求上升趋势显著，关注上游行业产业链延伸环节。用氢侧可预见激增大背景下，短期考虑就地消纳与加氢站建设，中长期考虑氢气储存运输。 燃料电池环节起量势头不改，核心零部件环节率先受益。城市群落地叠加细则落地大背景下，FCV起量已成大势所趋，高功率重载车型切入下，核心零部件率先受益。 系列深度报告 （2016-2022） （标题图文附链接） 一：氢气篇 系列一：绿氢催生新兴市场启动，电解水设备技术路线与成本之争（2022.12.17） 储能、工业与交通领域氢气需求激增背景下，电解制氢设备率先受益。2025年电力、工业、交通领域电解制氢需求量共50万吨，电解槽装机累计需求约15 GW，累计市场规模近310亿元；碳中和时期，三大领域绿氢需求量预计超2.5亿吨，电解槽装机需求近5500GW，累计市场规模超万亿。电力的跨季度、日度调峰储能领域以及对碳排放限制严格的工业和交通领域未来将是电解制氢的主要需求方，各领域在2025年/碳中和时累计绿氢需求及电解槽装机如下： 交通：绿氢需求将达到20万吨/1.1亿吨，对应电解槽5.9 GW/2325GW，累计市场规模达到145亿元/3.4万亿元。 工业：绿氢需求将达到11万吨/1.1亿吨，对应电解槽3.1GW/2371GW，累计市场规模达到66亿元/1.1万亿元。 储能：绿氢需求将达到21万吨/3658万吨，对应电解槽6GW/790GW，累计市场规模达到117亿元/3.5万亿元。 碱式与质子交换膜电解槽商业化先行，当前两者混合搭配为成本最优解。主流电解槽技术分为碱式电解槽（ALK）、质子交换膜电解槽（PEM）和固态氧化物电解槽（SOEC），前两种已实现商用化，最后一种仍处实验室向产业化过度状态。在当前示范项目推广下，购置成本为首要因素，碱式电解槽优势显著，预计2025年前占比超九成；随着后续项目逐步向运营过度，全生命周期成本为首要因素，当PEM电解槽设备成本为碱式设备成本3-4倍时，两者可实现制氢成本基本持平。假设在0.3元/kwh的电费时，成本：混合方案（80%ALK+20%PEM）<碱式电解槽功率密度>成本 从制备工艺看：第二代 CCM 法为当前主流技术方案，技术难点在于催化剂涂布在质子交换膜上容易出现膜变形、膜吸收催化剂等问题，第三代有序化膜电极制备技术仍待突破。 从构成材料看：质子交换膜仍依赖进口，技术难点主要在于超薄型（高电子传导率）和高耐久性（高机械强度）难以兼得；催化剂是目前膜电极研究的重点，主流催化剂为 Pt 基催化剂，技术难点主要在于低铂载（低成本）和高性能、高耐久性难以兼得；气体扩散层的关键原材料（碳纸纤维）仍被少数海外企业把控核心技术。 供给：膜电极国产化快速推进，先发企业优势明显。 参数达标，规模化供应能力逐步形成：目前国产膜电极企业包括鸿基创能、擎动科技、武汉理工氢电等，领先集团产品在性能参数上已满足商业化目标（寿命超 10000 小时，功率密度达到 1W/cm2 以上），并具备批量供应能力。量产的质子交换膜企业主要为东岳集团；催化剂、气体扩散层具备小规模生产能力。 先发企业调试经验丰富，优势明显：氢燃料电池仍处在导入阶段，下游新兴企业产品尚未定型，需求呈现多样化特点。先发布局企业试错经验丰富，面对“定制化”需求响应速度和产品质量都更有保证。 三：运营和市场篇 系列十：重载领域FCV成本优势明显——燃料电池物流车经济性分析（2018.12.17） 燃料电池物流车具备高载重、长续航和加氢快等优势，适用于城市支干线运输和城际运输场景。在环保日益严格情况下，传统中重卡面临路权问题，燃料电池物流车是其最佳替代者。纯电动物流车具备使用成本低优势，但是因为能量密度低，续航和载重难以兼具，而且面临充电时间长问题，目前适合于短途运输场景。 在全生命周期相同的运营里程下，比较燃料电池物流车、纯电动物流车和燃油物流车三者的全生命周期成本，燃料电池物流车在当前补贴基础下经济性优于燃油物流车；纯电动物流车在低负载短途运输场景下经济性明显。在地补为国补0.6倍情况下，燃料电池汽车全生命周期使用成本为1.67元/km和同级燃油物流车使用成本持平；在上海、武汉和深圳等地区，地补与国补可以达到1比1，燃料电池物流车经济性显著优于燃油物流车。考虑燃料电池物流车仅仅数百台级规模，未来伴随氢气价格和燃料电池成本下降经济性将愈加明显。 中长期角度来看，通过对纯电动物流车和燃料电池物流车降本进行敏感性分析，并且考虑补贴退坡，我们可以发现燃料电池物流车全生命周期经济性愈发明显；纯电动物流车在低负载领域具备经济性，载重提升后经济性缩小： 纯电动物流车随着成本下降可应对补贴退坡，在2021年纯电动物流车完全没有补贴，经济性依然优于燃油物流车，但载重提升后经济性缩小。 2020年，燃料电池补贴不退坡，按照地补为国补的0.6倍情况下，燃料电池系统成本下降50%，整车成本下降35%，氢气价格下降到30元/kg，燃料电池物流车全生命周期成本19.55万，每公里成本0.54元/km，相对于燃油物流车成本低67%。 2025年，燃料电池地补完全退坡，燃料电池系统成本下降90%，整车成本下降62%，氢气价格下降到28元/kg，燃料电池物流车全生命周期成本23.45万，每公里成本0.65元/km，相对燃油物流车成本低61%。 从物流配送企业角度出发，燃料电池物流车综合场景下吨利润最高。物流配送企业单车运营收入与载重、里程呈正相关；单车运营成本包括燃料成本、司机成本和租金成本等。在非限行区域，燃料电池物流车、燃油车和电动物流车运输每吨货物利润分别为 73.6/74.3/56.7元；在限行区域，燃料电池物流车、燃油车和电动物流车每吨运输利润分别为71.9/66.4/51.2元。综合场景考虑燃料电池物流车吨利润最高；纯电动物流车虽然燃料成本低，但是加上司机和租金成本后，吨利润反而最低。 系列十一：各国积极布局 ，中日韩领跑（2019.09.04） 随着燃料电池产业的推进和以氢为核心的储能的发展，氢气作为沟通交通、发电和储能三大领域的关键能源气体，重要性不断上升，未来地位有望与石化资源比肩，我们预计2030年市场价值超万亿。 全球主要国家均对氢燃料电池的发展投入大量资源，以期在未来新时代的能源竞争中占据领先位置。从目前的情况看，日本、韩国和中国对燃料电池的整体投入最高，以丰田、现代为代表的燃料电池乘用车和固定式热电联供系统以及氢能大巴、物流车的生产均处于全球领先；美国近两年在制造方面增速不如东亚国家，但加州作为燃料电池乘用车的最大单一市场仍然是整个产业里举足轻重的市场；欧洲的燃料电池研发起步很早，近年来奔驰等传统车厂以及博世等一级供应商均已经开始进入燃料电池领域。本文将简单分析全球六个主要市场的情况：中国、日本、韩国、美国、德国、欧洲其他地区。 中国：政府对氢能产业高度重视，政府工作报告提出推动加氢设施建设。中国燃料电池产业链技术快速提升，到2019年中国电堆产业链国产化程度达50%，系统关键零部件国产化程度达70%。中国燃料电池发展初期以商用车为主，目前燃料电池车保有量超4500辆，加氢站超20座。规划2030年燃料电池车100万辆，加氢站1000座。 日本：政府将氢能上升为国家战略。产业链成熟，技术、商业化领先，丰田Mirai产量超万台，Ene-farm热电联产系统数量超过30万套，加氢站超过100座。规划2030年燃料电池车81万辆，加氢站900座，热电联产系统530万台。 韩国：政府支持力度大、补贴高，产业链较为完善。2018年韩国运营燃料电池汽车达到889辆，加氢站14座，发电站装机量达到307MW。规划2040年燃料电池车290万辆，加氢站1200座，发电站装机量达15GW。 美国：研发较早，小布什时期政府投入较高，此后支持力度有所下降，燃料电池车生产较少。应用集中在加州，加州也是全球燃料电池车推广最为成熟的地区，加氢站建设40座，乘用车保有量超6500辆。规划2030年燃料电池车100万辆，加氢站1000座。 德国：商业化应用处于探索期，乘用车约有500辆、列车和热电联产均有推广；重视基础设施建设，在运营加氢站数量达71座。产业链生态完备，车企巨头奔驰、宝马持续发力燃料电池汽车研发及产业化。 欧洲其他地区：成立燃料电池联盟共同推进燃料电池，远期规划宏大，计划2050年实现4500万辆燃料电池车，2040年加氢站达15000座。 从全球主要市场的情况看，燃料电池产业初步解决了商业模式和成本下降路径的问题，随着车辆规模的提升，很快将实现规模化的商业运营，并在大巴、中重卡、固定式发电等领域得到迅速的发展，可以与传统汽车进行竞争。 四：加氢站篇 系列十二：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（2016.08.22） 本文从成本和商业模式两个角度分析加氢站。 成本方面：我们认为相对于其他产业链内其他环节，加氢站投资规模不算大，未来主要的竞争体现在能否绑定下游用户和能否获得低成本的氢气： 目前典型加氢站总投资1300-1500万元，加氢能力在800-1200kg/天，按照乘用车、物流车、客车的不同消耗量计算，每天可加氢130~150辆，折旧成本0.15-0.3元／L；国补规模400万元，地方补贴不等，可以覆盖1/3到1/2的总投资。 由上可见，投资规模并非加氢站发展的瓶颈，能否跟下游用户，如物流公司建立稳定合作关系以保障气站高负荷运行才是关键。 模式方面：外供氢模式加氢站在我国占主流，选择氢源合理降本是关键。加氢站有两种主要的建设模式：站内制氢和外供氢模式。目前世界上大多数加氢站采用的是站内制氢模式；我国受制于站内制氢的成本问题，仍以外供氢模式为主。 国内加氢站建设中的固定成本投资部分占比较低；影响我国氢气售价的最主要因素是包括制氢和储运氢气在内的氢气成本部分（占70%）。 综合前两篇报告关于氢气成本的分析，气氢拖车+氯碱副产氢是目前最优组合，其氢气成本范围在17.9~19.2元/kg，已经具备经济性。 设备方面，提高技术标准、逐步实现氢气压缩机的国产化是主要发展方向。加氢站基础设备包括储氢装置、压缩设备、加注设备、站控系统等，其中压缩机占总成本较高（约30%）。未来将通过技术授权、技术买断或者建设合资公司来提高关键设备的国产化率和国产化水平。 综合以上，我们认为，在下游燃料电池车补贴政策力度强的现阶段，加氢站的建设运营应在绑定需求的基础上选择气氢拖车+氯碱副产氢的气源，降低成本，增强竞争力。长期来看，关键设备国产化进程的加快以及产业联盟的形成将有效促进氢能产业的商业化。 系列十三：燃料电池系列研究之加氢站——基础设施先行，加氢站和氢气产业链率先受益（2019.03.15） 燃料电池汽车由于能量密度高的优势被普遍认可将成为中国交通领域电动化的重要组成部分，尤其在重载+高续航领域，而随着越来越多关键零部件的国产化，燃料电池成本迅速下降，经济性逐渐显现，行业爆发就在最近两年。 加氢站和氢气为代表的基础设施的完善是燃料电池产业发展与普及的前提： 氢气：便捷地获得低成本的氢气成为燃料电池行业能否顺利发展的关键，行业早期的采用氯碱工业副产氢加上气氢拖车运输可以解决需求；随着需求增加，天然气与煤炭制氢未来也将成为重要的过渡解决方案；而未来随着光伏等可再生能源发电成本逐渐下降，光伏+燃料电池反向制氢或高效电解水装置将成为主流，将大大改变整个能源结构。 目前氢气供应商区域性强，相对分割，未来随着氢气需求增加、氢气按照能源气体管理，大型能源巨头将在其中扮演重要角色，届时氢将成为像现在的石油一样重要的大宗能源品。目前有氢气的企业主要是氯碱化工企业和焦化企业。 加氢站是燃料电池产业发展的关键基础设施，目前有大型公共加氢站和小型自制氢加氢站两种方案，而以前者为主，后者包括本田的SHS系统目前由于成本问题还未能普及。加氢站行业发展需要解决资金、法规、盈利模式三方面问题，目前都已经初步有了解决方案。 加氢站设备：目前国内2018年已经建设了35Mpa加氢站十几座，出货量超过20个站，70Mpa站也具备生产能力，设备方面，除部分核心零部件从国外进口外，基本都可以国产化。 深度点评 Plug公布年报，电解槽与液氢成为亮点 欧盟碳关税10月试运行，绿氢成零碳关税下优先选项 从特斯拉Semi Truck看氢能重卡的优势 国鸿氢能招股说明书梳理 德国碳中和目标并未改变，短期速度还将加快 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