（報告出品方/作者：東莞證券，黃秀瑜、劉興文）
1. 全球能源結(jié)構(gòu)加快轉(zhuǎn)型，推動氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展
1.1 發(fā)展氫能有助于實現(xiàn)減排目標(biāo)
受全球氣候變暖、不可再生的化石能源不斷消耗等因素影響，全球能源消費結(jié)構(gòu)正向低碳化轉(zhuǎn)型。國際社會對保障能源安全、保護生態(tài)環(huán)境、應(yīng)對氣候變化等問題日益重視，許多國家已將可再生能源作為新一代能源技術(shù)的戰(zhàn)略制高點和經(jīng)濟發(fā)展的重要新領(lǐng)域，其中太陽能光伏發(fā)電是可再生能源利用的重要組成部分之一。
可再生能源規(guī)?；门c常規(guī)能源的清潔低碳化將是能源發(fā)展的基本趨勢。加快發(fā)展可再生能源已成為全球能源轉(zhuǎn)型的主流方向。到 2025 年新建光伏項目的發(fā)電成本將較新建煤電低三成以上，在成本競爭優(yōu)勢的推動下，全球光伏發(fā)電量在總發(fā)電量中的占比將從 2018 年的 2.4%提高到 2050 年的 24%水平，屆時全球能源供給將全面開啟“太陽能時代”。根據(jù)國際可再生能源機構(gòu)（IRENA）發(fā)布的《全球能源轉(zhuǎn)型：2050 路線圖（2019年版）》的預(yù)測數(shù)據(jù)，2050 年全球光伏裝機量將達到 8519GW。
全球主要國家于2016年簽訂了《巴黎氣候協(xié)定》，形成了氣候共識，并紛紛制定了二氧化碳減排計劃。我國于2020年宣布了“雙碳目標(biāo)”，即2030年碳達峰，2060年碳中和。為了實現(xiàn)雙碳目標(biāo)，使用低碳清潔的可再生能源替代目前高碳的煤、石油等化石能源變得越來越緊迫。在此次能源變革中，氫能因為其清潔無污染、單位質(zhì)量能量密度高、可存儲、可再生、來源廣泛等優(yōu)勢，多國都在大力發(fā)展氫能。
氫能可以利用化石燃料生產(chǎn)，也可以利用可再生能源來進行生產(chǎn)，其燃燒僅生成水，不會產(chǎn)生污染環(huán)境的物質(zhì)，通過能源載體和循環(huán)碳經(jīng)濟可以實現(xiàn)可持續(xù)的氫利用，有利于緩解全球的能源危機問題。發(fā)展氫能可以保障國家能源安全，較少對化石燃料的進口依賴，解決能源與環(huán)境尖銳矛盾，有利于實現(xiàn)CO2減排目標(biāo)。
1.2 國內(nèi)政策推動氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展
2016年10月，中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院資源與環(huán)境分院和中國電器工業(yè)協(xié)會發(fā)布的《中國氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍皮書（2016）》首次提出了我國氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展路線圖。對我國中長期加氫站和燃料電池車輛發(fā)展目標(biāo)進行了規(guī)劃。主要包括：到2020年，加氫站數(shù)量達到100座；燃料電池車輛達到10,000輛；氫能軌道交通車輛達到50列；到2030年，加氫站數(shù)量達到1,000座，燃料電池車輛保有量達到200萬輛；到2050年，加氫站網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建完成，燃料電池車輛保有量達到1,000萬輛。
2019年兩會期間，氫能被首次寫入《政府工作報告》，2016-2022年期間，工信部、國務(wù)院、發(fā)改委等多部門陸續(xù)發(fā)布支持、規(guī)范氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展政策，國家的“十四五”規(guī)劃中提到，要加速氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，氫能產(chǎn)業(yè)在“十四五”期間將提速發(fā)展。
在地方政策方面，據(jù)不完全統(tǒng)計，全國有北京市、上海市、廣州市、浙江省、江蘇省、貴州省和四川省等多個省市地區(qū)發(fā)布了氫能相關(guān)政策或規(guī)劃。其中，根據(jù)北京市的《北京市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展實施方案（2021-2025）》，2023年前，力爭建成37座加氫站，推廣燃料電池汽車3000輛；2025年前，培育10-15家具有國際影響力的產(chǎn)業(yè)鏈龍頭企業(yè)，京津冀區(qū)域累計實現(xiàn)氫能產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)業(yè)規(guī)模1000億元以上，實現(xiàn)燃料電池汽車?yán)塾嬐茝V量突破1萬輛，累計推廣分布式發(fā)電系統(tǒng)裝機規(guī)模10MW以上。
根據(jù)江蘇省的《江蘇省氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動規(guī)劃》，2025年，基本建立完整的氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)體系，力爭全省整車產(chǎn)量突破1萬輛，建設(shè)加氫站50座以上，基本形成布局合理的加氫網(wǎng)絡(luò)，產(chǎn)業(yè)整體技術(shù)水平與國際同步，成為我國氫燃料電池汽車發(fā)展的重要創(chuàng)新策源地。
根據(jù)四川省的《四川省氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021—2025年）》，到2025年，燃料電池汽車（含重卡、中輕型物流、客車）應(yīng)用規(guī)模達6000輛，氫能基礎(chǔ)設(shè)施配套體系初步建立，建成多種類型加氫站60座；氫能示范領(lǐng)域進一步拓展，實現(xiàn)熱電聯(lián)供（含氫能發(fā)電和分布式能源）、軌道交通、無人機等領(lǐng)域示范應(yīng)用，建設(shè)氫能分布式能源站和備用電源項目5座，氫儲能電站2座。到2025年，逐漸健全強化氫能產(chǎn)業(yè)鏈，培育國內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)25家，覆蓋制氫、儲運氫、加氫、氫能利用等領(lǐng)域。其中核心原材料企業(yè)2家，制氫企業(yè)7家，儲運和加氫企業(yè)6家，燃料電池及整車制造企業(yè)10家。
2. 氫能需求量加快增長，氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間巨大
2.1 中國氫氣需求逐步提高，氫氣產(chǎn)量************
根據(jù)中國氫能聯(lián)盟，2020年我國氫氣需求量約3342萬噸，至2030年我國氫氣的年需求量將提高到3715萬噸，在終端能源消費中占比約5%，其中，可再生氫產(chǎn)量約500萬噸，部署電解槽裝機約80GW。至2060年，我國氫氣的年需求量將增至約1.3億噸，在終端能源消費中占比約20%，其中，工業(yè)領(lǐng)域、交通運輸領(lǐng)域、發(fā)電與電網(wǎng)平衡和建筑領(lǐng)域?qū)⑹撬膫€主要用氫領(lǐng)域，氫氣需求量將分別達7794萬噸、4051萬噸、600萬噸和585萬噸。在實現(xiàn)碳中和碳達峰的過程中，中國氫氣需求將逐步提高。
目前我國氫氣年產(chǎn)量位居************，從 2018 年開始氫氣年產(chǎn)量已超過兩千萬噸規(guī)模。當(dāng)前我國的金屬儲氫材料產(chǎn)銷量也已超過日本，是世界最大儲氫材料產(chǎn)銷國。據(jù)中國煤炭工業(yè)協(xié)會，2012-2020 年，中國氫氣產(chǎn)量從 1600 萬噸增長至2500 萬噸，整體呈穩(wěn)步增長趨勢，2020 年中國氫氣產(chǎn)量同比增長 13.6%。
2.2 國內(nèi)氫能源行業(yè)競爭格局較為分散
中國石化和國家能源集團是國內(nèi)氫氣產(chǎn)量最大的兩家企業(yè)，2020 年，國家能源集團年生產(chǎn) 400 萬噸的氫氣，占總體產(chǎn)量的 16%；中國石化氫氣年生產(chǎn)量達350 萬噸，占全國氫氣產(chǎn)量的 14%。國家能源集團和中國石化兩家企業(yè)的市場份額占據(jù)三成，其他氫氣生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量多，氫氣生產(chǎn)規(guī)模相對較小，市場競爭格局較為分散。隨著其他大型央企進入氫能源行業(yè)，未來氫能源行業(yè)的市場集中度有望提升。
2.3 央企加快氫能全產(chǎn)業(yè)鏈布局
氫能產(chǎn)業(yè)鏈上游為制氫環(huán)節(jié)，中游為氫氣的儲運，下游為氫能的應(yīng)用領(lǐng)域，涵蓋電力、燃料/燃料電池和供熱方面。其中，氫能作為燃料電池可應(yīng)用于軍事、加氫站和氫燃料電池汽車等領(lǐng)域。
2021 年 7 月份，根據(jù)國資委在國新辦新聞發(fā)布會的表示，已有超過三分之一的中央企業(yè)在布局包括制氫、儲氫、加氫、用氫等全產(chǎn)業(yè)鏈，均取得了一批技術(shù)研發(fā)和示范應(yīng)用的成果。如中國石化和中國石油重點布局氫能儲運零售終端建設(shè)和運營領(lǐng)域，國家能源集團和中船重工重點布局氫能產(chǎn)業(yè)鏈及氫能裝備，國家電投、東方電氣和中船重工將重心放在氫燃料電池及其核心部件，東風(fēng)集團、一汽集團、中國中車和寶武集團則聚焦終端應(yīng)用燃料電池汽車、列車、氫冶金。
3. 當(dāng)前制氫仍以化石燃料為主，燃料電池為重點應(yīng)用方向
3.1 煤制烯烴是當(dāng)前主要制氫方式
氫能源按照生產(chǎn)來源可劃分為灰氫、藍氫和綠氫。通過化石燃料（如石油、天然氣、煤炭等）燃燒產(chǎn)生的氫氣是灰氫，在生產(chǎn)過程中會排放二氧化碳，目前的氫氣主要是灰氫，約占全球氫氣產(chǎn)量的 95％左右。將天然氣通過蒸汽甲烷重整或自熱蒸汽重整制成的氫氣是藍氫，其生產(chǎn)過程中結(jié)合使用了碳捕捉、利用與儲存（CCUS）等先進技術(shù)。通過使用可再生能源（如太陽能、風(fēng)能等）制造的氫氣是綠氫，例如通過可再生能源發(fā)電進行電解水制氫，在綠氫生產(chǎn)的過程中沒有碳排放，所以是氫能利用的理想形態(tài)，但受到目前技術(shù)及制造成本的限制，綠氫尚未實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。
制氫的方法包括化石燃料重整、氣化制氫；生物質(zhì)制氫；電解水制氫；光解水制氫；熱化學(xué)循環(huán)水分解制氫；光熱化學(xué)循環(huán)水分解制氫等典型制氫方法。
目前，氫氣生產(chǎn)原料主要包括煤炭、天然氣等化石能源和工業(yè)副產(chǎn)氣等。2019年，在中國氫氣生產(chǎn)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)能分布中，煤制氫產(chǎn)量居首，約2124 萬噸，占比63.5%；其次為工業(yè)副產(chǎn)氫和天然氣制氫，產(chǎn)量分別為 708 萬噸和 460 萬噸，電解水制氫產(chǎn)量約50萬噸。 根據(jù)頭豹研究院，2020 年中國氫氣市場規(guī)模約 40 億元，至2030 年和2050年，中國氫氣市場規(guī)模將分別增長至 567 億元和 7542 億元，未來市場空間廣闊。
當(dāng)前化石燃料制氫技術(shù)最為成熟，制氫效率最高，但是在各類制氫技術(shù)中，化石燃料制氫的二氧化碳排放量也更多。相比之下，用風(fēng)電、光伏等可再生能源制氫可以大幅降低二氧化碳的排放量，也有利于解決棄風(fēng)棄光問題。由于目前電解水的能量損耗率較高，可再生能源制氫的效率約 30%。另外，核能制氫的碳排放量也較低，同時核能制氫的效率能夠達到約 55%。
煤制烯烴是指以煤為原料合成甲醇后再通過甲醇制取乙烯、丙烯等烯烴的技術(shù)。目前，經(jīng)濟社會發(fā)展中應(yīng)用最廣泛的基礎(chǔ)材料之一是作為各類塑料主要原料的合成樹脂。合成樹脂主要產(chǎn)品是聚乙烯、聚丙烯，主要原料是石油和煤炭，國內(nèi)石油的進口依賴度約 7 成，而煤炭基本能夠自給自足，因此煤制烯烴對于原材料供應(yīng)安全而言意義重大。
近年國內(nèi)在煤制烯烴技術(shù)和部分關(guān)鍵裝備達到了國際先進水平。2020 年11月9日，中科院大連化物所自主開發(fā)的第三代甲醇制烯烴技術(shù)與裝備（DMTO-Ⅲ）在北京通過了中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會組織的科技成果鑒定，其各項指標(biāo)均居于國際先進水平，將單套煤經(jīng)甲醇制烯烴裝置由 60 萬噸/年提升至 100 萬噸/年，該技術(shù)使煤制烯烴流程更短、能耗更低，將進一步推動煤制烯烴產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
截至“十三五”末，我國已建成了 36 套煤（甲醇）制烯烴項目，產(chǎn)能占全國聚乙烯、聚丙烯總產(chǎn)能的 30%。根據(jù)隆眾資訊統(tǒng)計，從 2015 年-2019 年的聚烯烴綜合成本看，油制最高，氣制次之，煤制則長期維持偏低成本，所以煤制烯烴具有明顯的成本優(yōu)勢。煤制烯烴過程中會釋放二氧化碳，主要原因是，煤的碳含量高、氫含量低，而烯烴的氫含量高、碳含量低，因此，需要用煤和水制取氫氣，同時排放二氧化碳；油制烯烴也存在同樣的問題。
“十四五”期間，國內(nèi)煤制烯烴行業(yè)仍將繼續(xù)發(fā)展。根據(jù)《現(xiàn)代煤化工“十四五”發(fā)展指南》，“十四五”的發(fā)展目標(biāo)形成是 2000 萬噸/年煤(甲醇)制烯烴的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，煤制烯烴在“十四五”期間仍將是國內(nèi)制氫采用的主要方式。
3.2 電解水制氫成本較高，PEM 技術(shù)未來發(fā)展空間廣闊
根據(jù)電解質(zhì)系統(tǒng)的差別，可將電解水制氫分為堿性電解水(ALK)、質(zhì)子交換膜(PEM)電解水和固體氧化物電解水(SOEC)3 種。三者的基本原理都在氧化還原反應(yīng)過程中，阻止電子的自由交換，而將電荷轉(zhuǎn)移過程分解為外電路的電子傳遞和內(nèi)電路的離子傳遞，從而實現(xiàn)氫氣的產(chǎn)生和利用，但三者的電極材料和電解反應(yīng)條件不同。中國的ALK制氫技術(shù)相對成熟，在國內(nèi)市場份額較高，但是在制氫效率等重要技術(shù)指標(biāo)上仍與國外存在一定差距。國內(nèi)的 PEM 制氫技術(shù)發(fā)展時間較短，其性能尤其是壽命尚缺乏市場驗證，整體上落后于歐美。
運行負荷、度電成本和電解效率是堿性ALK電解水制氫技術(shù)降本的關(guān)鍵因素，目前PEM電解水制氫系統(tǒng)設(shè)備成本高出ALK電解系統(tǒng)設(shè)備成本的6-7倍。2020年，可再生能源（陸上風(fēng)電、光伏和水電）電解水制氫，ALK平準(zhǔn)化成本約23-28元/kg，采用PEM電解水制氫技術(shù)成本約為ALK的1.4倍。
2021 年 11 月 4 日，中國石化直屬機構(gòu)石科院自主技術(shù)、在燕山石化建設(shè)的首套質(zhì)子交換膜（PEM）制氫示范站啟動，意味著中國石化首次打通了PEM電解水制氫設(shè)備從關(guān)鍵材料、核心部件到系統(tǒng)集成的整套流程。中國石化PEM制氫示范站采用大面積均一膜電極，此設(shè)計方案可直接發(fā)展為單槽兆瓦級規(guī)模，為質(zhì)子交換膜電解水制氫技術(shù)進行大型化試驗提供設(shè)計依據(jù)。作為核心部件的質(zhì)子交換膜電解槽，制氫效率達85%以上，其陰極和陽極催化劑、雙極板以及集電器等關(guān)鍵核心材料部件均實現(xiàn)國產(chǎn)化。石科院獨立自主研發(fā)的高性能陰陽極催化劑在制備工藝、質(zhì)量比活性、長周期穩(wěn)定性等方面具有顯著優(yōu)勢。該示范站的投用有望推動兆瓦級質(zhì)子交換膜電解水制氫設(shè)施的國產(chǎn)化。質(zhì)子交換膜電解水制氫技術(shù)與燕山石化光伏電力的耦合，將實現(xiàn)綠氫制取
在可再生能源制氫項目方面，國內(nèi)目前缺少系統(tǒng)性大規(guī)模示范以及電氫融合技術(shù)研究。美國、歐洲和日韓未來以發(fā)展電解水制氫技術(shù)為主，著重ALK 技術(shù)規(guī)?；蚉EM技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，在"提高電解效率"、"耐久性"和"設(shè)備的低成本”等方面進行技術(shù)優(yōu)化改進。
現(xiàn)階段我國發(fā)電結(jié)構(gòu)仍以化石燃料發(fā)電為主，根據(jù)全球能源互聯(lián)網(wǎng)合作組織測算，到 2025 年，中國發(fā)電結(jié)構(gòu)中，煤炭占比將從 67%下降至49%，風(fēng)光發(fā)電占比將從8%上升至 20%；到 2050 年，煤炭發(fā)電占比大幅下降至 6%，風(fēng)光發(fā)電上升為主力，合計占比66%。隨著可再生能源發(fā)電成本不斷降低，發(fā)電占比逐步提升，疊加核心設(shè)備的進一步國產(chǎn)化，將極大帶動可再生能源電解水制氫方式的發(fā)展。（報告來源：未來智庫）
3.3 核能制氫有望實現(xiàn)大規(guī)模制氫
核能制氫在未來有望助力實現(xiàn)規(guī)?；茪洹Ｄ壳叭虻木G色發(fā)展和市場的多元需求促進了核能技術(shù)的多樣化發(fā)展，核能利用從單一發(fā)電逐步拓展到供熱、供汽、海水淡化、制氫等多種核能創(chuàng)新產(chǎn)品形式，以適應(yīng)社會經(jīng)濟發(fā)展的需求。核電運行穩(wěn)定、可靠、換料周期長，可作為基荷電源大規(guī)模替代傳統(tǒng)化石能源，可與其他清潔能源一起構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系。氫能是未來最有希望得到大規(guī)模利用的清潔能源之一，核能具備高效、低耗、環(huán)保、清潔的特點，核能制氫將二者結(jié)合，進行氫的大規(guī)模生產(chǎn)，有望成為未來氫氣大規(guī)模供應(yīng)的途徑。當(dāng)前，與電力生產(chǎn)聯(lián)系緊密的儲能、氫能等技術(shù)已取得一定突破，清潔能源+儲能、清潔能源+氫能有望成為未來能源供應(yīng)常態(tài)。
核能制氫是將核反應(yīng)堆與先進制氫工藝耦合，進行氫的大規(guī)模生產(chǎn)，具有不產(chǎn)生溫室氣體、以水為原料、高效率、大規(guī)模等優(yōu)點。核能制氫原理核能制氫就是利用核反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱作為制氫的能源，通過選擇合適的工藝，實現(xiàn)高效、大規(guī)模的制氫；同時減少甚至消除溫室氣體的排放。
根據(jù)中國核能行業(yè)協(xié)會，國內(nèi)大型核電機組綜合利用范圍將進一步擴大，小型模塊化反應(yīng)堆也將在供電、供熱、制氫、海水淡化等多領(lǐng)域迎來重要發(fā)展機遇。國外方面，美國也在推動核能制氫的發(fā)展。2021 年 10 月，美國能源部（DOE）宣布投入2000萬美元，支持亞利桑那州的核能制氫示范項目，使清潔氫能成為核電站除發(fā)電以外的重要經(jīng)濟產(chǎn)品，助力在未來 10 年之內(nèi)實現(xiàn) DOE“氫能攻關(guān)”科技化的制氫成本目標(biāo)（1美元/ 千克）。
3.4 儲氫技術(shù)以高壓氣態(tài)儲氫為主，儲氫瓶加快國產(chǎn)化
儲運技術(shù)是制約氫能大規(guī)模發(fā)展的重要因素之一，高效利用氫氣的關(guān)鍵在于氫氣的儲運。儲氫技術(shù)主要有固態(tài)儲氫、高壓氣態(tài)儲氫、液態(tài)儲氫和有機物液體儲氫等，目前氫氣儲運主要以高壓氣態(tài)為主，高壓氣態(tài)儲氫充放氣速度快，但安全隱患系數(shù)較高。低溫液態(tài)儲氫技術(shù)存在難度系數(shù)大、液化成本高、能耗大和絕熱材料成本高等弊端。固態(tài)儲氫方式優(yōu)勢明顯，但現(xiàn)在仍存有技術(shù)上的難題，長期來看具有較好發(fā)展前景。有機物液體儲氫能夠在常溫下運輸和加注，可以利用現(xiàn)有加油站設(shè)施，安全性和運輸便利性較好，目前仍有有較多的技術(shù)難題，但未來極具應(yīng)用前景。
目前已商業(yè)化應(yīng)用的高壓儲氫氣瓶主要是 I 型瓶、II 型瓶、III 型瓶和IV型瓶。I 型瓶由金屬鋼組成；II 型瓶采用金屬材質(zhì)為主，外層纏繞玻璃纖維復(fù)合材料；III 型瓶、IV型瓶外部采用碳纖維纏繞，III 型瓶內(nèi)膽為金屬，IV 型內(nèi)膽為塑料。國內(nèi)目前應(yīng)用較多的是 35MPa 儲氫Ⅲ型瓶，碳纖維復(fù)合材料是核心組成部分，但是由于國內(nèi)的碳纖維以進口為主，2020 年中國碳纖維的進口量占需求量的6 成左右，碳纖維復(fù)合材料成本約占 35MPa 儲氫Ⅲ型瓶生產(chǎn)成本的 62.5%。
35MPa 儲氫氣瓶儲氣量較低，部分成型受制于整車空間布置的限制，滿足不了長距離的使用要求，目前 35MPa 儲氫氣瓶主要應(yīng)用在城市公交、城市物流以及一定區(qū)域內(nèi)短途重卡等領(lǐng)域。70mpa 儲氫氣瓶儲氫量高，主要應(yīng)用在對續(xù)航里程有更高要求的乘用車以及商務(wù)車領(lǐng)域。2020 年 4 月，沈陽斯林達安科新技術(shù)有限公司研發(fā)的48L鋁內(nèi)膽碳纖維全纏繞氣瓶已正式通過氫循環(huán)試驗并取得型式試驗報告，成為國內(nèi)首例通過氫循環(huán)試驗的 70MPa 三型瓶。
Ⅳ型瓶采用非金屬內(nèi)膽，具有優(yōu)異的抗氫脆腐蝕能力，安全性相對金屬內(nèi)膽的III型瓶更高；在通過相同外徑、容積和 70MPa 壓力條件下，Ⅳ型儲氫瓶儲氫密度可以達到 5.5%，高于 III 型瓶的 3.9%；Ⅳ型儲氫瓶成品重量比III 型瓶輕。由于內(nèi)膽為塑料，Ⅳ型儲氫瓶使用壽命更長。Ⅳ型瓶可能更好滿足車載儲氫系統(tǒng)趨向安全、高儲氫密度、輕量化、低成本、成壽命等方面的發(fā)展要求，未來隨著Ⅳ型瓶原材料的進一步國產(chǎn)化，性價比將得到突顯，并加速應(yīng)用于新能源汽車領(lǐng)域。
3.5 燃料電池為下游主要應(yīng)用方向
3.5.1 國內(nèi)燃料電池行業(yè)起步較晚，政策補助加速發(fā)展
隨著技術(shù)的不斷成熟，目前燃料電池加快應(yīng)用新能源汽車等領(lǐng)域。國內(nèi)的燃料電池電動汽車技術(shù)研發(fā)已有所突破，部分國內(nèi)企業(yè)初步掌握了相關(guān)的核心技術(shù)，并形成了從燃料電池電堆、電池系統(tǒng)，到整車研發(fā)體系和制造的能力，開展了系統(tǒng)的示范運行。燃料電池的壽命、可靠性和適用性上基本達到了車輛使用要求。
發(fā)達國家燃料電池目前已處于較為成熟階段。燃料電池行業(yè)技術(shù)門檻較高，需要較深厚的工業(yè)技術(shù)沉淀及創(chuàng)新體系發(fā)展，尤其是先進材料研發(fā)和高端系統(tǒng)集成能力方面，因此燃料電池行業(yè)的技術(shù)水平在全球范圍內(nèi)分布較為分散。日本、美國、加拿大、德國等發(fā)達國家整體技術(shù)實力較高，燃料電池在電信基站備用電源、物料搬運和機場地勤等領(lǐng)域的應(yīng)用表現(xiàn)極具競爭力，而基站電源市場正在向中國、菲律賓、馬來西亞等國擴展。
中國的燃料電池汽車行業(yè)的發(fā)展滯后于國外發(fā)達國家，工程集成技術(shù)經(jīng)驗不足，核心的燃料電池發(fā)動機技術(shù)落后歐美日等國家，前期示范應(yīng)用的氫燃料電池汽車中部分核心部件以對外采購的成熟模塊為主，但中國當(dāng)前的國家政策支持力度較大，發(fā)展速度在加快。
國內(nèi)燃料電池汽車企業(yè)數(shù)量較少，技術(shù)、成本和規(guī)模是進入的主要門檻，產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)大多處于非盈利狀態(tài)，在當(dāng)前階段，國家政府補助是產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必要支持。如浙江嘉興對燃料電池汽車、加氫站建設(shè)、氫能產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域進行獎補扶持，對氫能重點領(lǐng)域給予創(chuàng)新獎勵；四川成都要求加快建設(shè)“綠氫之都”，統(tǒng)籌推進“制儲輸用”全鏈條發(fā)展，還提出加快加氫站規(guī)劃建設(shè)，最高給予 1500 萬元建設(shè)運營補助。在雙碳目標(biāo)下，各省市重視綠色氫能發(fā)展，我國自上而下對氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都給予極大的政策支持。多數(shù)地方政府把氫能列入“十四五”期間能源發(fā)展、科技發(fā)展等規(guī)劃之中。部分省市為發(fā)展氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，給予的補貼力度較大，以擴大氫能在交通運輸領(lǐng)域的應(yīng)用。
3.5.2 燃料電池企業(yè)集中于發(fā)達國家，燃料電池車目前普及度低
國際上，北美地區(qū)主要燃料電池企業(yè)包括 Ballard（加拿大）、Hydrogenics（加拿大）、PlugPower (美國)，F(xiàn)uelCell Energy（美國）。在應(yīng)用端，福特和通用等車企也比較注重燃料電池技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用。在歐洲，主要的燃料電池企業(yè)包括Nedstack（荷蘭，全球領(lǐng)先的質(zhì)子交換膜燃料電池制造商之一）、Dantherm (被加拿大Ballard 收購)，Intelligent Energy(英國)，Elringklinger(德國)等。戴姆勒、寶馬、大眾等歐洲車企在燃料電池領(lǐng)域投入較大。亞洲的燃料電池技術(shù)主要企業(yè)為豐田、本田、現(xiàn)代等日韓車企。
國內(nèi)現(xiàn)有行業(yè)的重點企業(yè)主要是依托學(xué)校、科研院所長期研發(fā)積累，建立了較好競爭優(yōu)勢的“大連新源動力”系和“上海神力科技”系等企業(yè)。
燃料電池車目前普及度低，國外的燃料電池大巴較豪華純電動車品牌特斯拉的Model S 車型售價仍高出許多。燃料電池汽車整車結(jié)構(gòu)包括燃料電池系統(tǒng)、電機、電控、動力電池系統(tǒng)、車載儲氫系統(tǒng)幾大部件。燃料電池構(gòu)成了燃料電池汽車成本的大部分，燃料電池動力系統(tǒng)是燃料電池汽車成本高昂的主要原因，一輛燃料電池汽車總成本約三分之二來自于燃料電池系統(tǒng)，其中質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)主導(dǎo)的燃料電池系統(tǒng)構(gòu)成了燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈的價值核心部分。
3.5.3 膜電極是氫燃料電池核心的零部件
燃料電池技術(shù)就是通過電化學(xué)反應(yīng)，將常見的可燃氣體和液體如氫氣、甲烷、天燃氣、沼氣、乙醇、甲醇等燃料，在催化劑的作用下與氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，無需燃燒的技術(shù)。燃料電池由燃料電池堆、供水系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)以及電能變換系統(tǒng)共同組成，只要反應(yīng)物充足，可以不間斷對外供電。燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率較高，可達 50%-60%，如果考慮熱能轉(zhuǎn)換，能量轉(zhuǎn)換效率可以達到80%-90%。燃料電池釋放的有害氣體很少，是一種適用于小型備用電源、汽車動力電源以及大型分布式發(fā)電系統(tǒng)等各類發(fā)電場景的新型清潔動力。
根據(jù)電解質(zhì)類型的不同，燃料電池生產(chǎn)技術(shù)共分為 5 種。其中，質(zhì)子交換膜燃料技術(shù)是繼堿性、磷酸性以及熔融碳酸鹽以及固體氧化物燃料電池之后，迅速發(fā)展起來的溫度最低，比能最高、啟動最快、壽命最長，應(yīng)用最為廣泛的第五代燃料電池，也是現(xiàn)階段國際燃料電池汽車廠商普遍采用的燃料電池技術(shù)。
質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC：Proton Exchange Membrane Fuel Cell）采用固體聚合物作為電解質(zhì)，含有鉑或者鉑合金催化劑的多孔碳為電極，由于其燃料主要采用氫氣，又稱氫燃料電池。其主要原理是讓進入燃料電池的氫分子在陽極催化劑作用下分解成氫離子，釋放出電子，氫離子穿過質(zhì)子交換膜到達陰極，電子通過外電路輸出電能；進入燃料電池的氧分子在陰極催化劑作用下，與氫離子和通過外電路到達的電子反應(yīng)生成水和熱。氫燃料電池具有密度高，啟動快，比功率大，輸出功率可隨時調(diào)整等優(yōu)點。
質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)是目前發(fā)展最好的燃料電池技術(shù)，具有零污染、能量轉(zhuǎn)化效率高、無資源和能源瓶頸等核心優(yōu)勢。膜電極是質(zhì)子交換膜燃料電池的關(guān)鍵核心部件，其決定著燃料電池的輸出性能、使用壽命以及反應(yīng)效率等。膜電極（MEA）是由質(zhì)子交換膜、催化劑和氣體擴散層三大基礎(chǔ)部件構(gòu)成的電極，原材料涉及到質(zhì)子交換膜、鉑催化劑、碳紙等，膜電極與其兩側(cè)的雙極板組成了莫電機組件。
作為氫氣轉(zhuǎn)換為電能的反應(yīng)場所，膜電極性能決定了燃料電池的輸出性能、使用壽命以及反應(yīng)效率等。氫燃料電池的原理是利用氫作為燃料與空氣中的氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，直接把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能和熱能，能量轉(zhuǎn)換效率高，釋放的有害氣體極少，提供的是高效潔凈的能源，具有良好的發(fā)展前景。膜電極是燃料電池系統(tǒng)的組成成分之一，氫氣通過氫能源車的燃料電池系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為電能，膜電極是氫氣轉(zhuǎn)換為電能的反應(yīng)場所，膜電極技術(shù)門檻高，具有極高的成長性、產(chǎn)品附加值和競爭壁壘，膜電極是燃料電池系統(tǒng)的核心的零部件。
國內(nèi)企業(yè)方面，大連新源動力依托中科院大連化物所自有知識產(chǎn)權(quán)的質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)在車用燃料電池系統(tǒng)集成安裝、調(diào)試、運行等方面擁有優(yōu)勢地位。上海神力科技聚焦氫質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)、全釩液流儲能電池技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，是目前中國燃料電池技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的領(lǐng)先者，其低壓燃料電池技術(shù)已具有世界先進水平。中科同力化工材料的質(zhì)子膜事業(yè)部主要致力于質(zhì)子交換膜燃料電池關(guān)鍵材料與部件的研發(fā)。貴研鉑業(yè)生產(chǎn)質(zhì)子交換膜燃料電池用催化劑鉑 Pt，但燃料電池用鉑碳催化劑的研發(fā)，尚處于實驗室驗證階段，尚無商品化的產(chǎn)品，相關(guān)樣品正處于市場和客戶的驗證階段。
氫燃料電池行業(yè)的上游是氫氣的制備、運輸及儲備行業(yè)，下游分別是燃料電池的應(yīng)用領(lǐng)域，主要包括交通運輸、電子設(shè)備、固定領(lǐng)域以及特殊領(lǐng)域。上游氫能行業(yè)對燃料電池行業(yè)的影響主要是通過對產(chǎn)業(yè)鏈下游市場應(yīng)用尤其是燃料電池汽車產(chǎn)生影響，進而影響燃料電池的供求來實現(xiàn)。下游燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)需要配套的加氫站的供應(yīng)，包括前端氫氣的生產(chǎn)、儲存和運輸產(chǎn)業(yè)，由此影響燃料電池的供求。
4. 重點公司分析
中材科技
公司下屬子公司蘇州有限從2008 年開始研發(fā)高壓儲氫氣瓶，承接國家863項目-燃料電池車用高壓儲氫瓶及組合閥產(chǎn)業(yè)化開發(fā)項目，并于 2011 年成功驗收。蘇州有限在無人機用高壓儲氫瓶領(lǐng)域占據(jù)絕大部分市場份額。公司目前儲氫瓶產(chǎn)品以商用車應(yīng)用為主，乘用車用儲氫瓶已做相關(guān)技術(shù)儲備和產(chǎn)能建設(shè)。目前公司批量生產(chǎn)35MPa的高壓儲氫瓶，主要應(yīng)用于商用車及無人機領(lǐng)域，其中 35MPa2L-20L 系列產(chǎn)品主要配套工業(yè)級無人機領(lǐng)域。
獲得 CES 2020 ******創(chuàng)新獎的“全球首款實用型氫動力垂直起降固定翼無人機——DJ25”所搭載的為蘇州有限生產(chǎn)的高壓儲氫瓶；在商用車領(lǐng)域，公司市場份額也是領(lǐng)先，2020 年公司已配套 400 余輛車。蘇州有限已形成各類型車載高壓燃料電池氫氣瓶、無人機用高壓儲氫瓶、站用固定及移動式氫能儲運裝備、輕量化車載高壓燃料電池供氫系統(tǒng)等氫能儲運全系列產(chǎn)品布局，其研發(fā)的 70MPa 四型儲氫氣瓶是國內(nèi)首款使用國產(chǎn)碳纖維的高壓儲氫瓶，產(chǎn)品相比三型瓶容重比更高，儲氫密度更大，容積可定制，適用性更強，同時在原材料供應(yīng)及成本控制方面優(yōu)勢明顯。公司已掌握該產(chǎn)品關(guān)鍵核心技術(shù)，并同步在蘇州工業(yè)園區(qū)啟動70MPa 四型瓶柔性自動化生產(chǎn)線建設(shè)。
粵水電
粵水電與內(nèi)蒙古自治區(qū)烏海市人民政府、江蘇興邦能源科技有限公司簽訂了《戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》，此次投資氫電產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)容主要包括三大項目。一是設(shè)立1 個國際院士未來零碳氫能科創(chuàng)中心。公告稱，此次合作將組建國際頂尖標(biāo)準(zhǔn)高端材料及氫能裝備實驗室，突破氫能領(lǐng)域“卡脖子”技術(shù)的研發(fā)攻關(guān)，提高關(guān)鍵零部件制造技術(shù)水平，實現(xiàn)專利設(shè)備、材料、產(chǎn)品自主可控。其次是打造 2 個碳中和氫電產(chǎn)業(yè)園，包括：風(fēng)光綠氫制儲運加產(chǎn)業(yè)園和氫燃料電池發(fā)動機及其核心部件產(chǎn)業(yè)園。最后是圍繞產(chǎn)業(yè)上下游布局三大產(chǎn)業(yè)鏈集群，包括：上游風(fēng)光發(fā)電、綠氫制儲運加；中游燃料電池發(fā)動機及其核心部件研發(fā)生產(chǎn)制造；下游綠氫及其燃料電池在交通運輸、建筑、公用設(shè)施、軍事、船舶及航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用。
公司表示，烏海市人民政府、興邦科技和公司各方聯(lián)合引進央企、地方國企、金融機構(gòu)與社會資本，共同設(shè)立氫能綠色金融服務(wù)平臺，規(guī)劃投資20 億元完善氫能產(chǎn)業(yè)金融服務(wù)體系。氫電發(fā)展規(guī)劃將分三年完成整體產(chǎn)業(yè)鏈落地，預(yù)計總投資168 億至188億元。項目預(yù)計形成 1 萬臺（套）氫燃料電池模組、氫燃料電池重卡和公交環(huán)衛(wèi)車輛等應(yīng)用，并形成滿足 1 萬臺氫燃料電池車輛所需制氫、加氫供給服務(wù)能力。公司在此次戰(zhàn)略合作中，主要負責(zé)風(fēng)電、光伏新能源及綠氫制儲運加的投資、建設(shè)、運營。（報告來源：未來智庫）
東方電氣
中國東方電氣集團有限公司是全球最大的發(fā)電設(shè)備制造和電站工程總承包企業(yè)集團之一。公司擁有完整的發(fā)電裝備制造體系，可批量研制100 萬千瓦等級水輪發(fā)電機組、135 萬千瓦等級超超臨界火電機組、175 萬千瓦等級核電機組、重型燃氣輪機設(shè)備、直驅(qū)和雙饋全系列風(fēng)力發(fā)電機組、高效太陽能電站設(shè)備?；痣姰a(chǎn)品100 萬千瓦等級空冷機組、大型循環(huán)流化床鍋爐等多方面處于行業(yè)領(lǐng)先地位；水電產(chǎn)品總體水平位居國內(nèi)前列，貫流式、混流式等水電技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平，10 兆瓦等級海上風(fēng)電機組處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。
氫能產(chǎn)業(yè)方面，公司首個撬裝式加氫系統(tǒng)在德陽建成，自主研發(fā)的四川首套加氫站用高壓儲氫容器順利完工。自主研制 60-110 千瓦燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)通過國家強檢，標(biāo)志著公司產(chǎn)品已實現(xiàn)了對作為國家示范期重點的中重型、中遠途應(yīng)用的覆蓋。公司構(gòu)建了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的燃料電池產(chǎn)品體系，形成了氫獲取、氫儲存、氫加注、氫使用全環(huán)節(jié)整體解決方案。
（本文僅供參考，不代表我們的任何投資建議。如需使用相關(guān)信息，請參閱報告原文。）
精選報告來源：【未來智庫】。
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