12.26 「和达产业观察」燃料电池产业投资地图 (2019年版)下篇

1.产业投资地图

氢燃料电池产业链中,上游从氢气的制取、运输和储藏,再到加氢站对氢燃料电池系统进行氢气的加注;中游是燃料电池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、便携式电源和和固定式电源三个方向。

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1.1 需求侧分析

根据国际新能源委员会统计,到2020年,世界对氢能的需求将达到10EJ,2040年后需求会大幅度增长,2050年全球需求将达到80EJ,整个产业会更加成熟和完善,包含发电、工业能源、交通工具、建筑供电等多重用途。

全球氢工业发展迅猛,市场规模从2011年的1870.82亿美元增长到2017年的2514.93亿美元,增速达34.4%。我国工业氢气的需求量和生产量旺盛且逐年上升,均居世界首位,其中用于炼化产品生产和工业生产领域的纯度大于或等于99%的氢气年产量约为700亿m3。在不考虑工业用氢、仅考虑能源用氢的情况下,按照《节能与新能源汽车技术路线图》中2020、2025和2030年分别实现5000、5万和百万辆氢燃料电池汽车的应用,则对应2020、2025和2030年相比目前将分别新增0.75亿、7.5亿和150亿m3的能源用氢气需求,相对比当前对应新增0.1%、1%和20%的氢气需求,相当于2020~2030年复合需求增速1.8%,且增速逐年递增。按照国内2030年百万辆氢燃料电池汽车的规划,制氢产业市场规模将达约400亿元(氢气价格按30000~40000元/吨)。

1.2 需求市场数据

1.2.1 国外市场需求分析

国外市场以美国、加拿大、日本和韩国为主,车型主要以丰田、本田、现代等燃料电池乘用车为主。

燃料汽车产量及增速:

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从车企的布局来看,除了已经走向量产的日韩车企,德系车企亦进行了大量的技术储备,其中奔驰GLC F-cell技术已经达到量产状态,但受制于过高的价格,目前GLC F-cell仅交付给政府/企业客户;大众、奥迪、宝马也发布了众多概念车型。美国企业中通用汽车选择了和本田合作开发,而福特与克莱斯勒则布局较少。

1.2.2 全球燃料电池汽车市场数据

市场研究机构InformationTrends公布了全球氢燃料电池车市场报告,2013-2017 年间全球氢燃料电池汽车累计销量达到 6475 辆。今年举办的中国氢能产业与能源转型发展论坛上指出,截至2018年全球累计销售14596辆燃料电池汽车。2018年度全球累计销售燃料电池汽车8121辆。

2018年中国销售燃料电池汽车1527辆,我国氢燃料电池车以客车、物流等商用车型为先导,包括1418辆燃料电池客车以及109辆燃料电池货车,燃料电池乘用车暂时为零。根据中汽协数据,2019年上半年产销已经分别为1170辆和1102辆,预计全年可实现2340左右的总产量。截止2019年6月,我国投入运营车辆约1130辆,其中公交560辆左右,物流车约430辆,轻客140辆。到2020年我国燃料电池商用车将达到11600辆、乘用车将达到3000辆。

日本燃料电池乘用车保有量为2926台,燃料电池公交车保有量为18台,日本政府也明确了具体目标,到2025年,将有20万辆燃料电池汽车上路行驶,到2030年,则达到80万辆。

韩国约有2000辆氢燃料电池汽车投入运营。韩国交通部表示,到2022年将实现运营15000辆燃料电池乘用车和1000辆氢气公交车。

美国燃料电池乘用车保有量超6500辆,是全球保有量最高的国家,以乘用车为主,主要在加州运营,加州运营的燃料电池公交车达31辆。规划到2030年加州建成1,000座加氢站,部署100万辆燃料电池汽车。

欧洲现拥有燃料电池乘用车1000辆左右。根据欧盟《地平线2020》战略目标:到2020年氢燃料电池汽车保有量50万辆、加氢站1000座等目标。

1.2.3 国内市场需求分析

2018年国内燃料电池汽车生产1527辆,未来成长空间巨大。根据中汽协的数据,2018年国内氢燃料电池产量达到1527辆,其中主要集中在12月份,其中燃料电池客车占主流,产量达到1418辆,占比为93%。

我国车企对燃料电池技术保持密切的关注,其中上汽集团和长城汽车的进展较为领先。上汽乘用车荣威950燃料电池车于2016年推出,并在2017年交付50辆;孵化于上汽集团的上海捷氢,具有完整的乘用车、商用车燃料电池系统研发设计和交付能力。长城汽车近年也在氢燃料赛道上频频发力:成立了氢能技术中心进行前瞻研究,一期建设投资约4.7亿元,二期投资约9,200万元,与德国H2M签署谅解备忘录,增资入股约5%股份;控股上燃动力,从而具有完整的车用燃料电池系统集成开发和量产的能力。

中国氢燃料电池乘用车代表性企业概况:

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1.3 供给侧分析

1.3.1 制氢

从制氢的方式来看,目前,制氢技术主要有传统能源和生物质的热化学重整、水的电解和光解。全球96%的氢气来源于传统能源的热化学重整,还有4%来自于电解水。其中,天然气制氢是现今最主流的形式。但是制氢的CO₂排放量均较高,对环境不友好,不能解决能源和环境的根本矛盾。而电解水制氢是可持续和低污染的,有望成为未来氢气制取的主流方式,未来发展空间更为广阔。

未来制氢来源占比预测:

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1.3.2 加氢站

国内加氢站无论是从绝对数量和人均加氢站数量都较海外主要国家少。截至2019年3月,据中金统计国内运营的加氢站共有15座,主要为示范项目为基础存续下来的加氢站,日加注量主要是500kg以下,且加注压力主要为35Mpa。绝大多数都是依靠集中制氢、压缩贮存、管束车运送的方式来实现的外供加氢。同济-新源大连加氢站则是利用风光互补发电制氢的站内直接制氢的方式。

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1.3.3 储氢

储氢也是制约氢燃料电池发展的重要问题,目前主要的办法有高压气态储氢、低温液态储氢、金属储氢、有机液储氢等。目前国内外主要以高压气态储氢(35MPa和70MPa)和低温液态储氢为主。目前气态储氢逐步向高压发展,70MPa的Ⅳ型储氢瓶成为了燃料电池汽车储氢设备未来发展的重点。Ⅰ型和Ⅱ型普通钢制高压储氢气瓶自身太重,且存在氢脆问题,难以在车载领域应用。目前国内车载高压储氢主要采用轻质复合容器Ⅲ型瓶。

目前美国、加拿大、日本已经实现70Mpa储氢瓶量产。美国通用汽车公司主要通过增强碳纤维缠绕层结构,加拿大Dynetek公司通过改进缠绕层和过渡层技术,加强了碳纤维/树脂基体复合增强外包层的强度,均将35Mpa储氢瓶升级为70Mpa,且已投入工业化生产,欧美日等地区已经开始使用Ⅳ型储氢瓶,主要采用塑料内胆,瓶口为金属件,具备重量轻、循环寿命长、成本低等优点,获得广泛应用。

1.3.4 氢能运输

目前我国可以商业化运作的氢能储存方式是压缩和液化两种,并采用管束车、槽车等交通运输工具的方式实现配送。在氢能源发展的初期,考虑到氢气液化设备的初始投入较大,而且液化所需要的能耗也比压缩氢气高,因此采用管束车运送压缩氢气的方式比较符合实际。在下游产业规模化后,液氢存储运输得益于初期资本投入得到摊销、运输过程中消耗能源较少、适合长途运输,会成为主要的运输方式。

1.4 产业链中游

1.4.1 燃料电池系统及核心零部件:

氢燃料膜电极与电堆的研发、生产、制造存在技术壁垒,目前行业中的竞争者数量相对较少。在众多燃料电池技术路线中,基于质子交换膜技术的燃料电池得益于高能量和功率密度、快速启动能力、适宜的工作温度等优点,比较适合车辆与家用发电。质子交换膜燃料电池一般有五层结构,最中间是质子交换膜(PEM),也就是实际起到单向传输质子并且隔离两端反应物的关键部件;质子交换膜两侧涂覆有催化材料,决定了电堆的电性能和寿命;气体扩散层(GDL)将氢气和氧气均匀的分布至催化材料表面,并起到汇集电流、支撑催化层和排除副产物的作用。质子交换膜、催化剂与气体扩散层一起,形成了膜电极组件(MEA)。膜电极组件的两侧加上起到机械支撑、提供气体通道、提供冷却液通道的双极板,组成了一个完整的燃料电池单体电芯,多个单体可以组成燃料电池电堆。

目前在中国处于头部的商用车电堆供应商主要有巴拉德、亿华通、广东国鸿、雄韬股份、上海重塑;乘用车电堆供应商有新源动力。海外还有加拿大Hydrogenics、美国Gore和美国专注于物料搬运市场PlugPower等,这几家在中国布局较少。上述企业中还有部分企业主要依靠巴拉德的技术许可和技术转让,其中包括了广东国鸿、大洋电机和潍柴动力。

其余的零部件例如空压机、氢气循环泵、双极板、传感器等属于相似产品在燃料电池上的拓展应用,需要针对氢气这种特定媒介解决一系列防爆、防泄漏、防氢脆、防污染质子交换膜等特定问题,具有一定技术难度但是可以看到解决路径,国内已经出现不少本土企业致力于这些零部件的研发生产。

燃料电池电堆生产企业在中国的布局和产品比较:

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国内资本投资燃料电池产业链较为积极,各产业链环节均有企业积极布局。目前投资较为积极的地区有佛山、武汉、上海等地。

目前国内外燃料电池各产业链环节主要参与企业如下表所示:

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2. 主要产业政策

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3. 相关上市公司

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4. 行业要闻

4.1 山西美锦氢能产业园项目在示范区晋中开发区举行奠基仪式

山西美锦氢能产业园晋中示范区项目主要打造由广州鸿锦投资有限公司建设的氢燃料电池动力系统及氢燃料商用车氢能源产业基地。该项目主要建设内容为年产5万套氢燃料电池动力系统、5万辆氢燃料商用车及部分配套产品生产线。一期项目拟投资45亿元、占地80公顷,主要建设内容为年产1万套氢燃料电池动力系统及1万辆氢燃料商用车,取得新建独立法人氢燃料商用车整车生产资质,建设期为24个月,建成达产后预计年产值127亿元,年上缴税金2.4亿元。

4.2 氢能源/超低温应用技术与工程联合研究院”(以下简称“联合研究院”)在重庆揭牌

联合研究院由中国科学院理化技术研究所和重庆三十三科技集团有限公司共同组建。下设国家超低温材料研究中心、国家超低温材料检测中心、国家超低温工程技术设计中心等专业机构,开展超低温装备和工程设计、材料检测、氢能储运加注系统、氢储能技术等研发和产业化应用示范。

联合研究院将引入专业院士成立院士工作站,凝聚国、内外知名氢能源、超低温、汽车等领域专家、学者,组成学术委员会,依托中科院理化所相关超低温工程核心技术成果,重点围绕开发多渠道氢源供应技术体系,突破大型氢液化设备关键技术,开展液态储氢新工艺、新技术的研究,推动液氢工厂、液氢储运、加氢站和液氢储能产业链的应用示范基地建设。

4.3 广州石化氢燃料电池供氢中心项目获总部批复

广州石化氢燃料电池供氢中心项目获总部批复,同意开展前期工作。广州石化位于粤港澳大湾区,氢气产能富裕,具备为广州市及珠三角地区氢能产业提供氢气资源的条件,可作为广州市氢气供应基地。下一步,广州石化将按照总部复函意见,根据固定资产项目管理办法,启动基础设计及设备订货等工作,加快推进项目的实施进度。


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