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核心技术逐步攻克 燃料电池启动在即

发布日期: 2019-02-19
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1. 政策持续支持,燃料电池商业化元年即将到来
当前国内燃料电池的基础研究与海外的差距在缩小,大部分零部件已能实现国产,车用燃料电池系统的商业化应用元年即将到来,产业链投资机会挖掘正当时。
1.1. 燃料电池与锂电池路线互补,共同打造绿色交通
自新能源汽车行业发展伊始,动力锂电路线or燃料电池路线就备受争议。而我们在《宁德时代(SZ300750,84.46,2.48%,模拟买入):改变十万亿汽车供应链格局的大国重器》报告中就层明确提出,“我们认为,未来锂电与燃料电池也不会是替代关系,而是互补关系,燃料电池更适合需要跑长途的大车增程使用。”中国新能源(SH600617,4.99,2.04%,模拟买入)汽车泰斗欧阳明高院士在2018年6月的电动汽车百人会上也明确提出“锂离子电池系统更适合替代汽油机,氢燃料电池系统更适合替代柴油机。”
燃料电池车销量基数较低,潜力可期。国内燃料电池相比之下,国内车用锂离子电池的商业化进程已领xian,车用燃料电池技术也在不断赶超。根据中汽协数据,2018年我国燃料电池车总销量达1,527辆,均为商用车,而新能源汽车总销量达125.6万辆,即燃料电池车的新能源汽车占比仅0.12%。即使燃料电池在国内仅替代传统商用车,空间也十分可观。根据中汽协数据,我国2018年商用车销量达到了437.1万辆,即燃料电池商用车的渗透率仅0.03%。
1.2.?政策方位支持,补贴未见退坡
我国对燃料电池发展政策方面的支持由来已久。2015年5月国务院发布的《中国制造2025》,强调了要大力推动重点域突破发展,燃料电池汽车属于七大域之,继续支持电动汽车、燃料电池汽车发展,并明确要求到2020年要生产1000辆左右的燃料电池汽车,并进行示范运行。在国内多项政策扶持下,各研发机构和企业积极加大对燃料电池的研发。
表1
国内燃料电池政策统计
资料来源:财政部,天风证券(SH601162,7.97,6.98%,模拟买入)研究所
2.国内燃料电池车产业链日趋完善
质子交换膜燃料电池应用为广泛。按电解质种类划分,燃料电池主要可分为质子交换膜燃料电池(PEMFC)磷酸盐型燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐型燃料电池(MCFC)、固体氧化物型燃料电池(SOFC)。质子交换膜燃料电池得益于工作温度低,并且体积小、发电单元模块化,可靠性高,因此组装和维修都很方便,目前研究和应用为广泛。根据The Fuel Cell Industry Review的统计,2014-2017年质子交换膜电池出货量直远超其他类型的燃料电池,预计2018年出货量占比达57%。目前车用燃料电池也基本走质子交换膜路线,因此本文针对燃料电池产业链的讨论也围绕质子交换膜电池展开。
表3
2014-2018年按种类燃料电池出货量(千组)

资料来源:The Fuel Cell Industry Review 2018,天风证券研究所
表4
2014-2018年按种类燃料电池出货量(兆瓦)

资料来源:The Fuel Cell Industry Review 2018,天风证券研究所
燃料电池系统产业链较之锂电更为复杂。方面基础设施建设更为复杂:除了加氢站建设外,还需考虑氢气来源于运输问题;另方面,燃料电池本质上区别于锂电,个是发电装置,个是储能装置,燃料电池除反应电堆外需要更多的辅助部件来配合工作。
燃料电池系统主要部件包括:电堆、空压机、加湿器、氢气循环泵、高压氢瓶等。燃料电池单体串联组成电堆,电堆是化学反应的场所,是燃料电池的核心。然而,想要通过燃料电池驱动负载并获得有竞争力的功率,不仅需要依靠供气系统,也需要整合整车控制系统、辅助电源系统以及驱动电机与控制系统。
图1
燃料电池汽车动力系统组成示意图

资料来源:天风证券研究所整理
2.1. 燃料电池单体核心部件
和锂电池类似,燃料电池单体需要堆叠组合成电堆,再通过DC/DC升压去驱动电机。而电池单体主要由膜电极、双极极板组成。而膜电极是燃料电池核心之核心,主要由催化剂、气体扩散层(碳纸)、质子交换膜组成。
催化剂:常用的商用催化剂是Pt/C。由于铂的价格高,催化剂成为电堆中成本高的部件之。目前国内外研究通过结构设计、使用合金材料等方式来降低铂的用量。贵研铂业(SH600459,14.42,0.21%,模拟买入)在Pt/C制备上已具备较为成熟的技术。
碳纸:加工后成为气体疏散层。国内在碳纤维域的研究与海外仍有差距,目前国内外企业主要采购日本东丽、巴拉德。
质子交换膜:核心作用为传导质子,隔绝两极。目前主流使用氟材料,与氯碱行业所使用的交换膜类似,技术难度较低,目前国内已具备较好制备的技术,且成本下降空间较大。国外供应商:杜邦、戈尔、陶氏、3M、旭化成;国内供应商:东岳集团。
双极板:主要用于氢气和氧气的分隔与传导,并收集电流。目前主流路线有石墨极板、金属极板、复合板这三种。其中,石墨板和金属极板较为常见。金属极板制造方便且体积小,但存在腐蚀问题,影响电堆寿命。
2.2. 车用燃料电池系统部件
除电堆外,车用燃料电池系统中还需装备空压机、辅助电源系统(锂电或铅酸电池)、储氢瓶、氢气循环泵及电机驱动与控制系统等。
空压机:用于空气进气端控制进气压强与速度,对压力波动有较之传统空压机有更严格的要求。目前来看,空压机价格较高,有较大降成本空间,主要由离心式和双螺杆两条技术路线。国内参与空压机环节的企业主要包括雪人股份(SZ002639,8.42,3.82%,模拟买入)与广顺新能源。
辅助电源系统:般来说,燃料电池车上也需要配备储能电池用于辅助工作,包括启动、加速、制动时辅助电堆工作。
储氢瓶:主要为碳纤维瓶。储氢瓶的技术难度相对较低,国内有较多企业具备制造储氢瓶的实力,包括:中材科技(SZ002080,11.20,9.38%,模拟买入)、富瑞特装(SZ300228,5.86,2.99%,模拟买入)等。
氢气循环泵:主要用于提升在电堆反应过程中氢气使用效率,保障电堆压强,以延长整个燃料电池系统的使用寿命。目前国内在该域缺乏代表性企业。
表5
国内燃料电池系统代表性企业
资料来源:Wind,天风证券研究所
综上,在整个燃料电池系统中,大多数核心零部件我国已掌握核心技术,具备量产的实力,燃料电池车的商业化基础已现雏形。
3.投资建议:中国市场+中国制造,氢燃料电池大有可为
国内车用燃料电池系统产业链初步完备,政策持续扶持力度不减,商业化元年即将到来。经过长时间的研发与积累,我国在质子交换膜、催化剂、双极板、车用燃料电池控制系统、储氢瓶等域都已经具备yi的制造企业,其他关键零部件域也初步具备量产实力。加上直以来政策的大力支持,越来越多燃料电池产业链中的企业具备与di梯队燃料电池企业竞争的实力。
当前燃料电池车基数低,而商用车运营模式日趋成熟,具备高增长潜力。中国汽车市场的潜力有目共睹,海外知名燃料电池企业也积极寻求与国内企业合作,拓展中国市场的机会。根据巴拉德(BLDP.O)的wang披露,早在2016年7月,巴拉德就与国内企业广东国鸿签署战略合作协议,为国内商用车供应燃料电池。2018年8月,巴拉德又再度于wang披露与潍柴的合作。我们预计,巴拉德与潍柴的合作将加速燃料电池系统在重卡、船舶等域替代柴油机。根据中国证券报报道的2019年即将执行的“十城千辆”计划,将加速燃料电池商用车运营模式的成熟。
“中国市场”+“中国制造”,燃料电池成本下降空间超乎想象。由于行业整体出货量仍然较低,整体制造成本、设备折旧与研发费用偏高导致燃料电池系统的售价居高不下。我们认为,随着中国市场的打开与国内企业量产能力的提升,不久后车用燃料电池系统成本将与近5年的动力电池样,经历成本快速下降的过程。根据DOE测算,当燃料电池产量能够达到年产1,000套时,燃料电池系统成本可降至180美金/kw。
在标的的选择上,1)优先关注掌握核心技术并具备量产能力的企业;2)关注我国目前较为成熟的燃料电池系统环节;3)燃料电池基础设施建设或xian于整车销售,建议关注制氢环节。建议关注标的:雄韬股份(SZ002733,20.26,6.30%,模拟买入)(电堆、膜电极、系统)、雪人股份(空压机,参股Hydrogenics)、富瑞特装(制氢)、贵研铂业(催化剂)、美锦能源(SZ000723,5.00,6.61%,模拟买入)(膜电极、整车)、潍柴动力(SZ000338,9.72,8.60%,模拟买入)(参股巴拉德)。
风险提示:政策推广力度不及预期;国内技术进步不及预期;国内企业量产进度不及预期。

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