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    核心技術逐步攻克 燃料電池啟動在即

    發布日期: 2019-02-19
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    1. 政策持續支持,燃料電池商業化元年即將到來
    當前國內燃料電池的基礎研究與海外的差距在縮小,大部分零部件已能實現國產,車用燃料電池系統的商業化應用元年即將到來,產業鏈投資機會挖掘正當時。
    1.1. 燃料電池與鋰電池路線互補,共同打造綠色交通
    自新能源汽車行業發展伊始,動力鋰電路線or燃料電池路線就備受爭議。而我們在《寧德時代(SZ300750,84.46,2.48%,模擬買入):改變十萬億汽車供應鏈格局的大國重器》報告中就層明確提出,“我們認為,未來鋰電與燃料電池也不會是替代關系,而是互補關系,燃料電池更適合需要跑長途的大車增程使用。”中國新能源(SH600617,4.99,2.04%,模擬買入)汽車*歐陽明高院士在2018年6月的電動汽車百人會上也明確提出“鋰離子電池系統更適合替代汽油機,氫燃料電池系統更適合替代柴油機。”
    燃料電池車銷量基數較低,潛力可期。國內燃料電池相比之下,國內車用鋰離子電池的商業化進程已領xian,車用燃料電池技術也在不斷趕超。根據中汽協數據,2018年我國燃料電池車總銷量達1,527輛,均為商用車,而新能源汽車總銷量達125.6萬輛,即燃料電池車的新能源汽車占比僅0.12%。即使燃料電池在國內僅替代傳統商用車,空間也十分可觀。根據中汽協數據,我國2018年商用車銷量達到了437.1萬輛,即燃料電池商用車的滲透率僅0.03%。
    1.2.?政策方位支持,補貼未見退坡
    我國對燃料電池發展政策方面的支持由來已久。2015年5月國務院發布的《中國制造2025》,強調了要大力推動重點域突破發展,燃料電池汽車屬于七大域之,繼續支持電動汽車、燃料電池汽車發展,并明確要求到2020年要生產1000輛左右的燃料電池汽車,并進行示范運行。在國內多項政策扶持下,各研發機構和企業積極加大對燃料電池的研發。
    表1
    國內燃料電池政策統計
    資料來源:財政部,天風證券(SH601162,7.97,6.98%,模擬買入)研究所
    2.國內燃料電池車產業鏈日趨完善
    質子交換膜燃料電池應用為廣泛。按電解質種類劃分,燃料電池主要可分為質子交換膜燃料電池(PEMFC)磷酸鹽型燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽型燃料電池(MCFC)、固體氧化物型燃料電池(SOFC)。質子交換膜燃料電池得益于工作溫度低,并且體積小、發電單元模塊化,可靠性高,因此組裝和維修都很方便,目前研究和應用為廣泛。根據The Fuel Cell Industry Review的統計,2014-2017年質子交換膜電池出貨量直遠超其他類型的燃料電池,預計2018年出貨量占比達57%。目前車用燃料電池也基本走質子交換膜路線,因此本文針對燃料電池產業鏈的討論也圍繞質子交換膜電池展開。
    表3
    2014-2018年按種類燃料電池出貨量(千組)

    資料來源:The Fuel Cell Industry Review 2018,天風證券研究所
    表4
    2014-2018年按種類燃料電池出貨量(兆瓦)

    資料來源:The Fuel Cell Industry Review 2018,天風證券研究所
    燃料電池系統產業鏈較之鋰電更為復雜。方面基礎設施建設更為復雜:除了加氫站建設外,還需考慮氫氣來源于運輸問題;另方面,燃料電池本質上區別于鋰電,個是發電裝置,個是儲能裝置,燃料電池除反應電堆外需要更多的輔助部件來配合工作。
    燃料電池系統主要部件包括:電堆、空壓機、加濕器、氫氣循環泵、高壓氫瓶等。燃料電池單體串聯組成電堆,電堆是化學反應的場所,是燃料電池的核心。然而,想要通過燃料電池驅動負載并獲得有競爭力的功率,不僅需要依靠供氣系統,也需要整合整車控制系統、輔助電源系統以及驅動電機與控制系統。
    圖1
    燃料電池汽車動力系統組成示意圖

    資料來源:天風證券研究所整理
    2.1. 燃料電池單體核心部件
    和鋰電池類似,燃料電池單體需要堆疊組合成電堆,再通過DC/DC升壓去驅動電機。而電池單體主要由膜電極、雙極極板組成。而膜電極是燃料電池核心之核心,主要由催化劑、氣體擴散層(碳紙)、質子交換膜組成。
    催化劑:常用的商用催化劑是Pt/C。由于鉑的價格高,催化劑成為電堆中成本高的部件之。目前國內外研究通過結構設計、使用合金材料等方式來降低鉑的用量。貴研鉑業(SH600459,14.42,0.21%,模擬買入)在Pt/C制備上已具備較為成熟的技術。
    碳紙:加工后成為氣體疏散層。國內在碳纖維域的研究與海外仍有差距,目前國內外企業主要采購日本東麗、巴拉德。
    質子交換膜:核心作用為傳導質子,隔絕兩極。目前主流使用氟材料,與氯堿行業所使用的交換膜類似,技術難度較低,目前國內已具備較好制備的技術,且成本下降空間較大。國外供應商:杜邦、戈爾、陶氏、3M、旭化成;國內供應商:東岳集團。
    雙極板:主要用于氫氣和氧氣的分隔與傳導,并收集電流。目前主流路線有石墨極板、金屬極板、復合板這三種。其中,石墨板和金屬極板較為常見。金屬極板制造方便且體積小,但存在腐蝕問題,影響電堆壽命。
    2.2. 車用燃料電池系統部件
    除電堆外,車用燃料電池系統中還需裝備空壓機、輔助電源系統(鋰電或鉛酸電池)、儲氫瓶、氫氣循環泵及電機驅動與控制系統等。
    空壓機:用于空氣進氣端控制進氣壓強與速度,對壓力波動有較之傳統空壓機有更嚴格的要求。目前來看,空壓機價格較高,有較大降成本空間,主要由離心式和雙螺桿兩條技術路線。國內參與空壓機環節的企業主要包括雪人股份(SZ002639,8.42,3.82%,模擬買入)與廣順新能源。
    輔助電源系統:般來說,燃料電池車上也需要配備儲能電池用于輔助工作,包括啟動、加速、制動時輔助電堆工作。
    儲氫瓶:主要為碳纖維瓶。儲氫瓶的技術難度相對較低,國內有較多企業具備制造儲氫瓶的實力,包括:中材科技(SZ002080,11.20,9.38%,模擬買入)、富瑞特裝(SZ300228,5.86,2.99%,模擬買入)等。
    氫氣循環泵:主要用于提升在電堆反應過程中氫氣使用效率,保障電堆壓強,以延長整個燃料電池系統的使用壽命。目前國內在該域缺乏代表性企業。
    表5
    國內燃料電池系統代表性企業
    資料來源:Wind,天風證券研究所
    綜上,在整個燃料電池系統中,大多數核心零部件我國已掌握核心技術,具備量產的實力,燃料電池車的商業化基礎已現雛形。
    3.投資建議:中國市場+中國制造,氫燃料電池大有可為
    國內車用燃料電池系統產業鏈初步完備,政策持續扶持力度不減,商業化元年即將到來。經過長時間的研發與積累,我國在質子交換膜、催化劑、雙極板、車用燃料電池控制系統、儲氫瓶等域都已經具備yi的制造企業,其他關鍵零部件域也初步具備量產實力。加上直以來政策的大力支持,越來越多燃料電池產業鏈中的企業具備與di梯隊燃料電池企業競爭的實力。
    當前燃料電池車基數低,而商用車運營模式日趨成熟,具備高增長潛力。中國汽車市場的潛力有目共睹,海外燃料電池企業也積極尋求與國內企業合作,拓展中國市場的機會。根據巴拉德(BLDP.O)的wang披露,早在2016年7月,巴拉德就與國內企業廣東國鴻簽署戰略合作協議,為國內商用車供應燃料電池。2018年8月,巴拉德又再度于wang披露與濰柴的合作。我們預計,巴拉德與濰柴的合作將加速燃料電池系統在重卡、船舶等域替代柴油機。根據中國證券報報道的2019年即將執行的“十城千輛”計劃,將加速燃料電池商用車運營模式的成熟。
    “中國市場”+“中國制造”,燃料電池成本下降空間超乎想象。由于行業整體出貨量仍然較低,整體制造成本、設備折舊與研發費用偏高導致燃料電池系統的售價居高不下。我們認為,隨著中國市場的打開與國內企業量產能力的提升,不久后車用燃料電池系統成本將與近5年的動力電池樣,經歷成本快速下降的過程。根據DOE測算,當燃料電池產量能夠達到年產1,000套時,燃料電池系統成本可降至180美金/kw。
    在標的的選擇上,1)優先關注掌握核心技術并具備量產能力的企業;2)關注我國目前較為成熟的燃料電池系統環節;3)燃料電池基礎設施建設或xian于整車銷售,建議關注制氫環節。建議關注標的:雄韜股份(SZ002733,20.26,6.30%,模擬買入)(電堆、膜電極、系統)、雪人股份(空壓機,參股Hydrogenics)、富瑞特裝(制氫)、貴研鉑業(催化劑)、美錦能源(SZ000723,5.00,6.61%,模擬買入)(膜電極、整車)、濰柴動力(SZ000338,9.72,8.60%,模擬買入)(參股巴拉德)。
    風險提示:政策推廣力度不及預期;國內技術進步不及預期;國內企業量產進度不及預期。

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