电力设备新能源行业氢能与燃料电池产业前沿系列五：电堆，师夷长技，方可制夷-20191114-光大证券-35页_2mb

报告摘要

电堆：师夷长技，方可制夷

核心内容

燃料电池车的核心动力系统是电堆，其成本和性能直接决定整车的推广与应用。当前，燃料电池车的生产规模普遍不高，规模效应成为降本的主导方式，技术与工艺的提升则是后期降本的关键。根据美国能源部数据，随着生产规模从1000套/年增加到50万套/年，燃料电池系统成本和电堆成本将显著下降，分别降低57%和65%。

主要观点

规模效应是降本主因：电堆成本随生产规模增加而显著下降，特别是催化剂、双极板、质子交换膜和气体扩散层等关键组件的规模化生产将带来成本的大幅降低。
技术突破是降本关键：随着技术进步，电极催化剂铂负载量将逐步减少，这将有助于进一步降低成本。同时，双极板、质子交换膜和气体扩散层等关键材料和组件的技术提升也对整体成本有显著影响。
政策推动国产化进程：我国在燃料电池产业链上存在短板，尤其是电堆关键材料和核心技术。政策与资本的双重推动将加速国产化进程，提升产业链整体竞争力。
投资建议：电堆制造企业及各组件供应商（如东岳集团、贵研铂业、上海弘枫、上海冶臻新能源、武汉喜马拉雅、上海河森等）和电堆制造商（如潍柴巴拉德、神力科技、新源动力等）将最先受益。

关键信息

电堆成本与规模关系

1000套/年：燃料电池系统成本215美元/kW，电堆成本153美元/kW，电堆成本占燃料电池系统成本的71%。
10000套/年：燃料电池系统成本降至93美元/kW，电堆成本降至53美元/kW，电堆成本占比降至57%。
500000套/年：燃料电池系统成本降至53美元/kW，电堆成本降至27美元/kW，电堆成本占比降至51%。

铂净需求测算

2020年：铂净需求增量为0.212吨。
2025年：铂净需求增量为0.960吨。
2030年：铂净需求增量为10.50吨。

国内发展现状

催化剂：国内铂负载量为0.4g/kW，预计2020年降至0.2g/kW，2030年有望降至0.125g/kW。
双极板：国内石墨双极板已实现小规模使用，金属双极板尚处于研发阶段，但具有良好的应用前景。
质子交换膜：国内技术已趋于成熟，但尚处于中试阶段，规模化生产仍有待提升。
气体扩散层：国内尚未形成产业化，仍需突破技术瓶颈。

国际对比

美国：燃料电池乘用车保有量全球第一，电堆功率密度达3.1kW/L，系统寿命达5000h。
欧盟：燃料电池乘用车部署约1080辆，电堆功率密度达3.1kW/L，系统寿命达5000h。
日本：燃料电池乘用车保有量达2839辆，Mirai销量占全球70%以上，2030年目标实现燃料电池车普及。
韩国：燃料电池乘用车保有量约300辆，2030年目标进入氢能社会。
中国：预计2020年燃料电池车年产量达5000辆，2025年达5万辆，2030年达100万辆，重点在商用车领域。

投资聚焦

关注的电堆组件供应商

双极板：上海弘枫、上海弘竣（石墨双极板）；上海冶臻新能源（金属双极板）。
催化剂：贵研铂业（与上汽集团合作）；武汉喜马拉雅（与清华大学合作）。
质子交换膜：东岳集团（与福特、奔驰等合作）。
气体扩散层：上海河森（碳纸和碳布）。

关注的电堆制造商

潍柴巴拉德：全球领先制造商巴拉德与重卡产业链龙头潍柴动力合作。
神力科技：国内燃料电池技术研发和产业化先行企业。
新源动力：国内领先的燃料电池电堆和系统企业。

风险分析

核心技术与材料自主化不足：电堆核心技术和关键材料的国产化进程可能不及预期，影响整体降本。
产业化及规模化能力不足：部分企业缺乏大规模生产能力，导致成本偏高。
氢能燃料电池车发展速度不及预期：若燃料电池车发展速度低于预期，将影响产业链整体增长。

技术路径与发展重点

技术路径

燃料电池关键材料技术
电堆技术
系统集成与控制技术
动力系统开发技术
提高功率密度
提高耐久性
降低成本
提高载氢安全

发展重点

新型燃料电池核心材料
先进燃料电池电堆
关键辅助系统零部件技术
高性能燃料电池系统
混合型燃料电池动力电池系统
制氢、储氢及加氢基础设施

总结

电堆是燃料电池车的核心，其降本主要依赖于规模效应和技术突破。当前国内电堆产业链仍处于发展初期，关键材料和核心技术与国外相比存在差距，但政策推动和研发投入正在逐步缩小这一差距。未来，随着燃料电池车数量的快速增长，铂需求将显著上升，而规模效应和技术创新将共同推动电堆成本的下降。国内企业需加快关键材料和组件的国产化进程，以提升整体竞争力和实现产业化目标。

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