电力设备新能源行业燃料电池专题研究:FCV爆发在即,能源转型持续推进-20200116-中泰证券-50页_1mb
报告摘要
燃料电池与燃料电池汽车(FCV)专题研究报告总结
核心内容概览
燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的装置,具有高能量转化率、低排放和高功率密度等优势,广泛应用于交通运输、固定领域、便携式电子和航空航天等。燃料电池汽车(FCV)作为其重要应用领域,发展迅速,具有高续航、快加氢等优点,是未来清洁能源的重要方向。
主要观点与关键信息
一、国内现状:FCV保有量位居前三,加氢站相对滞后
- 国内燃料电池汽车(FCV)保有量于2018年位列全球第三,为3896辆。
- 加氢站数量相对滞后,2019年国内投产加氢站数量为23座,主要集中在广东、江苏、上海等地。
- 国内技术仍处于发展初期,整体技术与国际先进水平存在差距。
二、政策与前景:各国规划清晰,发展空间广阔
- 各国对燃料电池技术的发展高度重视,纷纷制定氢能战略与规划,推动产业布局。
- 日本将氢能上升为国家战略,计划2030年FCV保有量达80万辆,加氢站数量达900座。
- 美国2019年发布《氢能经济路线图》,计划2030年FCV保有量达530万辆,加氢站达5600座。
- 韩国2040年计划FCV普及量达620万辆,加氢站达1200座。
- 欧盟计划2030年FCV保有量达424.5万辆,加氢站达1500座。
- 中国计划2030年FCV保有量超100万辆,加氢站数量达1000座以上。
三、产业链分析:制氢可圈可点,核心部件仍待追赶
- 制氢技术较为成熟,包括煤制氢、天然气制氢、工业副产氢等,但成本与环保性仍需优化。
- 氢气储存主要采用气态储氢,具有成本低、使用方便等优点。
- 燃料电池系统及电堆成本随生产规模扩大而下降,2019年国内FCV乘用车制造成本约150万元,国外售价已降至5.5-6.0万美元。
- 国内在电堆、膜电极、双极板、催化剂等关键部件上仍与国际先进水平存在差距,但国产化突破在即。
四、相关公司:国内企业布局加速,国产化突破在即
- 国内企业如新源动力、亿华通、腾龙股份、雪人股份、大洋电机、国鸿氢能、武汉理工新能源等正加速布局燃料电池产业链。
- 一些公司通过技术引进、合作与投资等方式,逐步实现燃料电池核心部件的国产化与规模化生产。
- 丰田、现代、奔驰等国际车企已推出量产燃料电池汽车,国内企业正在加速追赶。
五、投资建议
- 随着政策支持与技术进步,燃料电池及氢能产业链将迎来快速发展。
- 投资重点可关注燃料电池系统、电堆、催化剂、膜电极、加氢站建设等环节。
- 重点关注具备自主核心技术、具备规模化生产能力、布局氢能全产业链的企业。
六、风险提示
- 燃料电池技术仍处于发展阶段,成本高、氢气储存与运输存在挑战。
- 加氢站建设投入大,盈利模式尚不成熟,需政策与市场共同推动。
- 国内企业需加快核心技术突破,以应对国际竞争。
燃料电池与FCV优势对比
| 动力种类 | 能量密度(MJ/kg) | 优势 | 缺点 |
|---|---|---|---|
| 电动车 | 0.72 | 质量轻、循环次数高、无污染 | 电压低、能量密度较低 |
| 燃料电池汽车 | 140.4 | 环境友好、能量密度高、加氢快 | 成本高、氢气存储要求高 |
| 汽油车 | 43.1 | 最高时速高、续航里程高、加油快 | 环境污染、噪音大 |
各国FCV与加氢站发展对比
| 时间 | 中国 | 日本 | 韩国 | 美国 | 欧洲 |
|---|---|---|---|---|---|
| 2018 | 0.4万辆 | 0.2万辆 | 0.1万辆 | 0.6万辆 | 0.1万辆 |
| 2020 | 5万辆 | 4万辆 | 8.1万辆 | 50,000辆 | 100万辆 |
| 2030 | 100万辆 | 80万辆 | 180万辆 | 530万辆 | 424.5万辆 |
| 2040 | 620万辆 | - | - | - | - |
| 时间 | 中国 | 日本 | 韩国 | 美国 | 欧洲 |
|---|---|---|---|---|---|
| 2018 | 22座 | 100座 | 14座 | 63座 | 152座 |
| 2020 | 100座 | 160座 | 310座 | 110座 | 750座 |
| 2030 | 1000座 | 900座 | 1200座 | 5600座 | 1500座 |
关键技术环节与国内水平
| 零部件 | 国内现状 | 国际现状 |
|---|---|---|
| 催化剂 | 小规模生产,铂载量0.1-0.2mg/cm²,Pt质量活性比0.24A/mg | 产品化阶段,铂载量0.1-0.2mg/cm²,Pt质量活性比0.24A/mg |
| 质子交换膜 | 已成功开发复合膜,但尚未量产 | 产品化阶段,杜邦、3M、Gore等 |
| 气体扩散层 | 试生产,无批量生产和应用 | 碳布/碳纸已形成规划生产 |
| 膜电极 | 功率密度1.8W/cm²,电流密度2.5-3A/cm²,寿命>3000h | 功率密度1.8W/cm²,电流密度2.5-3A/cm²,寿命9000h |
| 双极板 | 石墨双极板产品成熟,金属板尚未成熟量产 | 石墨和金属双极板供应商 |
| 电堆 | 体积功率密度>2kW/L,质量功率密度>1.5kW/kg | 体积功率密度3.1kW/L,质量功率密度2.5kW/kg |
国内企业布局
- 新源动力:第三代质子交换膜燃料电池电堆模块,电堆寿命>5000小时。
- 亿华通:较早从事燃料电池行业,具备自主核心技术。
- 腾龙股份:掌握氢燃料电池双螺杆循环系统核心技术,产品应用于多种交通工具。
- 雪人股份:国家发改委授牌的“燃料电池与氢源技术”国家工程研究中心,技术实力雄厚。
- 大洋电机:布局氢能源全产业链,2017年收购飞驰汽车51.2%股权,完善燃料电池产业链。
- 国鸿氢能:国内最强的燃料电池电堆供应商,具备规模化生产优势。
国际领先企业
- Ballard:质子交换膜燃料电池(PEMFC)技术全球领导者,2019年推出第八代燃料电池模块。
- Plug Power:全球领先的燃料电池系统及加氢解决方案供应商,与多家厂商合作。
- 3M:质子交换膜及高温质子交换膜的代表性企业。
- BASF:催化剂与质子交换膜领域的重要参与者。
- 东岳集团:国内质子交换膜研发与生产领先企业。
技术与成本趋势
- 燃料电池系统及电堆成本随生产规模扩大而持续下降,2019年生产规模达50万套时,燃料电池系统及电堆成本分别降至45/19美元/kW。
- 国内燃料电池技术与国际先进水平差距逐步缩小,国产化突破在即。
燃料电池未来前景
- 燃料电池将成为清洁能源结构性消纳的重要载体,2050年预计占中国能源体系10%。
- 燃料电池汽车(FCV)将在2030年实现大规模推广应用,超过100万辆。
- 氢能将成为中国能源体系的重要组成部分,预计2050年氢气需求量接近6000万吨,加氢站达10000座以上。
结论
燃料电池技术具有广阔的发展前景,各国政策与技术路线图推动其快速发展。国内企业正在加速布局,推动燃料电池产业链国产化与规模化。未来随着技术进步与成本下降,燃料电池汽车有望成为新能源汽车的重要发展方向。
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