燃料電池產業鏈解析：比鋰電池啟動晚11年，核心細分占成本60%

近日，上海將盡快印發支持燃料電池汽車產業發展若干政策、廣東最大氫燃料電池供氫項目開建等一系列消息將燃料電池行業推上風口浪尖。Wind數據顯示，2021年以來，燃料電池指數（884166.WI）最高漲幅達53%；相關上市公司股價也水漲船高，億華通-U（688339.SH）、貴研鉑業（600459.SH）區間最高漲幅分別達45%、91%。

一、燃料電池行業發展概述

生態環境部日前公布2020年全國移動源環境管理情況，移動源污染已成為我國大中城市空氣污染的重要來源。而氫燃料電池可以實現真正的零排放，是未來能源脫碳方向。

（一）燃料電池行業規模

燃料電池汽車是新能源車發展的重要技術路線之一，發展初期依賴于政策的大力支持。

2020年9月21日，財政部等五部門發布開展燃料電池汽車示范營運通知，并將2020-2023年作為示范城市群推廣期間，燃料電池汽車領域的“十城千輛”計劃正式啟動。若按此計算，燃料電池汽車的啟動時間比電動汽車晚了近11年。

為了追趕推廣進度，2021年上海、北京兩地率先發力，確定氫燃料汽車政策時間表，要求在十四五期間兩地燃料電池車累計推廣均突破萬輛。

從推廣類型來看，商用車是目前國內燃料電池技術路線推廣的最佳領域，原因主要有以下三點：一是車輛可搭載的儲氫罐體積直接決定了汽車的續航能力，而商用車體積較大，可以提供更多的儲氫空間；二是商用車的使用環境更為規律和集中，在燃料補給方面也比其他種類的乘用車更加便利；三是商用車對燃料電池的功率密度要求相對較低，目前國內的技術水平可以滿足使用要求。

從推廣規模來看，由于燃料電池汽車尚處商業化早期，目前在購置成本和使用成本上不占優勢，市場規模較小。在政策扶持下，中國氫能汽車產業產值有望在2030年突破萬億元大關，而中國燃料電池系統市場規模預計在2025年和2030年分別達到191億元和791億元。隨著“碳達峰”“碳中和”國家戰略的提出，燃料電池補貼和示范城市政策逐步落地，行業將迎來重大發展機遇期。

（二）與鋰電池相比，燃料電池的優勢有哪些

不同于鋰電池電動車可以利用現有電網建造充電站，氫能源汽車使用的加氫站目前完全依賴長管拖車運輸，效率較低且成本較高。但開源證券稱，未來鋰電與燃料電池將是互補關系，燃料電池也有鋰電池所不具備的優勢。

首先，燃料電池具備高效率，燃料電池直接把化學能轉化成電能，不受卡諾循環的限制，理論效率可達85%-90%，目前實際轉化效率約為40%-60%；其次，燃料電池污染小，一般使用氫氣作為燃料，不產生溫室氣體和含硫、氮的污染物；再者，燃料電池結構簡單，不含機械傳動部件，工作時噪聲低也是燃料電池的優勢之一；最后，充能快是燃料電池顯著優于鋰電池的地方，燃料電池汽車加氫與燃油車加油過程類似，僅需5-10分鐘，明顯快于電動車，且續航里程與燃油車相當。

轉換效率高、續航里程遠和補給速度快的特點，決定了燃料電池車在城際客車、高負載物流車等長距離運營的經濟性或高于電動汽車。同時，隨著未來技術的進步，以及規模化效應攤銷成本，燃料電池成本劣勢或將逐漸減弱。

中國科學院技術科學部院士歐陽明在第三屆未來能源大會上的預測，2030-2035年間燃料電池系統成本有望從目前的5000元/千瓦下降至約600元/千瓦，下降幅度高達88%。東北證券更是表示，隨著氫燃料電池技術的進步以及氫氣制取、儲運成本的下降，長期來看氫燃料商用車生命周期內的全持有成本（TCO）有望下降到與純電動汽車相當甚至更優的水平。

（三）產業鏈中哪一環節最為重要

根據燃料電池汽車系統的組成，燃料電池產業鏈從上游到下游可依次化分為電堆及其零部件、輔助件及系統集成、整車制造及應用。

目前燃料電池產業主要以整車組裝、示范運營為主，電堆、膜電極等核心技術布局較少，而這些技術正是燃料電池產業的優質賽道。

由于電堆、膜電極等部件為燃料電池特有，因此技術壁壘也更高，產業化難度更大。從核心部件看，截至補貼期末（2020年九月底，財政部等五部門決定開展燃料電池汽車示范應用工作。示范期暫定為四年，示范期間，五部門將采取“以獎代補”方式，對入圍示范的城市群按照其目標完成情況給予獎勵），國內燃料電池全產業鏈市場規模達到千億元，其中電堆、膜電極環節市場規模預計將分別達約150億、80億元。

二、燃料電池零部件國產化的重要性

低國產化率與低產量將拉高燃料電池成本。

其中，膜電極等核心零配件高度依賴進口，質子交換膜、碳紙等材料環節仍處于研發或小批量試制階段，導致成本居高不下。產量低則是導致燃料電池成本高的另一重要原因，有數據測算，當燃料電池系統年產量從1000套逐漸增加到5萬套時，成本下降將超過75%。

（一）零部件國內生產現狀

中國在燃料電池基礎零部件方面屬于后發者，尤其是在核心一、二級零部件方面，國內供應商與海外企業在技術水平、產品穩定性與壽命、成本等方面有較明顯的差距，對外依賴程度相對高。

我國在2016-2019年重點實現了電堆產業鏈、燃料電池系統等關鍵技術的引進。2017年廣東國鴻引進的巴拉德9ssl電堆投產后，2018年濰柴動力引進巴拉德LCS電堆技術，推動海外電堆技術落地；北京億華通和上海重塑等企業也相繼推出車用電堆集成產品。

根據《中國氫能源及燃料電池產業白皮書（2019年）》，國外燃料電池電堆成本已降至數千元/kW左右，國內部分企業在批量供應的情況下也可將電堆售價降至1000-2000元/kW，如雄韜股份的38-75kW電堆，核心部件國產化率已做到80%以上，200臺、2000臺、10000臺起的售價分別為1999元、1599元和1199元/kW。

（二）重要零部件：電堆

電堆作為化學能轉化為電能的核心部件，占燃料電池成本的60%，而電堆性能、壽命的突破關鍵在于膜、催化劑。

1、電堆催化劑

電堆催化劑的作用是促進氧化劑和氫氣的反應，使電子離開氫原子。

催化劑是燃料電池中的核心材料之一，在燃料電池電堆成本中占比超過50%。當前全球現有燃料電池鉑用量大約在0.3-0.5g/KW左右，海外部分第一梯隊車企的氫燃料電池汽車鉑用量可降至0.17g/kW左右（對應約20g/輛），但單車用量仍明顯高于傳統燃油車（汽油車約4g/輛，柴油車約5-10g/輛）。鉑資源的匱乏和高成本制約了燃料電池大規模商業化，超低鉑、無鉑催化劑是未來研發方向。

目前燃料電池催化劑主要由莊信萬豐、巴斯夫等海外企業掌控，國內布局燃料電池催化劑的企業相對稀缺，主要企業包括貴研鉑業等。

2、質子交換膜

按照電解質的類型劃分，燃料電池可分為質子交換膜電池、堿性燃料電池、磷酸燃料電池、固體氧化物燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池五大類。其中，質子交換膜電池具備功率范圍合適（數百千瓦）、工作溫度合適（50-120℃）、效率高（30%-50%）等優勢，是目前交通領域最適合的燃料電池技術路線，豐田、奔馳主流車企的均采用質子交換膜電池。

據E4tech統計分析，質子交換膜電池在過去五年每年產量超過44000臺套，兆瓦出貨量超過1000MW。從世界地區分布來看，亞洲是燃料電池出貨量最大的區域，大部分燃料電池都裝載于交通運輸工具上。

質子交換膜作為核心零部件，目前成本約占燃料電池電堆10%-20%。據美國能源局統計，目前質子交換膜的使用量約為0.1-0.2m²/KW，中國商用車助推的中重型卡車功率大于120KW，49噸牽引車約220KW，國產質子交換膜替換市場空間十分廣闊。

3、膜電極

膜電極是質子交換膜燃料電池的核心部件，是燃料電池內部能量轉換的場所。

當前，國產膜電極性能與國際水平接近，目前國內領先膜電極企業鴻基創能、武漢理工新能源、擎動科技膜電極產品功率密度均超過1W/cm²，測試使用壽命達到1萬-2萬小時，已基本滿足產業化應用需求，2019年開始國產膜電極產品逐步開始供應。

同時，國產膜電極較進口產品成本優勢明顯，2020年采用的鴻基創能膜電極的國鴻新一代“鴻芯”電堆成本已降至1.99元/W。根據DOE的測算，在大規模生產（50萬臺/年）的情況下，膜電極占質子交換膜燃料電池成本的60%。

假設2030年燃料電池車需求達100萬輛，對應2030年膜電極需求接近1千萬平米，市場規模約350億元。

三、相關公司解析

（一）億華通

公司按照燃料電池動力系統→燃料電池發動機部件（模塊、DC/DC及控制器等）→電堆→膜電極及雙極板的順序，逐步實現國產替代。

公司目前在保證電堆性能與一致性的前提下完成了75kW系統的開發，各項關鍵指標與國內競爭對手相比具備較強競爭力，低溫啟動能力與系統峰值效率已達到國際先進水平，但額定功率與質量功率密度較國際領先廠商仍存在一定差距。

下屬公司神力科技順利實現電堆國產化，進口電堆采購金額比例從2016年的86%迅速下降至2019年的16%。同時，公司積極引入武漢理工新能源（膜電極）、浙江鈕能（雙極板）、昆山萬洲特種焊接（殼體及隔板）、石家莊金士頓軸承科技（空壓機）等多個國產供應商，降低核心零部件進口依賴程度。

然而億華通的經營數據卻呈現了明顯“增收不增利”的情況。

公司2021年半年度報告顯示，公司營業收入為1.18億元，同比增加367.28%，凈利潤卻為-1745.31萬元，延續了2020年以來的虧損狀態。公司表示，營收增長主要得益于氫燃料電池行業的發展，及“以獎代補”政策的影響，報告期內公司實現批量銷售訂單的交付。

凈利潤方面，2020年上半年為-6350.77萬元，相比之下，2021年上半年虧損數額明顯減少。

公司“增收不增利”的情況或許是因為營業成本的大幅增加。2021年上半年，公司的營業成本為8051.18萬元，同比增加395.87%。其中大部分是研發投入，為7916.85萬元，同比增加117.75%。

公司稱，在研課題項目大部分在去年下半年后進入中后期階段，相應研發投入有所增加。公司在研項目十分豐富，多達25項，預計總投資規模為57779.46萬元。總投資規模最大的項目是國產系列燃料電池發動機系統研發（16881.72萬元）。

（二）威孚高科

公司主要生產燃料電池核心零部件，包括膜電極、石墨雙極板、金屬雙極板以及BOP（輔助設備）關鍵零部件，為國內外燃料電池電堆和系統廠家配套。在燃料電池核心材料方面，公司完成了從催化劑、氣體擴散層到膜電極的全自主核心材料開發；完成催化劑涂覆膜的全水系墨水配方優化和催化層整平優化，性能獲得較大提升。

9月17日，公司在互動平臺表示，公司氫燃料電池零部件產品在2020年產能為150萬件，已實現銷售收入7739.7萬元。

2019年3月，公司公告以726萬歐元收購丹麥IRD 66%的股權。IRD主營業務為燃料電池核心部件的研發和生產，主要產品包括膜電極和石墨復合雙極板，在歐洲、美國和中國擁有穩定的客戶資源。

同年11月，博世中國氫燃料電池中心在威孚高科所在地無錫奠基，并計劃于2021年小批量生產。

2020年10月，公司公告稱，擬通過在丹麥的全資子公司Weifu Holding ApS（SPV公司），收購比利時Borit NV100%的股權(Borit NV公司估值EV 4270萬歐元)。比利時Borit燃料電池公司現已發展成為全球最大的獨立金屬雙極板一站式集成技術供應商。

公司2020年年報顯示，燃料電池零部件產品2020年占據了所有主要境外資產，占公司凈資產的比重為0.99%。

公司稱，將加大歐洲制造基地和中國制造基地的能力建設，在“十四五”中后期，實現全球產能膜電極800萬片、石墨雙極板900萬片、金屬雙極板400萬片，其中中國制造基地將成立氫能源事業部，實現產能膜電極400萬片、石墨雙極板500萬片、金屬雙極板200萬片，相關BOP關鍵零部件基于公司現有制造平臺，實現小規模批產能力。

（三）貴研鉑業

貴研鉑業為海內外布局燃料電池催化劑的相關企業之一，近5年公司營收CAGR為30%，凈利潤CAGR高達38%。

2014年，公司便開始布局燃料電池相關產業，與上汽集就燃料電池催化劑簽署合作協議。2021年9月6日，公司在互動平臺表示，截至目前，公司氫燃料電池鉑極催化劑尚在實驗室階段，目前沒有商品化產品。

（四）星云股份

星云股份的全資子公司星云智能于2018年8月正式推出了首條燃料電池膜電極處理自動裝配線，整線采用倍速鏈系統及線體總線控制進行控制連續使用。2019年1月，公司在互動平臺表示，星云智能裝備有限公司推出的首條燃料電池膜電極處理生產線已確認產品銷售收入。

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