以獎代補推動燃料電池產業(yè)核心技術及關鍵部件國產化

1、正文目錄1. 以獎代補，有利于產業(yè)長期良性發(fā)展31.1. 國家鼓勵政策及購置補貼推動產業(yè)起步31.2. 2020 年以獎代補新政落地，引導產業(yè)布局核心技術52. 國內氫能產業(yè)框架已成，核心技術國產化為發(fā)展重點52.1. 國內燃料電池產業(yè)初具規(guī)模52.2. 膜電極及其核心零部件為國產化攻關重點63. 風險提示8圖目錄圖 1 2013-2019 年國家補貼燃料電池汽車金額上限變化（萬元）4圖 2 2016-2019 年中國燃料電池汽車產量（單位：輛）5圖 32019 年中國燃料電池汽車生產構成（單位：輛）5圖 4 燃料電池汽車構成6圖 5 燃料電池工作原理6圖 6 燃料電池電堆組成 . 6 圖6

2、2018 年燃料電池電堆龍頭企業(yè)營業(yè)收入（億元）7圖 7 2018 年燃料電池電堆企業(yè)龍頭市場份額（按營收）7圖 8 膜電極由催化層、氣體擴散層、質子交換膜構成7圖 9 質子交換膜燃料電池單體示意圖7圖 10 2016 全球燃料電池膜電極市場收入份額-按企業(yè)8圖 11 2016 燃料電池膜電極市場收入份額-按區(qū)域8表目錄表 1 國家層面氫能相關政策發(fā)布歷程3表 2 2013-2019 年國家層面燃料電池汽車補貼文件及技術指標要求41.以獎代補，有利于產業(yè)長期良性發(fā)展國家鼓勵政策及購置補貼推動產業(yè)起步鋰電池和燃料電池被視為兩種清潔的車用供能方式，但兩者存在本質區(qū)別。鋰電池是儲能器件，燃料電池是發(fā)

3、電裝置，作用類似于發(fā)動機，需配套儲氫罐（類似油箱）。燃料電池可解決鋰電池里程焦慮，目前燃料電池系統(tǒng)能量密度達到 350 wh/kg以上，燃料電池一次加氫續(xù)航里程超 600 公里。且相對鋰電池充電速度，燃料電池充氫時間短，增壓壓力足夠情況下單次加氫可在 5 分鐘內完成。因此，燃料電池雖然仍面臨成本高、循環(huán)衰減性能差、加氫站建設不足等問題，依然廣受關注，燃料電池汽車也被認為一種可行的燃油車替代方案，獲得產業(yè)扶持。2006 年我國發(fā)布國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020 年），這是從國家層面首次提及氫能及相關技術，隨后國家相關部門出臺一系列相關政策文件及 研發(fā)計劃。近幾年，中央層面相

4、關政策接連落地，帶動諸多企業(yè)蓬勃孵化、生長。表 1 國家層面氫能相關政策發(fā)布歷程2006氫能及燃料電池技術：重點研究高效低成本的化石能源和可再生能源制國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-氫技術，經濟高效氫儲存和輸配技術，燃料電池基礎關鍵部件制備和電2020 年)堆集成技術，燃料電池發(fā)電機車用動力系統(tǒng)集成技術，形成氫能和燃料電池技術規(guī)范與標準時間文件政策內容2011產業(yè)結構調整指導目錄（2011 年本）將儲氫材料列入鼓勵類2011當前優(yōu)先發(fā)展的高新技術產業(yè)化重點領域指南（2011 年度）請開發(fā)和利用高效天然氣制氫、化工、冶金副產煤氣制氫，低能耗電解水制氫，生物制氫、微生物制氫技術，高壓容

5、器貯氫、金屬貯氫、化合物貯氫技術，氫加注設備和加氫站技術，超高純度氫的制備技術，氫燃料發(fā)動機和發(fā)電系統(tǒng)技術2014關于新能源汽車重點設施建設獎勵的通知對符合國家技術標準且日加氫能力不低于 200 公斤的新建燃料電池汽車加氫站每個站獎勵 400 萬元2014能源發(fā)展戰(zhàn)略行動（2014-2020 年）將“氫能與燃料電池”作為能源科技創(chuàng)新戰(zhàn)略方向2015（2016-2020 年）能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃把氫的制取、取運及加氫站、燃料電池作為重點戰(zhàn)略方向2016中國制造 2025提出 2025 年基本完善制氫、加氫等配套設施、質子交換膜燃料電池與固體氧化物燃料電池技術攻關2016中國氫能產業(yè)基礎設施發(fā)展藍

6、皮書對我國中長期加氫站和燃料電池車輛發(fā)展目標進行了規(guī)劃2016能源技術革命創(chuàng)新行動計劃（2016-2030）將氫的制取、儲運及加氫站研發(fā)列為工作重點2016節(jié)能與新能源汽車技術路線圖將制氫、儲氫、運氫及加氫基礎設施列為發(fā)展重點2016“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展規(guī)劃完善相關技術標準推進車載氫系統(tǒng)以及氫設備、儲運和加注技術發(fā)展，推進加氫站建設2017能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃集中攻關新型高效電池儲能、氫能和燃料電池戰(zhàn)略性新興產業(yè)重點產品和服務指導目錄（2018 版）將站用加氫及儲氫設施列入目錄20182018關于對國家重點研發(fā)高新領域可再生能源與氫能技術等 9 個重點專項 2019 年度項目申報

7、指南建議征求意見的通知重點關注加氫站安全及關鍵技術的研發(fā)關于完善新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知取消購置補貼，以獎代補2020資料來源：科技部、財政部等官網，華西證券研究所整理另外，2009 年以來，四部委采取對消費者給予購置補貼的方式支持燃料電池汽車推廣。從單車補貼金額來看，以燃料電池乘用車為例，2013 年每輛補貼 20 萬元； 隨后 2014 年較 2013 年補貼金額減少 5%，2015 年繼續(xù)在上一年基礎上減少 10%。 到 2019 年，每輛燃料電池乘用車的補貼上限下降至 16 萬元。圖 12013-2019 年國家補貼燃料電池汽車金額上限變化（萬元）6050403020100

8、201220132014201520162017201820192020燃料電池乘用車輕型客貨車燃料電池中大型客貨車資料來源：工信部等政府網站，華西證券研究所另一方面，補貼的技術要求門檻越來越高，2013-2016 年中央相關補貼政策并沒有對燃料電池汽車提出相關技術要求。自 2017 年開始，針對燃料電池系統(tǒng)額定功率及燃料電池系統(tǒng)額定功率與驅動電機額定功率比值進行限定，只有達到相應技術要求的燃料電池汽車才能得到一定的政策補貼。表 2 2013-2019 年國家層面燃料電池汽車補貼文件及技術指標要求實施時間文件名稱具體內容2013關于繼續(xù)開展新能源汽車推廣應用購買燃料電池乘用車每輛補貼 20 萬

9、元，購買燃料電池商用車每輛補貼 50工作的通知萬元2014-2015關于進一步做好新能源汽車推廣應用工作的通知2014 年在 2013 年標準基礎上下降 5%，2015 年在 2013 年標準基礎上下降10%2016關于 2016-2020 年新能源汽車推廣燃料電池乘用車每輛補助 20 萬元，燃料電池輕型客車、貨車每輛補助 30應用財政支持政策的通知萬元，燃料電池大中型客車、中重型貨車每輛補助 50 萬元2017關于調整新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知2018調整完善新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知2019關于進一步完善新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知資料來源：政府網站，華西證券研

10、究所燃料電池輕型客車、貨車每輛補助 30 萬元，燃料電池大中型客車、中重型貨車每輛補助 50 萬元；對燃料電池乘用車，燃料電池系統(tǒng)的額定功率不低于驅動電機額定功率的 30%，且不小于 30kW 的，每輛補助 20 萬元； 燃料電池系統(tǒng)額定功率大于 10kW 但小于 30kW 的，按燃料電池系統(tǒng)額定功率6000 元/kW 給予補貼燃料電池輕型客車、貨車每輛補助 30 萬元，燃料電池大中型客車、中重型貨車每輛補助 50 萬元；對燃料電池乘用車，按燃料電池系統(tǒng)額定功率6000 元/kW 給予補貼，補貼上限 20 萬元。燃料電池系統(tǒng)的額定功率與驅動電機的額定功率比值要求不低于 30%，比值介于 0.3

11、（含）-0.4 的車型按 0.8 倍補貼，比值介于 0.4（含）-0.5 的車型按 0.9 倍補貼，比值在0.5（含）以上的車型按 1 倍補貼銷售上牌的燃料電池汽車按 2018 年對應標準的 0.8 倍補貼2020 年以獎代補新政落地，引導產業(yè)布局核心技術在政策扶持下，截至 2019 年底，我國累計推廣燃料電池汽車超過 6500 輛，建成加氫站超過 50 座，形成初創(chuàng)企業(yè) 400 多家，社會資本投入燃料電池汽車的積極性明顯提高。目前，燃料電池汽車產業(yè)發(fā)展面臨一些問題，主要是：核心技術和關鍵部件缺失，創(chuàng)新意識和能力不強；基礎設施建設不足；消費端的補貼政策對推動產業(yè)鏈和基礎設施建設的局限性日益顯現(xiàn)

12、。針對產業(yè)存在的問題，四部委將當前對燃料電池汽車的購置補貼政策，調整為選 擇一部分城市圍繞燃料電池汽車關鍵零部件核心技術攻關，開展燃料電池產業(yè)化示范 應用， 形成布局合理、各有側重、協(xié)同推進的燃料電池汽車發(fā)展模式。示范為期 4 年，示范期間中央財政將按照結果導向，采取“以獎代補”方式對示范城市給予獎勵， 支持地方組織企業(yè)開展新技術研發(fā)攻關和產業(yè)化、人才引進和團隊建設以及新技術在 燃料電池汽車上的示范應用等。我們認為國家政策取消對整車的直接補貼，有望推動企業(yè)布局及技術研發(fā)投入重心從系統(tǒng)集成向上游核心零部件轉移，有利于產業(yè)長期良性發(fā)展。區(qū)域上，北京、上海、佛山、蘇州、武漢、張家口、鄭州、云浮、南通

13、、廣州等地區(qū)有望成為資源、政策扶持主力區(qū)域，引領產業(yè)發(fā)展。同時新政下，關鍵器件及核心零部件有望獲得長足發(fā)展，利于行業(yè)良性成長。電堆是燃料電池車動力系統(tǒng)的成本、技術核心，主要由膜電極和雙極板構成。其中膜電極主要由氣體擴散層、催化層和質子交換膜組成。目前我國燃料電池系統(tǒng)集成及電堆環(huán)節(jié)已經出現(xiàn)多家規(guī)?；慨a企業(yè)，與國外差距不大； 膜電極及其核心零部件為后續(xù)國產化布局重點。隨“以獎代補”新政落地，未來核心部件環(huán)節(jié)有望得到更多資源注入。2.國內氫能產業(yè)框架已成，核心技術國產化為發(fā)展重點國內燃料電池產業(yè)初具規(guī)模GGII 數(shù)據(jù)顯示，從燃料電池裝機情況來看，2019 年全年中國燃料電池裝機量為128.06MW

14、，同比增長 140.49%。2019 年中國燃料電池電堆市場規(guī)模為 10.71 億元， 同比增長 48.44%。從國產出貨的電堆功率（功率按照企業(yè)對外功率計算，沒有區(qū)分額定功率與峰值功率） 方面來看，2019 年中國燃料電池電堆的出貨功率約為174.92MW，同比增長 74.62%。2019 年國內共建成膜電極產線 5 條，總產能大于35 萬平方米/年。專用車客車2016201720182019產量產量yoy120.00%100.00%80.00%60.00%40.00%20.00%0.00%6291000016191272301840003000200013351683圖 2 2016-20

15、19 年中國燃料電池汽車產量（單位：輛）圖 32019 年中國燃料電池汽車生產構成（單位：輛）資料來源：GGII,華西證券研究所資料來源：GGII,華西證券研究所2019 國內燃料電池汽車產量達到 3018 輛，其中客車 1335 輛，專用車 1683 輛。其中申龍客車、中通客車、飛馳汽車，三家企業(yè)共生產燃料電池專用車 1544 輛，占國內燃料電池專用車生產總量的 91.74%。宇通客車、飛馳汽車、廈門金旅、申龍客車等五家車企共生產燃料電池客車 941 輛，占全年燃料電池客車生產總量的 70.49%。膜電極及其核心零部件為國產化攻關重點圖 4 燃料電池汽車構成政策引領下，目前國內氫能相關產業(yè)已

16、經形成較為完整的產業(yè)鏈。燃料電池汽車的全生命周期成本可拆分為整車部件的采購成本、未來保養(yǎng)的維護成本以及氫能源的燃料成本。對于采購成本部分，其成本中心在于儲氫系統(tǒng)（車載儲氫瓶）、空氣回路（車載空壓機）以及電堆，可見雖然產業(yè)鏈層次復雜、涉及部件眾多，其價值中心集中度相對較高，使得產業(yè)鏈布局突破以及行業(yè)發(fā)展可重點關注成本及技術核心環(huán)節(jié)燃料電池系統(tǒng)。資料來源：前瞻產業(yè)研究院，華西證券研究所2019 年，中國氫燃料電池系統(tǒng)裝機量前五主要為上海重塑、億華通、清能股份、國鴻重塑、新源動力。前五家企業(yè)裝機量占 2019 年中國氫燃料電池裝機量的 79%。上海重塑裝機量最高，占比達到28%，主要配套中通客車、申

17、龍客車、宇通客車三家車企；億華通氫燃料電池系統(tǒng)裝機量排名第二，主要配套申龍客車、北汽福田和宇 通客車； 清能股份裝機量排名第三，主要配套申龍客車和皋開汽車。電堆是燃料電池系統(tǒng)關鍵部件，由多個單體電池以串聯(lián)方式層疊組合構成。將雙極板與膜電極交替疊合，各單體之間嵌入密封件，經前、后端板壓緊后用螺桿緊固拴牢，即構成燃料電池電堆。電堆工作時，氫氣和氧氣分別由進口引入，經電堆氣體主通道分配至各單電池的雙極板，經雙極板導流均勻分配至電極，通過電極支撐體與催化劑接觸進行電化學反應。圖 5 燃料電池工作原理圖 6燃料電池電堆組成資料來源：燃料電池發(fā)動機工程技術研究中心,華西證券研究所資料來源：燃料電池發(fā)動機工

18、程技術研究中心,華西證券研究所根據(jù) GGII 數(shù)據(jù)，2018 年 Ballard 電堆業(yè)務營收依舊排名全球首位，國鴻依靠引進 Ballard 技術和強大的市場運作能力，2018 年營收僅次于 Ballard，新源動力等企業(yè)代表國內自主技術也具備一定市場競爭力。其中，前五家龍頭企業(yè)市占率達到70%以上。圖 6 2018 年燃料電池電堆龍頭企業(yè)營業(yè)收入（億元）圖 72018 年燃料電池電堆企業(yè)龍頭市場份額（按營收）6.474.212.82.72.31.251.11.040.428Ballard6國鴻氫能松下4豐田2本田新源動力0現(xiàn)代Hydrogenics PowerCell資料來源：GGII,華西

19、證券研究所資料來源：GGII,華西證券研究所綜上，經過過去幾年的產業(yè)扶持，目前國內電堆和系統(tǒng)的集成能力與國外差距已大大縮小。目前主要問題為膜電極技術及膜電極核心零部件及關鍵材料的國產化率仍較低。膜電極是電堆的核心，占電堆成本 60%以上。膜電極組件由質子交換膜、催化劑和氣體擴散層組成。最內層的質子交換膜起到單向傳輸質子并且隔離陰陽極反應氣體的作用；質子交換膜兩側的催化劑材料決定了氫燃料電池的放電性能和壽命；膜電極最外層的氣體擴散層將氫氣和氧氣均勻的分布至催化材料表面，并起到收集電流、支撐催化層和排除副產物水的作用。膜電極兩側的雙極板起到了提供氣體流道、保證機械強度、防止電池氣室中的氫氣與氧氣串通，并在串聯(lián)的陰陽兩極之間建立電流通路的作用。圖 8 膜電極由催化層、氣體擴散層、質子交換膜構成圖 9 質子交換膜燃料電池單體示意圖資料來源