氢能源行业专题报告:上下游合力,产业进入快速发展通道

氢能源行业专题报告:上下游合力,产业进入快速发展通道
2024年07月27日 08:46 市场资讯

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(报告出品方/作者:信达证券,武浩(金麒麟分析师)、黄楷(金麒麟分析师)

一、上游:政策持续催化,绿氢发展进入加速阶段

1.1 海内外政策加持,绿氢供给提升

国内: 2024 年中国政府工作报告中,氢能作为新兴能源被首次提及。报告指出,要加快前沿新兴氢能、新材料、创新药等产业发展。在此之前,2022 年 3 月发布的《氢能产业发展中长期规划(2021-2035 年)》明确了氢能在中国未来能源结构中的战略性定位,制定了中国氢能产业阶段性的发展目标,并提出了氢能丰富的应用场景,是我国首个氢能产业的国家级中长期规划。在规划中,氢能和氢能产业的战略定位被明确为:未来国家能源体系的重要组成部分,是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体、战略性新兴产业和未来产业的重点发展方向。规划以每五年为一个阶段,明确了各阶段的氢能和氢能产业发展目标,除交通领域的试点应用外,规划还强调氢能在工业和能源领域的多元应用。2023 年8月,国家标准委与国家发展改革委、工业和信息化部、生态环境部、应急管理部、国家能源局六部门联合印发《氢能产业标准体系建设指南(2023 版)》,系统构建氢能制储输用全产业链标准体系,有助于提高氢能产品技术门槛,降低产业链各环节的衔接成本,从而促进氢能产业高质量发展,这也是首个国家层面氢能全产业链标准体系建设指南。

绿氢制取政策上,主要为各地立项管理的方式,发放绿氢项目专项补贴以及放松危险化学品安全生产许可(金麒麟分析师)。由于绿氢项目具有多能互补、绿电与制氢耦合发展的特性,其建设项目中既包含绿电发电部分,又包含制氢部分,在项目立项管理上存在多种管理方式的交叉。氢能作为能源进行产业化生产属于新兴事物,各地仍在探索制氢项目所应适用的立项管理方式。2023 年 11 月 10 日内蒙古自治区能源局发布了《内蒙古自治区风光制氢一体化项目实施细则 2023 年修订版(试行)》,在项目立项管理方面,内蒙古自治区鼓励风光制氢一体化项目和氢能应用项目由盟市能源主管部门实施一体化备案;青海省发改委2022年12月印发《青海省促进氢能产业发展的若干政策措施》,明确对于绿氢项目,要落实《国家发展改革委国家能源局关于推进电力源网荷储一体化和多能互补发展的指导意见》和《青海省电力源网荷储一体化项目管理办法(试行)》有关要求,绿氢项目原则上等同于配置储能,在立项方面以按照电源项目进行管理为原则。

绿氢生产无需取得危险化学品安全生产许可,政策松绑或成为行业发展的加速器。氢气属于《危险化学品目录(2015 版)》中的危险化学品,按照以往的管理模式,制氢企业属于危险化学品生产企业,根据《危险化学品生产企业安全生产许可证实施办法》的规定,应取得《危险化学品安全生产许可证》。河北省成为首个对绿氢项目“松绑”危化品管理的省份,其在 2023 年 6 月印发的《河北省氢能产业安全管理办法》中明确规定,绿氢生产不需取得危险化学品安全生产许可。在河北省之后,吉林省在2023 年11 月印发的《吉林省人民政府办公厅关于印发吉林省氢能产业安全管理办法(试行)的通知》也明确绿氢生产不需取得危险化学品安全生产许可。2024 年 2 月 26 日,内蒙古自治区能源局等三部门联合发布《关于加快推动氢能产业发展的通知》,明确提出允许在化工园区外建设太阳能、风能等可再生能源电解水制氢项目和制氢加氢站,并且太阳能、风能等可再生能源电解水制氢项目不需取得危险化学品安全生产许可。

海外: 目前全球已有 30 多个国家推出氢战略、制定氢能发展路线图。日本早在2017年就推出了《基本氢能战略》,计划在 2030 年形成 30 万吨/年的供应能力,建设加氢站900座。之后,韩国、欧洲国家以及美国也已相继推出氢战略及氢能发展路线图,支持氢能产业的发展。以欧洲为例,2020 年 6 月,德国政府正式通过了国家氢能源战略,为清洁能源未来的生产、运输、使用和相关创新,制定了行动框架。2020 年4 月,荷兰正式发布国家级氢能政策,计划到 2025 年建设 50 个加氢站、投放 15000 辆燃料电池汽车和3000辆重型汽车,到 2030 年投放 30 万辆燃料电池汽车。2020 年 7 月,欧盟发布了《欧盟氢能战略》和《欧盟能源系统整合策略》,希望借此为欧盟设置新的清洁能源投资议程,以达成在2050年实现碳中和的目标,同时在相关领域创造就业,进一步刺激欧盟在新冠疫情后的经济复苏。绿氢政策扶持方面:在交通和供热领域引入化石燃料二氧化碳的定价机制,并考虑由国家主导的定价改革,包括但不限于制备绿氢的电能税费以及相关附加费和分摊费用的免除,以此鼓励绿氢生产。2023 年 2 月,日本政府正式确定了《实现绿色转型基本方针》,指出氢能作为清洁能源,是实现碳中和目标的突破口。在此背景下,2023 年6月,日本对实施了 5 年多的《氢能基本战略》进行了修订。相对于旧版氢能战略,新版氢能战略大幅提高了氢能供给目标(2030 与 2050 产能目标分别由 30 万吨/年和1000 万吨以上提升至300 万吨/年和 2000 万吨(含氨),2030 的目标供给量中还包含了42 万吨清洁氢产能;此外,明确在氢气制备环节,着重开发高效、耐用、低成本的电解制氢技术,并引入“低碳氢”概念,试图牵头制定全球标准,争取氢能标准的国际话语权。

海湾地区多国提出氢能发展目标,阿曼在氢能探索方面走在地区前列,其目标是将清洁氢气(绿氢和蓝氢)发电量 2025 年达到 1GW、2030 年达到10GW、到2024年达到30GW,成为全球主要的氢生产国和出口国。作为世界上最大的氢生产国之一,沙特的目标是到 2030 年将本国的氢气产能提升至 400 万吨/年的水平。阿联酋则是在2021年第26届联合国气候变化大会上正式提出了本国的氢能发展路线图,目标是到2030年让阿联酋占全球氢市场份额不低于 25%。

2023 年以来,海内外绿氢产业均呈现显著增长态势。根据IEA 和高工氢电产业研究所(GGII)《全球电解水项目数据库》,截至 2023 年 12 月底,全球在建及规划电解水制氢项目装机总规模高达 856GW,其中已开工在建项目制氢装机合计超16GW,且落地速度不断加快,带动全球电解槽市场需求快速增长。海外在建及规划绿氢项目以欧洲为主,占比超过 50%。中东和澳大利亚已建成绿氢项目较少,但规划绿氢项目规模显著增长。沙特未来城 NEOM 绿氢项目是海外目前在建的最大绿氢项目之一,将释放2GW制氢电解槽需求。荷兰、澳大利亚等地区均规划建设 GW 级绿氢项目。全球绿氢项目进展方面:根据势银《2023 势银氢能与燃料电池年度蓝皮书》,截至 2023 年10 月,全球运营、在建、可研、规划等电解槽装机项目合计 826GW,排名前三的地区为欧洲、大洋洲、拉丁美洲;其中,中东和北非、撒哈拉以南非洲地区和拉丁美洲在 2023 年增长势头强劲,项目规模较2022 年实现了翻倍增长。截至 2023 年 12 月全球仅少部分项目已运营,共计966MW,规模以上占比 0.1%;数量上占比 14.8%;近三分之一项目进入可研阶段,大部分规划于三年内建成。

1.2,绿氢比例有望逐步提升

目前氢气制取路径仍以煤炭、天然气、化石能源为主。制氢来源包括化石能源制氢、工业副产气制氢、电解水制氢、其他可再生能源制氢等方式,根据制氢工艺和二氧化碳排放量的不同,可分为灰氢、蓝氢和绿氢三种路径。其中,灰氢由化石能源制取,制氢过程中排放二氧化碳等温室气体;蓝氢是在灰氢的基础上利用碳捕捉封存技术(CCUS)减少生产过程中的碳排放;绿氢由电解水制氢或生物质等其他环保方式制氢。根据IEA统计,2022年全球低碳排放氢气产量不足 100 万吨,仅约占全球氢气总产量的0.7%;2022年中国绿氢产量占氢气总产量的 0.9%,不足 1%。总体来看,中国制氢路径以煤制氢为主,全球制氢路径以天然气制氢为主。

根据截至到 2023 年 10 月已经宣布开始投建的制氢项目数据,IEA 预测到2030年,低碳排放量氢气产量将占据总产量的 20%,且其中有 70%以上的低碳排放氢气由电解水路径制取。电解水制氢是理想的绿氢制取技术之一,其中碱性电解水制氢技术发展最为成熟。相较于其他制氢方式,电解水制氢具有绿色环保、生产灵活、产氢纯度高等特点,是一种理想的绿氢制取技术。电解水制氢的主要技术有:碱性电解水制氢(ALK)技术、质子交换膜电解水制氢(PEM)技术、阴离子交换膜电解水制氢(AEM)技术和固体氧化物电解水制氢(SOEC)技术。碱性电解水制氢技术是国内最早实现工业化的电解水制氢技术,发展最为成熟,目前占据市场主导地位;PEM 电解水制氢技术处于商业化初期,近年来产业化发展迅速;SOEC 技术和 AEM 技术仍在研发示范阶段,发展势头迅猛。据势银(TrendBank)统计,截至 2023 年 12 月 31 日,我国已有337 个绿氢项目,基本实现覆盖全国,332 个项目处于运行、在建和规划状态,5 个项目已公布废止。其中,2023 年新增共 186 项。截至 2024 年 1 月,已披露的绿氢产能总量达489 万吨/年(排除废止项目),产能集中于内蒙古、河北、新疆、甘肃等西北地区。中国石化新疆库车绿氢项目是我国首个规模化的绿氢项目,自 2023 年 6 月 30 日起开始产氢。2023 年以来,国内绿氢项目投资建设态势持续高涨。根据高工氢电产业研究所(GGII)《中国电解水制氢项目统计》,2023 年国内近 20 个电解水制氢示范项目建成投产,其中绿氢项目多达14个,制氢装机规模达 387MW,同比 2022 年实现翻番增长。同时,公开规划在2024年建成的绿氢项目超过 60 个,其中已开工绿氢项目制氢装机规模高达2.8GW,电解水制氢设备市场迎来爆发期。从单项目制氢规模来看,2023 年新建成绿氢项目中仅中石化新疆库车绿氢项目和准格尔旗纳日松项目超过 50MW,其余项目均在 50MW以内。43%数量的绿氢项目制氢规模在 5-10MW。虽然有大规模绿氢项目主导,但整体来看2023 年新建成单项目制氢规模仍然较小。截至 2023 年底,国内在建绿氢项目超过 60 个,超10 个绿氢项目制氢规模为 100MW 级,单项目制氢规模显著提升。

1.3 重点关注电解槽招标

国内电解槽产能以碱性电解槽为主流,PEM 电解槽布局企业较少。据势银统计,国内已布局或规划碱性电解槽的企业近 200 家,其中已有产品发布的超过60 家,已公布产能布局的超过 25 家,具备 PEM 电解槽生产能力的企业和机构仅 30 家左右,预计2023年底国内电解槽产能将超过 20GW。

根据势银等,2023 年电解槽累计中标规模合集1970MW,其中中标量排名前三的企业分别为派瑞氢能、阳光氢能和隆基氢能,对应中标规模分别为246.5MW、208MW、187MW。2023 年电解水制氢已公开项目的技术路线以 ALK 为主,项目数量占比约83%,少量项目采用 PEM 和 SOEC。由于目前中国大标方电解水制氢行业还处在发展初期,除了央企、国企等大型项目公开招标以外,多数具有量产能力的企业都具有各自的市场开发渠道,其中企业方邀标项目、议标项目等非公开项目也不在少数,根据势银数据,通过其对已具备量产产能的企业进行调研,包括派瑞氢能、隆基氢能、阳光氢能、考克利尔竞立、三一氢能、天津大陆、长春绿动、赛克赛思、安思卓、康明斯恩泽等一众企业统计各家2023年所有中标项目,根据企业统计口径,截至 2023 年 12 月中旬,中国2023 年电解水制氢中标项目市场规模达 934.89MW,其中 ALK 项目占比高达 83%,TOP3 企业市占率高达68%。

1.4 重点企业介绍:

隆基绿能科技股份有限公司致力于成为全球最具价值的太阳能科技公司,以“善用太阳光芒,创造绿能世界”为使命。作为光伏龙头企业,隆基绿能致力于探索“绿电+绿氢”解决方案。2021 年 3 月,全资控股子公司西安隆基氢能科技有限公司成立。2021年5月,隆基绿能智慧能源馆启用,隆基首个“零碳工厂”落地云南保山。2021 年10月,隆基首台碱性水电解槽下线。2022 年 5 月,隆基氢能入围中石化绿氢示范项目。2023年2月,隆基氢能面向全球发布新一代碱性电解水制氢设备 ALK Hi1 系列产品。公司一直进行电解槽技术的研究和创新,其中碱性水电解槽在技术上已经进入行业领先行列。公司在电解槽领域的产能正在迅速扩张,截至 2023 年末,隆基绿能电解槽产量达到2.5GW。

阳光电源股份有限公司是一家专注于太阳能、风能、储能、氢能、电动汽车等新能源设备的研发、生产、销售和服务的国家重点高新技术企业。阳光电源在电解槽领域的研究主要集中在质子交换膜水电解(PEM)技术。2023 年公司在研讨会上发布了国内首款、最大功率 SEP50 PEM 制氢电解槽,引起业内强烈反响。公司的产品可再生能源制氢系统,包括PWM 制氢电源、制氢设备和智慧氢能管理系统。公司推出的PEM电解槽具有高效率、安全可靠、寿命长、环保等特点。2024 年 2 月 28 日,300Nm3/h PEM在日本东京全球首发,推出柔性制氢技术,惊艳国际舞台。

无锡华光环保能源集团股份有限公司重点发展能源和环保两大产业,秉承“共建清洁低碳生活”的使命,已形成集投资、设计咨询、设备制造、工程建设、运营管理的一体化的服务体系。2022 年 2 月 16 日,公司与大连理工大学合作成立“零碳工程技术研究中心”。2022 年 10 月,成功研制开发了产氢量为 30Nm3 /h 的碱性电解水制氢设备。2023年4月11 日,公司 1500Nm3/h 碱性电解槽产品正式下架,标志着公司进入规模化电解水制氢,具备批量生产交付能力。目前,公司已经形成了年产 1GW 电解水制氢设备制造技术。公司在 2023 年 11 月参加中能建合格供方投标,并入围供应商名单。

华电重工股份有限公司以工程系统设计与总承包为龙头,EPC 总承包、装备制造和投资运营协同发展相结合,致力于为客户在物料输送工程、热能工程、高端钢结构工程、工业噪声治理工程、海上风电工程、光伏、氢能和智慧港机等方面提供工程系统整体解决方案。2021 年 4 月,华电集团四川分公司与东方锅炉、东方氢能联手,推动国内首套100kW氢燃料电池冷热电三联供系统示范应用。2021 年 7 月,华电集团发电运营有限公司与山西美锦能源签订合作协议,双方将积极发展风电氢等新能源产业,推动氢能产业链发展。2021年全国两会期间,全国人大代表、华电集团董事长温枢刚表示,“十四五”期间,中国华电将“推进碳达峰、碳中和工作”作为重点任务之一,力争2025 年非化石能源占比达到50%,努力实现碳达峰。

昇辉智能科技股份有限公司是专业从事电气成套设备研发、设计、生产、销售的国家高新科技企业。昇辉科技成立于 2003 年,同年认定为国家高新技术企业,评为中国石油天然气集团公司一级供应商。2015 年 2 月 17 日登陆深圳证券交易所创业板。2017年12月8日,获得证监会批文,并购昇辉控股。昇辉科技电解槽研发生产进展迅速,2022年8月22 日,昇辉科技旗下公司广东盛氢制氢设备有限公司推出首台套100 标方碱性电解水制氢设备产品,目前盛氢制氢已具备年产 50 台套大功率电解槽的生产能力以及快速交付整体解决方案的能力。现阶段,盛氢制氢可自主生产 5-1000 Nm³/h 的电解水制氢设备和氢气纯化设备,以及模块化可扩展式的 100MW 电解系统平台,同步研发了PEM制氢设备,已逐步全面覆盖各种制氢设备的制造,为市场拓展打下坚实基础。

亿利洁能股份有限公司秉承“绿色发展,生态优先”理念开展以煤炭高效综合利用为切入点的现代煤化工产业和以光伏治沙为主导的光氢新能源产业,协同发展园区热力和供应链物流业务。公司成立于 1999 年 1 月 27 日,2020 年公司深入调整产业结构,聚焦新材料、新能源产业投资运营,做大做强光伏治沙产业,为国家实现“2030 碳达峰”“2060碳中和”目标做出贡献。2022 年重点投资和创新发展光伏和氢新能源产业链,全力构造“千万千瓦级光伏治沙+光伏制氢+绿氢绿肥工业+板下健康产业”的立体循环光氢治沙产业发展新模式,并将这一模式在西部沙区推广。2022 年 7 月,亿利洁能与国家电力投资集团内蒙古能源有限公司合资成立内蒙古库布其绿电氢能科技有限公司(简称“库布其绿电氢能公司”),并在 2023 年 1 月获批建设鄂尔多斯库布其 40 万千瓦风光制氢一体化示范项目。亿利洁能旗下的亿利氢田时代于 2022 年 9 月在亿利阳光谷低碳产业基地正式发布首台套1000 标方碱性电解槽,这也是内蒙古自治区首台套产品,产能500 台套氢装备碱性电解槽加工生产线同步正式投产下线。

二、关键零部件国产化助力氢燃料电池车快速发展

2.1 燃料电池汽车定义

与传统燃油(燃汽)汽车及纯电动汽车工作原理不同,燃料电池汽车通常是利用质子交换膜燃料电池(PEMFC)技术提供电能驱动整车系统运行的一种新能源汽车。燃料电池汽车主要由燃料电池发动机系统、电机系统、辅助电源系统、车载储氢系统、整车控制系统(VCU)等部件构成。燃料电池汽车的工作过程是由燃料电池发动机系统经过电化学反应输出低压电流,之后通过 DC/DC 逆变器增压并与辅助电源系统耦合,共同驱动电机系统以及整车运行,行驶过程中可通过控制系统(VCU)输出指令,从而调节导入燃料电池发动机系统内参与电化学反应的氢气与空气流量,实现对燃料电池输出电流的相应控制,最终实现燃料电池汽车速度、扭矩的精准调控。

燃料电池汽车具有明显优势:能量转化效率高、零碳排放、低温性能稳定、响应速度快、比能量高、续航里程长、加氢高效便捷、安全性能好、可适应大吨位重载工况、工作运行效率高、运行过程无污染且无噪音等。同时,制约其规模化应用的瓶颈也较为突出:在燃料电池汽车扩大推广的制约因素中,经济性是当前急需突破的一个问题。燃料电池汽车主要涉及车辆购置成本和燃料使用成本两方面。随着整个产业链的完善和技术提升,燃料电池购置成本越来越低。而受制于氢气制储运加系统成本居高不下,部分燃料电池汽车的使用成本仍远高于燃油车和电动车。雄韬氢雄副总经理唐廷江博士介绍道,目前行业氢-油能耗平衡点为 35 元/kg,随着实际装车的增多,燃料电池发动机仍需要提高效率来保证长距离运输的经济性。雄韬将降低氢耗方法归纳为“五步走”,分别为:提升电堆效率,增加能量转化率;降低辅助功耗,为电池减负;提高氢气利用率,减少未反应氢气排出;优化整车热管理、做好能量分配管理;进行用户端培训、规范操作降氢耗。通过这五步走,雄韬已让燃料电池汽车氢-油能耗平衡点达到 40 元/kg。

燃料电池是利用电化学反应将燃料化学能转化为电能的发电装置。根据所使用燃料类别与电解质特性不同,通常将燃料电池分为:甲醇燃料电池(DMFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、碱性燃料电池(AFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)等。各类燃料电池工作温度、燃料类型、发电效率、主要应用领域有所不同,但总体结构与工作原理基本相同。相较于其他类型燃料电池,质子交换膜燃料电池具有能量转换效率高、工作温度低、氧化剂为空气、电解质无腐蚀性、动态响应速度快、副产物环保、运行无噪声、能量可循环利用等优点;同时也存在使用贵金属材料成本较高、对燃料氢气纯度要求高等不足。因此,相对于其他燃料电池,质子交换膜燃料电池综合性能最优、应用最为广泛、目前已成为燃料电池汽车的主流技术,并且在固定式、便携式发电装置中得到大量应用。

2.2 燃料电池汽车发展现状

根据中国汽车工业协会公布的燃料电池汽车产销数据,2023 年全国燃料电池汽车产销数据分别为 5631 辆和 5791 辆,同比增长 55.3%和 72%。在政策推动下,中国正致力于以氢能交通应用为先行领域推动氢能产业的高质量、规模化发展,通过燃料电池汽车产业链联动带动氢能产业技术革新和成本下降。在燃料电池应用技术和国产化程度方面仍有进步空间,但总体发展已进入实质性商用阶段,中国的氢能及燃料电池汽车市场已在应用场景开拓、应用产品开发、市场生产销售、基础设施配套等方面取得突破。2020 年9 月,财政部等五部委联合发布《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》,提出选取符合条件的城市群围绕燃料电池关键核心技术开展产业化攻关,采取“以奖代补”的形式推动示范应用,争取用 4 年左右时间加快带动相关基础材料、关键零部件和整车核心技术研发创新,构建完整的燃料电池汽车产业链。2021 年 8 月和 12 月,财政部等五部委先后发布《关于启动燃料电池汽车示范应用工作的通知》、《关于启动新一批燃料电池汽车示范应用工作的通知》,分别批复了北京、上海、广东、河北和河南城市群启动实施燃料电池汽车示范应用工作。2022 年 3 月,国家发展改革委、国家能源局联合印发了《氢能产业发展中长期规划2021-2035 年》,《规划》以每五年为一个阶段,明确到 2025 年,燃料电池车辆保有量约5万辆,据此估算 2019-2023 年燃料电池汽车保有量年均增长约33%。

车型方面: 2017-2020 年,载货车占据主要市场,主要是由于燃料电池车发展初期30KW-45KW的低功率系统非常契合轻型物流车的运营场景且成本相对较低,如氢车熟路在上海投放了约500辆东风牌氢燃料电池厢式物流车。 从 2019 年开始,随着国家补贴政策的重心偏移以及冬奥会的示范作用,燃料电池公交车、客车、牵引车等车型迅速放量并抢占市场份额。 2021 年开始,物流车、牵引车、自卸车无论在经济性方面还是在续航能力方面都体现出优越性,因此逐渐大批量进入市场并投入示范应用。 政策引导下,燃料电池系统功率提升:我国车用燃料电池功率提升和补贴标准存在相关性。根据香橙会研究院数据,2017 年氢燃料电池额定功率主要在30kW-40kW 之间,与当时国补条件“燃料电池额定功率不低于 30kW”相适应。2020 年额定功率在60kW-80kW的车型排在第一位,共有 67 款。80kW 以上有 61 款,其中 100kW 以上的有23 款,在大功率中占比达到 37.70%。需要指出的是,38 款大功率产品是在 2020 年9 月财政部发布《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》之后上的公告目录,这与补贴调整思路,提高燃料电池的补贴标准有关。

商用车对燃料电池系统功率要求更高:目前燃料电池汽车的主要推广应用领域是在重卡行业。正因为燃料电池汽车在重卡市场的占比越来越大,必然要求燃料电池系统的功率也越来越大。作为重要的生产工具,重卡常常应用于重载或省际长途运输中,具有长时间运行、高负载率和持续高速工况等特点,这就对燃料电池系统的功率及电堆的寿命提出了更高要求。目前可以看到的是,行业逐渐把燃料电池汽车的应用场景锁定在长途重载应用领域,近来我国市场的燃料电池商用车数量也保持了快速增长,以至于燃料电池重卡已经成为当前燃料电池商用车市场的主体。在 2022 年前三季度的燃料电池商用车实际销量中,燃料电池重卡占比 41.2%,是燃料电池商用车市场中的“龙头老大”。而之前几年,燃料电池重卡在燃料电池商用车行业占比都一直很小。针对未来高端干线物流市场的需求,目前欧曼银河氢燃料重卡已经研发出 240kW(氢燃料电池功率),1000km(续航里程),代表着当今全球氢燃料重卡的最高水平。根据专业人士分析,大功率燃料电池系统不仅比较适合长途重载重卡领域,在船舶、储能等领域也很有市场发展潜力,可有效拓宽氢能的应用边界。

2.3 补贴政策扶持行业发展,关键零部件国产化进程加速

国家补贴政策助力氢能重卡降本。氢能重卡是一种使用氢燃料电池作为动力来源的重型卡车。氢能重卡作为一种新能源商用车,具有许多优势。首先,氢能重卡使用氢燃料电池作为动力来源,其排放物仅为水,实现了真正的零排放,有利于环境保护和减少温室气体排放。然后,氢能重卡对温度和湿度的适应性强,能够在极端气候条件下运行。氢能重卡还存在燃料电池寿命长、载重能力强、有更长的续航里程等特点。这些优势使氢能重卡在特定的运输和物流系统,尤其是长途运输和固定路线的物流配送,展现出巨大的潜力和应用前景。氢能重卡作为推动实现“双碳”目标的重要途径,国家出台了一系列补贴政策。2020 年 9 月 16 日,财政部、工信部等五部委联合发布《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》,该政策采取“以奖代补”方式,对氢燃料电池汽车示范应用给予奖励,示范期暂定为四年。随着国家补贴政策的出台,氢能重卡购置成本大幅度降低。

燃料电池零部件国产化是降低成本的重要方式。燃料电池电堆是燃料电池技术构成的核心,也是燃料电池成本构成中占比最高的部分。随着技术进步和产品国产化规模化量产,燃料电池电堆实现成本快速下降。根据国鸿氢能,氢燃料电池电堆的平均售价从2020年的2914.2 元人民币/千瓦降至 2023 年 5 月 31 日的 1727.6 元人民币/千瓦,三年多时间降幅达40.7%;氢燃料电池系统的平均售价从 2020 年的 1.04 万人民币/千瓦降至2023年5月31日的 3756.5 元人民币/千瓦,降幅达 63.96%。根据高工氢电,2023 年,国内电堆的平均售价已经逼近 1500 元/kW 以下的区间。 燃料电池电堆技术突破是降本关键。“额定功率”和“功率密度”是能体现我国氢燃料电池电堆性能高低的关键因素。近年来,我国氢能新势力技术突破亮眼,2023年4月,未势能源在 2023 年度发布会全球直播中,正式推出了 300+kW膨胀石墨板电堆,该电堆极板、膜电极、密封、节电压检测模块、端板等关键零部件均实现100%国产化,最高效率达到 68%,峰值功率密度 4.0kW/L,柔性石墨单板厚 0.65mm,双极板厚度1.3mm,设计寿命达 30000 小时,综合性能指标均达到国际先进水平。2023 年底,氢晨科技凭借“重型商用车 300kW 燃料电池电堆技术”项目在 2023 全球新能源汽车前沿及创新技术评选中被评选为“全球新能源汽车创新技术”,是十项技术中唯一氢能领域获奖企业,产品H3300型燃料电池电堆额定功率达到 300kW,功率密度为 6.2kW。2024 年,骥翀氢能MH170产品实现额定功率 376kW,功率密度 4.7kW/L。功率密度越高,相同输出功率条件下,电堆体积越小,成本越低。由此看出,科技突破促进电堆不仅提了电堆性能,而且降低了燃料电池产业的成本。

氢燃料电堆主要由多层膜电极和双极板堆叠而成。目前,国产膜电极关键技术指标接近国际先进水平,但在专业技术特性、产品实现能力、批量化生产工艺还存在差距。膜电极是燃料电池电堆的核心零部件,由质子交换膜、催化层和气体扩散层组成,占电堆成本约60%。作为燃料电池电堆的“芯片”,我国膜电极三大材料长期被国外垄断。国外膜电极供应商主要包括 Johnson Matthey、Ballard 等具备大规模的流水线生产能力的供应商。丰田汽车、本田汽车等燃料电池车企自主开发了用于其自身乘用车产品的膜电极但并不对外销售。我国专业膜电极供应商已具备膜电极批量化生产能力,产品出口海外。

质子交换膜也称为质子膜或氢离子交换膜,是一种致密的离子选择性透过的膜,广泛应用于电解水制氢、燃料电池、全钒液流电池以及铁铬液流电池等领域。质子交换膜在电池中起到为质子迁移和传输提供通道、分离气体反应物并阻隔电解液的作用。质子交换膜性能的好坏直接决定着燃料电池的性能和使用寿命,基本相当于电子设备的“芯片”。由于制备技术工艺复杂且成本高的难题,长期被国外少数厂家垄断。近年来,我国东岳未来、科润新材料等企业积极研究质子交换膜,加快实现质子交换膜国有化进程。据不完全统计,目前国内现有质子交换膜产能达 140 万平米/年。 储能瓶是运输过程中的载具容器,也是加氢站的储氢设施。储氢瓶上连氢气制造,中承氢气存储,下接氢气应用。氢气密度低,性质非常活跃,容易漏气,也容易爆炸,因此需要特定的储氢设备。目前有三种储氢技术路线,分别是高压气氢、低温液氢和固态储氢。液态储运的储氢密度较大,但设备投资与能耗成本较高;固态储运则在潜艇等特殊领域有所应用,整体仍处于小规模试验阶段;就目前而言,高压气氢是主流的储氢方式。运输更多的氢气,就需要采用更大的压强将氢气装入储氢瓶,材料的耐压强度成了制造难点。因此,储氢瓶的要点是耐压和减重。储氢瓶主要分为 I 、II、III、IV 四种类型,I 类是金属气瓶,II 类是钢制内胆环向缠绕气瓶,III 类是铝内胆碳纤维全缠绕气瓶,IV类是塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶。目前使用最多的是 III 类铝内胆碳纤维全缠绕气瓶和IV类塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶,但是存在一定的缺陷:成本高,仅用于车载市场。现阶段,我国已经基本实现燃料电池零部件国产化。

燃料电池规模化生产助力产业链成本下降。随着技术创新和突破,国内许多企业开始进行规模化生产燃料电池。2018 年,我国氢燃料电池市场规模实现27 亿元,2022年我国氢燃料电池市场规模实现 160 亿元,CAGR 为 56.02%。根据GGII 预测,2024年市场规模有望达 297 亿元。根据美国能源部对燃料电池系统及电堆成本与产量关系的测算,当制造商燃料电池发动机年产量达到 50 万套时,燃料电池电堆及发动机成本可分别下降至19美元/千瓦及 45 美元/千瓦,成本较年产量 1000 套情况下分别下降83.90%、74.86%。我国氢燃料电池电堆行业处于快速发展阶段,规模化效益逐渐显现。根据弗若斯特沙利文预测,我国氢燃料电池电堆市场规模不断扩大,2024 年市场规模有望达66.46 亿元,2030年有望达 661.52 亿元,CAGR 为 46.67%。

2.4 重点企业介绍:

北京亿华通科技股份有限公司是一家集氢能与氢燃料电池研发与产业化的国家级高新技术企业。公司 2013 年联合推出 50kW 氢燃料电池客车。2014 年联合推出低地板氢燃料电池有轨电车。2015 年联合推出国内首台氢燃料电池物流车。2016 年登陆新三板,实现中国氢能企业在资本市场零突破。2017 年新一代自主氢燃料电池电堆模块研发成功。2019年与丰田、北汽福田三方合作推动氢燃料电池客车。2021 年实现内江、乌海地区氢燃料电池车辆批量商业化运营。2023 年成立北京亿华通氢能科技有限公司,构建氢能与燃料电池“双轮驱动”发展战略。

山西美锦能源股份有限公司是全国最大的独立商品焦和炼焦煤生产商之一,是目前国内少数具备实际量产能力以及运营调试经验的氢燃料电池整车制造公司。旗下飞驰科技是燃料电池汽车的先行者,在氢能汽车领域创下多个行业第一。从2016 年运营至今车辆综合性能稳定,2017 年建立了全国首个氢能汽车维保中心,建立了国内第一套氢能汽车维保体系标准,2019 年向马来西亚出口燃料电池汽车,实现了中国氢能汽车出口“零的突破”。国内首家成功研制全球首台 4.5T 固态储氢燃料电池冷藏车,国内首家帮助客户进行碳减排认证和交易的氢燃料汽商用车企业。国内第一家自主研发出氢燃料重卡,第一个投入试运营的氢能重卡项目。

潍柴动力股份有限公司是中国内燃机行业首家在香港 H 股上市的企业,是首家开展了极寒环境下的燃料电池车队环境适应性试验,在零下 34℃条件下一次起动成功,行业首家实现产品寿命 3 万小时,引领了我国燃料电池产业化的进程。2010 年开始先后投资40多亿元,现已建成全球最大、年产量达两万台的氢燃料电池发动机的研发制造基地。2016年,潍柴战略投资弗尔赛能源,并与其在氢燃料电池客车、重卡等产品领域展开合作。2019年,潍柴建成山东省首座加氢站。2020 年,潍柴年产 20000 台氢燃料电池基地投产。2021 年 10 月 27 日,搭载潍柴 162kW 氢燃料电池系统的中国重汽黄河雪蜡车交付冬奥会,实现了“中国首创、世界领先、完全国产”。2022 年 15-200kW系列化氢燃料电池系统开始大规模应用。公司在燃料电池全产业链的研发方面取得了一大批具有完全自主知识产权的突破性成果,如今,潍柴的产品转换效率达到了 62.3%,使用时间可达30000小时以上,占据世界领先水平。在城市物流车方面,潍柴的 4.5 吨级轻卡经过实际运营验证,百公里氢耗仅有 2 公斤左右,运营成本基本可以和传统柴油车持平。在氢能高速方面,全国首座高速公路加氢站在淄博投入运营。配套潍柴动力产品的49 吨燃料电池重卡在济南泰钢至青岛董家口港区路线运行超 5000 公里。

中山大洋电机股份有限公司致力于成为全球电机及驱动系统行业领袖,为全球客户提供安全、环保、高效的驱动系统解决方案,是一家拥有“建筑及家居电器电机、新能源汽车动力总成系统、氢燃料电池系统及氢能发动机系统以及车辆旋转电器”等产品,集“高度自主研发、精益制造、智慧营销”为一体的高新技术企业。氢燃料电池关键零部件开发方面,大洋电机完成了多项氢燃料电池关键零部件的产品开发,包括燃料电池DCDC变换器(可匹配 30kW-120kW 模组)、罗茨式空压机(可匹配 30kW-100kW模组)、低/高压水泵(可匹配 30kW-120kW 模组)等。氢燃料电池模组开发方面,大洋电机完成了30kW-81kW 系列氢燃料电池模组的第三方认证(含冷启动),并已完成110kW-120kW燃料电池模组样品的开发。产品应用方面,除了氢燃料电池道路车辆应用,大洋电机还与合作伙伴共同拓展氢燃料电池产品在特殊场景下的非道路工程机械、船舶、应急电源等领域的应用。2021 年 1 月,大洋电机研发的 51kW 氢燃料电池系统成功搭载于博(金麒麟分析师)雷顿科技有限公司发布的全球首台氢电混合大吨型装载机上。

深圳市雄韬电源科技股份有限公司是一家专业的智慧能源解决方案服务企业,以电池为核心,是国际知名的出口型蓄电池企业之一,已形成“铅酸+锂电+燃料电池”三驾马车并驾齐驱的业务发展模式。公司成立于 1994 年,2003 年成立深圳市雄韬锂电有限公司,开始着手锂电领域的研发、生产。2014 年雄韬股份在深圳市上市。2015 年公司推出了锂电储能产品。2016 年,公司通过股权投资北京氢璞创能,布局最具核心竞争力的燃料电池电推;2017 年成立了雄韬氢雄,该公司现已成长为雄韬股份旗下自有的燃料电池全产业链一体化平台。2019 年雄韬氢雄氢燃料电池电堆正式投产。2020 年全资成立了雄韬氢瑞,专注于高性能电堆的研发,同年年底,雄韬氢瑞公布了全行业最低价1199 元/kW的电堆产品。在发动机研发方面,雄韬股份发动机产品逐渐向一体化集成、高功率密度、高效率、低氢耗方向发展。2023 年发动机首推行业性价比最高的发动机产品,价格低于3000元/kW。同时为了让客户用得起,公司开发了极致氢耗的全球领先技术,未来,有望做到氢耗比目前再降低 30%。公司也正在筹划创建欧洲研发中心,布局氢能海外市场,谱写雄韬氢能产业发展的宏伟蓝图,助力全球能源低碳转型。

北京京城机电股份有限公司是由北京市人民政府出资设立的大型装备制造业公司,以数控机床、印刷机械、气瓶产业和发电设备为优先发展产业,主要产品包括钢制无缝气瓶、缠绕瓶、低温瓶和低温储运装备等,公司早在 1993 年就登陆港股市场。2020年公开募资进行 IV 型储氢瓶产能建设,公司旗(金麒麟分析师)下天海工业成为国内首家完成氢燃料商用车用70MPa大容积Ⅲ型瓶国标取证企业,其 70MPa III 型储氢瓶配套了国内首台北汽福田70MPa氢燃料客车车型。2021 年 5 月 17 日宣布推出具有完全自主知识产权的新一代车载储氢气瓶——IV 型瓶。2021 年 8 月,公司旗下天海工业生产的氢气瓶已用于氢燃料电池车。而针对氢能业务,公司于近两年的财报中多次指出“将继续加大氢能业务的发展力度,加强核心技术攻关,提高产品核心竞争力”。

(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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