政策落地+成本下降超預期，燃料電池黎明已至
來源：國元證券 2020-12-31
當下的燃料電池汽車正如七八年前的鋰電池汽車，伴隨國產化和規模，成本將迅速下降，目前行業電堆最低售價1999元/kW，預計5年后燃料電池汽車將與傳統柴油車平價，屆時燃料電池將逐步替代柴油機，行業空間廣闊。示范城市于11月15日截止申報，預計審批時間將不久遠，燃料電池將迎來政策與業績雙驅動時間。
一、獎補政策推動產業規模化，行業降本拓寬未來空間
燃料電池產業與鋰電產業發展路徑十分類似，前期技術突破瓶頸后，依靠政府政策推動實現規模放大與成本下降，后續產業通過內生驅動成本下降，擴大規模。不同的是，鋰電池經歷過消費電池產業化，成本已有較大幅度下降，而燃料電池發展時間較短，仍處于早期。燃料電池具備高功率密度、長續航，適用于重載車；與鋰電池乘用車互為補充。
當下燃料電池正如2012-2013鋰電池
中國燃料電池產業目前與2012-2013年鋰電池極為相似。政策自上而下支持，技術達到產業化條件，產業開啟有條件的商業化運營，產業鏈國產化迅速，企業加快布局速度，資本市場投融資熱度持續上升。中國燃料電池產業處于產業上行初期，伴隨成本下降，3-5年內將進入高速成長期。
當下燃料電池正如2012-2013年的鋰電池
資料來源：政府官網，工信部等，國元證券研究所
國家政策支持力度加大，行業規模預計提升數倍
中國對于燃料電池發展支持處于循序漸進狀態，我國從 2001 年就確立了“863 計劃電動汽車重大專項”項目，確定三縱三橫戰略，以純電動、混合電動和燃料電池汽車為三縱，以多能源動力總成控制、驅動電機和動力蓄電池為三橫。近期隨著燃料電池產業發展逐漸成熟，中國在燃料電池領域的規劃綱要和戰略定調已經出現苗頭，支持力度逐漸加大。
9月21日，財政部、工信部、科技部和能源局等聯合下發《關于開展燃料電池汽車示范應用的通知（財建〔2020〕394 號）》，對燃料電池汽車的購置補貼政策調整為燃料電池汽車示范應用支持政策。根據燃料電池汽車城市群示范目標和積分評價體系，示范城市補貼上限分最多可以拿到1.7萬分，1分獎勵10萬元，對應獎勵總額17億元。
參考電動車曾經的十城千輛，假設最終示范城市有10個，則國家總獎勵可達到170億（4年），平均每年獎勵42.5億元，而2019年燃料電池汽車產輛2833輛，對應國補總金額11.3億元，燃料電池產業實際補貼總額將迎來大幅提升，相應產業規模也將迎來數倍提升。
國家對燃料電池政策支持力度逐漸加大
資料來源：發改委 工信部 財政部 人民日報 證券報 國元證券研究所
全國以富氫優勢、棄電較多或者產業領先為代表的地區重視燃料電池發展，多地市興建氫能產業園區，氫能小鎮和產業集群等，推動燃料電池公交、物流車示范運營，目前已有18城市群申報氫能示范城市。
北京、上海和廣東等多地先后發布最新氫能產業規劃。
《北京市氫燃料電池汽車產業發展規劃(2020-2025年)》提出2025年前，培育5-10家具有國際影響力的氫燃料電池汽車產業鏈龍頭企業，力爭實現氫燃料電池汽車累計推廣量突破1萬輛，氫燃料電池汽車全產業鏈累計產值突破240億元；
《上海市燃料電池汽車產業創新發展實施計劃》提出到2023年，上海燃料電池汽車產業發展實現“百站、千億、萬輛”總體目標，規劃加氫站接近100座并建成運行超過30座，形成產出規模約1000億元，推廣燃料電池汽車接近10000輛。
《廣東省加快氫燃料電池汽車產業發展實施方案》提出開展氫燃料電池汽車規模化推廣應用，加快推進加氫站規劃建設和多渠道增加氫源供應。
近20省市申報燃料電池汽車示范城市群
資料來源：氫云鏈，各政府網站，國元證券研究所
燃料電池成本下降超預期，長期行業規模將達萬億
中國燃料電池產業鏈國產化進入快速通道，2017年燃料電池系統國產化程度30%，僅掌握系統集成、雙極板、和DCDC，其他零部件均依賴進口，2020年燃料電池系統國產化程度60%左右，電堆、膜電極、空壓機和增濕器均自主可控；氫循環泵、氣體擴散層、催化劑和質子交換膜環節均處于加速研發中，國產化率有望繼續提升。
得益于燃料電池產業鏈國產化，燃料電池成本與售價迅速下降，2020年10月，電堆龍頭國鴻氫能發布會提到，公司鴻芯G1電堆給到戰略合作伙伴的售價為1999元/kW，價格降幅大超預期。根據測算，2018年行業燃料電池系統和電堆平均成本分別為11214元/kW、3920元/kW；預計2021年系統和電堆平均成本分別為3827元/kW、1700元/kW，期間成本降幅60%左右。
燃料電池前中期應用于商用車，遠期應用場景涵蓋交通、儲能和發電等領域，遠期市場規模達到萬億級別。氫燃料電池將首先起量在商用車，中長期看商用車的柴油發動機完全可以被氫燃料電池替代，遠期應用將拓展至交通（乘用車、商用車、輪船和列車）、發電和儲能領域。預計到2050年氫能需求量接近6000萬噸，年經濟產值超過10萬億元。
燃料電池產業鏈國產化率由2017年的30%上升到2020年的70%
左為2017年，右為2020年；黃色表示未國產化，藍色表示國產化
資料來源：國元證券研究所
燃料電池電堆和系統成本預測
資料來源：國元證券研究所
二、整車：重卡時代將要來臨
燃料電池汽車產銷仍處于小規模，預計2021年將達到萬臺級規模。根據中汽協數據，2019年燃料電池汽車產量2833輛，同比增長86%；2020年因為獎補政策直到9月23日出臺，示范城市審批結果預計年底或者21年出才能出臺，1-9月燃料電池汽車產銷分別完成570輛和579輛，同比分別下降56.7%和53.7%；
伴隨獎補政策逐漸落地，預計2021年燃料電池汽車將迎來萬臺級產銷。2018年目錄上榜車型燃料電池功率大多集中在30KW，2019年的車型功率集中在40KW-50KW，2020年車型功率大多在60KW-80kW區間，2021年車型將以80kW功率為主。
獎補政策鼓勵車型朝大功率與重載方向發展。根據燃料電池汽車城市群示范目標和積分評價體系，對于貨車和客車來說，功率和載重越大，對應的國家獎勵金額則越多。
以2020年積分標準測算，
50kW車型，獎勵13萬/輛，
80kW&12噸車型獎勵22.9萬/輛，
110kW&25噸+車型獎勵47.3萬/輛，
110kW&31噸+車型獎勵54.6萬；
假設地補1:1的話，
50kW總補貼26萬；
80kW&12噸總補貼45.8萬；
110kW&25噸+總補貼車94.6萬；
110kW&31噸+總補貼車109.2萬。
一方面燃料電池適用于重載領域，另一方面獎補政策的鼓勵進一步刺激產業鏈企業向燃料電池重卡方向發展，預計未來燃料電池主要應用車型將是重卡。
2014-2021E燃料電池汽車產量（輛）
資料來源：中汽中心、中汽協，國元證券研究所
各燃料電池車型獎勵金額（萬元）
資料來源：關于開展燃料電池汽車示范應用的通知（財建〔2020〕394 號）》 國元證券研究所
三、 中游燃料電池：國產化率達到60%
系統集成顯現國際化競爭力
中國燃料電池系統在功率密度、冷啟動溫度方面不遜色于國外一流企業，億華通YHTG60SS、重塑科技鏡星11系統功率密度達到500W/kg，超越Ballard和Hydrogenics產品；
重塑科技鏡星11
在壽命方面也與國外產品差距不大，重塑科技CAVEN系列產品達到1.2萬小時，超越Hydrogenics產品壽命，并且重塑系統曾配套三菱扶桑氫燃料電池輕型卡車FUSO Vision F-Cell，充分說明了商用車燃料電池系統領域里，國產龍頭的技術已經可以媲美國際領先水平。
億華通 60kW氫燃料電池發動機
具備先發、技術和成本優勢企業將贏得長跑。當前燃料電池系統產業格局初顯，但是各企業之間差距并不巨大，系統環節仍處于充分競爭的階段，未來三年后龍頭企業有望和其余企業拉開數千臺級別裝機差距，彼時行業格局將要奠定。
當前具備先發優勢的龍頭企業上海重塑裝機量超過1600輛車，緊隨其后的億華通裝機量800輛左右，其余企業裝機量大多在百臺級或者數十臺量級，行業龍頭和后續企業量級差距在數百臺，差距并不十分明顯；未來伴隨產業發展，國內燃料電池汽車有望在2021年達到萬臺產銷量級別，行業二梯隊企業和龍頭企業可能會有數千輛的裝機差距，產業將形成寡頭格局。
2019年裝機量（臺）
2019裝機容量（kW）
電堆實現國產替代，強者恒強
國產電堆功率密度快速上升，可靠性和壽命仍待觀察。提高電堆功率密度一方面有利于降低成本，另一方面有利于車型配套，目前國內金屬板電堆功率密度達到3.1kW/L，和豐田Mirai電堆功率密度一致；國內新一代石墨板功率密度較高者達到3kW/L以上，部分企業在研發石墨板電堆功率密度超過4kW/L，相對巴拉德9ssl電堆1.7kW/L有大幅提升。國產電堆的短板主要是在可靠性和壽命方面，國產石墨板電堆壽命大部分在1萬小時左右，低于巴拉德9ssl電堆；國產金屬板電堆壽命基本不超過5000小時，電堆壽命和可靠性仍需跟蹤。
國鴻氫能 鴻芯G系列電堆
技術引進實現國產替代，國鴻氫能占據市場絕大部分份額。目前國內電堆廠商主要有兩類：（1）自主研發，以上汽捷氫、新源動力、神力科技和氫璞創能等為代表；（2）引進國外成熟電堆技術，以廣東國鴻和濰柴動力為代表。
國鴻氫能 9SSL+電堆
自2017年開始，國鴻氫能引進壽命超過2萬小時巴拉德9ssl電堆生產技術，國產電堆開始實現國產化。2018年燃料電池電堆出貨48.6MW，國產化率達到80%；2019年燃料電池電堆出貨量達到95MW，國產化率達到95%；得益于9ssl電堆的高可靠性和長壽命，國鴻氫能連續兩年市占率超過70%，成為國內市場龍頭企業。
各電堆企業產能&價格
資料來源：公司官網，搜狐網，國元證券研究所
電堆產業鏈國產化進展
電堆產業鏈國產化程度達到50%，國產化環節：
（1）電堆，商用車電堆引進技術達到國產化；乘用車電堆，新源動力電堆體積功率密度突破3.3kW/L，低溫-30℃啟動，性能媲美國際。（2）膜電極，海外巴拉德、AFCC核心研發骨干回國創業實現突破。（3）雙極板，石墨板，中國有較多企業可提供，金屬板，上海治臻已開發多款金屬雙極板。
電堆產業鏈國產化進展
資料來源：公司官網，搜狐網，國元證券研究所
系統及關鍵零部件國產化進展
系統關鍵零部件國產化70%：（1）系統集成，國內系統集成獨角獸上海重塑裝車量近千臺，系統企業數量逐年增多；（2）空壓機，技術引進和國內自主；（3）DCDC，小批量生產；（4）加濕器，小批量量產；（5）儲氫瓶環節：目前國內儲氫瓶重點發展III型瓶；國內儲氫瓶企業可以量產銷售35MPa儲氫瓶，技術和產品均成熟；70MPa儲氫瓶具備研發能力，目前處于推廣初期。代表企業有國富氫能、北京科泰克、北京天海、沈陽斯林達和中材科技等。
系統及關鍵零部件國產化進展
資料來源：公司官網，搜狐網，國元證券研究所
四、氫氣：降本路徑明確
氫氣制?。簠^域稟賦決定制氫方式
我國氫氣來源廣泛且低廉，目前年制氫量2000萬噸左右，是全球第一大產氫國，當前氫氣主要來源為化石能源制氫，占比96%，水電解制氫占比4%當下燃料電池汽車規模較小，主要制氫依靠工業副產氫，制氫成本14.3-16.5元/kg；隨著燃料電池車規模的提升，天然氣/煤制氫可以提供大規模、低成本的氫氣供應（6.6-16.5元/kg）；未來棄風棄光電解制氫將成為最潔凈環保的能源利用方式，電解水制氫成本與電價高低密切相關。
各路制氫成本（元/kg）
資料來源：產業調研，國元證券研究所
儲運：短期氣氫拖車運輸，中長期液氫遠距離運輸
氣氫拖車是目前及未來一段時間的主要運輸方式。20MPa長管拖車是當下主流運氫方式，百公里充裝及運輸成本達到8.8元/kg，500km運輸成本達30.8元/kg；接下來長管拖車會升級到45MPa儲氫瓶車。
中期將使用液氫罐車進行中長距離儲運，液氫運輸能力是氣氫拖車的十倍以上，配合大規模可再生能源或者核電的棄電，是燃料電池大規模部署后的氫氣解決方案；液氫百公里運輸成本達到8.36元/kg（包括液化和運輸），500km運輸成本達到10.34元/kg。，但最致命的缺點是投資成本高且只能點對點，因此在一段時間內很難成為主流；有機和固態儲氫材料是未來氫氣管道氫氣運輸運營成本低、運輸規模龐大儲存與運輸的重要研究方向，目前都處于研究或者小規模實驗狀態。
氫氣運輸成本（元/kg）
資料來源：產業調研，國元證券研究所
五、加氫站建設加快
伴隨加氫站建設規模增加以及加氫站設備國產化率增加，加氫站建站成本逐年快速下降，2019年500kg/d單站設備+土建降至900萬（不含土地），1500萬（包含土地）。
河鋼加氫站
2016年初全國運營加氫站只有3座，北京永豐、上海安亭和鄭州宇通，經歷數年發展，中國總計建成88座加氫站，這其中包括內部站。加氫站處于快速建設中，得到政府和產業的合力推進，推動加氫設施發展寫入政府工作報告，補貼新政和各地方政府提出給予加氫站建設運營補貼，兩桶油、浙能集團、國家能源集團加入加氫站建設。
六、各行業巨頭紛紛布局氫能
整車、能源、汽車零部件、化工等各行業巨頭紛紛布局氫能與燃料電池。
車企中，海外巨頭車企豐田、本田、奔馳、寶馬、奧迪和現代等均有推出燃料電池汽車車型，并有持續發展規劃；國內車企上汽、長城、一汽、廣汽和吉利等聚焦產業鏈和乘用車研發；商用車企超過41家OEM廠參與研發推廣,包括宇通、中通、蘇州金龍、亞星客車、一汽解放、北汽福田、東風特專、佛山飛馳、大運等。
能源巨頭中，中石化建設油氫混建站，投資燃料電池系統龍頭企業上海重塑，中石油、浙能集團布局加氫站，國電投成立氫能公司切入中游電堆產業鏈，國家能源集團布局制氫和加氫領域。
汽車零部件巨頭中，發動機巨頭濰柴動力收購Ballard和Ceres股權，購買Ballard電堆技術；康明斯收購Hydrogenics；零部企業佛吉亞和米其林合資成立氫燃料電池公司，博世設立氫燃料電池研發中心。
具備副產氫的化工企業也積極進取氫能，國內嘉化能源、濱化股份、鴻達興業、東華能源和美錦能源等企業均在布局制氫和加氫領域。
央企巨頭、汽車零部件、能源、化工、機械和設備企業紛紛加入氫能
資料來源：企查查，公司公告，國元證券研究所
當下的燃料電池汽車正如七八年前的鋰電池汽車，伴隨國產化和規模，成本將迅速下降，目前行業電堆最低售價1999元/kW，預計5年后燃料電池汽車將與傳統柴油車平價，屆時燃料電池將逐步替代柴油機，行業空間廣闊。示范城市于11月15日截止申報，預計審批時間將不久遠，燃料電池將迎來政策與業績雙驅動時間。
