首页氢能专题氢能专题文章详情

燃料电池是未来10年重要投资方向

2019/10/16 13:54:182197

　核心观点

　　-燃料电池是未来10年重要投资方向，加速拐点预计在2020-2025年： 　　燃料电池汽车，不改变用户驾驶习惯，解决了锂电池续航里程焦虑和快速补充能源的问题，在低温启动、循环寿命与回收技术上也接近内燃机的性能，被认为是下一代能源技术。根据国际能源署的展望，美国、欧洲、日本为了实现2℃的温控目标，2050年燃料电池乘用车保有量将达1亿台，占比约30%。目前成本、加氢站、氢气来源是横在燃料电池面前的三座大山，需要迈过。预计市场加速向上拐点将于2020-2025年出现。　　-受益于补贴政策与技术引进，中国燃料电池汽车产业发展或快于预期： 　　2016-2020年中国燃料电池的发展，或类似2009-2014年的锂电池的路径，技术从很不成熟到接近商用，成本上有大幅下降空间，产业推广阶段是从示范运行逐步过渡到商业推广。然而，近期我们看到一些有利因素，包括2017年的补贴不退坡、外资技术的引进，可能会导致中国燃料电池产业发展步伐快于预期。我们初步估计2017年中国燃料电池汽车产销量约1000台，到2020年保有量约1.5万台，对应市场规模在60-70亿元。　　-中国厂商在燃料电池产业链的机会： 　　市场公认中国与日本、韩国、德国在燃料电池产业的技术差距至少10年，尽管如此，我们认为中国厂商在以下几个领域仍有投资机会：　　1）通过引进外资技术与人才，共同培育国内市场；　　2）在一些关键零部件领域的突破，如膜电极、质子交换膜；　　3）基础设施技术门槛相对低，利于中国本土企业进入等。　　燃料电池技术是继锂电池之后，未来10年的重要投资方向 　　1）燃料电池原理　　氢能燃料电池是通过氢气与空气中的氧气进行非燃烧的氧化还原反应，通过催化剂实现电子与离子的分离，进而产生电流，推动汽车电机的运转。质子交换膜燃料电池是最常见的燃料电池，因此氢离子可直接穿过质子交换膜到达阴极，而电子只能通过外电路才能到达阴极。当电子通过外电路流向阴极时就产生了直流电。　　反应分子式如：　　负极—2H2→4H++4e- 　　正极—O2+4H++4e-→2H2O 　　2）燃料电池是一种更清洁、更高效能源　　为了实现《巴黎协定》提出的2050年全球平均温度较工业化前水平升高控制在2℃之内的目标，各国都在寻找更清洁有效的技术以取代内燃机与石化能源，据测算，若2050年燃料电池保有量达25%，车辆相关碳排放可以下降10%，而且，对比锂电池，燃料电池不改变用户驾驶习惯，解决了锂电池续航里程焦虑和快速补充能源的问题，在低温启动、循环寿命与回收技术上也接近内燃机的性能。　　我们在下图对比了现阶段内燃机、锂电池和燃料电池技术，结论是2020年前，内燃机技术二氧化碳排放有望下降，一是通过技术效率提高30%，二是通过使用更加清洁的生物燃油；但2020年以后，改善空间不大；锂电池由于目前的电池容量、续航里程和充电时间限制，更加适用于城市短驳小车；燃料电池续航里程、能量补充时间及各项性能都接近内燃机，因此对于中大型车跑中远程的减排效果尤其好。未来30年，内燃机、锂电池和燃料电池三种技术会并存，并互相补充。　　3）预计到2050年燃料电池保有量在1亿台，占比30% 　　根据国家能源署的展望，美国、欧洲、日本为了实现2℃的温控目标，2050年燃料电池乘用车保有量将达1亿台，占比约30%。据第三方咨询公司Navigant公司的预测，燃料电池汽车，包括乘用车和客车，2020年的新车销量在3万台左右，到2024年预计达到23万台，丰田、本田、现代已率先于2013-2016年推出了量产的燃料电池车型，而通用、大众、福特、奔驰、宝马仍在研发阶段，预计将于2018-2020年左右推出量产产品。因此，我们预计市场加速向上的拐点或在2020-2025年出现。　　系统成本、氢气来源和加氢站是三座大山需要迈过 　　1）市场预计燃料电池到2030年有望接近燃油车水平　　目前限制燃料电池推广有三大主要阻碍，一是燃料电池汽车成本，二是氢气来源，三是加氢站的基础建设。首先，燃料电池汽车成本，目前在售的丰田Mirai美国市场售价接近6万美元，剔除补贴后，消费者实际支付价格为4.5万美元，对比丰田凯美瑞售价2.5万美元，尚不具有竞争力。根据市场预计，随着规模效应与技术优化，燃料电池电堆成本可以从目前每千瓦380美元下降至40-50美元，甚至更低，令2030年燃料电池的成本有望接近燃油车水平成为可能。　　2）加氢站虽然初期投资大，但总投资仅为充电网络的一半　　以目前的产业化水平，一个日加注能力在200kg的加氢站，不含土地，投资在500-1000万元，可以最大服务720台燃料电池的私家车，对应单台车的基础建设投资在1.1万元。换句话说，如果是500万台车辆的规模，整个加氢站的基础建设投资在550亿元，要低于电动车充电网络约1000亿元的规模，还没有考虑电网扩容的额外成本。　　当然，加氢站面临的问题是初始投资大，500-1000万元，远远高于一个直流充电桩15万元的成本。而且，燃料电池汽车在产业化初期，肯定是从客车和一些运营车辆，如出租车、物流车开始导入，那么对应单车的加氢站投资会高达17-93万元，阻碍了商业化推广。据我们估算，不考虑国家补贴，一家加氢站盈亏平衡时间在3-4年，投资回收期在19-20年。若国家给予补贴，投资回收期可以缩短至11-12年。　　几个汽车强国日本、韩国、美国、德国都提出了野心勃勃的加氢站建设计划，到2020年，加氢站保有量目标分别为160座、80座、75座、100座，有些是政府牵头，有些是企业牵头，也证明了这些汽车强国看好燃料电池技术方向，正在积极布局基础建设。截止2015年，中国的加氢站仅4座，分别位于北京、上海、郑州、深圳。我们从行业了解到2016-2017年有可能会添置4-5座加氢站，到2020年预计有400座加氢站，可以最大服务1.5万台燃料电池汽车的保有量。　　3）氢气来源的解决办法是因地制宜　　氢气来源要因地制宜，制氢方法成熟，分为工业副产氢、化石能源转化和电解水制氢，每种技术的制氢成本和环保属性不一样，选择哪种技术要考虑使用地区的实际情况，比如中国长三角地区，工业发达，副产氢气供应充足，成本也低。考虑未来中国的车用氢气需求，假设2020/2050年中国产销量1/600万台燃料电池车，氢气需求量约3/600万吨。目前来看，整体供应无需担忧。中国是全球氢气产销大国，每年的工业用氢产销量在1600万吨，目前主要是用于合成氨、油品加氢、电子加工等领域。而且，我们看到一些煤炭、化工、钢铁的企业纷纷在探索制氢业务，如神华集团、宝钢集团。　　中国燃料电池产业发展或快于预期 　　不考虑补贴等外部因素，我们认为2016-2020年中国燃料电池的发展，或类似2009-2014年的锂电池的路径，技术从很不成熟到接近商用，成本上有大幅下降空间，产业推广阶段是从示范运行逐步过渡到商业推广。然而，近期我们看到一些有利因素，可能会导致中国燃料电池产业发展步伐快于预期。根据媒体公布的一些厂家计划，我们初步估计2017年中国燃料电池汽车产销量约1000台，到2020年保有量在1.5万台。　　一是2017的补贴政策的调整有利于燃料电池技术。按照之前公布的2016-2020年新能源汽车补贴政策，锂电池2017－2018年和2019－2020年补助标准分别比2016年下降20%和40%，但燃料电池的补贴维持2016年水平不变。因此，基于2017补贴水平，物流车燃料电池的补贴力度较大，国家补贴就足以覆盖成本，燃料电池客车扣除补贴的成本，同样优于锂电池，对于整车厂而言吸引力明显增大。我们已经看到北汽福田、宇通客车公开宣布自己在研发燃料电池客车。　　二是海外技术与人才的引进，或跟外资直接合作，加快产业化进度。我们走访了国内本土的氢燃料电池企业，了解到大部分国内的燃料电池技术仍处于实验室阶段，在系统可靠性和耐久性几个指标还无法达到产业化要求；令人欣喜的是，我们也看到一些海外归国人员创办的新兴企业，带回了世界水平的技术，有望加快中国燃料电池产业化进程。而且，全球燃料电池龙头，巴拉德、普拉格或技术授权等方式，在国内积极寻找合作伙伴，深耕中国燃料电池市场。　　三是除了汽车领域，无人机市场的爆发拉动燃料电池需求。除了传统的军工、航天、储能领域，我们留意到已经有无人机企业用燃料电池作为能源替代锂电池，续航时间从30分钟提高至1-4个小时.目前产品刚刚推向市场，一台1KW功率的燃料电池系统加氢罐价格为20万元，远高于锂电池价格1000元，产品仍供不应求，表明市场对加长续航能力的无人机有非常大的需求。无人机市场本身非常年轻，处于爆发阶段。据市场估算，中国工业无人机的潜在市场，在现有的电力巡线、管道巡检、森林防火、公共安全上的应用规模就近1万台。　　四是政策方面的转向。2001-2015年，燃料电池是跟纯电动和插电混动汽车一起，归为新能源汽车技术之一，并未单独列出，由科技部等四部位统一规划。2016-2020年燃料电池汽车的补贴在20-50万/台，而且2020年前补贴不退坡。近期，我们注意到国家能源局也参与进来，跟发改委一起印发了《能源技术革命创新行动计划（2016-2030）》，其中氢能和燃料电池被列为15个重点发展方向之一。　　预计到2020年，中国燃料电池汽车市场规模在60-70亿元 　　燃料电池汽车产业链，涉及到上下游多个环节，包括电堆、电机、电控、电池、整车，以及上游的制氢与基础建设。对于整车而言，最核心的零部件是燃料电池系统、氢瓶，大概占成本的50%和5~10%，而电机、电控、DC-DC和电池与锂电池电动车可通用，差异不大，占成本5%，传统车身及零部件占剩下的35%。假设到2020年，中国燃料电池汽车产销量在8000台，含1000台客车，3000台物流车和4000台乘用车，对应整个整车销售市场规模约60-70亿元，其中燃料电池系统的价值约15-16亿元，氢瓶市场规模约1-2亿元，此外，1.5万燃料电池汽车保有量对应的氢气需求量市场规模约6-7亿元，对应加氢站投资在30亿元。　　中国厂商在燃料电池产业链的机会 　　市场公认中国与日本、韩国、德国在燃料电池产业的技术差距至少10年，尽管如此，我们认为中国厂商在以下几个领域仍有投资机会：　　1）通过引进外资技术与人才，共同培育国内市场；　　2）在一些关键零部件领域的突破，如膜电极、质子交换膜；　　3）基础设施技术门槛相对低，利于中国本土企业进入等. 　　风险提示 　　1）燃料电池成本下降、加氢站网店铺设步伐慢于预期，导致产业化进程落后。　　2）锂电池在基础材料研发中有重大突破，导致燃料电池错过黄金发展期。