（來源：國泰君安）
在全球范圍內，民用氫能的“戰(zhàn)備競賽”早已在2017年底由日本的“基本氫能戰(zhàn)略”挑起。目前，包括美國、日本、法國、澳大利亞在內的多個國家已發(fā)布其燃料電池汽車及加氫站的長期規(guī)劃。
氫能到底有什么樣的魅力，能夠瞬間引起多國的青睞？又有哪些A股上市公司在該領域有布局？
01
你不知道的氫燃料
從環(huán)境影響而言，當前氫燃料電池汽車的全生命周期排放強度雖普遍高于純電動汽車，但明顯低于燃油汽車。
而從車輛性能而言，目前燃料電池乘用車續(xù)航里程可達到500 公里以上，明顯高于一般電動汽車續(xù)航水平。且氫燃料加注速度快，解決了長期困擾純電動汽車發(fā)展的續(xù)航里程焦慮和快速補充能源問題。
最后，在低溫啟動、電池循環(huán)壽命與回收等工程技術層面，氫燃料汽車也接近內燃機車輛水平。
與純電動汽車相當?shù)墓?jié)能減排效益和與傳統(tǒng)汽柴油汽車相近的車輛性能，讓氫能成為未來極具競爭力的新能源汽車技術路線。
數(shù)據(jù)來源：國泰君安證券研究
不僅如此，根據(jù)IEA的數(shù)據(jù)，與其他幾種汽車供能方式相比，燃料電池汽車的價格雖然目前很高，但未來有很大的下降空間，預計2030年可以下降到現(xiàn)在價格的56%左右。相對其他技術類型的汽車，將具有足夠的經(jīng)濟性。
這也是氫燃料汽車未來發(fā)展的關鍵所在：燃料電池系統(tǒng)的高成本增加了整個汽車的成本，未來的主攻方向是如何在降低成本的同時，延長使用壽命。
這在從理論上講是可行的，但是燃料電池中的核心部件——高壓罐的成本卻較難下降，因為高壓罐的成本很大程度上取決于昂貴的復合材料。這也是目前產業(yè)界集中力量要攻克的技術難點。
02
中國氫能戰(zhàn)略的現(xiàn)在與未來
近年來，我國燃料電池汽車產銷量保持每年千輛左右，主要為客車和專用車輛。
根據(jù)OFweek統(tǒng)計合格證口徑數(shù)據(jù)，2018 年我國燃料電池汽車產量為1619 輛，帶動燃料電池需求51 MW；相比2017年的產量1275輛，同比增加27%。
2018年我國燃料電池汽車產量同比增長27%
數(shù)據(jù)來源：中機中心合格證口徑、國泰君安證券研究
就銷量結構上看，我國氫燃料電池車以客車和專用車為主，其中專用車產量（含貨車、環(huán)衛(wèi)車等）為909 輛，相比2017 年增長尤為明顯，客車產量為710輛。中通汽車、飛馳汽車兩家企業(yè)占據(jù)全國總產量的70%以上。
中通客車、飛馳汽車
占據(jù)全國產量70%以上
數(shù)據(jù)來源：中機中心合格證口徑、國泰君安證券研究
但顯然，這還遠遠不夠。
我國氫燃料電池汽車的發(fā)展愿景是：到2030年實現(xiàn)百萬輛氫燃料電池汽車上路行駛，到2050年與純電動汽車共同實現(xiàn)汽車零排放。
數(shù)據(jù)來源：節(jié)能與新能源汽車技術路線圖、國泰君安證券研究
要達成這樣的目標，曾經(jīng)令新能源車產業(yè)為之瘋狂的“補貼狂魔”再次出動。自2018年年初至今，已有十余個省區(qū)市發(fā)布補貼細則。
2019年3月，國家補貼也終于落地：
2019年3月26日至6月25日過渡期間銷售上牌的燃料電池汽車按2018年對應標準的0.8倍補貼。
（2018年標準：燃料電池乘用車按可定功率補貼，標準為6000元/kW，補貼上限20萬元/輛；輕型燃料電池客車/貨車以及大中型客車/中重型貨車采用定額補貼，補貼上限分別為30萬元/輛和50萬元/輛）。
03
產業(yè)鏈起底：挑戰(zhàn)何在
在氫燃料電池產業(yè)鏈中，上游是氫氣的制取、運輸和儲藏，在加氫站對氫燃料電池系統(tǒng)進行氫氣的加注；中游是電堆等關鍵零部件的生產，將電堆和配件兩大部分進行集成，形成氫燃料電池系統(tǒng)；在下游應用層面，主要有交通運輸、便攜式電源和固定式電源三個方向。
數(shù)據(jù)來源：國泰君安證券研究
氫能和燃料電池的關鍵技術主要是氫能的生產工藝、燃料電池技術、氫燃料的運輸與配送等。
氫燃料電池
燃料電池車用動力系統(tǒng)主要包括燃料電池發(fā)動機、動力電池、電機驅動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、DCDC 直流變換器。
我國攻克了車用燃料電池動力系統(tǒng)集成、控制和適配等關鍵技術難點，形成了燃料電池系統(tǒng)、動力電池系統(tǒng)、DC/DC（直流/直流）轉換器、驅動電機、儲氫與供氫系統(tǒng)等關鍵零部件部件配套研發(fā)體系，總體技術接近國際先進水平。
以同濟大學新能源汽車工程中心為主的氫燃料電池轎車動力系統(tǒng)研發(fā)團隊，和以清華大學汽車安全與節(jié)能國家重點實驗室為主的氫燃料電池客車動力系統(tǒng)研發(fā)團隊，在車用燃料電池動力系統(tǒng)平臺技術方面取得重要進展。
乘用車方面
國外乘用車廠發(fā)動機均采用全功率模式，再加上乘用車內空間有限，因此均使用高壓金屬板電堆，體積功率密度高（>3kW/L），均實現(xiàn)-25℃以下低溫啟動，壽命5000小時以上，已實現(xiàn)商業(yè)化銷售。但是，國內燃料電池乘用車發(fā)動機僅有上汽一家自主開發(fā)的榮威950轎車（30kW）完成公告認證，其他乘用車企業(yè)均采用合作的方式，還處于樣車開發(fā)階段，例如北汽、廣汽、長安、漢騰等。
商用車方面
國外商用車發(fā)動機供應商主要有巴拉德、Hydrogenics和US Hybrid，這三家企業(yè)目前都與國內的企業(yè)有合作，發(fā)動機均采用石墨板和中低壓技術路線，壽命超過10000小時。
氫燃料電池的主要成本集中于電池堆，年產1,000套系統(tǒng)與年產50萬套系統(tǒng)中，電堆占燃料電池成本分別為66%和42%。
國外乘用車廠大多自行開發(fā)電堆，并不對外開放，例如豐田、本田、現(xiàn)代等。也有少數(shù)采用合作伙伴的電堆來開發(fā)發(fā)動機的乘用車企業(yè)，例如奧迪（采用加拿大巴拉德定制開發(fā)的電堆）和奔馳（采用奔馳與福田的合資公司AFCC的電堆）。
目前國內車用燃料電池空壓機基本依賴進口，國產的僅廣順空壓機在上汽有實際應用。
除此之外，關鍵零部件還包括氫氣循環(huán)泵、加濕器和儲氫瓶，目前我國廠商仍處于研制階段。產業(yè)鏈應用中主要依賴進口。
氫氣制備與儲運
我們曾在《日本的氫能戰(zhàn)略和燃料電池時代的來臨》中對電解制氫和重整制氫進行了羅列對比。
我國氫氣產能超過2,000萬t/a，但生產主要依賴化石能源，消費主要作為工業(yè)原料，清潔能源制氫和氫能的能源化利用規(guī)模較小。
氫氣供給：國內由煤、天然氣、石油等化石燃料生產的氫氣占比接近70%，工業(yè)副產氫（焦爐煤氣、氯堿等）占比約為30%，電解水制氫占比不到1%。
氫氣需求：基本為工業(yè)用途，如合成氨、合成甲醇、石油煉化等；用于交通領域的燃料電池汽車占比不到1%。
相比上游制氫行業(yè)，氫能儲運和加注產業(yè)化較為滯后。我國壓縮氫氣主要通過氣氫拖車和氫氣管道兩種方式運輸。
氣氫拖車：裝運的氫氣重量只占運輸總重量的1%~2%，比較適用于運輸距離較近、輸送量較低、氫氣日用量為噸級或以下的用戶。目前，國內加氫站的外進氫氣均采用氣氫拖車進行運輸。
氣氫管道：運輸應用于大規(guī)模、長距離的氫氣運輸，可有效降低運輸成本。國外氣氫管道輸送相對國內較成熟，美國、歐洲已分別建成2400 km、1500 km 的輸氫管道。我國目前氫氣管網(wǎng)僅有300~400 km， 最長的輸氫管線為“ 巴陵- 長嶺”氫氣管道，全長約42 km、壓力為4 MPa。
加氫
加氫站是燃料電池汽車供應鏈中一個至關重要的因素，提供加氫站網(wǎng)絡建設是普及燃料電池車的先決條件。加氫站的設置在很大程度上是由每日氫燃料的需求量、車載氫燃料的儲存方式，以及氫燃料的制造和運輸方式等決定的。
不同規(guī)模的加氫站采用不同的運輸方式。一個小的加氫站初始階段可能每天只需要50kg到100kg，但是在成熟以后的市場里，加氫站每天可能會需要2,000kg氫燃料。對于小加氫站，可以采用氫氣氣體罐運輸或者現(xiàn)場制氫，而對于日用氫量大于500kg且沒有現(xiàn)場制氫的加氫站，液化運輸和管道運輸是最好選擇。
在終端加氫設施方面，截至2018 年9 月，我國在運營的加氫站有17 座，在建的加氫站38 座。目前國內已建和在建站以35 MPa 為主，也正在規(guī)劃建設70 MPa 加氫站，暫無液氫加氫站。這在全球范圍內是相對緩慢的。
這其中原因有二：一方面，氫能需求不足，導致加氫站投入平均成本過高、難以大規(guī)模鋪設；另一方面，國內加氫站成本過高，建設及運營經(jīng)驗不足，加氫站建設運營管理制度體系缺位，加氫站建設運營等行政審批程序不通暢等多方面因素，又使得我國加氫站推廣緩慢。
加氫站成本構成主要為壓縮機。根據(jù)交能網(wǎng)數(shù)據(jù)，目前加氫站建設成本較高，我國一個日加氫能力為200kg的加氫站成本約為1,000萬元，歐洲同等量級的加氫站所需成本與國內相當。
數(shù)據(jù)來源：交能網(wǎng)、國泰君安證券研究
建設成本方面，對應日加氫量為200kg的串級高壓儲氫加氫站，其成本42%約為壓縮機。其次是儲氫設備占比約為19%；冷卻設備占比約11%。對于采用低溫液態(tài)氫的加氫站，避免了壓縮機、冷卻設備的投入，成本將在600萬元以下。
運營成本方面，能耗來自增壓設備和冷卻設備的能耗，低溫液態(tài)加氫，不需要冷卻裝置，增壓能耗較低，因此液態(tài)加氫站的運營成本也相對氣體加氫站較低；但如果制氫地點與加氫站距離較近時，氫氣液化和液態(tài)氫氣的運輸成本都更高，將導致終端成本較高。因此，加氫站的設計應當因地制宜，綜合各項成本。
數(shù)據(jù)來源：交能網(wǎng)
04
成本拆解
從制氫成本來看，采用不同方式制氫的成本差異較大。根據(jù)來自國家發(fā)改委能源研究所的測算數(shù)據(jù)，電解制氫成本顯著高于化石能源制氫和工業(yè)副產氫。
從氫氣儲運來看，成本與儲運距離和儲運量有密切關系，目前市場需求量較小，高壓儲氫罐拖車運輸百公里儲運成本高達20元/kg。隨著氫能應用規(guī)模的擴大、儲氫密度提升以及管道運輸?shù)囊?，未來氫能儲運成本具有較大下降空間。
對于加氫站環(huán)節(jié)，由于當前設備較貴，用氫量小，因此目前加注環(huán)節(jié)的成本約10元/kg。綜合考慮各環(huán)節(jié)，當前終端用氫價格在35~50元/kg。隨著用氫規(guī)模擴大以及技術進步，用氫成本將明顯下降，預計未來終端用氫價格將降至25~40元/kg。因此，按照百公里用氫1 kg計算，燃料電池乘用車百公里用能成本略低于燃油車，但是要比動力電池乘用車百公里用電價格（居民用電約百公里10元，工商業(yè)用電百公里約20~30 元）高。
產量規(guī)模較小造成的高成本問題同樣出現(xiàn)在燃料電池環(huán)節(jié)。對于燃料電池汽車，目前國內車用燃料電池成本還高達5,000元/kW以上，因此整車成本遠高于動力電池汽車和燃油車。目前制約燃料電池車應用的最大因素也是車的成本太高，主要是由于燃料電池組產量低，使得單價居高不下。
隨著生產規(guī)模的擴大，燃料電池成本有望大幅下降。根據(jù)美國能源部（DOE）由學習曲線做的燃料電池成本和產量關系的測算，基于2020年的技術水平，在年產50萬套80 kW電堆的規(guī)模下，質子交換膜（PEM）燃料電池系統(tǒng)成本可降低到40美元/kW（約合260元/kW），即80 kW 燃料電池汽車的電池系統(tǒng)總價約2萬元。而按照國際能源署預測，2030 年鋰離子電池系統(tǒng)成本有望降低至100 美元，同等水平的60 kWh動力電池車電池系統(tǒng)總價約為4萬元。
數(shù)據(jù)來源：DOE、國泰君安證券研究
因此，從長期來看，未來燃料電池汽車成本有望比動力電池汽車更低，和燃油車的成本相當。燃料電池成本下降速率將明顯高于鋰離子電池，其原因主要在于：
目前鋰離子電池產業(yè)已具備較大規(guī)模，成本下降速率已逐漸趨于穩(wěn)定，而燃料電池產業(yè)仍處在發(fā)展初期，其成本具有巨大下降潛力；
電堆是燃料電池成本的主要組成部分，電堆中除鉑催化劑外，其他材料包括石墨、聚合物膜、鋼等，幾乎不存在類似于鋰、鈷、鎳等稀缺材料對鋰電池成本的剛性限制。而且近10 年來在技術進步推動下，單位功率鉑用量大幅下降，豐田Mirai 燃料電池鉑含量僅約0.2 g/kW，未來有望降低至0.1 g/kW 以下，且鉑可以回收利用，可以有效降低電堆成本。
05
哪些公司已經(jīng)入局？
雖然氫能對于改善我國能源結構、保障國家能源安全有著重要意義。但仍然需要注意風險因素的存在。
首先，目前我國中央和地方財政對氫燃料電池產業(yè)扶持力度較大。我國燃料電池產業(yè)發(fā)展還處于初期，如果未來政府補貼政策發(fā)生變化，補貼出現(xiàn)退坡，一定程度將影響燃料電池產業(yè)的發(fā)展。
其次，在國際上，燃料電池在關鍵技術尤其是壽命上已經(jīng)取得了突破，并進入了小批量試運行以及降低成本的階段。目前，制約我國氫燃料電池汽車發(fā)展的瓶頸包括燃料電池耐久性問題、關鍵材料及核心零部件問題與氫供給難題等技術性制約因素。目前國內燃料電池方面的主要技術風險是來自如何通過技術手段降低系統(tǒng)的成本，并提高燃料電池發(fā)動機的使用壽命。
基于投資價值的角度，我們正在關注包括以下公司在內的多個氫能源產業(yè)布局企業(yè)。
完整氫能源產業(yè)鏈布局
雪人股份主業(yè)為制冰設備、壓縮機系統(tǒng)應用，借助其擁有的燃料電池空氣循環(huán)系統(tǒng)、氫氣循環(huán)泵等核心技術先發(fā)優(yōu)勢，2016年起開始布局氫產業(yè)鏈，通過一系列國際并購、控股或者參股，引進氫能與燃料電池領域國際先進技術。目前，雪人股份掌握上游“水電解制氫＋加氫站＋氫液化技術”，覆蓋下游“燃料電池＋空氣供給系統(tǒng)＋氫循環(huán)泵”完整的氫能源產業(yè)鏈布局。
2019年3月20日，雪人股份與重慶兩江新區(qū)管理委員會、重慶市經(jīng)濟和信息化委員會簽署了《投資燃料電池發(fā)動機及其核心零部件制造項目合作協(xié)議》。公司擬在重慶市兩江新區(qū)投資設立燃料電池發(fā)動機及其核心零部件制造項目，項目擬總投資45.5億元，將通過三期建設，最終達到年產10萬套燃料電池發(fā)動機及電堆等核心部件的產能。同時在重慶市分期建設35座加氫站。
氫燃料電池龍頭公司
億華通
億華通專注于氫燃料電池動力系統(tǒng)研發(fā)與產業(yè)化，目前已實現(xiàn)氫燃料電池發(fā)動機批量化生產，其中燃料電池發(fā)動機采用世界領先的干膜技術，具有低溫啟動、低溫儲存、高效率、高可靠性等優(yōu)勢。采用燃料電池發(fā)動機和動力電池的電電混合動力系統(tǒng)構型，為客戶提供集系統(tǒng)構型分析、系統(tǒng)集成、動力系統(tǒng)優(yōu)化控制、工程服務為一體的整套解決方案。
氫儲運、加氫站核心供應商
中集安瑞科
中集安瑞科主要從事能源、化工以及流體食品行業(yè)的各式運輸、儲存及加工設備的設計、開發(fā)、制造及銷售，在河北石家莊、廊坊，安徽蚌埠，湖北荊門，江蘇南通、張家港，荷蘭Emmen、Sneek，丹麥Randers及比利時Menen等多個城市擁有制造基地，兼有一流的壓力容器、罐式集裝箱、液態(tài)食品生產儲運及化工裝備產品生產線。借助在CNG儲罐等高壓儲罐、天然氣氣瓶等高壓裝備領域的技術優(yōu)勢，安瑞科較早切入氫能業(yè)務。
