没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
电气设备行业主题投资系列之一:政策与技术共振,燃料电池进入导入期-0325-新时代证券-34页.pdf
需积分: 0 0 下载量 49 浏览量
2023-07-24
17:38:16
上传
评论
收藏 1.81MB PDF 举报
温馨提示
试读
33页
电气设备行业主题投资系列之一:政策与技术共振,燃料电池进入导入期-0325-新时代证券-34页.pdf
资源推荐
资源详情
资源评论
敬请参阅最后一页免责声明 -1- 证券研究报告
2019 年 03 月 25 日
电气设备行业
政策与技术共振,燃料电池进入导入期
——主题投资系列之一 行业深度研究
开文明(分析师)
孟可(联系人)
证书编号:S0280118090006
燃料电池清洁环保,PEMFC 为主流技术路线:
燃料电池是一种不经过燃烧过程直接以电化学反应方式将燃料如氢气、
天然气等和氧化剂中的化学能直接转化为电能的高效发电装臵。燃料电池最
早由 W.Grove 在 1839 年提出的,与锂电池作为一种储能装臵不同,二者有
着本质的差别,质子交换膜燃料电池 PEMFC 操作温度低、启动速度快,是
车用燃料电池的首选。根据日经 BP 清洁技术研究所的研究,2015 年世界氢
气相关市场规模约为 7 万亿日元。之后,燃料电池车与定臵燃料电池将带动
市场扩大,市场规模将在 2020 年超过 10 万亿日元,到 2030 年将达到约 37
万亿日元,2050 年的市场规模预期高达 160 万亿日元。根据富士经济预测,
未来十年燃料电池市场空间将达到 3400 亿元以上。
2018 年全球燃料电池出货量为 803.1MW,同比增长 21.94%:
燃料电池有三大类主要市场:固定电源、交通运输和便携式电源。其中,
交通动力应用是目前关注度最高的燃料电池应用领域。交通运输市场包括为
乘用车、巴士/客车、叉车以及其他以燃料电池作为动力的车辆提供的燃料电
池,例如特种车辆、物料搬运设备和越野车辆的辅助供电装臵等,2018 年按
照 MW 计算占比 70%。而便携式电源市场包括非固定安装的或者移动设备
中使用的燃料电池,目前相比锂电池的优势并不明显,因此市场渗透不快。
规模效应和政策扶持有望助推燃料电池商业经济性凸显:
根据 DOE 数据,2018 年 80kW 燃料电池系统的成本在 46.66 美元/kW,
预计到 2025 年降至 40 美元/kW,并最终降至 30 美元/kW。燃料电池系统由
电堆和部件构成,电堆的核心部件 MEA(膜电极组件)包括催化剂、膜材
料和扩散层。堆栈成本结构中催化剂占比最高为 41%,其次双极片占比 28%。
在部件成本中,压缩机膨胀机(CEM)单元是成本最高的一项。而根据新能
源汽车补贴方案,2016-2018 年对于燃料电池的补贴力度整体保持不变。
国内整体技术尚落后于海外,产业目前处于导入期:
根据《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书》,到 2020 年中国燃料电池车
辆要达到 10000 辆、加氢站数量达到 100 座,行业总产值达到 3000 亿元;
到 2030 年,燃料电池车辆保有量达到 200 万,加氢站数量达到 1000 座,产
业产值突破一万亿元。2018 年 8 月,潍柴动力对巴拉德进行约 1.63 亿美元
的投资,持有 19.9%股权,成为第一大股东。双方已共同出资 11 亿元人民币
在潍坊成立合资公司,拥有巴拉德下一代质子交换膜燃料电池电堆及模组技
术产品在中国客车、商用卡车和叉车市场的独家权利。此外,大洋电机持有
巴拉德已发行全部普通股约 9.9%的股权。中资企业将通过吸收外资技术,
推动产业从导入期向成长期的转变,2019 年有望开启燃料电池发展的元年,
产业链受益公司包括大洋电机、潍柴动力和贵研铂业等。
风险提示:技术进步不及预期;产业鼓励政策不到位;成本下降缓慢。
推荐(维持评级)
行业指数
相关报告
《燃料电池开启 2019 元年,静待新能源
汽车补贴新政落地》2019-03-23
《特斯拉发布 Model Y,国网 2019 年第
一次信息化设备招标完成》2019-03-16
《2 月动力电池装机同增 118%,2019 年
度 风 电 投 资 监 测 预 警 结 果 出 炉 》
2019-03-09
《国产 Model3 定价有望低于 30 万元,
光伏旺季即将来到》2019-03-03
《1 月新能源汽车销量同比增长 138%,
国内光伏政策征求意见》2019-02-24
-36%
-30%
-24%
-18%
-12%
-6%
0%
2018/03 2018/06 2018/09 2018/12 2019/03
电气设备 沪深300
20036097/36139/20190326 18:47
2019-03-25 电气设备行业
敬请参阅最后一页免责声明 -2- 证券研究报告
目 录
1、 政策不断加码,燃料电池市场开启元年 ....................................................................................................................... 4
1.1、 燃料电池技术路线更为环保,发电系统具有复杂性 ........................................................................................ 4
1.2、 电池成本仍然较高,期待复制锂电规模效应之路 ............................................................................................ 8
1.3、 固定电源应用最为广泛,交通动力运用成长空间大 ...................................................................................... 10
1.4、 相关政策支持显现,补贴标准保持不变 ......................................................................................................... 11
1.5、 燃料电池汽车销量提升需要政府扶持推动...................................................................................................... 16
2、 电堆是核心部分,材料技术构建壁垒 ......................................................................................................................... 19
2.1、 化石燃料制氢和高压气态储氢为成熟路线...................................................................................................... 19
2.2、 MEA 为电池关键部件 ....................................................................................................................................... 24
2.3、 系统部件与控制策略影响发电系统性能 ......................................................................................................... 27
2.4、 产业链相关上市公司 ......................................................................................................................................... 29
图表目录
图 1: 全球能源结构更替图 .................................................................................................................................................. 4
图 2: 氢能源的生命周期 ...................................................................................................................................................... 4
图 3: 不同储能载体的容量和放电时间对比 ...................................................................................................................... 4
图 4: 燃料电池装机量(1000 为单位) ............................................................................................................................. 5
图 5: 燃料电池装机量(MWh) ......................................................................................................................................... 5
图 6: 燃料电池工作原理 ...................................................................................................................................................... 6
图 7: 燃料电池运作原理图 .................................................................................................................................................. 6
图 8: 燃料电池系统构成图 .................................................................................................................................................. 6
图 9: 传统火力发电总能源转换效率图 .............................................................................................................................. 7
图 10: 燃料电池能源转换效率图 ........................................................................................................................................ 7
图 11: 燃料电池汽车动力链组成 ........................................................................................................................................ 7
图 12: 燃料电池动力系统车上布局 .................................................................................................................................... 7
图 13: 中国燃料电池汽车商业化进程 ................................................................................................................................ 7
图 14: 80kW 燃料电池系统成本曲线 ................................................................................................................................. 8
图 15: 燃料电池系统成本下降趋势 .................................................................................................................................... 8
图 16: 2017 FC LDV 系统成本结构 .................................................................................................................................... 9
图 17: 燃料电池堆栈成本结构 ............................................................................................................................................ 9
图 18: 燃料电池市场应用场景比较 .................................................................................................................................. 10
图 19: 燃料电池装机量分布(MW) ............................................................................................................................... 11
图 20: 燃料电池装机量分布(1000 个) ......................................................................................................................... 11
图 21: 燃料电池装机量分布(MW) ............................................................................................................................... 11
图 22: 燃料电池装机量分布(1000 个) ......................................................................................................................... 11
图 23: 全球氢能源市场规模(万亿日元) ...................................................................................................................... 17
图 24: 2050 年燃料电池各领域应用份额 ......................................................................................................................... 17
图 25: 美国加氢站分布图 .................................................................................................................................................. 17
图 26: 日韩加氢站分布图 .................................................................................................................................................. 17
图 27: 我国燃料电池汽车销售结构(辆) ...................................................................................................................... 18
图 28: 2018 年我国各省市燃料电池车型销售结构(辆) ............................................................................................. 18
图 29: 2018 年我国燃料电池车辆销售地理分布 ............................................................................................................. 18
图 30: 全球制氢原料主要来源 .......................................................................................................................................... 21
20036097/36139/20190326 18:47
2019-03-25 电气设备行业
敬请参阅最后一页免责声明 -3- 证券研究报告
图 31: 日本不同制氢方法的制氢产能比重 ...................................................................................................................... 21
图 32: 电解水制氢成本构成 .............................................................................................................................................. 21
图 33: 主要制氢方法成本对比(美元/千克) ................................................................................................................. 21
图 34: 电解水制氢成本构成趋势变动(美元/千克) ..................................................................................................... 22
图 35: 储氢方式汇总 .......................................................................................................................................................... 23
图 36: 氢气运输方式 .......................................................................................................................................................... 24
图 37: MEA 示意图 ............................................................................................................................................................ 25
图 38: 双极板分类及关键技术 .......................................................................................................................................... 26
图 39: 燃料电池电堆结构 .................................................................................................................................................. 27
图 40: 空压机 ...................................................................................................................................................................... 27
图 41: 膜增湿器 .................................................................................................................................................................. 27
图 42: 焓轮增湿器 .............................................................................................................................................................. 28
图 43: 70MPa 车载储氢瓶 ................................................................................................................................................. 28
表 1: 燃料电池分类(按照电解质) .................................................................................................................................. 5
表 2: 欧盟燃料电池主要政策汇总 .................................................................................................................................... 11
表 3: 美国燃料电池政策汇总 ............................................................................................................................................ 12
表 4: 日本燃料电池政策汇总 ............................................................................................................................................ 13
表 5: 五年建设规划涉及到的燃料电池内容 .................................................................................................................... 14
表 6: 国内燃料电池主要政策汇总 .................................................................................................................................... 15
表 7: 2016-2018 年燃料电池补贴政策 .............................................................................................................................. 16
表 1: 制氢方法比较 ............................................................................................................................................................ 19
表 2: 生物制氢比较 ............................................................................................................................................................ 20
表 3: 典型制氢工艺中各类能源转换效率与 CO₂ 排放 .................................................................................................. 22
表 4: 储氢方式对比 ............................................................................................................................................................ 23
表 5: 国内燃料电池产业链企业情况 ................................................................................................................................ 29
20036097/36139/20190326 18:47
2019-03-25 电气设备行业
敬请参阅最后一页免责声明 -4- 证券研究报告
1、 政策不断加码,燃料电池市场开启元年
1.1、 燃料电池技术路线更为环保,发电系统具有复杂性
人类能源的发展史也是一部生产力发展史。从不发达社会使用收集的牲畜粪干、
秸秆茅草,到今天使用的石油、煤炭、天然气能源,人类社会的发展是随着能源的
进步而进步的。
图1: 全球能源结构更替图
资料来源:中国科学院青岛生物能源与过程研究所,新时代证券研究所
从氢能生命周期的角度来看,只要有水,有太阳能、光能、核能、电能等一次
能源或者二次能源,就可以制成氢气。氢气的用途非常广泛,无论是发电、发热还
是用作交通燃料,最后氢气又会与氧化物反应生成水。氢就像个能源载体,跟电一
样的能源载体,将地球上的能量源源不断地应用到人类生活的方方面面。另外,只
要制氢的能量来源是可再生能源,那么整个氢能的生命周期也将是清洁环保可持续
的。
氢能源具备以下特点:(1)来源广,不受地域限制;(2)可储存,适应中大规
模的储能;(3)可再生能源桥梁,可以将其变成稳定能源;(4)零污染,零碳,是
控制地球温升的主要能源;(5)氢是全能的能源:可发电、可发热,也可用作交通
燃料。
图2: 氢能源的生命周期
图3: 不同储能载体的容量和放电时间对比
20036097/36139/20190326 18:47
2019-03-25 电气设备行业
敬请参阅最后一页免责声明 -5- 证券研究报告
资料来源:中国科学院青岛生物能源与过程研究所,新时代证券
研究所
资料来源:中国科学院青岛生物能源与过程研究所,新时代证券
研究所
燃料电池是一种不经过燃烧过程直接以电化学反应方式将燃料如氢气、天然气
等和氧化剂中的化学能直接转化为电能的高效发电装臵,是继水力发电、火力发电、
化学发电之后 第四种发电方式。燃料电池可以持续发电,且生成物主要是水,基
本上不排放有害气体,因此更加清洁环保。燃料电池的概念是最早由 W.Grove 在
1839 年提出的,目前在航空航天、交通运输、消费电子产品及固定供电供热装臵
开始了运用。
与锂电池作为一种储能装臵不同,二者有着本质的差别。按其电解质不同,常
用的燃料电池包括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)、磷酸燃料电池(PAFC)和碱性燃料电池(AFC)
等。其中质子交换膜燃料电池 PEMFC 操作温度低、启动速度快,是车用燃料电池
的首选。
表1: 燃料电池分类(按照电解质)
项目
PEMFC
DMFC
MCFC
PAFC
SOFC
AFC
电解质
离子交换薄膜
聚合薄膜
熔融碳酸盐
高温磷酸
固态陶瓷
氢氧化钾
工作温度
80 度
60-130 度
650 度
200 度
1000 度
60-90 度
电能转换
率
40-60%
40%
45-60%
35-40%
50-65%
45-60%
功率
<250KW
<1KW
>200KW
>50KW
<200KW
>20KW
应用领域
电动汽车、移
动电子设备
电动汽车、公
共汽车
大型发电厂
小型固定供
电供热设备
中大型发电厂
宇宙飞船
资料来源:盖世汽车,新时代证券研究所
图4: 燃料电池装机量(1000 为单位)
图5: 燃料电池装机量(MWh)
资料来源:Fuel Cell Industry Review 2018,新时代证券研究所
资料来源:Fuel Cell Industry Review 2018,新时代证券研究所
燃料电池发电原理与原电池或二次电池相似,电解质隔膜两侧分别发生氢氧化
反应与氧还原反应,电子通过外电路作功,反应产物为水。燃料电池单电池包括膜
电极组件(MEA)、双极板及密封元件等。膜电极组件 MEA 是电化学反应的核心
部件,由阴阳极多孔气体扩散电极和电解质隔膜组成。额定工作条件下,一节单电
池工作电压仅为 0.7 V 左右,实际应用时,为了满足一定的功率需求,通常由数百
20036097/36139/20190326 18:47
剩余32页未读,继续阅读
资源评论
woisking2
- 粉丝: 12
- 资源: 6723
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功