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新能源汽车行业系列报告(III):氢燃料电池中下游投资机会-0605-中金公司-25页.pdf
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证券研究报告
2019 年 6 月 5 日
主题研究
新能源汽车系列报告(III):氢燃料电池中下游投资机会
观点聚焦
投资建议
我们认为燃料电池产业链尚处在商业化早期,中性看待燃料电池板块。但从资金
门槛和技术门槛角度,未来有较高的市场份额和利润空间的企业存在机会,细分
板块推荐顺序是燃料电池商用车、加氢站、质子交换膜、燃料电池电堆及系统。
理由
氢燃料电池适合对占用空间要求不高的交运场景,例如商用车、航运或者航空。
1)氢质量能量密度高,适合交通应用。单位质量的氢可以提供汽油柴油约 3 倍
左右的能量,或目前最佳水平三元锂电池约 120 倍左右的能量;2)低体积能量
密度,适合对空间要求不高的应用。1L 的柴油所对应的能量大约需要加注 7.8 升
的 70Mpa 或 13.1 升 35Mpa 的压缩氢气,因此氢燃料交通工具储氢所占空间较大。
燃料电池商用车在中国更易落地。在中国由于:1)乘用车电气化已经有较好的
锂电基础,氢燃料发展缺乏必要性;2)基于锂电的商用车随着续航里程增加,
加装锂电的边际效用迅速降低;3)商用车电气化需要考虑生产资料属性,锂电
带来的充电时长降低了商用车的实际利用效率;4)商用车往往车群密集,行驶
路径固定,初期少部分加氢站就可以满足区域内营运需求。因此我们认为燃料电
池商用车在我国会先于乘用车落地。
氢燃料电池乘用车日韩技术领先,我国上汽和长城先发布局。丰田、本田、现
代均已实现氢燃料电池乘用车量产,2018 年全球销量分别为 2,393/1,155/887 辆,
丰田 Mirai 始终占据着最畅销车型的位置。从国别来看,2017 年以来约有 60%氢
燃料电池乘用车在美国销售,美国是最大的销售市场。
中国的氢能源经济地图,呈现了 3+1(暨华东、华北、中南和四川省)的产业链
集群分布。3+1 地区涌现了贯穿从氢能制备到下游整车应用的产业链集群,我们
认为背后有着一定的必然性:其中河北、湖北、山东面临新旧经济动能转换;山
西面临资源型地区经济转型;四川需要氢能作为弃水电量调节手段;长三角、珠
三角一直是高新企业聚集地;华北、华东和中南地区是货运集聚地,有氢燃料商
用车落地的可行性。
我们认为燃料电池汽车的放量并不迅速。即使 19 年燃料电池行业复现 09 年对
新能源汽车“十城千辆”的政策,可能也需要 3 年时间才能突破万辆的销售关卡。
目前高昂的采购成本和仍不完善的加氢设施决定了以盈利为目标的市内物流车、
城际间货运车辆不会采用燃料电池技术。真正可以在示范推广期间无视成本的,
是各级政府辖区内的公交公司。我们假设 2022 年燃料电池货车占新能源商用车
2%、燃料电池客车占比 6%,对应 22 年 0.39/0.84 万辆;认为截止 22 年仍然缺
乏能规模性量产且销售的燃料电池乘用车,全年全口径下燃料电池汽车销量为
1.23 万辆。
风险
燃料电池技术突破带来的上行风险,与扶持政策不达预期带来的下行风险。
王雷
联系人
SAC 执证编号:S0080118040030
SFC CE Ref:BNN451
lei5.wang@cicc.com.cn
奉玮
分析员
SAC 执证编号:S0080513110002
SFC CE Ref:BCK590
wei.feng@cicc.com.cn
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中金公司研究部:2019 年 6 月 5 日
请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明
2
目录
投资摘要 ............................................................................................................................................................................... 3
氢燃料电池的下游应用 .......................................................................................................................................................... 3
燃料电池商用车更易落地,门槛高的核心零部件也值得关注 ........................................................................................... 4
氢能源中下游产业链:乘用车日韩领先,商用车国内更易落地,关键零部件存在本地化机会 ...................................... 5
主流乘用车企在氢燃料电池的进展:日韩技术领先,美国是最大消费国,我国上汽和长城先发布局 ....................... 5
燃料电池商用车在中国更易落地 .......................................................................................................................................... 8
氢燃料电池或以增程器形式与锂电技术长期共存 ............................................................................................................. 10
燃料电池系统及核心零部件:膜电极与电堆仍存在较高技术壁垒 ................................................................................. 10
系统成本与规模相关,美国能源部(DOE)预测年产 10 万套时成本可至 50 美元/千瓦 ............................................ 13
中国的氢能源经济呈现 3+1 的地域性集群分布 ................................................................................................................ 15
燃料电池汽车销量及渗透率预测:2022 年约 1.23 万辆 ................................................................................................... 19
附录 I:2013-2018 年巴拉德技术许可/转让情况 .............................................................................................................. 20
附录 II:《 新能源汽车推广应用推荐车型目录》燃料电池大巴梳理 ................................................................................. 21
图表
图表 1: 氢燃料电池作为一种清洁能源形式,不限于汽车 ...................................................................................................... 3
图表 2: 不同能源之间的能量密度比较 ...................................................................................................................................... 4
图表 3: 月度销量数据显示丰田 Mirai 是全球最畅销氢燃料电池车型 .................................................................................... 5
图表 4: 美国是燃料电池车最大的消费市场 .............................................................................................................................. 6
图表 5: 国外氢燃料电池汽车代表性企业概况 .......................................................................................................................... 6
图表 6: 中国氢燃料电池乘用车代表性企业概况 ...................................................................................................................... 7
图表 7: 长城汽车在氢燃料领域加快布局 .................................................................................................................................. 8
图表 8: 2018 年燃料电池商用车上牌 833 辆,占新能源商用车比例为 0.53% ....................................................................... 9
图表 9: 按车型分类,燃料电池客车与货车比例接近,且在中大型车辆渗透率更高 ........................................................... 9
图表 10: 相同质量下氢能可以提供远超磷酸铁锂电池的能量 ................................................................................................ 9
图表 11: 伴随里程数增加,电动汽车质量将大幅高于燃料电池车辆 .................................................................................... 9
图表 12: 伴随里程数增加,电动汽车所需要的储能系统体积也将高于燃料电池汽车 ......................................................... 9
图表 13: 伴随新能源乘用车发展,配套充电桩需要在选址、数量和营运等多维度下寻找最优解 ................................... 10
图表 14: 以内燃机(左)和燃料电池(右)为增程器的增程式新能源汽车 ...................................................................... 10
图表 15: 在主要形式燃料电池种类中,质子交换膜燃料电池最适合车载应用................................................................... 11
图表 16: 质子交换膜燃料电池单体结构示意图 ...................................................................................................................... 12
图表 17: 车用燃料电池系统还包含了空气路、氢气路、增湿和散热四个子系统 ............................................................... 12
图表 18: 燃料电池电堆及系统零部件公司一览 ...................................................................................................................... 12
图表 19: 燃料电池电堆生产企业在中国的布局和产品比较 .................................................................................................. 13
图表 20: 基于 2017 年技术水平下对系统成本的估算 ............................................................................................................ 14
图表 21: 不同年产量下,催化剂和双极板价格变动较小而其他部分成本有明显下降 ....................................................... 14
图表 22: 我国氢能源经济地图,呈现了 3+1 的产业链集群分布 .......................................................................................... 16
图表 23: 河北、湖北、山东第三产业对 GDP 贡献较低 ......................................................................................................... 17
图表 24: 山西工业增加值中以煤炭开采和洗选业为主,比例高达 48%(2016 年) .......................................................... 17
图表 25: 华北、华东、中南主要省份高新技术企业工业总产值,其中长三角、珠三角常年聚集大量高新企业 ........... 18
图表 26: 我国货运量集中度较高主要在华东、中南和华北地区 .......................................................................................... 18
图表 27: 我国货运量集中度较高主要在华东、中南和华北地区 .......................................................................................... 19
图表 28: 燃料电池商用车销量预测 .......................................................................................................................................... 19
图表 29: 燃料电池商用车在新能源商用车中渗透率 .............................................................................................................. 19
图表 30: 2013-2018 年巴拉德技术许可/转让情况 ................................................................................................................... 20
图表 31: 基于《新能源汽车推广应用推荐车型目录》国内氢燃料汽车各企业发展情况 ................................................... 21
中金公司研究部:2019 年 6 月 5 日
请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明
3
投资摘要
我们认为燃料电池产业链尚处在商业化早期,中性看待燃料电池板块标的。但从资金门
槛和技术门槛角度,未来有较高的市场份额和利润空间的企业存在机会,细分板块推荐
顺序是燃料电池商用车、加氢站、质子交换膜、燃料电池电堆及系统。产业链概览请参
见报告《新能源汽车系列报告(II):氢燃料电池概览和上游投资机会》。
氢燃料电池的下游应用
氢能源燃料电池下游主要分三大市场,分别是固定式电源、便携式电源与交通运输动力
电源。尽管市场以及我们本文的产业链讨论主要集中在汽车应用,但氢燃料电池作为一
种清洁能源形式,在备用电源系统等领域也有快速落地的契机(例如作为通讯基站备用
电源,取代目前的铅酸/锂电池和移动油机)。
在交通运输动力领域,从质量能量密度与体积能量密度的角度来看,氢燃料电池适合对
占用空间要求不高的交运场景,例如商用车、航运或者航空:
► 高质量能量密度,适合交通应用。单位质量的氢可以提供汽油柴油约 3 倍左右的能
量,即使是目前最佳水平的 300wh/kg 三元锂电池,氢大约可以提供其 120 倍左右的
能量;对于交通工具而言,质量的增加往往会带来能耗的增加,新能源汽车增加装
机量但不能带来成比例的里程提升就是一个例子;
► 低体积能量密度,适合对空间要求不高的应用。单位体积的氢所能提供的能量较低,
1L 的柴油所对应的能量大约需要加注 7.8 升的 70Mpa 或 13.1 升 35Mpa 的压缩氢气,
因此氢燃料车辆储氢所占空间较大。
图表
1:
氢燃料电池作为一种清洁能源形式,不限于汽车
资料来源:
Fuel Cell Electric Vehicle Fleet Deployment Plan
,中金公司研究部
中金公司研究部:2019 年 6 月 5 日
请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明
4
图表
2:
不同能源之间的能量密度比较
能源形式
质量能量密度 (Wh/kg)
体积能量密度 (Wh/L)
质量能量密度 (MJ/kg)
体积能量密度 (MJ/L)
柴油
43.4
36.8
汽油
41.6
30.8
液氢
120
8.6
压缩氢气 (700bar)(298.15K)
120
4.7
压缩氢气 (350bar)(298.15K)
120
2.8
锂电池 (NCA)
300
878
1.08
3.16
资料来源:
Maxim Integrated, Compendium of Hydrogen Energy,
中金公司研究部
燃料电池商用车更易落地,门槛高的核心零部件也值得关注
目前燃料电池汽车的全球格局呈现出日韩主要发展燃料电池乘用车,美国主要发展燃料
电池非道路车辆的区域性特点。在中国由于:1)乘用车电气化已经有较好的锂电基础,
氢燃料发展缺乏必要性;2)基于锂电的商用车随着续航里程增加,加装锂电的边际效用
迅速降低;3)商用车电气化需要考虑生产资料属性,锂电带来的充电时长降低了商用车
的实际利用效率;4)商用车往往车群密集,行驶路径固定,初期少部分加氢站就可以满
足区域内营运需求。因此我们认为商用车更易落地推广、存在投资机会。在乘用车领域
燃料电池技术或以增程器形式与锂电技术长期共存。
氢燃料膜电极与电堆的研发、生产、制造存在技术壁垒,目前国内头部企业仍依赖海外
企业技术许可/转让;其余的零部件例如空压机、氢气循环泵、双极板、传感器等属于相
似产品在燃料电池上的拓展应用。我们认为若自主企业在膜电极和电堆领域建立起完善
技术能力、提供高性价比产品,将会提供长时间的壁垒;而其他核心零部件领域存在自
主替代的可行性,或存在中短期投资机会。
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