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新能源汽车系列报告(II):氢燃料电池概览和上游投资机会-0604-中金公司-21页.pdf
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证券研究报告
2019 年 6 月 4 日
主题研究
新能源汽车系列报告(II):氢燃料电池概览和上游投资机会
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
我们认为作为内燃机的替代性技术,中短期锂电的发展将会先于燃料电池。1)
纯电动汽车降低了技术门槛,氢燃料电池的系统复杂度反而上升;2)燃料电池
不会取代锂电技术,而是作为其良好补充;3)从能源传输的角度看,电力运输
环节效率和速度远高于氢能物理运输。
制氢:华北焦炉煤气、华东氯碱产氢可规模外供,特高压或打破区域限制。2016
年全球范围内氢气产出大约在 6,100~6,500 万吨之间,其中天然气重整制氢是最
主要的方式,煤炭制氢的占比仅约 11%;而中国由于“富煤,贫油,少气”的能
源结构,年产氢气约 2,100 万吨,其中煤炭制氢占比 62%。我们认为本着“当地
产,当地用”的原则来建造制氢设施,会是技术推广初期的优先方案。在目前主
流的制氢路线中(煤焦化&气化制氢、油气制氢、氯碱制氢和清洁能源弃电制氢),
我们认为涉及到天然气、分布式弃风弃光制氢的方式,由于供给不足或供给需求
地区不匹配等原因,并不适合我国国情;石化行业产出氢气大多用于后续的生产
过程,亦无法大规模外供。而煤制氢、氯碱制氢具有 1)通过副产物供应,净供
给量高;2)分布在华东华北地区,离需求地近;3)成本低廉等特点,可以成为
主要的氢源方式。未来通过清洁能源弃水、弃风、弃光的电力经过输配电线路至
需求地后再电解水制氢,成本将有所下降(降至 22~28 元/kg),更具有环保优势,
也可以酌情考虑。
存储与运输:液氢运输是中期的方向。目前我国可以商业化运作的氢能储存方式
是压缩和液化两种,并采用管束车、槽车等交通运输工具的方式实现配送。在氢
能源发展的初期,考虑到氢气液化设备的初始投入较大,而且液化所需要的能耗
也比压缩氢气高,因此采用管束车运送压缩氢气的方式比较符合实际。我们认为,
在下游产业规模化后,液氢存储运输得益于初期资本投入得到摊销、运输过程中
消耗能源较少、适合长途运输,会成为主要的运输方式。
加氢站及运营:相较海外数量少、顶层设计正完善、建设需大量资金、具有排
他性。据我们统计国内运营的加氢站共有 15 座,而全球共有运营中加氢站 320
座,其中日本 101 座,德国 57 座,美国 40 座,国内绝对数量和人均加氢站均偏
少。目前尚缺乏有关加氢站建设和运营监管的顶层设计,但通过 2019《政府工
作报告》的落实正迎来破冰、逐步完善。加氢站前期建设费用较高,中小型加氢
站或加氢子站需要投入约 1,500 万元-2,000 万元,而大型的加氢母站则可能需耗
资金 4,000 万元。加氢站选址需要考虑服务半径,因此在一定范围内具有排他性,
以加油站为例,高速公路加油站原则上每百公里不超过两对;我们认为此举在未
来的加氢站行业发展规划中也会有相似的要求,以防止投资过热、分布过密。鉴
于:1)加氢站建设对资本需求量大;2)海内外氢气压缩机、氢罐、加注机等加
氢站设备供应链已经趋于完备;3)加氢站在选址上具有排他性,我们认为加氢
站及运营或是较好的投资领域。
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
奉玮
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中金公司研究部:2019 年 6 月 4 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
氢能源产业链概览 .................................................................................................................................................................. 3
影响氢燃料电池推广的内外部变量 ...................................................................................................................................... 4
氢能源产业链投资机会前瞻:细分板块推荐燃料电池商用车、加氢站、质子交换膜、电堆及系统 ........................... 4
从能源角度审视汽车动力形式的演变.................................................................................................................................. 7
动力总成演变的背后,是能源价格与排放要求的变化 ....................................................................................................... 7
技术成熟度决定锂电发展先于燃料电池............................................................................................................................... 7
燃料电池或是锂电技术的良好补充而不是替代 ................................................................................................................... 8
氢能源上游产业链:煤与氯碱制氢可规模外供,液氢运输是中期方向,加氢站具投资价值 ........................................ 10
制氢:华北焦炉煤气华东氯碱产氢可规模外供,特高压或打破区域型限制 ................................................................. 10
存储与运输:液氢运输是中期的方向................................................................................................................................. 13
加氢站及运营:相较海外数量少、顶层设计正完善、建设需大量资金、具有排他性 ................................................. 15
附录:氢能源相关政策梳理 ............................................................................................................................................... 18
国家与地方政策梳理 ............................................................................................................................................................ 18
图表
图表 1: 燃料电池汽车全产业链概览 .......................................................................................................................................... 3
图表 2: 燃料电池汽车推进进度不仅取决于自身技术发展,也取决于锂电池发展等外部条件 ........................................... 4
图表 3: 燃料电池汽车产业链资金门槛与技术门槛量化 .......................................................................................................... 6
图表 4: 燃料电池汽车产业链资金门槛与技术门槛图谱 .......................................................................................................... 6
图表 5: 过去每一次动力总成演变的背后,都是能源价格与排放要求的变化 ....................................................................... 7
图表 6: 从能源流通角度看,运输和转化环节是各技术路线的主要制约因素 ....................................................................... 8
图表 7: 燃料电池车结构复杂,零部件技术难度也较大,难度并没有降低........................................................................... 9
图表 8: 主流制氢路线成本比较(2016 年) ........................................................................................................................... 10
图表 9: 我国焦炭产能主要集中在河北、山西等地(2018) ................................................................................................ 11
图表 10: 我国焦油产能也主要集中在华北区域(2018) ...................................................................................................... 11
图表 11: 我国烧碱产能主要集中在华东地区的山东等省 ...................................................................................................... 11
图表 12: 我国天然气集中在新疆与四川,依靠西气东输线路运往东部用气省份 ............................................................... 11
图表 13: 目前主流制氢路线成本比较,煤炭制氢和氯碱制氢是最佳选择 .......................................................................... 13
图表 14: 未来主流制氢路线中,煤炭和氯碱制氢有成本优势且贴近使用地,清洁能源弃电制氢成本下降且有环保优势
...................................................................................................................................................................................................... 13
图表 15: 储氢方式比较 .............................................................................................................................................................. 14
图表 16: 运输方式比较 .............................................................................................................................................................. 15
图表 17: 全球范围内输氢管路建设长度约 4,500 公里,其中美国段长度占比约 58% ........................................................ 15
图表 18: 全球加氢站布局以发达国家为主,中国占比约 5% ................................................................................................ 16
图表 19: 我国加氢站布局及主要参与企业 .............................................................................................................................. 17
图表 20: 国家氢能源相关政策 .................................................................................................................................................. 18
图表 21: 地方政府氢能源电池相关政策 .................................................................................................................................. 19
中金公司研究部:2019 年 6 月 4 日
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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。
氢能源产业链概览
以燃料电池汽车为例,全产业链可以分为上游的氢能制备、贮存、运输、加注等环节;
中游的燃料电池电堆及系统、相关零部件等;下游的整车应用、工程服务与营运等。我
们将上下产业链分为 7 大环节和 19 个投资领域,梳理了国内外主要的相关企业,详见
图表 1。
图表
1:
燃料电池汽车全产业链概览
资料来源:公司网站,中金公司研究部
中金公司研究部:2019 年 6 月 4 日
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4
影响氢燃料电池推广的内外部变量
如同原油价格、油耗要求、排放法规等外部因素促生了基于锂电池技术的新能源汽车发
展;锂电池技术的进步,同样也是影响燃料电池汽车发展的外部变量,见图表 2。
► 锂电池的成本和能量密度,与氢燃料汽车发展有此消彼长的关系。氢燃料电池的功
率响应速度决定了在相当长的时间里面会与锂电池以电-电混合的形式存在,即氢燃
料电池可视为增程式发电机。如果锂电池的成本大幅下降,则氢燃料电池作为增程
式发电机的必要性则将下降,反之,如果锂电池的技术进步趋缓,则氢燃料电池的
必要性则将提升;
► 消费者对续航里程的期待影响氢燃料技术的商业价值。消费者对于电动汽车的里程
焦虑,成为影响新能源汽车补贴政策变化的一个关键变量。如果未来消费者随着用
车习惯的改变,对于续航里程的期待逐步降低(例如续航需求只需要 300 公里),则
氢燃料电池作为增程式发电机的重要性会下降;反之,如果消费者对于续航里程的
期待不降反升(比如希望到 800 公里以上),则氢燃料电池的商业价值会更加凸显。
关键环节的技术进步,是燃料电池汽车发展的内部变量。
► 制氢、贮存、运输环节的进步使得氢源得到普及;加氢环节的进步使得可落地范围
扩大;关键零部件的进步使得汽车应用效率和安全性得到保障;而所有的进步带来
的成本降低,会使得燃料电池汽车开始不依赖补贴而得到自发的推广。
图表
2:
燃料电池汽车推进进度不仅取决于自身技术发展,也取决于锂电池发展等外部条件
资料来源:中金公司研究部
氢能源产业链投资机会前瞻:细分板块推荐燃料电池商用车、加氢站、质子交换膜、电
堆及系统
汽车行业规模巨大,因此伴随每一次技术变革,总会促生相关产业链的庞大需求。若供
给存在限制(高技术门槛、高资金需求或受限的自然资源),就会在相应的环节带来巨大
的价格弹性,形成利润池,典型代表为高技术高投入的重卡发动机、锂电池行业和资源
受限的有色矿产;反之,如果产业存在巨大规模,准入门槛较低,虽有可能伴随大量资
本涌入而出现阶段性的投资机会,但长期若没有护城河保护,在需求增速慢于供应增速
之后,则有可能出现长时间的行业整合和优胜劣汰,典型代表为造车新势力。
中金公司研究部:2019 年 6 月 4 日
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5
我们将燃料电池汽车的 19 个投资领域按照资金门槛和技术门槛打分,得到了产业链门槛
图谱,详见图表 3-4。按图索骥,资金门槛最高的行业有从资本市场投融资的需求,而技
术门槛最高的企业,一旦技术突破则有望长期享有较高的市场份额和利润空间。综合门
槛最高的行业是燃料电池乘用车、电堆及系统、燃料电池商用车、加氢站和质子交换膜,
在中国由于乘用车电气化已经有较好的锂电基础,氢燃料在乘用车的发展缺乏必要性,
我们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。
按资金门槛分级:整车、制氢、加氢资金需求最高
► 资金需求最高的领域。燃料电池整车企业仅建设 5 万产能所需资金在 20 亿元以上、
还面临补贴发放不及时及上下游对资金的占用;加氢站前期建设费用较高,中小型
加氢站或加氢子站所需投入约为 1,500 万元-2,000 万元/站,而大型的加氢母站则可
能需耗资金 4,000 万元/站;制氢环节如果需要单独建设制氢产能,则投入更为巨大,
一座大型集中式天然气重整制氢工厂的投入约在 30 亿人民币左右。我们将整车、制
氢和加氢列为资金需求最高的环节。
► 资金需求较多的领域。重要的燃料电池零部件都需要新投产能产线,我们将其归为
资金需求较多的一类,其中电堆系统目前受制于专利技术,大多需要额外支付技术
许可或转让费,因此所需资金量更大(例如广东国鸿支付 1,700 万美元用于两个型
号的电堆模组授权,潍柴动力支付 9,000 万美元用于购买海外企业电堆在中国生产
和组装权利)。此外,氢燃料电池车营运租赁和氢能运输涉也及到大量的资金占用。
► 资金需求较少的领域。偏传统的零部件(双极板、传感器等)对设计要求高但设备
一般都是通用设备加工,工程服务是智力密集性而非资本密集型,属于资金需求较
少的分类。
按技术门槛分类:燃料电池乘用车、电堆、质子交换膜门槛最高
► 技术门槛最高的领域。燃料电池系统核心零部件电堆还处于“市场换技术”阶段,
以合资或者专利特许权形式引进来,再行消化;质子交换膜虽有部分国内企业已有
自主研发产品,但市场上仍以海外公司产品为主;燃料电池乘用车由于空间有限,
对系统的能量密度、功率密度都较商用车更高,技术难度也处在最高梯队。
► 技术门槛较高的领域。燃料电池商用车、其余核心中游零部件、上游的加氢设备、
加氢站建设,因为需要顾及系统高压、材料轻脆、易燃易爆等氢燃料系统特有的难
题,也有较高的技术门槛。
► 技术门槛较低的领域。氢站运营、车辆营运租赁、氢气运输等环节对技术要求不高,
值得一提的是,制氢环节如果采用氯碱工业、煤焦化的副产氢来提纯,设备投入较
高但技术难度一般。
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