电池行业系列报告（二十九）：燃料电池还在商业化初期每一年都是产业元年

1、正文目录一、燃料电池问世已有百年，潜在应用较多5燃料电池发展历史5燃料电池的技术路线5燃料电池潜在应用广泛7二、交通应用是产业发展重点，商用车有望率先商业化11汽车领域一直是燃料电池发展的重点方向11我国政府积极扶持燃料电池汽车产业13美国、日本燃料电池汽车发展仍保持领先15电动汽车的发展为燃料电池汽车完成了良好的产业铺垫18商用车领域有望率先商业应用19三、国内燃料电池产业链分析21电堆与配套系统构成21膜电极是电堆中最核心的部件22膜电极核心部件一：质子交换膜24膜电极核心部件二：催化剂24膜电极核心部件三：气体扩散层25双极板：主流是石墨板，趋势是金属板，但国产化程度较低25国内企业布局

2、情况梳理26四、投资建议28风险提示28相关报告28图表目录图 1：燃料电池原理示意图6图 2：燃料电池分类6图 3：燃料电池下游应用广泛9图 4：丰田固定式燃料电池9图 5：松下家庭燃料电池ENE FARM9图 6：固定式燃料电池在通信中的应用10图 7：Ballard 燃料电池备用电源供应系统10图 8：Horizon 便携式燃料电池10图 9：Horizon 固体储氢装置10图 10：全球燃料电池专利申请前十企业11图 11：燃料电池汽车与锂电池汽车比较18图 12：丰田 Mirai 工作原理18图 13：燃料电池汽车与锂电汽车合作（并联式）19图 14：燃料电池汽车与锂电汽车合作（串联

3、式）19图 4：氢燃料电池产业链结构图22图 5：膜电极结构（MEA）23图 6：双极板分类26图 7：新能源行业历史PE Band29图 8：新能源行业历史PB Band29表 1：燃料电池发展历程5表 2：主要几种燃料电池路线的应用情况6表 3：各类燃料电池性能比较7表 4：燃料电池与其他电池综合比较7表 5：燃料电池不同应用场景出货数据8表 6：燃料电池不同地区出货数据8表 7：燃料电池汽车发展里程11表 8：中国政府氢燃料电池的扶持政策框架13表 9：中国政府燃料电池补贴政策13表 10：各地方政府产业规划政策13表 11：各地方政府补贴政策15表 12：全球主要国家燃料电池政策16表

4、 13：全球各国燃料电池汽车补贴政策16表 14：海外车企燃料电池汽车主要车型及推广情况17表 15：全球燃料电池汽车销量17表 16：全球燃料电池车型销量情况18表 17：国内主要客车企业在燃料电池客车领域的推广进展19表 18：质子交换膜燃料电池产业链成本构成（2017 年成本构成）21表 19：美国能源部对膜电极性能的目标23表 20：膜电极的三种生产工艺23表 21：国内外膜电极的性能比较23表 22：全球质子交换膜主要公司及产品24表 23：美国能源部对质子交换膜性能的目标24表 24：美国能源部对催化剂性能的目标25表 25：进口国产碳纸对比25表 26：几种双极板优缺点比较26表

5、 27：国内企业各环节上市公司参与情况梳理27一、燃料电池问世已有百年，潜在应用较多燃料电池发展历史已经历了比较长的发展时间。燃料电池已有一百多年发展历史，目前应用主要集中在军工、航天等高端应用领域。我国的燃料电池从 60 年代起开始研究，最早的是大连化学物理所开始航天燃料电池的研制，此后长春应用化学和上海硅酸盐研究所等陆续承担国防军工上的燃料电池研究任务。目前，国内从事燃料电池研究的研究所、大学和公司超过了 100 家。燃料电池有其优缺点：由于燃料电池能源来源的开放性以及氢等燃料的高能量密度，燃料电池与普通电池相比，具备更高的电池容量与能量密度；同时，燃料电池的能量主要存储在高压氢中，加氢环

6、节较电动汽车充电要更快一些。其劣势主要在于安全性和成本，锂电等储电系统可很好的与现有电力系统兼容，不需要太多的基础设施投入，小功率的锂电储能基本不需要专门充电设施，只有新能源汽车等大容量动力电池需要相应的充电设施建设，电力供应体系是现成和完备的。但燃料电池除电堆、配套系统等产业的发展需求之外，还需要有相应的制氢、输送氢能的体系，后者需要新的、庞大的产业配套和基础设施支撑。表 1：燃料电池发展历程时间燃料电池发展过程中重大事件1839 年格罗夫发明“气体伏打电池”，格罗夫也被称为“燃料电池之父”；1889 年蒙德和朗格尔改进氢氧“气体电池”并正式确定其名称为“燃料电池”；1896 年雅克研制成功

7、第一个数百瓦（大约 300 瓦）的煤燃料电池；1897 年能斯特发明“能斯特物质”YSZ（85%ZrO2+15%Y2O3),该物质是目前广泛使用的高温固体氧化物1899 年施密特发明第一个空气扩散电极；1959 年培根和弗洛斯特研制成功 6KW 碱性燃料电池系统,并用来驱动叉车、圆盘锯和电焊机；1959 年艾丽斯-查尔莫斯公司开发出第一辆碱性燃料电池拖拉机，可以推动 3000lb(1lb=0.4536kg)的重物；1960 年通用电气公司开发成功质子交换膜燃料电池；1962 年质子交换膜燃料电池应用于双子星座飞船；1965 年碱性燃料电池用于阿波罗登月飞船；1967 年通用汽车开发成功第一辆碱

8、性燃料电池电动汽车 Electrovan；1970 年科尔地什组装了第一辆碱性燃料电池-铅酸电池混合动力轿车；1972 年杜邦公司和格罗特发明了全氟磺酸质子交换膜；1979 年在美国纽约完成了 4.5MW 磷酸燃料电池电厂的测试；1986 年洛斯阿拉莫斯国家实验室（LANL）开发成功第一辆磷酸燃料电池公共汽车；1988 年第一艘碱性燃料电池潜艇在德国出现；1991 年日本千叶县的 11MW 磷酸燃料电池试验电厂达到设计功率；1993 年巴拉德电力系统公司开发成功第一辆质子交换膜燃料电池公共汽车；1996 年美国加利福尼亚州的 2MW 熔融碳酸盐燃料电池试验电厂开始供电；目前在 PEMFC 向商

9、业化迈进的过程中，氢源供应、氢贮存、运输、制备技术需迅速发展；资料来源：公开资料，燃料电池的技术路线燃料电池是一种能量转化装置，将燃料和氧化剂中的化学能通过电化学反应直接转化为电能，一般的燃料电池主要由四部分组成：阳极、阴极、电解质和辅助装置。目前燃料电池主要分为 5 类。目前根据不同电解质可以分为碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、质子交换膜燃料电池（FEMFC）。其中质子交换膜燃料电池具有操作温度低、启动速度快、高效率等优点，在汽车领域具有较大的商用化潜力，也是目前应用最广的种类。图 1：燃料电池原理示意图资料来

10、源：公开资料，图 2：燃料电池分类第一代第五代第四代第三代第二代质子交换膜燃料电池（PEMFC）燃料电池种类碱性燃料电池（AFC）熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）固体氧化物燃料电池（SOFC）磷酸型燃料电池（PAFC） 低温电池 高温电池 资料来源：公开资料，表 2：主要几种燃料电池路线的应用情况千套2012 年2013 年2014 年2015 年2016 年2017 年2018FPEMFC40.458.758.453.544.543.742.6DMFC32.62.52.12.32.83.7PAFC0000.10.10.20.2SOFC2.35.52.75.216.223.727.8MCFC00

11、0.10000AFC00000.10.10MW2012 年2013 年2014 年2015 年2016 年2017 年2018FPEMFC68.36872.7151.8341466.7589.1DMFC0.30.20.20.20.20.30.4PAFC9.27.93.82456.28197.3SOFC26.94738.253.362.985.291MCFC6291.970.568.655.724.725.2AFC00.300.20.50.60.1资料来源：Fuel Cell Industry Review 2018，种类碱性燃料电池（AFC）磷酸燃料电池（PAFC）熔融碳酸盐燃固体氧化物燃质子

12、交换膜燃料电池料电池料电池表 3：各类燃料电池性能比较电解质KOHH3PO4（MCFC）LiCO3,K2CO3（SOFC）ZrO2+Y2O3（PEMFC）离子交换膜（特别是阳离子交换膜）工作温度范围（）低于 260190210600700约 1000约 85腐蚀性中强强无无燃料种类氢气天然气、液化天然气、液化氢气、一氧化氢气氧化剂纯氧空气空气空气空气质量功率（W/kg)35105100200304015203001000输出功率密度（W/cm2)0.50.10.20.312发电效率45%-60%35-40%45%-60%50%-60%40-60%可应用领域航天，特殊地面，广泛需以纯氧做氧特殊需

13、求，区域供电对 CO 敏感；启区域供电，联合发电区域供电电汽车，潜艇，可移动动力源对 CO 非常敏缺点资料来源：公开资料，化剂；成本高动慢；成本高工作温度较高工作温度过高感；反应物需要加湿表 4：燃料电池与其他电池综合比较铅酸电池镍镉电池镍氢电池锂电池燃料电池简介电极主要由铅及其氧化物制成，电解液为硫酸溶液正极有氧化镍粉和石墨粉组成，负极由氧化镉粉和氧化铁粉组成，电解液通常用氢氧化钾由氢离子和金属镍合成多采用含锂化合物作为正极，石墨碳材料作为负极，非水溶液作为电解质存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置商业化时间18901956199019922000工作电压/V2.01.21.

14、23.3-3.71.2能量密度305060-80100-180200-300循环寿命300100050010005000自放电率（%）4-520-3030-355-优点价格低、寿命长、大电流发电性能好良好的大电流放电性能、维护简单质量轻、循环寿命长、无污染、无记忆效应能量密度高、高电压、循环寿命高、无记忆效应环境污染小、效能高、用途广缺点容易造成铅污染、能量密度低会出现严重的记忆效应，含有有毒的镉元素电压低、能量密度低安全性较差、生产成本高，使用条件有限制成本较高、碳氢燃料无法直接使用、氢气存储条件要求高资料来源：公开资料，燃料电池潜在应用广泛燃料电池的潜在应用领域十分广泛，主要包括：固定领域

15、、交通运输、便携式电子以及航空航海；根据其产品差异，又可以分为固定发电、移动应用两类。交通运输较快增长。根据 E4tech 预测，2018 年固定类出货量约 5.8 万套，占比约 77%。不过交通运输类产品功率更大，2018 年平均单套功率约 50KW/套，因而按装机功率来看，交通运输类约 562.6MW，占比约 70%。由于燃料电池汽车发展加速，交通运输相关的燃料电池出货量增速较快，未来有望进入高速成长期。北美、亚洲是主要市场，北美以交通运输类为主。从地区来看，目前北美和亚太地区为主，无论按出货量还是功率来看，北美和亚洲合计占比全球分别为 88%和 94%，是最主要的应用地区。从单套功率看，

16、北美的单套功率更高，预计以交通运输类为主。表 5：燃料电池不同应用场景出货数据千套2012 年2013 年2014 年2015 年2016 年2017 年2018F移动18.91321.28.74.255.6固定24.151.839.54751.854.957.5交通运输2.722.95.27.210.611.2合计45.766.863.660.963.270.574.3MW2012 年2013 年2014 年2015 年2016 年2017 年2018F移动0.50.30.40.90.30.60.7固定124.9186.9147.8183.6209222.3239.8交通运输41.328.1

17、37.2113.6307.2435.7562.6合计166.7215.3185.4298.1516.5658.6803.1KW/套2012 年2013 年2014 年2015 年2016 年2017 年2018F移动0.00.00.00.10.10.10.1固定5.23.63.73.94.04.04.2交通运输15.314.112.821.842.741.150.2平均3.63.22.94.98.29.310.8资料来源：Fuel Cell Industry Review 2018，表 6：燃料电池不同地区出货数据千套2012 年2013 年2014 年2015 年2016 年2017 年20

18、18F欧洲9.765.68.44.45.18.6北美6.88.716.96.97.79.49.8亚洲2851.139.244.650.655.355.3其他1.211.810.50.80.6合计45.766.863.560.963.270.674.3MW2012 年2013 年2014 年2015 年2016 年2017 年2018F欧洲17.317.39.927.727.438.943.4北美61.574.769.8108.4213.6331.8415亚洲86.1122.9104.5159.7273.8285.8343.3其他1.80.41.22.31.72.11.4合计166.7215.3

19、185.4298.1516.5658.6803.1KW/套2012 年2013 年2014 年2015 年2016 年2017 年2018F欧洲1.82.91.83.36.27.65.0北美9.08.64.115.727.735.342.3亚洲3.12.42.73.65.45.26.2其他1.50.40.72.33.42.62.3平均3.63.22.94.98.29.310.8资料来源：Fuel Cell Industry Review 2018，图 3：燃料电池下游应用广泛固定领域交通运输便携式电子航空航海电站家庭应用小型运输工具客车军事用途家用工业电子军事用途航空飞船航海公交汽车军用燃料电

20、池应用领域便携式数据中心家用发电站资料来源：固定式领域用途广阔，市场持续增长。固定式燃料电池技术包括 MCPC、SOFC、PAFC 和 PEMFC。主要用于各种固定位置的电力供应，包括主要应用于发电站、楼宇、工程等领域的大型首要电源、备用电源或热电联产，用于家庭住宅和商业的微型热电联产(CHP)，以及远程或基本应用例如电讯塔的首要或备用电源。随着各国政府对清洁能源的关注，固定式燃料电池近几年的出货量不断攀升，根据PikeResearch 的预测，到 2022 年固定式燃料电池的出货量将达到 35 万套，相对于目前的 5.6 万套大幅提升。在固定式燃料电池的应用中，各地区略有差别。对亚太地区而言

21、，辅助电源是目前占比最大的应用，其他主要应用则是备用电源和热电联产。在北美地区，备用电源、热电联产和分布式发电是三类主要的应用领域。图 4：丰田固定式燃料电池图 5：松下家庭燃料电池ENE FARM资料来源：公开资料，资料来源：公开资料，图 6：固定式燃料电池在通信中的应用图 7：Ballard 燃料电池备用电源供应系统资料来源：公开资料，资料来源：公开资料，便携式领域目前市场渗透率不高。燃料电池在便携式领域的应用主要包括燃料电池盒、燃料电池玩具，以及小型燃料电池充电器等。在消费电子产品领域，燃料电池在微型外部电池充电器上的应用发展迅速，在消费性电子产品中理论上也有应用前景。图 8：Horiz

22、on 便携式燃料电池图 9：Horizon 固体储氢装置资料来源：公司官网、资料来源：公司官网、二、交通应用是产业发展重点，商用车有望率先商业化 汽车领域一直是燃料电池发展的重点方向燃料电池汽车问世很早，产业发展几经波折。1958 年质子交换膜燃料电池诞生，1966 年第一款燃料电池车就已诞生，自 1990 年代开始，几乎每隔两三年产业便会有一定突破，但产业发展也有几经波折。在 2015 年前后，丰田、本田、现代等日韩车企均表示将开始量产燃料电池汽车，尽管过去近 5-6 年中，日本企业与政府提出的一系列关于燃料电池汽车的宏伟目标均远远没有达成，但总体上还是保持着较快的发展，例如丰田从 2006

23、 到 2015 年 10 年中燃料电池系统的成本就降了 90多，并在集成、材料等领域保持着一定的领先。图 10：全球燃料电池专利申请前十企业资料来源：公开资料、表 7：燃料电池汽车发展里程时间事件示意图意义1958 年质子交换膜燃料电池诞生通用电气科学家 Leonard Niedrach 和 Willard Thomas Grubb 研制出世界第一个质子交换膜燃料电池，在当今燃料电池汽车中大量应用1959 年第一款燃料电池运输机械世界上第一辆由燃料电池驱动的运输机械： 阿利斯查尔默斯拖拉机。其搭载碱性燃料电池，输出功率为 15kW，载重 1350kg1966 年第一款燃料电池汽车通用汽车科学家

24、和工程师退出全球第一款燃料电池汽车“Electrovan”，其搭载 32kW 的燃料电池系统，最高时速 115km/h，续航里程 240km1970 年K.Kordesch 燃料电池混动轿车K.Kordesch 燃料电池混动轿车是一辆燃料电池混合动力汽车，由 Karl Kordesch 基于奥斯汀 A40；装在6kW 的碱性染料电池，动力性和当时的传统汽车相当1993 年敬请阅读末页第一款 PEM 燃料电池汽车的重要说明第一辆 PEM 燃料电池概念车 Energy Partners Consulier 采用三个 15kW 燃料电池，最高时速 95/h， 续航里程 95kmPage 11时间事件

25、示意图意义1994 年汽车商进入燃料电池汽车领域戴姆勒第一辆燃料电池示范车 NECAR 亮相，采用50kW PEM 燃料电池和压缩氢气罐1997 年各车企推出FC 试运行车辆戴姆勒推出 NECAR3，丰田、雷诺、马自达也纷纷推出自己的燃料电池汽车， 使用的电池功率在20kW-50kW 之间1998年2000 年进一步商业化试运行阶段在此期间，个汽车制造商，包括戴姆勒、本田、丰田、日产、福特、大众、宝马、标志和现代，为记忆不商业化试运行推出更多燃料电池汽车，燃料来源也开始多元化，包括甲醇、液态和压缩气态氢2000年2005 年进入低谷期对燃料电池汽车的关注在 2000 年达到顶峰，随后由于技术成

26、熟度的原因，业界逐步转向混合动力和纯电动汽车等短期技术，而对燃料电池汽车的研究也从小型车转向公共汽车，但业界对燃料电池的研究也一直没有停止2005年2006 年重新兴起出现两款具有深远影响力的燃料电池汽车：2005 年戴姆勒推出的 B 级燃料电池汽车，续航里程达到400km;2006 年本田推出的 Honda-FCX 燃料电池汽车续航里程 430km，最高时速 160km/h2008 年商业化开始本田 FCX Clarity 在美国加州采用租售的方式推广， 月租金 600 美元，是第一辆可市场销售的燃料电池汽车2008 年北京奥运会上示范运行2008 年北京奥运会上，20 辆上海大众帕萨特领驭

27、燃料电池汽车组成示范车队运送个国政要2009 年确定时间&强调基础设施建设2009 年 9 月 8 日，戴姆勒、福特、通用、丰田、现代-起亚、日产-雷诺、丰田等七大全球汽车制造商签署谅解备忘录，将 2015 年作为大举推进燃料电池汽车量产的时间节点，同时强调在 2015 年之前建造足够的加氢站，达到燃料电池汽车商业化对基础设施网络的密度要求2010年2013 年性能更优的 FCV 相继推出2010 年，戴姆勒展示 F800style，最高时速 180km/h，续航里程 600km；2011 年戴姆勒推出 F125！燃料电池概念车，续航里程达 1000km，2010 年，现在推出 ix35FCE

28、V，最高时速 160km/h，续航里程 594km；丰田则于 2011 年推出商业化燃料电池汽车 FCV-R， 该车续航里程达 700km，大众也于 2013 年以燃料电池最为动力开始在 A7 上试验2015 年将进入量产丰田、本田、现代均表示将开始量产燃料电池汽车资料来源：OFWeek，公开资料，我国政府积极扶持燃料电池汽车产业我国燃料电池扶持政策一直比较友好。意义比较重大的是 2016 年出台的“十三五” 国家战略性新兴产业发展规划和节能与新能源汽车技术路线图，以及每年的新能源汽车补贴政策，这 3 项政策从产业规划、技术路线和财政补贴的领域对行业发展做出指引。从2016 年开始新能源汽车国

29、补不断加速退坡，2017-2018 客车与物流车退坡幅度，2019年乘用车补贴退坡幅度都很大，但燃料电池汽车国补始终在较强的补贴力度上且一直到2018 年都没有退坡。2018 年底至今，政府和产业界多提出需重点拓展氢燃料电池的研发与应用，不排除 2019 年可能正式实施氢燃料电池汽车“十城千辆”推广计划。多个地方政府积极推动燃料电池汽车发展。目前全国超过 20 个省市推出了燃料电池汽车的产业规划和财政扶持政策，并积极建设产业园，推动形成区域性产业集群。目前， 国内有如皋、佛山等地方政府保持对燃料电池产业较强的投入。同时，有部分城市对加氢站补贴力度较大，如佛山对 2018-2022 年建成的加氢

30、站分别给予 200-800 万元补贴。表 8：中国政府氢燃料电池的扶持政策框架领域代表性政策出台时间内容产业规划“十三五”国家战略性新兴产业发展规划2016 年 11 月提出系统推进燃料电池汽车研发和产业化，对燃料电池基础材料、系统关键部件、电堆可靠性和工程化水平、以及制储氢和加氢站建设提出规划。技术路线节能与新能源汽车技术路线图2016 年 10 月到 2020 年燃料电池汽车在公共服务领域的示范应用要达到 5000 辆的规模；到2025 年，实现氢燃料电池汽车的推广应用，规模达到 5 万辆；到 2030 年，实现氢燃料电池汽车的大规模推广应用，氢燃料电池汽车规模超过 100 万辆。财政补贴

31、新能源汽车补贴每年初补贴金额资料来源：公开资料，表 9：中国政府燃料电池补贴政策（万元/辆）2013 年2014 年2015 年2016 年2017 年2018 年2019 年燃料电池乘用车201918202020正式版尚未出台， 过渡期按2018 年的 0.8 倍补贴燃料电池商用车5047.545燃料电池轻型客车、货车303030燃料电池大中型客车、中重型货车505050资料来源：财政部，表 10：各地方政府产业规划政策省份城市时间产业规划上海上海2017 年 9 月上海市燃料电池汽车发展规划提出到 2020 年建设加氢站 5-10座、乘用车示范区 2 个，运行规模达到 3000 辆；到 2

32、025 年建成加氢站 50 座，乘用车不少于 2 万辆、其它特种车辆不少于 1 万辆；在到 2030 年，实现上海燃料电池汽车全产业链年产值突破 3000 亿元。广东佛山2018 年 11 月佛山市氢能源产业发展规划(2018-2030 年)提出到 2020 年，氢能累计产值达到 200 亿元，加氢站达到 28 座；2025 年产业产值 500亿元，加氢站达到 43 座；2030 年产业累计产值 1000 亿元，加氢站达到 57 座。如皋2017 年 5 月如皋市城市总体规划（2013-2030）成为全省重要的新能源汽车产业基地，成为联合国开发计划署在中国的首个“氢经济示范城市”。2018 年

33、盐城市计划运营 10 辆燃料电池公交车。“十三五”期间，力盐城2017 年 1 月苏州2018 年 3 月张家港2019 年 1 月江苏南京2019 年 1 月常熟2019 年 2 月省政府2019 年 1 月山东争实现 1500 辆以上的客车、物流车、专用车、乘用车等多种燃料电池汽车的示范应用，形成一定的规模效应。到 2020 年,氢能产业链年产值突破 100 亿元,建成加氢站近 10 座,氢燃料电池汽车运行规模力争达到 800 辆;到 2025 年,氢能产业链年产值突破500 亿元,建成加氢站近40 座, 燃料电池车运行规模力争达到 10000 辆。到 2020 年氢能年产值要突破 100

34、 亿元，未来 3 年，在张家港市建成加氢站 10 座，公交车等示范运行路线 10 条以上，运行规模达到200 辆。南京市打造新能源汽车产业地标行动计划指出，要重点推进燃料电池汽车、纯电动汽车、插电式混合动力汽车开发，积极布局智能网联汽车产业，着力提升新能源汽车产业自主创新和核心竞争能力。常熟市氢燃料电池汽车产业发展规划提出近期（2019-2022 年） 目标是，围绕氢燃料电池汽车的应用和推广示范建成一批市场优化运营的公共加氢站，推广示范一批公交、客车、物流配送车、环卫车等应用车辆，初步形成相对完整的产业链条。中期（2023-2025 年）目标是，实现氢燃料电池汽车核心技术的重点突破，集聚 5

35、至10 家领先的研发机构；实现 1 至 2 家具有影响力的整车企业量产，关键零部件企业达到 50 家以上，产业规模突破百亿；建成更完善的加氢设施。远期（2026-2030 年）目标是，打造成为更具影响力的产业技术创新中心，引领氢燃料电池汽车创新发展；形成千亿级产业集群；成为具有区域影响力的氢燃料电池汽车应用城市。山东省氢能源产业发展路线图建议稿提出初步发展目标，到2020 年，燃料电池汽车数量达到 2000 辆，加氢站达 20 座；到 2025年，燃料电池汽车数量达到 5 万辆，加氢站达 200 座；到 2030 年，燃料电池汽车数量达到 10 万辆，加氢站达 500 座。济南2018 年 1

36、 月2018 政府工作报告提出开展燃料电池大规模应用及产业化试点，推进“中国氢谷”项目规划建设。台州市委市政府提出通过“氢能小镇”先行先试带动区域社会经济台州2017 年 12 月浙江宁波2019 年 1 月和产业转型升级的发展模式，将台州打造成“氢能产业第一城”。小镇将不仅覆盖氢能全产业链，还将构筑全国首个完整的氢能源产业生态体系，预计台州氢能小镇五年内总体投资将达到 160 亿元。宁波市人民政府办公厅关于加快氢能产业发展的若干意见提出到 2022 年建成加氢站 1015 座,探索推进公交车、物流车、港区集卡车等示范运营,氢燃料电池汽车运行规模力争达到 600800 辆；到 2025 年,建

37、成加氢站 2025 座,氢燃料电池汽车运行规模力争突破 1500 辆。河北张家口2018 年 1 月张家口 74 辆燃料电池公交完成招标，2018 年率先启动百辆运营， 未来公交全部实现氢燃料电池替换可达 2000 辆；张家口市将加速建设地区氢能综合利用产业体系，建设京张奥运氢能高速公路，以及多个风光电氢综合能源利用示范项目，并将于今年率先启动百辆级燃料电池客车示范运营，最终实现 19 个区县加氢站全覆盖，公交车全部实现氢燃料电池化。湖北武汉2018 年 1 月20182020 年，燃料电池汽车全产业链年产值超过 100 亿元；建设 520 座加氢站，燃料电池公交车、通勤车、物流车等示范运行规

38、模达到 20003000 辆。到 2025 年，建成加氢站 30-100 座，实现乘用车、公交、物流车及其他特种车辆总计 1-3 万辆的运行体量，氢能燃料电池全产业链年产值力争突破 1000 亿元。海南省政府2018 年 8 月海南省工业和信息化厅发布关于公开征求海南省清洁能源汽车发展规划意见的通知，提出了部署燃料电池汽车综合应用生态建设和推进氢能源应用示范专项工程等方面的规划，并在海口、三亚等周边区域，开展氢能运用示范园区建设。资料来源：各地政府网站，表 11：各地方政府补贴政策省份城市时间补贴政策广东省政府2018 年 1 月2017-2020 年新能源汽车推广应用省级财政补贴资金中，30

39、%用于支持氢燃料电池的推广应用广东广州2018 年 6 月按照不超过国补 11 的比例给予地补广东深圳2018 年 8 月燃料电池汽车补贴标准不变，即燃料电池乘用车 20 万元/辆，燃料电池轻型客车、货车 30 万元/辆，燃料电池大中型客车、中重型货车 50 万元/辆广东中山2018 年 11 月申请补贴的加氢站可获得补贴 100 万元/站广东佛山2018 年 4 月给予加氢站建设、运营、财政贡献及氢燃料电池车辆补贴。2018-2022 年建成的加氢站依梯度分别给予 200-800 万元补贴湖北武汉2018 年 2 月按照中央财政单车补贴额 1：1 的比例确定地方财政补贴标准湖北襄阳2018

40、年 12 月燃料电池乘用车 20 万元/辆，燃料电池轻型客车、货车 30 万元/辆，燃料电池大中型客车、中重型货车 50 万元/辆上海上海2018 年 5 月按照中央财政补助 1：0.5 给予本市财政补助陕西西安2018 年 5 月公共服务领域(包括公交领域，巡游出租车领域，环卫用车、救护车和校车)的燃料电池车按 1：0.5 给予地方补贴，非公共服务领域的单车按1：0.3 给予地方补贴海南省政府2018 年 6 月按中央财政同期补贴标准的 1：0.5 执行河南省政府2018 年 6 月按国家补助标准的 30%给予推广应用补助青海省政府2018 年 6 月按国家同期补贴标准 1：0.5 执行重庆

41、市政府2018 年 6 月按国家同期补贴标准 1：0.4 执行浙江宁波2018 年 7 月按照同期中央财政补助标准 1：0.5 给予地方财政补助安徽合肥2018 年 8 月按中央财政补助标准 1：0.2 的比例给予地方配套补助资料来源：各地政府网站，美国、日本燃料电池汽车发展仍保持领先全球加速氢燃料汽车发展，日本目前处于领跑地位。日本在氢燃料汽车领域的研究布局早已较完善的储备，在制氢、加氢站上的推广已度过了初期发展阶段，而氢燃料电池乘用车以及大巴车也于 2015 年进入商业化，从整个产业链的角度来看，日本目前处于全球领跑的地位，美国、欧盟以及韩国正在积极布局燃料电池及其基础配套的研究。海外主要

42、车企均已有燃料电池车型，美国是当前主战场，日企贡献主要销量。目前，在北美、日韩和欧洲，车载燃料电池技术已接近成熟，近一两年，丰田、本田、奔驰、通用、现代、福特、宝马等国际车厂纷纷推出燃料电池汽车计划，并发布商业化车型。美国由于政策支持新能源汽车技术路径的多元化发展，因而连续多年都是氢燃料电池汽车的主战场，过去 2 年销量均超 2000 辆，占比全球近 50%。不过目前能够商用化并贡献销量的车型主要集中在日韩企业。表 12：全球主要国家燃料电池政策时间政策主要内容2007 年南加州氢燃料电池生产和研究全额免税，俄亥俄州对 250KW 以下的燃料电池系统实行税收全免。2012 年美国能源部（DOE

43、）拨款 63 亿美元，用于燃料电池、氢能、车用替代燃料研究、开发、示范和部署等活动。同时，政府承诺在可再生能源项目上进行一系列的能源营业税改革，包括氢燃料电池汽车的税收补贴。美国2012 年国会修订氢燃料电池法案，对燃料电池系统按效率不同施行 30%-50%税收抵免，并且规定任何氢能基础设施的运行均可享受 30%-50%的税收抵免。2013 年美国能源部宣布将在燃料电池和氢技术行业投资超过 2000 万美元。加州通过了一项价值达 20亿美元的延长纯净汽车和燃料补贴到 2023 年的法案。该法案要求每年大约建设 2000 万美元的加氢站，直到至少在加州有 100 个公用的加氢站。2009 年总投

44、资 15 万亿日元，为可再生能源发电项目提供资金，包括电动车、燃料电池和二氧化碳的搜集和存储技术研发，同时为购买环保汽车的消费者提供 10-25 万日元的补贴。2009 年隶属于经产省的燃料电池商业化组织（FCCI）发布燃料电池汽车和加氢站 2015 年商业化路线图，明确 2011 年-2015 年开展燃料电池汽车技术验证和市场示范。2011 年计划在 5 年内斥资 2000 亿日元开发以天然气为原料的液体合成燃料技术、车用电池，以及氢材料电池技术。2012 年经济产业省（METI）向议会递交了一项 300 亿日元的提案，其中部分用于开发高效的氢气储存系统，发展日本燃料电池电动汽车（FCEV）

45、。日本2013 年METI 启动了对商业化加氢站的补贴计划，每个加氢站可以获得最高相当于投资成本 50%的政府资金补贴。2014 年（METI）发布氢燃料电池车普及促进策略，将氢燃料、氢燃料电动车相关的国际技术标准引进日本国内，并将其作为国内行业标准。2014 年日本氢能/燃料电池战略协会对外公布了日本的氢能/燃料电池战略发展路线图。计划至2025 年，快速扩大氢能的使用范围，日本户用燃料电池装置的数量分别在 2020 年和 2030年提高到 140 和 530 万台，2015 年燃料电池车加氢站增加到 100 座。2020 年中期至 2030 年底，全国建立大规模氢能供应系统，海外购氢的价格

46、降到 30 日元/立方米。2040 年开始， 通过收集和储存二氧化碳，全面实现零排放的制氢、运氢、储氢。2015 年将东京的“都营巴士”替换为燃料电池客车，进一步推动燃料电池巴士的应用和产业化。欧盟2008 年出台了燃料电池与氢联合行动计划项目（FCH-JU），在 2008 年至 2013 年至少斥资 9.4 亿欧元用于燃料电池和氢能的研究和发展2011 年FCH-JU 运营基本正常，正在进行的项目 44 个（投资 7.9 亿人民币），涉及 250 家合作伙伴。2012 年实施了 Ene-field 项目，项目包含 12 个欧盟成员国，9 家燃料电池系统制造商和接近 1000 套微型 CHP

47、系统。2013 年启动 Horizon2020 计划，计划中氢和燃料电池的投入预算可能达到 220 亿欧元2008 年氢能燃料电池研发项目投资 16 亿 3,800 万人民币。韩国2009 年首尔计划推广氢燃料电池的使用，力争到 2020 年使氢燃料电池的使用量占首尔全部替代能源使用量的 30%。2010 年计划 2020 年之前安装 10 万套 1kW 的燃料电池系统资料来源：OFWeek，整理补贴政策表 13：全球各国燃料电池汽车补贴政策美国2015 年美国国会将燃料电池汽车税收抵免额提升至 8000 美元。2017 年购买的消费者可享受税收抵免为补贴政策4000 美元。日本东京的燃料电池

48、汽车消费者将由东京都政府补贴 100 万日元，并由中央政府补贴 200 万日元。韩国提供 2750 万韩元的政府补贴。丹麦实施免税政策至 2018 年底。英国2018 年 3 月前，交通部为燃料电池汽车消费者提供 4500 英镑的补贴。资料来源：OFWeek，表 14：海外车企燃料电池汽车主要车型及推广情况企业最新车型续航里程预期推广预期推广和基本情况现代ix35FCV415km2013从 2001 年推出第一代胜达 FCEV，到 2013年 2 月推出的ix35 FCV 已经是第三代汽车， 也是世界上第一辆量产的氢燃料电池车。丰田MIRAI502km20142014 年 12 月，丰田发布

49、MIRAI 燃料电池电动汽车。按照计划，到 2015 年底日本本土的MIRAI 销量将会达到 400 辆(丰田目前已接获了 200 辆订单)，欧洲市场的销量在2016 年将达到 50-100 辆，美国销量在 2017年底达到 3000 辆以上。本田Clarity750km20162016 年 3 月 10 日，本田开始在日本本土租售 Clartiy 燃料电池车，首批将放出 200 辆，年底在美国与欧洲开始租售。奥迪h-tron quattro600km20162016 年 1 月，奥迪在底特律车展上发布了采用燃料电池的 H-tron quattro 概念 SUV，将成为其未来燃料电池汽车的雏形

50、。奔驰GLC F-Cell500km2017将于 2017 年法兰克福车展首发亮相，并将于 2018 年正式投放市场， 售价预计在50000 英镑（约合人民币 48.8 万元）左右。福特Explorer560km20172006.11 推出，是福特在美国生产的第一辆燃料电池原型车奔驰GLC F-Cell483km2017预计该车将于 2017 年亮相法兰克福车展通用雪佛兰 Equinox320km2020在 2006 年美国洛杉矶车展上展出，2010年温哥华冬奥会官方用车通用凯迪拉克 Provoq480km20202008 年在北美车展上展出概念车，是建立在 E-Flex 燃料电池动力系统基础

51、之上的全新车型资料来源：公司网站，表 15：全球燃料电池汽车销量辆20082009201020112012201320142015201620172018美国1151825302741,0422,2982,368加拿大00000000027799德国000000000041法国0000000041135英国0000000483536日本298201474111,055849931韩国000000008061744小计401320263494892,1893,2814,954全球总计4013202634194982,2193,3305,059YoY（%）-6854-90200467-442521

52、3465052资料来源：Marklines，表 16：全球燃料电池车型销量情况车企2016 年2017 年2018 年丰田2,0262,6822,393本田1135491779现代8099887车企车型2016 年2017 年2018 年丰田MIRAI2,0262,6822,393本田Clarity1135491,779现代Tucson (ix35)809964Nexo823资料来源：Marklines，电动汽车的发展为燃料电池汽车完成了良好的产业铺垫电动汽车的大发展，为燃料电池汽车应用进行了良好的产业铺垫。燃料电池汽车运行也是也是电力驱动车辆在运动，与纯电动车汽车除了动力源不同外，其他驱动器

53、、传动系统等部件、构造基本相同。过去 6 年，全球电动汽车的快速发展形成了较完备的电驱、电机、电气系统体系，实际上也为燃料电池汽车发展打下了良好的基础。目前燃料电池汽车多采用混合驱动形式，在燃料电池的基础上，增加了一组电池（一般为锂电池）或超级电容作为另一个动力源。该模式下燃料电池汽车厂商将会与锂电池汽车厂商开展合作，打开燃料汽车发展局面。从丰田的 Prius 与FCHV-4 的动力系统的对比可以看出，油电混动向燃料电池混合动力转变是相对来说比较容易的。图 11：燃料电池汽车与锂电池汽车比较图 12：丰田 Mirai 工作原理资料来源：公开资料，资料来源：公开资料，图 13：燃料电池汽车与锂电

54、汽车合作（并联式）图 14：燃料电池汽车与锂电汽车合作（串联式）燃料电池锂电池逆变器电动机驱动机械能流电力流燃料电池锂电池逆变器电动机驱动机械能流电力流资料来源：资料来源：商用车领域有望率先商业应用燃料电池商用车可能率先商业应用。由于氢气运输成本高，加氢站投资成本也比较大， 因此固定路线的车辆在应用中更有优势。此外，客车系统集成难度相对较低一些，目前国内主流客车企业都有燃料电池客车的布局，并且部分企业的产品已经正式交付运营。我们预计，在商用车领域，燃料电池可能将率先走向商用化。乘用车的系统集成难度更高，但单车功率不太大，相比重再卡车或者大型公交车，搭载燃料电池系统的乘用车经济性不具备优势。表

55、17：国内主要客车企业在燃料电池客车领域的推广进展车企时间车型情况2009 年完成了第一代增程式燃料电池客车开发2013 年推出第二代电电混合燃料电池城市客车宇通2016 年基于国外成熟的燃料电池系统，宇通推出第三代燃料电池城市客车。氢燃料加注时间仅需 10 分钟，测试工况下续航里程超过 600 公里，成本下降了 50%2018 年首批 2 辆氢燃料新能源公交车在郑州投入运营，并正在打造第四代产品2015 年开始着手燃料电池客车战略研发规划中通2017 年年初发布了国内首台 9 米氢燃料电池客车2017 年 3 月在天津客车展上发布 12 米氢燃料电池客车2017 年 6 月首台客运版燃料电池

56、客车成功下线2008 年第一代氢燃料电池客车成功问世，并服务北京奥运会2014 年研发出第二代 12 米氢燃料电池客车福田欧辉2016 年第三代 8.5 米氢燃料电池客车一举签下 100 台订单2018 年49 辆第四代氢燃料电池公交车交付张家口，目前已全部上线运营金龙2016 年推出 12 米氢燃料电池客车，搭载 60KW 高性能质子交换膜燃料电池，峰值效率可达 55%，寿命 10000 小时以上中车电动2018 年推出 12 米氢燃料电池客车，续驶里程大于 500km，并交付客户开沃2018 年首批 9 米氢燃料电池客车交付武汉，并在公交线路试运营，续航里程超过 400km车企时间车型情况

57、五洲龙2018 年10.5 米氢燃料电池城市客车，采用 30kW 氢燃料电池系统+磷酸铁锂电池的混合动力技术路线，低温启动达到了-20，燃料电池装车使用寿命可达 10000h 以上。一次加氢只需 5 分钟， 可以续航 430km申沃2018 年6 辆交付嘉定公交，并上线运营，采用燃料电池系统为主、动力电池为辅的双动力源，车载储氢系统可储存 21kg 氢，储氢压力为 35MPa，最长续驶里程可达 560 公里资料来源：中国客车网，三、 国内燃料电池产业链分析质子交换膜燃料电池系统在出货套数和总功率方面均是主流选择，在交通、固定和移动领域均有应用，其主要特点：1）工作温度最低，室温和低温下均可运行

58、；2）功率密度最高；3）采用固态电解质不会出现变形、迁移或从燃料电池中气化，无电解液流失， 可靠性高，寿命长，本文重点分析质子交换膜燃料电池产业链情况。电堆与配套系统构成质子交换膜燃料电池系统（PEMFC）构成：主要包括燃料电池电堆及配套系统，配套系统包括水及燃料循环系统、空气循环系统、传感器和控制系统，电堆由多个单体电池以串联方式层叠组合，夹在端板之间。单体电池由膜电极组件（主要由质子交换膜、催化剂和气体扩散层构成）、双极板以及密封圈构成。电堆中双极板和催化剂成本较高。电堆是发生化学反应的场所，是燃料电池动力系统的核心成本。电堆成本占比整个系统约 47%，其中主要是膜电极和双极板的成本较高，

59、 占比整个系统约 33%和 12%。膜电极中质子交换膜、催化剂和气体扩散层的成本占比整个系统约 6%、17%和 4%。目前国内企业中新源动力（与上汽合作）和神力科技可以自主研发，广东国鸿引进巴拉德成熟技术。配套系统中储氢罐、压缩机成本较高。配套系统成本占比整个系统约 50%，其中水及燃料循环系统（储氢罐、加湿器等）和空气循环系统（压缩机等）的成本都比较高。表 18：质子交换膜燃料电池产业链成本构成（2017 年成本构成）燃料电池系统构成成本占比膜电极（ MEA 33.2%） 质子交换膜（PEM）5.6% 催化剂（CL）17.4%燃 料 电 池 堆（46.9%） 气体扩散层（GDL）4.2% 双

60、极板11.7%密封圈2.8%PEMFC电堆平衡装置5.2%水及燃料循环系 统加湿器、储氢罐等29.7%燃料电池配套系统（53.1%） 空气循环系统压缩机等15.6%传感器3.6%控制系统4.2%资料来源：美国能源部，亚化咨询，图 4：氢燃料电池产业链结构图膜电极质催 子 扩 双 密化 交 散 极 封剂 换 层 板 圈膜客车水电解水电堆轿车煤炭天然气石脑油、重油焦化气化运输氢气水蒸气重整储藏与水蒸气、氧气反应加氢站氢燃料电应用池系统系统配件叉车机车固定式电源便携式电源资料来源：空气循环系统水循环系统氢循环系统DC/DC及其他（压缩机）（加湿器）（其他包括传感器与控制系统）膜电极是电堆中最核心的部