2021年中国双极板市场现状分析

2021年中国双极板市场现状分析一、双极板产业基本概述双极板（BipolarPlate，BP），就是燃料电池的阴极板和阳极板，其作用是传导电子、分配反应气并带走生成水。功能上，双极板材料应是电和热的良导体、具有一定的强度以及气体致密性等；稳定性方面要求双极板在燃料电池酸性（pH=2~3）、电位（E=1.1V）、湿热（气水两相流，约80°C）环境下具有耐腐蚀性且对燃料申池其他部件不材料的相容无污染性；产品化方面要求双极板材料要易于加工、成本低廉。1、分类状况燃料申池常采用的双极板材料包括石墨碳板、复合双极板、金属双极板三大类，由亍车辆空间限制（尤其是乘用车），要求燃料申池具有较高的功率密度。因此相对较薄的金属双极板有更好的应用前景。2、基本特点双极板主要起到起输送和分配燃料、在电堆中隔离阳极阴极气体的作用，分为石墨双极板、金属双极板和复合材料双极板三种。国内金属双极板处于试制阶段，石墨双极板小规模使用，缺少耐久性和工程化。国外金属双极板技术成熟、完成实车验证，石墨双极板完成实车验证。对于石墨板，目前在技术、商业化层面均已成熟且占据大量市场份额，成本难以进一步降低，行业发展，需等待上游石墨材料技术升级带来成本降低激发需求。常用石墨双极板厚度约2～3.7mm，经铣床加工成具有一定形状的导流流体槽及流体通道，其流道设计和加工工艺与电池性能密切相关。而金属虽然整体性能较高，但目前受限于工艺难度高、加工时间长等仍处于慢发展状况。二、双极板发展背景2021年燃料电池市场高增长趋势明朗。燃料电池汽车是新能源汽车的三大发展方向之一，一直备受中央和地方政策扶持。国务院在2019年《政府工作报告》明确提出支持氢能与燃料电池产业发展，上海等部分地区纷纷出台政策支持氢能产业发展。自2020年9月起以来，燃料电池各项鼓励政策接连落地，产业各个环节不断齐头并进，加之碳中和的大背景带动燃料电池在远距离运输方面的应用，2021年燃料电池行业的高增长趋势明朗，预计将带动双极板需求持续增长。三、双极板产业链整体简述1、产业链简图就燃料电池产业链整体情况而言，作为氢能源电池应用的终端产品，燃料电池汽车产业链整体复杂，主要包括上游的水、煤炭、天然气和石脑油等产业的氢气，中游主要为氢气的储存和运输等，主要产品包括燃料电池动力系统和基本的汽车组成结构，其中燃料电池动力系统分为电堆和系统配件，电堆主要包括催化剂、质子交换膜和双极板等，其中双极板主要起到运输和传导电子的作用，是燃料电池关键的组成部分。结构件主要包括空压器、增湿器、储氢瓶和氢循环泵等，下游终端产品燃料电池汽车。2、上游端双极板主要用于燃料电池运输和分配氢气的作用，目前国内整体氢气产量持续增长，加之氢气属于可持续发展的清洁能源，整体需求持续增长，根据数据，我国氢气产量自2014年开始逐年增长，截至2020年到2050万吨，其中62%的氢气来源于煤质氢，要想氢能源行业整体发展，受限于氢气产量整体有限，加之氢气运输和储存成本太高，氢能源应用整体仍处于初步发展阶段。目前我国双极板主要以石墨板为主，整体成本相较金属板较低，其中石墨等原材料占比仅为20%左右，双极板主要成本为加工成本和人力成本，约占80%。随着整体新能源汽车需求持续增长，天然石墨不足以供给需求，人造石墨出货量逐年增长，根据数据，2020年我国石墨出货量整体达36.5万，其中人造石墨占比84%左右。就金属双极板而言，Ti、Al、Ni、不锈钢是世界各国最常研究的金属双极板材料，实际上燃料电池车双极板材料带来的石墨与相应金属的边际增量较小，不会导致大的价格波动。3、下游端随着“双碳政策推进”，我国氢能源车产量销量增长迅速。2016-2019年产量CAGR达到65%。2020受疫情影响略有滑坡，2021年销量达1586辆，同比2020年增长35%左右，近五年整体呈产销量上升趋势。从2022年前两个月氢能源汽车产销量而言，根据中汽协分别达到了355辆和370辆，行业或将迎来爆发期。就燃料电池系统的成本结构而言，电堆的成本占比最高，达65%。以质子交换膜燃料电池为例，电堆主要由催化剂、双极板、质子交换膜、气体扩散层等构成。其中，催化剂主要原料为铂等贵金属，是燃料电池最大的成本来源，约占23.4%。而双极板作为电堆关键，2021年成本约占15%左右。四、双极板市场现状分析就我国双极板市场规模现状而言，随着我国“双碳”政策持续推进，氢能源行业需求增长，氢能源汽车产销市场回暖，带动我我国双极板市场规模持续增长，根据数据，2020年我国双极板市场规模已达3.1亿元，同比2019年增长8.8%，预计随着氢能源车需求增长带动燃料电池需求，行业规模有望迎来快速增长期。2、市场结构对比石墨双极板，金属双极板整体性能（功率、功率密度、重量、体积、抗振和冷启动等）更优秀，受限于随着金属双极板抗腐蚀性技术尚未突破，导致产品寿命较短，随着国内金属双极板企业多年来持续研发，各项指标明显提升，金属板占比持续提升，根据数据显示，2021年我国燃料电池金属板电堆出货量为354MW，同比2020年增长203%，占比总出货量的47%。3、规模效应与石墨双极板相比，金属双极板的一个重要挑战是易被腐蚀，在金属双极板表面涂覆耐腐蚀材料进行保护是一种必要手段。美国能源部对双极板涂层成本的核算是基于美国TreadStone公司的涂层技术，涂层成本主要与年生产率相关，在年产量只有1000套的低产量情况下，涂层成本急剧上升，由此会对金属双极板成本造成重大影响。五、双极板竞争格局1、市场集中度国内双极板企业扩产趋势明显，目前全国总产能超过2000万片。随着行业景气度持续提升，市场竞争持续加剧，2021我国双极板企业数量同比2020年增长超20%，主要分为博远新能源等新成立的公司和青岛详碳（石墨制品企业）等上下游转型企业。除开新入局企业外，头部企业更是持续发展技术，提前突破国家制定的2025年单组突破1.5毫米的技术要求，部分产能出货突破年50万片以上，主要分布在华东地区。2、主要企业分析除开2021年3月上海治臻投产的千万片级技术双极板外，上海弘枫年产能400万片石墨双极板是2021年出货最大的企业，根据数据，上海弘枫2021年达200万片左右，同比2020年增长100%，主要从事国际贸易、国内市场仅占比20%左右，是目前国内最大的双极生产商之一，累计出货量超500万片。六、双极板发展趋势1、金属双极板有望持续渗透目前，随着国内企业多年深耕金属双极板行业，整体产品性能持续提升，使用寿命大幅度提升，已基本达到国外先进技术水平，且量产线逐步建立，下游客户认可度提升，加之大企业强势进入加速行业规模和出货增长，同时随着2021年3月上海治臻千万片金属双极板产能投产，国内金属双极片产能已接近石墨双极板产能。预计随着双极板产业持续增长，我国金属板渗透率有望持续提高。2、市场竞争加剧随着氢能源汽车产销增长，氢能源行业整体景气度回升，加之政策