2024年亿华通研究报告：燃料电池先行者-氢能高质量发展受益者

2024年亿华通研究报告：燃料电池先行者_氢能高质量发展受益者1.氢燃料电池先行者进程升级1.1公司依托清华培育，高管多为技术出生亿华通深耕氢燃料电池行业多年，专注于氢燃料电池发动机系统技术研发与产业化的专精特新“小巨人”企业。公司于2012年成立，经过多年的探索和发展，形成了深厚的技术积累，具备自主核心知识产权，实现了氢燃料电池发动机系统的批量生产。回顾公司发展历程，可以分为三个阶段：1）2012～2015年技术探索阶段；2）2016～2018年进入技术推广阶段；3）2019年至今进入技术大规模产业化阶段。公司的发展变化都是我国氢燃料电池产业发展的缩影，我国氢燃料电池已经逐步从技术研发阶段、示范运营阶段走向商业化前期阶段。公司股权结构较为分散，与下游汽车厂商深入绑定，专注于新能源燃料电池行业。公司只有4名股东持股比例大于3%，其中宇通客车是中国客车行业上市公司，集客车产品研发、制造与销售为一体，公司与下游客户建立了紧密、稳定的合作关系，体现了下游客户对公司的高度认可。公司依托清华系平台，是清华大学车辆与运载学院欧阳明高原始团队培育的新能源科技公司。从股东情况来看，亿华通有很强的清华“基因”。公司的控股股东和实际控制人张国强先生，曾在2005年5月至2012年6月就职于北京清能华通，而亿华通的前身便是2004年在科技部、北京市政府及清华大学的支持下，成立的从事新能源交通技术研发及产业化的高新技术企业——“北京清能华通科技发展有限公司”。之后在2012年，清华大学车辆与运载学院欧阳明高院士团队培育的新能源科技公司——“北京亿华通科技有限公司”成立。同时，在公司其他持股股东中，水木扬帆和水木长风持股比例分别为2.17%和1.44%，而水木愿景也持有的无限售条件流通股数量为1,308,305，是公司前十名无限售条件股东之一，以上三家基金都为水木创投管理。而水木创投是北京清华工业开发研究院旗下设立的科技成果产业化投资管理平台，2012年，水木创投参与了亿华通的天使轮和A轮融资。亿华通之后便依托清华大学汽车安全与节能国家重点实验室，产业化进展顺利。高管团队多为技术出生，管理经验丰富，大多持有公司股份。公司董事长兼总经理张国强先生曾任职于北京清能华通科技发展有限公司，并且在2010年7月取得清华大学公共管理硕士学位，2017年7月取得中国科学院大学管理科学与工程专业博士学位。在公司董事中，滕人杰女士1998年9月至2013年4月，就职于清华工业开发研究院，任副院长，在电子工程、自动化等方面有较深的研究。较高水平的技术和专业知识，使公司管理层能在公司的技术方向和发展思路方面做出较为准确的判断和决策。核心技术人员团队具备有深厚的理论知识和丰富的实践经验，公司在技术研发及人才引进方面与清华大学等高校合作交流密切。在核心技术人员团队中，周鹏飞先生本科就读于清华大学精密仪器系，先后参与了“863”计划燃料电池增程式物流车关键技术研发和示范等多个重大专项；贾能铀先生曾就职于世界顶尖的燃料电池供应商Ballard公司等国际燃料电池领域的顶尖企业，任高级研究员、高级工程师等职务，在此期间取得了8项燃料电池领域发明专利（美国）。可见公司核心技术人员团队技术素养高、知识储备广泛，为公司项目的推进提供了坚实的保障。同时在人才引进方面，公司依托清华大学等高校资源，每年引进多名燃料电池学科毕业的硕士、博士生，为企业研发团队增加新鲜血液。1.2公司历来重视科研投入，通过自主研发掌握多项核心技术公司注重科技研发，研发投入稳步增长。在2021年，公司研发投入比2020年增加30.8%，之后便基本维持在1.6亿人民币左右的水平。与此同时，公司研发投入占营业收入的比例波动也较小，基本维持在23%左右。从人才发展方面来看，公司通过建立院士工作站、重点实验室、工程技术中心和社会实践基地等研发创新平台引进了大批燃料电池领域内的研发、技术和生产人才，公司研发团队规模自2016年的70人扩大到2020年的317人，研发人员中硕士及以上学历占比从35.71%增长至40.69%。亿华通和其子公司神力科技分设研发中心，共同致力于提升发动机系统的综合性能和降低批量生产成本。亿华通研发中心主要进行发动机系统技术的研发，而神力科技研发中心主要负责电堆技术的研发。通过两个研发中心的合作分工，公司自成立至今，燃料电池发动机系统产品不断迭代，其燃料电池发动机系统的输出功率、功率密度、低温启动、耐久性等关键指标均取得了突破性进展，产品性能不断提升，降低了生产成本。公司具备自主核心知识产权，氢燃料电池发动机系统的国产化程度高。亿华通及下属公司自成立以来始终坚持自主研发的发展道路，遵循由表及里的纵向开发路径。在电-电混合动力系统、燃料电池系统及辅助系统、电堆总成及核心部件、车载氢系统、燃料电池专用DC/DC等五大方面；围绕燃料电池发动机系统应用中低温环境强适应性、长寿命、高可靠、高效率、高安全、低成本的六大目标，通过自主研发，形成了多项核心技术。目前，经过发行人长期以来的研发积累和商业化运营实践，搭载发行人自主生产的国产化电堆的发动机系统各项性能参数已然接近国际先进水平。亿华通核心产品——氢燃料电池发动机系统各项性能参数已然接近国际先进水平，产品市场竞争力强。通过观察同行业产品对比，可以发现公司以241kW的额定功率、-35℃的冷启动温度、60%的最高效率和820W/kg（峰值）的质量功率密度等指标占据行业领先地位。在公司多系列产品中，G系列产品采用具有完全自主知识产权的国产电堆，零部件国产化率高达100%，可实现-40℃低温保存，可广泛适用于公交、物流、城际客车等多种车型。公司燃料电池发动机各项技术指标均为我国领先水平，领跑全球。衡量燃料电池发动机产品核心技术的主要指标包括系统额定功率、系统质量功率密度、系统低温启动能力、系统最高效率等。1）系统额定功率是衡量燃料电池发动机系统做功能力的重要指标。2）系统质量功率密度是衡量单位质量下燃料电池发动机做功能力的技术指标，提高质量功率密度是各国车用燃料电池的共同发展目标。3）系统低温启动能力是燃料电池汽车在寒区运行的基本保障。4）系统峰值效率是衡量发动机对于能量有效利用程度的核心指标。除了系统低温启动能力，公司最新产品YHTG-120已经基本达到我国2025年规划要求。虽然公司产品性能指标来看，已经处于领先地位，但是由于我国氢能与燃料电池产业技术发展阶段与产业化程度仍然落后与日本、美国等发达国家，公司产品现阶段技术水平仍然较氢能发达国家有一定差距。1.3业绩目前承压，长期增长态势不变公司营业收入逐年增加，燃料电池系统构成主营业务收入的主要部分。自2019年起，公司进入技术大规模产业化阶段，2019年营业收入同比增长50.25%，幅度较大。2020年到2022年，营业收入平均每年增长6150万人民币，公司营业收入增速从3.37%稳步增长至17.28%，国内燃料电池汽车产业已经从技术研发为主的阶段向示范运营和产业化推进阶段转变。公司主营业务聚焦于国内氢燃料电池行业，燃料电池系统营业收入占比自2018年至2022年保持在90%左右，该板块收入变化基本构成公司总营业收入变化的主要原因。从2018年到2022年，燃料电池系统营业收入总数从3.29亿增长至6.85亿，5年复合增长率为15.77%，显示氢能行业较强的发展潜力。虽然营业收入逐年增加，但公司在2019年上市后，亏损逐年扩大，其存在一定的发展阶段性原因。2019年归母净利润同比增加171.42%，盈利0.64亿元人民币，但2020年至2023年前三季度，公司依次亏损0.23、1.62、1.66以及1.93亿元人民币。亏损主要原因为：（1）燃料电池行业现阶段仍处于产业化初期阶段，市场规模较小；（2）公司始终坚持以研发驱动发展，持续较高水平的研发投入对当期经营业绩产生一定影响；（3）公司根据持续扩大的经营规模，相应的加大了在市场拓展及人才储备等方面的投入，以充分把握燃料电池市场规模化发展的机遇，员工人数从去年同期的812人增加到1014人；（4）为进一步夯实公司资产质量，公司对部分已不能满足客户市场需求或适配公司在售产品的存货及固定资产等计提了减值损失。面对上述影响公司管理层将采取措施积极应对，预计未来行业发展向好，市场需求的扩大将扭转亏损。自2018年至2022年，主营业务分产品毛利率总体都呈下降趋势，燃料电池系统毛利率维持在40%以上。对于燃料电池系统而言，毛利率下降阶段基本为2019年至2022年，主要系随着行业市场的竞争发展，系统成本下降导致公司销售定价有所下降。而零部件方面，毛利率在2019年后呈上升趋势，其收入主要由于根据客户的需求进行相应的配套。在技术开发服务方面毛利率的变动，主要系报告期内公司受托进行定制开发的业务增加或减少所致。自2018年到2022年，公司毛利率整体呈下滑趋势，主要由于氢燃料电池行业产业化进程逐步推进。亿华通毛利率逐年下降，已从2018年的50.96%下降到2021年的37.83%，并且在2022年也只回升了0.55个百分点。下降的主要原因是随着燃料电池技术的不断成熟与产业化，下游需求快速增长，企业产销规模不断扩大，上游供应链不断成熟从而降低零部件成本，以及市场参与者不断竞争，燃料电池的成本和价格都将快速下降，因此同行业其他企业也存在毛利润下降的趋势。但无论是与同行业还是锂电池行业其他企业相比，亿华通毛利率始终保持明显领先地位，主要由于公司议价能力较强。在氢燃料电池行业，从2018年到2022年，亿华通的毛利率基本始终与表7中列示出来的毛利率第二的企业保持19个百分点的差距左右，优势地位较为稳固。而相比于同为电动汽车电池重要方向的锂电池行业中的其他企业，亿华通毛利率同样保持较高的排位。与锂电池行业毛利率较高的宁德时代相比，亿华通毛利率从2018年至2022年依次高出18.17、16.18、15.87、11.55、18.13个百分点，相较于锂电池行业平均毛利率水平，亿华通也大体保持25个百分点左右的毛利率优势。公司目前处于商业化初期，产销规模小、议价能力较强，产品定价水平相对较高，未来随着燃料电池技术的不断成熟与产业化，预计无法持续保持较高的产品定价和毛利空间。公司经营活动产生的现金流量净额自2019年上市以来一直为负值，主要由于销售回款不达预期所致。亿华通2019年到2023年前三季度经营净现金流均为负值，且大体呈逐年减少的趋势，主要是因为随着公司营业收入规模的增长，应收账款和存货规模占用了大量营运资金。只有在2021年出现同比增加1.08亿元人民币的现象，主要由于该年公司销售回款情况有所改善，销售商品、提供劳务收到的现金同比增加3.10亿人民币。而经营净现金流在2022年达到-3.32亿人民币，主要原因是：（1）随着经营规模扩大以及为把握燃料电池市场规模化发展机遇，公司在人才队伍搭建等方面加大了投入，报告期内支付职工的现金流量同比增加8,512.26万元；2）报告期内公司销售回款同比减少8,314.75万元。并且，在2023年前三季度，公司经营性现金流达到了最低值-4.03亿元人民币，随着未来政府补贴的发放以及行业进入高质量发展轨道之后，其经营性现金流将逐步改善。2018年至2023年前三季度，公司期间费用率先降后升，整体管控良好。2018年至2020年，期间费用率逐年下降，说明公司期间费用投入的经济效益变好，公司对费用管控能力变强，有利于公司盈利，与2019年公司盈利同比上升相符合，而2020年业绩大幅下降导致亏损主要系2019年同期因丧失原控股公司张家口海珀尔控制权确认了6,345.82万元投资收益及2020年对申龙客车加大单项计提坏账损失比例所致。2020年后，期间费用率上升，直至2022年已达56%，主要由公司销售、管理和研发费用的增加所导致，而这主要是为了满足公司扩大经营规模及相关人才的储备、加大市场营销拓展力度和提升科技实力的需求。2023年前三季度，公司期间费用率达到108.98%的原因主要是因为其生产订单的销售确认主要集中在第四季度。公司流动比率和速动比率较高，资产负债率保持较低的水平。2018年至2023年前三季度，公司速动比率先升后降，但从未低于2倍，保持了一个较强的迅速偿债能力；流动比率在2019年达到峰值5.77倍，之后逐年下降至2023年前三季度的2.87倍，流动性较好，同时一个接近2倍的流动比率有利于兼顾企业的盈利能力。在企业负债风险方面，资产负债率在2018年最高，之后大体呈下降趋势，在2022年回升至27.49%，并在2023年前三季度小幅下降至27.31%，水平相对较低，风险较小，财务状况稳健。下游整车厂商强势，公司应收账款回款周期较长。为在全国范围内推广新能源汽车的应用，新能源汽车生产企业在销售产品时按照扣减补助后的价格与消费者进行结算，中央财政按程序将企业垫付的补助资金再拨付给生产企业。受上述补贴政策的影响，新能源汽车产业链上下游企业普遍呈现出不同程度的资金周转问题。在回款方面，由于整车厂在汽车产业链中处于相对强势的地位，导致公司存在受整车厂资金链影响较大、应收账款回款周期较长以及政府补贴流程周期长的情况，实际的回款周期普遍在1-2年左右或者更长。2.氢能政策频繁出台重点聚焦燃料电池应用燃料电池系统领域是氢能产业的中游，需要上、下游协同才能降低整个氢能行业的成本。燃料电池本质上是氢气下游应用的一个桥梁，研究燃料电池首先要了解氢能产业的现状。氢气可从水、化石燃料等含氢物质中制取，具有来源多样、清洁低碳、灵活高效、应用场景丰富四大特征，因而成为重要的工业原料和能源载体。氢能是指氢在物理与化学变化过程中释放的能量，可用于储能、发电、各种交通工具用燃料、家用燃料等。燃料电池产业与氢能产业具有强相关性，但是又并非完全重叠，燃料电池能否大规模推广取决于氢能产业，包括制氢、储运氢、加氢等环节成本能否降低。2.1国际：政策推动+企业发力，加速氢能发展进程海外国家为氢能产业的发展制定战略规划，重视其在实现碳中和绿色转型过程中的重要作用，加大了资金补贴力度。2023年3至6月美国发布了《美国国家清洁氢能战略路线图》、《氢能商业扩张之路》等相关政策，分别指出1）到2030年国内每年生产10万吨（MMT）清洁氢的战略机遇，到2040年每年生产20MMT，到2050年每年生产50MMT；2）通过多种政策措施支持，使得美国清洁氢技术将在未来3~5年内具有成本竞争力，明确到2030年，美国国内清洁氢产能可能从不足100万吨/年增至约1000万吨/年，从而实现清洁氢的全部潜力需要解决基础设施建设、需求不确定性、劳动力发展和大规模应用的其他挑战。在亚洲方面，今年6月日本政府在《氢能基本战略》中将包括燃料电池、电解水制氢设备在内的9项技术列为“战略领域”，将重点支持。韩国2至4月也发布多个促进碳中和的政策文件，氢燃料电池、氢燃料汽车等技术及应用受到重视。而在欧洲方面，据欧盟3月份发布的《净零工业法案》规定，欧洲氢能银行将在欧盟委员会InnovationFund8亿欧元的支持下，对可再生氢生产进行补贴。海外氢能领域项目进展加快，显示出氢能强劲的发展态势，领域代表性公司在技术产品等多方面建立广泛合作。2023年6月7日，阿曼的Hydrom已经签署了价值100亿美元的协议，与Posco-Engie财团和HyportDuqm财团签署了两个新的绿色氢能项目，投资额巨大。对于电解槽订单，2023年2月1日，ITMPower已经签署了两份合同，分别向林德工程公司出售100MW的PEM电解槽，这些工厂是全球最大的PEM电解槽。企业间资金和技术合作也有新进展，2023年2月2日，普拉格和庄信万丰将共同投资世界最大的（可从5GW扩展到10GW）CCM生产工厂。与此同时，燃料电池和电化学技术的全球领导者CeresPowerHoldingsplc与林德工程公司和罗伯特博世有限公司签署了合同，开始合作验证其SOEC技术的性能、成本和操作功能。2.2国内：中央加强支持力度，地方出台氢能规划20世纪50年代，中国氢能发展开始萌芽，成立了第一家从事氢气研究的机构——中国科学院长春应用化学研究所。60年代，大连化物所开始研制航天氢氧燃料电池，并于1978年设计制造出我国第一台碱性燃料电池。80年代，国家恢复了对氢燃料电池的研究支持。同时在国家计划层面，“八五”攻关计划除了安排电动汽车等方向性基础性技术攻关项目外，主要是对交通运输、能源原材料、资源开发和综合利用等领域的关键技术组织了会战，涉及面广。而在“九五”国家科技攻关计划中，“燃料电池技术”编号为124，与“电动汽车重大科技产业工程”并列于能源、交通领域项目表，重要性进一步提升。进入21世纪，中国氢能发展更具战略性和系统性。2002年，《“十五”国家高技术研究发展计划“863”电动汽车重大专项》确立了以混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车为“三纵”，以多能源动力总成控制系统、驱动电机和动力电池为“三横”的电动汽车“三纵三横”研发布局。2003年，中国加入了国际能源署（IEA）的氢能技术合作计划，加强了与国际社会在氢能领域的合作。2006年，《国家“十一五”科学技术发展规划》将氢能与燃料电池技术列入超前部署前沿技术，开展重点研究。2012年，《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》将燃料电池汽车纳入国家战略性新兴产业重点发展方向，推进燃料电池汽车的研究开发和示范应用，初步形成较为完善的产业化体系。2016年，《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》明确系统推进燃料电池汽车研发与产业化。2021年，“十四五”规划《纲要》提出，在氢能与储能等前沿科技和产业变革领域，组织实施未来产业孵化与加速计划，谋划布局一批未来产业。2020年9月，五部委发布了《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》。通知指出，针对产业发展现状，五部委将对燃料电池汽车的购置补贴政策，调整为燃料电池汽车示范应用支持政策，对符合条件的城市群开展燃料电池汽车关键核心技术产业化攻关和示范应用给予奖励，形成布局合理、各有侧重、协同推进的燃料电池汽车发展新模式。示范期暂定为四年。示范期间，五部委将采取“以奖代补”方式，对入围示范的城市群按照其目标完成情况给予奖励。国家设立了五大示范城市群，地方氢能发展注重区域协调、自主创新，以提高核心竞争力为目标。2021年，五大示范城市群相继获批，共涵盖47座城市，初步形成了“3+2”格局。在发展目标方面，各城市群都提出将提升自主创新能力，明确了氢能上下游产业发展规划。随着燃料电池汽车的应用推广和加氢站等基础设施的建设布局持续推进，将促进产业链各环节的规模化和商业化落地。在核心城市的牵头带领下，各示范区将依托城市群区域协调基础，发挥各地方集群优势，以提升整体竞争力，最终建成具有全球竞争力的燃料电池汽车产业技术创新高地。我们认为燃料电池汽车是当下的市场风口，也是推动燃料电池发展的重要力量，甚至是推动整个氢能产业发展的重要力量。根据《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》，是否给予奖励对于燃料电池额定功率、功率密度、系统低温启动能力、能量转换效率均有要求，这将促进整车厂商对于燃料电池系统产品性能的重视，亿华通作为京津翼示范城市群燃料电池系统集成商，未来四年将直接受益。据亿华通市场推广规划，公司于北京、上海、张家口、郑州、苏州、成都、滨州等燃料电池产业资源或氢能资源丰富的城市布局。3.质子交换膜燃料电池大有可为3.1氢能社会，燃料电池应用大放异彩回顾燃料电池发展史。1839年2月是第一个燃料电池原型的诞生日；50年后的1889年著名化学家路德维希·蒙德和他的助手卡尔·朗格尔成功进行了利用氢气氧气产生电流的实验，但是该电池的造价昂贵，并且重复性较差，性能衰减很快，实际应用手打了很大限制；1932年碱性燃料电池诞生；20世纪60年代初期，美国通用电气公司研制出质子交换膜燃料电池，并在其后的双子星座太空任务中得以使用。进入70年代，由于燃料电池在航天飞行中的成功应用和世界范围内能源危机的出现，提高燃料有效利用率的呼声日高，在这一期间，各国研究和发展的重点是以净化重整气为燃料的磷酸燃料电池和以净化煤气、天然气为燃料的熔融碳酸盐燃料电池。从20世纪80年代中期开始，与质子交换膜燃料电池有关的论文数量迅速增加，20世纪90年代后，质子交换膜燃料电池成了主流，高温燃料电池如固体氧化物燃料电池和高温熔融碳酸盐燃料电池的研究也在继续，而碱性燃料电池的研究从20世纪80年代开始就明显减少。进入21世纪，便携式燃料电池设备和民用燃料电池交通工具处于不断向前发展的过程中。燃料电池技术的发展和实际应用仍处在快速发展的阶段，我们有理由相信将来的氢能社会中，燃料电池技术将大放异彩。氢能燃料电池主要应用于三大领域：固定式领域、运输式领域和便携式领域。氢燃料电池因为其体积小，容量大的特点，最早被用于航天领域，随着技术发展，20世纪80年代，燃料电池作为中小型独立电源的应用逐渐凸显。燃料电池能够满足城市电网无法到达的场所的需求，在交通运输、便携式设备等领域萌发出可以预见的应用前景。进入21世纪，便携式燃料电池设备和民用燃料电池交通工具处于不断向前发展的过程中。燃料电池轮渡、燃料电池大巴、燃料电池轨道交通在许多国家和地区，尤其是欧洲、美国、中国、日本、韩国，有着相对成熟的战略部署和发展规划。运输领域正成为燃料电池的最主要应用。从装机量来看，据E4tech的统计，燃料电池固定式发电应用从2017年的222.3MW增加到2021年的347.6MW,平均年复合增长率为9.35%；运输领域燃料电池应用从2017年435.7MW增长到2020年1964.8MW，平均年复合增长率超过35.15%；便携领域燃料电池应用增长较少，每年应用不超过1MW。从占比来看，固定式发电燃料电池从2017年33.75%降到2021年15.03%，而运输领域用的燃料电池从2017年66.16%上升至2020年84.4%。3.2燃料电池种类繁多，质子交换膜燃料电池最具前景PEMFC为短期重点技术路线，SOFC在中长期储能领域有发展空间。燃料电池根据采用的电解质进行分类，可以分为碱性燃料电池（AFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC）、直接甲醇燃料电池（DMFC）、阴离子交换膜燃料电池（AEMFC）、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）。还可以根据温度对燃料电池进行分类，包括低温燃料电池、中温燃料电池以及高温燃料电池。当前我国的国产化主要集中在固体氧化物和质子交换膜燃料电池领域。固体氧化物膜燃料电池与国外技术差距较大，尚未进行商业化。亿华通所处燃料电池细分行业正是PEMFC，是目前最具前景的氢燃料电池技术路线。质子交换膜燃料电池占比不断攀升，装机量年复合增长率高达33.76%。从装机量的角度来看,质子交换燃料电池从2017年466.7MW上升至2021年1998.3MW，平均年复合增长率达33.76%；磷酸燃料电池从2017年81.0MW上升至2021年95.8MW，平均年复合增长率达3.41%；固体氧化物燃料电池从2017年85.2MW上升至2021年206.9MW，平均年复合增长率达19.42%；熔融碳酸盐燃料电池从2017年24.7MW下降至2021年11.1MW；其余类型燃料电池装机量不超过1MW。从占比来看，质子交换膜燃料电池从2017年70.87%上升至2021年86.39%，逐渐成为燃料电池中最主要的类型。4.质子交换膜燃料电池由表及里，技术链逐环解耦4.1系统：亿华通自主研发，厂商众多，竞争激烈质子交换膜燃料电池结构复杂，部分零部件技术要求高。质子交换膜燃料电池结构单元主要由膜电极组件和双极板构成，其中膜电极组件是由质子交换膜、催化剂与气体扩散层组合而成的，为反应发生场所，中间的质子交换膜起到了传导质子（H+）、阻止电子传递和隔离阴阳极反应的多重作用；两侧的催化剂层是燃料和氧化剂进行电化学反应的场所；气体扩散层的作用主要为支撑催化剂层、稳定电极结构、提供气体传输通道及改善水管理；双极板的主要作用则是分隔反应气体，并通过流场将反应气体导入燃料电池中，收集并传导电流，支撑膜电极，以及承担整个燃料电池的散热和排水功能。质子交换膜燃料电池工作时发生下列过程：1）反应气体在气体扩散层内扩散；2）反应气体在催化层内被催化剂吸附后被离解；3）阳极反应生成的氢离子穿过质子交换膜到达阴极与氧气反应生成水，而电子通过外电路到达阴极产生电子。由表及里，技术层层深入。亿华通针对质子交换膜燃料电池，坚持向开发策略，遵循由表及里的纵向开发路径，由燃料电池发动机系统向核心零部件逐步深入开展技术攻关，从公司成立至今，已完成了燃料电池动力系统、燃料电池动力模块和燃料电池电堆的自主开发与批量生产。神力科技作为公司子公司，基于电堆核心技术，将进一步开展电堆核心部件膜电极与双极板的自主研发活动。相较于传统燃油车或纯电动汽车动力系统，燃料电池发动机系统结构较为复杂。燃料电池发动机系统主要由燃料电池发动机、电压变换器(DC/DC)、车载氢系统等构成，其中燃料电池发动机主要部件包括电堆、发动机控制器、氢气供给系统、空气供给系统等。据美国能源部数据，就中重型商用车来说，燃料电池系统成本中电堆占比超过70%。目前，燃料电池行业内生产企业主要有亿华通、上海重塑、国鸿氢能、江苏清能、大洋电机、众宇动力等。其中，国鸿氢能燃料电池系统为5000台/年，东方电气、新源动力为1000台/年，江苏清能和众宇动力产能为2000台(套)/年。亿华通目前产能为10000套/年，产能利用率约50%。氢燃料电池装机量波动变化，目前燃料电池装机量还处于很低的水平。截至2021-2023年1-11月，中国氢燃料电池装机量呈上升态势。从装机功率来看，2021年到2022年，中国燃料电池装机量从173MW提升至492.1MW，同比增长184%，而2023年装机量为520MW,同比增长仅为6%，主要是因为2023年市场疲软所致，但随着2024年中央开始实施更多经济刺激计划，燃料电池装机量有望在今年下半年提升。据高工氢电数据显示，2023年前三季度中国氢燃料电池系统装机量TOP5企业为捷氢科技、亿华通、重塑集团、国鸿氢能、国氢科技。2022年氢燃料电池系统装机量集中度CR5为67%。4.2电堆：发动机系统心脏，子公司神力科技自主研发根据PEMFC反应的热力学特性，考虑到极化和效率因素，单节电池输出电压范围通常在0.5～1.0V之间。在实际应用中，需要将一定数量的单体电池（简称单池）通过一定的设计进行组合，以达到功率、电压和电流等电器应用要求，从而形成了PEMFC电堆（简称电堆）。燃料电池电堆是发动机系统的核心部件，是氢气和氧气发生电化学反应及产生电能的场所，在燃料电池系统中的成本占比高达60%以上。鉴于单个燃料电池单元输出功率较小，实践中通常通过将多个燃料电池单元以串联方式层叠组合构成电堆来提高整体输出功率。因此，电堆是由双极板与膜电极交替叠合，各单体之间嵌入密封件，经前、后端板压紧后用螺杆拴牢，构成的复合组件。电堆的不同机械结构决定了电堆的基本功能。在电堆工作过程中，电池结构中伴随着燃料、氧化剂及冷却剂等流体的输入与输出。因此，在电堆的结构设计中，需要重点考虑流体的分配和密封问题。此外电堆作为动力输出源，通常需要具备着高电流和高电压，因而电堆的电气绝缘设计也是其基本功能要求之一。在实际应用中，电堆的设计需要充分考虑系统集成的需求。例如在汽车应用中，电堆设计需要兼顾燃料经济性、动力、可集成度以及成本，包括提升电堆发电效率以保证整车经济性，提升电堆和系统功率密度以及操作温度，以便于汽车的集成应用，以及控制整个燃料电池系统的成本。在此逻辑上，回顾电堆的性能发展历程，我们发现一方面电堆性能不断提升，特别是高电流密度的性能提升更为明显；另一方面电堆的水管理方式实现了由阴极水管理逐步向阳极水管理的发展。综合电堆设计的关键因素，我们发现电堆技术发展趋势为：1）功率密度越来越高，有利于整车的高效集成及经济性要求；2）电堆操作温度逐步提升，利于整车热管理系统的设计；3）电堆空气计量比降低，有利于降低系统辅助功耗；4）消除了对空气增湿的需求，简化了系统复杂度，同时也降低了系统成本。提高燃料电池性能首要目标就是降低燃料电池极化。电池反应中的极化现象导致电池效率降低，极化来源包括氢燃料和氧还原剂的电催化反应、电子和质子传导以及反应气体、产物水的传质过程等。极化主要分为三种：1）活化极化，由于电极表面上电化学反应的动力学限制而产生的，活化极化与电化学反应速率直接相关，通过提高催化剂活性，可以降低活化极化；2）欧姆极化，主要由燃料电池催化层、集流体内电子、聚合物膜和质子传导时的抗阻引起的，其中膜的欧姆极化占有主要份额。3）传质极化，主要是由于反应界面上反应气体传质速度不能满足电极反应的需要而引起的，合理的孔道结构、表面亲/疏水性质适当的气体扩散层是降低传质极化的关键。电堆系统具备国产化能力，神力科技是自主研发电堆的代表。我国燃料电池电堆有两种发展路径，一是独立自主开发，二是引进国外先进技术并转化。大连新源动力和上海神力是国内独立自主开发电堆的典型代表。国鸿氢能是引进国外先进技术并转化的典型代表，从国外引进技术主要来源于巴拉德。自2020年开始，国内多家企业大功率和高功率密度电堆集中推出，产品迭代速度加快，国内氢电市场竞争态势初步形成。燃料电池电堆市场竞争将更加激烈，受政策影响，出货量将继续大幅上升。据高工氢电数据显示，2020年国内车用燃料电池电堆出货量为320MW，同比增长77.8%，并在2021年与2022年连续两年高速增长，分别达到757MW和1180.92MW。出货功率大幅增长的主要原因为示范城市群政策发布，中央财政补贴“先到先得”，示范城市群审核通过率大的地区已经释放订单，同时部分区域因为默写项目到期释放批量订单。从市场集中度来看，2020年CR5为69.4%，较2019年降低16.6%，目前市场区域性订单多，同时批量供货的竞争者开始增多，市场竞争开始由一向多发展，市场集中度在未来2～3年内仍会下降。神力科技助力亿华通摆脱进口依赖。亿华通于2015年收购神力科技，目前拥有约37%的股权。神力科技作为自主研发电堆的代表，自2018年以来，实现电堆国产化，不断提高自主配套比例。公司自2016年电堆采购中进口占比85.54%，下降至2019年的16.39%，虽然2020年进口占比上升，主要原因是由于与丰田汽车的合作逐步深入开展所致，但亿华通目前不存在对进口电堆的依赖。神力科技为电堆行业领头企业。据势银能链数据，截至2023年上半年公司装机量排名第二，之前2021年与2022年公司装机量均排名第一，我们认为未来随着的趋势不断增强，神力科技作为少数拥有电堆自主研发能力的企业，其核心竞争力将不断显现。4.3膜电极：电堆的重要组成部分，联合成立亿氢科技自主研发膜电极是电堆的核心组件，其制备工艺也始终是燃料电池领域的核心技术之一，是燃料电池内部能量转换的场所。膜电极主要由质子交换膜、催化剂层和其气体扩散层组成，燃料电池的电化学反应在膜电极中，具体为：反应气体H2，O2分别通过阳极、阴极扩散层传递到阳极、阴极侧的催化层中，H2在阳极催化层的三相界面处在催化剂的作用下失去电子，形成H+；H+通过质子交换膜传递到阴极侧，在阴极侧催化层与O2结合生成H2O，H2O通过扩散层传递到流场中，随后排出燃料电池；而电子则通过导电材料形成电的回路。由上述可知，膜电极内部的传递通道有：质子传输通道、水通道、气体通道与电子通道。前文所提及的传质极化与膜电极的传递过程相关，适宜的传质通道有利于降低传质阻力。膜电极按催化剂初始喷涂载体可分为气体扩散电极（GDE）和催化剂覆膜催化层电极（CCM）两种模式。GDE模式是将催化剂喷涂于气体扩散层上，然后热压夹住中间的质子交换膜。CCM模式(催化剂涂层质子膜)是将催化剂直接喷涂在质子交换膜上，然后再覆上气体扩散层，因材料利用率高而成为行业趋势。CCM模式又可进一步分为转印法、超声波喷涂法和卷到卷狭缝挤压法。目前而言，第一代双面转印CCM工艺和第二代阴极直涂阳极转印工艺仍继续被采用。丰田采用卷到卷狭缝挤压法进行膜电极的生产。双面喷涂法在解决了质子交换膜在膜电极制备中的溶胀、收缩、起皱问题后，其更高的生产效率优势将得以充分显现。膜电极制备中的催化剂料、溶剂类型和比例、浆料整体粘度、喷涂模具、涂布角度诸多因素影响着膜电极的产品质量和性能。有序化膜电极因其助于提高电极中催化剂的利用率、降低Pt的用量以及增加反应的三相界面，近年来其应用研究也在不断深入。膜电极国产性能与国际相当，专业特性有差距。根据DOE的测算，在大规模生产（50万台/年）的情况下，膜电极占质子交换膜燃料电池成本的60%。国产膜电极性能与国际水平接近，但专业特性上（例如铂载量、启停、冷启动、抗反极等）与国际水平还有一定差距，批量化生产工艺和装备差距较大。长期以来，我国膜电极技术水平远远落后于丰田等公司国际一流水平，至今膜电极仍严重依赖进口，是制约我国燃料电池产业发展的关键因素之一。在国家重大科技项目持续支持下，近两年来，随着氢燃料电池汽车产业发展提速，市场需求倒逼技术进步，我国膜电极技术水平大幅提高，在工业化生产水平、功率密度、使用寿命等核心关键技术指标等方面大幅缩小了与国际一流水平的差距。目前膜电极与国外差距主要体现在铂的利用效率不足，单位铂载量较高，其他各项指标都已接近甚至领先。国内一线企业：鸿基创能，鸿基创能是国内首家实现氢燃料电池膜电极产业化的企业，一期产品Hykey1.0成本比市面主流膜电极低20%-30%，当在1.5A/cm2的条件运行时，膜电极产品功率密度可超过1W/cm2，有些工况条件下甚至可以达到1.4W/cm2；结合超长的使用寿命和最长120分钟的抗反极能力，铂载量为0.45mg/cm2，较国外3m仍有明显差距，正在开发的第二代产品Hykey2.0铂载量为0.35mg/cm。2022年中国市场氢燃料电池膜电极主要有四类来源渠道：1）国外膜电极企业，主要企业为巴拉德、Gore、JM等；2）国外电堆企业通过电堆供应，主要企业为丰田、Nuvera、IllumingPowerInc.、PowerCell、爱尔铃克铃尔；3）国内膜电极企业，主要企业为鸿基创能、武汉理工氢电、擎动科技、亿氢科技等；4）国内氢燃料电池电堆供应商自建膜电极生产线的企业有未势能源、清能股份、新源动力、明天氢能、爱德曼氢能、国电投氢能、东方氢能等。据高工氢电数据显示，2022年国内市场膜电极出货量为20万m2，同比增长50%，增长主要动力来自下游电堆生产量增长。亿氢科技是我国膜电极代表性公司。亿氢科技成立于2019年6月，由亿华通、东岳集团、水木清华联合创办。目前亿华通持股15.76%，公司董事长张禾是亿华通的董事、副总经理、核心技术人员，公司创始人为贺萍博士，具有18年的巴拉德膜电极开发经验。公司从无到有，建立了一套完整的材料分析测试和管理体系，公司拥有全面的膜电极产品性能测试、寿命加速测试手段和装备。2020年亿华通向亿氢科技采购膜电极约1620万元，均为神力科技定制化开发的膜电极，可见双方合作以实质性落地。自亿华通联合成立亿氢科技以来，公司膜电极进口采购占比逐年下降，对进口依赖不断下降。目前，亿华通不存在对进口膜电极的依赖。4.4双极板：电堆的重要组成部分，联合丰田，双线并行双极板是燃料电池电堆的“骨架”，在电堆中起到均匀分配气体、排水、导电、导热的作用，约占整个燃料电池60%的重量和15%的成本，对性能的优劣直接影响电池的输出功率和使用寿命。双极板的功能决定了它对材料的要求，不仅要求双极板材料与电解质存在化学相容性，有较低的接触电阻和体电阻，致密性好，不能透过氢气和氧气，同时要求材料有足够的强度。另外，为尽可能降低电堆的重量、要求双极板材料重量轻且制备简单，利于提高燃料电池系统的能量密度。从双极板的材料构成分类来看，当前石墨双极板（含石墨复合双极板）依然是市场应用的主流，但金属双极板用量正快速增长。2020年市场规模占比高达65%，金属双极板用量快速增长，2020年市场占比达35%。石墨双极板具有优异的耐蚀性、化学稳定性和高导热性，PEMFCs的双极板传统上使用石墨制造。但是，石墨高成本、低机械性能和由其微观结构决定的工艺性不佳，限制了其进一步应用，并驱动了替代方案的探索。复合材料，包括碳／碳复合材料、热固性复合材料和热塑性复合材料是一类主要的石墨极板替代材料。金属也是一类主要的极板替代材料，在导电性、力学性能、加工性能上具有很大的优势，可以制造更薄的极板和更精细的流场，从而获得高功率密度和更低的量产成本。可以发现，极板材料的发展从石墨到复合材料再到金属是一个从昂贵的纯石墨到较少石墨的复合材料直到不含石墨的金属的过程。确切来讲，其发展过程表明，降成本是极板材料和极板发展的一个支配因素，同时兼顾其他性能要求。从双极板的加工工艺来看，现阶段石墨双极板的加工形式有CNC和模压两种，2020年采用CNC工艺路线的石墨双极板市场规模占比达到85%，仍是当下的主流；另一方面，采用模压工艺的石墨双极板市场占比从2019年的不足10%，提升到15%左右，有了显著的增长。与机加工石墨板相比，模压复合石墨板最大的优势在于耗时短、效率高、抗弯强度好，更符合燃料电池商业化大批量生产的要求，从2020年开始，不少电堆企业开始布局模压复合石墨双极板。金属双极板则按照企业的加工能力分为全线定制化开发、金属板冲压代工、涂层代加工等不同形式，其中全线定制开发的金属双极板市场规模占比超过90%。从布局双极板的企业来看，石墨双极板企业在我国的华东、华南、华中、华北和东北都有所分布，其中华东地区的双极板企业数量最多，也是国内石墨双极板和金属双极板生产最为集中的地区。国内主要的石墨双极板企业上海弘枫、上海弘竣、浙江华熔和金属双极板企业上海治臻都位于华东地区；华南的嘉裕碳素，华中的长海电堆、武汉喜玛拉雅都涉足布局双极板。亿华通将采取“自主石墨板+国际金属板”的双技术路线。2021年3月亿华通与丰田合作，设立华丰燃料电池有限公司，公司于6月成立。亿华通持股50%，神力科技电堆产品主要采用石墨板的技术路线，而丰田采用的是金属板电堆，研发水平国际领先。我们认为此次合作，亿华通将吸收丰田金属双极板核心技术和制作工艺，未来公司将采取双技术路线并行的发展路径。5.燃料电池借力蓄势，下一个万亿级市场5.1燃料电池用于商用车率先突破，与锂电池形成互补目前我国交通运输领域主要运用锂电池、燃料电池等新能源产品代替传统燃油发动机以缓解碳排放带来的环保压力。燃料电池与传统发动机在燃料、反应方式、能量释放、反应残余等各方面均与传统发动机不同：1）燃料电池通过氢气与氧气的非燃烧电化学反应产生电能，反应残余为水；2）传统发动机通过燃烧汽油释放大量热量使气缸内空气剧烈膨胀以推动活塞机械做工，反应残余包括水及CO2、CO、SO2等多类温室气体及污染物，且燃烧反应导致内燃机整体能量转化效率低。因此，燃料电池与传统发动机属于完全不同的两类动力系统，燃料电池具备运行中零排放、高效率等优异特性。燃料电池可与锂电池形成互补。燃料电池发动机实际为可移动发电装置，在运行过程中使用车载储氢装置携带氢燃料通过电化学反应发电；锂电池本身为电化学储能装置，其充放电过程为锂离子与正负极材料间可逆的电化学反应，燃料电池发动机系统与锂电池汽车动力系统在运行过程中均不存在污染排放，可作为燃油发动机的良好替代被应用于整车中，缓解燃烧燃油与碳排放带来的环保压力。商用车将成为燃料电池应用的主要场景，短期以客车及中轻型物流车为切入，中长期以重卡为主体。据前文分析，燃料电池下游应用广泛，除了交通运输，还有建筑，发电，便携式电池等领域，我们认为交通运输领域的应用为未来核心增量。商用车存在较多固定路线场景，对于加氢站需求少，其应用场景和所需条件更适合燃料电池的技术特点和产业基础。纯电动汽车基于锂电池本身电能充放特点，在中短距离运输中拥有良好的适用性。在经过多年发展后目前我国纯电动汽车已具备较为完善的产业链体系、商业化推广基础和配套充电设施基础，规模效应使得纯电动汽车在成本方面较燃料电池汽车具备一定优势。综上，从应用场景来看，燃料电池汽车更适合用于长途、大型、商用车领域，将与纯电动汽车长期并存互补，形成差异化应用场景布局；从发展阶段来看，现阶段纯电动汽车商业化程度较高，显著的规模效应导致纯电动汽车在关键技术成熟度、系统成本、配套基础设施普及化程度上均领先于燃料电池汽车。从市场发展阶段来看，燃料电池汽车处于发展起步期。我们认为2020～2025年燃料电池车将处于发展起步期，在这一阶段氢燃料成本仍然较高，燃料电池系统成本也较高，整体产业发展需要依靠政策补贴。未来随着燃料电池技术进步与产业化的不断推进，燃料电池汽车的购置