現在我們談起新能源車,基本上指的都是純電動車或者各種混動車型。其實呢,新能源汽車不只是電動汽車(BEV),它還包括一個非常重要的品類——氫能源汽車(FCEV)。
(資料圖)
隨著“雙碳”戰略的實施,我國氫能產業發展駛入“快車道”,以燃料電池汽車為代表的交通領域成為重要突破口。氫燃料電池則被認為是未來清潔環保的理想技術,也是終極新能源動力解決方案。
一、什么是氫燃料電池?
氫能,即通過氫氣和氧氣的化學反應來產生能量,是一種清潔脫碳、應用場景豐富的二次能源,當下新能源的重要代表。
從氫能應用來看,其既能通過燃料電池等替代一部分傳統化石能源作為燃料直接使用,即“燃料化”利用;又是油品質量升級、煤制清潔燃料化石能源清潔利用的重要原料,即“原料化”利用。
在道路交通領域中,氫能憑借零污染、可再生、加氫快、續航足等優勢,被譽為車用能源的“終極形式”。這些優點使得,氫燃料電池在未來非常有可能會取代鋰電池,解決國內鋰鋰資源稀缺,被國外“卡脖子”的問題。
二、氫能產業鏈
氫能產業鏈可以分為上游制氫、中游儲運、中下游的加氫站、下游應用包括作為燃料,用于氫能源車等應用終端,還包括作為原料,用于合成氨、原油加工等石油化工產業。
1.上游(制氫)
制氫方式按原料劃分主要包括化石燃料制氫、工業副產制氫、電解水制氫等三種方式。其中,以化石燃料制取的氫氣成為“灰氫”,成本最低,工業副產在制氫過程中增加了碳捕捉和貯存(CCS),制出的氫氣成為“藍氫”,電解水制氫因零碳排放,被稱為“綠氫”。
目前我國仍然以化石燃料制氫為主,占比約64%,工業副產、電解水制氫分別占32%、4%。但事實上只有綠氫(可再生能源電解制氫)才是真正零排放制氫方式。而現在的綠氫,尚處商業化早期,生產、運輸和使用,都存在較大瓶頸。
目前布局制氫設備的公司主要有:美錦能源、航天工程、陽煤化工等。
2.中游儲運
氫氣儲運主要分為氣態、液態、固態三種方式。目前高壓氣氫長管拖車是國內技術最成熟,使用最廣泛的儲運方式,但該技術僅適用于短途小規模運輸。未來,適用于固定站點式、長途超大規模的氣態管道運輸,以及安全高效的固態儲氫方式將有望成為發展趨勢。
目前布局氫儲運設備的上市公司有:中集安瑞科、厚樸股份等。
3.下游(加氫站)
目前,中國加氫站參與主要包括加氫站設備制造商、專業加氫站建設運營商、氫能源汽車及其零部件制造商三類。設備約占加氫站建設成本的70%,目前中國加氫站核心設備(壓縮機)主要依賴進口,其他設備基本實現國產化,加氫站建設成本有效降低。
布局氫儲運設備的上市公司有:厚普股份、中國石化、衛星石化、京城股份等。
燃料電池系統市場集中度較高。2020年燃料電池系統CR3和CR5分別為45%和68%,2021年,燃料電池系統CR3和CR6分別為63%、74%,集中度回升至2019年水平。
2021年燃料電池系統銷量前五名企業為億華通、海卓動力、鴻氫動力和上燃動力、濰柴動力。相較于2019、2020年,僅億華通一直處于領先地位,且頭部效應逐漸增強,其余企業市占率均發生較大變化。
目前燃料電池的產業競爭格局尚未明朗,預計隨著氫燃料電池市場規模的擴大、參與者的增加和產業化進程的加速,優質龍頭企業將快速成長并形成競爭壁壘,具備成本競爭力、訂單資源、成果轉化及技術創新能力、售后響應體系的企業將逐步建立護城河。
三、燃料電池系統是降本之關鍵
氫能源汽車的普及需要攻克的難點最主要的就是三個:加氫站的建立、氫氣罐的安全性、燃料電池的成本。在這三點中,最突出的問題就是燃料電池的成本問題,成本端也是未來市場炒作的方向。
氫能源車相比傳統燃油車多了燃料電池系統、車載系統兩部分。目前,燃料電池系統各類零部件均有國內企業布局。
從技術層面看,我國在燃料電池系統集成、電堆系統集成、DC/DC轉換器等領域已經較為成熟,但膜電極組、雙極板、空氣壓縮機、氫氣循環泵、管路、減壓器等關鍵零部件仍然依賴進口。目前布局的企業主要有上汽集團、長城汽車、濰柴集團、北方稀土、貴研鉑業、億華通等。
氫燃料電池目前“卡脖子”的關鍵技術就是氫能的催化劑。催化劑核心材料長期依賴進口,導致其占據很大一部分成本,制約了我國氫能產業的自主發展。我國需要自主研發氫的燃料電池相關的催化劑專利,才能從源頭上解決氫能源的第一道關。
目前氫燃料電池的催化劑主要分為三個大類:鉑(Pt)催化劑,低鉑催化劑和非鉑催化劑。
雖然國內目前以進口國外催化劑為主,但也有很多國內企業在迅速發展,如中自催化、貴研鉑業、濟平新能源、擎動科技、中科科創、武漢喜瑪拉雅光電、南京東焱氫能源、西安凱立新材料等等,去年6月華昌化工也宣布進入催化劑領域,已初步形成打破國外壟斷之勢。
四、總結
總體來看,氫燃料電池汽車行業充滿了不少機會。目前這個行業還處于起步階段,技術還不成熟,未來隨著氫能產業規劃的落地、燃料電池技術的不斷迭代、核心材料的國產化,燃料電池成本有望快速下降,逐步進入市場化進程。可以多關注一下具備核心技競爭力的燃料電池電堆及系統供應商如億華通、濰柴動力等。
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來源:飛鯨投研