氢能源产业报告,燃料电池系统产业链跟踪:亿华通、国鸿氢能……(2023年12月)_社会热点_资讯

氢能源产业报告,燃料电池系统产业链跟踪:亿华通、国鸿氢能……(2023年12月)

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燃料电池，是一种能量转换装置，通过电化学反应，将氢气的化学能转换为电能。

氢能源的大产业链，核心分为氢气供应系统、燃料电池系统、下游应用三大环节。之前对氢气供应系统，我们在《产业链地图》有过多篇覆盖，本篇报告，主要围绕燃料电池系统展开。

图：燃料电池系统工作原理，来源：卡车之家

燃料电池这个行业的历史，可以追溯到1839年。

1839年，英国物理学家William Grove将两个铂电极的一端放入硫酸溶液中，另一端分别放在氢气和氧气中，检测到铂电极之间的电流流动。Grove把它称为“气体电池”。

从1921年开始，英国、德国、美国等国的科学家陆续开发出使用不同反应气体、不同电解质的燃料电池——1921年德国科学家Baur制造出首个熔融碳酸盐燃料电池、1939年英国工程师Bacon制作出一个以热氢氧化钾溶液为电解质的碱性燃料电池、20世纪中期美国科学家Grubb和德国科学家Niedrach开发出了聚合物电解质燃料电池（PEMFC，本文研究的主要技术）。

20世纪中下期，燃料电池开始了实际应用——1958年英国科学家Bacon制造出一台用于英国皇家海军潜艇的碱性燃料电池、1959年德国科学家Harry Ihrig制造的燃料电池堆用于拖拉机、1966年通用汽车公司推出了全球首款燃料电池汽车Electrovan。

20世纪80年代初，加拿大Ballard公司将全氟磺酸离子交换膜用于PEMFC，这种膜拥有良好的热稳定性、化学稳定性和离子传导特性，大幅提升了PEMFC性能。这对燃料电池行业，是一个划时代的进步。

从此，燃料电池汽车开始快速发展。1993年Ballard制造出的质子交换膜燃料电池汽车，碳排放为零，时速至高可达72km/h。2007年，本田宣布量产FCX Clarity，是首款量产的燃料电池汽车。

2014年，是燃料电池汽车商业化元年，现代的Tucson FCV和丰田的Mirai实现量产并推向市场。

截至如今，2022年底，全球氢燃料电池汽车保有量为6.75万辆，国内氢燃料电池汽车保有量为1.23万辆，占比18.22%。从氢燃料电池汽车销量来看，2022年全球实现销量17926辆，其中我国实现销量3367辆，占比18.78%。

图：产业链图谱
来源：并购优塾

氢燃料电池产业链的各个环节，包括：

上游——主要包括燃料电池零部件和核心原材料。零部件包括膜电极、双极板等，核心原材料包括质子交换膜、催化剂、气体扩散层。国内已经可以实现膜电极、双极板的自主生产，但核心原材料依然依靠进口：

1、催化剂——催化剂供应商主要包括日本田中贵金属、英国庄信万丰、比利时优美科。根据36Kr数据，国内90%的已运营燃料电池车使用进口催化剂。国内催化剂生产厂商包括贵研铂业、中自环保、中自科技；

2、质子交换膜——美国戈尔占据超八成市场份额。国内生产厂商包括东岳集团、东材科技、泛亚微透、万润股份；

3、气体扩散层——全球生产厂商数量较少，主要包括日本东丽、美国AvCarb、德国SGL。国内生产厂商包括通用氢能（未上市）、金博股份、江苏天鸟（未上市）等。

中游——主要是燃料电池电堆及燃料电池系统的生产。生产厂商主要包括亿华通、国鸿氢能、捷氢科技（未上市）等。2022年，燃料电池系统装机量CR5为66.3%，其中亿华通、鸿力氢动（国鸿氢能全资子公司）市场份额分别为21%、13%。而2023前三季度，CR5为52%，其中捷氢科技、亿华通、国鸿氢能市占率分别为14%、14%、9%。需要注意的是，目前氢燃料电池汽车仍处在商业化发展初期，个别大订单会对市场格局产生较大影响，未来竞争格局仍有可能产生变化。

图：2022年燃料电池系统装机量占比
来源：光大证券

图：2023年前三季度燃料电池系统装机量占比
来源：国信证券

下游——燃料电池的应用场景包括分布式电站、交通等。目前，商用车是燃料电池主要的应用方向，整车厂商包括中国重汽、一汽解放、福田汽车、东风汽车、宇通客车等。和中游系统竞争格局类似，整车市场虽然集中度也比较高，但单个公司的市占率波动较大。

2022年，燃料电池车销量CR5为54%，宇通客车、福田汽车的市占率分别为16.1%、13.2%；2023年上半年CR5为44%，集中度有所下降。其中，佛山飞驰市占率为11%，其次是东风汽车，占比为10%。

图：整车销量市占率
来源：光大证券

从产业链上的参与者近期的增长情况来看：

亿华通——截至2023年Q3，实现收入2.93亿元，同比增长-24.90%，归母净利润-1.93亿元，同比增长-104.04%。

国鸿氢能——2023年1-5月，实现收入1.43亿元，同比增长147.49%，归母净利润-0.86亿元，同比增长45.20%。

从机构一致预期增长和景气度来看：

图：机构一致预期增长和景气度情况
来源：Choice、并购优塾

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（一）

氢燃料电池，并不是传统意义上“储存电能”的电池，它和燃油发动机类似，是一种能量转换装置。但和内燃机不同的是，氢燃料电池的能量转换过程不涉及燃烧——通过电化学反应，直接将氢气的化学能转换为电能。整个化学反应的产物只有水，所以从根源上消除了碳排放。

图：燃料电池技术路线对比
来源：浙商证券

根据电解质和燃料的不同，燃料电池可被分为碱性燃料电池（AFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）等不同类型。其中，质子交换膜电池（PEM）是目前燃料电池系统的主流技术路线。

根据E4tech数据，2020年PEM燃料电池全球装机量为1029.7MW，占全球燃料电池总装机的78.08%。

图：氢燃料电池汽车构成
来源：亿华通招股说明书

氢燃料电池系统，包括燃料电池发动机、车载氢系统、电压变换器和冷却系统等。其中，核心是发动机，由电堆、氢气供给系统、空气供给系统、发动机控制器及附件构成。其中，电堆是发动机核心，由多个PEM电池串联构成。

图：氢燃料电池系统拆解，图：国联研究所

从价值占比来看：燃料电池系统占整车成本（不包括储氢系统）60%、电堆占燃料电池系统成本的比例也为60%左右。

电堆，主要由两大部分构成——膜电极（MEA）和双极板，此外还有密封圈、紧固件作为配套配件。

电堆中膜电极占比较高，其组成部分催化剂、质子交换膜、气体扩散层的占比分别为36%、16%、12%。目前，催化剂、质子交换膜和气体扩散层主要依赖进口，而膜电极、双极板等零部件已经实现国产化。

其中膜电极（电堆核心中的核心）由质子交换膜、催化剂与气体扩散层组成，它是反应发生场所；双极板是带流道的金属或石墨薄板，主要作用是通过流场给膜电极组件输送反应气体，同时收集和传导电流并排出反应产生的水和热。

图：PEM电池单元结构
来源：亿华通招股说明书

整个反应过程，是氢气在气体扩散层内扩散——氢气在催化层内被催化剂吸附后离解——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，电子通过外电路到达阴极产生电。

PEM电池和其他燃料电池相比，有以下优势：

1、工作温度低——工作温度通常低于100℃，属于低温燃料电池，适合车用；

2、启动时间短——启动时间小于5秒，其余技术路线启动时间明显较长；

3、电解质为固体质子交换膜，与同样可低温运行的碱性燃料电池相比，没有电解质泄露风险；

4、功率密度高——PEM电池的质量功率密度和体积功率密度均比较高。

质量功率密度（kW/kg）和体积功率密度（kW/L）分别代表单位质量、单位体积下电堆或系统的输出功率，是燃料电池系统的核心参数。

同样功率的电池，高质量功率密度意味着电池更轻，可以增加整车的有效载荷，而高体积功率密度则意味着电池占据的空间更小，可以增加整车的可用空间。因此，PEM燃料电池更适用于整车开发，是目前车用燃料电池的主流技术方案。

（二）

从收入规模看，2022年，国鸿氢能（7.48亿元）>亿华通（7.38亿元）。

从收入构成看：

亿华通——主要业务是氢燃料电池系统的销售，2022年系统销售占收入的比重为92.74%

图：收入结构（单位：亿元）
来源：并购优塾

国鸿氢能——和亿华通收入结构相似，主要业务是销售氢燃料电池系统，2022年系统销售占收入的比重为97.86%。

图：收入结构（单位：亿元）
来源：并购优塾

（三）

图：归母净利润增速（单位：%）
来源：并购优塾

这个赛道，从近期增长情况来看：

一、亿华通——2022年，实现营业收入7.38亿元，同比增长17.28%，归母净利润-1.66亿元，同比增长-2.80%。2023年Q1-Q3，实现收入2.93亿元，同比增长-24.90%，归母净利润-1.93亿元，同比增长-104.04%。

图：季度归母净利润及增速（单位：亿元、%）
来源：并购优塾

二、国鸿氢能——2022年，实现营业收入7.48亿元，同比增长63.73%，归母净利润-2.73亿元，同比增长61.11%。2023年1-5月，实现收入1.43亿元，同比增长147.49%，归母净利润-0.86亿元，同比增长45.20%。

图：半年度归母净利润及增速（单位：亿元、%）
来源：并购优塾

亿华通和国鸿氢能都还未实现盈利，根据相关公告，它们的亏损原因相似——一是随着规模扩大，业务推广费用、销售及行政人工成本增加；二是整个行业仍处于商业化初期，市场规模小，还未形成规模效应，而研发费用、管理费用、销售费用较为固定；三是资产减值损失较多，主要包括存货减值损失（产品更新换代较快）、应收账款减值损失（比如2021年，亿华通将申龙客车和中植汽车（淳安）应收款项坏账损失的计提比例至 90%）。

根据亿华通、国鸿氢能的招股书披露，它们均预期在未达到规模效应之前，亏损会一直持续。

（四）