燃料電池產(chǎn)業(yè)分析報(bào)告（深度分析）

燃料電池星星之火，正待燎原：2014年11月豐田發(fā)布燃料電動(dòng)車(chē)Mirai，2015年1月，豐田宣布在范圍內(nèi)開(kāi)放5680項(xiàng)技術(shù)，其中包括Mirai的1970項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。豐田一些列動(dòng)作表明其在燃料電池汽車(chē)技術(shù)上已趨成熟，正進(jìn)入技術(shù)優(yōu)化和商業(yè)生態(tài)構(gòu)建階段。在我國(guó),以國(guó)鴻氫能與Ballad合作為代表的“市場(chǎng)換技術(shù)”模式已經(jīng)落地，并計(jì)劃在兩年內(nèi)投放3000套燃料電池系統(tǒng)，同時(shí)福田汽車(chē)公告斬獲北京有車(chē)租賃100輛歐輝氫燃料電池電動(dòng)客車(chē)訂單等消息亦顯示國(guó)內(nèi)燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化已悄然開(kāi)啟。

具備高能量密度特性,氫燃料電池市場(chǎng)潛力巨大：氫燃料電池通過(guò)氫氣和氧氣電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能（核心部件為雙極板、電解質(zhì)、擴(kuò)散層、催化劑），具有*的能量密度并兼具*特點(diǎn)，無(wú)疑是我們所追求的潛力能源利用方式。在燃料電池汽車(chē)、鋰電池增程汽車(chē)、無(wú)人機(jī)、IDC等領(lǐng)域潛力巨大，根據(jù)富士經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)未來(lái)十年燃料電池市場(chǎng)空間將達(dá)到3400億元以上。

工業(yè)廢氫利用可顯著降低氫使用成本，美國(guó)已規(guī)劃電堆成本下降目標(biāo)：美國(guó)計(jì)劃在2020年實(shí)現(xiàn)非重整法（電解法、生物法等）加氫平準(zhǔn)用氫價(jià)格降至10美元/kWh。電堆成本方面,在50萬(wàn)套80kW電池系統(tǒng)產(chǎn)量規(guī)模下，實(shí)現(xiàn)由2015年的53美元/kW（合3.01萬(wàn)/套），下降至2020年40美元/kW（合2.34萬(wàn)/套），并期望zui終達(dá)到30美元/kW（合1.75萬(wàn)/套）。此外,當(dāng)前我國(guó)每年大約有10億立方米的廢氫被排放，能產(chǎn)生電能約130億度電，若將其在燃料電池側(cè)加以利用,經(jīng)濟(jì)價(jià)值巨大。

政策力挺燃料電池技術(shù)，購(gòu)車(chē)補(bǔ)貼2020年之前不退坡：政策給予小型/輕型/大型燃料電池車(chē)補(bǔ)貼20/30/50萬(wàn)元/臺(tái)、加氣站400萬(wàn)元/個(gè)補(bǔ)貼。并出臺(tái)《中國(guó)制造2025—能源裝備實(shí)施方案》、《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃（2016-2030）》等支持文件,制定2020年達(dá)產(chǎn)1000輛燃料電池汽車(chē)并進(jìn)行示范運(yùn)行的目標(biāo)。另一方面巴黎峰會(huì)成功召開(kāi)，我國(guó)到2030年GDP碳排放需較2005年下降60-65%。目前政府行政手段治理壓力大、效率低，ZEV、碳稅等經(jīng)濟(jì)手段的出臺(tái)將為燃料電池車(chē)加速發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1.氫燃料電池為燃料電池主流方向，市場(chǎng)空間超3000億

燃料電池通過(guò)燃料的電化學(xué)反應(yīng)直接產(chǎn)生電能，相當(dāng)于一個(gè)小型發(fā)電裝臵（主要包括雙極板、電解質(zhì)、擴(kuò)散層、催化劑）。根據(jù)電解質(zhì)和燃料的不同，燃料電池分為六類(lèi)：質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）、直接甲醇燃料電池（DMFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）、堿性燃料電池（AFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）、磷酸燃料電池（PAFC）。燃料電池核心電化學(xué)方程式如下：

鑒于燃料電池仍是新興產(chǎn)業(yè)，多種技術(shù)路線(xiàn)并存（不只有氫燃料電池路線(xiàn)），我們對(duì)6種燃料電池分別從各自反應(yīng)原理、輸出效率等方面進(jìn)行了梳理，以使大家更全面的了解燃料電池產(chǎn)業(yè)，并通過(guò)對(duì)比思考出更為符合我國(guó)國(guó)情的技術(shù)方向。

1.1.六類(lèi)燃料技術(shù)各有用武之地，質(zhì)子交換膜燃料電池實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展

1.1.1.質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）：低溫運(yùn)行，主要應(yīng)用于交通領(lǐng)域

PEMFC采用水基酸性聚合物(一般為全氟磺酸)作為電解質(zhì)、鉑作為催化劑，是當(dāng)前燃料電池汽車(chē)和物料搬運(yùn)車(chē)的技術(shù)路線(xiàn)。相較其余5類(lèi)電池，其特點(diǎn)為運(yùn)行溫度相對(duì)較低（一般低于100℃），同時(shí)可以根據(jù)需要靈活調(diào)整電堆輸出功率。但因相對(duì)低的啟動(dòng)溫度并采用貴金屬基電極，這類(lèi)電池必須使用高純度的氫。

為克服高純度氫氣需求限制，目前PEMFC出現(xiàn)高溫型技術(shù)路線(xiàn)，其原理為將水基電解質(zhì)變成無(wú)機(jī)酸基電解質(zhì)，該類(lèi)電池運(yùn)行溫度可以高達(dá)200℃，對(duì)氫氣的純度要求較低，但有能量密度較低的弊端。

1.2.甲醇燃料電池（DMFC）：運(yùn)行溫度適中，主要應(yīng)用于消費(fèi)電子

DMFC是相對(duì)較新的技術(shù)，由美國(guó)NASA和噴氣式推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室在90年代發(fā)現(xiàn)。與PEMFC電池一樣需要使用聚合物膜（如全氟磺酸）作為電解質(zhì)，不同點(diǎn)為其采用鉑-釕金催化劑，燃料可以是氫也可以是液態(tài)甲醇，因此被稱(chēng)作直接甲醇燃料電池。

甲醇具有相對(duì)高的能量密度，很容易運(yùn)輸和存儲(chǔ)?；谄溥\(yùn)行溫度60-130℃特點(diǎn)，效率60%左右，直接甲醇燃料電池主要應(yīng)用方向?yàn)殡娮赢a(chǎn)品、移動(dòng)充電寶、物料搬運(yùn)車(chē)等領(lǐng)域。

1.3.固體氧化物燃料電池（SOFC）：運(yùn)行溫度高，主要應(yīng)用于電站

SOFC采用固體陶瓷作為電解質(zhì)（例如氧化鋯-氧化釔），運(yùn)行溫度非常高，zui高運(yùn)行溫度高達(dá)800-1000℃，對(duì)鉑催化劑依賴(lài)較小，可采用多種碳?xì)浠衔锶剂希淄?、煤氣等）。其能量轉(zhuǎn)換效率超過(guò)60%，如果放出的熱量能夠被回收利用，轉(zhuǎn)化率則可高達(dá)80%。但受限于啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，很難應(yīng)用于汽車(chē)領(lǐng)域。

固體燃料電池在大型、小型固定式熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電站中應(yīng)用較多，例如Bloom的100kW離網(wǎng)發(fā)電站。此外，輸出功率W級(jí)的管狀固體燃料電池還成功應(yīng)用在便攜式充電裝臵領(lǐng)域。

1.4.堿性燃料電池（AFC）：可用非貴金屬催化劑，主要應(yīng)用于航天領(lǐng)域

AFC采用如氫氧化鉀、堿性聚合物之類(lèi)的堿性電解質(zhì)，要求高純度氫，運(yùn)行溫度70℃左右。zui先被NASA應(yīng)用在航天器上用于生產(chǎn)電能和水的電池，鮮被應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域。其優(yōu)點(diǎn)是可采用非貴金屬作為催化劑（鎳zui常見(jiàn)），轉(zhuǎn)換效率可高達(dá)60%。

1.5.熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）：運(yùn)行溫度高，大型電站

MCFC采用附著在多孔陶瓷上的熔融碳酸鹽（包括碳酸鋰、碳酸鉀及碳酸鋰）作為電解質(zhì)。運(yùn)行溫度高達(dá)650℃，具備三大優(yōu)點(diǎn)：1）對(duì)貴金屬催化劑的依賴(lài)較低；2）比起低溫電池，可減少催化劑中毒概率；3）可以使用多種燃料（例如煤氣、甲烷等）；缺點(diǎn)是存在高溫腐蝕。目前，MCFC主要用在一些大型電站、熱電聯(lián)產(chǎn)（CHP）、熱冷聯(lián)產(chǎn)（CCP），轉(zhuǎn)換效率高達(dá)60%，聯(lián)產(chǎn)效率高達(dá)80%以上。

1.6.磷酸燃料電池（PAFC）：上一代主流燃料電池技術(shù)

作為2001年之前的主流燃料電池都技術(shù)，PAFC采用磷酸或磷酸基電解質(zhì)，能有效減少鉑催化劑（運(yùn)行溫度180℃左右）中毒，但發(fā)電效率較低，當(dāng)熱電聯(lián)產(chǎn)時(shí)效率可達(dá)80%。主要應(yīng)用在功率100-400kW的固定式發(fā)電站中，也有少量應(yīng)用在大型汽車(chē)中。

1.7.各類(lèi)型電池出貨情況：受益交通應(yīng)用拉動(dòng)，PEMFC出現(xiàn)跨越式發(fā)展

2010-2015年，PEMFC、SOFC、MCFC三種類(lèi)型電池占據(jù)了歷年總出貨量的90%以上，其中受交通運(yùn)輸領(lǐng)域需求拉動(dòng)，PEMFC在2015年出貨量出現(xiàn)了跨越式增長(zhǎng)，同比增長(zhǎng)高達(dá)147.04%；SOFC、MCFC在固定式電站或熱電聯(lián)產(chǎn)上應(yīng)用較為成熟，年均復(fù)合增長(zhǎng)率45.87%。

1.8.燃料電池市場(chǎng)空間有望達(dá)到3400億，PEMFC占多數(shù)

根據(jù)日本富士經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)，至2025年，燃料電池市場(chǎng)有望達(dá)到5.2萬(wàn)億日元（合約人民幣3400億元）。通過(guò)分析，我們發(fā)現(xiàn)2015年之前，燃料電池應(yīng)用以產(chǎn)業(yè)和商業(yè)用途及家庭用途領(lǐng)域?yàn)橹?，但因燃料電池汽?chē)商業(yè)化不斷落地的催化，下游市場(chǎng)已出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性變化。2011年燃料電池汽車(chē)市場(chǎng)僅為3億日元，未來(lái)隨著技術(shù)升級(jí)、加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施的完善、政策支持力度加大，預(yù)計(jì)到2025年燃料電池汽車(chē)市場(chǎng)有望擴(kuò)大到2.91萬(wàn)億日元（合約人民幣1900億元），占整體市場(chǎng)一半以上，增長(zhǎng)潛力巨大。

2.三大應(yīng)用領(lǐng)域，交通領(lǐng)域潛力

通過(guò)上文分析，可發(fā)現(xiàn)燃料電池應(yīng)用主要集中在電站（含熱電聯(lián)產(chǎn)）、交通運(yùn)輸領(lǐng)域。事實(shí)上,早期燃料電池的應(yīng)用主要集中在潛艇、航天等特殊領(lǐng)域，且技術(shù)已相對(duì)成熟。而在民用領(lǐng)域主要包括固定式領(lǐng)域、交通運(yùn)輸領(lǐng)域和便攜式領(lǐng)域三大類(lèi)，受益各國(guó)政策支持，汽車(chē)技術(shù)上取得較大突破，豐田、本田、現(xiàn)代等均推出了各自的量產(chǎn)燃料電池汽車(chē)，商業(yè)化進(jìn)程正在加速。

從應(yīng)用場(chǎng)景的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)看，交通領(lǐng)域無(wú)疑潛力。2015年，燃料電池系統(tǒng)的出貨量為7萬(wàn)多套（較2009年增長(zhǎng)366%），但與大規(guī)模商業(yè)化仍存在一定差距。縱觀2010-2015年，燃料電池的出貨量：50%~60%集中在固定式領(lǐng)域，20%~30%用于便攜式領(lǐng)域。但在2015年燃料電池在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的出貨量幾乎翻倍。而從容量看，大功率燃料電池在交通運(yùn)輸領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了快速上升，前景值得期待。

2.1.交通運(yùn)輸領(lǐng)域：燃料汽車(chē)經(jīng)濟(jì)性凸顯，無(wú)人機(jī)大有可為

2.1.1.物料搬運(yùn)車(chē)試水在先

以PEMFC為動(dòng)力的叉車(chē)是當(dāng)前燃料電池在交通應(yīng)用內(nèi)zui大的部門(mén)之一，國(guó)外已有大批量物流公司（如Fedex）正在使用燃料電池物流搬運(yùn)車(chē)。

2.1.2.氫燃料電池汽車(chē)商業(yè)化黎明前夜

氫燃料電池車(chē)主要由燃料電池系統(tǒng)（包含反應(yīng)堆、空氣壓縮機(jī)等）、儲(chǔ)氫裝臵、輔助電池、控制裝臵和驅(qū)動(dòng)電機(jī)構(gòu)成，續(xù)航力強(qiáng)、噪音低、*，適合我國(guó)人口密集城市的日常需求。根據(jù)巴黎峰會(huì)規(guī)則，我國(guó)到2030年GDP碳排放將較2005年下降60-65%。當(dāng)前，我國(guó)城市空氣污染惡劣，行政手段治理壓力大、效率低，ZEV、碳稅等經(jīng)濟(jì)手段的預(yù)期推出將為燃料電池車(chē)加速發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

Mirai推出加速產(chǎn)業(yè)拐點(diǎn)到來(lái)，公開(kāi)掀起產(chǎn)業(yè)化浪潮

豐田2014年11月發(fā)布Mirai燃料電池汽車(chē)，其性能已經(jīng)與現(xiàn)有電動(dòng)車(chē)*TeslaMoedls60車(chē)型媲美。2015年1月，豐田宣布在求范圍內(nèi)開(kāi)放耗時(shí)20多年、耗資上千億資金開(kāi)發(fā)的5680項(xiàng)燃料電池技術(shù)，其中包括Mirai的1970項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。從商業(yè)戰(zhàn)略的角度看，我們認(rèn)為豐田此舉已經(jīng)昭示其技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，進(jìn)入了技術(shù)優(yōu)化和商業(yè)生態(tài)構(gòu)建的階段。

對(duì)比三種不同化石能源利用效率（內(nèi)燃機(jī)為37%，燃料電池為45.7%，鋰電池為49.2%），我們發(fā)現(xiàn)鋰電池和燃料電池較傳統(tǒng)燃油汽車(chē)都具有較大優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前鋰電池車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展更為完善、積累的運(yùn)行數(shù)據(jù)更多，但燃料電池車(chē)潛力巨大，兩種路線(xiàn)并重更符合我國(guó)的國(guó)情。同時(shí)燃料電池作為鋰電動(dòng)車(chē)的增程手段不失為一種技術(shù)和商業(yè)上可行的過(guò)渡方案。

燃料電池車(chē)與鋰電池zui大不同在于驅(qū)動(dòng)力來(lái)源，燃料電池車(chē)動(dòng)力來(lái)源包含電池控制器、儲(chǔ)氫裝臵、電池堆、輔助蓄電池、燃料處理器、壓縮機(jī)和加濕器，而鋰電池車(chē)主要包含電池控制器、電池組、車(chē)載充電器，其他部件兩種車(chē)相似。

進(jìn)一步對(duì)比燃料電池和鋰電池性能參數(shù)，可見(jiàn)燃料電池具有非常高的能量密度（決定續(xù)航能力的因素），在其核心部件成本有望進(jìn)一步下降大背景下，燃料電池的應(yīng)用有大幅提升空間。但鋰電池配套設(shè)施已經(jīng)開(kāi)始大規(guī)模興建，并形成了一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，同時(shí)燃料電池汽車(chē)也需要二次電池（包括鋰電池）作為輔助電源，鋰電池仍將作為我國(guó)未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一。

2.1.3.成熟技術(shù)可保障燃料電池車(chē)安全運(yùn)行

目前，世界上已有豐田MIrai、本田Clarity等氫燃料電池車(chē)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，人們對(duì)于氫燃料電池車(chē)的安全性普遍存在顧慮，但以豐田為代表的汽車(chē)制造廠商已經(jīng)有周全的安全方案。

2.1.4.政策助力燃料電池加速發(fā)展

政策歷來(lái)是國(guó)家推動(dòng)新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指揮棒。我國(guó)政府對(duì)燃料電池汽車(chē)的發(fā)展規(guī)早在2001年就已經(jīng)啟動(dòng)，2001年的“863計(jì)劃——電動(dòng)汽車(chē)重大專(zhuān)項(xiàng)”項(xiàng)目，確定了“三縱三橫”戰(zhàn)略，其中“三縱”即包括純電動(dòng)、混合電動(dòng)、燃料電池汽車(chē)。到2015年，《中國(guó)制造2025》規(guī)劃綱要出臺(tái)，提出了燃料電池汽車(chē)的三步發(fā)展戰(zhàn)略，zui終在2020年，達(dá)到生產(chǎn)1000輛燃料電池汽車(chē)并進(jìn)行示范運(yùn)行的目標(biāo)。

技術(shù)方面，科技部的《“十三五”電動(dòng)汽車(chē)規(guī)劃》給出了指引，未來(lái)幾年需要攻克薄金屬雙極板表面改性技術(shù)、車(chē)用燃料電池耐久性技術(shù)、推進(jìn)加氫站建設(shè)和燃料電池汽車(chē)示范運(yùn)行等多項(xiàng)工作，關(guān)鍵基礎(chǔ)器件、燃料電池系統(tǒng)、基礎(chǔ)設(shè)施與示范三個(gè)方面需繼續(xù)加大研發(fā)和投入力度。為了達(dá)到上述規(guī)劃目標(biāo)并攻克技術(shù)難題，中央自2009年起對(duì)燃料電池汽車(chē)持續(xù)地給予財(cái)政補(bǔ)貼和稅收減免，近幾年的財(cái)政補(bǔ)貼積極促進(jìn)燃料電池汽車(chē)的市場(chǎng)化導(dǎo)入。

根據(jù)中央的補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)，2013-2015年，燃料電池乘用車(chē)的補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)逐年遞減5%，從2013年20萬(wàn)元降低到2015年的18萬(wàn)元，但根據(jù)《關(guān)于2016-2020年新能源汽車(chē)推廣應(yīng)用財(cái)政支持政策的通知》，2016-2020年又重新恢復(fù)到20萬(wàn)元，而純電動(dòng)和插電混合乘用車(chē)的補(bǔ)貼逐漸退坡。除此之外，還給予燃料電池商用車(chē)中型30萬(wàn)、重型50萬(wàn)的補(bǔ)貼。

2.1.5.經(jīng)濟(jì)性在公交車(chē)和物流搬運(yùn)車(chē)側(cè)逐步凸顯

私家車(chē)使用者需要培育消費(fèi)心理、汽車(chē)使用習(xí)慣不統(tǒng)一、利用率低、受利己驅(qū)動(dòng)明顯，短期內(nèi)氫燃料電池車(chē)難以大規(guī)模推廣。而公交車(chē)在國(guó)家減排政策和財(cái)政支持共同推動(dòng)下段，具有經(jīng)濟(jì)性。我們以一種燃料電池增程的中型物流車(chē)做分析：采用30kW+30kWh增程配臵，燃料電池系統(tǒng)約44萬(wàn)+鋰電池系統(tǒng)約3.6萬(wàn)+常規(guī)部件8萬(wàn)=55.6萬(wàn)。國(guó)補(bǔ)30萬(wàn)，不算地方補(bǔ)貼成本為25.6萬(wàn)，若考慮地方補(bǔ)助，經(jīng)濟(jì)性更佳。此外，在國(guó)外物流搬運(yùn)車(chē)領(lǐng)域應(yīng)用已經(jīng)非常成熟，我們認(rèn)為，燃料電池汽車(chē)行業(yè)大規(guī)模商業(yè)化會(huì)在公交車(chē)和物流搬運(yùn)車(chē)細(xì)分行業(yè)優(yōu)先展開(kāi)。

2.1.6.無(wú)人機(jī)行業(yè)需求迫切

無(wú)人機(jī)廣泛應(yīng)用于航拍、巡檢、軍事等領(lǐng)域，發(fā)展如火如荼，無(wú)人機(jī)領(lǐng)域大疆創(chuàng)新銷(xiāo)售收入更是呈現(xiàn)跨越式增長(zhǎng)。但電池的續(xù)航能力一直限制著無(wú)人機(jī)功能發(fā)揮，而燃料電池技術(shù)有望*改變這一現(xiàn)狀，使無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)進(jìn)入一個(gè)全新的發(fā)展階段。

2.2.固定式領(lǐng)域：應(yīng)用zui為成熟，多用于分布式電站和備用電源

污染重、能效低一直是困擾火力發(fā)電的核心問(wèn)題，燃料電池不僅具有*、率優(yōu)勢(shì)，更是在外部環(huán)境劇烈變化的條件下，可以長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作，可靠性更高，受到國(guó)內(nèi)外的普遍重視。燃料電池在該領(lǐng)域已有不少商業(yè)化應(yīng)用，目前主要在分布式電源和備用電源兩大領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用于IDC、醫(yī)院等重要部門(mén)。

2.2.1.固定式分散電站：能量利用效率高

燃料電池電站不同于燃料電池汽車(chē)，沒(méi)有頻繁啟動(dòng)的問(wèn)題，一般采用以下4種電池技術(shù)：磷酸燃料電池PAFC、質(zhì)子交換膜燃料電池PEMFC、固體氧化物燃料電池SOFC、熔融碳酸鹽燃料電池MCFC。

2.2.2.備用電源：可靠性高

將燃料電池作為備用電源，在電信、銀行、醫(yī)院等行業(yè)zui為普遍，作為燃料電池的大生產(chǎn)商，BallardPowerSystems在2012年就生產(chǎn)了近400個(gè)ElectraGen備用電源系統(tǒng)。

2.3.便攜式領(lǐng)域：尚未起飛

在三種主要的領(lǐng)域中，便攜式領(lǐng)域的發(fā)展幾乎處于停滯狀態(tài)，便攜式產(chǎn)品面臨的環(huán)境較為簡(jiǎn)單，對(duì)電池安全性的要求較低，卻對(duì)續(xù)航能力有很高要求，燃料電池恰恰符合這一領(lǐng)域的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，雖然目前已有許多公司陸續(xù)推出氫燃料電池手機(jī)，但燃料電池在該領(lǐng)域一直未有實(shí)質(zhì)性突破。

3.zui有發(fā)展前景的燃料電池——PEMFC產(chǎn)業(yè)鏈全梳理PEMFC產(chǎn)業(yè)鏈分為制氫、氫的運(yùn)輸分配、氫存儲(chǔ)、燃料電池系統(tǒng)四個(gè)環(huán)節(jié)，我們根據(jù)四個(gè)環(huán)節(jié)梳理出上游、中游、下游產(chǎn)業(yè)鏈的成本下降路徑和技術(shù)革新，深入的了解PEMFC發(fā)展情況。

3.1.氫的生產(chǎn)：天然氣重整制氫成本媲美燃油，廢氫利用進(jìn)一步降低使用成本

氫可以用多種技術(shù)生產(chǎn)，包括用化石能源、核能和可再生能源重整化石燃料、電解水、生物質(zhì)、高溫分解等。天然氣制氫成本已經(jīng)媲美汽油成本，根據(jù)美國(guó)能源部測(cè)算，到2020年將新技術(shù)制氫（不包含重整法），加注站售價(jià)4美元/gge，相當(dāng)于汽油價(jià)1.057美元/L。

3.1.1.分布式制氫

分布式制氫不需要大量的運(yùn)輸設(shè)備或投資大型制氫工廠，是目前zui可行的方法。當(dāng)前主要的制氫技術(shù)有兩種：

（1）重整天然氣或者液態(tài)燃料（乙醇等）；

（2）小規(guī)模的電解水法。

蒸汽重整甲烷制氫是現(xiàn)今在成本上能與汽油媲美的技術(shù)。使用可再生能源，高溫和生物液體重整是兩種能大幅減少溫室氣體排放的技術(shù)，其中生物液體重整技術(shù)可廣泛應(yīng)用于分布式、集中式生產(chǎn)氫。使用風(fēng)電、水電、太陽(yáng)能等可再生能源電解水是*制氫技術(shù)。當(dāng)前制氫設(shè)備、運(yùn)維成本和電費(fèi)成本制約該技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，技術(shù)上仍然有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)空間，電費(fèi)價(jià)格降低到當(dāng)前電價(jià)的一半時(shí)，該種方法具有經(jīng)濟(jì)性。

3.1.2.集中式制氫

長(zhǎng)期來(lái)看，大型工廠化制氫可以充分利用規(guī)模經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的氫燃料需求，集中制氫的能源主要有化石能源、核能和可再生能源。隨著的水裂解化學(xué)工藝和材料發(fā)展，采用集中式太陽(yáng)能高溫?zé)峄瘜W(xué)制氫將成為一種潛在可能技術(shù)方案。

我們認(rèn)為我國(guó)具有巨大的人力資源和市場(chǎng)容量，非重整法規(guī)模效應(yīng)顯著，參照風(fēng)電、光伏、鋰電池等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展軌跡，一旦引入國(guó)內(nèi)成本有30%左右下降空間。此外，我國(guó)每年大約有10億立方米的廢氫被排放掉，能產(chǎn)生電能約130億度電，若能利用到燃料電池車(chē)中，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和環(huán)保價(jià)值。

3.2.氫氣的提純：碳?xì)淠ぜ夹g(shù)替代現(xiàn)有成本高昂的冷卻技術(shù)

當(dāng)前的氫提純技術(shù)主要采用冷卻分離技術(shù)，成本較高，限制了氫利用的商業(yè)化。美國(guó)正在開(kāi)發(fā)一種碳?xì)淠し蛛x系統(tǒng)，可以應(yīng)用在大規(guī)模煤制氣聯(lián)合系統(tǒng)中用于分離氫氣和二氧化碳，可替代成本高昂的冷卻技術(shù)。

3.3.氫的儲(chǔ)運(yùn)和加注：國(guó)外已有成熟技術(shù)應(yīng)用

常見(jiàn)的運(yùn)輸方式有液化汽車(chē)運(yùn)輸、高壓氣體汽車(chē)運(yùn)輸和管道運(yùn)輸（方法一、二、三），目前各國(guó)正在研發(fā)氫載體方式運(yùn)輸氫（方法四），我國(guó)的富瑞特裝已經(jīng)在有機(jī)物儲(chǔ)氫技術(shù)上取得階段性成果。同時(shí)，采用各種基本運(yùn)輸方式的組合運(yùn)輸形式。氫的加注和天然氣加注方式比較相似，氣態(tài)氫直接加注，液態(tài)氫經(jīng)過(guò)氣化后在進(jìn)行加注。

氫的存儲(chǔ)技要求、安全、便捷、低成本，主要技術(shù)指標(biāo)有容量、加注便捷性、耐久性。物理存儲(chǔ)氫（壓縮氣體、低溫液體容器）技術(shù)是當(dāng)前zui成熟的存儲(chǔ)技術(shù)。未來(lái)能夠夠使汽車(chē)商業(yè)化，主要集中在規(guī)模效應(yīng)和新技術(shù)降低碳纖維成本之上。另外在研雙向可逆的金屬氫化物存儲(chǔ)技術(shù)也在研發(fā)之中。

3.4.燃料電池系統(tǒng)：規(guī)模化、新技術(shù)降本路線(xiàn)清晰

燃料電池系統(tǒng)是燃料電動(dòng)車(chē)的核心，一般由電池堆、燃料處理器、空氣壓縮機(jī)和組成增濕器（豐田已經(jīng)省去）組成。根據(jù)美國(guó)能源部測(cè)算，2016年在年產(chǎn)2萬(wàn)臺(tái)規(guī)模下成本大約280美元/kW，到2020年PEMFC效率會(huì)達(dá)到65%，鉑金屬用量由0.16降低到0.125g/kW，雙極板成本從7美元/kW降低到3美元/kW，50萬(wàn)臺(tái)批量成產(chǎn)成本40美元/kW（zui終目標(biāo)實(shí)現(xiàn)30美元/kW），國(guó)內(nèi)當(dāng)前成本1-1.5萬(wàn)/kW。

4.投資建議

國(guó)外技術(shù)的不斷突破，讓我們看到了氫燃料電池成本下降路徑。重整法制氫成本已可媲美燃油（約合1.25美元/kg）、電池系統(tǒng)成本2015年約53美元/kW，2020年有望下降至40美元/kW，同時(shí)我國(guó)廢氫的利用將使使用成本進(jìn)一步降低。政策方面，我國(guó)給予乘用車(chē)/中型/大型車(chē)補(bǔ)貼20/30/50萬(wàn)/臺(tái)的強(qiáng)力支持，落實(shí)到具體訂單上，福田汽車(chē)斬獲北京有車(chē)租賃100輛歐輝氫燃料電池電動(dòng)客車(chē)的訂單。

綜上所述，燃料電池在交通領(lǐng)域（汽車(chē)、無(wú)人機(jī)）的市場(chǎng)導(dǎo)入已經(jīng)開(kāi)始，未來(lái)幾年有望逐步放量，未來(lái)或許成為主流動(dòng)力汽車(chē)能源之一，也許是二十年也許是五十年，但總歸比之今天的鋰電或許更具備典型意義。