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1、http:/ / 30请务必阅读正文之后的免责条款部分2019 年 05 月 27 日行业研究证券研究报告新能源设备深度分析什么才是靠谱的氢能源车？投资要点u 事件：2019 年 5 月 23 日，河南南阳日报一则关于“青年汽车集团水氢发动机在南阳下线”的报道引起广泛关注。u “南阳水氢机”加水制氢的技术，采用了铝或者铝合金制氢的方法。据澎湃新闻报道，在“南阳水氢机”中含有热值高达 30MJ/KG 的金属铝粉，这是其燃料电池车能够运行的最初能量来源。由于工业制铝的方法主要是电解法，用铝制氢， 再用氢发电，能源利用效率势必较低，不具备大规模推广的经济性。我们测算得到该方法制备氢气的成本高达 16
2、0 元/kg，远高于目前氢气制备成本，这种制备氢气的方法是高补贴背景下的畸形产物。u 制备低成本高质量氢气是推广燃料电池车的关键：目前制备氢气的方法较多， 主要可分为五种技术路线：工业尾气制氢、化工原料制氢、石化原料制氢、电解水制氢和新型制氢方法。测算得到制氢成本在 10 元-40 元/kg 不等，其中煤制氢成本最低，电解水制氢成本最高。考虑到其他化石能源制氢仍需排放二氧化碳，失去了零排放的意义。可再生能源（风电、光伏）发电成本可持续下降，制氢成本未来有望持续降低。海外氢气实际使用价格高达 16 美元/kg -17 美元/kg，我国终端使用的氢气实际价格约 70 元/kg，该价格下氢燃料电池车
3、百公里费用与燃油车相当，远大于锂电池新能源车。u 燃料电池堆制造成本和性能，决定购置燃料电池车的经济性：我国目前燃料电池系统成本价格约 1 万元/KW，大规模推广燃料电池堆成本至少需降至 1000 元/KW 以下，下降幅度需超 90%。国内燃料电池车百公里氢耗、能量密度、使用寿命等多个维度参数，均与全球领先企业车型参数有差距，行业完全脱离补贴自我发展，至少需要 5 年以上的时间。u 燃料电池车行业处于萌芽期，未来市场空间有望超 200 亿：目前我国对燃料电池产业的政策支持力度较大，今明年有望开启燃料电池车的“十城千辆”计划，行业关注度持续攀升。2018 年虽然日韩部分燃料电池车型销量下滑，但我
4、国燃料电池车产量达 1619 辆，同比增长 54%，2019 年 1-4 月我国燃料电池车产销量同比分别增长 154.8%和 289.8%。基于锂电池车的发展节奏和渗透率情况， 我们预测在 2023 年-2025 年燃料电池车将实现高增长，2025 年燃料电池车产量有望接近 60 万辆，燃料电池堆市场空间超 200 亿元。u 投资建议：由于我国燃料电池车仍处于产业化初期，大部分产品完全依靠政府补贴才能生产，尚不具备长期投资价值。短期建议积极关注：1、加氢站相关标的： 厚普股份、富瑞特装、美锦能源；2、电池堆相关标的：雄韬股份、大洋电机、潍柴动力。u 风险提示：1、政策出现重大变化；2、配套设施
5、未及时跟进；3、燃料电池成本未能下降，技术指标未能如期提升的风险投资评级 领先大市-B 维持一年行业表现新能源设备沪深3001%-62%018!-052018!-092019!-01-13%-20%-27%-34%-41%资料来源：贝格数据升幅%1M3M 12M相 对 收 益 -2.28 -4.82 -2.50绝 对 收 益 -13.35 -3.00 -8.85分析师肖索SAC 执业证书编号：S021-20377056分析师林帆SAC 执业证书编号：S 021-20377188相关报告 电站设备：燃料电池产业化渐行渐近，高效能源曙光已现！ 2016-09-30深度分析内容目录一、氢（H）作为还
6、原剂+氧（O）作为氧化剂，是电池的终极选项41、化学储能的底层逻辑：氢气的能量密度位居所有化学燃料之首42、能量利用的底层逻辑：燃料电池能够绕过“卡洛循环”，实现化学能的高效转化 5二、制氢方法众多，制备低成本高质量氢气是推广燃料电池车的关键71、多种方法均可制备氢气，“南阳水氢机”或采用了铝合金制氢的投机方法7（1）、石化原料和化工原料制氢是目前的主流制氢方式 8（2）、电解水制氢将来可与可再生能源（风电、光伏）相结合，有望成为未来主流制氢方式 10（3）、高补贴背景下其他制氢法或有投机空间（铝合金制氢、海藻制氢） 112、氢气终端价格过高，燃料电池车运行成本不及锂电池车12（1）可再生能源
7、电解水制氢，有望成为未来我国的制氢路线13（2）氢气使用价格需从约 16 美元/kg 降至 10 美元/kg 以下，燃料电池车才具备经济性15三、燃料电池堆制造成本和性能，决定购置燃料电池车的经济性171、燃料电池堆成本至 1000 元/KW 以下，有望实现大规模推广172、燃料电池车百公里氢耗、能量密度、使用寿命等多个维度参数均有待突破19四、燃料电池车行业处于萌芽期，未来市场空间有望超 200 亿231、2019 年-2020 年或是燃料电池车“十城千辆”的推广阶段232、巴拉德（Ballard）目前仍是燃料电池领域龙头233、2018 年日韩部分燃料电池车型销量下降，我国燃料电池车产量达
8、 1619 辆244、燃料电池车或在 2023-2025 年爆发，电池堆市场空间超 200 亿26五、投资建议27六、风险提示28图表目录图 1：各类电池能量密度分布4图 2：电化学储能的基础反应方程4图 3：不同的能量转化装置对应的氧化还原电对4图 4：内燃机无法破除的“卡洛循环”的效率壁垒5图 5：内燃机无法逾越的“卡洛循环”的效率壁垒6图 6：内燃机无法破除的“卡洛循环”的效率壁垒6图 7：多种方法均可制备氢气7图 8：全球制氢原料主要来源8图 9：日本不同制氢方法的制氢产能比重8图 10：天然气 SMR 工艺流程8图 11：甲醇裂解制氢工艺流程9图 12：煤制氢工艺流程9图 13：氯碱
9、制氢流程10图 14：电解水制氢机理10图 15：水氢汽车样车11图 16：车载铝合金水解制氢技术11图 17：海藻制氢原理图12图 18：天然气制氢成本结构图13图 19：甲醇制氢成本结构图13http:/ / 30请务必阅读正文之后的免责条款部分图 20：煤制氢成本结构图13图 21：电解水制氢成本构成13图 22：主要制氢方法成本对比（元/kg）14图 23：国内工业氢气出厂价格15图 24：海外工业氢气出厂价格15图 25：美国加州某加氢站氢气标价15图 26：日本氢气价格15图 27：国内终端用氢价格高达 70 元/kg16图 28：运输业燃料电池系统成本（美元/KW）17图 29：
10、未来氢气供应链蓝图17图 30：燃料电池成本分解（基于 1000 套/年计算）17图 31：燃料电池成本分解（基于 50000 套/年计算）17图 32：氢燃料电动整车制造成本构成18图 33：燃料电池系统成本构成18图 34：氢燃料电池原理图19图 35：燃料电池汽车动力系统工作原理图19图 36：丰田 Mirai 主要组件20图 37：本田 Clarity Fuel Cell 汽车外观20图 38：日产生物乙醇燃料电池车（e-NV200 van）外形图20图 39：日产生物乙醇燃料电池车（e-NV200 van）系统示意图20图 40：日产公司生物乙醇固体氧化物燃料电池系统原理图21图 4
11、1：不同燃料电池使用周期对比22图 42：功率密度需超过 3kW/L22图 43：2018 年全球氢燃料电池电堆企业 TOP1024图 44：20172018 年日韩燃料电池汽车分车型销量情况（辆）24图 45：我国 2018 年燃料电池汽车分车型销量情况（辆）25图 46：2018 年中国车企氢燃料电池汽车产量（单位：辆）25图 47：2018-2025 年燃料电池车产量及渗透率预测26图 48：燃料电池车出货功率 2019-2025 年（MW）26图 49：预计燃料电池在新能源汽车领域的市场空间（亿元）26表 1：氢气（H2）的能量密度约为汽油 3 倍5表 2：五大制氢方法7表 3：不同铝
12、基合金制氢材料水解制氢性能比较12表 4：铝及其合金制氢成本估算14表 5：燃料电池车、锂电池车、燃油车的对比16表 6：我国某代表公司燃料电池客车成本拆分18表 7：燃料电池车的对比21表 8：近期氢燃料电池产业受到政府部门高度关注23表 9：按燃料电池关键环节划分的海内外相关公司27一、氢（H）作为还原剂+氧（O）作为氧化剂，是电池的终极选项1、化学储能的底层逻辑：氢气的能量密度位居所有化学燃料之首任何一个氧化还原反应都可以被设计成一个电池，任何一个可逆的氧化还原反应都可以被设计成一个二次电池。160 年前法国人普兰特发明铅酸蓄电池，选择的是铅为还原剂+二氧化铅为氧化剂，理论能量密度仅为
13、84mAh/g。为了提升电池能量密度，选择含更轻的元素的氧化剂和还原剂去替代铅和二氧化铅是非常有效的方法。图 1：各类电池能量密度分布图 2：电化学储能的基础反应方程资料来源：Angew. Chem. Int. Edit.，华金证券研究所资料来源：华金证券研究所整理通过元素周期表可以发现，最左上角的元素氢就是自然界最轻的元素。氢的热值是所有的化石化工燃料和生物燃料中最高的（核燃料除外），约 143 MJ/kg 是汽油热值的 3 倍。如果把氢和氧的组合设计成电池，理论电量密度高达 2978mAh/g，为铅酸电池的 35 倍，为目前量产的锂电池的 12 倍。由于氢氧结合生成水的反应，在室温常压的一
14、般条件下不可逆，因此只能被设计成一次电池。如果加上通电的条件反应则变成可逆反应，也可以理解成电解水制氢是给氢燃料电池充电的过程。图 3：不同的能量转化装置对应的氧化还原电对资料来源：知网，华金证券研究所热值是 1 千克某种固体（气体）燃料完全燃放出的热量，就是不同燃料在燃烧过程中化学能转化为内能的本领大小。热值也可以理解成物质最初的能量密度，在“南阳水氢机”中含有热值高达 30MJ/KG 的金属铝，这是其燃料电池车能够运行的最初能量来源。表 1：氢气（H2）的能量密度约为汽油 3 倍燃料（储能）类型热值/能量密度（MJ/Kg）三元锂电池（单体 300Wh/Kg）1.08干木柴13标准煤29金属铝30天然气36汽油43氢气143资料来源：知网，华金证券研究所测算（1kwh=1000w3600s=3,600,000 焦耳。）2、能量利用的底层逻辑：燃料电池能够绕过“卡洛循环”，实现化学能的高效转化
