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1.新能源汽車概論
1.4 新能源汽車發展現狀和趨勢
1.4.1 全球新能源汽車技術發展
純電動汽車的歷史比燃油車更早，但由於技術的瓶頸導致經過了初期的繁榮之後就一度消沉，直到近些年鋰電池技術的不斷突破，才被人們重新重視起來。
燃料電池原理很早被提出，但受技術所限與高昂的成本，發展速度十分緩慢。近些年燃料電池相關技術不斷進步，特別是豐田等日本公司的大力推進下，部分燃料電池汽車已實現量產。
1.4.2 全球新能源汽車銷售情況：
在各國政策支持下，電動車銷售增速較快，但整體來看全球電動汽車市場佔比仍然比較低，仍有很大的發展前景。目前，全球新能源汽車市場銷售主要以純電動與插電混動為主，從插電混動與純電動汽車銷售來看，2018 年，全球銷售超過 500 萬量電動車（BEV+PHEV），其中 45%在中國銷售， 500 萬量中，純電動佔據 2/3。
相較全球汽車銷量，目前電動汽車銷量佔比仍不足 1%，按照 IEA 預測，2030 年電動汽車滲透率將達到 15%，2018 年-2030 年每年則需要增長 30%。
插電混動汽車 2012 年後開始進入市場，目前，中國市場佔比約為 25%，美國約為 43%，歐洲市場的PHEV 佔比更高。
1.4.3 全球主要國家新能源政策總結 （略，詳見報告原文）
1.4.4 新能源汽車行業發展趨勢總結
（1）短期趨勢
隨著電動車技術不斷完善，基礎設施建設逐漸推進，續航問題不斷改善，消費者對新能源汽車認知、認可程度越來越高，預計到 2020 年，純電動汽車銷量會繼續快速增長。
全球來看，在發達國家與地區，混動汽車與純電動汽車更受消費者歡迎。
國內基於環保、能源安全、技術發展的考慮，仍會選擇純電動汽車作為發展方向，優惠政策會偏向於純電動汽車。
空間分布上，大城市的充電樁建設逐漸完備，純電動汽車使用體驗與傳統汽車相近，在其他一些充電設施建設還不到位的地區，收入較高的家庭會選擇混動汽車作為交通工具。
（2）中期趨勢
預計到 2030 年，電池容量將能夠滿足大部分出行需求，基礎設施建設基本完善，快速充電技術逐漸成熟。人們對電動車的認知改變，自動駕駛技術逐漸成熟。
全球來看，純電動汽車在發達國家基本普及，在發展中國家普及率逐漸提高，插電混動汽車將作為長距離交通工具使用。氫燃料電池成本不斷下降，儲氫、制氫技術獲得突破。有條件的政府通過採購用於公共運輸來推廣氫燃料電池汽車。
國內政策層面，補貼政策轉換為溫和方式。政策推動因素逐漸減弱，消費者自由選擇自己喜歡的汽車類型，考慮價格因素，純電動佔據主要銷量。
（3）長期趨勢
預計 2030 年之後，電池充電速度將得到極大的改善，電池能量密度持續提高。電動車充電方式多元化，快速無線充電逐漸普及，傳統汽車便利程度不如電動車，新購買者更多選擇純電動出行，少數專業領域仍將使用汽油、柴油車。同時，氫燃料電池技術逐漸成熟，制氫效率大幅度提高，電動汽車報廢電池的問題逐漸被重視，政府開始鼓勵氫燃料電池汽車，氫燃料電池汽車進入快速增長期。
2.燃料電池汽車介紹
2.1 燃料電池汽車定義
燃料電池汽車英文縮寫 FCV，是一種利用氫燃料作為長時間續航，傳統電池作為瞬間大電流輸出互相配合的一種新型動力汽車。車用燃料電池系統通常使用高純度的壓縮氫氣或者甲醇、甲酸、固態儲氫等其他介質加重整系統所得到的高純度氫氣。與傳統的電動汽車相比較，燃料電池汽車的電力來源為氫氣通過燃料電池系統發電，傳統電動汽車的能源來自於電網。
2.2 燃料電池汽車結構
以 Mirai 為例，首先是位於車頭的動力控制單元，動力控制單元能在不同的行駛工況下控制不同的充放電策略。
電機，它由驅動電池和燃料電池來供電，受前端的動力控制單元控制。
升壓逆變器，它把電池輸出的低壓 DC，轉換成高壓 AC，供給交流電機。
燃料電池反應堆，輸出功率為 114kW，是整車的動力來源。
驅動電池，用來回收制動能量（再生制動），加速時輔助燃料電池供電。
儲氫罐，由三層碳纖維強化塑料結構構成，700 個大氣壓，氫氣解壓後以液態氫的方式儲存在燃料電池中，添加液態氫的過程加滿大約需要 3-5min。
3.燃料電池汽車的發展現狀和趨勢
3.1 國際發展現狀
車用燃料電池穩步發展。氫燃料電池及氫燃料電池汽車的研發與商業化應用在日本、美國、歐洲迅速發展，美日韓德等國巨頭車企的燃料電池汽車已經量產或即將量產。據統計，2018 年全球燃料電池總體出貨量預計達到 75000 臺，較 2017 年增加 4000 臺；裝機容量達到 800MW，較 2017 年增加 145MW。其中約10%用於汽車中，而 2014 年僅 3%左右。
氫燃料基礎設施正穩步推進。世界主要發達國家從資源、環保等角度出發，都十分看重氫能的發展，各國氫能源的基礎設施建設規劃都在有條不紊的進行中。在制氫、儲氫、加氫等環節持續創新，氫能和燃料電池已在一些細分領域初步實現了商業化，同時加氫站也在持續建設和發展。根據 H2stations.org 網站公布的數據，截止 2018 年底，全球加氫站數目達到了 369 座，年度新增 48 座，其中 273 座對外開放，其餘加氫站只能為特定用戶提供服務，如公共汽車及車隊客戶。
整車供應商積極推進。例如，寶馬與豐田在燃料電池等多個方面進行了合作，結合了寶馬在動力系統和車輛輕量化設計方面優勢與豐田的燃料電池方面的優勢。在「2015 寶馬創新日」上展出了 i8 氫燃料電池車，i8 實驗用車採用最大輸出功率可達 188kW 的氫燃料電池組。它的創新之處在於將低溫儲氫罐置於車身平臺中心處，為後置的電動機提供電力，也為整車前後重量比做平衡。
需求導向行業持續發展。根據國際新能源委員會統計，到 2020 年，世界對氫能的需求將達到 10EJ，2040 年後需求會大幅度增長，2050 年全球需求將達到 80EJ，整個產業會更加成熟和完善，包含發電、工業能源、交通工具、建築供電等多重用途。
3.2 國內發展現狀
整體來看：核心技術不斷進步，但是與國際領先水平差距較大。
整車開發方面，目前，我國已經初步掌握整車、動力系統與核心部件的核心技術並具有整車生產能力。但是，在燃料電池汽車車型平臺開發方面，以上汽股份、上海大眾、一汽、長安、奇瑞等公司為代表開發的燃料電池轎車均基於傳統內燃車或純電動汽車進行改制，尚未掌握燃料電池汽車專用車身、底盤開發、底盤動力學主動控制等關鍵技術。
燃料電池電堆開發方面，已形成包括明天氫能、新源動力、武漢理工新能源、弗爾賽、等在內的具有自主智慧財產權的燃料電池電堆生產廠家，在電堆上遊配套方面，MEA、碳紙、質子膜、石墨雙極板和金屬雙極板等均已實現國產化。目前已具備 60kW 以內的單個燃料電池電堆開發能力，體積比功率基本可達到2.0kW/L，與國際領先水平 3.1kW/L 仍有差距。
產業鏈細分領域：
車載儲氫和供氫技術方面，我國基本掌握了 35MPa 高壓儲氫罐和加注系統關鍵技術，實現高壓氫氣瓶等部件國產化開發，但某些關鍵閥門、管路、傳感器等國內尚停留在研究或小批量階段，仍依賴進口。70MPa氫氣存儲關鍵技術已取得突破，III 型儲氫瓶已有批量產品，但閥門、管路等關鍵部件仍然處在研發階段，制約了我國低成本燃料電池乘用車的開發進程。在供氫方面，國內已開發出可滿足 60kW 以內燃料電池發動機需求的引射式供氫組件產品，而對於回氫泵，尚未掌握其核心技術。
燃料電池用無油空壓機方面，雪人股份通過股權收購的方式取得了雙螺杆空壓機的核心技術，德燃動力通過自主開發的方式已掌握可滿足 60kW 以內燃料電池發動機用空壓機技術，另外清華大學、西安交通大學等高校也這些方面進行了大量研究和開發工作。
燃料電池發動機可靠性、壽命和環境適應性方面，在車載工況下，目前的使用壽命在 3600 小時左右，大約 3000km 需要進行相應的維護，冷啟動溫度為-20℃，這與國外的燃料電池發動機相比，尚有差距，制約了我國燃料電池汽車的商業化推廣。
3.3 國內外政策比較 （略，詳見報告原文）
3.4 國內外專利情況分析（略，詳見報告原文）
4.燃料電池產業鏈分析
4.1 燃料電池配套產業鏈結構
質子交換膜燃料電 池 （PEMFC）由陽極、質子交換膜、陰極組成，利用水電解的逆 反 應，連續地將氫氣和氧氣通過化學反應直接轉化為電力，並且可以通過多個串聯來滿足電壓需求。
燃料電池的基本發電原理：氫氣進入燃料電池的陽極流道，氫分子在陽極催化劑的作用下達到 60℃左右後開始被離解成為氫質子和電子，氫質子穿過燃料電池的質子交換膜向陰極方向運動，因電子無法穿過質子交換膜，所以通過另一種電導體流向陰極；在燃料電池的陰極流道中通入氧氣（空氣），氧氣在陰極催化劑作用下離解成氧原子，與通過外部電導體流向陰極的電子和穿過質子交換膜的氫質子結合生成純淨水，完成電化學反應。如果氫氣純度可以達到 100％，整個反應不會有任何消耗，理論上可以做到壽命無限長。這種電化學產電的反應中沒有活動部件的參與，完全靜態就可以產生電能，所以燃料電池從原理上具有非常高的效率、無噪音、無汙染等優點，也使燃料電池汽車成為了真正意義上的清潔能源汽車。
4.2 燃料電池核心技術產業鏈與領先企業
產業鏈環節方面，氫燃料電池上遊包含電池組件和氫能兩大類，電池組件包括燃料電池電堆、空壓機、水泵、氫泵、儲氫器、加溼器等，其中電堆又包含為雙極板、電解質、催化劑、氣體擴散層。產業鏈中遊是燃料電池系統的組裝部分。產業下遊應用主要有固定發電、交通運輸、攜帶型電子以及包含軍事、航太在內的特殊領域。
4.2.1 燃料電池發動機
燃料電池發動機主要特點：
1、結構與傳統發動機相似；
2、零部件種類與傳統發動機接近，可通過配套產業鏈的升級形成燃料電池發動機的產業鏈；
3、布置結構與傳統發動機類似，可以在車型上更好的布置。
目前燃料電池發動機技術參數：額定功率 45/60/90/120kw，峰值功率 50/66/100/135kw，設計壽命≥13000小時，可靠性（MTBF）≥2000 小時，工作溫度-30℃~60℃。
4.2.2 質子交換膜
質子交換膜為質子的遷移和輸送提供通道，具有阻隔和傳導質子的作用，直接影響著燃料電池的性能和使用壽命。質子交換膜材料應具有電導率高、化學和熱穩定性好、反應氣體的透氣率低、利於電極反應、價格低廉等特點。目前工業應用的膜材料主要是全氟磺酸膜、非全氟化質子交換膜、無氟化質子交換膜等。由於質子交換膜燃料電池不受卡諾循環限制，能量轉換效率高，各種汙染物的排放基本上等於零，因此在20 世界 60 年代，美國已經將 PEMFC 供於 Gemini 宇航飛行。
領先企業：日本旭化成、旭硝子、氯工程；加拿大 Ballard；比利時 Solvay；美國杜邦、陶氏化學、3M等
4.2.3 反應催化劑
燃料電池反應催化劑是指在電池正負極反應過程中，加快和提高電化學反應速度，縮短反應時間的材料，大多數燃料電池選擇高穩定性、高活性、不易汙染的貴金屬鉑作為催化劑。現用的燃料電池鉑催化劑具有催化效率高、穩定性好等特點，但是鉑是稀有金屬，價格昂貴，推廣性差，成為制約燃料電池發展的瓶頸問題。針對燃料電池催化劑的研究目前主要集中在以下幾個方面：
一是提高催化劑活性和穩定性，通過對鉑的結構進行改進，減小催化劑的粒子直徑、使其均一分散來擴大催化面積，還可以通過減小催化劑厚度的方法提高反應性。
二是改進鉑材料的利用率，可以通過鉑與其它金屬形成合金來製造催化劑，目前大多採用鉑與釕的合金來解決，或者將鉑的活性組分擔載在載體上，主要以碳載體為主。
三是研究鉑以外的新材料，例如氧化鉬、鈷、石墨烯－碘等物質，但是技術尚未成熟，工業化應用前景較低。
領先企業：英國 Johnson Matthey，日本 Tanaka、日本田中、美國 E-TEK、德國巴斯夫、比利時優美科等
4.2.4 電解質
電解質大多以離子鍵或極性共價鍵結合，是溶於水溶液中或在熔融狀態下就能夠導電的化合物。一般來講，電解質與燃料電池的種類相互對應，電解質在電池工作狀態下，一般不參與電化學反應，只會出現損耗。燃料電池電解質的發展主要經歷鹼性型、磷酸型、熔融碳酸鹽型、固體氧化物型等幾個階段。
目前常見的燃料電池的電解質分類主要有鹼性燃料電池、磷酸燃料電池和固體氧化物燃料電池。鹼性燃料電池一般採用氫氧化鉀溶液作為電解液，這種電解液效率很高，但對雜質敏感，必須採用純態的氫氣和氧氣，所以限制了其在航天、國際工程等領域中的應用。磷酸燃料電池採用高溫下的磷酸作為電解質，適用於分散式的熱電聯產系統。固體氧化物燃料電池採用固態電解質，性能較好，安全性好，但是工作溫度較高，技術還不成熟。
領先企業：日本東麗；加拿大 Ballard；德國 SGL 等
4.2.5 雙極板
燃料電池雙極板是電池系統組件的主要組成部分之一，直接影響制約著電池壽命、性能、體積、成本、質量等方面。其作用主要是傳導電子、分配反應氣並帶走生成水，燃料電池雙極板要求具備較好的導電性、導熱性、一定的強度、氣體緻密性，具備耐酸耐鹼耐腐蝕性、與電解質相容無汙染，同時易於加工、成本低廉，以滿足燃料電池的發展。
燃料電池常採用的雙極板材料包括金屬雙極板、石墨碳板、複合雙極板三大類。由於車輛空間限制，薄金屬雙極板成為目前商業雙極板的主要選擇，金屬雙極板的技術難點在於成型技術、表面處理技術。複合雙極板以非貴金屬（如不鏽鋼、Ti）為基材、輔以表面處理技術是研究的熱點，篩選導電、耐腐蝕兼容的塗層材料與保證塗層緻密、穩定，將成為未來主要發展方向
領先企業：瑞典 Cellimpact、德國 Dana、德國 Grabener、美國 Treadstone 等
4.3 燃料電池配套產業鏈分析
4.3.1 燃料電池配套產業鏈結構
燃料電池配套產業鏈有三大環節，上遊制氫、中遊運輸儲存氫、下遊應用。每個環節都有很高的技術壁壘和技術難點，目前上遊的電解水制氫技術、中遊的化學儲氫技術和下遊的燃料電池在車輛和分布式發電中的應用被廣泛看好。
上遊為氫氣的製備，主要方式有：1、傳統能源的化石原料制氫、2、化工原料制氫、3、工業尾氣制氫、4、電解水制氫、5、新型制氫技術；
中遊為氫氣的儲運環節，主要方式包括：高壓氣態、低溫液態、固體材料儲氫和有機液態儲運；
下遊為氫氣的應用，在新能源應用方面包括加氫站、燃料電池下遊各種應用。
4.3.2 制氫
（1）常用的制氫技術路線
制氫方法是將存在於天然或合成的化合物中的氫元素，通過化學的過程轉化為氫氣的方法。根據氫氣的原料不同，氫氣的製備方法可以分為非再生制氫和可再生制氫，前者的原料是化石燃料，後者的原料是水或可再生物質。製備氫氣的方法目前較為成熟，從多種能源來源中都可以製備氫氣，每種技術的成本及環保屬性都不相同。主要分為五種技術路線：工業尾氣副產氫、電解水制氫、化工原料制氫、石化資源制氫和新型制氫方法等。
電解水制氫：在由電極、電解質與隔膜組成的電解槽中，在電解質水溶液中通入電流，水電解後，在陰極產生氫氣，在陽極產生氧氣。
化石原料制氫：化石原料目前主要指天然氣、石油和煤，其他還有頁巖氣和可燃冰等。天然氣、頁巖氣和可燃冰的主要成分是甲烷。甲烷水蒸氣重整制氫是目前採用最多的制氫技術。煤氣化制氫是以煤在蒸汽條件下氣化產生含氫和一氧化碳的合成氣，合成氣經變換和分離製得氫。由於石油量少，現在很少用石油重整制氫。
化合物高溫熱分解制氫：甲醇裂解制氫、氨分解制氫等都屬於含氫化合物高溫熱分解制氫含氫化合物由一次能源製得。
工業尾氣制氫：合成氨生產尾氣制氫、石油煉廠回收富氫氣體制氫、氯鹼廠回收副產氫制氫、焦爐煤氣中氫的回收利用等。
新型制氫方法：包括生物質制氫、光化學制氫、熱化學制氫等技術。生物質制氫指生物質通過氣化和微生物催化脫氫方法制氫，在生理代謝過程中產生分子氫過程的統稱。光化學制氫是將太陽輻射能轉化為氫的化學自由能，通稱太陽能制氫。熱化學制氫指在水系統中，不同溫度下，經歷一系列化學反應，將水分解成氫氣和氧氣，不消耗制氫過沉重添加的元素或化合物，可與高溫核反應堆或太陽能提供的溫度水平匹配。
（2）主流制氫源自於傳統能源的化學重整
全球來看，目前主要的制氫原料 96%以上來源於傳統能源的化學重整（其中，天然氣重整、醇類重整、焦爐煤氣分別佔比 48%、30%、18%）， 4%左右來源於電解水。
日本，目前主要的制氫源自於鹽水電解，鹽水電解的產能佔所有制氫產能的 63%，此外，產能佔比較高的還包括天然氣改制（8%）、乙烯制氫（7%）、焦爐煤氣制氫（6%）和甲醇改質（6%）等。
（3）煤制氫加碳捕捉將成為主流制氫路線
對比幾種主要制氫技術的成本，煤氣化制氫的成本最低，為 1.67 美元/千克，其次是天然氣制氫（2.00美元/千克），甲醇裂解（3.99 美元/千克），成本最高的是水電解，達到 5.20 美元/千克。相對於石油售價，煤氣化和天然氣重整已有利潤空間，而電解水制氫成本仍高高在上。
4.3.3 儲氫
氫是所有元素中最輕的，在常溫常壓下為氣態，密度僅為 0.0899kg/m3，是水的萬分之一，因此其高密度儲存一直是一個世界級難題。氫能的存儲有以下方式：低溫液態儲氫、高壓氣態儲氫、固態儲氫和有機液態儲氫等，這幾種儲氫方式有各自的優點和缺點。
（1）低溫液態儲氫：實際操作存在難度，經濟性差
由於液態氫的密度是氣體氫的 845 倍，液態氫的體積能量密度比壓縮狀態下的氫氣高出數倍，如果氫氣能以液態形式存在，將能兼具儲運簡單安全和體積佔比小的優點，替換傳統能源將水到渠成。但事實上，氣態的氫變成液態具有一定難度，一方面液化 1kg 的氫氣需耗電 4-10kW·h，另一方面液氫的存儲對儲存容器要求高，儲存容器需要抗凍、抗壓、保持超低溫，且必須嚴格絕熱。所以經濟性差，僅適用於不太計較成本問題且短時間內需迅速耗氫的航天航空領域。
（2）高壓氣態儲氫：應用最為成熟，但體積比容量小
高壓氣態儲氫是目前最常用且發展比較成熟的儲氫技術，其儲存方式是採用高壓將氫氣壓縮到一個耐高壓的容器裡。目前所使用的容器是鋼瓶，它的優點是結構簡單、壓縮氫氣製備能耗低、充裝和排放速度快。但是存在洩露爆炸隱患，安全性能較差。
然而，高壓氣態儲氫體積比容量低，鋼瓶目前所能達到最高的體積比容量僅 25g/L。此外，為了達到能耐受高壓並保證安全性，目前國際上主要採用碳纖維鋼瓶，但是碳纖維材料價格非常昂貴，因而它並非是理想的選擇。
（3）固態儲氫：儲氫密度大，極具發展潛力
固態儲氫方式能有效克服高壓氣態和低溫液態兩種儲氫方式的不足，且儲氫體積密度大、操作容易、運輸方便、成本低、安全等，特別適合於對體積要求較嚴格的場合，如在燃料電池汽車上的使用，是最具發展潛力的一種儲氫方式。固態儲氫就是利用氫氣與儲氫材料之間發生物理或者化學變化從而轉化為固溶體或者氫化物的形式來進行氫氣儲存的一種儲氫方式。
（4）有機液體儲氫：近年來備受關注
有機液體儲氫技術是通過不飽和液體有機物的可逆加氫和脫氫反應來實現儲氫。理論上，烯烴、炔烴以及某些不飽和芳香烴與其相應氫化物，如苯-環己烷、甲基苯-甲基環己烷等可在不破壞碳環主體結構下進行加氫和脫氫，並且反應可逆。
有機液體具有高的質量和體積儲氫密度，現常用材料（如環己烷、甲基環己烷、十氫化萘等）均可達到規定標準；環己烷和甲基環己烷等在常溫常壓下呈液態，與汽油類似，可用現有管道設備進行儲存和運輸，安全方便，並且可以長距離運輸；催化加氫和脫氫反應可逆，儲氫介質可循環使用；可長期儲存，一定程度上解決能源短缺問題。
4.3.4 運氫：氣態和液態運輸最為常見
按照氫在輸運時所處狀態的不同，可以分為氣氫輸送、液氫輸送和固氫輸送。其中前兩者是目前正在大規模使用的兩種方式。根據氫的輸送距離、用氫要求及用戶的分布情況，氣氫可以用管道網絡，或通過高壓容器裝在車、船等運輸工具上進行輸送。管道輸送一般適用於用量大的場合，而車、船運輸則適合於量小、用戶比較分散的場合。液氫、固氫輸運方法一般是採用車船輸送。
4.3.5 加氫站
（1）布局：加氫站建設快速推進，布局方面頭部效應明顯
加氫站作為基礎設施，是支持氫燃料電池汽車運營不可或缺的環節，目前全球眾多國家都在著力加氫站的建設。據 H2stations.org 網站發布，2018 年全球新增加氫站 48 座，截止 2018 年底，全球加氫站達 369座。
分類型看：369 座加氫站中，273 座對外開放，剩餘為封閉用戶提供服務。
分地區看：歐洲和亞洲加氫站布局較多，歐洲、亞洲、北美和其他地區分別有加氫站 152 座、136 座、78 座、3 座。
分國家看：截止 2018 年底，加氫站數量超過 10 座的僅有日本、德國、美國、中國、法國、英國、韓國和丹麥 7 個國家，其中日本加氫站數量遙遙領先，為 96 座，中國以 23 座位居第四，日本、德國、美國共佔全球加氫站總數的 54%，在加氫站布局層面佔領先地位。同時，眾多國家在短期內有加氫站部署計劃。
整體而言，氫基礎設施正在逐步向商業化邁進，各國仍在積極布局加氫站建設，我國目前由各省初步規劃的加氫站也在快速增長。但是在應用方面存在差異，日韓加氫站主要用於乘用車，而我國加氫站更多用於公交車和小型貨車。
（2）新型加氫站：加氫站新思路，有望成為有效補充
新型加氫站之一：太陽能加氫站
太陽能加氫站通過太陽能電池的電力，來電解水提取氫，與大型加氫站相比太陽能加氫站具有兩個顯著優點：一是體積小巧，對於建設用地和氫氣儲藏設施沒有額外特殊要求，甚至可以直接安裝在家中花園或門口；二是節能環保，在製造氫氣、儲藏、供應整個過程中都不會排放 CO2。基於此，太陽能加氫站可以鋪設成數量更大、更廣泛的臨時加氫網，以便滿足氫燃料電池汽車的臨時性加氫需要。例如：美國的本田 Honda 的研究開發子公司 Honda R&D Americas 生產的太陽能加氫站 8 小時可製造 0.5kg 的氫燃料，能夠支持燃料電池車 FCX CLARITY 持續行駛 30 英裡（約 50km）。
新型加氫站之二：移動加氫車
2015 年 12 月，豐田公司與 Air Products 公司合作，在加州新建設的加氫站建成前，為消費者提供氫氣。Air Products公司的移動加氫車使用蓄電池以及太陽能發電制氫，加氫車每次可以為Mirai加注半個罐氫氣，提供 150 英裡的續航裡程，移動加氫車的儲氫能力為 85kg，每罐可以滿足 30 多輛車的加氫需求。
（3）規模效應有望使加氫站建設成本顯著下降
目前一個新的加氫站的建設成本在 200-500 萬美元左右。日本建設一座中型加氫站（300Nm3/h）投資在 500~550 萬美元；在美國，約需要 280~350 萬美元。與國外相比，在國內建立一座加氫站具有成本方面的優勢，國內建設一座加氫站（35Mpa）的投資在 200-250 萬美元之間。隨著加氫站建設數量的增多，勢必出現規模效應，促使加氫站的建設成本下降。
加氫站的主要設備包括：儲氫裝置、壓縮設備、加注設備、站控系統等，其中壓縮機佔總成本較高（約30%）。目前設備製造的發展方向主要是加速氫氣壓縮機的國產化進程，從而降低加氫站的建設成本，促進氫能產業鏈的發展。
5.燃料電池汽車領先企業分析
5.1 以豐田 Mirai 為例的零部件供應商
5.1.1 豐田 Mirai 汽車介紹
豐田 Miarai 燃料電池汽車技術源於其混動技術平臺，經過多年發展，其燃料電池技術在成本下降、電池效率提升和壽命提升方面取得了突破性技術進展。
技術特點：1）改進鉑金材料鍍層技術降低鉑載量；2）採用三層架構和多纖維材料高壓儲氫罐。
基礎設施建設：1）與本田、日產等合作投資加氫站；2）建設移動加氫站。
豐田 Miarai 燃料電池汽車售價為 723 萬日元，補貼後售價 523 萬日元，加氫時間為 3 分鐘，銷量規劃是 2020 年達到年銷量 3 萬輛，儲氫方式是一大一小兩個儲氫罐，可以容納 5kg 氫氣，續航 650km。
5.1.2 以豐田 Mirai 為例的零部件供應商匯總
（1）豐田紡織
公司簡介：豐田紡織株式會社(Toyota Boshoku)設立於 1918 年，致力於汽車座椅及內飾件的研究、開發和製造，具有世界一流的座椅、骨架、調角器等功能件及內飾系統的綜合開發設計及生產能力。
核心技術：豐田紡織為 Mirai 燃料電池系統開發的部件有：空壓機消音器、離子交換器(去離子裝置)、
燃料電池堆歧管、雙極板。
（2）豐田自動織機
公司簡介：豐田自動織機株式會社(Toyota Industries)成立於 1926 年，多款產品市場份額位居世界第一，如噴氣式織機佔世界市場份額 39%，汽車空調用壓縮機佔 38%，叉車佔世界份額 25%(2002 年)。
核心技術：豐田自動織機為 Mirai 燃料電池系統開發了六葉螺杆羅茨式空壓機、氫氣循環泵和氫氣循環泵逆變器。
（3）電裝
公司簡介：日本株式會社電裝(Denso)是全球頂級汽車零部件及系統供應商，成立於 1949 年，在環境保護、發動機管理、車身電子產品、駕駛控制與安全、信息和通訊等領域，成為全球主要整車生產商的合作夥伴。
核心技術：電裝為 Mirai 燃料電池系統開發了冷卻系統中的散熱器、水泵、節溫器(三通閥)等，加氫系統中的氫罐、壓力傳感器、紅外線發射器等。
（4）愛信
公司簡介：日本愛信(Aisin)成立於 1969 年，專門生產自動變速箱。由愛信和博格華納合資建立，是愛信精機(Aisin Seiki)株式會社的子公司，豐田集團持 22.2%股份。
核心技術：愛信為豐田 Mirai 燃料電池系統開發了空氣閥門模塊和電堆端板等。
（5）捷太格特
公司簡介：捷太格特(JTEKT)是原光洋精工和原豐田工機在 2006 年 1 月合併後成立的新公司。捷太格特擁有世界第一的轉向系統行業市場份額，並結合軸承行業、工具機行業、傳動行業成為主要的四大行業。
核心技術： 捷太格特為 Mirai 燃料電池系統開發了氫罐閥門和減壓閥。高壓氫罐閥門控制氣體進出電堆，減壓閥將氫罐壓力從 70MPa 降到 1MPa，以滿足燃料電池堆內壓力要求。
（6）愛三工業
公司簡介：豐田旗下生產大新發動機零部件的供應商，成立初期生產化油器，八十年代後主力產品轉為電子控制燃油噴射(EFI)裝置。
核心技術：主要產品有燃油泵模塊、節氣門體、碳罐等，為豐田 Mirai 生產氫氣噴射器。
（7）東麗
公司簡介：東麗(Toray)株式會社成立於 1926 年，是世界著名的以有機合成、高分子化學、生物化學為核心技術的高科技跨國企業。
核心技術：東麗為 Mirai 燃料電池系統提供了各種碳纖維材料，比如氫罐的高強度碳纖維、電堆中氣體擴散層和汽車車身結構方面的碳纖維增加塑料等。
（8）科特拉
公司簡介：科特拉(Cataler)成立於 1967 年，為全球客戶提供淨化空氣和水的觸媒和活性炭產品。在混合動力車、汽柴油車等汽車尾氣淨化用觸媒方面，該公司技術領先。
核心技術：科特拉運用排氣觸媒和活性炭技術，與豐田汽車公司共同開發的最先端電極觸媒被採用。
（9）住友理工
公司簡介：住友理工株式會社(Sumitomo Riko)成立於 1929 年，總部位於日本愛知縣名古屋市。主打汽車減震器、剎車管、發動機罩、座椅頭枕和橡膠製壓力傳感器等。
核心技術：由於具備生成傳統汽車抗震橡膠的技術，住友理工在此基礎上，通過高精度成形技術開發了可在大溫度範圍內長久密封的高性能密封，並應用於為豐田 Mirai。
（10）日寫
公司簡介：日寫(Nissha)成立於 1929 年，提供高品質藝術品印刷、觸摸傳感器、氣體傳感器、醫療設備等。
核心技術：為了防止氫氣洩露，確保 Mirai 燃料電池汽車的使用安全性，需要在車身安裝氫氣濃度傳感器，以實時監測車內氫氣濃度值。日寫公司旗下 Fis 開發的氫氣濃度傳感器可以實現 1 秒內快速響應和長久工作，並且可在車輛啟動前監測和預報氫氣濃度值。
5.2 國內企業概況：眾多企業積極參與，質量不斷進步
2016 年以前，布局氫能源電動車的車企寥寥無幾；2016 年以後，在政策與補貼的大力推動下，越來越多的車企逐步布局氫能源產業，各地區也推出了相應的配套政策來搶佔先機。
從數據上來看，目前研發出的燃料電池車輛數量不多，但考慮目前深耕燃料電池研究的車企眾多，如已在多地開展試點的客車龍頭宇通客車、把燃料電池作為未來發展路線之一的乘用車製造商上汽集團、長城汽車，疊加車輛開發需要一定的時間，我們認為，氫燃料車的數量在技術與基礎設施積累達到一定程度以後會出現大規模增長，但目前的成熟度仍很低。
從車企和上市公司兩個投資對象來看氫能源產業的投資情況：
1） 車企：
各大車企在對投資氫能源產業十分積極。一方面，車企加速布局氫燃料電池汽車，關鍵技術已取得突破，成本下降路徑明顯，有望被市場接受。另一方面，在核心部件領域，越來越多的車企開始通過兼收併購或者股權投資等方式 布局具有技術壁壘的燃料電池產業鏈企業
2） 上市公司：
目前，眾多上市公司在氫能源產業領域做了布局，且主要在核心電堆、催化劑、制氫和關鍵輔助系統等領域。其中，大部分的上市公司是與地方政府去聯手布局氫能源產業。
5.3 國內領先企業
（1）上汽集團：最為綜合全面的燃料電池整車企業
上汽集團是國內唯一一家氫燃料商用車和乘用車均實現量產的整車企業，從乘用車到客車、從商務車 到輕卡，上汽集團在一步一步實現其燃料電池汽車 「商乘並舉」的宏大布局。
公司於 2006 年成立了燃料電池車事業部；2010 年公司與同濟、清華合作的 174 輛燃料電池車在世博會運行，其中有 6 輛燃料電池客車、68 輛燃料電池轎車、100 輛燃料電池觀光車。
2016 年，公司推出榮威 950 氫燃料電池乘用車，該車續航裡程達 430 公裡，是當時國內第一個採用70MPA 儲氫系統、且當年唯一一款上榜工信部推薦目錄的燃料電池乘用車。榮威 950 在 2016 年銷售出 51輛，現在轉變模式做分時租賃，單車最大運行 4 萬-5 萬公裡。
2017 年，上汽大通推出 FCV80 氫燃料電池客車。該車採用燃料電池系統為主、動力電池為輔的雙動力源，最長續駛裡程可達 500 公裡。安全性方面：FCV80 通過在高強度氫瓶加裝密封機構實現了被動安全防護，通過乘員艙、氫瓶艙多方位加設氫洩漏傳感器、紅外線通訊信息交互模塊，實現了主動氫安全防護。運營方面：該車目前在上海、佛山、撫順等地已經實現了商業化運營，其中，在上海、佛山等工業園區 FCV80承擔著通勤職責，在遼寧撫順，則承擔著三條鄉鎮小客運專線和一條全縣域旅遊包車的任務。從 2018 年 4月份至今，在撫順運營的 FCV80，單車最高裡程達到 30000 公裡以上，平均裡程超過 2.5 萬公裡，車輛總累積行駛裡程超過 100 萬公裡。
2018 年，上海申沃推出 SWB6128FCEV01 型燃料電池城市客車。該車由上汽前瞻技術研究部、上汽商用車技術中心和申沃客車聯合研發，採用燃料電池系統為主、動力電池為輔的雙動力源，車載儲氫系統可儲存 21kg 氫，儲氫壓力為 35MPa，最長續駛裡程可達 560 公裡。安全性方面：為了保障安全，車輛具備氫濃度實時監測及保護、氫氣過壓保護、自斷氫保護、高壓安全設計保護、碰撞安全設計保護等功能。運營方面：2018年9月27日， 6輛申沃牌SWB6128FCEV01型全低地板燃料電池城市客車正式交付嘉定公交，在嘉定 114 路上線運營。
2019 年2 月，上汽大通燃料電池商務車FV76(內部代號)也試裝下線。這款車最高續航裡程達 650 公裡，整車實現-30℃啟動和運營。
（2）濰柴動力：收購巴拉德股份，引進領先技術
2018 年 11 月 13 日（加拿大當地時間），濰柴動力通過其全資子公司濰柴動力（香港）國際發展有限公司認購 BallardPowerSystemsInc． 19.9％股份，成為加拿大巴拉德第一大股東。同日，公司與加拿大巴拉德籤署《研發合作協議》，由加拿大巴拉德向公司提供技術研發服務，公司將支付研發費用 9000 萬美元。
2018 年 11 月 26 日，公司與加拿大巴拉德全資子公司共同出資設立合資公司——濰柴巴拉德氫能科技有限公司，公司持股 51％，加拿大巴拉德間接持股 49％。
加拿大巴拉德主營業務為設計、開發、製造、銷售可應用於不同領域的質子交換膜燃料電池產品並提供相關服務，包括膜電極、燃料電堆、燃料電池模組、燃料電池系統和動力管理系統。
（3）宇通客車：專注燃料電池客車
宇通 2016 年推出第三代燃料電池客車，續航裡程提升至 600km，產品壽命達 5000h，並且實現成本下降（綜合成本下降 50%）。
技術特點：1）採用最新升級睿控 3.0 技術、動力電池管理技術及綜合熱管理系統，有效控制電池艙體溫度。2）採用高效動力系統技術和五合一集成控制器，高壓節點減少 55%，體積減少 63%，有效降低故障率。
合作夥伴：大連新源動力（燃料電池系統）。
（4）國鴻氫能：引進先進技術消化吸收，以燃料電池為核心
公司全稱「廣東國鴻氫能科技有限公司」， 成立於 2015 年 6 月 30 日，公司主營業務包括電堆和系統集成生產、銷售和研發，以氫燃料電池為核心產品。
產品層面：
1、9SSL 系列燃料電池電堆，能夠滿足車用變載動態特性要求，具有良好的單電池均一性，根據組裝電池數的不同，額定功率為 3.8kW-30kW，工作壽命超過 12000 小時；
2、貨車與客車需求的 MP30 燃料電池模塊，護等級可達 IP67， ；
3、中小型客車、貨車動力系統需求 MD30 燃料電池模塊；
4、大中型客車、貨車動力系統需求的 HD85 燃料電池模塊；
5、純氫燃料備用電源，該系統採用氫燃料電池技術，具有完整的集成電源管理系統，可配置成集成或獨立模塊；
6、甲醇重整燃料電池系統。
技術層面：一方面，公司以引進技術為主，在國內進行產業化生產，公司與加拿大 Ballard 公司和上海重塑分別成立合資公司，專門負責燃料電池電堆和系統集成的規模化生產；另一方面，公司藉助科研院校的研發能力提升自己的研發實力，並與清華、上海交大、西南交大北京理工、華南理工、上海大學、南方科大、中科院大連化物所等科研院校通過聯合實驗室等形式結成緊密合作關係，全力推動氫燃料電池及上下遊各環節的市場化應用。同時，公司為了掌握核心技術，開發了自主電堆，目前國鴻電堆性能已達到2.5kW/L。
產業化層面：公司電池電堆已經實現規模化生產和市場銷售，公司已建成年產 2 萬臺電堆的電堆生產線和年產 5000 套集成系統的系統集成生產線，公司產品的壽命是 1 萬 5 千小時以上，基本滿足商業車使用要求。2018 年國鴻電堆市場佔有率超過 70%，目前採用國鴻燃料電池電堆已經裝車超過 2000 輛，並且廣泛在市場中投入運營，在上海的燃料電池物流車實際運行已超過 600 萬公裡，已經取得良好的使用效果。
（5）億華通：專注於氫燃料電池發動機技術
公司全稱「北京億華通科技股份有限公司」，成立於 2004 年，公司專注於氫燃料電池發動機技術研發與產業化，致力打造更好的氫能解決方案。
產品層面：公司主要產品是氫燃料電池發動機，2016 年公司研發出第三代氫燃料電池發動機，產品覆蓋 10KW、30KW、60KW 和 200KW， 目前產品進入產業化量產階段。同時，目前已經形成了以氫燃料電池發動機為核心，包括雙極板、電堆、智能 DC/DC、氫系統、測試臺等在內的縱向一體化產品體系。
技術層面：公司依託清華大學節能與新能源汽車工程中心，結合整車研發，形成了由多能源動力系統試驗臺、燃料電池動力系統動態試驗臺、控制器開發平臺、電機試驗臺、蓄電池組合 超級電容試驗臺組成的先進開發與測試體系，為完成氫燃料電池發動機設計研發及相關 產品的開發設計提供強有力的保證。
產業化層面：一方面，公司分別與宇通、福田、中通、申龍、蘇州金龍、安凱、中植、東風、重汽、陝汽、北汽、廣汽、長安等主流車企聯合推出客車、物流車、乘用車、叉車、有軌電車、固定電源等全系列產品，企業覆蓋與公告車型數量均實現大幅領先。另一方面， 公司圍繞北京、上海、張家口、濱州、鄭州、成都、蘇州等核心城市的產業基礎，採用「點-線-面」發展模式逐層滲透，推動當地氫能產業生態建構。
（6）美錦能源：增資布局氫能各產業鏈
美錦能源緊跟國家和行業政策導向，根據公司「一點(整車製造)、一線(燃料電池上下遊產業鏈)、一網(加氫站網絡)」的總體規劃，在氫能領域進行全產業鏈布局。美錦能源目前擁有年產 660 萬噸(含託管)焦炭的產能，煉焦過程中焦爐煤氣富含 50%以上氫氣，可以降低成本制氫，制氫和發展加氫站擁有得天獨厚的條件，切入新能源具有獨特優勢。
產品層面：美錦能源持有佛山市飛馳汽車製造有限公司 51.2%，飛馳汽車是國內最大的氫燃料汽車公司，已實現國內氫燃料電池汽車的首次出口。2019 年上半年生產和加工車輛共計 314 輛，其中生產新能源車 293輛，加工車 21 輛，實現收入 36,120.16 萬元，比上年同期增長 545.53%，實現淨利潤 2,257 萬元，比上年同期增長 916.67%。
產業鏈方面：公司在氫能源領域布局重點在粵港澳大灣區，在控股華南地區最具規模的氫燃料電池整車生產企業——佛山市飛馳汽車製造有限公司的基礎上，通過合作投資平臺控股國內首家實現質子交換膜燃料電池膜電極 MEA 規模化生產的企業——鴻基創能科技（廣州）有限公司，增資國內知名的燃料電池電堆生產商和國內全面的燃料電池系統供應商——廣東國鴻氫能科技有限公司，並在佛山和雲浮兩地控股兩個從事加氫站建設和運營的公司。
（7）中氫科技：與企業高校合作研發氫燃料電池及配套系統
公司全稱「中能源工程集團氫能科技有限公司」，是中國能源工程集團有限公司的所屬子公司。中國能源工程集團與航天動力研究所、清華大學核能與新能源研究院建立了三方戰略合作，以目前在車用氫燃料電池與系統集成方面的合作為基礎，合資組建中氫科技，旨在發展氫燃料電池與系統集成先進技術及其在車輛、無人機、備用電源、分布式能源等領域的應用。
產品層面：公司業務範圍涵蓋氫燃料電池及配套系統集成的技術研發及生產製造、加氫站的運行，產品線包括：1）液冷金屬板和石墨板燃料電池及系統集成系列產品，適用於乘用車、 越野車、大巴、物流車、重卡等，功率為 30KW、60KW、90KW、120KW、200KW、300KW、400KW，或非標定製；2）空冷金屬板和石墨板燃料電池及系統集成系列產品，適用於分布式能源、備用電源、叉車及無人機等，功率為1KW、2KW、3KW、5KW、10KW、20KW、30KW，或非標定製；3）氫氣加注系統：加氫機、加氫站運行；4）氫氣儲存系列：35MPa、70MPa 氫氣瓶。
技術層面：一是中氫科技聯合清華大學核研院開發的25KW電堆模塊 SINOHEC25 石墨板氫燃料電池，適用於 25KW 及以上商務車、物流車氫燃料電池汽車發動機、移動電源、備用電源中，該技術擁有自主智慧財產權，是氫燃料電池領域的一項較為成熟的創新技術。二是中國能源工程集團的最新研發產品SINOHEC50/30 金屬板氫燃料電池，該電池體積功率密度 4.0KW/L，超出國家科技部 2020年同類項目驗收指標的 30%，中國能源工程集團聯合擁有該項技術的自主智慧財產權，是國內外氫燃料電池領域的一項創新技術。
產業化層面：公司與中國動力合作，把氫燃料電池發動機帶到香港市場。其次，公司與奇瑞集團達成合作共識，在蕪湖成立合資公司生產氫燃料電池車用系統集成，用於商用車和乘用車。另外，公司與宇通集團、國機智駿汽車的合作也在推進中
（8）氫雄雲鼎：地區支持，培育氫能產業
公司全稱「大同氫雄雲鼎氫能科技有限公司」，成立於 2018 年 03 月 23 日，由深圳雄韜股份公司聯合上海田鼎投資管理有限公司、大同攸雲企業管理有限公司投資成立，是一家經營範圍覆蓋氫燃料發動機研發、生產、銷售、服務等的創新型科技公司。
產品層面：公司主要產品是氫燃料發動機。此外，公司與五洲龍共同開發的「F1 未來」系列 10.5 米氫燃料電池城市客車於 2018 年正式在山西省大同市進行試運營。
技術層面： 「F1 未來」系列燃料電池通勤車由氫雄提供整車動力系統並完成總裝，採用 30kW 氫燃料電池系統+磷酸鐵鋰電池（功率型）的混合動力技術路線，低溫啟動達到了-20℃，燃料電池裝車使用壽命可達10000h 以上。一次加氫只需 5 分鐘，可以續航 430km。除了水滴流線型的新穎造型外，「F1 未來」整車控制安全可靠，滿足或高於《GB/T7258-2017 機動車安全運行技術條件》，同時還滿足《GBT-24549-2009 燃料電池電動汽車安全要求》
產業化層面： 2018 年 9 月，由雄韜氫雄投資的山西省首條燃料電池系統自動化生產線正式投產，一期規劃年產能 3 萬套。未來兩年，大同氫雄雲鼎氫能科技有限公司將實現大同地區 3000 臺氫能發動機整車推廣，參與全省 5000 臺氫能發動機整車投放，實現產值 40 億元。同時，公司發起設立大同氫能產業促進協會，幫助大同加速「氫都」建設步伐。
6.燃料電池產業機遇分析
整體來看，燃料電池行業處於初步發展階段，在此情況下，我們認為行業關注點主要有： 關注點一：關注高校技術產業化項目
中國大部分高校在燃料電池領域都有著比較深厚的積累，在研究的道路上走的比較早的是清華大學，同濟大學，他們是最早開始研究氫燃料電池的高校。目前，國內大多高校都有與氫燃料電池相關的研究方向，許多公司也都已經展開和高校的合作，或者高校實驗室自行成立了公司，逐步實現技術產業化。
關注點二：國內外技術差距大，技術引進是捷徑
國內外在技術上還是有一定的差距，技術引進是發展的一條途徑。
關注點三： 搶先布局成本高、技術難的細分環節
需要搶先去布局成本高、技術難的細分環節。從燃料電池成本結構可以看到，目前電堆所佔的成本比較大。而結合氫燃料電池的成本結構，可以優先布局電堆領域的催化劑、膜電極、儲氫系統、供氫系統、氫循環系統等核心細分領域。
7.投資建議及標的推薦
7.1 投資建議
整體而言，國內氫燃料電池行業起步晚、成本高、技術壁壘高，尚處於初級階段，建議投資者關注 2條主線：
一是資金實力雄厚、研發實力強勁，且汽車品類豐富的整車龍頭，建議關注：上汽集團、宇通客車；
二是引進海外先進技術，積極布局產業鏈關鍵節點的零部件供應商，建議關注：濰柴動力。
7.2 標的推薦（略，詳見報告原文）
7.2.1 上汽集團（600104.SH）：龍頭優勢明顯，商業化進程不斷加快
7.2.2 宇通客車（600066.SH）： 產業鏈持續完善，研發實力不斷擴大
7.2.3 濰柴動力（000338.SZ）： 強強聯手，產業鏈布局持續推進
……
（報告觀點屬於原作者，僅供參考。報告來源：山西證券）
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