燃料电池:新能源装备产业链下一个新风口(一)

能源产业始终是人类进程发展中无可回避的问题，从哥本哈根气候峰会以来，新能源产业发展加速的势头强劲，包括燃料电池汽车在内的新能源汽车在我国也是持续的放量增长。然而“前途是光明的，道路却是曲折的”，新技术的成长总是会面临或多或少的问题，燃料电池产业如今的核心问题在于技术的稳定性和成本的可控性问题，能源供给网络的建设也是不可忽视的是。我们旨在通过燃料电池的系列报告重点讨论如今的燃料电池产业将会如何的发展，何时能遇到产业化的风口，以及相关装备板块是否会成为继锂电池装备后下一个新能源产业链风口。

燃料电池技术逐渐应用于多个领域。

燃料电池因其稳定性和无污染的特质，既适宜用于集中发电，建造大、中型电站和区域性分散电站，也可用作各种规格的分散电源、电动车、不依赖空气推进的潜艇动力源和各种可移动电源，同时也可作为手机、笔记本电脑等供电的优选小型便携式电源。但除去部分市场规模不大的固定电源外，其他部分还未形成产业化的基础。

燃料电池技术有望在汽车领域率先爆发。

大型车企的燃料电池汽车研发如火如荼，Mirai 和Clarity 燃料电池汽车均是新能源汽车市场中的明星，同时各大车企在未来的五年内会有大批的车型推出到市场。结合政府部门的补贴和技术成本的不断下行，燃料电池技术或率先在汽车动力电池应用领域爆发，沿着锂电池汽车的发展路线共同推动新能源汽车行业的发展。

国内产业化布局正在形成突破。

目前燃料电池技术的发展主要是日韩车企主导，并且和专攻燃料电池技术的如Ballard 动力和普拉格能源结成合作关系，共同推进产业进步。国内有部分厂商在相关核心部件中已经有一定的技术积淀，正在不断缩小国内外的差距，燃料电池相关产业正在形成突破。目前燃料电池的模组制造扔主要集中于欧美日韩企业，国内企业主要涉及材料和相关装备。未来燃料电池产业链有望在各类企业产业化布局推动下，成为继锂电设备后下一个站在风口的装备板块。

一、燃料电池：新能源产业链下一个风口

1技术渐趋成熟

燃料电池是一种将燃料具有的化学能直接变为电能的发电装置，具有发电效率高、环境污染少等优点。由于其电能转换不经过燃烧这一过程，能量转化效率可以达到60%左右，同时燃料电池的功率范围为1W ～ 100MW，可以广泛应用于交通运输、便携式设备、发电站和航空航天等领域。

与传统的石化燃料相比，燃料电池具有零排放、无振动噪声等优点，对于缓解交通运输的能源压力、降低尾气排放等都具有重要的作用；与煤炭火力发电相比，燃料电池具有负荷响应性好、高可靠度等优点，对于提高发电效率、减小环境压力等也有显著的效果。目前燃料电池技术已经比较成熟，正在逐步走向市场化，在家用市场应用较广的主要有质子交换膜燃料电池（PEMFC）和固体氧化物燃料电池（SOFC）等。

燃料电池的工作原理是电解水的逆过程，即燃料和氧化剂通过电极实现向电、水和热量的转化，目前技术已日臻完善，各类核心部件的性能达到稳定可靠的水平。例如，在燃料电池内部，交换膜为质子的迁移和输送提供通道，质子经过交换膜从阳极到达阴极，与外电路的电子转移构成回路，为外界负载提供电能。此外，燃料电池堆和气体供给子系统、水管理子系统、热管理子系统以及控制子系统均为燃料电池的稳定合作提供了技术保障。

2应用范围广泛

燃料电池既适宜用于集中发电，建造大、中型电站和区域性分散电站，也可用作各种规格的分散电源、电动车、不依赖空气推进的潜艇动力源和各种可移动电源，同时也可作为手机、笔记本电脑等供电的优选小型便携式电源。

燃料电池产业的技术发展趋势，主要是在三个级别上针对不同的市场需求而齐头发展，100W ～10KW电池面向民用，是移动基站、分立电源、潜艇、电动自行车、摩托车、游艇及场地车等的较佳动力源；10KW ～100KW 电池是电动汽车的首选动力源，是整个燃料电池产业发展的方向；100KW 以上电池是特殊条件下电站动力源，如军用、边远地区等用途。

按照当前的市场情况，燃料电池目前在移动式电源、固定式电源和军事电源三个方面有比较成熟稳定的应用，但成本覆盖不足以大规模产业化应用。　

便携式电源。燃料电池一方面可用作便携式电源、小型移动电源、车载电源等。适用于军事、通讯、计算机等领域，以满足应急供电和高可靠性、高稳定性供电的需要，实际应用的产品包括高端手机电池、笔记本电脑等便携电子设备、军用背负式通讯电源、卫星通讯车载电源等；另一方面用作自行车、摩托车、汽车等交通工具的动力电源，以满足环保对车辆排放的要求。

固定式电源。燃料电池既可与电网系统互联用于调峰，同时也可作为独立电源，用作海岛、山区、边远地区等发供电系统电源。采用多台质子交换膜燃料电池发电机联网还可构成分散式供电系统，便可省去电网线路及配电调度控制系统，通过热电联供使燃料总利用率高达 80%以上。

军用电源。电源作为军事信息技术装备的命脉，其连续性、可靠性、安全性对于新式军事战争至关重要，它是信息技术装备密不可分的一部分。目前国外先进军事装备研究机构将燃料电池应用于单兵作战动力电源（<100 W）、移动电站（100W-500W）和军车动力驱动电源（500W-10kW），取得了良好的反馈效果，未来燃料电池电源有望开拓这部分新兴业务。

3燃料电池汽车将率先发展

目前燃料电池在3C电池领域已经有了一定示范应用。2016年1月，据腾讯科技介绍电池续航时间能够达到一周的iPhone亮相CES以及飞行时间是电池型号6倍的氢燃料电池无人机产品展示，虽未达到产业化的条件，但这已经表明智能手机和笔记本电源系统即将迎来燃料电池革命。这其中的核心在于微型燃料电池，当设备需要更多电能时，用户只需加充更多燃料即可，而无需等给设备长时间充电。

相比于3C行业的需求，汽车动力领域对燃料电池的潜在需求更为庞大，也更为迫切。目前燃料电池汽车得到世界各国政府和企业的高度重视，特别是美国、日本和德国及其企业都加大了燃料电池汽车的研发与示范，并且取得了重大进展，预计随着研发水平的提升和规模化效应，燃料电池汽车有望向着产业化的方向跨越式发展。

纵观纷繁复杂的燃料电池应用中，部分应用是先天不足难以覆盖燃料电池的研发成本，此外还会受到市场规模的影响难以发育。我们认为燃料电池汽车是未来率先爆发力的子领域，相关的原因有以下三点：

电子设备便携式电源技术未成熟，固定式电源市场规模不足。3C设备电源市场体量足够大，但燃料电池一方面是由于成本难以与目前的主流锂电池相抗衡，另一方面是便携式设备不具备高压储备氢气条件，如不被允许携带在飞机、高铁等。而固定电源仅仅是体量很小的边防、军事需求，市场难以扩张。

新能源汽车增长势头迅猛，资本更多关注锂电池汽车和燃料电池汽车。随着全世界节能减排形势的日益严峻，传统内燃机汽车因其污染大、能效低常为人所诟病，新能源汽车从14年开始放量增长。尽管包括燃料电池汽车在内的新能源汽车目前仅占汽车保有量的3%，但星星之火可以燎原，新能源汽车的起势增长有望带动燃料电池汽车的产业化浪潮。

同时，国家扶持政策也一直在推动新能源汽车产业的发展。在中国制造2025战略中，对燃料电池汽车的发展战略，提出三个发展阶段： 第一是在关键材料零部件方面逐步实现国产化；第二是燃料电池和电堆整车性能逐步提升；第三方面是要实现燃料电池汽车的运行规模进一步扩大，达到1000辆的运行规模，到 2025年，制氢、加氢等配套基础设施基本完善。不仅如此，国家对燃料汽车给予大幅度的补贴以帮助产业初期的成本覆盖问题。