燃料電池電堆行業(yè)成本構(gòu)成及企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局分析：生產(chǎn)規(guī)模較小，成本較高[圖]

    燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈方面，上游主要是構(gòu)成燃料電池電堆的零部件：膜電極（質(zhì)子交換膜、催化劑、氣體擴(kuò)散層）、雙極板等，以及氫氣系統(tǒng)的零部件：空壓機(jī)、增濕器、氫循環(huán)泵、儲(chǔ)氫瓶等；中游是整個(gè)燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)的組裝；下游主要包括由固定發(fā)電、交通運(yùn)輸以及包含軍事、航天在內(nèi)的特殊領(lǐng)域。氫能作為配套的產(chǎn)業(yè)鏈，主要包括制氫、儲(chǔ)運(yùn)氫和加氫站。

燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)圖

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    相關(guān)報(bào)告：智研咨詢(xún)發(fā)布的《2019-2025年中國(guó)氫燃料電池電堆行業(yè)市場(chǎng)全景調(diào)查及投資方向研究報(bào)告》

    一、電堆的成本構(gòu)成

    電堆是燃料電池最關(guān)鍵的部分，由多個(gè)單體電池以串聯(lián)方式層疊組合構(gòu)成。將雙極板與膜電極交替疊合，各單體之間嵌入密封件，經(jīng)前、后端板壓緊后用螺桿緊固拴牢，即構(gòu)成燃料電池電堆。目前國(guó)內(nèi)燃料電池電堆正在逐步起步，企業(yè)數(shù)量不斷增長(zhǎng)，并且通過(guò)自主研發(fā)和技術(shù)引進(jìn)已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

    燃料電池電堆的生產(chǎn)規(guī)模較小，成本較高，目前成本在70美元/kW左右。膜電極是燃料電池的成本核心，量產(chǎn)有助于成本下降。電堆中最核心的組成部分是膜電極組件，占據(jù)電堆成本的65%以上。未來(lái)隨著鴻基創(chuàng)能的量產(chǎn)規(guī)模逐步擴(kuò)大，膜電極（質(zhì)子交換膜+催化劑+氣體擴(kuò)散層）在電堆成本中的占比有望從70%（年產(chǎn)1000套電堆）下降至57%（年產(chǎn)50萬(wàn)套電堆）。DOE預(yù)計(jì)，到2020年，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)成本將在2020年下降到40美元/kW，最終目標(biāo)將會(huì)實(shí)現(xiàn)30美元/kW。

生產(chǎn)1000套電堆成本構(gòu)成

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生產(chǎn)50萬(wàn)套電堆成本構(gòu)成

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規(guī)模效應(yīng)對(duì)電堆和輔助設(shè)備系統(tǒng)成本的影響

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電堆質(zhì)量構(gòu)成占比

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電堆體積構(gòu)成占比

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    全球范圍內(nèi)燃料電池車(chē)的生產(chǎn)規(guī)模普遍不高，規(guī)模效應(yīng)降本是當(dāng)前主導(dǎo)方式，當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模從百套/年到千套/年數(shù)量級(jí)變化時(shí)，各組件的制造成本均有顯著降低；當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模增長(zhǎng)至1萬(wàn)套每年時(shí)，雙極板、催化劑、質(zhì)子交換膜和氣體擴(kuò)散層成本仍具有規(guī)?；当究臻g，其他組件已開(kāi)始不是特別明顯；當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模由1萬(wàn)套/年增長(zhǎng)至50萬(wàn)套/年時(shí)，質(zhì)子交換膜和氣體擴(kuò)散層成本仍舊會(huì)隨著規(guī)模擴(kuò)大而降低，但此時(shí)電堆成本主要由電極催化劑和雙極板的材料用量及價(jià)格決定，這與技術(shù)及工藝水平密切相關(guān)。

不同生產(chǎn)規(guī)模下電堆各組件成本占比

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    根據(jù)2016年10月發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線(xiàn)圖》，我國(guó)燃料電池車(chē)發(fā)展目標(biāo)為2020年達(dá)到5000輛，2025年達(dá)到5萬(wàn)輛，2030年燃料電池車(chē)輛保有量達(dá)到100萬(wàn)輛。由于燃料電池車(chē)未來(lái)發(fā)展的主要目標(biāo)為商用車(chē)，預(yù)計(jì)未來(lái)燃料電池車(chē)商用車(chē)與乘用車(chē)比例約為4:1；預(yù)計(jì)未來(lái)乘用車(chē)電堆功率約為100kW，商用車(chē)功率約為120kW。

中國(guó)燃料電池車(chē)未來(lái)產(chǎn)能預(yù)測(cè)

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乘用車(chē)與商用車(chē)電堆成本構(gòu)成比較

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    二、企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局

    國(guó)內(nèi)外電堆企業(yè)可分為三類(lèi)：第三方電堆企業(yè)、系統(tǒng)企業(yè)、全產(chǎn)業(yè)鏈布局的車(chē)企或其他企業(yè)。國(guó)外燃料電池電堆技術(shù)領(lǐng)先的企業(yè)有日本：豐田、本田；韓國(guó)：現(xiàn)代、斗山；美國(guó)：PlugPower、通用汽車(chē)；歐洲：SFC、奔馳、寶馬、PowerCell、IntelligentEnergy等。其中豐田Mirai燃料電池電堆最大輸出功率達(dá)到了114kW，由370片單電池串聯(lián)組成，單電池厚度1.34mm。歐洲PowerCell電堆產(chǎn)品主要是S2和S3兩款，其中S2產(chǎn)品功率覆蓋5-35kW，S3產(chǎn)品功率可達(dá)到125kW。

2018年全球氫燃料電池電堆企業(yè)Top10

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    國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的企業(yè)有：國(guó)鴻氫能、濰柴動(dòng)力、新源動(dòng)力、神力科技、氫璞創(chuàng)能等。國(guó)鴻氫能是全球最大的燃料電池電堆生產(chǎn)商之一，企業(yè)引進(jìn)巴拉德9ssl電堆技術(shù)，電堆額定功率為3.8~30kW，設(shè)計(jì)壽命1.2萬(wàn)小時(shí)，實(shí)際9ssl電堆運(yùn)營(yíng)時(shí)長(zhǎng)超出3萬(wàn)hr。目前公司電堆年產(chǎn)能20000臺(tái)，位居全球首位，2018年國(guó)鴻氫能電堆國(guó)內(nèi)市占率達(dá)到70%；2018年濰柴動(dòng)力收購(gòu)Ballard19.9%股權(quán)，獲得Ballard LCS電堆技術(shù)在中國(guó)的獨(dú)家生產(chǎn)和模塊組裝授權(quán)，同時(shí)，雙方已就4.0kW/L及以上未來(lái)技術(shù)的合作框架達(dá)成一致；新源動(dòng)力自主研發(fā)的第三代薄金屬雙極板PEMFC電堆HYSTK-70，額定功率達(dá)到70kW，峰值功率達(dá)85kW，電堆體積功率密度突破3.3kW/L。

2018年燃料電池電堆龍頭的電堆營(yíng)業(yè)收入（億元）

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    國(guó) 際燃料電池電堆行業(yè)以Ballard、國(guó)鴻氫能為首，2018年Ballard電堆業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)營(yíng)收6.47億元，國(guó)鴻氫能電堆業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)營(yíng)收4.21億元。松下、豐田和本田在電堆行業(yè)中位于第二梯隊(duì)，CR5市占率超過(guò)75%。2018年國(guó)鴻氫能在國(guó)內(nèi)市占率達(dá)到70%，國(guó)內(nèi)電堆行業(yè)由國(guó)鴻氫能和新源動(dòng)力領(lǐng)先，國(guó)鴻氫能電堆技術(shù)引進(jìn)自國(guó)際電堆巨頭Ballard，新源動(dòng)力自主研發(fā)的電堆體積功率密度突破3.3kW/L，電堆技術(shù)均已處于世界領(lǐng)先地位。