燃料電池電堆行業(yè)成本構成及企業(yè)競爭格局分析：生產(chǎn)規(guī)模較小，成本較高[圖]

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

燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈結構圖

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    相關報告：智研咨詢發(fā)布的《2019-2025年中國氫燃料電池電堆行業(yè)市場全景調(diào)查及投資方向研究報告》

    一、電堆的成本構成

    電堆是燃料電池最關鍵的部分，由多個單體電池以串聯(lián)方式層疊組合構成。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，即構成燃料電池電堆。目前國內(nèi)燃料電池電堆正在逐步起步，企業(yè)數(shù)量不斷增長，并且通過自主研發(fā)和技術引進已實現(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。未來隨著鴻基創(chuàng)能的量產(chǎn)規(guī)模逐步擴大，膜電極（質子交換膜+催化劑+氣體擴散層）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)50萬套電堆）。DOE預計，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，50萬臺批量成產(chǎn)成本將在2020年下降到40美元/kW，最終目標將會實現(xiàn)30美元/kW。

生產(chǎn)1000套電堆成本構成

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生產(chǎn)50萬套電堆成本構成

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規(guī)模效應對電堆和輔助設備系統(tǒng)成本的影響

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電堆質量構成占比

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電堆體積構成占比

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    全球范圍內(nèi)燃料電池車的生產(chǎn)規(guī)模普遍不高，規(guī)模效應降本是當前主導方式，當生產(chǎn)規(guī)模從百套/年到千套/年數(shù)量級變化時，各組件的制造成本均有顯著降低；當生產(chǎn)規(guī)模增長至1萬套每年時，雙極板、催化劑、質子交換膜和氣體擴散層成本仍具有規(guī)?；当究臻g，其他組件已開始不是特別明顯；當生產(chǎn)規(guī)模由1萬套/年增長至50萬套/年時，質子交換膜和氣體擴散層成本仍舊會隨著規(guī)模擴大而降低，但此時電堆成本主要由電極催化劑和雙極板的材料用量及價格決定，這與技術及工藝水平密切相關。

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)能與新能源汽車技術路線圖》，我國燃料電池車發(fā)展目標為2020年達到5000輛，2025年達到5萬輛，2030年燃料電池車輛保有量達到100萬輛。由于燃料電池車未來發(fā)展的主要目標為商用車，預計未來燃料電池車商用車與乘用車比例約為4:1；預計未來乘用車電堆功率約為100kW，商用車功率約為120kW。

中國燃料電池車未來產(chǎn)能預測

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乘用車與商用車電堆成本構成比較

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    二、企業(yè)競爭格局

    國內(nèi)外電堆企業(yè)可分為三類：第三方電堆企業(yè)、系統(tǒng)企業(yè)、全產(chǎn)業(yè)鏈布局的車企或其他企業(yè)。國外燃料電池電堆技術領先的企業(yè)有日本：豐田、本田；韓國：現(xiàn)代、斗山；美國：PlugPower、通用汽車；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)品功率可達到125kW。

2018年全球氫燃料電池電堆企業(yè)Top10

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    國內(nèi)領先的企業(yè)有：國鴻氫能、濰柴動力、新源動力、神力科技、氫璞創(chuàng)能等。國鴻氫能是全球最大的燃料電池電堆生產(chǎn)商之一，企業(yè)引進巴拉德9ssl電堆技術，電堆額定功率為3.8~30kW，設計壽命1.2萬小時，實際9ssl電堆運營時長超出3萬hr。目前公司電堆年產(chǎn)能20000臺，位居全球首位，2018年國鴻氫能電堆國內(nèi)市占率達到70%；2018年濰柴動力收購Ballard19.9%股權，獲得Ballard LCS電堆技術在中國的獨家生產(chǎn)和模塊組裝授權，同時，雙方已就4.0kW/L及以上未來技術的合作框架達成一致；新源動力自主研發(fā)的第三代薄金屬雙極板PEMFC電堆HYSTK-70，額定功率達到70kW，峰值功率達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業(yè)收入（億元）

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    國 際燃料電池電堆行業(yè)以Ballard、國鴻氫能為首，2018年Ballard電堆業(yè)務實現(xiàn)營收6.47億元，國鴻氫能電堆業(yè)務實現(xiàn)營收4.21億元。松下、豐田和本田在電堆行業(yè)中位于第二梯隊，CR5市占率超過75%。2018年國鴻氫能在國內(nèi)市占率達到70%，國內(nèi)電堆行業(yè)由國鴻氫能和新源動力領先，國鴻氫能電堆技術引進自國際電堆巨頭Ballard，新源動力自主研發(fā)的電堆體積功率密度突破3.3kW/L，電堆技術均已處于世界領先地位。