燃料电池电堆行业成本构成及企业竞争格局分析

燃料电池电堆行业成本构成及企业竞争格局分析

燃料电池产业链方面，上游主要是构成燃料电池电堆的零部件：膜电极（质子交换膜、催化剂、气体扩散层）、双极板等，以及氢气系统的零部件：空压机、增湿器、氢循环泵、储氢瓶等；中游是整个燃料电池动力系统的组装；下游主要包括由固定发电、交通运输以及包含军事、航天在内的特殊领域。氢能作为配套的产业链，主要包括制氢、储运氢和加氢站。燃料电池产业链结构图

一、电堆的成本构成

电堆是燃料电池最关键的部分，由多个单体电池以串联方式层叠组合构成。将双极板与膜电极交替叠合，各单体之间嵌入密封件，经前、后端板压紧后用螺杆紧固拴牢，即构成燃料电池电堆。目前国内燃料电池电堆正在逐步起步，企业数量不断增长，并且通过自主研发和技术引进已实现量产。

燃料电池电堆的生产规模较小，成本较高，目前成本在70美元/kW左右。膜电极是燃料电池的成本核心，量产有助于成本下降。电堆中最核心的组成部分是膜电极组件，占据电堆成本的65%以上。未来随着鸿基创能的量产规模逐步扩大，膜电极（质子交换膜+催化剂+气体扩散层）在电堆成本中的占比有望从70%（年产1000套电堆）下降至57%（年产50万套电堆）。DOE预计，到2020年，铂金属用量由0.16降低到0.125g/kW，双极板成本从7美元/kW降低到3美元/kW，50万台批量成产成本将在2020年下降到40美元/kW，最终目标将会实现30美元/kW。生产1000套电堆成本构成

生产50万套电堆成本构成

规模效应对电堆和辅助设备系统成本的影响

电堆质量构成占比

电堆体积构成占比

全球范围内燃料电池车的生产规模普遍不高，规模效应降本是当前主导方式，当生产规模从百套/年到千套/年数量级变化时，各组件的制造成本均有显著降低；当生产规模增长至1万套每年时，双极板、催化剂、质子交换膜和气体扩散层成本仍具有规模化降本空间，其他组件已开始不是特别明显；当生产规模由1万套/年增长至50万套/年时，质子交换膜和气体扩散层成本仍旧会随着规模扩大而降低，但此时电堆成本主要由电极催化剂和双极板的材料用量及价格决定，这与技术及工艺水平密切相关。不同生产规模下电堆各组件成本占比

根据2016年10月发布的《节能与新能源汽车技术路线图》，我国燃料电池车发展目标为2020年达到5000辆，2025年达到5万辆，2030年燃料电池车辆保有量达到100万辆。由于燃料电池车未来发展的主要目标为商用车，预计未来燃料电池车商用车与乘用车比例约为4:1；预计未来乘用车电堆功率约为100kW，商用车功率约为120kW。中国燃料电池车未来产能预测

乘用车与商用车电堆成本构成比较

二、企业竞争格局

国内外电堆企业可分为三类：第三方电堆企业、系统企业、全产业链布局的车企或其他企业。国外燃料电池电堆技术领先的企业有日本：丰田、本田；韩国：现代、斗山；美国：PlugPower、通用汽车；欧洲：SFC、奔驰、宝马、PowerCell、IntelligentEnergy等。其中丰田Mirai燃料电池电堆最大输出功率达到了114kW，由370片单电池串联组成，单电池厚度1.34mm。欧洲PowerCell电堆产品主要是S2和S3两款，其中S2产品功率覆盖5-35kW，S3产品功率可达到125kW。2018年全球氢燃料电池电堆企业Top10

国内领先的企业有：国鸿氢能、潍柴动力、新源动力、神力科技、氢璞创能等。国鸿氢能是全球最大的燃料电池电堆生产商之一，企业引进巴拉德9ssl电堆技术，电堆额定功率为3.8~30kW，设计寿命1.2万小时，实际9ssl电堆运营时长超出3万hr。目前公司电堆年产能20000台，位居全球首位，2018年国鸿氢能电堆国内市占率达到70%；2018年潍柴动力收购Ballard19.9%股权，获得BallardLCS电堆技术在中国的独家生产和模块组装授权，同时，双方已就4.0kW/L及以上未来技术的合作框架达成一致；新源动力自主研发的第三代薄金属双极板PEMFC电堆HYSTK-70，额定功率达到70kW，峰值功率达85kW，电堆体积功率密度突破3.3kW/L。2018年燃料电池电堆龙头的电堆营业收入（亿元）

国

际燃料电池电堆行业以Ballard、国鸿氢能为首，2018年Ballard电堆业务实现营收6.47亿元，国鸿氢能电堆业务实现营收4.21亿元。松下、丰田和本田在电堆行业中位于第二梯队，CR5市占率超过75%。2018年国鸿氢