1、增持Table_QuoteInfo请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明Table_MainInfo行业研究/汽车与零配件/汽车零配件行业专题报告证券研究报告2016 年 11 月 18 日5108.084411.823715.563019.302323.042015/112016/22016/52016/8Table_InvestInfo投资评级市场表现汽车零配件5804.34维持海通综指资料来源：海通证券研究所相关研究Table_ReportInfo月报国内产量同比继续高企（增持，维持）201503232015.03.23新能源汽车产业链 2 月报产量数据继续高企，实属抄底良机（增持，维持
2、）201502132015.02.13新能源汽车产业链 1 月报政策风又吹，抄底良机（增持，维持）201501162015.01.16Table_AuthorInfo分析师:张宇Tel:(021)23219583证书:S0850515080001:程碧升Tel:(021)23154171变革时代的来临，终极能源的回归：燃料电池投资专题（一）Table_Summary投资要点：新能源迎发展高潮，燃料电池回归视野。2012 年定位为高端电动超跑的特斯拉汽车公司推出“Tesla Model S”系列轿车，取得了巨大成功，这触发了新能源的一个发展高潮，加上燃料电池生产商 BLDP、PLUG、FCEL
3、在 2014 年年初股价大幅上涨，燃料电池迅速地回到人们视野。相比传统蓄电池，燃料电池不受热能卡诺循环限制，相比锂电池则具有更高能量密度和更短充电时间等明显优势，未来发展空间巨大。燃料电池与锂电池互为补充关系。燃料电池汽车与锂电池汽车为互补关系，相较于锂电池汽车，燃料电池汽车能量密度更高、加氢时间短，更适合远距离、大功率行驶，同时燃料电池汽车补贴力度更大，也没有锂电池汽车的锂电池回收难的问题。2014 年年底，丰田推出燃料电池汽车 Mirai，号称可以和内燃机汽车无差别应用，2015 年也被称为燃料电池汽车元年。客车先行，未来几年有望迎来大发展。因为技术要求更低、加氢更为便捷等原因，行业内普遍
4、认为燃料电池汽车最好的突破点为客车。同时，国内燃料电池行业面临产业链尚不成熟、核心原材料大多来自进口、人才缺失等问题。但是依靠政府大力支持，未来几年有望迎来大发展。看好行业发展，建议积极关注。相比美欧日韩等发达国家，国内燃料电池技术尚处研发试验阶段，尚未形成完整的产业链，凭借燃料电池独特优势，依托于国内巨大市场空间，我们长期看好燃料电池行业在国内的发展，给予行业“增持”评级。建议关注掌握了燃料电池核心技术的相关公司，以及产业链中出现的投资并购机会。风险提示。1、燃料电池技术突破遇瓶颈；2、燃料电池成本难以下降；3、加氢站等配套设施建设缓慢。请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明2目录1.电气化
5、水平逐步提高，氢能逐渐被重视.51.11.21.3燃料电池与蓄电池工作原理差异巨大.6燃料电池优势明显，且更具意义.7燃料电池的发展历史.82.燃料电池的分类与应用.82.12.2PEMFC、SOFC、MCFC 为主要种类，北美和亚洲为主要市场.8燃料电池连接上游制氢与下游三大应用.132.2.12.2.22.2.3便携式应用发展缓慢，军事领域应用值得期待.14固定发电应用占比最高，家用热电联产应用取得巨大成功.16交通运输应用空间广阔，客车应用适合先行.172.32.4国内 PEMFC 公司.20燃料电池概念股.213.风险提示.223图目录图 1图 2图 3图 4图 5图 6图 7图 8图
6、 9图 10图 11图 12图 13图 14图 15图 16图 17图 18图 19图 20图 21图 22图 23图 24图 25图 26图 27图 28图 29全球人均年电力消费量（kWh）.5特斯拉汽车示例.6松下 NCR18650 钴酸锂电池示例.6燃料电池示例.6锂离子电池示例.7燃料电池发展历史（1938-至今）.8全球燃料电池总安装量（2010-2015）.9全球燃料电池安装量区域分布（MW，2008-2015）.9全球各类燃料电池安装量（千组，2008-2015）.10全球各类燃料电池安装量（MW，2008-2015）.10PEMFC 工作示例.11SOFC 工作示例.12MC
7、FC 工作示例.12燃料电池产业链.13全球燃料电池分类应用（千组，2008-2015）.14全球燃料电池分类应用（MW，2008-2015）.14不同燃料的能量密度对比（MJ/kg）.14燃料电池便携式应用出货量（2008-2015）.15燃料电池便携式应用出货量占比（%，2008-2015）.15燃料电池军事应用-通信.16燃料电池军事应用-潜艇.16燃料电池固定发电应用出货量（2008-2015）.16燃料电池固定发电应用出货量占比（%，2008-2015）.16ENE-FARM 工作示意图.17燃料电池交通运输应用出货量（2008-2015）.18燃料电池交通运输应用出货量占比（%，2
8、008-2015）.18燃料电池叉车示例.19丰田燃料电池汽车示例.19燃料电池公交车示例.20请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明4表目录表 1表 2表 3表 4表 5表 6燃料电池与锂离子电池对比.8燃料电池分类.9燃料电池分类及特点对比.10便携式燃料电池制造商.15新源动力股东介绍.21燃料电池概念股.22请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明51.电气化水平逐步提高，氢能逐渐被重视提高电气化水平，有利于减少能源消耗。伴随着几次工业革命，能源使用方式发生了巨大变化，但总趋势是低碳化、清洁化、高效化及电气化，提高电气化水平有利于提高能源使用效率，从
9、而减少能源的消耗。随着以电代煤、以电代油逐步推进，电气化水平将会不断提高，预计到 2030 年电能在终端能源消费中的比重将达到 29%。图1 全球人均年电力消费量（kWh）3,5003,0002,5002,0001,5001,0005000资料来源：Wind，海通证券研究所收入和人口是推动世界能源需求增长的关键因素。随着世界经济持续发展，生活水平和生活标准不断提高，能源消费需求越来越大，再加上人口数量增加，对能源需求将持续增加。考虑到传统化石燃料等不可再生性及会造成环境污染等方面影响，而包括太阳能、风能、水能等可再生能源取之不尽、用之不竭，人们对于可再生能源越来越重视。氢能作为一种清洁的可再生
10、能源，具有来源丰富、燃烧值大、安全性好等优点，被称作“未来的绿色能源 ”。电能存储非常难大规模应用，难以直接储存，所以转化为氢气再储存更加方便，电-氢-电的效率约为 30%，整体较为经济。氢能可以用所有的一次能源制得 ，既可以用煤、天然气、石油等等不可再生的化石能源，还可以用可再生能源生产，目前国内电力能源较多如水电，可用多余电力制氢，2012 年定位为高端电动超跑的特斯拉汽车公司推出“Tesla Model S”系列轿车，取得巨大成功，其采用的电池是松下 NCR18650 钴酸锂电池，这带动了锂电池行业的发展，也触发了新能源新一轮发展高潮。伴随着燃料电池领域取得重大技术突破，加上追逐更高的电
11、气化水平和氢能的逐渐被重视，氢燃料电池也迅速地回到人们的视野。请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明6图2 特斯拉汽车示例资料来源：特斯拉中国，海通证券研究所图3 松下 NCR18650 钴酸锂电池示例资料来源：雷锋网，海通证券研究所1.1 燃料电池与蓄电池工作原理差异巨大电池根据是否可充电、可循环使用，可分为一次电池和二次电池，根据工作原理、原材料的不同可分为酸性电池、碱性电池、锂离子电池、镁银电池、燃料电池及其他新型电池。燃料电池发电本质上是通过氧与氢的化学反应，将化学能转换为电能。电极提供电子转移场所，阳极催化燃料（如氢），阴极催化氧化剂（如氧），也就是燃料电池内部的氢与空气中的氧气进行
12、化学反应，生成水的过程，同时产生电流，也可以理解为电解水的逆反应。燃料一般是氢气，或者富含氢的天然气、煤气、沼气、甲醇等气体，氧化剂可以是净化的空气、氧气，也可以是氧化氢或硝酸等物质的水溶液。输出功率大小由燃料电池本身设臵决定，持续工作时间取决于储存罐里燃料的能量含量。与常规蓄电池不同的是，燃料电池的燃料和氧化剂不是储存在电池内部，而是利用专门储存设备臵于电池之外（例如氢气罐），当电池发电时，需向电池内部传输燃料及氧化剂，输出功率大小是由燃料电池本身设臵决定，持续工作时间取决于储存罐里燃料的能量含量。图4 燃料电池示例资料来源：CTIMES，海通证券研究所71.2 燃料电池优势明显，且更具意义
13、转换效率高。燃料电池理想化转换效率可以达到 83%左右，目前实际的转换效率大概在 45%-60%之间，内燃机转换效率大概在 30%-40%之间。与传统的发电方式相比，燃料电池不需要经过热能转换这一环节，不需要通过气体受热膨胀做功，因此不受热能卡诺循环限制，能量转换效率高。可靠性高。燃料电池基本原理简单，除了少数运动部件外，可靠性和持久性都很高。模块设计结构紧凑、设备可以模块化、尺寸灵活性大、发电量易于调节。无污染。将化学能转换为电能，附带产生水，不需要通过燃烧矿物燃料进行发电，发电全程几乎不会产生 SO2 、CO、CO2、NOx 等有害物质。无噪声。运行安静，噪声大约只有 55dB，相当于人们
14、正常交谈时水平。资源丰富。燃料是氢气等可再生能源，来源广泛。燃料电池比锂离子电池的能量密度更高，且充氢比充电时间更短。当对锂离子电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。当对锂离子电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回到正极。回到正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。可以看出，燃料电池和锂离子电池一样，两者与传统发电方式相比，都是能量的直接转换，不受热能卡诺循环限制，能量转换效率高。虽然燃料电池目前成本较高，但相比锂离子电池，燃料电池具有更高的能量密度，充电时间更只需几分钟。图5 锂离子电
15、池示例资料来源：电子发烧友，海通证券研究所从能源结构调整上看，燃料电池比锂电池更具意义。目前，化石能源是人类生产、生活中使用的主要能源，随着全球能源需求增长，化石能源将日趋枯竭。锂电池输入电请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明8表 1 燃料电池与锂离子电池对比氢燃料电池能，输出电能，是将电能先储备，再到输出的装臵，而燃料电池是将氢气等可再生能源的化学能，转换为电能的装臵。因此可以为全球解决日益严重的能源环境问题做出贡献，从能源结构调整角度看，燃料电池意义更大。锂离子电池转换效率充电/加氢时间成本环境影响能量直接转换，不受到卡诺循环限制，能量转换效率高几分钟成本高、制氢过程复杂。氢气通过电解或
16、蒸汽重组的方法得到。不过这两种方法成本颇高，制造同样质量的天然气所需的成本为制氢的 1/2 甚至 1/3燃烧产物为水，不会产生汽油或柴油燃烧后生成的温室气体能量直接转换，不受到卡诺循环限制，能量转换效率高一般为几个小时锂离子电池生产成本相对较低，此外其重复充电利用非常方便，相比其他可携带能源，其具有更高的成本效益锂离子电池的放电产物可能由氧化锂、氢氧化锂等对环境也不会造成影响。但是废旧的锂电池会对环境造成较大的影响材料燃料电池中利用聚合物膜作为电极，支持氢氧反应后产生电能。锂离子电池中的锂离子能够吸附电荷，因此电池才拥有储电能聚合物膜必须经过特殊加工，以承受高温和机械应力 力。锂离子的质量轻，
17、因此是汽车理想的动力源潜力挑战燃料电池的成本能够降低，则能够真正作为汽油或柴油燃料的替代能源对于燃料电池来说，还有多项技术难题等待解决。例如，铂催化剂的高成本、密封技术的复杂工艺、体积庞大的储氢罐以及对于锂电池来说，如果能量密度能够进一步提高循环寿命能够更长，则也是一种非常优秀的驱动能源锂离子电池发展面临的问题则是充电基础设施普遍程度较低英国剑桥大学的Bacon用高压氢氧制成了具有实用功率水平的燃料电池。在此前期间，GE（通用电气）资助了PEMFC质子交换膜燃料电池的研究美国NASA在Apollo登月计划中运用燃料电池技术提供饮用水，氢氧燃料电池广泛应用于宇航领域，兆瓦级的磷酸燃料电池也研制成
18、功能源危机和航天军备竞赛大大推动了燃料电池的发展。以美国为首的发达国家开始大力支持民用燃料电池的开发动力的电动汽车、直接甲醇燃料电池的便携式移动电源、高温燃料电池电站、用于潜艇和航天器的燃料电池等蓬勃发展1838年1842年英国物理学家威廉葛洛夫发明燃料电池设计草图1952年20世纪60年代启动时间较长等问题资料来源：盖世汽车网，海通证券研究所1.3 燃料电池的发展历史1838 年，德国化学家尚班（ChristianFriedrichSchnbein）第一次提出燃料电池的工作原理；1839 年英国物理学家威廉 葛洛夫设计出了燃料电池草图；1952 年英国剑桥大学的 Bacon 利用高压氢氧研制
19、出燃料电池；20 世纪 60 年代左右，美国国家航空航天局 NASA，在 Apollo 登月计划中利用燃料电池为太空舱提供水资源；20 世纪 70 年代，苏联与美国之间进行军备竞赛，对燃料电池进行了大力开发与应用；20 世纪 90 年代至今，开始出现利用质子交换膜燃料电池作为汽车动力来源等一系列应用。图6 燃料电池发展历史（1938-至今）20世纪90年代至今20世纪70-80年代以质子交换膜燃料电池为法国化学家提出燃料电池原理资料来源：燃料电池的历史和现状，海通证券研究所2.燃料电池的分类与应用2.1 PEMFC、SOFC、MCFC 为主要种类，北美和亚洲为主要市场请务必阅读正文之后的信息披
20、露和法律声明请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明92015 年全球燃料电池出货量比 2014 年增长了 12.4%，达到 72,500 组，总容量超过 342.6MW，比 2014 年增长了 84.8%。北美和亚洲安装容量合计占比 91.0%，分别占比 40.8%、50.3%。在应用领域，固定发电和交通运输总计占比 99.8%，分别占比 59.3%、40.5%，固定发电市场依然是主要市场，便携式应用市场几乎可以忽略不计。图7 全球燃料电池总安装量（2010-2015）400300200100080706050403020100201020112012201320142015安装量（千组，左轴
21、）安装量(MW，右轴)资料来源：TheFuelCellIndustryReview2015，海通证券研究所图8 全球燃料电池安装量区域分布（MW，2008-2015）7060504030201008020082009201020112012201320142015欧洲北美亚洲世界其他地区资料来源：TheFuelCellIndustryReview2015，海通证券研究所表 2 燃料电池分类分类方法按运行机理分按电解质种类不同按燃料类型分按燃料电池工作温度分根据不同分类方法，可以把燃料电池归为多种类型。按照电解质不同，燃料电池分为碱性燃料电池（AFC）、磷酸型燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料
22、电池（MCFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）及质子交换膜燃料电池（PEMFC）等，目前应用最广泛的燃料电池主要是 MCFC、SOFC 及 PEMFC。分类酸性燃料电池、碱性染料电池碱性燃料电池（AFC）、磷酸型燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）及质子交换膜燃料电池（PEMFC）等氢气、甲醇、甲烷、乙烷、甲苯、丁烯、丁烷等有机染料，汽油、柴油和天然气等气体燃料，有机染料和气体燃料必须经过重整器“重整”为氢气后才能成燃料电池的燃料有低温型（温度低于 200）；中温型（温度为 200-750）；高温型（温度高于 750）资料来源：燃料电池的分类及
23、应用，海通证券研究所10表 3 燃料电池分类及特点对比类型燃料氧化剂电解质催化剂工作温度水管里发电效率发电能力优势缺点应用碱性燃料电池（AFC）纯氢纯氧氢氧化钾无100蒸发排水60%10-100kW无需高温处理需纯氧做氧化剂国防、航天磷酸盐型燃料电池（PAFC）氢气空气、氧气碳酸盐基质铂150-200蒸发排水40%100-400kW技术成熟对 CO 敏感，启动慢，成本高，能量综合利用方面不如 MCFC、SOFC分布式发电碳酸盐型燃料电池（MCFC）氢气、煤气、天然气、沼气等空气、氧气碳酸锂、碳酸钠、碳酸基质无600-700气态水60%100-400kW无需贵金属作为催化剂、效率高工作温度很高，
24、导致电池启动慢，需要更多的保温设备以维持电池高温分布式发电、电力公司固体氧化物型燃料电池（SOFC）氢气、煤气、天然气、沼气等空气、氧气固体陶瓷电解质，氧化钇，氧化锆无700C-1,000C气态水60%300kW-3mW无需贵金属作为催化剂、效率高工作温度很高，导致电池启动慢，需要更多的保温设备以维持电池高温辅助电源、电力公司、分布式发电质子交换膜燃料电池（PEMFC）氢气、甲醇等空气、氧气全氟磺酸型固体聚合物铂/炭或铂铑/炭100蒸发排水+动力排水50%1kW-2mW输出功率可以调整对 CO 非常敏感，需要对反应物加湿，需要贵金属做催化剂汽车动力系统、便携式电源、小型发电系统资料来源：佐思汽
25、车研究部，海通证券研究所2015 年 MCFC、SOFC 及 PEMFC 安装容量最大，MCFC 出货量为 75.6MW，SOFC出货量为 63.1MW，PEMFC 出货量为 179.6MW，总计出货量为 318.3MW。分别占比为 22.1%、18.4%、52.4%，合计占比高达 93%。图9 全球各类燃料电池安装量（千组，2008-2015）6050403020100807020082009201020112012201320142015质子交换膜（PEMFC）固体氧化物（SOFC）直接甲醇（DMFC）熔融碳酸盐（MCFC）磷酸（PAFC）碱性（AFC）资料来源：TheFuelCellIn
26、dustryReview2015，海通证券研究所图10 全球各类燃料电池安装量（MW，2008-2015）30025020015010050040035020082009201020112012201320142015质子交换膜（PEMFC）固体氧化物（SOFC）直接甲醇（DMFC）熔融碳酸盐（MCFC）磷酸（PAFC）碱性（AFC）资料来源：TheFuelCellIndustryReview2015，海通证券研究所质子交换膜燃料电池（PEMFC）PEMFC 是低温型燃料电池，主要组成部分包括：催化剂、质子交换膜、电极、双极板。电解质是全氟磺酸型固体聚合物，催化剂一般使用金属铂和铂碳颗粒，双极
27、板一请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明11般使用石墨。PEMFC 发电时，质子交换膜作为传递 H+的介质，只允许 H+通过，工作时相当于一个直流电源，阳极即电源负极，阴极即电源正极。阳极（负极）：2H2-4e-4H+阴极（正极）：O2+4e-+4H+2H2O燃料可以是氢气、甲醇、乙醇、甲烷等，其中氢气和甲醇使用较多，相对于使用氢气，使用甲醇为直接甲醇燃料电池（DMFC）。图11 PEMFC 工作示例资料来源：电子百科-中电网，海通证券研究所固体氧化物燃料电池（SOFC）SOFC 是高温型燃料电池，关键材料有阳极、阴极、电解质、密封材料以及连结材料等，其
28、中广泛采用陶瓷作为电解质材料和电极，是整个 SOFC 的核心部件，直接影响电池的工作温度、功率输出等。SOFC 发电时，当氧离子从阴极移动到阳极氧化燃料气体（主要是氢和一氧化碳的混合物）便产生能量。阳极生成的电子通过外部电路移动返回到阴极上，减少进入的氧，从而完成循环。阳极反应：H2+O2-H2O+2e-；CO+O2-CO2+2e-阴极反应:O2+4e-2O2-燃料可以是氢气、煤气、天然气、沼气等。请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明12图12 SOFC 工作示例资料来源：驱动之家，海通证券研究所碱性熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）MCFC 是高温型燃料电池，由多孔陶瓷阴极、多孔陶瓷电解质隔膜
29、、多孔金属阳极、金属极板构成。其电解质是熔融态碳酸盐。MCFC 发电时，由外部向阳极供给燃料气体（如氢气），向阴极供给空气和二氧化碳的混合气。在阴极，氧气从外电路接受电子，与二氧化碳作用，生成碳酸根离，碳酸根离子经过电解质板，向阳极移动。在阳极，氢气与碳酸根离子进行反应，生成二氧化碳和水蒸气，同时向外电路放出电子。阳极反应：CO32-+H2 H2O+CO2+2e-阴极反应：CO2+1/2 O2+2e-CO32-图13 MCFC 工作示例资料来源：驱动之家，海通证券研究所请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明132.2 燃料电池连接上游制氢与下游三大应用燃料电池产业链由上游氢气供应、中游燃料电池
30、系统和下游应用领域构成。上游氢气供应包括氢气制作、氢气运输、给燃料电池充气的充气机组成。中游的燃料电池系统由燃料电池、燃料电池配套组件和储存氢气设备组成。燃料电池既适用于建造大、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，如电动车、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、笔记本电脑等小型便携式电源。下游应用分为三类，便捷式（如充电器）、固定发电（如发电站）、交通运输（如叉车、轿车及客车）。图14 燃料电池产业链燃料电池系统下游应用便携式固定交通运输氢气供应充气机输送氢气制作燃料电池配件氢气储存设备充电器发电站轿车叉车巴士资料来源：海通证券研究所目前商业化应用最广
31、泛的是 MCFC、SOFC 及 PEMFC，其中 PEMFC 以其功率密度大、体积小、质量轻、室温下即可工作、起动迅速等优点被大量应用于交通运输领域，如汽车。MCFC、SOFC 因为高温、启动慢，但其成本低、功率大等特点，在便携式领域和交通运输领域应用非常少，在固定发电领域有一些应用，如固定式燃料电池电站、家用热电联产。14图15 全球燃料电池分类应用（千组，2008-2015）7060504030201008020082009201020112012201320142015便携式应用固定发电交通运输资料来源：TheFuelCellIndustryReview2015，海通证券研究所图16 全
32、球燃料电池分类应用（MW，2008-2015）35030025020015010050040020082009201020112012201320142015便携式应用固定发电交通运输资料来源：TheFuelCellIndustryReview2015，海通证券研究所2.2.1便携式应用发展缓慢，军事领域应用值得期待近十几年来，由于手机、笔记本电脑、数码相机等便携式电子产品风靡全球，其功能日渐复杂、能耗日益增加，对电池的能量密度要求也越来越高，之前广泛应用的锂离子电池，已逐渐不能满足，而燃料电池具有充电时间更短、能量密度更高的明显优势，适合在便携式领域应用。图17 不同燃料的能量密度对比（MJ
33、/kg）1501251007550250资料来源：DOE，海通证券研究所目前，PEMFC 在微型便携电源和小型移动电源的应用上，已达到产品化程度，在2005-2010 年间，单是小型电源领域，全世界已经有超过 15 万套燃料电池交付使用，总功率超过了 15MW，其中 96%是质子交换膜燃料电池。但从整体市场规模看，目前应用规模仍然非常小，发展缓慢。燃料携带不便、对其安全担忧阻碍在便携式领域应用。便携式产品因其移动性特点，需要随时携带燃料用以续加，或者随时能找到加燃料的地方，但携带燃料极为不便，比如乘坐飞机、高铁，不允许携带燃料气体。另外，人们对于氢气等燃气用在便携式产品上，心里存在安全担忧。除
34、了成本之外，这都阻碍了燃料电池在便携式领域的应用。请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明152008 年 4 月，美国交通部（DOT）公布了一项最终规定，允许在客机上携带甲醇燃料电池和甲醇燃料。根据规定，乘客可在搭乘飞机时携带微型燃料电池，且每人最多只能带两个备用燃料盒。目前，包括加拿大、中国、日本和英国在内的全球许多国家都制定了各自的限定标准。图18 燃料电池便携式应用出货量（2008-2015）252015105021020082009201020112012201320142015出货量（MW，左轴）出货量（千组，右轴）资料来源：TheFuelCellIndustryReview2015
35、，海通证券研究所图19 燃料电池便携式应用出货量占比（%，2008-2015）21020082009201020112012201320142015资料来源：TheFuelCellIndustryReview2015，海通证券研究所目前，生产 PEMFC 应用于便携式领域的公司，有瑞典 MyFC 公司、新加坡 Horizon燃料电池技术公司、英国 Intelligent Energy 公司、美国 Brunton、德国 SFC 能源公司以及日本东芝公司等。表 4 便携式燃料电池制造商制造商MyFC 公司Horizon 燃料电池技术公司Intelligent Energy 公司BruntonSFC
36、 能源公司东芝国别瑞典瑞典新加坡英国美国德国日本产品名称Power TrekkMyFC JAQMINPAKUpp fuel cellBrunton HydrogenReactorEFOY COMFORTDynario charger特点燃料为硅化钠，内臵1600mA.h的锂电池，单个燃料盒为1000mA.h，价格229美元，燃料盒4美元/个单个燃料盒为 2400mA.h，预计售价 75 美元，燃料盒 1 美元/个氢气燃料，输出功率 2W氢气燃料，分离式燃料储存槽，储存电能 2500mA.h，价格 200 美元氢气燃料，电池容量8500mA.h，价格150美元，燃料罐15美元个，质量242g甲醇
37、燃料，输出功率有 40/72/105w 共 3 种规格甲醇燃料，价格 300 美元资料来源：质子交换膜燃料电池应用现状及分析，海通证券研究所燃料电池在便携式中的军事领域应用优势明显。燃料电池有别于传统电池的工作原理及结构特点，使得其具有隐藏性好、运行时间长、可靠性高、机动性强等明显优势，非常符合现代战争对于能源装备的要求，未来在军事领域的应用前景非常广阔。（1）隐藏性能好，具有很低的目标特征信号。燃料电池工作时是安静的化学反应，无气体排出、噪音低，可以克服内燃机发电机组无法克服的强特征信号（声波、红外、电磁等）辐射，隐身和伪装性能好，特别适合应用于对装备的特征信号要求比较高的场合，比如通信、潜
38、艇等。（2）效率高、容量大、寿命长。相比传统蓄电池，燃料电池能量转化效率更高，能量密度更大，无需充电，只需要备好足够燃料就可持续不断地工作，使用寿命也长。（3）操作简单、运行可靠、维护方便。燃料电池的组装和维护都非常方便，不需要转动部件，也没有机械磨损，非常适合战时操作。（4）体积小、重量轻。用于军事移动通信和电台，因其储能密度高而显得体积小、重量轻，加之维护工作量小，其使用性能大大优于蓄电池，有利于提高供电可靠性和请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明16图20 燃料电池军事应用-通信通信指挥效能。（5）燃料来源广，添加简单。随着氢气生产、储运和使用等技术的日趋成熟，战场上燃料的添加也变得极
39、为简单。图21 燃料电池军事应用-潜艇资料来源：中国新能源网，海通证券研究所2.2.2资料来源：中国新能源网，海通证券研究所固定发电应用占比最高，家用热电联产应用取得巨大成功MCFC、SOFC 因为高温、启动慢，在便携式领域和交通运输方面应用非常少，在固定发电领域应用却开始逐步推广，如燃料电池电站、家用热电联产等。图22 燃料电池固定发电应用出货量（2008-2015）605040302010025020015010050020082009201020112012201320142015出货量（MW，左轴）出货量（千组，右轴）资料来源：TheFuelCellIndustryReview2015
40、，海通证券研究所图23 燃料电池固定发电应用出货量占比（%，2008-2015）100908070605040302010020082009201020112012201320142015资料来源：TheFuelCellIndustryReview2015，海通证券研究所目前在大型电站上的应用一般采用能量转换效率较高的 SOFC 和 MCFC。发电电站，无论是核电、火电或是水电，都是把发出的电送往电网而后再输送给用户，但是由于各用户负荷不同，经常会导致电压不稳甚至直接停电，另外，由于传统的火力发电燃烧时要消耗大量的化石能源并向环境中排放大量有毒、有害三废。而使用燃料电池，其能量转换效率可达 6
41、0%-70%，远高于传统火力发电，且噪音小、污染少、装臵可大可小、非常灵活。目前在分布式发电站上的一般采用 SOFC。在遇到地震、雪灾、水灾等自然灾害或其他意外性灾害时，集中供电可能导致覆盖区域内瞬间全部停电，对于如政府、医院、交通枢纽及其他社会重要组织的运行会造成极大不利。而分布式发电可以将灾害造成的请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明17影响局限于局部范围，并且凭借其投资省、损耗低、效率高、可靠性高、能源种类多等优点，将成为 21 世纪电力工业发展的方向之一。常见的分布式发电有微型燃气轮机发电、风能发电、太阳能光伏发电、燃料电池发电等。在备用电源方面，PEMFC 应用在逐渐拓宽。通信基站
42、承担语音通话和数据传输服务，要求不间断传输，需要稳定可靠的备用电源，也是备用电源主要的应用领域，现阶段大多采用铅酸电池或柴油发发动机临时发电。相比较而言，PEMFC 保存寿命长、启动速度快、输出电流稳定且更加节能，更加适合用作备用电源，同时在机场、地铁、金融机构、数据中心等需要用到备用电源的地方，燃料电池都可以提供一个完整的解决方案。在家用热电联产方面，应用取得巨大成功。2009 年，日本政府推出 ENE-FARM 项目，ENE-FARM 主要是通过天然气的重组法提取氢气，当开启燃料电池时，可以发电，可以和电网联网工作，并将多余的废热用来取热利用，用户可以对于电力和热水的需求自动调节发电的功率
43、。此项目一经推出便取得了巨大成功，截止 2016 年 1 月，ENE FARM 的销量已经突破 15 万台，计划目标是 2030 年达到 530 万套。项目合作商有东芝和松下，为该项目提供 PEMFC，另外一家合作商爱信精机主要提供固体氧化物燃料电池 SOFC。目前PEMFC 可以连续运营超过 6 万个小时，松下宣传其 2015 年款燃料电池的热电联产综合效率从之前的 80-90%进一步提高到 95%。图24 ENE-FARM 工作示意图资料来源：360 个人图书馆，海通证券研究所2.2.3交通运输应用空间广阔，客车应用适合先行MCFC 温度过高，而且使用液体电解质，因此车辆上基本上也不使用。
44、SOFC 制造材料为固体，因此不存在泄露腐蚀的问题，使用燃料较为丰富，并能够在内部进行重整，请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明18在这些常见燃料电池内其能量转化效率最高，且不需要使用贵金属做为催化剂。由于SOFC 工作温度高，给车辆启动带来问题，启动时间以数小时计，因此不适合在汽车上使用。直接甲醇燃料电池（DMFC）是甲醇直接作为燃料加入到燃料电池内反应，不需复杂的重整设备，虽然甲醇容易加注、存储和运输，但甲醇在燃料电池内会通过质子膜渗透，而且反应慢导致燃料电池的性能较差，同时需要更多昂贵的催化剂，这都阻碍了其应用。PEMFC 凭借其运行温度低、比功率
45、高、能量效率高及冷启动快等优点，很适合作为电动汽车发动机，1994 年奔驰生产了第一代 PEMFC 汽车 Necari，随后很多汽车厂商也都积极投入质子燃料电池研发，所涉及领域也逐渐增大，包括 PEMFC 叉车、PEMFC轿车、PEMFC 客车等。图25 燃料电池交通运输应用出货量（2008-2015）065432101601401201008060402020082009201020112012201320142015出货量（MW，左轴）出货量（千组，右轴）资料来源：TheFuelCellIndustryReview2015，海通证券研究所图26 燃料电池交通运输应用出货量占比（%，2008
46、-2015）07060504030201020082009201020112012201320142015资料来源：TheFuelCellIndustryReview2015，海通证券研究所在较早应用于叉车，且较为广泛。燃料电池的成本一直以来都远远大于其他电池，在应用方面受到严重限制，随着技术进步与成本降低，才逐渐向终端个人消费品普及，最初在交通运输方面应用是企业客户物料搬运叉车。与传统纯电动叉车相比，燃料电池叉车拥有众多优点，如可持续有效运行、加氢时间短、效率高，不存在电池充电快慢、占据仓库空间、存放电池等问题，另外燃料电池自身独特的无污染、噪音小等特点，非常适合应用于配送或仓储中心，在超市
47、和食品批发等领域应用非常广泛。美国是目前燃料电池叉车示范运营最多的国家。2015 年燃料电池叉车在科罗拉多州得到了发展。施特普尔顿的克罗格中心就拥有了超过 200 辆的燃料电池叉车，并且安装了最先进的加氢设施，采用了液态储氢的方法。19图27 燃料电池叉车示例资料来源：物流搜索网，海通证券研究所近几年轿车市场应用火热。在轿车方面，随着环境问题和能源问题日益突出，新能源汽车成为了世界各大汽车厂商及研发机构研究热点，氢能燃料电池汽车被认为是长期发展中，最具潜力替代传统内燃机汽车解决石油问题、改善大气污染的途径之一。伴随着在燃料电池领域取得了重大技术突破，本田、奔驰、通用、现代、福特、宝马等国际车厂
48、纷纷加大了对燃料电池投资研究，竞相继推出了自产的燃料电池汽车。工作的基本原理是氢气与大气中的氧气发生电化学反应，产生电力，带动汽车电动机进行工作，电动机再带动汽车做机械运动，从而驱动汽车行驶。图28 丰田燃料电池汽车示例燃料电池升压器：高效紧凑 ，可将电压升高至650V动力控制单元：控制动力电池的充放电策略以适应不同的行驶工况驱动电机：由燃料电池和电池组供电最大功率：113千瓦（154马力）最燃料电池堆栈：重视小型化以及高输出体积能量密度：3.1千瓦/升输出功率：114千瓦（155马力）动力电池:镍锰电池用以回收制动能量在加速时辅助燃料电池供电高压储氢罐：储存燃料用氢气，容积为5公斤可连续行驶
49、650公里约700个大气压大扭矩：335牛米资料来源：丰田汽车官网，海通证券研究所客车应用市场欧洲为主。由于燃料电池的节能环保，目前全球很多城市都在考虑建设燃料电池客车，其中以欧洲数量最多，主要通过欧洲城市清洁氢能（CHIC）项目和亚伯丁燃料电池公交车项目进行推广。目前，在欧洲一共有 84 辆燃料电池大中客车已经在用和近期将投放市场示范使用，分布在 8 个国家的 17 个城市和地区，计划到 2020 年，欧洲将投放 300-400 辆燃料电池大中客车。请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明20在美国，正在示范运营的燃料电池客车共 24 辆，分布在 9 个城市。美国最初规划了 65 辆示范燃料电
50、池大中客车，现在仅 24 辆在进行示范使用。预计到 2016 年底，美国燃料电池公共汽车的使用寿命将达到 2 万-3 万小时，车辆的性能达到传统柴油客车的水平，实现每天 19 小时的运行和出勤率，故障间隔里程大于 4000 英里。图29 燃料电池公交车示例资料来源：DOE，海通证券研究所国内客车应用适合先行国内燃料电池产业链尚不成熟，生产处于小批量的示范阶段，但在 2008 年奥运会期间，上海大众汽车就提供了 20 辆帕萨特领驭氢燃料电池汽车，作为奥运之行的“绿色车队”。2010 年上海世博会期间，共有 196 辆燃料电池汽车参加运行，其中燃料电池轿车 90 辆、燃料电池公交车 6 辆、燃料电
