专用设备行业燃料电池专题研究（一）：氢气及空气压缩机行业分析-20190715-广发证券-30页.pdf

识别风险，发现价值请务必阅读末页的免责声明 1 1/3030 Table_Page 行业专题研究|专用设备 2019 年 7 月 15 日 证券研究报告 专用设备行业专用设备行业 燃料电池专题研究燃料电池专题研究（一）（一）氢气及空气氢气及空气压缩机行业分析压缩机行业分析 分析师：分析师：罗立波 分析师：分析师：王珂 分析师：分析师：刘芷君 SAC 执证号：S0260513050002 SAC 执证号：S0260517080006 SAC 执证号：S0260514030001 SFC CE.no:BMW928 021-60750636 021-60750636 021-60750802 请注意，罗立波,王珂并非香港证券及期货事务监察委员会的注册持牌人，不可在香港从事受监管活动。核心观点：核心观点：中国燃料电池产业目前核心问题在于技术的稳定性和成本的可控性，而焦点都在于核心部件的国产化。我们旨在通过燃料电池系列报告重点讨论中国燃料电池产业将会如何发展，何时能够实现大规模产业化，以及相关装备及核心部件行业是否会成为继锂电池装备后下一个新能源产业链风口。本篇报告聚焦燃料电池相关的压缩机行业，即加氢站用氢气压缩机和电堆用空气压缩机的技术路线、市场参与者及市场空间测算。加氢站建设进入加速阶段，带动加氢站压缩机及相关设备需求加氢站建设进入加速阶段，带动加氢站压缩机及相关设备需求作为未来燃料电池汽车产业发展的基石，中国已进入快速发展加氢站建设阶段，根据氢能联盟数据截止 18 年底国内建成 23 座，19 年计划新建加氢站 17 座左右。节能与新能源汽车路线中提出中国计划在 2020 年建成 100 座加氢站，2030 年计划达到 1000 座加氢站。加氢站系统的三大核心装备为氢气压缩机、储氢系统和氢气加注机。其中氢气压缩机价值体量最大，成本占比超过 40%。燃料电池技术有望在汽车领域率先产业化，车载空气压缩机成为国产化核心燃料电池技术有望在汽车领域率先产业化，车载空气压缩机成为国产化核心燃料电池由于清洁无排放、能效转换高等特点，有望在汽车领域率先产业化，也是新能源汽车领域重点补贴对象。燃料电池系统主要由燃料电池堆、空气循环系统、供氢系统、水/热管理系统、电控系统这五大系统构成。而空压机则是空气循环系统重要组成部分，负责将氧气（空气）泵入电堆与氢气反应，在系统成本占比 15%左右仅次于电堆的价值。由于电堆发电对洁净、气流、温度、体积等指标要求较高，因此一般工业压缩机完全无法满足使用。投资建议投资建议过去十年燃料电池技术的发展主要由日韩车企主导，核心电堆的开发主要由北美专业公司如巴拉德、普拉格能源等推动。近年来随着国内燃料电池产业快速发展，国内部分厂商在相关核心部件开发已经具备一定的技术积淀，并正在不断缩小差距，尤其是在燃料电池空压机领域已经形成突破。在满足前提假设条件下未来 5 年内燃料电池车用空压机市场规模有望达到 10 亿元/年，未来 10 年市场规模有望达到 100 亿元/年的量级。未来在国内燃料电池产业链国产化的背景下，燃料电池核心部件及生产设备有望成为继锂电设备后又一具备较大发展空间的新能源装备板块。建议关注在燃料电池空压机等核心部件领域积极布局的企业，相关上市公司有冰轮环境、雪人股份、汉钟精机等。风险提示：风险提示：国家产业政策调整风险；下游市场需求变化风险；核心部件国产化不及预期风险。相关研究：相关研究：专用设备行业:氢能与燃料电池白皮书发布，国内相关装备迎来发展机遇 2019-06-27 专用设备行业:锂电设备企业矩阵形成，密切关注下游投资进程 2019-06-27 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 2 2/3030 Table_PageText 行业专题研究|专用设备 重点公司估值和财务分析表重点公司估值和财务分析表 股票简称股票简称 股票代码股票代码 货币货币 最新最新 最近最近 评级评级 合理价值合理价值 EPS(元元)PE(x)EV/EBITDA(x)ROE(%)收盘价收盘价 报告日期报告日期（元（元/股）股）2019E 2020E 2019E 2020E 2019E 2020E 2019E 2020E 先导智能 300450 CNY 34.75 20190324 买入 41.14 1.21 1.65 28.72 21.06 24.55 19.26 23.6 24.4 赢合科技 300457 CNY 24.73 20190223 买入 33.81 1.28 1.58 19.32 15.65 19.72 15.33 23.3 22.4 数据来源：Wind、广发证券发展研究中心 备注：估值指标按照 20190715 收盘价计算；先导智能、赢合科技盈利预测来自广发证券 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 3 3/3030 Table_PageText 行业专题研究|专用设备 目录索引目录索引 一、国内氢气产业发展现状.5 1.1 氢气产业链.5 1.2 氢气供给与需求结构.6 1.3 氢气储存和运输行业.8 二、国内加氢站发展情况.9 2.1 全球加氢站数量与国家分布.9 2.2 未来全球加氢站建设规划.11 2.3 未来中国加氢站建设规划.13 三、加氢站用氢气压缩机.14 3.1 加氢站主要设备构成.14 3.2 加氢站用氢气压缩机.15 3.3 加氢站用储氢瓶及加注设备.15 四、燃料电池用空气压缩机.16 4.1 工业空气压缩机分类.16 4.2 燃料电池中的空压机.17 4.3 空压机的国产化替代.20 五、燃料电池压缩机&加注设备企业.21 5.1 相关上市公司.21 5.2 相关非上市公司.22 5.3 各类企业研发计划.23 六、市场空间测算.25 6.1 燃料电池产业链空间.25 6.2 加氢站用压缩机市场空间.26 6.3 燃料电池用压缩机市场空间.26 七、投资建议.28 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 4 4/3030 Table_PageText 行业专题研究|专用设备 图表索引图表索引 图图 1：氢气产业链：氢气产业链.5 图图 2：中国氢气需求预测：中国氢气需求预测.6 图图 3：中国氢气供给结构预测：中国氢气供给结构预测.7 图图 4：2050 年中国氢气不同应用占比年中国氢气不同应用占比.7 图图 5：全球加氢站数量地域分布：全球加氢站数量地域分布.9 图图 6：加氢站数量大于：加氢站数量大于 10 座的国家（座的国家（2018 年）年）.9 图图 7：各国加氢站计划新增数（：各国加氢站计划新增数（2019）.10 图图 8：中国现有加氢站分布（：中国现有加氢站分布（2018）.10 图图 9：日本加氢站建设计划：日本加氢站建设计划.11 图图 10：美国加州加氢站建设计划：美国加州加氢站建设计划.12 图图 11：韩国加氢站建设计划：韩国加氢站建设计划.12 图图 12：中国加氢站建设计划：中国加氢站建设计划.13 图图 13：加氢站系统及三大核心装备：加氢站系统及三大核心装备.14 图图 14：加氢站核心装备成本占比：加氢站核心装备成本占比.14 图图 15：空气压缩机分类：空气压缩机分类.16 图图 16：燃料电池汽车八大核心部件构成：燃料电池汽车八大核心部件构成.17 图图 17：燃料电池整车成本构成：燃料电池整车成本构成.17 图图 18：燃料电池系统成本构成：燃料电池系统成本构成.17 图图 19：燃料电池汽车五大系统构成：燃料电池汽车五大系统构成.18 图图 20：燃料电池进气工作示意图燃料电池进气工作示意图.18 图图 21：国内加氢站数量增长预测国内加氢站数量增长预测.25 图图 22：国内燃料电池汽车数量增长预测国内燃料电池汽车数量增长预测.25 图图 23：中国燃料电池产业相关压缩机市场空间预测中国燃料电池产业相关压缩机市场空间预测.27 表表 1：中国工业副产提纯制氢来源：中国工业副产提纯制氢来源.5 表表 2：电解水制氢技术：电解水制氢技术.6 表表 3：不同储氢方法比较不同储氢方法比较.8 表表 4：不同储氢方法比较不同储氢方法比较.8 表表 5：中国部分地级市加氢站计划：中国部分地级市加氢站计划.13 表表 6：加氢站压缩机技术路线对比：加氢站压缩机技术路线对比.15 表表 7：目前代表性燃料电池车企使用的空压机类型：目前代表性燃料电池车企使用的空压机类型.19 表表 8：燃料电池空压机技术路线对比：燃料电池空压机技术路线对比.20 表表 9：国内空压机行业相关政策：国内空压机行业相关政策.20 表表 10：国外空压机制造厂商：国外空压机制造厂商.21 表表 11：雪人股份燃料电池空压机布局历程：雪人股份燃料电池空压机布局历程.22 表表 12：相关企业未来研发计划：相关企业未来研发计划.23 表表 13：加氢站空压机市场空间预测：加氢站空压机市场空间预测.26 表表 14：燃料电池空压机市场空间测算：燃料电池空压机市场空间测算.27 表表 15：相关公司估值表相关公司估值表.28 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 5 5/3030 Table_PageText 行业专题研究|专用设备 一、国内氢气一、国内氢气产业发展产业发展现状现状 1.1 氢气产业链氢气产业链 氢气产业链包含上游制氢、中游储运和下游加氢及终端应用。氢气是燃料电池的最主要原料之一，也是理想的清洁能源。虽然氢是地球上最多的元素，但自然状态下的游离态氢却较为匮乏，因此需要一定的制氢技术将氢气从含氢原料中大规模制备出来，以满足日益增长的氢气需求。中国目前常见的制氢方式有大概五种方式。分别是以煤炭、天然气为主的化石能源重整制氢；电解水制氢；以焦虑煤气、氯碱尾气、丙烷脱氢为代表的工业副产气制氢。也可通过生物质直接制氢和太阳能光催化分解水制氢，但这两种方式较不成熟，仍处开发阶段，尚未进行工业规模化制氢。图图1：氢气产业链氢气产业链 数据来源：氢能产业网，广发证券发展研究中心 化石能源制氢尚为主流。化石能源制氢尚为主流。根据化工部统计，化石能源重整制氢是目前氢气最主要的来源，占比达到97%。化石能源重整制氢包括煤制氢、天然气制氢等。煤制氢是先煤制气然后将水煤气分离处理以提取高纯度氢气，该技术成熟高效，且成本较低；天然气制氢技术中又以蒸汽重整制氢较为成熟，在其他国家也被广泛应用。工业副产制氢开发空间巨大。工业副产制氢开发空间巨大。工业副产提纯制氢可以在提高资源利用效率和经济效益的同时降低大气污染。同时中国生产大量焦炭产生的焦炉煤气，年产量基本稳定在3000万-3500万吨之间的烧碱产生的合成气，甲醇及合成氨工业、丙烷脱氢项目的合成气都为工业副产提纯制氢提供了大量的原料，且提纯成本也较低。表表 1：中国工业副产提纯制氢来源中国工业副产提纯制氢来源 生产物生产物 年产量年产量 氢气含量氢气含量 焦炭 4-5 亿吨 每吨产生 350-450 立方米焦炉煤气，氢气含量约占 54%-59%烧碱 0.3-0.35 亿吨 副产氢气 75-87.5 万吨/年 甲醇 0.84 亿吨 产生上百亿立方合成气，氢气含量为数十亿立方米 合成氨 1.5 亿吨 每吨产生 150-250 立方米合成气，氢气约 100 万吨/年 丙烷脱氢 副产氢气 37 万吨/年 数据来源：中国氢能源及燃料电池产业白皮书，广发证券发展研究中心 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 6 6/3030 Table_PageText 行业专题研究|专用设备 可再生能源可再生能源+电解水制氢模式电解水制氢模式潜力巨大，潜力巨大，有望解决储能问题。有望解决储能问题。电解水制氢是较为成熟的制氢方式。绿色环保，副产高价值氧气，并且可以有效地消纳风电、光伏发电等不稳定电力，实现富余波谷储能。同时产生的氢气纯度较高，可以达到99.7%以上。但成本受电价影响较大，当使用富余波谷电力时，由于风电、水电、光伏等电力的平均成本较低，理论成本较低；而使用以火电为主的传统电力时，成本较高，一次能源效率也不高。电解水制氢技术主要有碱性水电解槽、质子交换膜水电解槽、固体氧化物水电解槽，其中碱性水电解槽和质子交换膜水电解槽较成熟，且各有优势。表表 2：电电解水制氢技术解水制氢技术 电解水制氢技术电解水制氢技术 优缺点优缺点 国内研发现状国内研发现状 碱性水电解槽（AE）最成熟，生产成本低 单台最大气产量 1000 立方米/小时 质子交换膜水电解槽（PEM）简单，能效高，成本高 单台最大气产量 50 立方米/小时 固体氧化物水电解槽（SOE）实验室研发阶段 数据来源：中国氢能源及燃料电池产业白皮书，广发证券发展研究中心 未来电解水制氢潜力巨大，中国不断推进可再生能源发电平价上网，电解水制氢的成本将会持续下降；多个地区弃风、弃光、弃水、弃核有利于电解水制氢；国家发改委和国家能源局发布通知，支持利用联家且丰富的可再生能源制氢，全国各地也纷纷响应，推出电价支持政策。1.2 氢气氢气供给与需求供给与需求结构结构 根据中国氢能联盟统计，中国2018年氢气产量约为2100万吨，换算热值占终端能源总量的份额为2.7%。目前中国处于氢能市场发展初期，氢气年均需求约2200万吨，2030年中国将处于氢能市场发展中期，氢气年均需求将达到3500万吨，预计到2050年，处于氢能市场发展远期的中国氢气需求量将达到6000万吨，换算热值占终端能源总量的份额达到10%。图图2：中国氢气需求预测中国氢气需求预测 数据来源：中国氢能联盟，广发证券发展研究中心 随着中国能源结构从传统化石能源为主转向以可再生能源为主的多元格局，成熟的0%2%4%6%8%10%12%0100020003000400050006000700020182030E2050E氢气需求量（万吨）终端能源体系占比 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 7 7/3030 Table_PageText 行业专题研究|专用设备 可再生能源电解制氢技术将成为主流，配合煤制氢、生物制氢等多种技术，氢能供给将实现千万吨级，完全满足氢能市场需求。预计2030年可再生能源电解制氢规模将达到1800万吨，2050年将达到4000万吨，成为占比最高的制氢方式。图图3：中国氢气供给结构预测中国氢气供给结构预测 数据来源：中国氢能联盟，广发证券发展研究中心 根据中国氢能联盟预测，氢能在交通运输领域的消耗量将大大提升，2050年将达到2458万吨/年，占交通领域整体用能的19%，相当于减少8357万吨原油或1000亿立方米天然气或1.2亿吨标准煤，其中交通领域中氢能消费占比最大的是货运领域，高达70%，是交通领域氢能消耗增长的主要驱动力。钢铁行业是工业领域氢能消耗增长的主要驱动力，2030年前化工领域氢能消耗持续增长，但2030年后化工领域整体产量将下降，氢能消耗也将随之下降。图图4：2050年年中国中国氢气不同应用占比氢气不同应用占比 数据来源：中国氢能联盟，广发证券发展研究中心 00.20.40.60.811.22020E2030E2040E2050E化石能源制氢工业副产氢可再生能源电解制氢生物制氢等其他技术交通运输领域41%工业领域57%建筑及其他领域2%识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 8 8/3030 Table_PageText 行业专题研究|专用设备 1.3 氢气储存和运输行业氢气储存和运输行业 目前目前在上游在上游制约氢能源发展的两大问题就是氢燃料的储存和运输。制约氢能源发展的两大问题就是氢燃料的储存和运输。提高氢能的储运效率、降低氢能的储运成本是目前氢能储运技术的发展重点。氢气能够以气态、液态、固态三种状态储存，根据储存机理不同又分为高压气态存储、低温液氢存储、金属氢化物存储、新型碳材料存储和复合氢化物存储等方法。其中部分技术已经成功实现了产业化应用用于了刚刚推出市场的燃料电池汽车中。高压气态储氢已经得到广泛应用，低温液态储氢已经应用于航天领域，有机液体储氢在国内已有燃料电池客车车载储氢示范应用案例。表表 3：不同储氢方法比较不同储氢方法比较 方法方法 储氢效率储氢效率/%体积能量密度体积能量密度/kg L-1 主要评价主要评价 高压储氢 0.7-10 0.015 技术成熟，应用广泛，简便易行技术成熟，应用广泛，简便易行 液化储氢 14.2 0.04 技术成熟，广泛应用于大型存储，但能耗高技术成熟，广泛应用于大型存储，但能耗高 金属氢化物储氢 3 0.028 价格昂贵，适合小型系统 活性炭储氢 9.8-储氢量高，解吸快，循环使用寿命长，易实行规模化生产储氢量高，解吸快，循环使用寿命长，易实行规模化生产 纳米碳管储氢 2-8-处于研发阶段，不能大规模生产，成本高 NaBH4 3.35 0.036 储存效率高，安全无污染，成本较高 数据来源：氢产业网，广发证券发展研究中心 氢气的运输方式与氢气的储存方式类似，可以分为气态、液态和固体运输三种方式。气态运输又可以分为长管拖车和管道运输两种方式，长管拖运技术成熟，通常在近距离时采用；管道运输则在氢气规模较大，运输距离较长时采用，并且能耗较小、成本较低，但建造管道的一次性投入较高，中国目前有的输氢管道较少。液态运输适合运输距离较远、运输量较大的情况，可以大大减少车辆运输频次，提高加氢站单站供应能力，该技术目前在日本、美国较为成熟。受液氢安全管制问题，在中国还没有民用案例，未来应用范围有望得到提升。固态运输通过轻质储氢材料可以实现高密度高安全运输，提高单车运输氢气量和运输氢的安全性。表表 4：不同储氢方法比较不同储氢方法比较 方法方法 运输工具运输工具 压力压力（MP）载氢量（载氢量（kg/车）车）体积储氢密度体积储氢密度（kg/3m）质量储氢密度质量储氢密度（wt%）成本成本（元（元/kg）能耗（能耗（kwh/kg）经济距离经济距离（km）气态储运 长管拖车 20 300-400 14.5 1.1 2.02 1-1.3 150 管道 1-4 3.2 0.3 0.2 500 液态储运 液态槽罐车 0.6 7000 64 14 12.25 15 200 固态储运 货车 4 300-400 50 1.2 10-13.3 150 有机液体储运 槽罐车 常压 2000 40-50 4 15 200 数据来源：中国氢能源及燃料电池产业白皮书，中国钢研科技集团，广发证券发展研究中心 注：体积和重量储氢密度均以储氢装置计算。识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 9 9/3030 Table_PageText 行业专题研究|专用设备 目前我国氢气的储运主要以高压气态方式为主。中国氢能源及燃料电池产业白皮书预计2030年氢能市场发展中期车载储氢将以气态、低温液态为主，多种储氢技术相互协同。氢的运输将以高压、液态氢罐和管道运输共同完成，2050年氢能市场发展远期氢气管网将密布于城市乡村，车载储氢的方式将更为安全，储氢密度更高。二、国内加氢站发展情况二、国内加氢站发展情况 2.1 全球加氢站数量与国家分布全球加氢站数量与国家分布 加氢基础设施是氢能利用和发展的中枢环节，是为燃料电池车充装燃料的专门场所。不同来源的氢气经氢气压缩机增压后，储存在高压储罐内，再通过氢气加注机为氢燃料电池车加注氢气。在商业运行模式下，乘用车氢气加注时间一般控制在3-5分钟。加氢站作为氢能源战略中十分关键的一环，以其氢燃料的储备辐射周边区域，使得车辆能够及时的补充能源，造成良好的循环。数量足够且质量过关的加氢站才能推动燃料电池的发展，因此加氢站的规划建设是除燃料电池系统之外最为关键的一个问题。根据H2stations.org发布第十一次全球加氢站年度评估报告，数据显示截止2018年底全球已有加氢站369座，相比2017年新增48座，其中有273座加氢站对外开放，可以像任何传统的零售站一样使用，其余的加氢站用于公共汽车或车队用户等，不对外开放。其中欧洲加氢站以152座的数量占到全球的41%，亚洲紧随其后，占有37%的加氢站，达到136座，全球加氢站数量大于10座的国家有8个，其中日本加氢站数量最多，有96座，随后是60座的德国和42座的美国，日本、德国、美国三个国家的加氢站总数为196座，占到全球的54%，这三个国家的氢能发展处于绝对领先地位，而截止18年底中国已有23座加氢站，位列第四。图图5：全球加氢站全球加氢站数量数量地地域域分布分布（2018年年）图图6：加氢站数量大于加氢站数量大于10座的国家座的国家（2018年）年）数据来源：H2stations，广发证券发展研究中心 数据来源:H2stations，广发证券发展研究中心 欧洲41%亚洲37%北美21%其他1%020406080100120日本德国美国中国法国英国韩国丹麦加氢站数量（座）识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 1010/3030 Table_PageText 行业专题研究|专用设备 同时近期各国政府公布的19年新增加氢站数量的计划，加氢站数量将持续增长，其中德国计划新增38座加氢站，韩国、中国和荷兰新增计划也较大，分别为28、18和17座。图图7：各国加氢站计划新增数各国加氢站计划新增数（2019）数据来源：H2stations，广发证券发展研究中心 H2stations统计的加氢站数据，由LBST根据用户自主提交的加氢站各项资料统计得到相关数据，而实际上部分用户并未提交资料，例如Plug Power公司。而该公司在北美地区为客户建造73座加氢站。因此全球加氢站数量实际是大于H2stations公布的相关数据的。中国目前已有的23座加氢站中固定式11座，撬装站10座，厂内站2座。加氢规模在500公斤以上的有9座，占比为39%，多数加氢站还不能满足商业化运营要求，这些加氢站分布在北京、辽宁、河北、山东、河南、四川、上海、江苏、广东，其中广东有7座加氢站，占到全国加氢站数量的31%，江苏、上海、湖北分别有4座、3座和3座，其余省份均只有1座。国内大部分省份还没有加氢站的布局。图图8：中国中国现有现有加氢站分布加氢站分布（2018）数据来源：中国氢能源及燃料电池产业白皮书，广发证券发展研究中心 0510152025303540德国韩国中国荷兰法国加拿大加氢站计划新增数（座）广东31%江苏18%上海13%湖北13%北京5%辽宁4%河北4%山东4%河南4%四川4%识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 1111/3030 Table_PageText 行业专题研究|专用设备 当前全球加氢站的总量不足，建设成本较高。根据中国氢能源及燃料电池产业白皮书 统计，目前日加氢量500kg的35MPa加氢站的建设成本在1200万（不含土地）。而我国的加氢站数量、质量更是落后于日本、德国、美国，中国加氢站的布局不足，成本高昂，技术依赖等情况都制约着中国氢燃料电池行业的发展。但中国已进入快速发展加氢站建设阶段，已建成和在建加氢站合计约40座。2.2 未来全球未来全球加氢站加氢站建设规划建设规划 日本对氢能源网络有着清晰的规划与部署。日本对氢能源网络有着清晰的规划与部署。日本目前在名古屋、东京、大阪和福冈四个城市之间建造100 座加氢站，日本经济产业省在2018年2月份发布了氢能基本战略，明确设定了中期（2030年）、长期（2050年）的氢能发展目标，在加氢站部署规模方面：2020年要达160个，2025年要达到320个，2030年要增加到900个，到2050年逐步替代加油站。早在2011年，丰田、日产和本田等13家汽车能源公司公司便计划在以4大城市圈（东京、名古屋、关西及福冈）为中心的日本国内市场率先投放FCV量产车，建立大约100处加氢站，该计划目前已完全实现。图图9：日本加氢站日本加氢站建设建设计划计划 数据来源：日本氢能基本战略，广发证券发展研究中心 美国的加氢站布局从加州铺开，也有着阶段性目标。美国的加氢站布局从加州铺开，也有着阶段性目标。加州加氢站已经超过40座，占到全美的50%以上，是的氢燃料电池汽车在加州畅行无阻，未来丰田将与壳牌合作，在美国加州建造7座加氢站。两家公司将为该项目出资1140万美元，而加州能源委员会也将出资1640万美元。其旨在实现2020年前在加州建立100座加氢站，2030年实现1000座加氢站。0100200300400500600700800900100020182020E2025E2030E加氢站数量（座）识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 1212/3030 Table_PageText 行业专题研究|专用设备 图图10：美国加州加氢站美国加州加氢站建设建设计划计划 数据来源：美国能源部，广发证券发展研究中心 韩国也在韩国也在关于韩国建立氢能经济社会方案关于韩国建立氢能经济社会方案里提出了关于加氢站的计划。里提出了关于加氢站的计划。韩国预计2020年达到80座加氢站，2025年达到210座加氢站，2030年达到520座加氢站。图图11：韩国加氢站韩国加氢站建设建设计划计划 数据来源：韩国氢能经济社会方案，广发证券发展研究中心 法国也将在加氢站建设中投入大量资金。在法国氢能计划中，法国环境和能源署（ADEME）从2019年起将出资1亿欧元用于在工业、交通以及能源领域部署氢气，用以进一步发展氢动力车辆以及加速加氢站建设。到2028年，加氢站规模建设计划增加至400-1000座。截止2018年年底，德国共有60座加氢站。到2019年，德国加氢站数量预计在德国七个主要城市地区以及主干道和高速公路上建成100座加氢站，目前德国已经详细规划了几十座加氢站的地理位置。随着越来越多的氢动力车辆驶上道路，德国将建设多达400个加氢站以确保全国燃料供应。0200400600800100012002020E2025E2030E加氢站数量（座）010020030040050060020182020E2025E2030E加氢站数量（座）识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 1313/3030 Table_PageText 行业专题研究|专用设备 2.3 未来中国加氢站建设规划未来中国加氢站建设规划 作为未来燃料电池汽车产业发展的基石，中国已进入快速发展加氢站建设阶段，近期计划新建加氢站17座。节能与新能源汽车路线中提出中国计划在2020年建成100座加氢站，2030年计划达到1000座加氢站，国家层面也给予了众多政策支持。十三届全国人大二次会议将“推动加氢等设施建设”加进政府工作报告；关于进一步完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知中指出我国对燃料电池加氢站予以400万元/站的补贴，地方补贴不低于300万元/站。图图12：中国加氢站中国加氢站建设建设计划计划 数据来源：节能与新能源汽车路线，广发证券发展研究中心 随着国内氢能产业不断推进，多个省份发布氢能发展规划，指出加氢站建设的数量布局计划，并对加氢站配套设备和建设运营给予相应的补贴政策。广东佛山出台 佛山市南海区促进加氢站建设运营及氢能源车辆运行扶持办法(暂行)，提出对新建固定式加氢站建设最高补贴800万，另外六安、重庆也提出相关的补贴政策。表表 5：中国部分地级市加氢站计划中国部分地级市加氢站计划 地区地区 时间节点时间节点 加氢站加氢站数量数量（座）（座）宁波 2022 10-15 2025 20-25 重庆 2019 4 上海 2020 5-10 2025 50 武汉 2020 5-20 2025 30-100 张家港 2020 10 佛山 2030 57 苏州 2020 10 张家口 2020 21 成都 2019 2 数据来源：促进加氢站建设运营及氢能源车辆运行扶持办法，广发证券发展研究中心 02004006008001000120020182020E2025E2030E加氢站数量（座）识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 1414/3030 Table_PageText 行业专题研究|专用设备 三、加氢站用氢气压缩机三、加氢站用氢气压缩机 3.1 加氢站主要设备加氢站主要设备构成构成 加氢站按照站内是否有制氢设备，可以分为外供氢和站内制氢加氢站。而加氢站通过外部供氢和站内制氢获得氢气后，经过调压干燥系统处理后转化为压力稳定的干燥气体，随后在氢气压缩机的输送下进入高压储氢罐储存，最后通过氢气加注机为燃料电池汽车进行加注。外供氢加氢站的氢气来源主要是外部的化石燃料制氢、工业副产氢；站内制氢则是加氢站自卑制氢设备，通常是电解水制氢法和天然气制氢法，目前中国基本都为外供氢加氢站。加氢站系统依据不同的功能，可分为制氢系统（自制氢）或输送系统（外供氢）、调压干燥系统、氢气压缩系统、储气系统、售气加注系统和控制系统六个主要子系统。加氢站系统的三大核心装备为氢气压缩机、储氢系统（中国目前均为高压储氢系统）和氢气加注机。图图13：加氢站系统加氢站系统及三大核心装备及三大核心装备 数据来源：氢能产业网，广发证券发展研究中心 从交能网数据来看，占据加氢站成本中占比最大的是压缩机，其次是储氢设备。图图14：加氢站核心装备加氢站核心装备成本占比成本占比 数据来源：交能网，广发证券发展研究中心 氢气压缩机42%低压储氢罐13%冷却装置11%加注设备6%高压储氢罐5%其他23%识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 1515/3030 Table_PageText 行业专题研究|专用设备 3.2 加氢站用氢气压缩机加氢站用氢气压缩机 氢气压缩机氢气压缩机是通过改变气体的容积来完成气体的压缩和输送过程的设备，国内的氢气压缩机企业较多，但输出压力大多在30MPa以下，主要用于石油、化工领域的工业氢气压缩机，无法满足加氢站技术要求，仍然需要依赖进口。氢气压缩机根据技术路线，主要分为液压活塞式氢气压缩机、隔膜式氢气压缩机和离子压缩机。表表 6：加氢站压缩机技术路线对比加氢站压缩机技术路线对比 活塞压缩机活塞压缩机 隔膜压缩机隔膜压缩机 离子压缩机离子压缩机 性能 耐久性 灵活性 占地 效率 投资额 运营成本 运营经验 数据来源：林德气体，广发证券发展研究中心 活塞式压缩机的出气量较大，但由于活塞压缩机在活塞往复运动中对氢气会造成污染，容易造成氢气泄漏，同时还会产生排气温度过高的问题。隔膜压缩机具有压缩过程中不受污染、压缩过程中无泄漏、压缩比大、排气压力高等特点。隔膜式压缩机输出压力极限可超过100MPa，密封性能较好。因此目前常用的氢气压缩设备为隔膜式压缩机。但隔膜式氢气压缩机需采用极薄的金属液压驱动膜片将压缩气体与液油完全分离，液油压缩结构和冷却系统也较为复杂，技术难度高于常规压缩机。当前氢气压缩机的国产化比例正在逐步提高，如中鼎恒盛、北京天高、江苏恒久机械、京城机电等国产压缩机设备已经应用于国内部分加氢站。国外知名氢气压缩机企业有美国PDC、英国豪顿、德国Andreas Hofer等。3.3 加氢站用储氢瓶及加注设备加氢站用储氢瓶及加注设备 储氢罐储氢罐或者叫储氢压力容器是目前气态氢气主要储存方式。高压气态储氢具有充放氢速度快、容器结构简单等优点，是现阶段主要的储氢方式，分为高压氢瓶和高压容器两大类。其中钢质氢瓶和钢质压力容器技术最为成熟，成本较低。20MPa 钢质氢瓶已得到了广泛的工业应用，并与 45MPa 钢质氢瓶、98MPa 钢带缠绕式压力容器组合应用于加氢站中。碳纤维缠绕高压氢瓶的开发应用，实现了高压气态储氢由固定式应用向车载储氢应用的转变。70MPa 碳纤维缠绕型瓶已是国外燃料电池乘用车车载储氢的主流技术，35MPa碳纤维缠绕型瓶目前仍是我国燃料电池商用车的车载储氢方式，70 MPa 碳纤维缠绕型瓶已少量用于我国燃料电池乘用车中。因为氢气与传统工业气瓶的钢质内胆易发生氢脆反应，所以目前加氢站高压储氢罐主要采用碳纤维复合材料或纤维全缠绕铝合金制成的内胆，外加坚固的壳体，容器壁复合材料复杂的制备和成型工艺是储氢罐制造的主要技术壁垒。氢气加注机氢气加注机相较于氢气压缩机和高压储氢罐而言技术难度较小，主要结构和工作原 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 1616/3030 Table_PageText 行业专题研究|专用设备 理与天然气加注机并无较大区别，未来的发展方向在于提供加氢站安全运营和检测系统。目前德国林德气体公司、美国空气化工等企业已经可以生产70MPa氢气加注机及安全系统。国内企业富瑞特装、厚普股份、上海舜华等生产的氢气加注机也可应用于加氢站。国内氢气加注技术要求和标准尚不明确，未来有望逐步实现规范批量生产。除了3大部件，加氢站还涉及各类氢气阀门和减压阀等。同时高压氢罐阀门控制气体进出电堆，车载氢气阀门也是电堆系统的组成部分。目前捷太格特公司为丰田Mirai燃料电池系统开发了氢罐阀门和减压阀。四、燃料电池用空气压缩机四、燃料电池用空气压缩机 4.1 工业工业空气压缩机空气压缩机分类分类 空气压缩机用于压缩空气，是将电动机的机械能转化成压力能或动能的一种设备，属于通用机械。空气压缩机有活塞式、膜片式、螺杆式、滑片式、离心式、轴流式，常见的压缩机主要有活塞式压缩机、螺杆式压缩机、滑片式压缩机和离心式压缩机。活塞式压缩机历史悠久，是通过活塞运动，靠活塞环来密封压缩气体，结构原理较为简单，效率也较高，但运行不稳定、制造耗材多。螺杆式压缩机是通过螺杆转动使螺杆与机壳之间容积减少从而压缩空气，结构简单紧凑，运转也较为平稳可靠，但技术含量高、制造难度大。滑片式压缩机是通过偏心转子上的滑片沿径向移动将空气挤压然后排出。离心式压缩机则是通过提高气体分子的运动速度，然后通过扩压器将气体分子具有的动能转化为气体的压力能，最后提高压缩空气的压力，离心式压缩机结构简单、运转平衡，可以做到完全无油，但不适用压比过高的场合且效率较活塞式压缩机低。图图15：空气压缩机分类空气压缩机分类 数据来源：压缩机产业网，广发证券发展研究中心 识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 1717/3030 Table_PageText 行业专题研究|专用设备 4.2 燃料电池中的空燃料电池中的空压压机机 燃料电池是一种将燃料和氧气结合起来产生电力的电化学装置。因为其在将化学能转化为电能的过程中产生的大部分是水，有害气体较少，因此对环境污染较小。同时它的能量转换由于不经过燃烧，理论上转换效率可达90%以上，实际可达到60%。燃料电池没有机械传动部件，因此也不会产生噪音。燃料电池系统负荷变动的适应能力也比火力发电强，燃料电池发电处理变动率可达每分钟66%，调节范围教大，应答速度快，运行平稳。图图16：燃料电池汽车燃料电池汽车八大八大核心部件构成核心部件构成 数据来源：Mirai，广发证券发展研究中心 燃料电池系统主要由燃料电池堆、空气循环系统、供氢系统、水/热管理系统、电控系统这五大系统构成。而空压机则是空气循环系统中的重要组成部分，燃料电池用的氧气基本来源于空气，而空气则需要鼓风机（低压燃料电池）或空压机（高压燃料电池）将空气泵入燃料电池堆。同时空压机还能利用消耗了部分氧气排出反应堆的输入气体转化的机械能，从而节省电能。图图17：燃料电池燃料电池整车整车成本构成成本构成 图图18：燃料电池系统成本构成燃料电池系统成本构成 数据来源：H2stations，广发证券发展研究中心 数据来源:盖世汽车，广发证券发展研究中心 燃料电池系统燃料电池系统63%整车其他系统37%燃料电池堆燃料电池堆61%空气循环系统15%冷却系统7%控制系统4%加湿及水分回收3%氢气供给3%氢气检测2%其他5%识别风险，发现价值 请务必阅读末页的免责声明 1818/3030 Table_PageText 行业专题研究|专用设备 根据盖世汽车数据显示，目前燃料电池的成本中占比最大的是燃料电池堆，占到总成本的61%，其次就是空气循环系统，占到总成本的15%。而空压机则是空气循环系统中极为重要的组件之一，降低空压机的成本可以在一定程度上降低空气循环系统在燃料电池总成本中的比例，从而降低燃料电池总成本。图图19：燃料电池燃料电池汽车汽车五大五大系统构成系统构成 数据来源：中国氢能源及燃料电池产业白皮书，广发证券发展研究中心 图图20：燃料电池燃料电池进气工作进气工作示意图示意图 数据来源：丰田Mirai