一、燃料电池电堆综述
氢燃料电池汽车的核心为燃料电池发动机系统，其结构主要包括燃料电池发动机、车载储氢系统、冷却系统等。其中，燃料电池发动机系统主要由燃料电池电堆、氢气供给系统、氧气供给系统、发动机控制器等构成。据美国能源署数据，燃料电池发动机系统成本结构为：氢循环系统（4%）、燃料电池电堆（62%）、热管理系统（6%）、空压机（14%）、增湿器（7%）、其他（7%）。
氢燃料电池汽车组成结构
资料来源：美国能源署，亿华通招股说明书，华经产业研究院整理
燃料电池电堆是氢能源车的心脏，燃料电池电堆主要由催化剂、质子交换膜、气体扩散层、双极板，以及其他结构件如密封件、端板和集流板等组成。
燃料电池电堆主要部件介绍
资料来源：公开资料整理
二、燃料电池电堆产业链
燃料电池电堆由端板、绝缘板、集流板以及多个单电池组成，其中催化剂和双极板的成本占比较高。单电池主要由双极板和膜电极组成，其中膜电极（MEA）由5层材料构成，分别是最外层的两层气体扩散层、两层催化层以及一层质子交换膜。单电池需要由堆栈的方式构成电池电堆，电堆的两侧需要端板、绝缘板以及集流板等结构装配，起固定、绝缘以及收集电流的作用。
燃料电池电堆产业链
资料来源：公开资料整理
从成本结构来看，据沙利文数据，2021年电堆成本约占燃料电池系统成本65%。膜电极主要包括催化剂、质子交换膜以及气体扩散层，占电堆成本的75%左右，其中催化剂占电堆的36%，双极板占电堆的23%，质子交换膜占电堆的16%。
2021年燃料电池电堆成本结构划分（单位：%）
资料来源：沙利文研究院，华经产业研究院整理
相关报告：华经产业研究院发布的《2022-2027年中国燃料电池汽车行业市场发展现状及投资前景展望报告》
三、燃料电池电堆行业现状分析
1、燃料电池
燃料电池汽车是燃料电池成熟的商业化下游应用市场。从全球燃料电池市场规模来看，行业逐年上涨，市场增速预计加快。据统计，2020年全球燃料电池市场规模为36.9亿美元，同比上涨10.15%。从下游汽车市场来看，2021年全球氢能源汽车销量达16313辆，同比2020年增长68%，截止2021年保有量已达49562辆，预计2021年燃料电池市场规模增速快于2020年。
2015-2020年全球燃料电池市场规模及增速
资料来源：公开资料整理
从中国市场来看，2016-2019年行业快速增长，2020年受疫情影响略有滑坡。据统计，2020年中国燃料电池市场规模为15亿元，同比下降44.44%。从下游市场来看，2021年燃料电池汽车销量达1586辆，同比2020年增长35%左右；据工信部数据显示，2022年前三个月氢能源汽车产销量分别为856辆和738辆，同比分别增长7.2倍和3.9倍，行业或将迎来爆发期。
2015-2020年中国燃料电池市场规模及增速
资料来源：公开资料整理
2、燃料电池出货情况
从燃料电池出货功率及装机情况来看，全球和中国燃料电池装机持续增长。据统计，2020年全球燃料电池装机容量为1319MW，中国装机容量为87MW。
2015-2020年全球及中国燃料电池出货功率变化
资料来源：公开资料整理
3、燃料电池电堆市场规模及出货情况
据中国氢能联盟数据，2021年我国燃料电池电堆年新增市场规模约为6.2亿元。预计2021-2025年燃料电池电堆新增市场需求的CAGR为87%。2025/2030年，燃料电池电堆新增市场分别为75/238亿元。
2020-2030年中国燃料电池电堆年新增市场需求
资料来源：中国氢能联盟，华经产业研究院整理
从出货量情况来看，据GGII数据，2021年中国燃料电池电堆出货量为757MW，同比增长128%，行业增速趋快。
2018-2021年中国燃料电池电堆出货量及增速情况
资料来源：GGII，华经产业研究院整理
四、燃料电池电堆行业竞争格局
从历年出货情况来看，国鸿氢能电堆国内累计市占过率超过50%，排名第一。根据GGII的统计，2015~2021年，国鸿氢能电堆累计配套氢燃料电池车约5000套，市占率50%，排名第一；神力科技、新源动力电堆分别累计配套氢燃料电池车1000、1000辆，位列二、三。2021年出货量TOP10电堆企业分别为国鸿氢能、氢晨科技、神力科技、爱德曼、清能股份、氢璞创能、潍柴动力、国电投氢能、东方氢能、航天氢能（上海）。
2015-2021年中国燃料电池电堆累计出货企业分布
资料来源：GGII，华经产业研究院整理
根据TrendBank数据，2021燃料电池电堆市场占比率前三分别为：清能股份（25%）、巴拉德（16%）、神力科技（16%）。
2021年中国燃料电池电堆市场占有率分布
资料来源：TrendBank，华经产业研究院整理
五、燃料电池电堆行业未来发展趋势
1、2019~2021年年市场集中度维持高位，基于对政策和未来市场前景的良好预期，进入燃料电池系统行业的企业持续增加，市场集中度有下降趋势。根据TrendBank数据，2019年至2021年期间燃料电池电堆的TOP3集中度从84%降低到58%，市场集中度持续下降，行业集中度下降趋势预计将保持持续。
2、国鸿氢能、氢璞创能、雄韬股份（旗下雄韬氢瑞）纷纷公布电堆大批量价格。得益于核心材料和关键部件的国产化进程加速，2020年我国燃料电池系统和电堆的价格已经实现30%-50%幅度的下调。未来几年，随着国产核心零部件的规模化以及竞争加剧，未来几年电堆售价有望按照每年25%-30%的速度下降。
3、截至2021年，国内燃料电池系统技术水平已远超燃料电池技术发展路线中规划的水平。根据氢蓝时代动力科技有限公司常务副总裁曹桂军在2021势银氢能与燃料电池产业年会上发表的《燃料电池系统开发与多场景应用》的主题演讲，电堆的国产化率和技术指标快速提升。其中，单堆功率从45~60kW提升至150~200kW；电堆功率密度从2.5kW/L提升至4~4.5kW/L；关键零部件国产化率从50%提升至90~98%；系统集成度从300W/kg提升至450W/kg；环境适应性普遍提高，一般可达到-30℃冷启动；基础材料不断突破，产业化加速，系统成本下降趋势明显，电堆价格可低于2000/kW，系统成本可低于5000/kW。预计2025年燃料电池系统主要额定功率为130~180kW，燃料电池系统最大额定功率将大于180kW，氢能在交通领域的应用将逐步向长续航、大载重的场景过渡。
华经产业研究院对中国燃料电池汽车行业的发展现状、产业链发展格局及市场供需形势进行了具体分析，并从行业的政策环境、经济环境、社会环境及技术环境等方面分析行业面临的机遇及挑战。还重点分析了重点企业的经营现状及发展格局，并对未来几年行业的发展趋向进行了专业的预判。为企业、科研、投资机构等单位了解行业最新发展动态及竞争格局，把握行业未来发展方向提供了专业的指导和建议。更多详细内容，请关注华经产业研究院研究出版的《2022-2027年中国燃料电池汽车行业市场运行现状及投资规划建议报告》。
