应急消防科普 火灾报警系统中CO传感器的重要作用

据湖南消防消息，9月16日15时48分，长沙市消防救援支队指挥中心接到报警：芙蓉区东二环中国电信大厦发生火灾，支队立即调派17个消防站、36辆消防车、280名指战员到场处置，支队全勤指挥部遂行出动。

16时00分，辖区首批力量到场，经初步侦察：现场为芙蓉区荷花园电信大厦外墙起火，建筑高度218米，地上42层，地下2层。

目前，明火已扑灭，暂未发现人员伤亡。

据了解，事发电信大楼2000年建成，位于长沙市东二环，建筑高度218米，地上42层，地下2层。曾是长沙首座突破200米的楼宇。

另据媒体报道，中国电信股份有限公司湖南分公司曾于9月5日发布招标公告，根据中国电信股份有限公司湖南分公司2022年荷花园大院第二长途电信枢纽楼消防维修项目——火灾报警、防排烟系统（第二次）[HNZT-2022-11912]——招标公告内容显示：荷花园大厦由枢纽楼以及东西附楼组成，枢纽楼地上共41层，地下两层，属于超高层建筑。目前荷花园大厦消防设备存在超期运行、部分设备设置不符合现行国家标准规范，火灾报警系统、防排烟系统仍存在较大的安全隐患。

随着社会经济的高速发展，各类消防安全事故风险隐患也在增加，由此引发的火灾事故也愈加频繁。火灾探测器作为火灾自动报警系统的重要组成部分 ，可快速发现火源，并及时发出火灾警报信号，对在早期及时扑灭火灾具有重要的作用。

一、火灾探测器的原理

传统火灾探测器的探测原理为探测火灾过程中的物理参量，如粒子密度、温度、火焰的电学、光学特性变化等来进行火灾识别，但很难可靠地发现早期火灾。近年来的研究发现，火灾燃烧过程中产生的多种气体（如CO、CO2等）可以作为火灾探测的标志。其中CO具有的阴燃燃烧释放量高以及空气中存在量低等特点 ，其在火灾探测中具有不可替代的作用。

二、CO火灾探测器的类型

目前根据CO传感器类型 主要有以下两种类型:

（1）半导体CO探测器 ；

（2）电化学CO探测器 ；

三、CO火灾探测器的原理

（1）半导体式CO探测器。即金属氧化物的二氧化锡薄膜气体传感器，是目前比较成熟的CO传感器，其通过探测到CO气体，此时带负电荷的氧离子数减少，导致传感器的阻抗降低，通过测量传感器的电阻检测出CO的浓度。

日本fis 半导体一氧化碳传感器 CO传感器 SB-500-12 ： SB-500-12是一种二氧化锡半导体气体传感器，在CO检测方面具有优异的性能。采用微珠型感应元件，采用周期性温度变化操作方法，具有灵敏度高、选择性强、受湿度影响小等显著特点。SB-500-12实现了可靠的CO检测装置的研制。

（2）电化学式CO探测器。该类气体传感器可分为原电池式、定电位电解式、电量式、离子电极式4种类型。原电池式和定电位式传感器均通过测量电解时流过的电流来检测气体的浓度。电量式气体传感器通过检测被测气体与电解质反应产生的电流来探测气体浓度。离子电极式气体传感器通过测量离子极化电流来检测气体的浓度。

日本figaro 电化学一氧化碳传感器(CO传感器)TGS5042： TGS5042是费加罗研发的可电池驱动的电化学一氧化碳传感器，与现有的电化学式传感器相比，有以下优势：电解质是环保型的；没有电解液泄漏的危险；一氧化碳可检测浓度高达1%，操作使用温度范围广(-5˚C ~ 55˚C)；对干扰气体灵敏度很低。这种传感器具有使用寿命长，长期稳定性好，精度高的特点，是数字显示方面为数不多的可供选择的理想传感器。 OEM客户会发现，通过每个传感器的条形码，可以单独打印每个传感器的数据，使用户可以避免昂贵的气体校准程序，还允许对个别传感器进行追踪。 CO传感器TGS5042采用的是标准AA电池尺寸的外形设计。 TGS5042传感器已在美国广泛用于一氧化碳家用报警器中。

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1.新能源汽车概论

1.4 新能源汽车发展现状和趋势

1.4.1 全球新能源汽车技术发展

纯电动汽车的历史比燃油车更早，但由于技术的瓶颈导致经过了初期的繁荣之后就一度消沉，直到近些年锂电池技术的不断突破，才被人们重新重视起来。

燃料电池原理很早被提出，但受技术所限与高昂的成本，发展速度十分缓慢。近些年燃料电池相关技术不断进步，特别是丰田等日本公司的大力推进下，部分燃料电池汽车已实现量产。

1.4.2 全球新能源汽车销售情况：

在各国政策支持下，电动车销售增速较快，但整体来看全球电动汽车市场占比仍然比较低，仍有很大的发展前景。目前，全球新能源汽车市场销售主要以纯电动与插电混动为主，从插电混动与纯电动汽车销售来看，2018 年，全球销售超过 500 万量电动车（BEV+PHEV），其中 45%在中国销售， 500 万量中，纯电动占据 2/3。

相较全球汽车销量，目前电动汽车销量占比仍不足 1%，按照 IEA 预测，2030 年电动汽车渗透率将达到 15%，2018 年-2030 年每年则需要增长 30%。

插电混动汽车 2012 年后开始进入市场，目前，中国市场占比约为 25%，美国约为 43%，欧洲市场的PHEV 占比更高。

1.4.3 全球主要国家新能源政策总结

（1）中国：

21 世纪后，新能源汽车作为中国战略发展的重要一环，受到了大力支持。国务院印发的《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》中将新能源汽车列入七大战略新兴产业之一。

《中国制造 2025》提出“节能与新能源汽车”作为重点发展领域，明确了“继续支持电动汽车、燃料电池汽车发展，掌握汽车低碳化、信息化、智能化核心技术，提升动力电池、驱动电机、高效内燃机、先进变速器、轻量化材料、智能控制等核心技术的工程化和产业化能力，形成从关键零部件到整车的完成工业体系和创新体系，推动自主品牌节能与新能源汽车与国际先进水平接轨。”的发展战略，为我国节能与新能源汽车产业发展指明了方向。

“十三五”期间，针对电池、电机、电控等核心关键技术，中国将从基础科学、系统集成技术、共性核心技术、集成开发与示范等方面建设基础设施平台、集成示范平台及国际合作平台，通过平台建设逐步突破燃料电池动力系统、混合动力系统、纯电动力系统等核心关键技术，全面提升中国新能源汽车的研发能力和产业化水平。

在具体的措施方面，国家从财政补贴、税收优惠、汽车使用等方面对新能源汽车给予支持。例如新能源汽车可享受国家补贴与地区补贴，同时免征购置税；对于新能源汽车企业，可以享受减征或免征所得税、减按 15%低税率征税、加计扣除、加速折旧等方面的税收优惠。同时新能源汽车能享受到不限购不限行的政策。2009 年-2020 年，在中国新能源汽车多重优惠政策的支持下，纯电动与插电混动汽车销量大幅度增加，2013-2018 年中国 BEV+PHEV 销量占全世界新能源销量从 8%增长到 45%，同时培育出比亚迪新能源、北汽新能源、广汽新能源、吉利新能源、蔚来、小鹏、威马等多个品牌。

《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》自 2018 年 4 月 1 日起施行。双积分政策目的在于强补贴政策逐步减少后，给参与新能源汽车的企业一个温和的补贴方式。同时，通过积分制度，调整车企未来投入重心， 推动国内车企在电动汽车邻域实现快速发展，力争赶超传统外国车企。

（2）日本：

日本比中国资源更为匮乏，在新能源汽车布局也更早。与中国支持纯电动汽车所不同的是，日本定义了“下一代汽车”， 并对其使用不同的补贴，。

《下一代汽车战略 2010》中，包括“非插电式混合动力汽车（HEV）、纯电动汽车（BEV）、插电式混合动力汽车（PHEV）、燃料电池汽车（FCV）、清洁能源汽车（CEV）、清洁柴油汽车（CDV）、压缩天然气汽车（CNGV）”等节能与新能源汽车。

中日政策对比分析：

中日两国的政策整体有一定相似之处，但均根据本国汽车产业发展情况在不断调整。

（3）美国：

美国与日本不同，主要通过税费减免方式进行补贴，但效果不够明显。同时，美国各州实行不同的补贴政策， 加州使用的是积分政策，与其他州政策有着本质的区别，积分政策效果明显 ，因此，加州的新能源汽车销量也占据了美国的大半。

加州政府通过建立标准来让市场自行调节，积分政策有效的减少了政府的财政负担， 同时激励了企业去研发符合消费者期望的新能源汽车。加州政府也根据市场反馈调整相应标准，使得更符合当前情况。目前，加州使用的是 2016 年版本的 ZEV 积分制政策，将纯电续航里程作为计算积分的唯一指标，使得高效低排放与普通混动汽车不再获得积分。

中国早期学习日本、欧洲的补贴方式，导致了抢装、质量低下、骗补的问题，现在加强了监管、同时采取新的积分政策符合未来新能源汽车发展趋势。新的积分政策有利于淘汰劣质车型，减少我国的财政补贴的负担，一定程度上还可以培育新进入的新能源汽车公司。

1.4.4 新能源汽车行业发展趋势总结

（1）短期趋势

随着电动车技术不断完善，基础设施建设逐渐推进，续航问题不断改善，消费者对新能源汽车认知、认可程度越来越高，预计到 2020 年，纯电动汽车销量会继续快速增长。

全球来看，在发达国家与地区，混动汽车与纯电动汽车更受消费者欢迎。

国内基于环保、能源安全、技术发展的考虑，仍会选择纯电动汽车作为发展方向 ，优惠政策会偏向于纯电动汽车。

空间分布上， 大城市的充电桩建设逐渐完备，纯电动汽车使用体验与传统汽车相近，在其他一些充电设施建设还不到位的地区，收入较高的家庭会选择混动汽车作为交通工具。

（2）中期趋势

预计到 2030 年，电池容量将能够满足大部分出行需求，基础设施建设基本完善，快速充电技术逐渐成熟。人们对电动车的认知改变，自动驾驶技术逐渐成熟。

全球来看，纯电动汽车在发达国家基本普及，在发展中国家普及率逐渐提高，插电混动汽车将作为长距离交通工具使用。氢燃料电池成本不断下降，储氢、制氢技术获得突破。有条件的政府通过采购用于公共交通来推广氢燃料电池汽车。

国内政策层面，补贴政策转换为温和方式。 政策推动因素逐渐减弱，消费者自由选择自己喜欢的汽车类型，考虑价格因素，纯电动占据主要销量。

（3）长期趋势

预计 2030 年之后，电池充电速度将得到极大的改善，电池能量密度持续提高。电动车充电方式多元化，快速无线充电逐渐普及，传统汽车便利程度不如电动车，新购买者更多选择纯电动出行，少数专业领域仍将使用汽油、柴油车。同时，氢燃料电池技术逐渐成熟， 制氢效率大幅度提高，电动汽车报废电池的问题逐渐被重视，政府开始鼓励氢燃料电池汽车 ，氢燃料电池汽车进入快速增长期。

2.燃料电池汽车介绍

2.1 燃料电池汽车定义

燃料电池汽车英文缩写 FCV，是一种利用氢燃料作为长时间续航，传统电池作为瞬间大电流输出互相配合的一种新型动力汽车。车用燃料电池系统通常使用高纯度的压缩氢气或者甲醇、甲酸、固态储氢等其他介质加重整系统所得到的高纯度氢气。与传统的电动汽车相比较，燃料电池汽车的电力来源为氢气通过燃料电池系统发电，传统电动汽车的能源来自于电网。

2.2 燃料电池汽车结构

以 Mirai 为例，首先是位于车头的动力控制单元 ，动力控制单元能在不同的行驶工况下控制不同的充放电策略。

电机 ，它由驱动电池和燃料电池来供电，受前端的动力控制单元控制。

升压逆变器 ，它把电池输出的低压 DC，转换成高压 AC，供给交流电机。

燃料电池反应堆 ，输出功率为 114kW，是整车的动力来源。

驱动电池 ，用来回收制动能量（再生制动），加速时辅助燃料电池供电。

储氢罐 ，由三层碳纤维强化塑料结构构成，700 个大气压，氢气解压后以液态氢的方式储存在燃料电池中，添加液态氢的过程加满大约需要 3-5min。

3.燃料电池汽车的发展现状和趋势

3.1 国际发展现状

车用燃料电池稳步发展。 氢燃料电池及氢燃料电池汽车的研发与商业化应用在日本、美国、欧洲迅速发展，美日韩德等国巨头车企的燃料电池汽车已经量产或即将量产。据统计，2018 年全球燃料电池总体出货量预计达到 75000 台，较 2017 年增加 4000 台；装机容量达到 800MW，较 2017 年增加 145MW。其中约10%用于汽车中，而 2014 年仅 3%左右。

氢燃料基础设施正稳步推进。 世界主要发达国家从资源、环保等角度出发，都十分看重氢能的发展，各国氢能源的基础设施建设规划都在有条不紊的进行中。在制氢、储氢、加氢等环节持续创新，氢能和燃料电池已在一些细分领域初步实现了商业化，同时加氢站也在持续建设和发展。根据 H2stations.org 网站公布的数据，截止 2018 年底，全球加氢站数目达到了 369 座，年度新增 48 座，其中 273 座对外开放，其余加氢站只能为特定用户提供服务，如公共汽车及车队客户。

整车供应商积极推进。 例如，宝马与丰田在燃料电池等多个方面进行了合作，结合了宝马在动力系统和车辆轻量化设计方面优势与丰田的燃料电池方面的优势。在“2015 宝马创新日”上展出了 i8 氢燃料电池车，i8 实验用车采用最大输出功率可达 188kW 的氢燃料电池组。它的创新之处在于将低温储氢罐置于车身平台中心处，为后置的电动机提供电力，也为整车前后重量比做平衡。

需求导向行业持续发展。 根据国际新能源委员会统计，到 2020 年，世界对氢能的需求将达到 10EJ，2040 年后需求会大幅度增长，2050 年全球需求将达到 80EJ，整个产业会更加成熟和完善，包含发电、工业能源、交通工具、建筑供电等多重用途。

3.2 国内发展现状

整体来看：核心技术不断进步，但是与国际领先水平差距较大。

整车开发方面 ，目前，我国已经初步掌握整车、动力系统与核心部件的核心技术并具有整车生产能力。但是，在燃料电池汽车车型平台开发方面，以上汽股份、上海大众、一汽、长安、奇瑞等公司为代表开发的燃料电池轿车均基于传统内燃车或纯电动汽车进行改制，尚未掌握燃料电池汽车专用车身、底盘开发、底盘动力学主动控制等关键技术。

燃料电池电堆开发方面， 已形成包括明天氢能、新源动力、武汉理工新能源、弗尔赛、等在内的具有自主知识产权的燃料电池电堆生产厂家，在电堆上游配套方面，MEA、碳纸、质子膜、石墨双极板和金属双极板等均已实现国产化。目前已具备 60kW 以内的单个燃料电池电堆开发能力，体积比功率基本可达到2.0kW/L，与国际领先水平 3.1kW/L 仍有差距。

产业链细分领域：

车载储氢和供氢技术方面， 我国基本掌握了 35MPa 高压储氢罐和加注系统关键技术，实现高压氢气瓶等部件国产化开发，但某些关键阀门、管路、传感器等国内尚停留在研究或小批量阶段，仍依赖进口。70MPa氢气存储关键技术已取得突破，III 型储氢瓶已有批量产品，但阀门、管路等关键部件仍然处在研发阶段，制约了我国低成本燃料电池乘用车的开发进程。在供氢方面，国内已开发出可满足 60kW 以内燃料电池发动机需求的引射式供氢组件产品，而对于回氢泵，尚未掌握其核心技术。

燃料电池用无油空压机方面， 雪人股份通过股权收购的方式取得了双螺杆空压机的核心技术，德燃动力通过自主开发的方式已掌握可满足 60kW 以内燃料电池发动机用空压机技术，另外清华大学、西安交通大学等高校也这些方面进行了大量研究和开发工作。

燃料电池发动机可靠性、寿命和环境适应性方面 ，在车载工况下，目前的使用寿命在 3600 小时左右，大约 3000km 需要进行相应的维护，冷启动温度为-20℃，这与国外的燃料电池发动机相比，尚有差距，制约了我国燃料电池汽车的商业化推广。

3.3 国内外政策比较

3.3.1 欧洲：促进“交通与氢能”融合，持续稳定支持产业发展

欧盟一直致力于促进“交通与氢能”融合，支持氢能和燃料电池产业发展。

欧盟 2016 年发布的《可再生能源指令》等政策文件均提出将氢能作为能源系统的重要组成部分，正在推进的《燃料电池和氢能实施计划》的实施周期是 2014～2020 年，主要目标是，到 2020 年，将氢能和燃料电池应用在固定式能源供应和交通方面。欧盟的重点支持方向包括：

1、交通产业：道路交通、非道路交通和机械、基础设施等；

2、能源产业：氢气制备、运输、储能、发电、热电联产等。

2019 年 2 月 12 日，燃料电池和氢能联合组织（FCH JU）在发布的“ 欧洲氢能路线图”，该路线图根据 17 个欧洲主要工业参与者的意见制定，将为大约 4200 万辆大型汽车、170 万辆卡车、25 万辆公共汽车和超 5500 辆列车提供燃料。

3.3.2 美国：大力投资发展

2015 年底，美国能源局向国会提交了《2015 年美国燃料电池和氢能技术发展报告》，肯定了未来氢能市场的发展潜力，大力投资发展先进氢能与燃料电池技术。

据统计，美国仅 2016 年内就有 10 个州颁布相关政策，支持燃料电池产品逐步投入市场，包括氢燃料电池汽车税收减免，在工厂、居民区等地安装部署燃料电池发电系统等。

此外，根据美国联邦公路局公布的“国家替代燃料与充电网络”规划，美国全境 35 个州将形成以 55座加氢站为基础节点的“氢能网络”，加利福尼亚州、科罗拉多州、佛罗里达州、纽约州、威斯康辛州等 10个州将率先启动建设工作。目前，美国燃料电池乘用车保有量领先全球：丰田 Mirai 在美国销售了超过 2 900 辆燃料电池汽车。

3.3.3 日本：领航燃料电池发展，政策多举并进

日本是全球发展燃料电池最积极的国家。 由于国土资源的限制以及地理环境的因素的制约，日本非常重视可再生能源的应用，希望能实现能源独立。

2013 年，日本政府推出《日本再复兴战略》，把发展能源提升为国策，并启动加氢站建设的前期工作。

2014 年日本经济产业省发布了《氢能与燃料电池战略路线图》，制定了“三步走”发展计划，该路线图于 2016 年进行了修订。日本对氢能和燃料电池的扶持政策主要包括研发、示范和车辆补贴等方面。

在研发方面，2017 年日本经产省对燃料电池研发补贴共计 129 亿日元，包括燃料电池、加氢站、氢能供应链 3 个方向。从 2017 年开始，固定式燃料电池由家庭应用扩大到商业和工业应用，并计划在 2020 年达到 1400 万套规模，2030 年达到 5300 万套规模。

在车辆补贴方面，实施新能源汽车绿色税制政策，根据汽车种类和指标，可以享受车重税和汽车购置税 50%～100%的减免，同时在加氢站建设方面给予大约 50%的补贴。据统计，2014 年日本对国内所有加氢 站的补贴总额高达 72 亿日元（约合 6000 万美元）。

3.3.4 中国：政府大力支持产业发展，地方政府为氢能发展保驾护航

我国《“十三五”战略性新兴产业发展规划》、《能源技术革命创新行动计划（2016～2030 年）》、《节能与新能源汽车产业发展规划（2012～2020 年）》、《中国制造 2025》等国家规划都明确了氢能产业的战略性地位，纷纷将发展氢能列为重点任务，将氢燃料电池汽车列为重点支持领域。2016 年工信部组织制定的《节能与新能源汽车技术路线图》明确提出：2020 年实现 5000 辆级规模的氢燃料电池汽车，在特定地区公共服务用车领域的示范应用，建成 100 座加氢站；2025 年实现 5 万辆规模的应用，建成 300 座加氢站；2030 年实现百万辆氢燃料电池汽车的商业化应用，建成 1000 座加氢站。

此外，北京，上海，山西，武汉，佛山，苏州，张家口等地纷纷出台氢能扶持政策，为氢能的发展保驾护航。例如《山西省新能源汽车产业 2019 年行动计划》中提到，山西在氢能领域，2019、2020 两年，山西省将培育有影响力的氢能与燃料电池技术研发中心 1 个、燃料电池汽车检验检测中心 1 个，在示范运行城市，建设加氢站 3 座、示范公交路线 10 条，形成 700 台的运营规模。2021 年至 2022 年进行推广应用，公交示范线路 300 条，加氢站增加到 10 座。2023 年至 2024 年实现规模运营，加氢站到达 20 座，全省公交线路开始运行，预计达到 7500 台车辆的运营规模。

3.4 国内外专利情况分析

3.4.1 国家层面

（1）专利数量：日本遥遥领先，中国位居第三

专利申请人一般在其所在国首先申请专利，然后在一年内利用优先权申请国外专利。因此，从专利申请人优先权所属国的数量分布上很大程度上反映了各国在该领域的技术实力。

从优先权专利申请的国家分布情况来看，燃料电池专利技术主要集中在日本、美国、中国、韩国和德国。其中，日本优先权专利数量达到 66971 个（占 56%），处于绝对领先地位，而中国以 9%的份额排名第三。

（2）技术优势：日本全面领先，专利强国各关键技术发展均衡

总体上看，日本、美国、中国、韩国和德国是燃料电池技术主要专利申请国，各关键技术发展比较均衡。日本作为全球专利排名第一的国家，在多个关键技术上均处于绝对领先地位，技术最为全面且没有明显的短板，且控制技术方面的领先优势最为明显。 美国和韩国各关键技术发展比较均衡。中国比较重视电极和催化剂的研发，德国比较关注制氢、储氢以及燃料电池加热、冷却技术。

（3）国际布局：日本重视国际市场，中国以本国市场为主

从专利技术国际专利布局上看，日本作为氢燃料电池专利族规模最大的国家，其对国际市场的布局也非常充分，因此除了对本国进行专利保护外，为了在国外生产、销售产品，其必须在国外地区申请相关专利以求获得知识产权保护，从数量上可以反映出其市场战略。

日本除在本国申请外，同时重点布局美国、中国、韩国、欧洲、德国等，其专利布局涉及 39 个国家和专利组织。美国专利数量相当于日本的 1/4，但在专利布局策略上，非常重视专利技术的国际布局，专利布局涉及 49 个国家和专利组织。而中国主要针对本国市场，在国外市场布局的专利数量很少。

（4）国内专利国家布局：国内机构数量领先， 国外专利整体质量较高 国内专利申请的国别分布：

一是国内专利布局方面，国内机构占据半壁江山，与 燃料电池技术相关中国专利共 23544件，其中 53.6%来自我国本土机构的申请，46.4%的中国专利申请来自国外机构；

二是日本对我国市场显示了极大的兴趣，20%的中国专利申请来自日本，之后依次为美国、韩国和德国；

三是来自国外的专利整体质量较高，来自于日本、美国、德国、韩国的中国专利类型以发明专利为主，实用新型专利比例均低于 1%，且排除实用新型专利后，国内机构申请发明专利为 9591 项，国外机构申请发明专利 10831 项，对于质量较高的发明专利而言，国外机构的申请数量明显多于国内机构。

3.4.2 竞争机构层面

（1）国际专利申请人：汽车产业相关公司占比较大，产业技术趋于垄断

目前，燃料电池研发主要以汽车厂商为主，且产业化在即。 据统计，燃料电池专利申请人全球排名中，排名前三的申请企业分别为日本丰田汽车、日本日产汽车、日本本田，且排名前 20 位申请企业中上游厂商较少，下游厂商较多，汽车产业相关公司占据较大比重。各企业专利数量上的差距较大，且前五申请人占据行业专利占比较高，技术集中在大厂手中，产业技术趋于垄断。

（2）中国专利申请人：本土机构具备相当实力，中国专利申请人布局较分散

从国内专利申请人来看：燃料电池技术中国专利申请人前二十排名中，丰田汽车以 1307 项专利据首位，占专利总量的 5.6%；通用汽车以 713 项专利次之；中科院大连化学物理研究所第三。一方面，料电池专利申请数量排名前二十的申请人中，国内本土机构占据 12 席，显示国内机构已经具有相当技术实力。 另一方面，各机构专利数量占比不大，中国专利申请人布局较为分散 ，并没有技术垄断机构出现。

从本土机构申请人类型来看：企业申请人专利申请占比 67%，大专院校和科研单位占据 28%，企业占据燃料电池技术研发的主导地位。与国际相比，我国申请人排名中出现较多大学与研究单位，显示我国燃料电池距离产业化仍有一定距离，需要加强产学研合作。

（3）企业综合实力：日本厂商综合竞争力较强，成为行业创新和竞争主体

企业综合竞争力评估方面，根据 Innograph 专利分析平台提供的分析模型，综合考虑企业的专利数量、 专利涉及分类数量、专利涉及地区数量、被引次数、营业收入、专利侵权情况等方面，燃料电池行业中， 丰田汽车、本田汽车、松下、日产汽车、通用汽车、东芝、上线、现代汽车、日立、戴姆勒、西门子等企 业综合实力居前，而排名前十公司中，日本公司占据六席为主，反映日本企业综合竞争力较强。

4.燃料电池产业链分析

4.1 燃料电池配套产业链结构

质子交换膜燃料电 池 （PEMFC）由阳极、质子交换膜、阴极组成， 利用水电解的逆 反 应，连续地将氢气和氧气通过化学反应直接转化为电力，并且可以通过多个串联来满足电压需求。

燃料电池的基本发电原理：氢气进入燃料电池的阳极流道，氢分子在阳极催化剂的作用下达到 60℃左右后开始被离解成为氢质子和电子，氢质子穿过燃料电池的质子交换膜向阴极方向运动，因电子无法穿过质子交换膜，所以通过另一种电导体流向阴极；在燃料电池的阴极流道中通入氧气（空气），氧气在阴极催化剂作用下离解成氧原子，与通过外部电导体流向阴极的电子和穿过质子交换膜的氢质子结合生成纯净水，完成电化学反应。如果氢气纯度可以达到 100％，整个反应不会有任何消耗，理论上可以做到寿命无限长。这种电化学产电的反应中没有活动部件的参与，完全静态就可以产生电能，所以燃料电池从原理上具有非常高的效率、无噪音、无污染等优点，也使燃料电池汽车成为了真正意义上的清洁能源汽车。

4.2 燃料电池核心技术产业链与领先企业

产业链环节方面，氢燃料电池上游包含电池组件和氢能两大类，电池组件包括燃料电池电堆、空压机、水泵、氢泵、储氢器、加湿器等，其中电堆又包含为双极板、电解质、催化剂、气体扩散层。产业链中游是燃料电池系统的组装部分。产业下游应用主要有固定发电、交通运输、携带型电子以及包含军事、航太在内的特殊领域。

4.2.1 燃料电池发动机

燃料电池发动机主要特点：

1、结构与传统发动机相似；

2、零部件种类与传统发动机接近，可通过配套产业链的升级形成燃料电池发动机的产业链；

3、布置结构与传统发动机类似，可以在车型上更好的布置。

目前燃料电池发动机技术参数：额定功率 45/60/90/120kw，峰值功率 50/66/100/135kw，设计寿命≥13000小时，可靠性（MTBF）≥2000 小时，工作温度-30℃~60℃。

4.2.2 质子交换膜

质子交换膜为质子的迁移和输送提供通道，具有阻隔和传导质子的作用，直接影响着燃料电池的性能和使用寿命。质子交换膜材料应具有电导率高、化学和热稳定性好、反应气体的透气率低、利于电极反应、价格低廉等特点。目前工业应用的膜材料主要是全氟磺酸膜、非全氟化质子交换膜、无氟化质子交换膜等。由于质子交换膜燃料电池不受卡诺循环限制，能量转换效率高，各种污染物的排放基本上等于零，因此在20 世界 60 年代，美国已经将 PEMFC 供于 Gemini 宇航飞行。

领先企业：日本旭化成、旭硝子、氯工程；加拿大 Ballard；比利时 Solvay；美国杜邦、陶氏化学、3M等

4.2.3 反应催化剂

燃料电池反应催化剂是指在电池正负极反应过程中，加快和提高电化学反应速度，缩短反应时间的材料，大多数燃料电池选择高稳定性、高活性、不易污染的贵金属铂作为催化剂。现用的燃料电池铂催化剂具有催化效率高、稳定性好等特点，但是铂是稀有金属，价格昂贵，推广性差，成为制约燃料电池发展的瓶颈问题。针对燃料电池催化剂的研究目前主要集中在以下几个方面：

一是提高催化剂活性和稳定性，通过对铂的结构进行改进，减小催化剂的粒子直径、使其均一分散来扩大催化面积，还可以通过减小催化剂厚度的方法提高反应性。

二是改进铂材料的利用率，可以通过铂与其它金属形成合金来制造催化剂，目前大多采用铂与钌的合金来解决，或者将铂的活性组分担载在载体上，主要以碳载体为主。

三是研究铂以外的新材料，例如氧化钼、钴、石墨烯－碘等物质，但是技术尚未成熟，工业化应用前景较低。

领先企业：英国 Johnson Matthey，日本 Tanaka、日本田中、美国 E-TEK、德国巴斯夫、比利时优美科等

4.2.4 电解质

电解质大多以离子键或极性共价键结合，是溶于水溶液中或在熔融状态下就能够导电的化合物。一般来讲，电解质与燃料电池的种类相互对应，电解质在电池工作状态下，一般不参与电化学反应，只会出现损耗。燃料电池电解质的发展主要经历碱性型、磷酸型、熔融碳酸盐型、固体氧化物型等几个阶段。

目前常见的燃料电池的电解质分类主要有碱性燃料电池、磷酸燃料电池和固体氧化物燃料电池。碱性燃料电池一般采用氢氧化钾溶液作为电解液，这种电解液效率很高，但对杂质敏感，必须采用纯态的氢气和氧气，所以限制了其在航天、国际工程等领域中的应用。磷酸燃料电池采用高温下的磷酸作为电解质，适用于分散式的热电联产系统。固体氧化物燃料电池采用固态电解质，性能较好，安全性好，但是工作温度较高，技术还不成熟。

领先企业：日本东丽；加拿大 Ballard；德国 SGL 等

4.2.5 双极板

燃料电池双极板是电池系统组件的主要组成部分之一，直接影响制约着电池寿命、性能、体积、成本、质量等方面。其作用主要是传导电子、分配反应气并带走生成水，燃料电池双极板要求具备较好的导电性、导热性、一定的强度、气体致密性，具备耐酸耐碱耐腐蚀性、与电解质相容无污染，同时易于加工、成本低廉，以满足燃料电池的发展。

燃料电池常采用的双极板材料包括金属双极板、石墨碳板、复合双极板三大类。由于车辆空间限制，薄金属双极板成为目前商业双极板的主要选择，金属双极板的技术难点在于成型技术、表面处理技术。复合双极板以非贵金属（如不锈钢、Ti）为基材、辅以表面处理技术是研究的热点，筛选导电、耐腐蚀兼容的涂层材料与保证涂层致密、稳定，将成为未来主要发展方向

领先企业：瑞典 Cellimpact、德国 Dana、德国 Grabener、美国 Treadstone 等

4.3 燃料电池配套产业链分析

4.3.1 燃料电池配套产业链结构

燃料电池配套产业链有三大环节，上游制氢、中游运输储存氢、下游应用。每个环节都有很高的技术壁垒和技术难点，目前上游的电解水制氢技术、中游的化学储氢技术和下游的燃料电池在车辆和分布式发电中的应用被广泛看好。

上游 为氢气的制备，主要方式有：1、传统能源的化石原料制氢、2、化工原料制氢、3、工业尾气制氢、4、电解水制氢、5、新型制氢技术；

中游 为氢气的储运环节，主要方式包括：高压气态、低温液态、固体材料储氢和有机液态储运；

下游 为氢气的应用，在新能源应用方面包括加氢站、燃料电池下游各种应用。

产业链相关企业见下表。

4.3.2 制氢

（1）常用的制氢技术路线

制氢方法是将存在于天然或合成的化合物中的氢元素，通过化学的过程转化为氢气的方法。根据氢气的原料不同，氢气的制备方法可以分为非再生制氢和可再生制氢，前者的原料是化石燃料，后者的原料是水或可再生物质。制备氢气的方法目前较为成熟，从多种能源来源中都可以制备氢气，每种技术的成本及环保属性都不相同。主要分为五种技术路线：工业尾气副产氢、电解水制氢、化工原料制氢、石化资源制氢和新型制氢方法等。

电解水制氢： 在由电极、电解质与隔膜组成的电解槽中，在电解质水溶液中通入电流，水电解后，在阴极产生氢气，在阳极产生氧气。

化石原料制氢： 化石原料目前主要指天然气、石油和煤，其他还有页岩气和可燃冰等。天然气、页岩气和可燃冰的主要成分是甲烷。甲烷水蒸气重整制氢是目前采用最多的制氢技术。煤气化制氢是以煤在蒸汽条件下气化产生含氢和一氧化碳的合成气，合成气经变换和分离制得氢。由于石油量少，现在很少用石油重整制氢。

化合物高温热分解制氢： 甲醇裂解制氢、氨分解制氢等都属于含氢化合物高温热分解制氢含氢化合物由一次能源制得。

工业尾气制氢： 合成氨生产尾气制氢、石油炼厂回收富氢气体制氢、氯碱厂回收副产氢制氢、焦炉煤气中氢的回收利用等。

新型制氢方法： 包括生物质制氢、光化学制氢、热化学制氢等技术。生物质制氢指生物质通过气化和微生物催化脱氢方法制氢，在生理代谢过程中产生分子氢过程的统称。光化学制氢是将太阳辐射能转化为氢的化学自由能，通称太阳能制氢。热化学制氢指在水系统中，不同温度下，经历一系列化学反应，将水分解成氢气和氧气，不消耗制氢过沉重添加的元素或化合物，可与高温核反应堆或太阳能提供的温度水平匹配。

（2）主流制氢源自于传统能源的化学重整

全球来看，目前主要的制氢原料 96%以上来源于传统能源的化学重整（其中，天然气重整、醇类重整、焦炉煤气分别占比 48%、30%、18%）， 4%左右来源于电解水。

日本，目前主要的制氢源自于盐水电解，盐水电解的产能占所有制氢产能的 63%，此外，产能占比较高的还包括天然气改制（8%）、乙烯制氢（7%）、焦炉煤气制氢（6%）和甲醇改质（6%）等。

（3）煤制氢加碳捕捉将成为主流制氢路线

对比几种主要制氢技术的成本，煤气化制氢的成本最低， 为 1.67 美元/千克，其次是天然气制氢（2.00美元/千克），甲醇裂解（3.99 美元/千克），成本最高的是水电解，达到 5.20 美元/千克。相对于石油售价，煤气化和天然气重整已有利润空间，而电解水制氢成本仍高高在上。

4.3.3 储氢

氢是所有元素中最轻的，在常温常压下为气态，密度仅为 0.0899kg/m3，是水的万分之一，因此其高密度储存一直是一个世界级难题。氢能的存储有以下方式：低温液态储氢、高压气态储氢、固态储氢和有机液态储氢等，这几种储氢方式有各自的优点和缺点。

（1）低温液态储氢：实际操作存在难度，经济性差

由于液态氢的密度是气体氢的 845 倍，液态氢的体积能量密度比压缩状态下的氢气高出数倍，如果氢气能以液态形式存在，将能兼具储运简单安全和体积占比小的优点，替换传统能源将水到渠成。但事实上，气态的氢变成液态具有一定难度，一方面液化 1kg 的氢气需耗电 4-10kW·h，另一方面液氢的存储对储存容器要求高，储存容器需要抗冻、抗压、保持超低温，且必须严格绝热。所以经济性差，仅适用于不太计较成本问题且短时间内需迅速耗氢的航天航空领域。

（2）高压气态储氢：应用最为成熟，但体积比容量小

高压气态储氢是目前最常用且发展比较成熟的储氢技术，其储存方式是采用高压将氢气压缩到一个耐高压的容器里。目前所使用的容器是钢瓶，它的优点是结构简单、压缩氢气制备能耗低、充装和排放速度快。但是存在泄露爆炸隐患，安全性能较差。

然而，高压气态储氢体积比容量低，钢瓶目前所能达到最高的体积比容量仅 25g/L。此外，为了达到能耐受高压并保证安全性，目前国际上主要采用碳纤维钢瓶，但是碳纤维材料价格非常昂贵，因而它并非是理想的选择。

（3）固态储氢：储氢密度大，极具发展潜力

固态储氢方式能有效克服高压气态和低温液态两种储氢方式的不足，且储氢体积密度大、操作容易、运输方便、成本低、安全等，特别适合于对体积要求较严格的场合，如在燃料电池汽车上的使用，是最具发展潜力的一种储氢方式。固态储氢就是利用氢气与储氢材料之间发生物理或者化学变化从而转化为固溶体或者氢化物的形式来进行氢气储存的一种储氢方式。

（4）有机液体储氢：近年来备受关注

有机液体储氢技术是通过不饱和液体有机物的可逆加氢和脱氢反应来实现储氢。理论上，烯烃、炔烃以及某些不饱和芳香烃与其相应氢化物，如苯-环己烷、甲基苯-甲基环己烷等可在不破坏碳环主体结构下进行加氢和脱氢，并且反应可逆。

有机液体具有高的质量和体积储氢密度，现常用材料（如环己烷、甲基环己烷、十氢化萘等）均可达到规定标准；环己烷和甲基环己烷等在常温常压下呈液态，与汽油类似，可用现有管道设备进行储存和运输，安全方便，并且可以长距离运输；催化加氢和脱氢反应可逆，储氢介质可循环使用；可长期储存，一定程度上解决能源短缺问题。

4.3.4 运氢：气态和液态运输最为常见

按照氢在输运时所处状态的不同，可以分为气氢输送、液氢输送和固氢输送。其中前两者是目前正在大规模使用的两种方式。根据氢的输送距离、用氢要求及用户的分布情况，气氢可以用管道网络，或通过高压容器装在车、船等运输工具上进行输送。管道输送一般适用于用量大的场合，而车、船运输则适合于量小、用户比较分散的场合。液氢、固氢输运方法一般是采用车船输送。

4.3.5 加氢站

（1）布局：加氢站建设快速推进，布局方面头部效应明显

加氢站作为基础设施，是支持氢燃料电池汽车运营不可或缺的环节，目前全球众多国家都在着力加氢站的建设。据 H2stations.org 网站发布，2018 年全球新增加氢站 48 座，截止 2018 年底，全球加氢站达 369座。

分类型看： 369 座加氢站中，273 座对外开放，剩余为封闭用户提供服务。

分地区看： 欧洲和亚洲加氢站布局较多，欧洲、亚洲、北美和其他地区分别有加氢站 152 座、136 座、78 座、3 座。

分国家看： 截止 2018 年底，加氢站数量超过 10 座的仅有日本、德国、美国、中国、法国、英国、韩国和丹麦 7 个国家，其中日本加氢站数量遥遥领先，为 96 座，中国以 23 座位居第四，日本、德国、美国共占全球加氢站总数的 54%，在加氢站布局层面占领先地位。同时，众多国家在短期内有加氢站部署计划。

整体而言，氢基础设施正在逐步向商业化迈进，各国仍在积极布局加氢站建设，我国目前由各省初步规划的加氢站也在快速增长。但是在应用方面存在差异，日韩加氢站主要用于乘用车，而我国加氢站更多用于公交车和小型货车。

（2）新型加氢站：加氢站新思路，有望成为有效补充

新型加氢站之一：太阳能加氢站

太阳能加氢站通过太阳能电池的电力，来电解水提取氢，与大型加氢站相比太阳能加氢站具有两个显著优点：一是体积小巧，对于建设用地和氢气储藏设施没有额外特殊要求，甚至可以直接安装在家中花园或门口；二是节能环保，在制造氢气、储藏、供应整个过程中都不会排放 CO2。基于此，太阳能加氢站可以铺设成数量更大、更广泛的临时加氢网，以便满足氢燃料电池汽车的临时性加氢需要。例如：美国的本田 Honda 的研究开发子公司 Honda R&D Americas 生产的太阳能加氢站 8 小时可制造 0.5kg 的氢燃料，能够支持燃料电池车 FCX CLARITY 持续行驶 30 英里（约 50km）。

新型加氢站之二：移动加氢车

2015 年 12 月，丰田公司与 Air Products 公司合作，在加州新建设的加氢站建成前，为消费者提供氢气。Air Products公司的移动加氢车使用蓄电池以及太阳能发电制氢，加氢车每次可以为Mirai加注半个罐氢气，提供 150 英里的续航里程，移动加氢车的储氢能力为 85kg，每罐可以满足 30 多辆车的加氢需求。

（3）规模效应有望使加氢站建设成本显著下降

目前一个新的加氢站的建设成本在 200-500 万美元左右。日本建设一座中型加氢站（300Nm3/h）投资在 500~550 万美元；在美国，约需要 280~350 万美元。与国外相比，在国内建立一座加氢站具有成本方面的优势，国内建设一座加氢站（35Mpa）的投资在 200-250 万美元之间。随着加氢站建设数量的增多，势必出现规模效应，促使加氢站的建设成本下降。

加氢站的主要设备包括：储氢装置、压缩设备、加注设备、站控系统等，其中压缩机占总成本较高（约30%）。目前设备制造的发展方向主要是加速氢气压缩机的国产化进程，从而降低加氢站的建设成本，促进氢能产业链的发展。

5.燃料电池汽车领先企业分析

5.1 以丰田 Mirai 为例的零部件供应商

5.1.1 丰田 Mirai 汽车介绍

丰田 Miarai 燃料电池汽车技术源于其混动技术平台，经过多年发展，其燃料电池技术在成本下降、电池效率提升和寿命提升方面取得了突破性技术进展。

技术特点：1）改进铂金材料镀层技术降低铂载量；2）采用三层架构和多纤维材料高压储氢罐。

基础设施建设：1）与本田、日产等合作投资加氢站；2）建设移动加氢站。

丰田 Miarai 燃料电池汽车售价为 723 万日元，补贴后售价 523 万日元，加氢时间为 3 分钟，销量规划是 2020 年达到年销量 3 万辆，储氢方式是一大一小两个储氢罐，可以容纳 5kg 氢气，续航 650km。

5.1.2 以丰田 Mirai 为例的零部件供应商汇总

（1）丰田纺织

公司简介：丰田纺织株式会社(Toyota Boshoku)设立于 1918 年，致力于汽车座椅及内饰件的研究、开发和制造，具有世界一流的座椅、骨架、调角器等功能件及内饰系统的综合开发设计及生产能力。

核心技术：丰田纺织为 Mirai 燃料电池系统开发的部件有：空压机消音器、离子交换器(去离子装置)、

燃料电池堆歧管、双极板。

（2）丰田自动织机

公司简介：丰田自动织机株式会社(Toyota Industries)成立于 1926 年，多款产品市场份额位居世界第一，如喷气式织机占世界市场份额 39%，汽车空调用压缩机占 38%，叉车占世界份额 25%(2002 年)。

核心技术：丰田自动织机为 Mirai 燃料电池系统开发了六叶螺杆罗茨式空压机、氢气循环泵和氢气循环泵逆变器。

（3）电装

公司简介：日本株式会社电装(Denso)是全球顶级汽车零部件及系统供应商，成立于 1949 年，在环境保护、发动机管理、车身电子产品、驾驶控制与安全、信息和通讯等领域，成为全球主要整车生产商的合作伙伴。

核心技术：电装为 Mirai 燃料电池系统开发了冷却系统中的散热器、水泵、节温器(三通阀)等，加氢系统中的氢罐、压力传感器、红外线发射器等。

（4）爱信

公司简介：日本爱信(Aisin)成立于 1969 年，专门生产自动变速箱。由爱信和博格华纳合资建立，是爱信精机(Aisin Seiki)株式会社的子公司，丰田集团持 22.2%股份。

核心技术：爱信为丰田 Mirai 燃料电池系统开发了空气阀门模块和电堆端板等。

（5）捷太格特

公司简介：捷太格特(JTEKT)是原光洋精工和原丰田工机在 2006 年 1 月合并后成立的新公司。捷太格特拥有世界第一的转向系统行业市场份额，并结合轴承行业、机床行业、传动行业成为主要的四大行业。

核心技术：捷太格特为 Mirai 燃料电池系统开发了氢罐阀门和减压阀。高压氢罐阀门控制气体进出电堆，减压阀将氢罐压力从 70MPa 降到 1MPa，以满足燃料电池堆内压力要求。

（6）爱三工业

公司简介：丰田旗下生产大新发动机零部件的供应商，成立初期生产化油器，八十年代后主力产品转为电子控制燃油喷射(EFI)装置。

核心技术：主要产品有燃油泵模块、节气门体、碳罐等，为丰田 Mirai 生产氢气喷射器。

（7）东丽

公司简介：东丽(Toray)株式会社成立于 1926 年，是世界著名的以有机合成、高分子化学、生物化学为核心技术的高科技跨国企业。

核心技术：东丽为 Mirai 燃料电池系统提供了各种碳纤维材料，比如氢罐的高强度碳纤维、电堆中气体扩散层和汽车车身结构方面的碳纤维增加塑料等。

（8）科特拉

公司简介：科特拉(Cataler)成立于 1967 年，为全球客户提供净化空气和水的触媒和活性炭产品。在混合动力车、汽柴油车等汽车尾气净化用触媒方面，该公司技术领先。

核心技术：科特拉运用排气触媒和活性炭技术，与丰田汽车公司共同开发的最先端电极触媒被采用。

（9）住友理工

公司简介：住友理工株式会社(Sumitomo Riko)成立于 1929 年，总部位于日本爱知县名古屋市。主打汽车减震器、刹车管、发动机罩、座椅头枕和橡胶制压力传感器等。

核心技术：由于具备生成传统汽车抗震橡胶的技术，住友理工在此基础上，通过高精度成形技术开发了可在大温度范围内长久密封的高性能密封，并应用于为丰田 Mirai。

（10）日写

公司简介：日写(Nissha)成立于 1929 年，提供高品质艺术品印刷、触摸传感器、气体传感器、医疗设备等。

核心技术：为了防止氢气泄露，确保 Mirai 燃料电池汽车的使用安全性，需要在车身安装氢气浓度传感器，以实时监测车内氢气浓度值。日写公司旗下 Fis 开发的氢气浓度传感器可以实现 1 秒内快速响应和长久工作，并且可在车辆启动前监测和预报氢气浓度值。

5.2 国内企业概况：众多企业积极参与，质量不断进步

2016 年以前，布局氢能源电动车的车企寥寥无几；2016 年以后，在政策与补贴的大力推动下，越来越多的车企逐步布局氢能源产业，各地区也推出了相应的配套政策来抢占先机。

从数据上来看，目前研发出的燃料电池车辆数量不多，但考虑目前深耕燃料电池研究的车企众多，如已在多地开展试点的客车龙头宇通客车、把燃料电池作为未来发展路线之一的乘用车制造商上汽集团、长城汽车，叠加车辆开发需要一定的时间，我们认为，氢燃料车的数量在技术与基础设施积累达到一定程度以后会出现大规模增长，但目前的成熟度仍很低。

从车企和上市公司两个投资对象来看氢能源产业的投资情况：

1） 车企：

各大车企在对投资氢能源产业十分积极。一方面，车企加速布局氢燃料电池汽车，关键技术已取得突破，成本下降路径明显，有望被市场接受。另一方面，在核心部件领域，越来越多的车企开始通过兼收并购或者股权投资等方式 布局具有技术壁垒的燃料电池产业链企业

2） 上市公司：

目前，众多上市公司在氢能源产业领域做了布局，且主要在核心电堆、催化剂、制氢和关键辅助系统等领域。其中，大部分的上市公司是与地方政府去联手布局氢能源产业。

5.3 国内领先企业

（1）上汽集团：最为综合全面的燃料电池整车企业

上汽集团是国内唯一一家氢燃料商用车和乘用车均实现量产的整车企业，从乘用车到客车、从商务车 到轻卡，上汽集团在一步一步实现其燃料电池汽车 “商乘并举”的宏大布局。

公司于 2006 年成立了燃料电池车事业部；2010 年公司与同济、清华合作的 174 辆燃料电池车在世博会运行，其中有 6 辆燃料电池客车、68 辆燃料电池轿车、100 辆燃料电池观光车。

2016 年，公司推出荣威 950 氢燃料电池乘用车，该车续航里程达 430 公里，是当时国内第一个采用70MPA 储氢系统、且当年唯一一款上榜工信部推荐目录的燃料电池乘用车。荣威 950 在 2016 年销售出 51辆，现在转变模式做分时租赁，单车最大运行 4 万-5 万公里。

2017 年，上汽大通推出 FCV80 氢燃料电池客车。该车采用燃料电池系统为主、动力电池为辅的双动力源，最长续驶里程可达 500 公里。安全性方面：FCV80 通过在高强度氢瓶加装密封机构实现了被动安全防护，通过乘员舱、氢瓶舱多方位加设氢泄漏传感器、红外线通讯信息交互模块，实现了主动氢安全防护。运营方面： 该车目前在上海、佛山、抚顺等地已经实现了商业化运营，其中，在上海、佛山等工业园区 FCV80承担着通勤职责，在辽宁抚顺，则承担着三条乡镇小客运专线和一条全县域旅游包车的任务。从 2018 年 4月份至今，在抚顺运营的 FCV80，单车最高里程达到 30000 公里以上，平均里程超过 2.5 万公里，车辆总累积行驶里程超过 100 万公里。

2018 年，上海申沃推出 SWB6128FCEV01 型燃料电池城市客车。该车由上汽前瞻技术研究部、上汽商用车技术中心和申沃客车联合研发，采用燃料电池系统为主、动力电池为辅的双动力源，车载储氢系统可储存 21kg 氢，储氢压力为 35MPa，最长续驶里程可达 560 公里。安全性方面：为了保障安全，车辆具备氢浓度实时监测及保护、氢气过压保护、自断氢保护、高压安全设计保护、碰撞安全设计保护等功能。运营方面：2018年9月27日， 6辆申沃牌SWB6128FCEV01型全低地板燃料电池城市客车正式交付嘉定公交，在嘉定 114 路上线运营。

2019 年2 月，上汽大通燃料电池商务车FV76(内部代号)也试装下线。这款车最高续航里程达 650 公里，整车实现-30℃启动和运营。

（2）潍柴动力：收购巴拉德股份，引进领先技术

2018 年 11 月 13 日（加拿大当地时间），潍柴动力通过其全资子公司潍柴动力（香港）国际发展有限公司认购 BallardPowerSystemsInc． 19.9％股份，成为加拿大巴拉德第一大股东。同日，公司与加拿大巴拉德签署《研发合作协议》，由加拿大巴拉德向公司提供技术研发服务，公司将支付研发费用 9000 万美元。

2018 年 11 月 26 日，公司与加拿大巴拉德全资子公司共同出资设立合资公司——潍柴巴拉德氢能科技有限公司，公司持股 51％，加拿大巴拉德间接持股 49％。

加拿大巴拉德主营业务为设计、开发、制造、销售可应用于不同领域的质子交换膜燃料电池产品并提供相关服务，包括膜电极、燃料电堆、燃料电池模组、燃料电池系统和动力管理系统。

（3）宇通客车：专注燃料电池客车

宇通 2016 年推出第三代燃料电池客车，续航里程提升至 600km，产品寿命达 5000h，并且实现成本下降（综合成本下降 50%）。

技术特点：1）采用最新升级睿控 3.0 技术、动力电池管理技术及综合热管理系统，有效控制电池舱体温度。2）采用高效动力系统技术和五合一集成控制器，高压节点减少 55%，体积减少 63%，有效降低故障率。

合作伙伴：大连新源动力（燃料电池系统）。

（4）国鸿氢能：引进先进技术消化吸收，以燃料电池为核心

公司全称“广东国鸿氢能科技有限公司”， 成立于 2015 年 6 月 30 日，公司主营业务包括电堆和系统集成生产、销售和研发，以氢燃料电池为核心产品。

产品层面：

1、9SSL 系列燃料电池电堆，能够满足车用变载动态特性要求，具有良好的单电池均一性，根据组装电池数的不同，额定功率为 3.8kW-30kW，工作寿命超过 12000 小时；

2、货车与客车需求的 MP30 燃料电池模块，护等级可达 IP67， ；

3、中小型客车、货车动力系统需求 MD30 燃料电池模块；

4、大中型客车、货车动力系统需求的 HD85 燃料电池模块；

5、纯氢燃料备用电源，该系统采用氢燃料电池技术，具有完整的集成电源管理系统，可配置成集成或独立模块；

6、甲醇重整燃料电池系统。

技术层面：一方面，公司以引进技术为主，在国内进行产业化生产，公司与加拿大 Ballard 公司和上海重塑分别成立合资公司，专门负责燃料电池电堆和系统集成的规模化生产；另一方面，公司借助科研院校的研发能力提升自己的研发实力，并与清华、上海交大、西南交大北京理工、华南理工、上海大学、南方科大、中科院大连化物所等科研院校通过联合实验室等形式结成紧密合作关系，全力推动氢燃料电池及上下游各环节的市场化应用。同时，公司为了掌握核心技术，开发了自主电堆，目前国鸿电堆性能已达到2.5kW/L。

产业化层面：公司电池电堆已经实现规模化生产和市场销售，公司已建成年产 2 万台电堆的电堆生产线和年产 5000 套集成系统的系统集成生产线，公司产品的寿命是 1 万 5 千小时以上，基本满足商业车使用要求。2018 年国鸿电堆市场占有率超过 70%，目前采用国鸿燃料电池电堆已经装车超过 2000 辆，并且广泛在市场中投入运营，在上海的燃料电池物流车实际运行已超过 600 万公里，已经取得良好的使用效果。

（5）亿华通：专注于氢燃料电池发动机技术

公司全称“北京亿华通科技股份有限公司”，成立于 2004 年，公司专注于氢燃料电池发动机技术研发与产业化，致力打造更好的氢能解决方案。

产品层面：公司主要产品是氢燃料电池发动机，2016 年公司研发出第三代氢燃料电池发动机，产品覆盖 10KW、30KW、60KW 和 200KW， 目前产品进入产业化量产阶段。同时，目前已经形成了以氢燃料电池发动机为核心，包括双极板、电堆、智能 DC/DC、氢系统、测试台等在内的纵向一体化产品体系。

技术层面：公司依托清华大学节能与新能源汽车工程中心，结合整车研发，形成了由多能源动力系统试验台、燃料电池动力系统动态试验台、控制器开发平台、电机试验台、蓄电池组合 超级电容试验台组成的先进开发与测试体系，为完成氢燃料电池发动机设计研发及相关 产品的开发设计提供强有力的保证。

产业化层面：一方面，公司分别与宇通、福田、中通、申龙、苏州金龙、安凯、中植、东风、重汽、陕汽、北汽、广汽、长安等主流车企联合推出客车、物流车、乘用车、叉车、有轨电车、固定电源等全系列产品，企业覆盖与公告车型数量均实现大幅领先。另一方面， 公司围绕北京、上海、张家口、滨州、郑州、成都、苏州等核心城市的产业基础，采用“点-线-面”发展模式逐层渗透，推动当地氢能产业生态建构。

（6）美锦能源：增资布局氢能各产业链

美锦能源紧跟国家和行业政策导向，根据公司“一点(整车制造)、一线(燃料电池上下游产业链)、一网(加氢站网络)”的总体规划，在氢能领域进行全产业链布局。美锦能源目前拥有年产 660 万吨(含托管)焦炭的产能，炼焦过程中焦炉煤气富含 50%以上氢气，可以降低成本制氢，制氢和发展加氢站拥有得天独厚的条件，切入新能源具有独特优势。

产品层面：美锦能源持有佛山市飞驰汽车制造有限公司 51.2%，飞驰汽车是国内最大的氢燃料汽车公司，已实现国内氢燃料电池汽车的首次出口。2019 年上半年生产和加工车辆共计 314 辆，其中生产新能源车 293辆，加工车 21 辆，实现收入 36,120.16 万元，比上年同期增长 545.53%，实现净利润 2,257 万元，比上年同期增长 916.67%。

产业链方面：公司在氢能源领域布局重点在粤港澳大湾区，在控股华南地区最具规模的氢燃料电池整车生产企业——佛山市飞驰汽车制造有限公司的基础上，通过合作投资平台控股国内首家实现质子交换膜燃料电池膜电极 MEA 规模化生产的企业——鸿基创能科技（广州）有限公司，增资国内知名的燃料电池电堆生产商和国内全面的燃料电池系统供应商——广东国鸿氢能科技有限公司，并在佛山和云浮两地控股两个从事加氢站建设和运营的公司。

（7）中氢科技：与企业高校合作研发氢燃料电池及配套系统

公司全称“中能源工程集团氢能科技有限公司”，是中国能源工程集团有限公司的所属子公司。中国能源工程集团与航天动力研究所、清华大学核能与新能源研究院建立了三方战略合作，以目前在车用氢燃料电池与系统集成方面的合作为基础，合资组建中氢科技，旨在发展氢燃料电池与系统集成先进技术及其在车辆、无人机、备用电源、分布式能源等领域的应用。

产品层面：公司业务范围涵盖氢燃料电池及配套系统集成的技术研发及生产制造、加氢站的运行，产品线包括：1）液冷金属板和石墨板燃料电池及系统集成系列产品，适用于乘用车、 越野车、大巴、物流车、重卡等，功率为 30KW、60KW、90KW、120KW、200KW、300KW、400KW，或非标定制；2）空冷金属板和石墨板燃料电池及系统集成系列产品，适用于分布式能源、备用电源、叉车及无人机等，功率为1KW、2KW、3KW、5KW、10KW、20KW、30KW，或非标定制；3）氢气加注系统：加氢机、加氢站运行；4）氢气储存系列：35MPa、70MPa 氢气瓶。

技术层面：一是中氢科技联合清华大学核研院开发的25KW电堆模块 SINOHEC25 石墨板氢燃料电池，适用于 25KW 及以上商务车、物流车氢燃料电池汽车发动机、移动电源、备用电源中，该技术拥有自主知识产权，是氢燃料电池领域的一项较为成熟的创新技术。二是中国能源工程集团的最新研发产品SINOHEC50/30 金属板氢燃料电池，该电池体积功率密度 4.0KW/L，超出国家科技部 2020年同类项目验收指标的 30%，中国能源工程集团联合拥有该项技术的自主知识产权，是国内外氢燃料电池领域的一项创新技术。

产业化层面：公司与中国动力合作，把氢燃料电池发动机带到香港市场。其次，公司与奇瑞集团达成合作共识，在芜湖成立合资公司生产氢燃料电池车用系统集成，用于商用车和乘用车。另外，公司与宇通集团、国机智骏汽车的合作也在推进中

（8）氢雄云鼎：地区支持，培育氢能产业

公司全称“大同氢雄云鼎氢能科技有限公司”，成立于 2018 年 03 月 23 日，由深圳雄韬股份公司联合上海田鼎投资管理有限公司、大同攸云企业管理有限公司投资成立，是一家经营范围覆盖氢燃料发动机研发、生产、销售、服务等的创新型科技公司。

产品层面：公司主要产品是氢燃料发动机。此外，公司与五洲龙共同开发的“F1 未来”系列 10.5 米氢燃料电池城市客车于 2018 年正式在山西省大同市进行试运营。

技术层面：“F1 未来”系列燃料电池通勤车由氢雄提供整车动力系统并完成总装，采用 30kW 氢燃料电池系统+磷酸铁锂电池（功率型）的混合动力技术路线，低温启动达到了-20℃，燃料电池装车使用寿命可达10000h 以上。一次加氢只需 5 分钟，可以续航 430km。除了水滴流线型的新颖造型外，“F1 未来”整车控制安全可靠，满足或高于《GB/T7258-2017 机动车安全运行技术条件》，同时还满足《GBT-24549-2009 燃料电池电动汽车安全要求》

产业化层面：2018 年 9 月，由雄韬氢雄投资的山西省首条燃料电池系统自动化生产线正式投产，一期规划年产能 3 万套。未来两年，大同氢雄云鼎氢能科技有限公司将实现大同地区 3000 台氢能发动机整车推广，参与全省 5000 台氢能发动机整车投放，实现产值 40 亿元。同时，公司发起设立大同氢能产业促进协会，帮助大同加速“氢都”建设步伐。

6.燃料电池产业机遇分析

➢ 整体来看，燃料电池行业处于初步发展阶段，在此情况下，我们认为行业关注点主要有：关注点一：关注高校技术产业化项目

中国大部分高校在燃料电池领域都有着比较深厚的积累，在研究的道路上走的比较早的是清华大学，同济大学，他们是最早开始研究氢燃料电池的高校。目前，国内大多高校都有与氢燃料电池相关的研究方向，许多公司也都已经展开和高校的合作，或者高校实验室自行成立了公司，逐步实现技术产业化。

关注点二：国内外技术差距大，技术引进是捷径

国内外在技术上还是有一定的差距，技术引进是发展的一条途径。

关注点三：抢先布局成本高、技术难的细分环节

需要抢先去布局成本高、技术难的细分环节。从燃料电池成本结构可以看到，目前电堆所占的成本比较大。而结合氢燃料电池的成本结构，可以优先布局电堆领域的催化剂、膜电极、储氢系统、供氢系统、氢循环系统等核心细分领域。

7.投资建议及标的推荐

7.1 投资建议

整体而言，国内氢燃料电池行业起步晚、成本高、技术壁垒高，尚处于初级阶段，建议投资者关注 2条主线：

一是资金实力雄厚、研发实力强劲，且汽车品类丰富的整车龙头，建议关注：上汽集团、宇通客车；

二是引进海外先进技术，积极布局产业链关键节点的零部件供应商，建议关注：潍柴动力。

7.2 标的推荐

7.2.1 上汽集团（600104.SH）：龙头优势明显，商业化进程不断加快

龙头优势明显，为公司发展护航。 公司作为国内整车龙头，在多个层面具有显著优势。一是市占率遥遥领先， 2018 年公司国内市场占有率达到 24.1%，同比提升 1pct。二是销量整体领先行业，2018 年公司汽车总销量达到 705.2 万辆，同比增长 1.8%，领先行业 5.6pct。三是公司旗下多个品牌产销均在行业内处于领先地位，自主合资共同发力，助力公司品牌认可度居于前列。在此情况下，公司自身的品牌认知度以及资金、技术实力为后续产品研发、推广均奠定了有利条件。

积极布局产业链，加速商业化进程。 一直以来，公司稳步推进研发创新，积极布局燃料电池汽车领域产业链，不断加快燃料电池领域商业化的进程。整车层面，上汽大通燃料电池轻客产品 FCV80 在无锡市率先实现商业化批量运营。零部件层面，公司成立上海捷氢科技有限公司，整合燃料电池领域技术人才等核心资源，加快燃料电池汽车的商业化发展，同时上汽 300 型燃料电池长堆开发取得重要阶段成果。

公司作为国内整车龙头，市场认可度较高，市占率遥遥领先，资金链完善，开发经验丰富，并积极布局产业链多个关键节点，公司有望进一步扩大自身优势。预测公司在 2019-2021 年的营业收入分别为 7604.59、7748.32、7993.94 亿元，对应公司 2019 年 9 月 26 日收盘价，预测公司 2019-2021 年每股收益分别为 2.55、3.15、3.31 元/股，对应 PE 分别为 9.35、7.55、7.19 倍，维持公司“买入”评级。

7.2.2 宇通客车（600066.SH）：产业链持续完善，研发实力不断扩大

燃料电池客车领域布局较早，研发实力不断扩大。 公司是国内最早研发燃料电池客车的企业之一。2009年，公司推出第一代燃料电池客车。2012 年组建了燃料电池与氢能技术研发团队，专业从事燃料电池与氢能技术开发。公司不仅是国内首家获得燃料电池商用车资质认证、首个取得国内燃料电池客车正式公告的企业，还建成了中原地区首个加氢站，获批客车行业首个燃料电池与氢能中心。此外，公司长期专注于燃料电池系统集成与控制技术、车载氢系统集成与快速加氢技术及燃料电池测试评价技术方向的研究，且持续高研发投入。先入优势，叠加研发高投入，有望助力公司研发实力不断扩大。

产业链逐步完善，业务拓展存在更多可能性。 公司作为国内客车行业龙头，拥有 133 个产品系列的完整产品链，拥有制造传统能源客车、纯电动客车、混合动力客车、天然气客车和氢燃料电池客车的制造能力。截至 2018 年底，公司已有 12 款燃料电池客车车型，形成了覆盖多米段的燃料电池公交客车、公路客车等产品，为公司业务提供了更高的安全边际。2018 年，公司燃料电池公交实现了在郑州、张家口等地的批量推广应用，订单层面同样走在行业前列，显示了公司在业务拓展层面的更多可能性。

技术特点叠加行业现状影响下，目前国内燃料电池汽车产品以商用车为主，公司作为客车龙头，有望率先凭借自身的平台优势，获得更多的订单，进而释放业绩增量，预测公司在 2019-2021 年的营业收入分别为 328.09、341.87、361.25 亿元，对应公司 2019 年 9 月 26 日收盘价，预测公司 2019-2021 年每股收益分别为 1.13、1.14、1.29 元/股，对应 PE 分别为 12.38、12.24、10.89 倍，维持公司“增持”评级。

7.2.3 潍柴动力（000338.SZ）：强强联手，产业链布局持续推进

强强联手，助力公司提升技术优势。 近几年，公司多次通过投资合作等方式布局氢燃料电池产业链及关键核心技术。一是公司 2016年战略投资国内氢燃料电池领先企业弗尔赛，并与弗尔赛在氢燃料电池客车、重卡等产品开发方面开展深度合作。二是公司与罗伯特•博世有限公司（Bosch）签署战略合作框架协议，主要内容包括 建立国际一流的燃料电池汽车技术创新链和产业链，共同合作开发生产氢燃料电池及相关部件在内，博世本身在燃料电池工程开发、样品研制及部件技术等方面有着超过 10 年的经验积累，与博世合作能够快速提升公司的研发能力，扩大研发优势。三是公司与加拿大巴拉德动力系统有限公司（Ballard Power Systems）签署了战略合作协议，目前公司通过认购巴拉德 19.9%的股份成为了巴拉德第一大股东，并与巴拉德共同出资在潍坊成立合资公司，该合资公司拥有巴拉德下一代质子交换膜燃料电池电堆及模组技术产品在中国客车、商用卡车和叉车市场的独家权利，同时双方将围绕未来技术产品展开深入合作。巴拉德的主要业务是质子交换膜、燃料电池产品的设计、开发、制造和服务，在质子交换膜燃料电池技术方面全球领先。携手巴拉德，大大增强了公司的技术优势，为公司布局氢燃料电池产业链奠定了坚实的基础。

政策助力，加速公司产业链布局步伐 。从国家层面来看：《中国制造 2025》提出实现燃料电池汽车的运行规模进一步扩大，达到 1000 辆的运行规模，到 2025 年，制氢、加氢等配套基础设施基本完善，燃料电池汽车实现区域小规模运行，明确了燃料电池的战略地位。从山东省来看：一是《山东省新能源产业发展规划（2018-2028 年）》明确指出，加快布局氢能前沿产业、培育壮大氢能特色产业集群、组织实施氢能产业与应用融合示范区，要以济南、青岛、潍坊为重点，立足前沿、打造尖端，综合推广利用氢能源；二是2019 年 1 月山东氢能源与燃料电池产业联盟 1 月 4 日在济南成立。国内氢燃料电池汽车尚处于初级阶段，在此情况下，政策端支持产业发展为公司发展营造了良好的发展环境。

随着氢燃料电池汽车行业不断发展，公司依托在产业链关键技术节点的布局，业绩有望逐步释放，预测公司在 2019-2021 年的营业收入分别为 1709.61、1844.50、1958.85 亿元，对应公司 2019 年 9 月 26 日收盘价，预测公司 2019-2021 年每股收益分别为 1.18、1.29、1.42 元/股，对应 PE 分别 9.56、8.71、7.92 倍，维持公司“买入”评级。

（报告来源：山西证券）

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