燃料電池氫循環系統現狀，示範城市落地帶動產業鏈整體需求上升
一、氫循環系統產業基本概述
氫氣循環系統的作用是將電堆未反應的氫氣再次循環到電堆的氫氣入口，從而提升氫氣的利用率及涉氫安全，同時將電堆內部電化學反應生成的水也循環至燃料電池堆的入口，改善電堆濕潤水平和提高水管理能力。
1、分類情況
氫氣循環供應系統有多種形式，目前比較常見的是氫氣循環泵和回氫引射裝置。有的燃料電池單獨使用這兩種裝置中的一種，有的同時使用兩種裝置。
氫氣循環系統主要設備分類對比情況
資料來源：公開資料整理
2、工作原理
目前氫氣循環系統主要採用氫氣循環泵和引射器及兩者同時使用，就其工作原理而言，氫氣循環泵採用電機變頻控制電機，使迴流能力根據不同功率進行響應，可以有效改善氫循環、靈活性高，但是需消耗額外的電以維持其運轉。而引射器不需要消耗額外的電力，且結構簡單因此運行可靠、壽命較長，但是迴流能力是固定的，因此只能在一定的輸出功率範圍內有效。
氫氣循環系統主要工作流程
資料來源：華經產業研究院整理
二、氫燃料電池行業整體發展政策背景
氫燃料電池汽車國補政策全面落地，“3+2”的全國燃料電池汽車示範格局正式形成，氫燃料電池汽車大規模商業運營開始。2021年9月，我國首批三個燃料電池汽車示範城市羣落地，分別由北京市、上海市和廣東省佛山市牽頭，2021年12月，河南、河北兩大城市羣相繼獲批，全國5個燃料電池汽車示範應用城市羣共涵蓋47座城市，跨地域開展氫燃料電池汽車推廣，“國家+地方”兩級配套補貼力度大。
氫燃料電池汽車3+2示範城市政策城市分佈
資料來源：華經產業研究院整理
三、氫循環系統產業鏈整體簡析
就燃料電池產業鏈整體情況而言，作為氫能源電池應用的終端產品，燃料電池汽車產業鏈整體複雜，主要包括上游的水、煤炭、天然氣和石腦油等產業的氫氣，中游主要為氫氣的儲存和運輸等，主要產品包括燃料電池動力系統和基本的汽車組成結構，其中燃料電池動力系統分為電堆和系統配件，電堆主要包括催化劑、質子交換膜和雙極板等，結構件主要包括空壓器、增濕器、儲氫瓶和氫循環系統等，其中氫循環系統主要作用是提高氫氣使用效率，同時改善濕潤水平，下游終端產品為各類別燃料電池汽車等。
燃料電池產業鏈簡圖
資料來源：公開資料整理
2、上游端
氫循環系統主要用於提高氫氣利用率和保持濕潤的作用，整體氫氣產量是關鍵影響因素目前國內整體氫氣產量持續增長，加之氫氣屬於可持續發展的清潔能源，整體需求持續增長，根據數據，我國氫氣產量自2014年開始逐年增長，截至2020年到2050萬噸，其中62%的氫氣來源於煤質氫，要想氫能源行業整體發展，受限於氫氣產量整體有限，加之氫氣運輸和儲存成本太高，氫能源應用整體仍處於初步發展階段。就上游原材料情況而言，氫循環系統主要原材料包括鋼材、電機等工業原材料，國內整體供給穩定，價格變動幅度較低，對氫循環系統整體影響較小。
2014-2020年中國氫氣產量變動及來源情況
資料來源：中國煤炭加工利用協會，公開資料整理，華經產業研究院整理
3、下游端
就燃料電池系統的成本結構而言，電堆的成本佔比最高，達65%。以質子交換膜燃料電池為例，電堆主要由催化劑+電極、雙極板、隔膜、電堆平衡裝置、膜電極骨架和氣體擴散層構成。其中，催化劑主要原料為鉑等貴金屬，是燃料電池最大的成本來源，約佔23.4%。而氫循環系統作為空氣循環系統的關鍵組成，2021年成本約佔3%（僅包括氫泵）。
2021年中國燃料電池配件佔比分佈情況
資料來源：公開資料整理
相關報告：華經產業研究院發佈的《2022-2027年中國氫燃料電池行業發展監測及投資戰略研究報告》；
四、氫循環系統市場現狀分析
1、市場規模
就氫循環系統市場規模變動情況而言，根據數據，2020年國內氫循環系統市場規模約為0.41億元，同比-62.7%，主要系進口替代背景下，氫循環泵價格大幅下降所致。（2019年國內氫循環泵主要由德國普旭供應，定價約3萬元/台，2020年普旭基本退出國內市場，本土主要供應商包括蘇州瑞驅、東德實業、浙江宏昇等，定價在1-2萬元/台）。2021以來，3+2示範城市逐步落地，冬奧會環保政策驅動，整體氫燃料市場熱度大幅度上升，燃料電池裝機量大幅度上升，整體氫循環系統市場規模大幅度增長，上半年達到0.91億元，整年有望突破2億元。雖然目前行業整體規模較小，預計隨着燃料電池在中重型車輛得到廣泛應用，整體規模有望大幅度上升。
2019-2021年中國氫循環系統市場規模變動情況
資料來源：GGII，華經產業研究院整理
2、出貨量
就出貨量情況而言，隨着示範城市逐步落地，我國氫循環部件出貨量大幅度上升。根據數據，2021年上半年我國氫循環部件出貨量達5930台，預計下半年隨着冬奧會氫燃料汽車批量應用，整年出貨量有望突破萬台。
2020-2021年H1中國氫循環部件出貨量情況
資料來源：GGII，華經產業研究院整理
3、市場結構
就氫循環系統市場結構而言，目前國內主要使用氫氣循環泵和引射器及其組合使用。氫氣循環泵相較引射器成本更高，效果更佳，屬於主動循環。隨着整體技術進步，國產化持續推進，氫氣循環泵成本下降，市場佔比持續升高，截止2021年上半年，我國氫循環泵佔比已達95%。
2020-2021年H1中國氫循環技術路線市場對比
資料來源：GGII，華經產業研究院整理
五、氫循環系統競爭格局
2020 年以後我國氫循環系統市場逐步實現國產替代，國產氫氣循環泵技術達到國際領先水平。根據資料，2020 年前，普旭佔據了國內約 90%的市場份額。2020 年以後我國
氫循環系統市場逐步實現國產替代，普旭基本退出國內市場。整體來看，目前行業處於市場早期，整體需求有限，整體入局企業較少，市場集中較高，預計隨着燃料電池熱度回升帶動整體產業鏈需求上升，行業競爭將加劇。
主要氫循環泵企業佈局
資料來源：公開資料整理
六、氫循環系統發展趨勢
2021年以來，隨着氫能源行業整體產銷回暖，市場景氣度提升，整體產業鏈認知提升。從上游電堆和空壓機、氫循環系統等原材料和結構件端到下游燃料電池汽車終端應用，整體應用指標越發精細，實際可操作性逐步提升，對於行業技術發展帶動積極作用。同時資本對於燃料電池行業整體關注度提升，雖然完全商業化仍有較長的路要走，但工藝和技術整體進步明顯，預計隨着行業熱度持續上升，氫循環系統作為提升燃料電池使用和保持設備濕潤的關鍵設備需求有望迎來提升。
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