燃料電池打開鉑金需求 新能源汽車或帶鉑金走入牛市
2019年03月28日13:42

  原標題:燃料電池發力,未來鉑用量將占產能40%,這3家公司將是最大受益者

  來源: 招商有色劉文平

  1、鉑具有優良的催化活動性、能在很寬的溫度範圍內保持化學惰性,鉑金的需求總體分為催化劑、首飾、其他工業金屬與投資,其中催化劑和首飾為鉑的最大消費領域。2016年,從全球角度統計,以上幾個需求的占比分別為40.34%、29.71%、22.41%和 7.54%,目前世界鉑消費主要集中在歐洲、中國、日本、北美等國家和地區。

  2、鉑產量今年年開始下滑。從2007年開始,鉑金的供給保持平穩,甚至有所減少。近幾年礦山供給在200噸/年左右的位置徘徊。限製礦山產量進一步擴張的原因在於,第一,主要產區成本上升,一些大礦山的完全成本已經高於鉑金的價格;第二,近年來金融危機導致南非等產鉑大國社會穩定程度降低、罷工此起彼伏,礦山產量下降;第三,鉑金價格的上漲推升金屬回收量的增加,此外金融危機以來下遊需求不振等因素都限製礦山生產的擴大。

  3、催化劑需求回暖。隨著新興市場國家經濟的增長,汽車產量將會持續增長,另一方面環保意識的增強也將使新生產汽車中的平均鉑、鈀含量得到提高。這些因素將會推動未來世界其他國家鉑、鈀消費量有較大幅度的上漲,且這種持續上升的趨勢將保持到2030年以後。未來鉑需求將會保持一個相對快速增長的趨勢,中國及世界其他國家成為拉動增長的主力,年均增速分別為2.6%和2.3%。

  4、燃料電池打開鉑需求成長空間。燃料電池汽車與鋰電池汽車相比,具有較大優勢。其續航里程在500公里以上,高於目前鋰電池汽車400公里的水平。充電時間方面,燃料電池的充電時間低至3分鍾,鋰電池快充時間需要半個小時,慢充的時間長達8個小時以上。而在低溫性能方面,燃料電池在較低溫度下仍具備優良的性能,未來燃料電池或將成為新能源汽車發展新方向之一。

  5、按目前單位燃料電池用鉑量為17g/kw計算,2017年全球燃料電池出貨量40WM計算,燃料電池用鉑量約為0.68噸。到2020年按全球質子交換膜燃料電池PEMFC出貨量200WM計算,燃料電池用鉑量為2.5噸,至2030年按燃料電池出貨量為5Gh計算,燃料電池用鉑量將達到50噸,將占目前全球鉑產量約40%左右。

  相關公司:白銀有色、貴研鉑業。白銀有色銅鉛鋅資源雄厚,參股全球第三大鉑金公司斯班一,且斯班一目前正在收購全球最大的鉑金礦之一Lomin。貴研鉑業是國內貴金屬材料行業龍頭,有從貴金屬資源材料供銷、貴金屬材料研發生產到貴金屬資源回收的完整閉環產業鏈。

  一、鉑應用領域廣泛、全球資源稀缺

  1、鉑主要應用於汽車催化劑

  鉑屬於鉑系元素,熔點1772℃,沸點3827 ±100℃,密度21.45克/立方釐米,由於具有許多優良特性,如具有優良的催化活動性、能在很寬的溫度範圍內保持化學惰性、以及熔點高、耐磨擦、耐腐蝕、延展性強、熱電穩定性強、顏色瑰麗等,它們被廣泛應用於汽車工業、珠寶首飾、金融投資業、石化工業、電子工業、玻璃工業、醫藥衛生、能源及環境保護等領域。

  鉑金的需求總體分為催化劑、首飾、其他工業金屬與投資,其中催化劑和首飾為鉑的最大消費領域。2016年,從全球角度統計,以上幾個需求的占比分別為40.34%、29.71%、22.41%和 7.54%,目前世界鉑消費主要集中在歐洲、中國、日本、北美等國家和地區。2007年之前,鉑金的需求量呈現一個逐年增長的態勢;自2007年之後,受到金融危機的影響,鉑金的總體需求趨於平穩。

  2、鉑主要應用於汽車催化劑

  鉑族金屬十分稀缺,據美國地質調查局(USGS)統計,世界鉑族金屬儲量和儲量基礎分別為7.1萬噸和8萬t,主要分佈於南非,其次為俄羅斯、美國和加拿大,四國儲量占全球鉑族金屬資源總儲量的99%以上。我國鉑族金屬資源比較貧乏,探明儲量324噸左右,礦床類型複雜,以銅鎳硫化物礦床伴生的鉑族金屬礦床為主,約95%以上鉑族金屬作為銅、鎳副產品回收利用。我國查明鉑族金屬礦產地36處,分佈於全國10個省 (區),甘肅為我國鉑族金屬礦產資源儲量最大的省份(144.03噸,占全國總儲量的44.4%),其次為雲南(106. 45噸,占全國總儲量的32.8%),此外還有四川、黑龍江、河北、新疆等省。

  全球鉑族金屬供應量最大的國家南非鉑供應量為140.9噸,占世界總供應量的76.5%,鈀供應量為73.72噸,占世界總供應量的33.4%。鉑族金屬生產第二大國俄羅斯鉑供應量為24.42噸,占世界總供應量的13. 3%,鈀供應量為113. 06噸,占世界總供應量的51. 2%,這兩個國家鉑和鈀供應量分別占世界總供應量的89. 8%和84%。

  目前,世界上鉑族金屬資源主要有三個來源:1)原生鉑礦產資源利用;2)從銅鎳硫化礦副產品回收利用;3)從鉑族金屬二次資源回收利用。世界上約97%的鉑族金屬來自銅鎳硫化礦床。世界上的鉑族金屬主要產於南非的布殊維爾德雜岩體和俄羅斯諾里爾斯克超基性岩體的礦床中。

  3、需求下滑導致鉑價長期低迷

  2008-2009年,全球金融危機引發實體經濟危機,拖累鉑消費下降。2010年之後,全球經濟反彈,推動鉑需求快速恢復,2013年全球鉑需求總量達到創曆史新高的272.2噸。2014年鉑需求量與 2013 年相比下降,主要原因是投資需求降低,但同期汽車催化劑需求繼續增長。2014年各行業鉑總需求預計達到264.9噸,比2013年下降2.7%,與2011年相比增長5.2%。歐洲是最大的柴油車市場,歐洲汽車市場恢復,鉑用量增長,2014年全球汽車行業鉑需求增長7.9%至105.6噸。2014年全球首飾消費為92.8噸,與2013年相比下降1.5%。化工行業新增產能釋放,2014年工業鉑需求為57.2噸,增長7.7%,連續兩年增長,但與2011 年相比仍下降 7.0%。

  由於下遊需求低迷,鉑自2011以來一直處於下行趨勢,到2015年底鉑價跌至800美元/盎司附近。2017年鈀價大幅上漲,而鉑價也開始反彈,但上漲幅度有限,至2017年底漲至1000美元/盎司附近,而鈀價自2001年以來第一次超過鉑價,目前比鉑價高出130美元左右。

  二、鉑價長期低迷,產能收縮嚴重

  1、鉑礦山產量至2011年開始下滑

  從2007年開始,鉑金的供給開始平穩,甚至有所減少。近幾年礦山供給在200噸/年左右的位置徘徊。限製礦山產量進一步擴張的主要原因有三:第一,主要產區的成本上升,一些大礦山的完全成本已經高於鉑金的價格;第二,近年來金融危機導致南非等產鉑大國社會穩定程度降低、罷工此起彼伏,礦山產量下降;第三,鉑金價格的上漲推升回收金屬的增加,此外金融危機以來下遊需求不振都限製礦山生產的擴大。

  南非鉑礦產量自2011年開始出現下滑,全球鉑礦產量在2011年達到近幾年高點後回落。2014年全球鉑礦山產量為158.6噸,比上一年度下降12.4%。二次資源回收量增長12.6% 至 71噸,全年鉑供應總量為229.7 噸,下降 5.9%。

  從鉑金的回收而言,主要分為汽車尾氣催化劑回收與首飾回收,電子回收只占很小一部分。對於催化劑回收和首飾回收而言,兩者在近年來都有增加,特別是催化劑的回收。隨著經濟的發展,全球汽車數量逐年增長,汽車的報廢量也會相應增加,可以拉動回收企業產量的上升。對於回收廠商而言,由於回收成本相對穩定,鉑金價格的上漲極大地刺激了他們的生產意願。而近幾年,中國對於鉑金首飾需求的下降也增加了鉑金首飾的回收量。

三、汽車催化劑需求開始回暖
三、汽車催化劑需求開始回暖

  三、汽車催化劑需求開始回暖  

  1、汽車尾氣:“國標升級+移動監測站簡曆”實施監管組合拳

  增量端:國標不斷升級,17年7月1日重型卡車開始全面實施國五。

  根據環保部國五標準分階段實施規劃的要求,2016年4月1日起東部11省市率先實行國五標準,2017年7月1日起重型卡車開始在全國範圍內實施國五標準。截止到2018年1月1日,所有重型車和輕型柴油車要求全部實行國五標準。國五標準落實,國六排放標準也隨之落地,2020年7月1日起所有銷售和註冊登記的輕型汽車開始在全國範圍內實行國六a標準,2023年7月1日將過渡到國六b標準。國六排放標準的逐步實施從增量角度保障新車符合要求

存量端:18年建立移動監測站,促進存量不達標車型的提前更新。
存量端:18年建立移動監測站,促進存量不達標車型的提前更新。

  雖然目前排放標準已實施至國五,但基於工程車3-5年、自卸車5-8年的報廢時間以及排放標準的執行力度,我們預計現有約550萬輛存量重卡中約有70%仍未國三及“偽國三”車輛。近年,政府牽頭於各地建立移動監測站,對路面行駛車輛尾氣排放進行移動監測。2015年,廈門環保局就曾引進全省首台移動式遙感檢測車,目前在全國各個城市已經全面鋪開移動監測站的建設。

  移動遙感檢測的基本原理是機動車排放尾氣中的多種汙染物如一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、碳氫化合物等對檢測光線有吸收作用,該系統將根據檢測光強減弱的程度,換算成汙染物濃度。同時,系統用攝像機快速抓拍車頭或車尾的牌照,與檢測數據進行匹配並存儲,整個檢測過程約7秒。毋庸置疑,此舉將加速存量車型中不達標車輛加速更新。

  2、從國三到國六,尾氣排放裝置需求提升

  國三到國六,排放標準逐步提高,汽車尾氣後處理行業有望迎來新的需求點。

  國五汽油車排放標準下,CO、HC化合物排放標準依然於國四標準一致,NOx化合物由國四排放標準的0.08g/km加嚴到0.06g/Km,缸內直噴汽油發動機PM值限值為0.0045g/km。另外,國五排放標準中將非甲烷基碳氫化合物(NMHC)單獨列了出來,並且限值為0.068g/km。同時,排放合格里程數提升到16萬公里,相比較國四排放標準的10萬公里,提升了60%。國五柴油車排放標準中,CO、HC化合物和NMHC排放標準依然和國四標準一致,氮氧化物NOx、顆粒物濃度PM分別較國四標準下降28%和82%。屆時,在尾氣排放高標準要求下,國內對汽車尾氣催化器也有望呈現巨大需求。

排放標準的逐步提高,汽車尾氣後處理技術要求更為嚴格。
排放標準的逐步提高,汽車尾氣後處理技術要求更為嚴格。

  環保部於2007年、2010年、2012年、2016年分別頒布了汽車排放的國三至國六標準,威孚在國四標準下採取DOC/POC技術路線,國四升國五以後,DOC路線難以達到標準要求,DOC/POC沒有上國五目錄,在國五標準下威孚切換為SCR路線。重型柴油車國六排放標準將於2020年1月開始執行,輕型柴油車國六排放標準也將於2020年7月全面執行。隨著排放標準逐步升級,威孚將採用SCR+DOC+DPF組合技術進行尾氣後處理,以滿足國六更為嚴格的排放標準。

目前控製汽車尾氣排放的主要措施包括機前措施、機內措施和機後措施三種。
目前控製汽車尾氣排放的主要措施包括機前措施、機內措施和機後措施三種。

  目前控製汽車尾氣排放的主要措施包括機前措施、機內措施和機後措施三種。

  機前措施是通過燃油添加劑減少有害成分以提升燃油品質,機內措施主要是改良發動機、提高燃燒效率以達到機內淨化的效果。在幾近苛刻的國V排放法規面前,僅僅依靠機前措施和機內措施是遠遠不夠的,而且機前和機內措施技術難度高,減排效果有限,必須使用汽車尾氣後處理技術來控製排放。機後措施採用包括空氣噴射、氧化型反應器、三效催化器等措施對排放尾氣進行淨化處理,是目前最主流也是最行之有效的尾氣處理方法,而其中催化劑又是淨化效果的關鍵。

  3、汽車尾氣催化劑需求預測

  從需求的國別來看,2016年主要國家與地區對鉑金需求的占比為:歐洲29.13%,中國25.42%,日本17.10%,北美13.43%以及其他 14.92%。在2005年之後,受到金融危機的影響,鉑金的需求比較平穩,北美和日本的需求較為穩定,歐洲的需求始終佔據大頭,新興國家尤其是中國受到首飾、汽車消費擴大的影響,對鉑金的需求不斷增加,其占比由2007年的18.6%上升至2016年的25.42%。

  歐洲是目前全球鉑族金屬消費的主要地區之一,2013年鉑消費量55噸占全球消費總量的21%。汽車尾氣催化劑是歐洲鉑族金屬消費的主要領域,其在總消費量中的占比常年保持在70%左右。事實上,在汽車尾氣催化劑領域,歐洲的鉑消費量近年來一直保持在全球總量的40%以上,這是因為歐洲新生產的輕載汽車中有超過一半均是柴油車。而在其他領域(投資除外),歐洲的鉑、鈀金屬消費量常年保持在一個相對穩定的水平(鉑年消費量16~18t,鈀年消費量13~14t)。因此,與汽車尾氣催化劑領域直接相關的汽車產量的變化在根本上決定了歐洲鉑、鈀金屬的消費量變化。

  目前歐洲單個汽車尾氣催化劑中平均鉑、鈀含量分別為2g和2.2g。近年來,歐洲汽車市場尤其是柴油車市場不景氣,產量下滑,導致鉑消費量下降。但據美國IHS諮詢公司預測,未來歐洲汽車市場將會複蘇,輕、重載汽車產量都將有所增加,這將導致未來歐洲鉑、鈀汽車領域需求量有所上升,而在其他領域,年需求量將始終維持在一個較為穩定的水平(鉑17t左右,鈀14t左右),綜合起來使得歐洲鉑、鈀需求量在較長一段時間內將保持平緩上升的趨勢。

  與歐洲類似,北美的鉑、鈀金屬消費量同樣常年保持在一個相對穩定的水平(鉑年消費量16~18t,鈀年消費量16~18t)因此,由於在輕載汽油車尾氣催化劑中鉑逐漸被鈀所替代,使得北美鉑消費總量(不含投資)近年保持在30t左右,而鈀的消費總量(不含投資)則因此而快速增長。目前,北美單個汽車尾氣催化劑中平均鉑、鈀含量分別為0.7g和3.1g。隨著未來北美製造業的繼續複蘇,北美汽車產量還將在較長一段時間內保持上升趨勢,而目前輕載汽油車尾氣催化劑中鈀已經完成了對鉑的替代。受此影響,未來北美鉑需求量將保持一個相對穩定的水平並在2020年後略有下降,鈀需求量則將保持上升趨勢。

  在未來,隨著中國汽車產量和汽車限排標準的不斷提高,汽車領域用鈀的大幅增長將帶動中國鈀需求量持續增加。假設到2025年前後汽車產量達3900萬輛的峰值,按照單個汽車尾氣催化劑中含鈀量約為2.2g計算,汽車領域鈀需求量將達到86t左右;而柴油車產量的增加以及相關排放標準的提高將使得汽車業中鉑的消費量有所增長。在化工領域,未來受中國石油化工的持續發展以及煤化工的興起,作為化工催化劑的鉑、鈀的需求量將增加,但由於在該領域鈀處於閉環回收狀態,其鉑、鈀需求量將依然分別保持在5t和7t左右。

  未來,隨著這些國家經濟水平的提高,汽車產量將會持續增長,另一方面環保意識的增強也將使得平均每輛新生產汽車中的鉑、鈀含量有一定提高。這些因素將會使得未來世界其他國家鉑、鈀消費量有較大幅度的上漲,且這種持續上升的趨勢將保持到2030年以後。未來鉑需求將會保持一個相對快速增長的趨勢,中國及世界其他國家成為拉動增長的主力,年均增速分別為2.6%和 2.3%。

四、燃料電池打開鉑未來需求成長空間
四、燃料電池打開鉑未來需求成長空間

  四、燃料電池打開鉑未來需求成長空間

  1、主流車用燃料電池需使用鉑催化劑

  燃料電池是一種將存在於燃料與氧化劑中的化學能直接轉化為電能的發電裝置。不同於傳統內燃機的是,燃料中的化學能不是通過燃燒,而是通過電化學反應釋放,因而具有高效率、零排放的優勢。燃料電池主要分為六種類型,其中PAFC、 DMFC、 PEMFC這三種類型使用鉑系金屬催化劑。適合應用於交通領域的燃料電池主要有兩大類:質子交換膜燃料電池、直接甲醇燃料電池。適合交通應用的原因在於其工作溫度較低以及作為車載能量源動態響應相對來說較快,能夠滿足汽車的需求。目前廣泛應用於燃料電池汽車的是質子交換膜燃料電池PEMFC,它以純氫為燃料,也叫氫燃料電池。

  PEMFC是目前最主要的燃料電池類型,2016年出貨量占全部燃料電池出貨量的71.93%,兆瓦出貨量占全部燃料電池出貨量的65.02%。三種使用鉑系催化劑的燃料電池出貨量合計占總出貨量的75.46%,兆瓦出貨量占總出貨量的74.80%。

2、燃料電池未來發展潛力巨大
2、燃料電池未來發展潛力巨大

  2、燃料電池未來發展潛力巨大 

  燃料電池汽車與鋰電池汽車相比,具有較大優勢。其續航里程在500公里以上,高於目前鋰電池汽車400公里的水平。充電時間方面,燃料電池的充電時間低至3分鍾,鋰電池快充時間需要半個小時,慢充的時間長達8個小時以上。低溫性能方面,燃料電池在較低溫度下仍具備優良的性能。

  從幾類車輛的對比方面來看,氫燃料電池的燃料成本最低,約為0.96元/kwh,百公里成本為22元,均低於鋰電池車的燃料成本。

  3、燃料電池的成本逐步下降

  近5年來燃料電池的系統成本已經下降了一半左右。整個燃料電池系統的成本中電堆占總成本的一半;而電堆的總成本中,膜電極(membrane eletrode assembly, MEA)的成本占一半(包括36% 催化劑和12%膜),膜電極的主要成本是催化劑(鉑等貴金屬,37%)。由此可見,電堆中最主要的成本來源於與膜電極相關的原材料的成本。持續的原材料研究與開發,是實現電堆成本控製的重要方式。

4、燃料電池對鉑需求巨大
4、燃料電池對鉑需求巨大

  鉑的成本是製約燃料電池發展的重要經濟因素。鉑的高昂價格和需求剛性使得汽車生產廠商為降低成本只能不斷主動研究降低鉑用量的方法。近年來燃料電池技術進步使得鉑用量下降幅度較大,2017年100KWh燃料電池發動機的鉑金用量約為10~15g。這在當前技術下是比較穩定的數量水平,比現今主流燃料電池車型用鉑量略低,考慮到技術進步,對於沒有詳細用鉑量的車型,用這個比例來估算是比較合理的。根據美國能源部的規劃,到2020年燃料電池汽車用鉑量預計會下降到0.125g/kW,那麼一輛功率為100kW的車用鉑量就是12.5g。而燃料電池汽車目前用鉑量最少的是豐田Mirai,每輛車用鉑20g,約合0.17g/kW。

  按目前單位燃料電池用鉑量為17g/kw計算,2017年全球燃料電池出貨量40WM計算,燃料電池用鉑量約為0.68噸。到2020年按全球質子交換膜燃料電池PEMFC出貨量200WM計算,燃料電池用鉑量為2.5噸,至2030年按燃料電池出貨量為5Gh計算,燃料電池用鉑量將達到50噸,將占目前全球鉑產量約40%左右。

分析師承諾
分析師承諾

  分析師承諾 

  負責本研究報告的每一位證券分析師,在此申明,本報告清晰、準確地反映了分析師本人的研究觀點。本人薪酬 的任何部分過去不曾與、現在不與,未來也將不會與本報告中的具體推薦或觀點直接或間接相關。

  劉文平:招商證券有色金屬首席分析師,中南大學本科,中科院理學碩士,曾獲金貝塔組合最高收益獎、水晶球 最佳分析師、金牛分析師第五名。

  劉偉潔:招商證券有色研究員。中南大學碩士,7 年基本金屬研究經驗。2017 年 3 月份加入招商證券。

  黃梓釗:美國東北大學碩士,2015 年 7 月加入招商證券,曾就職地產團隊入圍新財富,現為有色金屬行業研究員。

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