燃料電池技術發展 的歷程梳理

人類歷史上有較大影響的電池,在消費端我們最為常見的是鉛酸電池(汽車起動電池),鎳氫、鎳鎘電池,鋰電池。從其發展的歷史過程中,可以看到外部技術推電池產業變革的巨大影響。

1 、 燃料電池的革命即將到來

鉛酸電池在過去 100 年中始終佔據著一個非常重要的市場份額。其本身的技術進步和技術特徵以及成本優勢共同促成了這些。在後續的發展過程中,最為重要的就是鎳氫電池向鋰電池的過渡。

自從 1969 年發明瞭鎳氫電池以後,在第一代無線通信設備上得到了較為廣泛的應用,主要是其電池的能量密度相對較高,第一代模擬手機(俗稱大哥大)用的就主要是鎳氫電池,當時存在設備耗電量大,電池續航時間短等不利因素,但是一個新的面向個人的無線通信時代的到來,仍然將鎳系電池推向了一個新的高度。

90 年代中期索尼發明瞭鋰離子電池,滿足了消費電子行業發展的需要,包括筆記本,手機,智能手機等。我們無法想像在現在的智能手機上用鎳氫電池會是一個什麼樣子。在手機電池領域,因為成本的因素,在低端功能機上鎳氫電池的歷史一直延續到了 21 世紀初期。但是在智能機浪潮來臨的時候,鋰電池徹底的超越了其他類型的電池,成為消費電子設備的標準配置——而非高端可選配置,市場規模的擴大又進一步促成了研發的投入和成本的下降,從而帶來了鋰電池試圖向動力電池市場滲透的現狀。

在90 年開始,電池開發的熱潮集中在燃料電池和鋰電池領域,最終作為消費電子能量供應裝置的鋰電池最終勝出,延續了超過 10 年的輝煌,成本持續下降,能量密度持續提升,安全性也得到了較大的提高,鋰電池佔據了目前消費電子行業的主流地位。

燃料電池的主要功率段在千瓦級別,研發的目的主要在於供應動力電池,但是最終在質子交換膜的壽命,催化劑的效果上來看,還有較大的差距,其成本在當時也是高不可攀,從 2004 年開始進入了一個研發投入的低潮期。在這個燃料電池的寒冬中,主要的投入廠商是日本相關汽車企業。

2014 出年豐田推出 Mirai ,可能是燃料電池行業的一個標誌性事件,從最終公佈的性能來看,在經濟型,成本和安全性上,燃料電池初步具備了工業化的基礎條件,而且在技術指標上可能全面超越內燃機。自此,燃料電池商用化的基礎初步具備了。持續的 20 年的電池技術路線之爭,可能在未來 3-5 年出現重大變化。

2 、豐田 Mirai 的技術拆解 — 一個代表性的技術樣本

豐田自 2014 年推出 Mirai,標誌著經過 10 多年的努力,燃料電池終於開始具備商用的基礎,從現在來看,基本不具備任何實質性的技術障礙。

豐田的技術指標已經接近基本燃油車技術指標—而未來有可能全面大幅超越,一般來說我們衡量一個車型的主要性能是:功率,扭矩,續航里程,自重,百公里加速時間。就目前公佈的數據來看,Mirai 的功率為 113KW(153 馬力),自重1.8 噸,扭矩 335N·m,在此情況下百公里加速時間為 9.6 秒,續航里程超過500km。相比於傳統汽車而言,已經基本具備了同等級別的技術指標。一輛 2.0排量的豐田凱美瑞的配置是:功率 123KW(167馬力),自重 1.5噸,扭矩199N·m,在此情況下百公里加速時間超過 10 秒,續航里程大約在 6-800 公里左右。

價格上豐田美國 Mirai 的售價為 37 萬人民幣左右,在政府補貼後價格在 27 萬人民幣左右。這個價格相比於 20 萬出頭的凱美瑞來說,已經具備了很強的競爭力。更何況,未來其成本下降的空間更大,使用成本也會更低。中國政府的補貼力度是美國和日本政府的 4 倍,按照目前政策 FCV 補貼每輛的規模在 40 萬人民幣左右。

使用成本的角度來說,目前日本本土的氫氣供應在 1000 日元/公斤左右,摺合人民幣大約 66 元左右。1kg 氫氣的行駛里程大約在 130 公里左右,摺合百公里成本在人民幣 50 元左右,已經基本和燃油車的消耗是差不多的了。另 外由於純電裏 動車沒有保養成本(大約每公里 0.1-0.2 元不等),在目前的供應鏈條件下,已經具備一定的經濟優勢了。

在上述情況下,我們可以看到,價格上大約在非補貼,手工生產線的情況下,出 可以比同級別可比傳統燃油車價格貴不超出 1 倍,在使用成本上已經接近,未來還有下降空間。在使用習慣和關鍵性能指標上基 本等同於燃油車。

3 、能量密度:第一次接近內燃機的能量密度的電池

事實上能量密度/續航里程在氫燃料電池汽車上的要求並不高,在加氫站普及以後,由於加氫時間只有 3 分鐘左右,基本和加油差不多,因而「半箱油」是可以接受的。這樣現有技術下的儲氫罐的壓力可以降低到 350 個大氣壓,這樣成本和技術難度都將大幅下降。這個壓力基本是目前 CNG 車載氣瓶的壓力的水平。在安全性和工業經驗上來說,已經足以支撐產品的各方面性能了。討論系統的能量密度對氫燃料電池來說主要是燃料電池本體、管道/閥門、儲氫罐。

從這個角度而言,在過去 8 年當中,整個燃料電池本體的性能幾乎提升了一倍,在重量和體積方面都有非常傑出的表現。就目前的堆體本身來看,系統的能量密度和重量已經較為全面的超出了內燃機系統。這個技術水平可以參考主流企業產品的技術指標。

從上圖中我們可以看到,目前的國際一線水平已經基本具備了車用的能力,而且並非一家能夠達到。

另外一個對系統能量密度有較大影響的是儲氫系統。目前 Mirai 用的車載氣瓶是兩個,容量基本都在 60L 左右,700 個大氣壓的壓力,採用碳纖維包裹的的技術,目前是 120L 的兩個氣罐,儲氫質量為 5kg,系統空中為 83kg 左右,質量分數為 5.7%左右。

這樣下來燃料電池系統的總重量在 200kg 以內,這個計算了電堆重量,氣瓶重量,管道和閥門重量。5kg 的氫氣的熱值是 143000kJ/kg,這個熱值差不多是汽油熱值的 3 倍多。在這種情況下,燃料電池系統的能量密度在 3560kJ/kg 的水平,大約是上面我們計算的內燃機系統能量密度 8614kJ/kg 的 40%左右,如果考慮燃料電池的效率大約是內燃機效率的 2 倍,從做功的角度來說,燃料電池的能量輸出密度接近內燃機的 80%,幾乎在一個數量級上。

在未來新材料和系統進一步減重的基礎上,從輸出能量的角度來看,燃料電池是人類歷史上第一次將「電池」做到了性能接近內燃機,而且未來隨著儲氫壓力容器的壓力進一步提高,堆體進一步的減重,閥門和管道的減重,燃料電池的性能在能量輸出密度這個指標上超過內燃機也就是近幾年的事情。

從量變積累的質變,電池的技術參數接近內燃機不僅僅是一個簡單的續航里程增加這麼一個概念,從鋰電池的能量密度提升到目前的內燃機能量密度,背後可能是交通工具的一場革命,低空飛行器的動力系統技術基本成熟,小型私人飛行器的技術可行性已經初步具備,未來高密度城市的交通工具變成載人飛行器是大概率事件。而鋰電池在目前的技術情況下想做到這個能量密度,從技術的角度來看,我們差不多要將鋰電池的能量密度提升近乎一個數量級,這個目前很難看到工業技術上的可行性,新材料的發現可能性也不大。

4 、 成本:未來有望比內燃機更低

一個廣泛關心的問題是燃料電池的成本問題,一個是製造成本,一個是供應鏈成本 —— 也就是使用成本。

從目前的技術角度來說,製造成本主要是儲氫罐的成本和堆體的成本。

儲氫罐的成本主要是物料成本,其中碳纖維是重中之重,材料製作核心是工藝問題,目前國內的 T700 級的碳纖維成本在 200 人民幣以內,Mirai 這部分的重量在 80kg 左右,換算成儲氣罐的物料成本在 1.6 萬左右(我們猜測其採用的碳纖維應該是東麗 T800 級別的產品,但是目前查無實據,因而我們用國內的 T700做一個數量級上的估計),未來隨著規模化的擴大,工藝成本存在大幅下降的空間,儲罐系統做到 1 萬元左右沒有技術上的障礙。

電堆系統以前的價格非常昂貴,主要是量產和工藝問題,材料上來說,一個總重50kg 的模塊,主要的重量集中於不鏽鋼極板,未來的成本下降幅度會非常大,這裡給出一個規模優勢帶來的成本下降曲線圖。

這個成本估計的前提是年量產規模 50 萬臺,80KW 堆型的成本,大約是 2400美金/臺,摺合人民幣大約在 1.5 萬左右。這個價格比目前的內燃機的價格已經基本差不多,這個成本已經較低。

在上述成本估計的情況下,電動車的傳動系統相對簡單,最終燃料電池汽車的成本和內燃機車相比基本差不多,在規模化量產的情況下甚至可能會更低。在沒有補貼的情況下已經具備了競爭優勢。 在目前的國家補貼政策下,燃料電池可能出現巨大的套利空間。

在使用成本上來說,對消費者我們只關心使用的直接成本(氫氣的價格,維保成本),和使用的間接成本 —— 便利性問題。

第一個問題,基本可以從目前日本的情況看出一個大概的經濟水平,以及一個預測的技術路線圖來評估。目前日本的加氫成本在 1000 日元/kg,這個摺合人民幣大約在 65 元/kg 左右,摺合公里成本大約在 0.5 元/公里的燃料成本。考慮內燃機的燃油成本和保養成本,已經具有很強的經濟性了。從未來的發展來看,最終氫氣的單價可能降低到 40 元人民幣左右,燃料電池的公里燃料成本大約在0.3 元/公里,遠遠優於內燃機的使用成本——畢竟內燃機的保養成本大約在0.1-0.2 元,而電動車是幾乎沒有保養成本的。

第二個問題涉及到使用的便利性問題。燃料電池汽車和充電式電動汽車的區別在於發展初期的成本不一樣。由於加氫時間非常短,在這種情況下商業模式完全類似商業加油站,目前的加氫站建設成本在 3-5 年內可能會具備很強的經濟型,投資回報很好。即便是在初期,包括計程車、物流車在內的特定用途車輛,在一個城市集中建設幾座加氫站即可滿足需求,投資小,不需要網路支持是加氫站的典型特徵,一旦在具備經濟性之後,加氫網路的建設未來式市場的自發行為,和依賴政府補貼的充電網路是完全兩個不同的概念。更為關鍵的是氫作為一種普遍的化工原料,其不存在市場壟斷行為,和目前的電力市場以及石油市場是完全不同的,政府也無法從中徵收重稅。

最後的一個隱性成本是電池回收的成本,燃料電池的回收率會非常高,核心的催化劑和極板基本可以回收,而鋰電池的回收分離成本非常高,在大規模使用的情況下,污染是較為嚴重的。這個目前沒有計算到全壽命成本上。

綜合上述的比較,燃料電池在全壽命成本上未來會具備非常突出的優勢,甚至全面超越傳統內燃機。由於全電化之後可以實現的自動駕駛和其他複雜控制,會給用戶帶來非常豐富的用戶體驗。大概率燃料電池汽車會在最終的電動汽車技術路線選擇上勝出,時間大約在 2020 年前後,將會是市場自發啟動燃料電池電動汽車普及的浪潮,在政府補貼的情況下,我們認為在 2017-2018 年在市場準備了足夠的產能的情況下,可能有望率先爆發。

5 、安全: 很大程度已經得到解決

氫氣的安全性是大家較為關心的一個話題,世界上沒有絕對安全的汽車。目前的氫燃料系統的安全性複合日本的汽車設計規範,儲氫系統的機械強度滿足一般中速行駛的撞擊安全性。

相比較而言,目前國內很多城市已經使用的 CNG 汽車和 LNG 汽車其實是類似的,沒必要過分擔心氫氣的安全性。另外從爆炸的角度來說,5kg 氫氣的熱值相當於 22 升汽油的熱值,而且 5kg 氫氣要完全爆炸需要兩個碳纖維瓶同時破損,這隻相當於正常汽車油箱容積的 1/3,造成的危害要比汽油車小。

相比於鋰電池的充電式電動汽車,安全性更高。在氫氣泄露和鋰電池穿刺的情況下的一個對比實驗如下圖所示。

6 、 技術的外溢性纔是燃料電池最為核心的優勢

燃料電池在汽車上的優勢是較為明顯的,但是並不是具有絕對的技術優勢,但是在未來我們更看重燃料電池系統在整個能源系統中的重要地位。

燃料電池的反應是一個電化學過程,其能量轉化效率超過 60%,生成物只有水。而將各種能源轉化成氫的方式也是多種多樣的。能源的生產方式是向著能量密度越來越高的方式進行演進,從畜力到化石能源,從化石能源到核能,如果從這個思路上來看,將能源的生產端向光伏和風電演進可能是錯誤的技術路線。能源的總量豐富和能源的富集程度是兩個概念,我們應該將注意力轉向對能源的消費和利用模式。碳的問題不是核心問題,低碳也不應成為能源系統的主要驅動因素,在中國受到國際上環保思潮的影響,國內主要的驅動因素是發展新能源,甚至核電因為安全性和選址的問題都是一拖再拖,進度落後於預期。但是在日本和歐美,燃料電池技術的興起配套這些年感測器和演算法技術的提升,能源系統結構向電力轉化的特徵越來越明顯, 未來終端能源消費模式中,電的佔比可能大幅超越其他形式的能源,天然氣、石油和煤炭的佔比有望快速下降,這個可能纔是結束石油時代的核心決定因素,纔是將能源結構調整成低碳的最主要的驅動因素——因為傳統的化石能源無法滿足新設備對能源模式的要求。

由於在能量密度、電子控制、轉化效率上的絕對優勢,氫有望成為未來能源系統的核心,所有形式的能源轉化成氫氣,通過管道運輸到消費終端,在消費終端轉化成熱能(直接燃燒)和電能(燃料電池),使得終端消費者獲得單位熱值或者電力的成本顯著下降,從根本上來說,能源的傳輸網從現在的電網,天然氣管道,石油管道最終簡化成單一的氫能源網路,天然氣和石油的主要用途不再是用於燃燒,而是主要用戶化工原材料。氫能源支持下的汽車用氫網路和個人用戶所需要的氫能網路重疊,支撐起整個經濟體系的能源市場。這將大幅度的降低能源基礎設備的建設和維護成本,增強能源網的安全和穩定,真正實現分散式能源。

氫能源的真正環保不是來自於消費側,在消費端氫只會轉化成水,而不管是化石能源還是非化石能源,在生產側可以實現真正意義上的污染集中處理,最終可以將人類能源消耗對環境的影響降到最低,這纔是最終的能源模式,也是日本十幾年前即倡導的「氫能社會」。

中國的能源發展戰略從技術路線的角度大概率是錯誤的,在生產側加大投入可以已經出現了技術偏離,並且使得消費側新能源技術的發展遠遠落後於國際水平,在下一代的能源競爭格局中可能落後於競爭對手。

氫能的工廠製備,擺脫了傳統的化石能源 —— 特別是石油天然氣 —— 對地域的的依賴,未來能源結構的轉變可能會極大的改變中東地區的政治和能源版圖,同時對全球的能源貿易和國際美元市場造成巨大的衝擊。

主要上市公司於電池路線評述

目前對於 A 股燃料電池公司相關標的仍處於投資的早期,其技術路線也面臨一定的不確定性,在此我們希望能給予一個較為全面的概述。我們首先從電池的主要發展階段和產業驅動因素介紹一下過去百年的主要電池技術路線的優劣。

1 、動力電池的未來爆發可期

鋰電池最大的特點就是:沒有記憶效應,能量密度高。但是在快速充電,大電流放電,成本等方面幾乎是全面處於劣勢地位,但是「一招鮮」——能量密度高,使得其在消費電子的新時代佔據了主導的地位。在 90 年代中期索尼發明鋰離子電池以後,97 年日本立法禁止在日本本土生產,鎳氫、鎳鎘電池大規模向中國大陸地區轉移,當時鋰電池雖然能量密度很高,但是其價格也較貴。鋰電池的主要形態是軟包電池,常見用於手機;18650 柱狀電池,主要通過串並聯形成電池組供電,早期最常見於筆記本電腦。由於續航能力的要求, 鋰電池成了消費電子領域早期的唯一選擇,特別是在步入智能手機領域之後,隨著大屏幕、數據通信的要求、以及其他感測器的大規模應用,電池的電量成了智能手機最大的痛點,觸摸屏的出現使得屏幕和 GPU 的耗電量快速上升,如果繼續採用鎳氫電池,不但無法保證產品的輕薄,即便是在使用時間上也是存在巨大的短板的——使用時間可能不到 2 小時,這種手機根本無法使用。因而鋰電池成了唯一的選擇。

隨著鋰電池市場規模的擴大,技術路線上國內和國外走了兩條不同的技術路線:日韓的主要技術路線是往高能量密度方向走,選擇了三元材料的技術路線,現在看來在安全性得到了較好的解決的情況下,三元的技術路線有很強的競爭優勢;中國的比亞迪選擇了磷酸鐵鋰技術路線,雖然安全,但是犧牲的是能量密度。而且所謂的安全也是一個偷換概念的問題,18650 單體能量密度高,但是在發生問題的時候,在有效的電池管理系統控制下,單節電池可以被隔離,不至於造成嚴重損害,但是磷酸鐵鋰一旦出現內部短路,由於電池單體都比較大,則最終的危害其實是不可控的。活性物質的穩定性和系統安全性是兩個概念。可以說沒有鋰電池就不會有個人消費電子的發展,手機和筆記本電腦的易用性會受到非常大的限制。

隨著 2006 年以後鋰電池的規模鋪開,研發投入的加大,其成本迅速下降,技術成熟,質量的穩定性得到進一步的提升,為後面的向動力電池的擴張埋下了伏筆。2008 年隨著 tesla 開發出第一代電動跑車之後,純電動汽車成為了熱潮,而在此之前最熱門的是豐田已經開發了近 20 年歷史的混動汽車普銳斯。

基於鋰離子電池的純電動汽車就目前看來,更多的是鋰電池產業鏈本身成熟的標誌,而鋰電池和內燃機參數的比較上來看,鋰電池很難成為未來動力電池的主流技術路線,並且從技術的角度來說這不是最有潛力的選擇。國內的鋰電池熱潮第一波是手機電池的替代產品,主要是在 2008 年以前,然後在 2009-2010 年陷入了一個低潮——產能的盲目擴張,在此之後,主要的需求增長來自於電動自行車,高潮自 2013 年開始至今的動力電池需求,tesla 一輛車對鋰電池的需求差不多是近萬部手機對鋰電池的需求。手機全球出貨量每年差不多不到 15 億部,以前的供應鏈是為手機和電腦準備的,而這隻相當於 15 萬臺特斯拉。特斯拉一家在2015年完成了差不多5萬臺的銷量,中國的電動汽車在政府補貼的情況下,2016年有望近 50 萬輛(將大巴車對電池的消耗按照乘用車用量進行折算),這幾乎相當於全球手機電池行業需求的三倍——這還只是中國的數據。在政府的巨額補貼下,需求在短短的兩三年時間裡實現了幾倍的提升,供應鏈的緊張是必然的,利益的分配也必將是扭曲的。磷酸鐵鋰的價格在不到兩年的時間裡從 4 萬多上漲到最高點的 16 萬多,很難說這是一個正常的價格,在政府的強力補貼下,行業出現了非理性繁榮,鋰電池材料和電池本身的性能並沒有獲得明顯提升——至少在過去的兩年裏,沒有質的變化。這種所謂的創新本身是毫無經濟意義的。

產能大幅非理性擴張,上游碳酸鋰基本被國外幾大企業掌握,電池本體低效率的重複建設,為未來幾年行業的產能過剩埋下了隱患,很難說從產業的角度這是理性的。比亞迪的磷酸鐵鋰在巨額投資之後形成產能,結果企業現在開始嘗試使用三元材料。也許是出於技術因素,也許是出於補貼因素,但是資源的配置在政府補貼的大力刺激下出現了問題,這是一定的。中國的高強度補貼並沒有顯著提高中國車企在純 EV 領域和鋰電池領域的技術競爭力,目前仍然維繫在一個低水平的重複建設上——既然可以躺著賺錢,為什麼還要那麼辛苦的做研發呢?

日本生產了全球最好的 18650 電池,但是日本並沒有誕生特斯拉。而以豐田為代表的日本車企的主要研發投向了燃料電池,這從一個側面可以證明,在未來技術成熟的條件下,FCV 將會比 EV 更具有競爭力。就目前看來,2014 年 Mirai的發布預示著 FCV 可能在5-10 年內成熟。而目前國內的EV在經歷過騙補之後,出現了補貼下調等問題,但是在 2020 年之前 FCV 的補貼是不下降的, 如果 2017年的成本可以按照「路線圖」下降,那我們可以非常明確的說 FCV 的熱潮是 前所未有 的,將會大幅度超過 EV 汽車的這一波——只是這需要時間來醞釀。

從更為科學的角度,我們願意稱之為電動汽車 —— 這不是新能源,電並不是新的能源,我們之所以這麼稱呼只是因為我們潛意識裡認為這是低污染的,其實並不是這樣。我們前期對鋰電池的補貼力度過大——這已經帶來了產能的無序擴張和騙補問題的出現,在現有的補貼政策下,成本高於傳統車的 EV 出現了大規模的套利行為——從這個角度來說,企業又是理性的,這造成了新一輪的繁榮,而現在燃料電池汽車在 2017-2018 年度的成本可能會下降到一個比傳統燃油汽車可比的地步——畢竟在 2014 年 Mirai 的售價僅僅是 37 萬人民幣,以中國政府的補貼強度,現在一輛車要中央財政補貼 20 萬,地方補貼 20 萬,並且 2020 年以前不縮減, 在這個大背景下,商用 FCV 領域可能出現一輪新的非理性繁榮, 其套利的空間可能遠遠超過現有的 EV,特別是在輕卡領域。2017 年下半年開始,國內燃料電池汽車產能準備出來之後,隨著用戶可以自主建設移動式加氫站(不需要網路,不需要電網同意,企業完全可以自主決定),在政府的大力補貼下,繁榮是近在眼前的事情——雖然是非理性繁榮。

根據我們在一線企業走訪的實際數據,以 100KW 左右功率的物流車計算,其本體製造的成本不到 15 萬(不含動力系統),目前國內 100KW 左右級別、基於質子交換膜技術的燃料電池系統的成本可以做到 8-10 萬以內(千臺規模產量),隨著產能的釋放,大概率 FCV 輕卡物流車整體成本有望在 2 年以內降到 20 萬以內,而政府補貼總量很可能在 40 萬元左右,單臺套利空間超過 20 萬元。

對加氫站而言,移動式加氫站在百萬級別,可供 50 輛左右的輕卡使用一天,使用成本和維護成本大幅下降,在一線城市車牌又不受限制,巨大的套利空間(補貼 20 萬+車牌價值+使用成本的低廉),幾乎會成為物流企業的首選用車,這都將在很短的時間內促成燃料電池汽車的繁榮。這輪非理性繁榮的程度可能會大幅超越 EV 汽車的這輪繁榮——並且在一定程度上是理性和經濟的,即便在 2020年以後補貼削減出現,行業的大趨勢方向也不會變化。

目前主要的產業鏈上可以關注的方向是:1 )鉑金屬價格有望大幅上升;2 )質子交換膜的產量嚴重不夠;3 )高端碳纖維材料的產能嚴重不足,碳纖維逐 漸從裝飾性材料轉向功能性材料;4 )高壓、低溫閥門壁壘較高;5 )空壓機等配套設備的需求大幅上升;6 )驅動電機和控制模塊有望銷量暴增;7 )加氫站建設有望迎來熱潮 —— 經濟可行性有望實現;8 )整車領域的繁榮。

2 、主要上市公司評述

燃料電池設計概念的公司居多,同濟科技,長城電工,南都電源等, 但是我們最看好的公司是:1 )雪人股份(空氣循環系統,參股 OPCON);2 )大洋電機(參股巴拉德,FCV 整車動力總成,在武漢投資巨大);3 )貴研鉑業(A 股最為純正的鉑業務公司,主題概念突出);4 )東嶽集團(HK,交換膜國內龍頭,估值低)。上述四家公司可以代表了目前 FCV 領域主要的零部件和系統集成公司,目前整車領域主要的標的我們認為應以福田汽車、東風汽車、宇通客車這類的商用車企業為主,乘用車還需在一定程度上等待足夠大的套利空間——這是由規模和成本決定的。

雪人股份: 燃料電池空氣循環系統核心供應商。目前公司持有 OPCONAB 公司17.01%的股權。2015 年 10 月,公司參股的併購基金—上海興雪康投資合夥企業收購了 OPCON 業務核心兩大子公司 SRM 和 OES100%股權,公司已與上海興雪康簽署回購協議。OPCONAUTOROTOR 燃料電池壓縮機及其系統的相關技術、品牌及研發人員也由 SRM 和 OES 擁有。同時,為整合國內外新能源領域的優質資源,加快公司在新能源領域的產業和戰略佈局,進一步研究和拓展以氫能源為核心的新能源技術解決方案和市場空間,公司擬設立全資子公司——上海雪人氫能源技術有限公司(暫定名,最終以工商登記機關覈定為準),註冊資本 10,000 萬元。就目前看來,雪人股份在燃料電池領域的投入最大,未來有望佔領行業先機。

大洋電機:參股巴拉德 9.9%股權,進軍 FCV 整車動力總成,業務具有延續性,確定性高,目前 A 股投資較大,進軍燃料電池的企業。

貴研鉑業:受益於鉑價格上漲帶來的主題概念,公司進軍催化劑業務。

東嶽集團:港股公司,國內目前質子交換膜質量最好的企業,同賓士合作,2017年開始給賓士供貨,估值低,市值小,傳統業務穩定。

如果燃料電池企業起來,碳纖維的消耗量可能會大幅超出大家的預期。Mirai 的碳纖維消耗量我們猜測大概在 50kg 左右,採用的是東麗的產品,目前猜測應該是 T800 級別的產品。而從需求的角度來說,全球碳纖維消耗量每年不超過 10萬噸級別,國內大約在 2 萬噸以內,而且多以 T700 及以下的需求為主,是屬於低端的產品,高端產品市場需求極小。每噸碳纖維對應的 FCV 大約為 20 輛左右,如果國內推廣 10 萬臺 FCV,對應的 T800 級別的碳纖維消費大約在 5000噸級別,國內 T800 目前的產能是嚴重不足的——甚至這種供需緊張的程度遠遠超過現在的鋰電池行業,為未來的行業炒作留下了巨大的空間。目前 A 股能涉及 T800 級碳纖維的公司沒有,主要的概念股為金髮科技,方大碳素,精功科技。

我們對碳纖維行業的認知是在壓力容器的方面,是功能性材料,而炒作低級碳纖維的汽車輕量化概念的邏輯,在目前國內並不能成立,碳纖維價格比較高,僅能起到裝飾性作用,在結構件上採用碳纖維涉及到後續的維修保養成本過高的問題,很難普及。

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兩種技術路線相輔相成,氫燃料電池車一定需要純電動汽車的技術,純電動車也有可能未來會使用氫燃料電池為其發電(電站)。

未來這兩種技術會攜手並進,但是非要說哪種車輛技術更光明,我願意相信上限更高的氫燃料電池汽車。


以國內為例。近年來,新能源汽車市場最大的熱門也是最大的貢獻者,是純電汽車。特別是小微型車和緊湊型車市場,優勢非常明顯。

乘聯會數據顯示,過去的2017年,新能源乘用車共銷售56萬臺,其中純電動乘用車累計銷售45萬臺,插電式混合動力乘用車累計銷售11萬臺。氫燃料電池汽車幾乎可以忽略不計。

當然,有人可能會說,純電動汽車是被國家選中的結果。那在市場更常熟的美國是如何呢?據報道,2017年美國新能源車型總銷量達47.7萬輛,其中純電動汽車銷量大增23%,達到16.8輛。

而在歐洲市場。2017年的新能源車銷量達到85.2萬輛,燃料電池車在歐盟地區的佔比較小,市場份額僅為5.7%。據LMC Automotive預測,純電動汽車佔比則高達54.8%。

不管燃料電池是不是更高級,在新能源汽車發展的第一階段,純電動汽車纔是重頭戲。而且除非有巨大突破,至少在2025年之前,我想純電動汽車都是處在壓制的一方。

不過既然是聊前景,那我們再把眼光放遠一點。

我們知道純電汽車最大的問題就是充電時間太久的問題,即便是快充一般也得幾個小時(以Model X為例,快充需要4.5h、慢充需要10.5h)。現代人最缺的就是時間,一天的六分之一就這麼浪費了,會很讓人憋得慌。

但燃料電池就不會存在這個問題,由於可以實現了燃油類似的注入方式,幾分鐘就能解決加氫問題。另外,燃料電池能實現高度的清潔排放,更貼合環境友好型汽車。而且氫氣屬於二次能源,也沒有枯竭的擔憂。

不過呢,純電動汽車在這方面也不差。當然我們會詬病純電汽車的電力來源可能存在間接污染的可能(燃煤發電),但這僅是現今能源獲取方式的問題,不能完全轉嫁到純電動汽車上。相信未來在水利、太陽能發電站上的投入和技術提高,這一問題會得到緩解。

而且,針對這個問題,他們兩個都是半斤八兩,因為制氫的過程自身就是「高能耗+高排放+高污染」。另外,燃料電池的成本居高不下也是很大的問題。在純電汽車已經大幅商用化的時候,他們還躺在實驗室裏。

舉例來說,當前燃料電池的電池堆成本佔比竟高達61%,而且一直沒有很好地解決。這使得燃料電池組成本很長一段時間內都穩定在1000-2000美元/KW的高點,要知道這大約是傳統燃油機的10-20倍。

除了這些,就是用成本看,燃料電池汽車的每公里使用成本不低,甚至要高於燃油車,更不用說純電動汽車了。總之,除非氫燃料電池技術有重大突破,在很長一段時間內,純電動汽車將是更主動、更有前景的一位。


回答問題之前先聊聊別的

  1. 傳統車企還是傳統的營銷思維,目前氫燃料汽車主導的還是傳統汽車,氫燃料汽車只是更換了動力類型,造車的思維沒變
  2. 傳統汽車的造車很多關注在產品方面,對用戶體驗不太關注,因此存在很多行業痛點,比如售後服務等
  3. 新勢力造車是互聯網繼革命金融,傳統實體店,殺毒軟體等顛覆傳統汽車行業的嘗試,通過提高用戶體驗,改善痛點,產品創新,抓住趨勢等方式
  4. 蘋果推出智能手機革了諾基亞的命,特斯拉推出的智能汽車革傳統汽車的命。他們的創新,是更好的滿足了客戶的需求。

到這裡,我想說說氫能源車,為什麼現在無法推廣,我想可能是一下幾個問題:

  • 產品沒有比現有電動車產品的優勢。你給用戶帶來了什麼比其他產品很好的優勢嗎?似乎沒有,這只是一種沒有成熟的技術,就是說用戶覺得用起來不放心,質量沒有保障。
  • 使用成本也太高,加氫不方便,用戶體驗自然太差,用戶自然沒有理由去買你的產品。
  • 新能源電動車目前是主流,將來也是主流,氫燃料技術在進步,新能源技術也在進步。兩者可能適用於不同領域。
  • 氫能源汽車雖說是零排放,但是說的難聽點,他們可能不太關心是不是零排放。
  • 產品誰的好壞還是取決於用戶,尤其是互聯網時代。


【合集】12篇新能源汽車行業精選研究報告分享

在石油資源與環境保護的雙重製約下,發展新能源汽車正成為世界各國應對能源及環境壓力的戰略性選擇。對中國汽車產業來說,新能源汽車的意義更是遠不止於此,這使得中國汽車企業第一次有機會與世界傳統汽車巨頭同步競爭。

目前,中國已成為全球第一汽車產銷大國,而龐大的中國新能源汽車市場將會成就中國新能源汽車產業——以電動汽車為標誌的新能源技術革命,正使中國汽車製造業向全球汽車業舞臺的中心無限接近。

12篇研究報告包含以下內容:

  • 擁抱新能源汽車時代
  • 新能源汽車熱管理深度報告
  • 2018年3月新能源汽車產業鏈觀察——過渡期的迷思
  • 新能源汽車補貼調整方案落地,提振市場投資情緒
  • 盡享新能源汽車高景氣,供給偏緊或成常態
  • 動力蓄電池回收利用管理辦法落地,新能源汽車產業鏈公司年報業績分化
  • 鈷,站在新能源汽車的大風口
  • 新能源汽車發展任重道遠,產業鏈核心供應格局呈現
  • 補貼政策落地,悲觀預期已充分釋放,優選龍頭,積極配置
  • 新能源汽車提速在即,動力電池掘金浪潮來臨
  • 新能源汽車新趨勢——三元高鎳化
  • 新能源汽車補貼政策落地,鈷鋰乘東風行情再續

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編輯於 2018-07-04繼續瀏覽內容知乎發現更大的世界打開Chrome繼續貓王貓王Think big.

如果是比較這兩類,那麼在乘用車領域,肯定是純電動汽車。這兩類車的技術原理其他答案中已經仔細探討過,這裡單就產業和市場問題說說看法:

先說結論,從整個產業的角度,氫燃料電池車似乎只有兩個優點:燃料添加速度快,續航稍長,再無其它。

比如:

1、無論石化能源是否枯竭,電力的產生和氫的生產都要消耗大量能源,目前電廠的綜合熱能利用率可以超過80%,所以產電或產氫,其節能問題(能量利用率問題並無明顯區別)。而在使用端,無論交流或直流電機,其效率均在80%以上,和燃料電池也並無明顯差別。

2、從環保的角度,二者都是從源頭控制污染,而使用過程中沒有污染。

氫能源車與純電車比,卻有許多顯著的不足。

1、氫能源車的能源運輸方式仍然是傳統車輛運輸,加氫方式仍然是專用加氫站,這是一種浪費人力的經營網路,隨著人力成本的升高,低附加值服務會逐漸消失。就像很多停車場已經全自動計費收費,銀行服務用機器取代,網購發票也有了電子發票,更顯著的是電子現金取代了真實現金。電動車的能源運輸則是網路傳送,簡化的最大限度地節省人力資源,以及物質的交換。同時,也極少佔用城市土地資源。

2、氫能源仍然價格昂貴,其燃料電池設計複雜,單位功率成本顯著超過儲能電池。記得好像每千瓦的價格在1000-2000美元。

3、氫燃料電池很難做到高功率,這使得其產業鏈僅能覆蓋低端車型。大大降低了技術的適用範圍。比如燃料電池大巴,輸出功率僅僅45kW。豐田的Mirai,113KW;最新的現代Nexo功率120kw。這些僅僅相當於一臺略大於2.0升的自然吸氣發動機。而其售價,Mirai售價6萬美元。而電車呢?幾乎任何價位,任何功率,可以覆蓋整個市場需求。

40臺燃料電池公交車交付 雄韜氫雄技術祕籍揭曉?

www.gg-lb.com圖標

4、從中國的產業技術層面,中國在汽油機時代由於缺乏核心發動機變速箱技術,一直無法實現跨越。但是電動車的動力系統卻給予了中國汽車行業與歐美日平起平坐的機會。如果採用氫能源,那麼中國就又回到產業落後的局面,而中國的新車企也絕不會去等待氫能源成熟並達到電機的動力水平。總之,這個與國家和整個行業的需求背道而馳。

那麼氫能源車的優點是不是絕對的呢?不是。

1、充能快是以價格貴,犧牲人力運輸,充氫站佔用城市土地等作為代價。這對於電車的城市使用是不存在的,可以說這是個優缺點平衡的過程,不能以絕對的優缺點來評價。在遠途使用中,換電模式完全可以保證快速補能,縮小與氫能源車的差距。同時避免氫的長途運輸。

2、續航。目前電車的續航達到500-700公里在2-3年內就可以實現,續航也不是太大問題。而且,長續航的根本在於網路服務,即足夠密集的換電站服務。汽油車的長途旅行其實也是靠足夠密集的加油設施,氫能源車也只能是這樣。所以,續航這個問題是個偽命題,貌似是車的能力,本質上是服務網路的完善。

總之,氫能源車無論從技術還是模式上,都不代表新的市場方向。一廂情願地搞氫能源,實際上與產業和國家需求是背道而馳的。當然,基礎性研究還是可以的。


如果是比較這兩類,那麼在乘用車領域,肯定是純電動汽車。這兩類車的技術原理其他答案中已經仔細探討過,這裡單就產業和市場問題說說看法:

先說結論,從整個產業的角度,氫燃料電池車似乎只有兩個優點:燃料添加速度快,續航稍長,再無其它。

比如:

1、無論石化能源是否枯竭,電力的產生和氫的生產都要消耗大量能源,目前電廠的綜合熱能利用率可以超過80%,所以產電或產氫,其節能問題(能量利用率問題並無明顯區別)。而在使用端,無論交流或直流電機,其效率均在80%以上,和燃料電池也並無明顯差別。

2、從環保的角度,二者都是從源頭控制污染,而使用過程中沒有污染。

氫能源車與純電車比,卻有許多顯著的不足。

1、氫能源車的能源運輸方式仍然是傳統車輛運輸,加氫方式仍然是專用加氫站,這是一種浪費人力的經營網路,隨著人力成本的升高,低附加值服務會逐漸消失。就像很多停車場已經全自動計費收費,銀行服務用機器取代,網購發票也有了電子發票,更顯著的是電子現金取代了真實現金。電動車的能源運輸則是網路傳送,簡化的最大限度地節省人力資源,以及物質的交換。同時,也極少佔用城市土地資源。

2、氫能源仍然價格昂貴,其燃料電池設計複雜,單位功率成本顯著超過儲能電池。記得好像每千瓦的價格在1000-2000美元。

3、氫燃料電池很難做到高功率,這使得其產業鏈僅能覆蓋低端車型。大大降低了技術的適用範圍。比如燃料電池大巴,輸出功率僅僅45kW。豐田的Mirai,113KW;最新的現代Nexo功率120kw。這些僅僅相當於一臺略大於2.0升的自然吸氣發動機。而其售價,Mirai售價6萬美元。而電車呢?幾乎任何價位,任何功率,可以覆蓋整個市場需求。

40臺燃料電池公交車交付 雄韜氫雄技術祕籍揭曉?

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4、從中國的產業技術層面,中國在汽油機時代由於缺乏核心發動機變速箱技術,一直無法實現跨越。但是電動車的動力系統卻給予了中國汽車行業與歐美日平起平坐的機會。如果採用氫能源,那麼中國就又回到產業落後的局面,而中國的新車企也絕不會去等待氫能源成熟並達到電機的動力水平。總之,這個與國家和整個行業的需求背道而馳。

那麼氫能源車的優點是不是絕對的呢?不是。

1、充能快是以價格貴,犧牲人力運輸,充氫站佔用城市土地等作為代價。這對於電車的城市使用是不存在的,可以說這是個優缺點平衡的過程,不能以絕對的優缺點來評價。在遠途使用中,換電模式完全可以保證快速補能,縮小與氫能源車的差距。同時避免氫的長途運輸。

2、續航。目前電車的續航達到500-700公里在2-3年內就可以實現,續航也不是太大問題。而且,長續航的根本在於網路服務,即足夠密集的換電站服務。汽油車的長途旅行其實也是靠足夠密集的加油設施,氫能源車也只能是這樣。所以,續航這個問題是個偽命題,貌似是車的能力,本質上是服務網路的完善。

總之,氫能源車無論從技術還是模式上,都不代表新的市場方向。一廂情願地搞氫能源,實際上與產業和國家需求是背道而馳的。當然,基礎性研究還是可以的。


不好說,就目前這個階段,未來十年內,應該還是鋰電池,純電動車佔據主導。氫燃料電池這個,還是請不要看多了那些噱頭,畢竟,要實現這個,還有很長的路。


氫燃料的優勢明顯

在新能源車中,純電動車的技術已經基本成熟,續航表現、充電技術也在穩步提升,不過和燃油車相比使用習慣上還是有差距的。

氫燃料電池汽車和傳統燃油車使用習慣相近,和純電動車相比也是有一定優勢的。

充電時間VS加氫時間

首先在補能這塊,按目前電池容量普遍在50kWh的電動車為例,在快充條件下從低電量充至80%電量,充電時間也得30分鐘左右。

而氫燃料電池車加註氫氣只需要三到五分鐘,基本和傳統燃油車加註燃油時間相當。

續航里程對比

續航里程對於新能源車是繞不開的問題,目前絕大部分的純電車續航里程都比較低,而且還受外界溫氣溫影響,基本適合短途使用。

反觀氫燃料電池車,擁有更加接近傳統汽車的巡航里程,同時動力不弱,可以滿足長途行駛,不過這也得看加氫站的覆蓋。

國家政策對比

到2020年年底,純電動車和插電混合動力汽車的補貼將會完全退出。氫燃料電池汽車是唯一財政補貼不退坡,不限制地方補貼比例上限的車型;並且2020年後,對燃料電池汽車也會持續支持。

氫燃料電池汽車看似環保,使用習慣上也更接近傳統燃油車,但是面臨的諸多問題使得它的發展依舊緩慢。

發佈於 2020-12-14繼續瀏覽內容知乎發現更大的世界打開Chrome繼續CJhrsCJhrs

城市家用車是鋰電池車的天下,長途重卡是LNG的天下,氫能車經濟性、安全性和便捷性沒有優勢可言,炒作只能一時,最後還是市場說了算。


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