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兩年擴產10倍,今天的燃料電池能否重演這一歷史?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年03月29日  

正如市場之前所預料的一樣,新能源補貼退坡政策正式出爐。不同于之前的20%退補貼標準,2019年補貼標準在2018年基礎上平均退坡50%。

而由于電動汽車已經具備市場化條件,之后的政策扶持重點轉向燃料電池汽車。燃料電池汽車補貼將根據不同技術標準進行細化,單獨出臺燃料電池的補貼政策。

其實,今年以來燃料電池的風便越刮越烈,從燃料電池股連續大漲,到兩會上多個代表提交發展燃料電池的提案,再到氫能源首次寫入《政府工作報告》。這讓人想起過去十年的新能源汽車,這期間涌現出大量的高成長企業,鋰電池股也逐漸成為了股市的主角之一。

今天的燃料電池能否重演這一歷史?

燃料電池與鋰電池的對比

燃料電池是一種不經過燃燒過程直接以電化學反應方式將燃料如氫氣、天然氣等和氧化劑中的化學能直接轉化為電能的高效發電裝置,是繼水力發電、火力發電、化學發電之后第四種發電方式。

按電解質的不同,燃料電池可以分成以下幾類,其中質子交換膜燃料電池PEMFC操作溫度低、啟動速度快,是車用燃料電池的首選。

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燃料電池能量密度明顯高于鋰電池。

能量密度決定續航里程,意味著燃料電池的續航里程遠超過鋰電池。使用燃料電池的電動汽車動力性能高、充電快、續駛里程長、接近零排放,可以說是未來新能源汽車的有力競爭者。

無論如何,燃料電池的發展都會搶占鋰電池的地盤,哪怕只是搶占了商用車領域的地盤,對鋰電池行業的估值也是不利的。

其次,鋰電池汽車充電地點靈活,燃料電池汽車只能去公共加氫站加氫。

這決定了政府想要發展燃料電池汽車,必須先啟動大規模的加氫站建設。所以加氫站行業將在燃料電池產業發展中最先啟動,最早受益。

如今政府對二者的補貼逐漸表現出不同態度,或許正是基于上述不同點的考慮。

燃料電池未來發展空間

那么燃料電池汽車如今的產量是多少呢?從1968年第一輛氫燃料電池車問世到2018年,全球累計銷量僅6475輛。

中國的燃料電池產業化元年則是2017年,這一年燃料電池汽車產量為1247輛,2018年燃料電池汽車產量達到1619輛,銷量則為833輛。

而目前,根據《中國氫能產業基礎設施發展藍皮書》,僅上海、武漢等八個地區規劃顯示,到2020年燃料電池汽車計劃將超過15000輛。僅兩年時間就要從1619輛增加到15000輛,看得出來燃料電池汽車被寄予了厚望。

此外,2020年中國的加氫站數量計劃達到100座,行業總產值達到3000億元;到2030年,燃料電池車輛保有量達到200萬,加氫站數量達到1000座,產業產值突破一萬億元。

光看這些數字,就能想到這個行業的增長空間該有多大。

燃料電池發展障礙

當然,目標是一回事,能否實現又是另一回事。在實現目標的路上仍存在著很多阻礙,主要是成本以及技術上的一些障礙。

我們先看生產以及儲氫方面的技術障礙。

首先是制氫。目前全球主流的選擇是石化原料制氫和化工原料制氫,主要原因在于石化原料制氫和化工原料制氫的成本較低,具有盈利空間。

從當前技術、資源條件來看,我國主要采用石化原料制氫法,在過程中,二氧化碳的排放水平較高。不過可以引入二氧化碳捕捉技術(CCS),以降低碳排放。不過很明顯,這種方式是不可持續的,解決不了環境與能源的矛盾。

當前制氫技術比較發達的日本,主要采用的制氫方法就是電解水制氫。這是最清潔、最可持續的制氫方式,并且是未來制氫的發展的重要方向。但這種制氫技術當前最主要的障礙同樣是成本問題以及制造效率。

再者是儲氫。氫是所有元素中最輕的,在常溫常壓下為氣態,密度僅為0.0899kg/m3,是水的萬分之一,因此其高密度儲存一直是一個世界級難題。

燃料電池儲氫方式主要包括高壓儲氫、液態儲氫以及儲氫材料儲氫,目前燃料電池汽車儲氫的主流技術是高壓儲氫。不過這種方式能耗較高、傳統鋼瓶儲氫時儲氫密度難以達到要求。

最后則是加氫站的建設。這是燃料電池行業目前迫切需要解決的問題。從世界范圍看,截至2017年底,全球運行的加氫站328座,亞洲119座,歐洲139座,北美68座。其中,日本91座,德國45座,美國40座。到2018年底,國內共建成加氫站12座并投入運營,在建的加氫站33座。這一數字距離2020年目標建成100座仍相差較大。

建設成本高企也是企業不愿投入加氫站的重要原因,目前一座可供10輛燃料電池公交車使用的加氫站,建設費用大約為800萬元。

這些問題在一定程度上推高了燃料電池的成本,再加上燃料電池主要核心部件造價昂貴,遠遠超過了鋰電池車和燃油車。

據美國能源部最新數據顯示,以上文提到的80kW質子交換膜燃料電池系統為例,2017年,每生產1000套燃料電池,燃料電池系統(包括燃料電池電堆、高壓儲氫罐、升壓變頻器、電動機、動力控制單元等)的成本達到179美元/kW,其中電堆成本為118美元/kW;而每生產1萬套燃料電池,燃料電池系統成本為79美元/kW,其中電堆成本為39美元/kW。

這說明,產量越大,成本降低幅度越大。根據機構研報測算,若年產量達到5萬臺,燃料電池電堆成本可降至10萬元以下,整車成本可降至30萬元以下。

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圖:80kW燃料電池系統成本曲線

另一方面,在氫燃料發電的過程中,對含鉑催化劑的需求非常大,但鉑金作為貴金屬,價格非常高昂。不過隨著技術進步,豐田的技術已經將催化劑鉑含量降低到燃油車的2倍左右。目前,豐田的燃料電池車Mirai每輛車用鉑20g,約合0.17g/kW。

而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。在這個層面,中國燃料電池行業對于原料的依賴還有更多的持續工作要做。

燃料電池產業鏈

可以看出,燃料電池汽車行業正在被寄予厚望,雖然成本和技術上仍有障礙,但總的來說正在逐步突破中。而目前,中國的燃料電池市場也已經擁有了較為完整的產業鏈。

前文我們提到了,質子交換膜燃料電池(PEMFC)是目前燃料電池汽車的首選。這種電池的產業鏈涉及上中下游多個環節:

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以下我們介紹幾個相對重要的環節和公司:

1)燃料電池堆(上游)

燃料電池堆主要由膜電極和雙極板構成,其中膜電極是氫燃料電池的核心部件,其成本占據電堆總成本的60%以上,膜電極的技術和生產不僅決定電堆的使用條件和壽命,同時也決定電堆的成本和燃料電池的推廣使用。

這里值得一提的是上市公司雄韜股份,這家公司從今年年初開始率先于燃料電池板塊股價起漲且漲幅最大,或許就與其涉足質子交換膜有關。

這家公司在建的燃料電池產能是全國第一,不管是電堆、膜電極、雙極板、催化劑都是自己生產,膜電極還出口到普拉格。并且在武漢和大同擁有3個在建和建成了的加氫站。

在工信部2018年推薦的燃料汽車排名第三(截至10月份)。這時離這家公司轉型才過去1年多。

而目前國際上燃料電池堆的龍頭企業要屬加拿大的巴拉德和Hydrogenics。值得注意的是,2018年8月中國上市公司濰柴動力與巴拉德達成戰略性合作,投資1.63億美元持有巴拉德19.9%的股權,成為巴拉德第一大股東。

2)加氫站(下游)

正如前文所說,發展燃料電池汽車,必須先啟動大規模的加氫站建設。而鋰電池汽車與公共充電站的發展并不同步,因為車主都在家充電,導致充電樁的建設進度嚴重滯后。

所以加氫站行業將在燃料電池產業發展中最先啟動,最早受益。在最近出臺的燃料電池政策中,直指加氫站的原因就在于此。

該行業可以關注厚樸股份。厚普股份主營業務為天然氣汽車加氣站設備及信息化集成監管系統的研發、設計、生產、銷售和服務。

【總結】

綜上,相比于鋰電池,使用燃料電池的電動車擁有性能更高更環保的優勢,是未來新能源汽車的有力競爭者。另就政府目前制定的規劃,該行業擁有極大的增長空間。

不過目前制約氫燃料汽車發展的主要障礙是電堆、生產儲運氫的技術和成本問題,部分環節還處于技術突破與產業化應用階段。但是也在不斷引進技術加快突破中。

但就目前情況看,在氫燃料電池汽車這個被認為是人類出行終極解決方案的市場領域,想要與鋰電池正面對抗,仍需要交給市場和時間判斷。

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