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        燃料电池风起2021:一个超越锂电的新能源“高维战场”

        来源:锦缎 浏览次数:6786 发布日期:2021-01-11

        电影《伊莎拉贝》中,有一句经典的粤语台词:“无只「劳」,D人唔喺睇唔起你,喺睇你唔到。”(出来不戴劳力士,别人不是看不起你,是根本看不见你)

        图1:电影《伊莎拉贝》剧照,来源网络

        新能源车圈子里的鄙视链也是同样道理:

        作为一般车企,根本就谈不上是不是被埃隆·马斯克(Elon Musk)看不起,大多时候是完全看不到而已。

        图2:大众和特斯拉高管会面,来源网络

        相反,凡是被马斯克开了群嘲,被马斯克瞧不起的公司,都至少从某个层面证明了自己有独特价值:

        比如,被马斯克嘲笑产品“不行”的比亚迪(SZ:002594),市值已经站上5000亿,磷酸铁锂刀片电池搞得如火如荼。甚至被钢铁侠暗讽抄袭的小鹏汽车(NYSE:XPEV),市值一度也超过了4000亿人民币。

        图3:马斯克推上怼小鹏,来源网络

        对投资者来说必须要意识到一个问题:能够进入马斯克的叙事话语体系,预示着未来可能的更大价值,你需要先从被马斯克“看不见”,到被马斯克“看不起”,接下来才有机会被马斯克“看不懂”和被马斯克“追不上”。

        在所有被马斯克开了群嘲名单的新能源对手中,丰田Mirai及其代表的燃料电池路线,是被钢铁侠喷的最狠的:

        图4:漂亮的Mirai,来源网络

        丰田已经推出了首款氢燃料电池Mirai,该车续航里程达到650公里,远远超过当前纯电动车市场续航里程最长的ModelS,在美国售价也仅为40万人民币,与ModelS入门版价格几乎平起平坐,这让马斯克坐不住了。

        在2015年的一次访谈中,马斯克对氢燃料电池提出2点挑战:马斯克担忧氢气缺乏基础设施,以及氢产生于不可再生的化石燃料制造。

        在2019年特斯拉的股东大会上,马斯克为了喷燃料电池,更是玩起了谐音梗:

        Fuel Cell(燃料电池)实际指的是Fool Cell(蠢货电池),是“一大堆垃圾”;然后马斯克说说,燃料电池汽车的想法是“令人震惊的愚蠢”,“根本不可能成功”。

        在马斯克的叙事体系里,中国造车新势力大多属于抄货;而丰田燃料电池则是完全另一个星球的怪物,要彻底打爆批臭。

        超越锂电池的新能源“高维战场”

        钢铁侠对中日新能源路线的嘲讽等级高下立判,反映了对中日对手的两种截然不同的态度。

        对马斯克来说,那些依托中国市场,像素级模仿特斯拉的对手,虽然来势汹汹,但短期内还不会构成威胁。

        图5:小鹏汽车,来源网络

        而且,马斯克有理由认为,如果中国车企只是复刻EV路线,那你最多做个老二,还不一定能坐稳,而且也从另一个角度成功地帮助特斯拉把市场不断做大,未来只等特斯来前来收割。

        而独辟蹊径的丰田开辟燃料电池高维战场,却从另一个层面形成了令马斯克坐立不安的威胁。

        从创立开始,特斯拉(NASDAQ:TSLA)一路横扫全无敌,除了马斯克是个天才这个显而易见的原因之外,更重要的是,电动车这个赛道,符合时代对于低碳环保低排放的要求。

        尽管时至今日,从总的经济账来看,电动车还很难说的上比汽油车好多少:电动车市场仍然需要大量资本开支来建设充电站和电池工厂,同时也花费了难以想象的天量补贴来培育消费者市场;

        但是从各国政府和社会态度看,投资低碳环保电动车企业,已成天然的正确,凡是投身新能源车的企业,自带了融资优势,规模可以迅速扩大。

        特斯拉就是凭借政府环保补贴,美国资本市场低成本融资优势,以及无穷无尽的看好特斯拉的环保资本来帮助打造基础设施,加上马斯克的天赋和运气,才成功打造了史上市值最大的新能源车巨头。

        在这场成功中,马斯克的天赋和运气占了三分,电动车赛道自带的环保IP光环占了七分,两者缺一不可。

        而Mirai所在的燃料电池赛道恰恰拥有这一切:

        燃料电池加氢站,可以凭借东亚基因的超强基建效率,无限复制;而燃料电池车制造端则可以依赖丰田低成本大规模制造能力。而从社会影响看,燃料电池排放效率和环保程度甚至要比电动车还高,更容易受到社会追捧。

        也就是说,如果同样拿到惊人的补贴和基础设施的投资,燃料电池很有可能会复刻特斯拉的成功道路。

        不难想象,如果一旦凭借环保IP起势,丰田Mirai所在的赛道所很有可能会是特斯拉最大的对手。

        这里容笔者以小人之心度君子之腹:马斯克疯狂群嘲的主要目的是为了带舆论,不让资本方轻易聚焦燃料电池这个领域。

        优势:简单而优美的工作原理

        与马斯克铁嘴独断,把燃料电池打倒在地再踏上一只脚的看法不同,在2017年全球1000名汽车行业的高管问卷调查中,众多见过大场面的高管们的结论是:

        尽管目前氢燃料电池成本还很高,但氢燃料电池技术将从经济上最终超越电池驱动技术。

        燃料电池之所以会获得众多汽车高管的赞同,主要是因为燃料电池的工作原理,简单优美到难以想象。

        氢分子进入燃料电池的阳极,与覆盖在阳极上的催化剂反应,释放电子形成带正电荷的H+,穿过电解液达到阴极,电子流入电路,形成电流,产生电能;阴极催化剂使H+与空气中的氧气,结合成水。全程只有电和水作为排放。  

        图6:来源网络

        这种简单而优美的工作原理,导致燃料电池从环境影响结果看一枝独秀:

        1、 排放清洁:

        液态氢和氧气通过燃料电池产生能量,驱动汽车前进,只生成水,既不会有汽油不完全燃烧产生的废气,也没有气候变暖元凶的二氧化碳排放,也不像锂电池那样从生产到回收都有污染。

        2、车体更轻:

        比起汽油,氢消耗的燃料总重量要小很多,因此氢燃料电池车只需要装备很小重量的燃料电池就已经足够了,而电动车的重量问题一直都在困扰汽车工程界。

        3、补能耗时更短:

        比起电动车充电时间动辄9小时,氢燃料充电时间堪比汽油车型,只需要3分钟就可获得500公里以上的综合里程。

        4、能耗更低:

        在美国环保局循环之下,2016款丰田Mirai在满箱情况下,巡航里程为502公里,等效能耗为3.6L每百公里,是目前的汽油动力汽车效率三倍以上,对比纯电动车,这样的消耗水平也毫不逊色。

        拥有以上诸多优势,燃料电池汽车显然会被诸多造车巨头高管寄予厚望:说白了,只要钱到位,燃料电池车与汽油车、电动车三分天下亦可徐徐图之。

        槽点:高成本和看不见的污染

        当然,一切看上去非常美好,但是没有实现量产的技术路径,从底层逻辑看都有跳不开的大坑,燃料电池也不例外。

        历史上看,氢气作为汽车燃料已经有了200多年的历史,但由于氢气安全性和能量密度较低,氢气作为内燃机燃料并没有表现出太强优越性。

        而燃料电池本身也并不是一个新产物,1839年威尔士科学家威廉格罗夫发明出了燃料电池的原型,在20世纪70年代,石油危机推动了氢燃料电池在汽车上的应用。多年研发之后,丰田2014年推出了全球第一辆燃料电池车,但到2019年全球燃料电池车也只卖了10490辆。

        可以想象,尽管燃料电池技术路径早已成熟,样板车也出现多年,但始终没有推广成功,主要是经济挑战。

        首先,燃料电池车需要像汽油车一样加氢。这里就面临前文中马斯克提到的第一个问题:缺乏足够基础设施。

        图7:来源网络

        第一,比电动车现在充电排队情况更夸张的是,燃料电池的加氢站基础设施更不完善。

        根据 H2stations.org 发布的全球加氢站年度评估报告,截至2019年底,全球加氢站保有量接近450座。其中,日本加氢站116座,处于全球领先地位,德国紧随其后,拥有加氢站81座;美国目前运行的加氢站为63座;值得注意的是,中国加氢站数量迅速增加, 截至2020年1月已建成61座;此外,韩国加氢站保有量30座。

        这个数量级与充电桩比起来就相形见绌了。据统计,截至2020年6月底,仅中国全国各类充电桩保有量达132.2万个,其中公共充电桩55.8万个,数量位居全球首位。

        因此,有限数量的加氢站限制了燃料电池的适用范围:虽然理论上讲,燃料电池可以广泛应用于各种交通工具,但火车,无人机,电动自行车等工具,目前仍然处于早期开发阶段,只有不太依赖加氢站密度的商用车就成了氢动力应用主战场。

        其次,基础设施的缺乏恰恰是由于氢气制备成本居高不下。加氢的成本还远远高于加油,目前还离不开政府补贴。

        图8:加氢站建设成本组成

        如上图,一个加氢站成本接近1200万人民币,而一个加油站成本只有200万人民币左右。依据补贴政策,在每个加氢站上的补贴成本就要高达400万人民币。想要降低加氢成本,必须要有巨大体量摊低成本。

        而且除此之外,每台燃料电池货车补贴金额也居高不下,一辆轻型货车在2019补贴金额上限30万每车。这个政策引导同样是要前期补贴,后期随着规模扩大逐渐把成本降下来。  

        图9:补贴金额

        现阶段氢能源车产量大约为每年1000辆,这一产量之下,电池成本大约为每千瓦180美元,制造一个100千瓦电堆成本12.6万元,再加上储氢罐,动力电池等成本,一套氢能源车动力总成价格接近20万。

        而燃料电池系统成本占燃料电池车总成本接近64%,很简单,如果产量进一步扩大,电堆成本可以下降到39美元每千瓦,仅为目前的21%,随着行业进入规模化生产,电堆成本将进入快速下降轨道。

        当然,目前看燃料电池补贴只要不退坡,购置燃料电池车的成本还是很有竞争力:

        如果到 2020 年补贴不退坡,燃料电池动力总成成本下降 50%,氢气 30 元/kg,燃料电池物流车全生命周期成本相对燃油物流车低 67%;

        到 2025 年地补完全退坡,燃料电池动力总成成本下降 90%,氢气 28 元/kg,燃料电池物流车全生命周期成本相对燃油物流车低 61%。 

        在国家政策坚持不懈的补贴之下,长期看,加氢站的成本随着规模扩大也可以进一步降低,全球应对气候变化的坚强决心,是在这个问题上持续烧钱的必要保证。

        在这个问题上最好的历史案例,恰恰是吃尽红利的特斯拉:

        图10:特斯拉上海超级工厂,来源网络

        在中国基础设施高效率的保证下,上海超级工厂在最短时间内竣工,而中国市场大门敞开已经成了特斯拉市值的坚强保证,政府部门在新能源上的长期扶持,都从历史上证明了,基础设施缺口从来都不是问题——钱能解决的问题都不是问题。

        所以,马斯克指责燃料电池没有基础设施,完全没有道理:电动车的基础设施本身也是在政府补贴之下从无到有,加氢站同样可以复制这条路径。

        其次,制氢工艺并不环保。这就涉及到马斯克说的第二个问题,认为氢产生于不可再生的化石燃料制造。

        获取氢气的方法,主要有煤制氢、天然气制氢、石油制氢、工业副产气制氢和电解水制氢等五种技术路线。其中,煤制氢、天然气制氢、石油制氢统称“化石能源制氢”或者“化石燃料制氢”。

        以下是几种获氢的方案简单分析:

        目前占主导地位的两种制氢工艺分别为天然气重整制氢和煤炭气化制氢,这两者也是制氢成本最低、最成熟的技术,但会带来大量碳排放,其排放量约占全球总碳排放量的2.2%。

        其中水煤气法制氢成本最低,适用规模大,但是二氧化碳排放量最高,且所产生氢气含硫量高。

        石油和天然气蒸汽重整制氢的成本次之,约为0.7~1.6元/Nm3,能量转化率高达72%以上,但同样会产生大量碳排放,未来可以考虑通过碳捕捉技术减少碳排放;

        虽然这两种方案制氢成本很低,但这个问题滑稽之处在于:如果用高碳排放的化石燃料制氢燃料,然后再加氢站加氢,宣称自己是低碳出行,看上去总有那么一点点违和。

        从这个角度说,马斯克所言不无道理,不过,这个问题也不是完全没有解决方案。 

        如果用水电解法制氢,虽然当下成本最高,在2.5~3.5元/Nm3之间,但成本在不断降低,碳排放量低,且在应用水力、潮汐、风能的情况下能量转化率高达70%以上。可以想象,如果未来与太阳能或风能结合,水电解法制氢将成为主流路线。

        图11:来源网络

        在美国加州,将加油站做可再生能源延展,搭建风机和太阳能光板,在加油站直接电解水制氢,无需大幅扩建,这个线路已经大行其道,随着规模扩大,可以不断降低电解氢成本,这已经是当下主要的解决方案。

        还是那句话,钢铁侠并不是不明白这件事有技术解决的方案——非不能也,实不为也。电动车和燃料电池车,路线上各为其主,钢铁侠瞧不起燃料电池同样是个理性的选择。

        风起2021

        很明显,燃料电池车比电动车产业链还处在更早期的商业化阶段,参照业绩还不能够判断任何一家燃料电池公司的价值。

        不过,我们可以参照上一次被马斯克看不起的资产组合的表现:

        ◆中国造车新势力蔚来理想、小鹏和比亚迪,市值表现无需多言;

        ◆美股燃料电池的巴拉德动力(NASDAQ:BLDP)和尼古拉卡车,也都在一年内涨了10倍;

        ◆A股燃料电池发动机核心资产亿华通(SH:688339)在过去几个月中市值翻倍。

        我们可以看出,这些前后被钢铁侠diss过的资产组合,都有一些共同点,他们多多少少都做对了一些事情:

        如果中国未来是最大的电动车市场,那么造车新势力和比亚迪都已经占据了很好的位置;

        而如果燃料电池未来是区别于电动车和燃油车的第三条道路,那么巴拉德和尼古拉卡车都有潜力变成未来的小特斯拉。而一旦中国在产业政策上加大药量,亿华通的规模效应到来之后,直接可以降低成本,走上量产之路。

        很简单,亿华通等本土企业自带的核心的硬逻辑是帮助这些公司实现市值高速增长的底层代码,而钢铁侠的瞧不起并不能改变它们的基本面。

        当然,目前看,对多数A股燃料电池企业来说,对他们的投资多多少少还带有风险投资的性质:一旦燃料电池的美好未来实现,目前的估值还有很大的增长空间,但这些公司最终能不能构成经济性良好的生意模式也还需要打一个问号。

        不过,回溯马斯克看不起组合,给我们A股投资者的启示是:对投资者来说,对行业前沿的变动保持敏感,才是最重要的。下一次,当钢铁侠开始diss某些公司的时候,投资者应当竖起耳朵,也许,那就是下一轮最大的风口。

        标签:  燃料电池
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