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燃料電池風起2021:一個超越鋰電的新能源“高維戰(zhàn)場”

2021-01-08 08:32:46 錦緞研究院

本文基于公開資料撰寫,僅作為信息交流之用,不構(gòu)成任何投資建議。

電影《伊莎拉貝》中,有一句經(jīng)典的粵語臺詞:“無只「勞」,D人唔喺睇唔起你,喺睇你唔到。”(出來不戴勞力士,別人不是看不起你,是根本看不見你)

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 圖1:電影《伊莎拉貝》劇照,來源網(wǎng)絡(luò)

新能源車圈子里的鄙視鏈也是同樣道理:

作為一般車企,根本就談不上是不是被埃隆馬斯克(Elon Musk)看不起,大多時候是完全看不到而已。

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 圖2:大眾和特斯拉高管會面,來源網(wǎng)絡(luò)

相反,凡是被馬斯克開了群嘲,被馬斯克瞧不起的公司,都至少從某個層面證明了自己有獨特價值:

比如,被馬斯克嘲笑產(chǎn)品“不行”的比亞迪(SZ:002594),市值已經(jīng)站上5000億,磷酸鐵鋰刀片電池搞得如火如荼。甚至被鋼鐵俠暗諷抄襲的小鵬汽車(NYSE:XPEV),市值一度也超過了4000億人民幣。

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 圖3:馬斯克推上懟小鵬,來源網(wǎng)絡(luò)

對投資者來說必須要意識到一個問題:能夠進入馬斯克的敘事話語體系,預(yù)示著未來可能的更大價值,你需要先從被馬斯克“看不見”,到被馬斯克“看不起”,接下來才有機會被馬斯克“看不懂”和被馬斯克“追不上”。

在所有被馬斯克開了群嘲名單的新能源對手中,豐田Mirai及其代表的燃料電池路線,是被鋼鐵俠噴的最狠的:

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 圖4:漂亮的Mirai,來源網(wǎng)絡(luò)

豐田已經(jīng)推出了首款氫燃料電池Mirai,該車續(xù)航里程達到650公里,遠遠超過當前純電動車市場續(xù)航里程最長的ModelS,在美國售價也僅為40萬人民幣,與ModelS入門版價格幾乎平起平坐,這讓馬斯克坐不住了。

在2015年的一次訪談中,馬斯克對氫燃料電池提出2點挑戰(zhàn):馬斯克擔憂氫氣缺乏基礎(chǔ)設(shè)施,以及氫產(chǎn)生于不可再生的化石燃料制造。

在2019年特斯拉的股東大會上,馬斯克為了噴燃料電池,更是玩起了諧音梗:

Fuel Cell(燃料電池)實際指的是Fool Cell(蠢貨電池),是“一大堆垃圾”;然后馬斯克說說,燃料電池汽車的想法是“令人震驚的愚蠢”,“根本不可能成功”。

在馬斯克的敘事體系里,中國造車新勢力大多屬于抄貨;而豐田燃料電池則是完全另一個星球的怪物,要徹底打爆批臭。

01

超越鋰電池的新能源“高維戰(zhàn)場”

鋼鐵俠對中日新能源路線的嘲諷等級高下立判,反映了對中日對手的兩種截然不同的態(tài)度。

對馬斯克來說,那些依托中國市場,像素級模仿特斯拉的對手,雖然來勢洶洶,但短期內(nèi)還不會構(gòu)成威脅。

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 圖5:小鵬汽車,來源網(wǎng)絡(luò)

而且,馬斯克有理由認為,如果中國車企只是復(fù)刻EV路線,那你最多做個老二,還不一定能坐穩(wěn),而且也從另一個角度成功地幫助特斯拉把市場不斷做大,未來只等特斯來前來收割。

而獨辟蹊徑的豐田開辟燃料電池高維戰(zhàn)場,卻從另一個層面形成了令馬斯克坐立不安的威脅。

從創(chuàng)立開始,特斯拉(NASDAQ:TSLA)一路橫掃全無敵,除了馬斯克是個天才這個顯而易見的原因之外,更重要的是,電動車這個賽道,符合時代對于低碳環(huán)保低排放的要求。

盡管時至今日,從總的經(jīng)濟賬來看,電動車還很難說的上比汽油車好多少:電動車市場仍然需要大量資本開支來建設(shè)充電站和電池工廠,同時也花費了難以想象的天量補貼來培育消費者市場;

但是從各國政府和社會態(tài)度看,投資低碳環(huán)保電動車企業(yè),已成天然的正確,凡是投身新能源車的企業(yè),自帶了融資優(yōu)勢,規(guī)??梢匝杆贁U大。

特斯拉就是憑借政府環(huán)保補貼,美國資本市場低成本融資優(yōu)勢,以及無窮無盡的看好特斯拉的環(huán)保資本來幫助打造基礎(chǔ)設(shè)施,加上馬斯克的天賦和運氣,才成功打造了史上市值最大的新能源車巨頭。

在這場成功中,馬斯克的天賦和運氣占了三分,電動車賽道自帶的環(huán)保IP光環(huán)占了七分,兩者缺一不可。

而Mirai所在的燃料電池賽道恰恰擁有這一切:

燃料電池加氫站,可以憑借東亞基因的超強基建效率,無限復(fù)制;而燃料電池車制造端則可以依賴豐田低成本大規(guī)模制造能力。而從社會影響看,燃料電池排放效率和環(huán)保程度甚至要比電動車還高,更容易受到社會追捧。

也就是說,如果同樣拿到驚人的補貼和基礎(chǔ)設(shè)施的投資,燃料電池很有可能會復(fù)刻特斯拉的成功道路。

不難想象,如果一旦憑借環(huán)保IP起勢,豐田Mirai所在的賽道所很有可能會是特斯拉最大的對手。

這里容筆者以小人之心度君子之腹:馬斯克瘋狂群嘲的主要目的是為了帶輿論,不讓資本方輕易聚焦燃料電池這個領(lǐng)域。

02

優(yōu)勢:簡單而優(yōu)美的工作原理

與馬斯克鐵嘴獨斷,把燃料電池打倒在地再踏上一只腳的看法不同,在2017年全球1000名汽車行業(yè)的高管問卷調(diào)查中,眾多見過大場面的高管們的結(jié)論是:

盡管目前氫燃料電池成本還很高,但氫燃料電池技術(shù)將從經(jīng)濟上最終超越電池驅(qū)動技術(shù)。

燃料電池之所以會獲得眾多汽車高管的贊同,主要是因為燃料電池的工作原理,簡單優(yōu)美到難以想象。

氫分子進入燃料電池的陽極,與覆蓋在陽極上的催化劑反應(yīng),釋放電子形成帶正電荷的H+,穿過電解液達到陰極,電子流入電路,形成電流,產(chǎn)生電能;陰極催化劑使H+與空氣中的氧氣,結(jié)合成水。全程只有電和水作為排放。

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 圖6:來源網(wǎng)絡(luò)

這種簡單而優(yōu)美的工作原理,導(dǎo)致燃料電池從環(huán)境影響結(jié)果看一枝獨秀:

1、 排放清潔:

液態(tài)氫和氧氣通過燃料電池產(chǎn)生能量,驅(qū)動汽車前進,只生成水,既不會有汽油不完全燃燒產(chǎn)生的廢氣,也沒有氣候變暖元兇的二氧化碳排放,也不像鋰電池那樣從生產(chǎn)到回收都有污染。

2、車體更輕:

比起汽油,氫消耗的燃料總重量要小很多,因此氫燃料電池車只需要裝備很小重量的燃料電池就已經(jīng)足夠了,而電動車的重量問題一直都在困擾汽車工程界。

3、補能耗時更短:

比起電動車充電時間動輒9小時,氫燃料充電時間堪比汽油車型,只需要3分鐘就可獲得500公里以上的綜合里程。

4、能耗更低:

在美國環(huán)保局循環(huán)之下,2016款豐田Mirai在滿箱情況下,巡航里程為502公里,等效能耗為3.6L每百公里,是目前的汽油動力汽車效率三倍以上,對比純電動車,這樣的消耗水平也毫不遜色。

擁有以上諸多優(yōu)勢,燃料電池汽車顯然會被諸多造車巨頭高管寄予厚望:說白了,只要錢到位,燃料電池車與汽油車、電動車三分天下亦可徐徐圖之。

03

槽點:高成本和看不見的污染

當然,一切看上去非常美好,但是沒有實現(xiàn)量產(chǎn)的技術(shù)路徑,從底層邏輯看都有跳不開的大坑,燃料電池也不例外。

歷史上看,氫氣作為汽車燃料已經(jīng)有了200多年的歷史,但由于氫氣安全性和能量密度較低,氫氣作為內(nèi)燃機燃料并沒有表現(xiàn)出太強優(yōu)越性。

而燃料電池本身也并不是一個新產(chǎn)物,1839年威爾士科學家威廉格羅夫發(fā)明出了燃料電池的原型,在20世紀70年代,石油危機推動了氫燃料電池在汽車上的應(yīng)用。多年研發(fā)之后,豐田2014年推出了全球第一輛燃料電池車,但到2019年全球燃料電池車也只賣了10490輛。

可以想象,盡管燃料電池技術(shù)路徑早已成熟,樣板車也出現(xiàn)多年,但始終沒有推廣成功,主要是經(jīng)濟挑戰(zhàn)。

首先,燃料電池車需要像汽油車一樣加氫。這里就面臨前文中馬斯克提到的第一個問題:缺乏足夠基礎(chǔ)設(shè)施。

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 圖7:來源網(wǎng)絡(luò)

第一,比電動車現(xiàn)在充電排隊情況更夸張的是,燃料電池的加氫站基礎(chǔ)設(shè)施更不完善。

根據(jù) H2stations.org 發(fā)布的全球加氫站年度評估報告,截至2019年底,全球加氫站保有量接近450座。其中,日本加氫站116座,處于全球領(lǐng)先地位,德國緊隨其后,擁有加氫站81座;美國目前運行的加氫站為63座;值得注意的是,中國加氫站數(shù)量迅速增加, 截至2020年1月已建成61座;此外,韓國加氫站保有量30座。

這個數(shù)量級與充電樁比起來就相形見絀了。據(jù)統(tǒng)計,截至2020年6月底,僅中國全國各類充電樁保有量達132.2萬個,其中公共充電樁55.8萬個,數(shù)量位居全球首位。

因此,有限數(shù)量的加氫站限制了燃料電池的適用范圍:雖然理論上講,燃料電池可以廣泛應(yīng)用于各種交通工具,但火車,無人機,電動自行車等工具,目前仍然處于早期開發(fā)階段,只有不太依賴加氫站密度的商用車就成了氫動力應(yīng)用主戰(zhàn)場。

其次,基礎(chǔ)設(shè)施的缺乏恰恰是由于氫氣制備成本居高不下。加氫的成本還遠遠高于加油,目前還離不開政府補貼。

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 圖8:加氫站建設(shè)成本組成

如上圖,一個加氫站成本接近1200萬人民幣,而一個加油站成本只有200萬人民幣左右。依據(jù)補貼政策,在每個加氫站上的補貼成本就要高達400萬人民幣。想要降低加氫成本,必須要有巨大體量攤低成本。

而且除此之外,每臺燃料電池貨車補貼金額也居高不下,一輛輕型貨車在2019補貼金額上限30萬每車。這個政策引導(dǎo)同樣是要前期補貼,后期隨著規(guī)模擴大逐漸把成本降下來。

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 圖9:補貼金額

現(xiàn)階段氫能源車產(chǎn)量大約為每年1000輛,這一產(chǎn)量之下,電池成本大約為每千瓦180美元,制造一個100千瓦電堆成本12.6萬元,再加上儲氫罐,動力電池等成本,一套氫能源車動力總成價格接近20萬。

而燃料電池系統(tǒng)成本占燃料電池車總成本接近64%,很簡單,如果產(chǎn)量進一步擴大,電堆成本可以下降到39美元每千瓦,僅為目前的21%,隨著行業(yè)進入規(guī)?;a(chǎn),電堆成本將進入快速下降軌道。

當然,目前看燃料電池補貼只要不退坡,購置燃料電池車的成本還是很有競爭力:

如果到 2020 年補貼不退坡,燃料電池動力總成成本下降 50%,氫氣 30 元/kg,燃料電池物流車全生命周期成本相對燃油物流車低 67%;

到 2025 年地補完全退坡,燃料電池動力總成成本下降 90%,氫氣 28 元/kg,燃料電池物流車全生命周期成本相對燃油物流車低 61%。

在國家政策堅持不懈的補貼之下,長期看,加氫站的成本隨著規(guī)模擴大也可以進一步降低,全球應(yīng)對氣候變化的堅強決心,是在這個問題上持續(xù)燒錢的必要保證。

在這個問題上最好的歷史案例,恰恰是吃盡紅利的特斯拉:

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 圖10:特斯拉上海超級工廠,來源網(wǎng)絡(luò)

在中國基礎(chǔ)設(shè)施高效率的保證下,上海超級工廠在最短時間內(nèi)竣工,而中國市場大門敞開已經(jīng)成了特斯拉市值的堅強保證,政府部門在新能源上的長期扶持,都從歷史上證明了,基礎(chǔ)設(shè)施缺口從來都不是問題——錢能解決的問題都不是問題。

所以,馬斯克指責燃料電池沒有基礎(chǔ)設(shè)施,完全沒有道理:電動車的基礎(chǔ)設(shè)施本身也是在政府補貼之下從無到有,加氫站同樣可以復(fù)制這條路徑。

其次,制氫工藝并不環(huán)保。這就涉及到馬斯克說的第二個問題,認為氫產(chǎn)生于不可再生的化石燃料制造。

獲取氫氣的方法,主要有煤制氫、天然氣制氫、石油制氫、工業(yè)副產(chǎn)氣制氫和電解水制氫等五種技術(shù)路線。其中,煤制氫、天然氣制氫、石油制氫統(tǒng)稱“化石能源制氫”或者“化石燃料制氫”。

以下是幾種獲氫的方案簡單分析:

目前占主導(dǎo)地位的兩種制氫工藝分別為天然氣重整制氫和煤炭氣化制氫,這兩者也是制氫成本最低、最成熟的技術(shù),但會帶來大量碳排放,其排放量約占全球總碳排放量的2.2%。

其中水煤氣法制氫成本最低,適用規(guī)模大,但是二氧化碳排放量最高,且所產(chǎn)生氫氣含硫量高。

石油和天然氣蒸汽重整制氫的成本次之,約為0.7~1.6元/Nm3,能量轉(zhuǎn)化率高達72%以上,但同樣會產(chǎn)生大量碳排放,未來可以考慮通過碳捕捉技術(shù)減少碳排放;

雖然這兩種方案制氫成本很低,但這個問題滑稽之處在于:如果用高碳排放的化石燃料制氫燃料,然后再加氫站加氫,宣稱自己是低碳出行,看上去總有那么一點點違和。

從這個角度說,馬斯克所言不無道理,不過,這個問題也不是完全沒有解決方案。

如果用水電解法制氫,雖然當下成本最高,在2.5~3.5元/Nm3之間,但成本在不斷降低,碳排放量低,且在應(yīng)用水力、潮汐、風能的情況下能量轉(zhuǎn)化率高達70%以上??梢韵胂?,如果未來與太陽能或風能結(jié)合,水電解法制氫將成為主流路線。

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 圖11:來源網(wǎng)絡(luò)

在美國加州,將加油站做可再生能源延展,搭建風機和太陽能光板,在加油站直接電解水制氫,無需大幅擴建,這個線路已經(jīng)大行其道,隨著規(guī)模擴大,可以不斷降低電解氫成本,這已經(jīng)是當下主要的解決方案。

還是那句話,鋼鐵俠并不是不明白這件事有技術(shù)解決的方案——非不能也,實不為也。電動車和燃料電池車,路線上各為其主,鋼鐵俠瞧不起燃料電池同樣是個理性的選擇。

04

風起2021

很明顯,燃料電池車比電動車產(chǎn)業(yè)鏈還處在更早期的商業(yè)化階段,參照業(yè)績還不能夠判斷任何一家燃料電池公司的價值。

不過,我們可以參照上一次被馬斯克看不起的資產(chǎn)組合的表現(xiàn):

中國造車新勢力蔚來,理想、小鵬和比亞迪,市值表現(xiàn)無需多言;

美股燃料電池的巴拉德動力(NASDAQ:BLDP)和尼古拉卡車,也都在一年內(nèi)漲了10倍;

A股燃料電池發(fā)動機核心資產(chǎn)億華通(SH:688339)在過去幾個月中市值翻倍。

我們可以看出,這些前后被鋼鐵俠diss過的資產(chǎn)組合,都有一些共同點,他們多多少少都做對了一些事情:

如果中國未來是最大的電動車市場,那么造車新勢力和比亞迪都已經(jīng)占據(jù)了很好的位置;

而如果燃料電池未來是區(qū)別于電動車和燃油車的第三條道路,那么巴拉德和尼古拉卡車都有潛力變成未來的斯拉。而一旦中國在產(chǎn)業(yè)政策上加大藥量,億華通的規(guī)模效應(yīng)到來之后,直接可以降低成本,走上量產(chǎn)之路。

很簡單,億華通等本土企業(yè)自帶的核心的硬邏輯是幫助這些公司實現(xiàn)市值高速增長的底層代碼,而鋼鐵俠的瞧不起并不能改變它們的基本面。

當然,目前看,對多數(shù)A股燃料電池企業(yè)來說,對他們的投資多多少少還帶有風險投資的性質(zhì):一旦燃料電池的美好未來實現(xiàn),目前的估值還有很大的增長空間,但這些公司最終能不能構(gòu)成經(jīng)濟性良好的生意模式也還需要打一個問號。

不過,回溯馬斯克看不起組合,給我們A股投資者的啟示是:對投資者來說,對行業(yè)前沿的變動保持敏感,才是最重要的。下一次,當鋼鐵俠開始diss某些公司的時候,投資者應(yīng)當豎起耳朵,也許,那就是下一輪最大的風口。




責任編輯: 李穎

標簽:燃料電池,燃料電池加氫站