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    燃料電池風起2021:一個超越鋰電的新能源“高維戰場”

    來源:錦緞 瀏覽次數:6384 發布日期:2021-01-11

    電影《伊莎拉貝》中,有一句經典的粵語臺詞:“無只「勞」,D人唔喺睇唔起你,喺睇你唔到?!保ǔ鰜聿淮鲃诹κ?,別人不是看不起你,是根本看不見你)

    圖1:電影《伊莎拉貝》劇照,來源網絡

    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。

    圖2:大眾和特斯拉高管會面,來源網絡

    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,被馬斯克嘲笑產品“不行”的比亞迪(SZ:002594),市值已經站上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。

    圖3:馬斯克推上懟小鵬,來源網絡

    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:

    圖4:漂亮的Mirai,來源網絡

    豐田已經推出了首款氫燃料電池Mirai,該車續航里程達到650公里,遠遠超過當前純電動車市場續航里程最長的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:馬斯克擔憂氫氣缺乏基礎設施,以及氫產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。

    超越鋰電池的新能源“高維戰場”

    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,但短期內還不會構成威脅。

    圖5:小鵬汽車,來源網絡

    而且,馬斯克有理由認為,如果中國車企只是復刻EV路線,那你最多做個老二,還不一定能坐穩,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場,卻從另一個層面形成了令馬斯克坐立不安的威脅。

    從創立開始,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保低排放的要求。

    盡管時至今日,從總的經濟賬來看,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度看,投資低碳環保電動車企業,已成天然的正確,凡是投身新能源車的企業,自帶了融資優勢,規??梢匝杆贁U大。

    特斯拉就是憑借政府環保補貼,美國資本市場低成本融資優勢,以及無窮無盡的看好特斯拉的環保資本來幫助打造基礎設施,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保IP光環占了七分,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,無限復制;而燃料電池車制造端則可以依賴豐田低成本大規模制造能力。而從社會影響看,燃料電池排放效率和環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設施的投資,燃料電池很有可能會復刻特斯拉的成功道路。

    不難想象,如果一旦憑借環保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域。

    優勢:簡單而優美的工作原理

    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名汽車行業的高管問卷調查中,眾多見過大場面的高管們的結論是:

    盡管目前氫燃料電池成本還很高,但氫燃料電池技術將從經濟上最終超越電池驅動技術。

    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,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,產生電能;陰極催化劑使H+與空氣中的氧氣,結合成水。全程只有電和水作為排放。  

    圖6:來源網絡

    這種簡單而優美的工作原理,導致燃料電池從環境影響結果看一枝獨秀:

    1、 排放清潔:

    液態氫和氧氣通過燃料電池產生能量,驅動汽車前進,只生成水,既不會有汽油不完全燃燒產生的廢氣,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:

    在美國環保局循環之下,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。

    槽點:高成本和看不見的污染

    當然,一切看上去非常美好,但是沒有實現量產的技術路徑,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,氫氣作為內燃機燃料并沒有表現出太強優越性。

    而燃料電池本身也并不是一個新產物,1839年威爾士科學家威廉格羅夫發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用。多年研發之后,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,盡管燃料電池技術路徑早已成熟,樣板車也出現多年,但始終沒有推廣成功,主要是經濟挑戰。

    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:缺乏足夠基礎設施。

    圖7:來源網絡

    第一,比電動車現在充電排隊情況更夸張的是,燃料電池的加氫站基礎設施更不完善。

    根據 H2stations.org 發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。

    這個數量級與充電樁比起來就相形見絀了。據統計,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,數量位居全球首位。

    因此,有限數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階段,只有不太依賴加氫站密度的商用車就成了氫動力應用主戰場。

    其次,基礎設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。

    圖8:加氫站建設成本組成

    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。這個政策引導同樣是要前期補貼,后期隨著規模擴大逐漸把成本降下來。  

    圖9:補貼金額

    現階段氫能源車產量大約為每年1000輛,這一產量之下,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。

    而燃料電池系統成本占燃料電池車總成本接近64%,很簡單,如果產量進一步擴大,電堆成本可以下降到39美元每千瓦,僅為目前的21%,隨著行業進入規?;a,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模擴大也可以進一步降低,全球應對氣候變化的堅強決心,是在這個問題上持續燒錢的必要保證。

    在這個問題上最好的歷史案例,恰恰是吃盡紅利的特斯拉:

    圖10:特斯拉上海超級工廠,來源網絡

    在中國基礎設施高效率的保證下,上海超級工廠在最短時間內竣工,而中國市場大門敞開已經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,基礎設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設施,完全沒有道理:電動車的基礎設施本身也是在政府補貼之下從無到有,加氫站同樣可以復制這條路徑。

    其次,制氫工藝并不環保。這就涉及到馬斯克說的第二個問題,認為氫產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、工業副產氣制氫和電解水制氫等五種技術路線。其中,煤制氫、天然氣制氫、石油制氫統稱“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,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,適用規模大,但是二氧化碳排放量最高,且所產生氫氣含硫量高。

    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,能量轉化率高達72%以上,但同樣會產生大量碳排放,未來可以考慮通過碳捕捉技術減少碳排放;

    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,且在應用水力、潮汐、風能的情況下能量轉化率高達70%以上??梢韵胂?,如果未來與太陽能或風能結合,水電解法制氫將成為主流路線。

    圖11:來源網絡

    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,這個線路已經大行其道,隨著規模擴大,可以不斷降低電解氫成本,這已經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。

    風起2021

    很明顯,燃料電池車比電動車產業鏈還處在更早期的商業化階段,參照業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組合的表現:

    ◆中國造車新勢力蔚來,理想、小鵬和比亞迪,市值表現無需多言;

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

    ◆A股燃料電池發動機核心資產億華通(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占據了很好的位置;

    而如果燃料電池未來是區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小特斯拉。而一旦中國在產業政策上加大藥量,億華通的規模效應到來之后,直接可以降低成本,走上量產之路。

    很簡單,億華通等本土企業自帶的核心的硬邏輯是幫助這些公司實現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A股燃料電池企業來說,對他們的投資多多少少還帶有風險投資的性質:一旦燃料電池的美好未來實現,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成經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,投資者應當豎起耳朵,也許,那就是下一輪最大的風口。

    標簽:  燃料電池
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