科技猎锂电疯涨，氢能源汽车崛起的时候到了？
锂电疯涨，氢能源汽车崛起的时候到了？
芯锂话
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就能源本身而论，主要受两方面因素影响，其一是环保问题，碳中和大趋势下，传统能源类型的占比必将持续下降；其二是成本问题，在同样的目的下，市场肯定更愿意选择成本低廉的能源类型。
图片来源@视觉中国
文 | 芯锂话
10月26日，一份《电池价格上调联络函》传出，比亚迪决定上调电池产品的单价，涨幅不低于20%。比亚迪并非第一家涨价的锂电池企业，在此之前，国轩高科、路华电子、天能锂电、鹏辉能源等多家锂电池企业就曾先后发出调价函。
在正极材料和电解液价格持续上涨，负极材料供应紧张的情况下，锂电企业以涨价的方式向下传导成本压力无可厚非，但这却引发了关于氢能替代论的畅想。
就能源本身而论，主要受两方面因素影响，其一是环保问题，碳中和大趋势下，传统能源类型的占比必将持续下降；其二是成本问题，在同样的目的下，市场肯定更愿意选择成本低廉的能源类型。
从环保角度出发，无疑电动车和氢能汽车都是符合要求的。但如今锂电池成本持续攀升，政府补贴又逐渐退坡，电动车性价比大幅下降，那么氢能源汽车是否具备替代电动车的机会了呢？我们到底距离氢能源汽车普及的时代有多远呢？
01 氢能源汽车的战局
在探讨氢能源汽车对电动车的替代之前，首先我们先弄清楚什么是氢能源汽车。
从字面意思不难理解，氢能源汽车就是以氢气作为主要动力来源的汽车。但实际上，氢能源汽车存在氢燃料电池和氢内燃机两大分支路线，他们之间有着本质上的区别。
氢内燃机与传统燃油发动机类似，只不过燃料由石油、天然气换成了氢气。其原理也是通过氢气燃烧释放热能，并借由气体膨胀来推动发动机工作。
由于氢气本身易燃易爆炸，因此纯以氢气为燃料的内燃机汽车有一定的危险性，在日常应用中往往不选择纯氢气作为燃料，而是选择掺杂传统能源的混合燃料，并没有环保优势。此外，放热的工作方式能量效率值很低。
虽然我们不能说氢内燃机路线是失败的，但从现阶段而言，这一路线距离最终商业化落地仍有很长的路要走，并非资本市场关注的重点。
氢燃料电池系统虽然有“燃料”二字，但实际上却并不通过燃烧来进行能源转换，而是氢气在燃料电池堆中发生化学反应，将化学能转化为电能，然后再通过电动机转化为动能的过程。这套动力系统看似复杂，但却拥有干净环保，能量转化率高的优势。
来源：中商产业研究院
与电动车类似，氢燃料电池的最大的改变就是这套燃料电池堆及辅助系统（简称BOP），同时也是成本占比最高的部分，约占整车总成本的60%以上，其中电堆又占到BOP系统成本的60%。
由于氢燃料电池能量转化率高，同时安全系数也很高，因此被市场看做是具备爆发潜力的赛道，也是被看做是电动车最有力的竞争者。
从装机量分析，中国燃料电池系统仅处于发展初期，尚未进入红利释放期。2019年全国燃料电池装机量126.4MW，而疫情下的2020年，这一数据同比下降36%至80.4MW，显示出极强的波动性。
对照2019年和2020年的市场格局，不难发现这一行业仍处于群雄割据状态，尚未出现一统江湖的龙头公司。除亿华通市场份额较为稳定外，其余公司的市场排名均呈现极大波动。
重塑股份在2019年以29%的市场份额排名第一，但2020年业绩却大幅下滑，并被上交所终止IPO审核；清能股份在2019年以16%的市场份额排名第二，但2020年却跌出前五。大洋电机收购的上海电驱动同样也未在2020年进入前五。
另一方面，刚刚拿到1亿元A轮融资的爱德曼在2020年冲至销量榜首，同样是市场新兵的国鸿重塑以12%的份额排在市场第三，颇有江山代有才人出的意味。
对于这样松散的市场格局，机会与风险同在。行业中各参与者均有机会，如果发展顺利那么很可能成为市场龙头，但如果发展遇阻那么甚至有从市场清退的风险。
早在1839年，英国科学家Grove就提出了燃料电池的原理。实际上，无论是氢内燃机路线还是氢燃料电池路线，都并非新的技术，甚至已经有了上百年的历史。
就技术角度而言，氢燃料电池已经较为成熟，具备商用化前景。从环保角度分析，同样环保的氢能源电池具备替代电动车的潜力。
02 现实的枷锁
尽管氢燃料电池汽车已经具备了替代电动车的潜力，但现实的枷锁依然延缓这项技术的落地进程。
正如开头说的那样，对于能源技术来说，有两大关键因素，其一是环保，另一个也是更重要的则是成本。氢燃料电池汽车迟迟无法大规模推广，核心原因就在于成本之上。
这里的成本主要有三方面，其一氢燃料电池汽车的整车成本；其二加氢站成本；其三则是制氢成本。
首先，氢燃料电池汽车目前的整车成本依然偏高，具有很大的下降空间。
正如前文所述，BOP系统是氢燃料电池汽车占比最高的成本要素，其中燃料电池堆又是BOP系统中占比最高的。因此BOP系统和燃料电池堆的价格直接决定了整车成本的高低。
单从应用角度分析，氢燃料电池在汽车中的使用已经不成问题，但由于缺少规模优势，使得相关技术的迭代速度很慢，这直接造成了BOP系统的价格难以下降。
例如氢气在燃料电池堆的反应过程中需要用到催化剂，传统催化剂需要用到很多贵金属铂（Pt），但实际上金属铂并非唯一的选择，通过降低降低铂的含量或者寻找替代品，依然能够起到催化作用。
类似的技术改进几乎可以出现在BOP系统各个分支之上，从成本角度考量，氢燃烧电池汽车距离“完美”依然路途遥远。
据DOE预测，以美国能源部2017年最先进水平为标准，当燃料电池系统年产量为1000套时，系统的预测成本为216美元/kw；当年产规模扩大至1万套时，这一数据下降至103美元/kw；当年产规模扩大至50万套时，成本再次砍半至53美元/kw。
由此可见，氢燃料电池汽车的成本直接与车辆规模高度相关，当行业规模放量，氢燃料电池汽车的成本也有望大幅下降。
其次，加氢站的短缺也是制约氢燃料电池车辆发展的重要原因之一。
氢气是氢燃料电池汽车的核心燃料，但氢却并不能轻易得到，与到处都是的加油站对比，加氢站的数量可谓凤毛麟角。即使目前，氢燃料电池汽车的单价已经降至很低，但如果周围没有加氢站提供燃料，那么也不会有消费者购买它。
我们的加氢站到底有多么稀缺呢？截止2020年底，中国累计建成加氢站118座，其中101座已经正式投入运营，且有167座仍在假设中。刚刚过百的加氢站数量，意味着对于普通人来说，氢燃料电池汽车几乎不具有应用性。
那么加氢站可以快速复制吗？难度较大！
目前，我国建造一个加氢站的成本约1500万元，这还没有包括后续的运维费用。但好的一点是，我们的加氢站的核心产品几乎都做到了自主研发。
从成本端看，加氢站成本最高的是压缩机，约占整个加氢站总成本的30%。如果加氢站大量普及，那么压缩机制造商将会首先受益，如雪人股份、冰轮环境等。
回溯电动车的发展，不能发现，电动车快速崛起与充电桩的快速普及密不可分。鉴于加氢站成本过高，再加上氢气具有一定的危险性，这意味着他注定无法像充电桩一样快速铺开，只能走加油站那种集中输送的模式。
除此之外，氢气的价格更是直接影响到终端的使用成本。
现阶段，我国氢气来源主要依靠煤炭、工业副产和天然气。这些制氢方法虽然可以尽量的降低成本，但由于制氢过程中同样涉及到碳的排放，因此并不是真正的“新能源”。
行业中将由“电解水”方式得到的氢气称为“绿氢”，它也被市场公认为氢能源的最佳答案。电解水制氢的原理就是在充满电解液的电解槽中通入直流电，水分子在电极上发生电化学反应，分解成氢气和氧气。
目前，已经实现工业规模化的电解水技术主要以碱性电解水为主，质子交换膜电解水与固体氧化物电解水尚处于发展阶段。碱性电解水的优点是技术成熟，配套成本低，但缺点则是过于耗电，未来有可能被其他路线所取代。
由于电解水制氢中，需要用到大量的电，因此最终氢气价格直接与电价高度相关。按照估算，如果电价能够低于0.3元时，那么电解水制氢的成本就能够跟其他制氢方法持平。
鉴于电解水制氢对于电力的需求，因此光伏和风力发电是较为出色的供给手段。一方面，部分地区的发电成本已经接近0.3元的标准线；另一方面，电解水制氢可以将用电波谷的多余电力转化为氢能，从而实现变相储能。
尽管部分地区已经具备低成本“绿氢”制备的可行性，但这却并不足以满足氢燃烧电池汽车的应用。氢燃烧电池汽车想要顺利普及，那么氢气制备成本势必需要进一步降低。
三重成本压力迫使氢燃烧电池汽车依然在短期内无法取代电动车。
03 “锂氢”互补
资本市场中，并非只有“是”与“否”两个答案。
虽然氢燃料电池汽车无法在短时间内取代电动车，但其却可以在部分场景实现对于锂电池汽车的互补，进一步实现碳中和之路。
“十一”假期，电动车变成“电动爹”，续航里程数较短，充电时间过长，导致原本几小时路要整整走上两天。从补能方式与续航里程看，氢燃料电池汽车更接近于传统汽车，这些缺点在氢燃料电池汽车面前，几乎都能被完美解决。
对比不同能源类型的汽车参数可以发现。氢燃料电池汽车具备补能时间短、能量效率高、无污染寿命长等优势。考虑到氢燃料电池汽车的特点，其实它很适用于长途运输的使用场景。
电动车很好的替代了传统汽车城市中的应用场景，但在长途运输场景中，纯电动汽车的缺点就被无限放大，续航里程短，补能次数多，大幅降低运营效率。
氢能具备量转换效率高和完全无污染的优点，且只需要在高速沿途建造加氢站，就能解决加氢站覆盖面不足的困扰，因此氢能源汽车现阶段最适合当做运营车辆。
基于此，我们认为，氢燃料电池汽车与锂电池电动车之间的关系并非取代，而更趋近于互补。
聚焦产业链，氢燃料电池汽车的起步难度要明显高于锂电池电动车，但锂电池电动车与氢燃料电池汽车却均是我国汽车业发展的方向。
尽管目前锂电池电动车起步较快，但相信随着整条氢能源产业链的完善，氢燃料电池汽车的发展也会逐渐加快。只有“锂氢”互补，人们理想中的“碳中和之路”才会实现。
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