鋰電池成本持續(xù)攀升，氫能源汽車崛起的時候到了？

10月26日，一份《電池價格上調(diào)聯(lián)絡(luò)函》傳出，比亞迪決定上調(diào)電池產(chǎn)品的單價，漲幅不低于20％。比亞迪并非第一家漲價的鋰電池企業(yè)，在此之前，國軒高科、路華電子、天能鋰電、鵬輝能源等多家鋰電池企業(yè)就曾先后發(fā)出調(diào)價函。

在正極材料和電解液價格持續(xù)上漲，負極材料供應(yīng)緊張的情況下，鋰電企業(yè)以漲價的方式向下傳導(dǎo)成本壓力無可厚非，但這卻引發(fā)了關(guān)于氫能替代論的暢想。

就能源本身而論，主要受兩方面因素影響，其一是環(huán)保問題，碳中和大趨勢下，傳統(tǒng)能源類型的占比必將持續(xù)下降；其二是成本問題，在同樣的目的下，市場肯定更愿意選擇成本低廉的能源類型。

從環(huán)保角度出發(fā)，無疑電動車和氫能汽車都是符合要求的。但如今鋰電池成本持續(xù)攀升，政府補貼又逐漸退坡，電動車性價比大幅下降，那么氫能源汽車是否具備替代電動車的機會了呢？我們到底距離氫能源汽車普及的時代有多遠呢？

／ 01 ／

氫能源汽車的戰(zhàn)局

在探討氫能源汽車對電動車的替代之前，首先我們先弄清楚什么是氫能源汽車。

從字面意思不難理解，氫能源汽車就是以氫氣作為主要動力來源的汽車。但實際上，氫能源汽車存在氫燃料電池和氫內(nèi)燃機兩大分支路線，他們之間有著本質(zhì)上的區(qū)別。

氫內(nèi)燃機與傳統(tǒng)燃油發(fā)動機類似，只不過燃料由石油、天然氣換成了氫氣。其原理也是通過氫氣燃燒釋放熱能，并借由氣體膨脹來推動發(fā)動機工作。

由于氫氣本身易燃易爆炸，因此純以氫氣為燃料的內(nèi)燃機汽車有一定的危險性，在日常應(yīng)用中往往不選擇純氫氣作為燃料，而是選擇摻雜傳統(tǒng)能源的混合燃料，并沒有環(huán)保優(yōu)勢。此外，放熱的工作方式能量效率值很低。

雖然我們不能說氫內(nèi)燃機路線是失敗的，但從現(xiàn)階段而言，這一路線距離最終商業(yè)化落地仍有很長的路要走，并非資本市場關(guān)注的重點。

氫燃料電池系統(tǒng)雖然有“燃料”二字，但實際上卻并不通過燃燒來進行能源轉(zhuǎn)換，而是氫氣在燃料電池堆中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，然后再通過電動機轉(zhuǎn)化為動能的過程。這套動力系統(tǒng)看似復(fù)雜，但卻擁有干凈環(huán)保，能量轉(zhuǎn)化率高的優(yōu)勢。

來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院

與電動車類似，氫燃料電池的最大的改變就是這套燃料電池堆及輔助系統(tǒng)（簡稱BOP），同時也是成本占比最高的部分，約占整車總成本的60％以上，其中電堆又占到BOP系統(tǒng)成本的60％。

由于氫燃料電池能量轉(zhuǎn)化率高，同時安全系數(shù)也很高，因此被市場看做是具備爆發(fā)潛力的賽道，也是被看做是電動車最有力的競爭者。

從裝機量分析，中國燃料電池系統(tǒng)僅處于發(fā)展初期，尚未進入紅利釋放期。2019年全國燃料電池裝機量126．4MW，而疫情下的2020年，這一數(shù)據(jù)同比下降36％至80．4MW，顯示出極強的波動性。

對照2019年和2020年的市場格局，不難發(fā)現(xiàn)這一行業(yè)仍處于群雄割據(jù)狀態(tài)，尚未出現(xiàn)一統(tǒng)江湖的龍頭公司。除億華通市場份額較為穩(wěn)定外，其余公司的市場排名均呈現(xiàn)極大波動。

重塑股份在2019年以29％的市場份額排名第一，但2020年業(yè)績卻大幅下滑，并被上交所終止IPO審核；清能股份在2019年以16％的市場份額排名第二，但2020年卻跌出前五。大洋電機收購的上海電驅(qū)動同樣也未在2020年進入前五。

另一方面，剛剛拿到1億元A輪融資的愛德曼在2020年沖至銷量榜首，同樣是市場新兵的國鴻重塑以12％的份額排在市場第三，頗有江山代有才人出的意味。

對于這樣松散的市場格局，機會與風(fēng)險同在。行業(yè)中各參與者均有機會，如果發(fā)展順利那么很可能成為市場龍頭，但如果發(fā)展遇阻那么甚至有從市場清退的風(fēng)險。

早在1839年，英國科學(xué)家Grove就提出了燃料電池的原理。實際上，無論是氫內(nèi)燃機路線還是氫燃料電池路線，都并非新的技術(shù)，甚至已經(jīng)有了上百年的歷史。

就技術(shù)角度而言，氫燃料電池已經(jīng)較為成熟，具備商用化前景。從環(huán)保角度分析，同樣環(huán)保的氫能源電池具備替代電動車的潛力。

／ 02 ／

現(xiàn)實的枷鎖

盡管氫燃料電池汽車已經(jīng)具備了替代電動車的潛力，但現(xiàn)實的枷鎖依然延緩這項技術(shù)的落地進程。

正如開頭說的那樣，對于能源技術(shù)來說，有兩大關(guān)鍵因素，其一是環(huán)保，另一個也是更重要的則是成本。氫燃料電池汽車遲遲無法大規(guī)模推廣，核心原因就在于成本之上。

這里的成本主要有三方面，其一氫燃料電池汽車的整車成本；其二加氫站成本；其三則是制氫成本。

首先，氫燃料電池汽車目前的整車成本依然偏高，具有很大的下降空間。

正如前文所述，BOP系統(tǒng)是氫燃料電池汽車占比最高的成本要素，其中燃料電池堆又是BOP系統(tǒng)中占比最高的。因此BOP系統(tǒng)和燃料電池堆的價格直接決定了整車成本的高低。

單從應(yīng)用角度分析，氫燃料電池在汽車中的使用已經(jīng)不成問題，但由于缺少規(guī)模優(yōu)勢，使得相關(guān)技術(shù)的迭代速度很慢，這直接造成了BOP系統(tǒng)的價格難以下降。

例如氫氣在燃料電池堆的反應(yīng)過程中需要用到催化劑，傳統(tǒng)催化劑需要用到很多貴金屬鉑（Pt），但實際上金屬鉑并非唯一的選擇，通過降低降低鉑的含量或者尋找替代品，依然能夠起到催化作用。

類似的技術(shù)改進幾乎可以出現(xiàn)在BOP系統(tǒng)各個分支之上，從成本角度考量，氫燃燒電池汽車距離“完美”依然路途遙遠。

據(jù)DOE預(yù)測，以美國能源部2017年最先進水平為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)燃料電池系統(tǒng)年產(chǎn)量為1000套時，系統(tǒng)的預(yù)測成本為216美元／kw；當(dāng)年產(chǎn)規(guī)模擴大至1萬套時，這一數(shù)據(jù)下降至103美元／kw；當(dāng)年產(chǎn)規(guī)模擴大至50萬套時，成本再次砍半至53美元／kw。

由此可見，氫燃料電池汽車的成本直接與車輛規(guī)模高度相關(guān)，當(dāng)行業(yè)規(guī)模放量，氫燃料電池汽車的成本也有望大幅下降。

其次，加氫站的短缺也是制約氫燃料電池車輛發(fā)展的重要原因之一。

氫氣是氫燃料電池汽車的核心燃料，但氫卻并不能輕易得到，與到處都是的加油站對比，加氫站的數(shù)量可謂鳳毛麟角。即使目前，氫燃料電池汽車的單價已經(jīng)降至很低，但如果周圍沒有加氫站提供燃料，那么也不會有消費者購買它。

我們的加氫站到底有多么稀缺呢？截止2020年底，中國累計建成加氫站118座，其中101座已經(jīng)正式投入運營，且有167座仍在假設(shè)中。剛剛過百的加氫站數(shù)量，意味著對于普通人來說，氫燃料電池汽車幾乎不具有應(yīng)用性。

那么加氫站可以快速復(fù)制嗎？難度較大！

目前，我國建造一個加氫站的成本約1500萬元，這還沒有包括后續(xù)的運維費用。但好的一點是，我們的加氫站的核心產(chǎn)品幾乎都做到了自主研發(fā)。

從成本端看，加氫站成本最高的是壓縮機，約占整個加氫站總成本的30％。如果加氫站大量普及，那么壓縮機制造商將會首先受益，如雪人股份、冰輪環(huán)境等。

回溯電動車的發(fā)展，不能發(fā)現(xiàn)，電動車快速崛起與充電樁的快速普及密不可分。鑒于加氫站成本過高，再加上氫氣具有一定的危險性，這意味著他注定無法像充電樁一樣快速鋪開，只能走加油站那種集中輸送的模式。

除此之外，氫氣的價格更是直接影響到終端的使用成本。

現(xiàn)階段，我國氫氣來源主要依靠煤炭、工業(yè)副產(chǎn)和天然氣。這些制氫方法雖然可以盡量的降低成本，但由于制氫過程中同樣涉及到碳的排放，因此并不是真正的“新能源”。

行業(yè)中將由“電解水”方式得到的氫氣稱為“綠氫”，它也被市場公認為氫能源的最佳答案。電解水制氫的原理就是在充滿電解液的電解槽中通入直流電，水分子在電極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，分解成氫氣和氧氣。

目前，已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)規(guī)模化的電解水技術(shù)主要以堿性電解水為主，質(zhì)子交換膜電解水與固體氧化物電解水尚處于發(fā)展階段。堿性電解水的優(yōu)點是技術(shù)成熟，配套成本低，但缺點則是過于耗電，未來有可能被其他路線所取代。

由于電解水制氫中，需要用到大量的電，因此最終氫氣價格直接與電價高度相關(guān)。按照估算，如果電價能夠低于0．3元時，那么電解水制氫的成本就能夠跟其他制氫方法持平。

鑒于電解水制氫對于電力的需求，因此光伏和風(fēng)力發(fā)電是較為出色的供給手段。一方面，部分地區(qū)的發(fā)電成本已經(jīng)接近0．3元的標(biāo)準(zhǔn)線；另一方面，電解水制氫可以將用電波谷的多余電力轉(zhuǎn)化為氫能，從而實現(xiàn)變相儲能。

盡管部分地區(qū)已經(jīng)具備低成本“綠氫”制備的可行性，但這卻并不足以滿足氫燃燒電池汽車的應(yīng)用。氫燃燒電池汽車想要順利普及，那么氫氣制備成本勢必需要進一步降低。

三重成本壓力迫使氫燃燒電池汽車依然在短期內(nèi)無法取代電動車。

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“鋰氫”互補

資本市場中，并非只有“是”與“否”兩個答案。

雖然氫燃料電池汽車無法在短時間內(nèi)取代電動車，但其卻可以在部分場景實現(xiàn)對于鋰電池汽車的互補，進一步實現(xiàn)碳中和之路。

“十一”假期，電動車變成“電動爹”，續(xù)航里程數(shù)較短，充電時間過長，導(dǎo)致原本幾小時路要整整走上兩天。從補能方式與續(xù)航里程看，氫燃料電池汽車更接近于傳統(tǒng)汽車，這些缺點在氫燃料電池汽車面前，幾乎都能被完美解決。

對比不同能源類型的汽車參數(shù)可以發(fā)現(xiàn)。氫燃料電池汽車具備補能時間短、能量效率高、無污染壽命長等優(yōu)勢。考慮到氫燃料電池汽車的特點，其實它很適用于長途運輸?shù)氖褂脠鼍啊?/p>

電動車很好的替代了傳統(tǒng)汽車城市中的應(yīng)用場景，但在長途運輸場景中，純電動汽車的缺點就被無限放大，續(xù)航里程短，補能次數(shù)多，大幅降低運營效率。

氫能具備量轉(zhuǎn)換效率高和完全無污染的優(yōu)點，且只需要在高速沿途建造加氫站，就能解決加氫站覆蓋面不足的困擾，因此氫能源汽車現(xiàn)階段最適合當(dāng)做運營車輛。

基于此，我們認為，氫燃料電池汽車與鋰電池電動車之間的關(guān)系并非取代，而更趨近于互補。

聚焦產(chǎn)業(yè)鏈，氫燃料電池汽車的起步難度要明顯高于鋰電池電動車，但鋰電池電動車與氫燃料電池汽車卻均是我國汽車業(yè)發(fā)展的方向。

盡管目前鋰電池電動車起步較快，但相信隨著整條氫能源產(chǎn)業(yè)鏈的完善，氫燃料電池汽車的發(fā)展也會逐漸加快。只有“鋰氫”互補，人們理想中的“碳中和之路”才會實現(xiàn)。