鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：294次 | 2023年05月24日
鋰電池已成黃金賽道，氫燃料動(dòng)力電池出路在哪？
本文系基于公開(kāi)資料撰寫(xiě),僅作為信息交流之用,不構(gòu)成任何投資建議。
在電動(dòng)化浪潮之下,鋰電池已成為炙手可熱的黃金賽道。熱點(diǎn)之外,如今又有一股新的技術(shù)力量逐漸壯大,它并不是要顛覆誰(shuí),而是作為鋰電池的補(bǔ)充,成為能源變革的新推手。
今年以來(lái),鋰電池板塊的高景氣度再次超出了大家的認(rèn)知,CATL(SZ:300750)的市值站上1．3萬(wàn)億高點(diǎn),眾多二線鋰電公司和材料公司的股價(jià)更是爭(zhēng)先恐后地創(chuàng)下歷史新高。相比之下,同樣是新能源路線,氫燃料動(dòng)力電池板塊卻顯得格外冷清。
直到最近的一條消息讓氫燃料動(dòng)力電池重回大家視線,日本本田汽車宣布,自今年八月開(kāi)始,將終止以氫氣為燃料的氫燃料動(dòng)力電池汽車的生產(chǎn)。就在半年前,日產(chǎn)宣布暫停和戴姆勒及福特合作開(kāi)發(fā)燃料動(dòng)力電池車的計(jì)劃。
要了解,日本是布局燃料動(dòng)力電池最早的國(guó)家之一,其兩大車企先后放棄了氫燃料動(dòng)力電池這條路線,本身就備受質(zhì)疑的燃料動(dòng)力電池車這回要徹底涼了嗎?
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
面對(duì)新的技術(shù),有人退出、有人進(jìn)場(chǎng),是再正常不過(guò)的事情。本田的氫燃料動(dòng)力電池汽車?yán)塾?jì)銷量?jī)H1900臺(tái),本田關(guān)閉了氫燃料動(dòng)力電池汽車廠,重要還是迫于業(yè)績(jī)壓力。實(shí)際上本田的燃料動(dòng)力電池業(yè)務(wù)并沒(méi)有停止,其和通用汽車合作開(kāi)發(fā)的氫燃料動(dòng)力電池車仍在進(jìn)行中。日本豐田也已在去年研發(fā)出第二代氫燃料動(dòng)力電池汽車。
視線回到國(guó)內(nèi),作為新能源汽車推廣最成功的國(guó)家之一,我國(guó)正在發(fā)力氫燃料動(dòng)力電池領(lǐng)域。我國(guó)已累計(jì)推廣氫燃料動(dòng)力電池商用車超7000輛,悄然間已經(jīng)是世界上運(yùn)行氫燃料動(dòng)力電池商用車最多的國(guó)家了。在半年后的2022年北京冬奧會(huì)上,張家口核心賽區(qū)的冬奧保障車輛將全部采用氫燃料動(dòng)力電池客車,涉及大巴車、中巴車和小轎車等多個(gè)車型,總量將達(dá)到2000輛。
不過(guò)也得承認(rèn),氫燃料動(dòng)力電池汽車跟電動(dòng)汽車比起來(lái),兩者的規(guī)模和技術(shù)水平都還不能相提并論。根據(jù)公安部的汽車保有量數(shù)據(jù),截至2021年六月,全國(guó)純電動(dòng)汽車保有量達(dá)493萬(wàn)輛,而氫燃料動(dòng)力電池車全部加起來(lái)還不足1萬(wàn)輛,氫燃料動(dòng)力電池汽車相當(dāng)于電動(dòng)汽車10年前的階段。
一句話總結(jié),國(guó)內(nèi)的電動(dòng)汽車已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,并且在大步向前發(fā)展,而氫燃料動(dòng)力電池汽車產(chǎn)業(yè)還處在商業(yè)化前期。那么我們國(guó)家為何要大費(fèi)周章的推廣氫燃料動(dòng)力電池,氫燃料動(dòng)力電池未來(lái)的出路在哪里?
01、氫燃料動(dòng)力電池的戰(zhàn)略意義
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
【1】何謂氫燃料動(dòng)力電池?
所謂氫燃料動(dòng)力電池就是氫氣和氧氣通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)出現(xiàn)電能的能量轉(zhuǎn)化裝置。其放電的機(jī)理是氫氣從陽(yáng)極進(jìn)入,在催化劑的用途下釋放電子形成帶正電荷的氫離子,接著氫離子從陽(yáng)極穿過(guò)電解質(zhì)膜跑到負(fù)極和氧氣結(jié)合生產(chǎn)水,而電子則源源不斷的流入電路形成電流。
圖1:燃料動(dòng)力電池工作原理,資料來(lái)源:招商證券
整個(gè)過(guò)程只會(huì)生產(chǎn)水和熱(該電化學(xué)反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)),是真正意義上的零排放、零污染。這看起來(lái)是一個(gè)極其完美的方法,但是社會(huì)上對(duì)氫燃料動(dòng)力電池的質(zhì)疑聲卻不絕于耳。
在文章開(kāi)篇,筆者有必要就大眾對(duì)氫燃料動(dòng)力電池車不安全的誤解做些補(bǔ)充說(shuō)明:
大家印象中的氫氣屬于國(guó)家管制危險(xiǎn)化學(xué)品,易燃易爆,極其危險(xiǎn)。實(shí)際上氫氣的著火點(diǎn)為500°C,遠(yuǎn)高于汽油的300°C,另外氫氣是密度最低的物質(zhì),即使泄漏,在空氣中也很容易向上擴(kuò)散并迅速稀釋,所以氫氣并非大家想象的那樣易燃易爆。
其次,氫燃料動(dòng)力電池的放電只是一個(gè)電化學(xué)過(guò)程,電池的內(nèi)部根本就不會(huì)發(fā)生氫氣和氧氣燃燒,當(dāng)然也就不會(huì)有火苗,這一點(diǎn)跟鋰電池是類似的。所以駕駛氫燃料動(dòng)力電池車并不是人坐車?yán)?車上燒著氫氣爐子。
最后,講講儲(chǔ)氫瓶,這相當(dāng)于傳統(tǒng)燃油車的油箱,其安全性更是有保障。這瓶子不僅耐得住火燒、槍擊,碰到車輛著火,只要儲(chǔ)氫瓶的溫度超過(guò)設(shè)計(jì)值,儲(chǔ)氫瓶的閥門(mén)會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟,迅速排出氫氣。
早在2008年的北京奧運(yùn)會(huì)期間,福田和清華大學(xué)共同研制的氫燃料動(dòng)力電池客車就開(kāi)始示范運(yùn)行,到了2016年,國(guó)內(nèi)首條氫能源公交線路在佛山市投入使用,至今未有一例氫燃料動(dòng)力電池車的安全事故。
【2】能源命脈要掌握在自己手中
燃料動(dòng)力電池是氫能的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一,而氫能不單單是清潔能源,更是具有國(guó)家戰(zhàn)略意義的能源。眾所周知,我國(guó)是典型的"富煤、缺油、少氣"的國(guó)家,國(guó)內(nèi)使用的石油嚴(yán)重依賴進(jìn)口,并且石油的進(jìn)口量和對(duì)外依存度度在逐年提升。
所以說(shuō)國(guó)家推廣氫能和光伏、風(fēng)電等可再生能源的初衷是相同的,就是減少對(duì)石油的依賴,保障我國(guó)的能源安全,防止未來(lái)被卡脖子。
你看"缺油缺煤"的日本早在2013年就公布《日本再?gòu)?fù)興戰(zhàn)略》,將氫能源的發(fā)展納入了國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略,我國(guó)也在2016年公布的《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃(2016—2030年)》中將氫能源的發(fā)展列入了國(guó)家能源戰(zhàn)略的部署中。
圖2:我國(guó)的石油進(jìn)口量和對(duì)外依存度逐年提升,資料來(lái)源:BP,華創(chuàng)證券
【3】氫電互補(bǔ)
從碳排放角度,為了達(dá)成我國(guó)2060年碳中和的宏偉目標(biāo),我們也同樣要發(fā)展燃料動(dòng)力電池。
相信有人會(huì)對(duì)這個(gè)結(jié)論有疑問(wèn),汽車用上鋰電池照樣可以實(shí)現(xiàn)零排放,并且電動(dòng)汽車已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)平價(jià)化了,整個(gè)鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)形成規(guī)模;相反,同時(shí)起跑的燃料動(dòng)力電池仍處在商業(yè)化早期,跟國(guó)外的差距還比較大,還有什么必要再發(fā)展氫燃料動(dòng)力電池?
毋庸置疑,國(guó)內(nèi)汽車的電動(dòng)化成效顯著,銷量屢創(chuàng)新高,但是電動(dòng)汽車的上升重要來(lái)自乘用車,商用車幾乎沒(méi)有上升,尤其是中長(zhǎng)途的重卡領(lǐng)域,電動(dòng)化進(jìn)展緩慢,甚至受阻。過(guò)去幾年,新能源商用車在新能源內(nèi)部滲透率不升反降,到了2020年新能源商用車的占比僅有9%。
圖3:新能源商用車占新能源車內(nèi)部比重較低,資料來(lái)源:中汽協(xié),長(zhǎng)江證券研究所
究其原因,鋰電池能量密度低,充電時(shí)間長(zhǎng)等短板難以解決。講到這里有人會(huì)想到固態(tài)電池,在《固態(tài)電池軍備競(jìng)賽悄然開(kāi)局》一文中我們總結(jié)固態(tài)電池是鋰電池的"升級(jí)版",重要還是是為了解決安全問(wèn)題,并不能解決電池重量過(guò)大的問(wèn)題。
假如真要讓長(zhǎng)途重卡換上鋰電池,這相當(dāng)于是帶著電池在跑(40噸的電動(dòng)重卡,想要實(shí)現(xiàn)500公里續(xù)航要近10噸的電池),中途還要停上幾個(gè)小時(shí)充電,經(jīng)濟(jì)性可想而知。
再就是低溫性能,像磷酸鐵鋰電池,固然有成本低、安全性高的優(yōu)勢(shì),但是一到冬天就慫了。尤其是長(zhǎng)城以北地區(qū),冬天車內(nèi)開(kāi)暖氣,續(xù)航要大打折扣,所以我們看到北方地區(qū)電動(dòng)公交的普及率遠(yuǎn)低于南方地區(qū)。而氫燃料動(dòng)力電池車的優(yōu)勢(shì)在于,燃料加注時(shí)間和續(xù)航里程基本上跟燃油車相同,續(xù)航里程可輕松達(dá)500公里以上,冬天也有余熱供車內(nèi)取暖。
最具代表性的是豐田新一代Mirai氫燃料動(dòng)力電池汽車,其續(xù)航里程達(dá)到850km、加氫時(shí)間僅需5分鐘、零下30°C低溫啟動(dòng)。
更重要的一點(diǎn),商用車保有量?jī)H占我國(guó)汽車保有量的12%左右,卻是交通領(lǐng)域碳排放的"罪魁禍?zhǔn)?quot;。根據(jù)我國(guó)移動(dòng)源環(huán)境管理年報(bào)(2020)數(shù)據(jù),商用車溫室氣體排放量占到了交通領(lǐng)域的77．3%。
圖4:商用車占交通領(lǐng)域溫室氣體排放絕大多數(shù),資料來(lái)源:《我國(guó)移動(dòng)源環(huán)境管理年報(bào)(2020)》
所以國(guó)家發(fā)展氫燃料動(dòng)力電池并非是以清潔能源的名義干掉鋰電池,而是和鋰電池并存互補(bǔ),鋰電池的投資者并不用擔(dān)憂這個(gè)問(wèn)題。在乘用車領(lǐng)域,電動(dòng)化方法已經(jīng)達(dá)成共識(shí)(當(dāng)然氫燃料動(dòng)力電池在價(jià)格方面也競(jìng)爭(zhēng)不過(guò)鋰電池);在中長(zhǎng)途、載重型的商用車領(lǐng)域,氫燃料動(dòng)力電池更勝一籌,相當(dāng)于是未來(lái)多了一個(gè)新賽道。
所以我國(guó)燃料動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用一直聚焦在商用車領(lǐng)域,當(dāng)前國(guó)內(nèi)氫燃料動(dòng)力電池汽車保有量近8000輛,其中商用車占了7000余輛。
圖5:氫燃料動(dòng)力電池的優(yōu)點(diǎn),資料來(lái)源:方正證券
