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燃料動力電池VS鋰電池,未來你開的將是哪種車?

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:786次  |  2022年07月12日  

加氣只要3-5分鐘,續(xù)航里程媲美燃油車,而且在低溫環(huán)境下也不會影響續(xù)航里程,燃料動力鋰電池車擁有許多鋰電池車無法企及的性能優(yōu)點(diǎn),讓人們似乎看到了一種比燃油車和電動汽車更好的出行選擇。


燃料動力鋰電池VS鋰電池,未來你開的將是哪種車?


來源:微信號"上海創(chuàng)豐資本"(tronfund)作者:鄭頡穎


加氣只要3-5分鐘,續(xù)航里程媲美燃油車,而且在低溫環(huán)境下也不會影響續(xù)航里程,燃料動力鋰電池車擁有許多鋰電池車無法企及的性能優(yōu)點(diǎn),讓人們似乎看到了一種比燃油車和電動汽車更好的出行選擇。更重要的是,國家政策也開始向燃料動力鋰電池傾斜,2018年正式版本的新能源補(bǔ)貼政策正式實(shí)行,在國家陸續(xù)降低對電動汽車補(bǔ)貼的大背景下,對燃料動力鋰電池車客車和物流車的補(bǔ)貼都沒有下調(diào),多個(gè)地市還陸續(xù)于六月確認(rèn)了有關(guān)燃料動力鋰電池的地方補(bǔ)貼政策,其余地市也有望加緊燃料動力鋰電池地方補(bǔ)貼政策的出臺和落實(shí)。


在政策持續(xù)利好的刺激下,燃料動力鋰電池車時(shí)代還有多長時(shí)間會來臨?創(chuàng)豐資本高級分析師鄭頡穎認(rèn)為,燃料動力鋰電池和鋰電池這兩種技術(shù),在未來可能長期共存,不完全存在替代關(guān)系。因?yàn)槿剂蟿恿︿囯姵睾弯囯姵丶夹g(shù)在技術(shù)缺陷上存在互補(bǔ),用戶需求及體驗(yàn)互補(bǔ)。另一方面,燃料動力鋰電池和鋰電池共同運(yùn)作,可延長燃料動力鋰電池壽命。鄭頡穎解釋說,目前市面上的燃料動力鋰電池車基本上同時(shí)裝配燃料動力鋰電池和鋰電池,即氫燃料動力鋰電池配備小的鋰電池/鎳氫電池。鋰電池/鎳氫電池的存在能夠使得燃料動力鋰電池的運(yùn)行功率長期處于一個(gè)平穩(wěn)水平,有利于延長燃料動力鋰電池的使用壽命。

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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%

目前,國內(nèi)已有30家上市公司在燃料動力鋰電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈上做了布局,其中,我國石油和我國石化已經(jīng)表示布局加氫站建設(shè),以解決燃料動力鋰電池車發(fā)展過程中最大的阻礙——加氣站數(shù)量不足。在加氫站建設(shè)方面,"兩桶油"最重要的優(yōu)勢來自于資源和銷售終端,以中石油2萬座、中石化3萬座加油(氣)站保有量為基礎(chǔ),未來我國加氫站的建設(shè)將有望提速。


燃料動力鋰電池市場規(guī)模有望達(dá)到千億水平


燃料動力鋰電池是將氫氣、氧氣等可再生能源的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的裝置。其中,電堆是燃料動力鋰電池的電能來源,電堆性能的差異直接決定了燃料動力鋰電池的輸出功率。


同為新能源電池,鋰電池輸入/輸出電能,實(shí)際上是先將輸入的電能儲備起來,待到用時(shí)再通過輸出的裝置輸出電能。


因此,燃料動力鋰電池是發(fā)電裝置,而鋰電池是儲能裝置。

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標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
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應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備

燃料動力鋰電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)


從全球各地區(qū)的出貨兆瓦數(shù)來看,目前北美和亞洲的燃料動力鋰電池市場呈現(xiàn)分庭抗禮的局面,17年北美的出貨兆瓦數(shù)甚至高于亞洲(北美:325.5MWvs亞洲:303MW)。


盡管北美的燃料動力鋰電池出貨量遠(yuǎn)低于亞洲,但由于北美燃料動力鋰電池重要用于大規(guī)模發(fā)電領(lǐng)域,因此單體功率較高。


燃料動力鋰電池全球各地出貨瓦數(shù)


和此同時(shí)從全球各地區(qū)的出貨量來看,17年亞洲占據(jù)了全球約78%的燃料動力鋰電池出貨量,達(dá)到5.7萬套。


亞洲的出貨量重要由日本及韓國帶動,日本豐田依舊維持其2020年燃料動力鋰電池車出貨量30,000輛的目標(biāo);本田和現(xiàn)代也開始小規(guī)模銷售燃料動力鋰電池車型,但在2020年前可能難以達(dá)到量產(chǎn)規(guī)模。


燃料動力鋰電池全球出貨量


常用的燃料動力鋰電池按其電解質(zhì)不同,可以分為質(zhì)子交換膜燃料動力鋰電池(PEMFC)、固體氧化物燃料動力鋰電池(SOFC)、熔融碳酸鹽燃料動力鋰電池(MCFC)、磷酸燃料動力鋰電池(PAFC)和堿性燃料動力鋰電池(AFC)。


質(zhì)子交換膜燃料動力鋰電池(PEMFC)具有多種性能優(yōu)勢,包括電池操作溫度低、啟動速度快等;同時(shí),其廣泛運(yùn)用于交通及移動領(lǐng)域,因此質(zhì)子交換膜燃料動力鋰電池的全球出貨量及出貨兆瓦數(shù)占據(jù)主導(dǎo)地位。


從出貨量來看,由于PEMFC重要應(yīng)用于汽車領(lǐng)域,但下游的幾款重要燃料動力鋰電池車型短時(shí)間內(nèi)難以放量,因此17年P(guān)EMFC出貨量基本和16年持平。


從出貨兆瓦數(shù)來看,PEMFC的單體發(fā)電量從2012年開始出現(xiàn)較為明顯的提升,由12年的1.7KW/套提升至17年的10.7KW/套。


不同類型燃料動力鋰電池出貨量


各類燃料動力鋰電池指標(biāo)及應(yīng)用領(lǐng)域概述


那我國目前一共有多少款燃料動力鋰電池車了呢?


數(shù)據(jù)顯示,2017年全國共有10家車企的22款燃料動力鋰電池商用車進(jìn)入當(dāng)年新公布的推薦目錄,車型款數(shù)最多為城市客車。


2017年全國燃料動力鋰電池商用車產(chǎn)量為1226輛,其中產(chǎn)量最大車型為物流車,物流車產(chǎn)量最大公司為東風(fēng)公司,普通客車產(chǎn)量最大公司為上汽大通,公交客車產(chǎn)量最大公司為佛山飛馳。


鄭頡穎認(rèn)為,政府及公交公司作為過去3年鋰電池車推廣的最大買方,當(dāng)前不太可能馬上再次為燃料動力鋰電池客車的推廣買單,因此未來一段時(shí)間內(nèi),燃料動力鋰電池車領(lǐng)域還是以物流車的產(chǎn)量成為主導(dǎo)。


2017年燃料動力鋰電池汽車產(chǎn)量分布(共1,226輛)


鄭頡穎同時(shí)認(rèn)為,伴隨燃料動力鋰電池車產(chǎn)量及燃電單體功率提升,市場規(guī)模有望達(dá)到千億水平。


假設(shè)依據(jù)如下:根據(jù)2017年十一月公布的《節(jié)能和新能源汽車技術(shù)路線圖》,我國燃料動力鋰電池汽車的2020/2025/2030年的發(fā)展目標(biāo)分別為5,000/50,000/1,000,000輛。


根據(jù)走訪,我國燃電系統(tǒng)目前單體功率基本停留在30KW的水平,各家燃電系統(tǒng)公司已著力研發(fā)60KW系統(tǒng)并致力于未來2-3年上市普及。創(chuàng)豐資本預(yù)計(jì)2025年,我國燃電系統(tǒng)功率能達(dá)到目前豐田Mirai裝載的燃電系統(tǒng)水平,達(dá)到100KW;2030年技術(shù)仍會出現(xiàn)小幅度提升,達(dá)到120KW。


根據(jù)走訪,我國燃電系統(tǒng)目前成本停留在1-1.5萬元/KW,創(chuàng)豐資本預(yù)計(jì)2020/2025/2030年燃電系統(tǒng)單位成本將下降到0.9/0.5/0.2萬元。


我國燃料動力鋰電池市場規(guī)模預(yù)測


燃料動力鋰電池vs鋰電池:未來可能長期共存,不完全存在替代關(guān)系


千億級市場規(guī)模的燃料動力鋰電池市場蓄勢待發(fā),那么目前刺激已經(jīng)阻礙其發(fā)展的重要因素又有什么呢?


鄭頡穎認(rèn)為,目前燃料動力鋰電池行業(yè)發(fā)展的驅(qū)動要素重要包括:政策支持,國家補(bǔ)貼不退坡,地方補(bǔ)貼跟進(jìn);續(xù)航里程基本可以媲美燃油車;充電時(shí)間短(3-5分鐘);低溫不影響其續(xù)航里程等。


以下是創(chuàng)豐資本對目前燃料動力鋰電池行業(yè)政策的匯總整理:


燃料動力鋰電池汽車國家補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)


燃料動力鋰電池系統(tǒng)補(bǔ)貼系數(shù)


以上政策的其他技術(shù)要求還包括:乘用車燃料動力鋰電池系統(tǒng)額定功率不小于10KW,商用車燃料動力鋰電池系統(tǒng)的額定功率不小于30KW。燃料動力鋰電池汽車純電動續(xù)航里程不低于300公里。


在國家補(bǔ)貼政策明確的同時(shí),各地方的補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)也在跟進(jìn)。多個(gè)地市陸續(xù)和六月確認(rèn)了有關(guān)燃料動力鋰電池的地方補(bǔ)貼政策,創(chuàng)豐資本認(rèn)為隨著18年補(bǔ)貼新政的正式實(shí)行,其余地市也會加緊燃料動力鋰電池地方補(bǔ)貼政策的出臺和落實(shí)。


燃料動力鋰電池汽車地方補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)


說完國家政策,我們再回到燃料動力鋰電池車的自身優(yōu)勢。


首先是續(xù)航里程。根據(jù)目前世界上主流的FCV參數(shù)來看,當(dāng)前FCV的續(xù)航里程基本穩(wěn)定在300km-700km;豐田Mirai作為燃料動力鋰電池的技術(shù)代表,其續(xù)航里程已經(jīng)突破600km,達(dá)到650km,基本可和燃油車媲美。而裝在磷酸鐵鋰電池的純電動汽車的續(xù)航里程基本上穩(wěn)定在100km-300km之間;TSLAmodelS最大續(xù)航里程可達(dá)480km。


鋰電池的能量密度提升已面對技術(shù)瓶頸,續(xù)航里程提升空間非常有限。


三元電池車、磷酸鐵鋰電池車、燃料動力鋰電池車及燃油車參數(shù)比較


再看充電時(shí)間。以三元電池技術(shù)代表TeslaModelS為例,其快充也要75分鐘才能充滿。這種充電方式對電池有較大傷害,可能會使得電池壽命不斷縮短,要的電流更高達(dá)192A(前40分鐘用192A充滿80%,后35分鐘要用低電流涵養(yǎng)電池)。若在電動汽車大規(guī)模普及且兼顧充電速度的情況下,電網(wǎng)將會承受較大壓力。


相比之下,燃料動力鋰電池的充氣時(shí)間和燃油車的加油時(shí)間基本一致,從用戶體驗(yàn)上免去了等待長時(shí)間充電的煩惱。


但燃料動力鋰電池使用也有短板,其無法實(shí)現(xiàn)在家"充電",只能前往加氫站加氣。


三元電池車、磷酸鐵鋰電池車、燃料動力鋰電池車及燃油車參數(shù)比較


最后是低溫影響。鋰電池的續(xù)航里程表現(xiàn)受低溫/高溫影響較大。鋰電池的平均續(xù)航里程在23℃時(shí)為169km,但當(dāng)溫度降至零下6℃時(shí)平均續(xù)航里程則下降60%至68km,當(dāng)溫度上升至35℃時(shí)平均續(xù)航里程也會下降33%至113km。


燃料動力鋰電池則從本質(zhì)上保證了低溫環(huán)境中電池的工作性能,使得續(xù)航里程基本不會受到外界溫度的影響。


最后是低溫影響。鋰電池的續(xù)航里程表現(xiàn)受低溫/高溫影響較大。鋰電池的平均續(xù)航里程在23℃時(shí)為169km,但當(dāng)溫度降至零下6℃時(shí)平均續(xù)航里程則下降60%至68km,當(dāng)溫度上升至35℃時(shí)平均續(xù)航里程也會下降33%至113km。


燃料動力鋰電池則從本質(zhì)上保證了低溫環(huán)境中電池的工作性能,使得續(xù)航里程基本不會受到外界溫度的影響。


主流FCV參數(shù)比較


目前我國燃料動力鋰電池發(fā)展的重要障礙有以下一些:


首先,日系品牌推出的燃料動力鋰電池車型在續(xù)航里程方面較之其余國家品牌有明顯優(yōu)勢,重要是因?yàn)椋?/p>


1)燃料動力鋰電池電堆功率高;2)儲氫質(zhì)量更大;3)汽車輕量化。


我國燃料動力鋰電池路徑起步較晚,在技術(shù)積累和產(chǎn)業(yè)鏈鋪墊上相比起日韓、歐洲并無優(yōu)勢。根據(jù)走訪,我國燃料動力鋰電池電堆功率較低,目前均處于30-60kw之間。


主流FCV和我國已上市FCV參數(shù)比較


其次,國內(nèi)燃料動力鋰電池實(shí)際使用壽命難以分?jǐn)偲涓甙旱某杀?,成為制約燃料動力鋰電池車商業(yè)化的重要影響因素之一。


根據(jù)美國能源局公布的數(shù)據(jù)顯示,到2020年燃料動力鋰電池系統(tǒng)要達(dá)到的壽命目標(biāo)為5000小時(shí)。在空氣純度質(zhì)量較高的情況下,豐田已成功測試其燃料動力鋰電池電堆壽命達(dá)到10,000小時(shí)。


回到我國,目前車用燃料動力鋰電池系統(tǒng)壽命僅在1000-2500小時(shí)左右。和此同時(shí),我國燃料動力鋰電池系統(tǒng)的成本約為1-1.5萬元/kw;有關(guān)一輛燃電功率30kw的車,其燃料動力鋰電池系統(tǒng)成本就高達(dá)30-45萬元,全車造價(jià)近百萬。


車開上路了,加氣是不可防止的問題。我國加氫站數(shù)量不足,且短時(shí)間內(nèi)數(shù)量難以出現(xiàn)快速提升,這也給行業(yè)發(fā)展造成巨大阻礙。


截至2018年五月,我國在運(yùn)營的加氫站數(shù)量已經(jīng)達(dá)到12個(gè),較2017年底又新增了4個(gè)。盡管目前已有另外19個(gè)加氫站正在規(guī)劃建設(shè)中,但目前的加氫站密度仍然不足以支撐燃料動力鋰電池車的商業(yè)化推廣。高昂的建站成本及運(yùn)營成本、國產(chǎn)核心設(shè)備缺失使得加氫站數(shù)量難以在短時(shí)間內(nèi)大幅提升。


我國加氫站密度低使商用車成為燃料動力鋰電池的首要推廣路線,但政府及公交公司難以在短時(shí)間內(nèi)再次為燃料動力鋰電池客車買單。


我國加氫站個(gè)數(shù)


最后,產(chǎn)業(yè)鏈配套不足及關(guān)鍵設(shè)備/部件國產(chǎn)化率低使得燃料動力鋰電池系統(tǒng)、加氫站成本高昂。通常,電堆成本占燃電系統(tǒng)成本的60%左右。由于燃料動力鋰電池系統(tǒng)中的多款零部件(如空壓機(jī))無法實(shí)現(xiàn)國產(chǎn),巴拉德要通過進(jìn)口完成我國在售燃料動力鋰電池系統(tǒng)的生產(chǎn),高昂的進(jìn)口成本壓縮電堆成本占比僅有30%。目前,我國燃電系統(tǒng)成本高達(dá)1-1.5萬/kw。


綜上所述,鄭頡穎認(rèn)為,燃料動力鋰電池和鋰電池這兩種技術(shù)在未來可能長期共存,不完全存在替代關(guān)系。因?yàn)槿剂蟿恿︿囯姵睾弯囯姵丶夹g(shù)在技術(shù)缺陷上存在互補(bǔ),用戶需求及體驗(yàn)互補(bǔ)。另一方面,燃料動力鋰電池和鋰電池共同運(yùn)作,可延長燃料動力鋰電池壽命。鄭頡穎解釋說,目前市面上的燃料動力鋰電池車基本上同時(shí)裝配燃料動力鋰電池和鋰電池,即氫燃料動力鋰電池配備小的鋰電池/鎳氫電池。鋰電池/鎳氫電池的存在能夠使得燃料動力鋰電池的運(yùn)行功率長期處于一個(gè)平穩(wěn)水平,有利于延長燃料動力鋰電池的使用壽命。


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