鉅大LARGE | 點擊量：290次 | 2023年05月24日
鋰電池已成黃金賽道，氫燃料動力電池出路在哪？
本文系基于公開資料撰寫,僅作為信息交流之用,不構(gòu)成任何投資建議。
在電動化浪潮之下,鋰電池已成為炙手可熱的黃金賽道。熱點之外,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,而是作為鋰電池的補充,成為能源變革的新推手。
今年以來,鋰電池板塊的高景氣度再次超出了大家的認知,CATL(SZ:300750)的市值站上1．3萬億高點,眾多二線鋰電公司和材料公司的股價更是爭先恐后地創(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力電池重回大家視線,日本本田汽車宣布,自今年八月開始,將終止以氫氣為燃料的氫燃料動力電池汽車的生產(chǎn)。就在半年前,日產(chǎn)宣布暫停和戴姆勒及福特合作開發(fā)燃料動力電池車的計劃。
要了解,日本是布局燃料動力電池最早的國家之一,其兩大車企先后放棄了氫燃料動力電池這條路線,本身就備受質(zhì)疑的燃料動力電池車這回要徹底涼了嗎?
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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%
面對新的技術(shù),有人退出、有人進場,是再正常不過的事情。本田的氫燃料動力電池汽車累計銷量僅1900臺,本田關(guān)閉了氫燃料動力電池汽車廠,重要還是迫于業(yè)績壓力。實際上本田的燃料動力電池業(yè)務(wù)并沒有停止,其和通用汽車合作開發(fā)的氫燃料動力電池車仍在進行中。日本豐田也已在去年研發(fā)出第二代氫燃料動力電池汽車。
視線回到國內(nèi),作為新能源汽車推廣最成功的國家之一,我國正在發(fā)力氫燃料動力電池領(lǐng)域。我國已累計推廣氫燃料動力電池商用車超7000輛,悄然間已經(jīng)是世界上運行氫燃料動力電池商用車最多的國家了。在半年后的2022年北京冬奧會上,張家口核心賽區(qū)的冬奧保障車輛將全部采用氫燃料動力電池客車,涉及大巴車、中巴車和小轎車等多個車型,總量將達到2000輛。
不過也得承認,氫燃料動力電池汽車跟電動汽車比起來,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,全國純電動汽車保有量達493萬輛,而氫燃料動力電池車全部加起來還不足1萬輛,氫燃料動力電池汽車相當(dāng)于電動汽車10年前的階段。
一句話總結(jié),國內(nèi)的電動汽車已經(jīng)實現(xiàn)商業(yè)化,并且在大步向前發(fā)展,而氫燃料動力電池汽車產(chǎn)業(yè)還處在商業(yè)化前期。那么我們國家為何要大費周章的推廣氫燃料動力電池,氫燃料動力電池未來的出路在哪里?
01、氫燃料動力電池的戰(zhàn)略意義
【1】何謂氫燃料動力電池?
所謂氫燃料動力電池就是氫氣和氧氣通過電化學(xué)反應(yīng)出現(xiàn)電能的能量轉(zhuǎn)化裝置。其放電的機理是氫氣從陽極進入,在催化劑的用途下釋放電子形成帶正電荷的氫離子,接著氫離子從陽極穿過電解質(zhì)膜跑到負極和氧氣結(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:燃料動力電池工作原理,資料來源:招商證券
整個過程只會生產(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。這看起來是一個極其完美的方法,但是社會上對氫燃料動力電池的質(zhì)疑聲卻不絕于耳。
在文章開篇,筆者有必要就大眾對氫燃料動力電池車不安全的誤解做些補充說明:
大家印象中的氫氣屬于國家管制危險化學(xué)品,易燃易爆,極其危險。實際上氫氣的著火點為500°C,遠高于汽油的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,氫燃料動力電池的放電只是一個電化學(xué)過程,電池的內(nèi)部根本就不會發(fā)生氫氣和氧氣燃燒,當(dāng)然也就不會有火苗,這一點跟鋰電池是類似的。所以駕駛氫燃料動力電池車并不是人坐車里,車上燒著氫氣爐子。
最后,講講儲氫瓶,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,只要儲氫瓶的溫度超過設(shè)計值,儲氫瓶的閥門會自動開啟,迅速排出氫氣。
早在2008年的北京奧運會期間,福田和清華大學(xué)共同研制的氫燃料動力電池客車就開始示范運行,到了2016年,國內(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,更是具有國家戰(zhàn)略意義的能源。眾所周知,我國是典型的"富煤、缺油、少氣"的國家,國內(nèi)使用的石油嚴重依賴進口,并且石油的進口量和對外依存度度在逐年提升。
所以說國家推廣氫能和光伏、風(fēng)電等可再生能源的初衷是相同的,就是減少對石油的依賴,保障我國的能源安全,防止未來被卡脖子。
你看"缺油缺煤"的日本早在2013年就公布《日本再復(fù)興戰(zhàn)略》,將氫能源的發(fā)展納入了國家發(fā)展戰(zhàn)略,我國也在2016年公布的《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃(2016—2030年)》中將氫能源的發(fā)展列入了國家能源戰(zhàn)略的部署中。
圖2:我國的石油進口量和對外依存度逐年提升,資料來源:BP,華創(chuàng)證券
【3】氫電互補
從碳排放角度,為了達成我國2060年碳中和的宏偉目標,我們也同樣要發(fā)展燃料動力電池。
相信有人會對這個結(jié)論有疑問,汽車用上鋰電池照樣可以實現(xiàn)零排放,并且電動汽車已經(jīng)基本實現(xiàn)平價化了,整個鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)形成規(guī)模;相反,同時起跑的燃料動力電池仍處在商業(yè)化早期,跟國外的差距還比較大,還有什么必要再發(fā)展氫燃料動力電池?
毋庸置疑,國內(nèi)汽車的電動化成效顯著,銷量屢創(chuàng)新高,但是電動汽車的上升重要來自乘用車,商用車幾乎沒有上升,尤其是中長途的重卡領(lǐng)域,電動化進展緩慢,甚至受阻。過去幾年,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,資料來源:中汽協(xié),長江證券研究所
究其原因,鋰電池能量密度低,充電時間長等短板難以解決。講到這里有人會想到固態(tài)電池,在《固態(tài)電池軍備競賽悄然開局》一文中我們總結(jié)固態(tài)電池是鋰電池的"升級版",重要還是是為了解決安全問題,并不能解決電池重量過大的問題。
假如真要讓長途重卡換上鋰電池,這相當(dāng)于是帶著電池在跑(40噸的電動重卡,想要實現(xiàn)500公里續(xù)航要近10噸的電池),中途還要停上幾個小時充電,經(jīng)濟性可想而知。
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,但是一到冬天就慫了。尤其是長城以北地區(qū),冬天車內(nèi)開暖氣,續(xù)航要大打折扣,所以我們看到北方地區(qū)電動公交的普及率遠低于南方地區(qū)。而氫燃料動力電池車的優(yōu)勢在于,燃料加注時間和續(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氫燃料動力電池汽車,其續(xù)航里程達到850km、加氫時間僅需5分鐘、零下30°C低溫啟動。
更重要的一點,商用車保有量僅占我國汽車保有量的12%左右,卻是交通領(lǐng)域碳排放的"罪魁禍首"。根據(jù)我國移動源環(huán)境管理年報(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),資料來源:《我國移動源環(huán)境管理年報(2020)》
所以國家發(fā)展氫燃料動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,鋰電池的投資者并不用擔(dān)憂這個問題。在乘用車領(lǐng)域,電動化方法已經(jīng)達成共識(當(dāng)然氫燃料動力電池在價格方面也競爭不過鋰電池);在中長途、載重型的商用車領(lǐng)域,氫燃料動力電池更勝一籌,相當(dāng)于是未來多了一個新賽道。
所以我國燃料動力電池產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用一直聚焦在商用車領(lǐng)域,當(dāng)前國內(nèi)氫燃料動力電池汽車保有量近8000輛,其中商用車占了7000余輛。
圖5:氫燃料動力電池的優(yōu)點,資料來源:方正證券
