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,寧德時(shí)代(SZ:300750)的市值站上1．3萬(wàn)億高點(diǎn),眾多二線鋰電企業(yè)和材料企業(yè)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,氫燃料電池板塊卻顯得格外冷清。

直到最近的一條消息讓氫燃料電池重回大家視線,日本本田汽車(chē)宣布,自今年8月開(kāi)始,將終止以氫氣為燃料的氫燃料電池汽車(chē)的生產(chǎn)。就在半年前,日產(chǎn)宣布暫停與戴姆勒及福特合作開(kāi)發(fā)燃料電池車(chē)的計(jì)劃。

要知道,日本是布局燃料電池最早的國(guó)家之一,其兩大車(chē)企先后放棄了氫燃料電池這條路線,本身就備受質(zhì)疑的燃料電池車(chē)這回要徹底涼了嗎?

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。本田的氫燃料電池汽車(chē)?yán)塾?jì)銷(xiāo)量?jī)H1900臺(tái),本田關(guān)閉了氫燃料電池汽車(chē)工廠,主要還是迫于業(yè)績(jī)壓力。實(shí)際上本田的燃料電池業(yè)務(wù)并沒(méi)有停止,其與通用汽車(chē)合作開(kāi)發(fā)的氫燃料電池車(chē)仍在進(jìn)行中。日本豐田也已在去年研發(fā)出第二代氫燃料電池汽車(chē)。

視線回到國(guó)內(nèi),作為新能源汽車(chē)推廣最成功的國(guó)家之一,我國(guó)正在發(fā)力氫燃料電池領(lǐng)域。中國(guó)已累計(jì)推廣氫燃料電池商用車(chē)超7000輛,悄然間已經(jīng)是世界上運(yùn)行氫燃料電池商用車(chē)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(chē)輛將全部采用氫燃料電池客車(chē),涉及大巴車(chē)、中巴車(chē)和小轎車(chē)等多個(gè)車(chē)型,總量將達(dá)到2000輛。

不過(guò)也得承認(rèn),氫燃料電池汽車(chē)跟電動(dòng)汽車(chē)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(chē)保有量數(shù)據(jù),截至2021年6月,全國(guó)純電動(dòng)汽車(chē)保有量達(dá)493萬(wàn)輛,而氫燃料電池車(chē)全部加起來(lái)還不足1萬(wàn)輛,氫燃料電池汽車(chē)相當(dāng)于電動(dòng)汽車(chē)10年前的階段。

一句話總結(jié),國(guó)內(nèi)的電動(dòng)汽車(chē)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,并且在大步向前發(fā)展,而氫燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)還處在商業(yè)化前期。那么我們國(guó)家為什么要大費(fèi)周章的推廣氫燃料電池,氫燃料電池未來(lái)的出路在哪里?

01

氫燃料電池的戰(zhàn)略意義

【1】何謂氫燃料電池?

所謂氫燃料電池就是氫氣與氧氣通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能的能量轉(zhuǎn)化裝置。其放電的機(jī)理是氫氣從陽(yáng)極進(jìn)入,在催化劑的作用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)極與氧氣結(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)極其完美的方案,但是社會(huì)上對(duì)氫燃料電池的質(zhì)疑聲卻不絕于耳。

在文章開(kāi)篇,筆者有必要就大眾對(duì)氫燃料電池車(chē)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(lèi)似的。所以駕駛氫燃料電池車(chē)并不是人坐車(chē)?yán)?車(chē)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(chē)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(chē)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,福田與清華大學(xué)共同研制的氫燃料電池客車(chē)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電池車(chē)的安全事故。

【2】能源命脈要掌握在自己手中

燃料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(lài)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一樣的,就是減少對(duì)石油的依賴(lài),保障我國(guó)的能源安全,避免未來(lái)被卡脖子。

你看“缺油缺煤”的日本早在2013年就發(fā)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年發(fā)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),我們也同樣需要發(fā)展燃料電池。

相信有人會(huì)對(duì)這個(gè)結(jié)論有疑問(wèn),汽車(chē)用上鋰電池照樣可以實(shí)現(xiàn)零排放,并且電動(dòng)車(chē)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)展氫燃料電池?

毋庸置疑,國(guó)內(nèi)汽車(chē)的電動(dòng)化成效顯著,銷(xiāo)量屢創(chuàng)新高,但是電動(dòng)車(chē)的增長(zhǎng)主要來(lái)自乘用車(chē),商用車(chē)幾乎沒(méi)有增長(zhǎng),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(chē)在新能源內(nèi)部滲透率不升反降,到了2020年新能源商用車(chē)的占比僅有9%。

圖3:新能源商用車(chē)占新能源車(chē)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”,主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)航需要近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(chē)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)。而氫燃料電池車(chē)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(chē)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(chē)內(nèi)取暖。

最具代表性的是豐田新一代Mirai氫燃料電池汽車(chē),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(chē)保有量?jī)H占我國(guó)汽車(chē)保有量的12%左右,卻是交通領(lǐng)域碳排放的“罪魁禍?zhǔn)住�。根�?jù)中國(guó)移動(dòng)源環(huán)境管理年報(bào)(2020)數(shù)據(jù),商用車(chē)溫室氣體排放量占到了交通領(lǐng)域的77．3%。

圖4:商用車(chē)占交通領(lǐng)域溫室氣體排放絕大多數(shù),資料來(lái)源:《中國(guó)移動(dòng)源環(huán)境管理年報(bào)(2020)》

所以國(guó)家發(fā)展氫燃料電池并非是以清潔能源的名義干掉鋰電池,而是與鋰電池并存互補(bǔ),鋰電池的投資者并不用擔(dān)憂這個(gè)問(wèn)題。在乘用車(chē)領(lǐng)域,電動(dòng)化方案已經(jīng)達(dá)成共識(shí)(當(dāng)然氫燃料電池在價(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(chē)領(lǐng)域,氫燃料電池更勝一籌,相當(dāng)于是未來(lái)多了一個(gè)新賽道。

所以我國(guó)燃料電池產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用一直聚焦在商用車(chē)領(lǐng)域,當(dāng)前國(guó)內(nèi)氫燃料電池汽車(chē)保有量近8000輛,其中商用車(chē)占了7000余輛。

圖5:氫燃料電池的優(yōu)點(diǎn),資料來(lái)源:方正證券