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锂电疯涨,氢能源汽车崛起的时候到了?

发布时间:2021-11-23 07:54理财方法 评论

10月26日,一份《电池价格上调联络函》传出,比亚迪决定上调电池产品的单价,涨幅不低于20%。比亚迪并非第一家涨价的锂电池企业,在此之前,国轩高科、路华电子、天能锂电、鹏辉能源等多家锂电池企业就曾先后发出调价函。

在正极材料和电解液价格持续上涨,负极材料供应紧张的情况下,锂电企业以涨价的方式向下传导成本压力无可厚非,但这却引发了关于氢能替代论的畅想。

就能源本身而论,主要受两方面因素影响,其一是环保问题,碳中和大趋势下,传统能源类型的占比必将持续下降;其二是成本问题,在同样的目的下,市场肯定更愿意选择成本低廉的能源类型。

从环保角度出发,无疑电动车和氢能汽车都是符合要求的。但如今锂电池成本持续攀升,政府补贴又逐渐退坡,电动车性价比大幅下降,那么氢能源汽车是否具备替代电动车的机会了呢?我们到底距离氢能源汽车普及的时代有多远呢?

01 氢能源汽车的战局

在探讨氢能源汽车对电动车的替代之前,首先我们先弄清楚什么是氢能源汽车。

从字面意思不难理解,氢能源汽车就是以氢气作为主要动力来源的汽车。但实际上,氢能源汽车存在氢燃料电池和氢内燃机两大分支路线,他们之间有着本质上的区别。

氢内燃机与传统燃油发动机类似,只不过燃料由石油、天然气换成了氢气。其原理也是通过氢气燃烧释放热能,并借由气体膨胀来推动发动机工作。

由于氢气本身易燃易爆炸,因此纯以氢气为燃料的内燃机汽车有一定的危险性,在日常应用中往往不选择纯氢气作为燃料,而是选择掺杂传统能源的混合燃料,并没有环保优势。此外,放热的工作方式能量效率值很低。

虽然我们不能说氢内燃机路线是失败的,但从现阶段而言,这一路线距离最终商业化落地仍有很长的路要走,并非资本市场关注的重点。

氢燃料电池系统虽然有“燃料”二字,但实际上却并不通过燃烧来进行能源转换,而是氢气在燃料电池堆中发生化学反应,将化学能转化为电能,然后再通过电动机转化为动能的过程。这套动力系统看似复杂,但却拥有干净环保,能量转化率高的优势。

锂电疯涨,氢能源汽车崛起的时候到了?

来源:中商产业研究院

与电动车类似,氢燃料电池的最大的改变就是这套燃料电池堆及辅助系统(简称BOP),同时也是成本占比最高的部分,约占整车总成本的60%以上,其中电堆又占到BOP系统成本的60%。

由于氢燃料电池能量转化率高,同时安全系数也很高,因此被市场看做是具备爆发潜力的赛道,也是被看做是电动车最有力的竞争者。

从装机量分析,中国燃料电池系统仅处于发展初期,尚未进入红利释放期。2019年全国燃料电池装机量126.4MW,而疫情下的2020年,这一数据同比下降36%至80.4MW,显示出极强的波动性。

对照2019年和2020年的市场格局,不难发现这一行业仍处于群雄割据状态,尚未出现一统江湖的龙头公司。除亿华通市场份额较为稳定外,其余公司的市场排名均呈现极大波动。

锂电疯涨,氢能源汽车崛起的时候到了?


重塑股份在2019年以29%的市场份额排名第一,但2020年业绩却大幅下滑,并被上交所终止IPO审核;清能股份在2019年以16%的市场份额排名第二,但2020年却跌出前五。大洋电机收购的上海电驱动同样也未在2020年进入前五。

另一方面,刚刚拿到1亿元A轮融资的爱德曼在2020年冲至销量榜首,同样是市场新兵的国鸿重塑以12%的份额排在市场第三,颇有江山代有才人出的意味。

对于这样松散的市场格局,机会与风险同在。行业中各参与者均有机会,如果发展顺利那么很可能成为市场龙头,但如果发展遇阻那么甚至有从市场清退的风险。

早在1839年,英国科学家Grove就提出了燃料电池的原理。实际上,无论是氢内燃机路线还是氢燃料电池路线,都并非新的技术,甚至已经有了上百年的历史。

就技术角度而言,氢燃料电池已经较为成熟,具备商用化前景。从环保角度分析,同样环保的氢能源电池具备替代电动车的潜力。

02 现实的枷锁

尽管氢燃料电池汽车已经具备了替代电动车的潜力,但现实的枷锁依然延缓这项技术的落地进程。

正如开头说的那样,对于能源技术来说,有两大关键因素,其一是环保,另一个也是更重要的则是成本。氢燃料电池汽车迟迟无法大规模推广,核心原因就在于成本之上。

这里的成本主要有三方面,其一氢燃料电池汽车的整车成本;其二加氢站成本;其三则是制氢成本。

首先,氢燃料电池汽车目前的整车成本依然偏高,具有很大的下降空间。

正如前文所述,BOP系统是氢燃料电池汽车占比最高的成本要素,其中燃料电池堆又是BOP系统中占比最高的。因此BOP系统和燃料电池堆的价格直接决定了整车成本的高低。

单从应用角度分析,氢燃料电池在汽车中的使用已经不成问题,但由于缺少规模优势,使得相关技术的迭代速度很慢,这直接造成了BOP系统的价格难以下降。

例如氢气在燃料电池堆的反应过程中需要用到催化剂,传统催化剂需要用到很多贵金属铂(Pt),但实际上金属铂并非唯一的选择,通过降低降低铂的含量或者寻找替代品,依然能够起到催化作用。

类似的技术改进几乎可以出现在BOP系统各个分支之上,从成本角度考量,氢燃烧电池汽车距离“完美”依然路途遥远。

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据DOE预测,以美国能源部2017年最先进水平为标准,当燃料电池系统年产量为1000套时,系统的预测成本为216美元/kw;当年产规模扩大至1万套时,这一数据下降至103美元/kw;当年产规模扩大至50万套时,成本再次砍半至53美元/kw。

由此可见,氢燃料电池汽车的成本直接与车辆规模高度相关,当行业规模放量,氢燃料电池汽车的成本也有望大幅下降。

其次,加氢站的短缺也是制约氢燃料电池车辆发展的重要原因之一。

氢气是氢燃料电池汽车的核心燃料,但氢却并不能轻易得到,与到处都是的加油站对比,加氢站的数量可谓凤毛麟角。即使目前,氢燃料电池汽车的单价已经降至很低,但如果周围没有加氢站提供燃料,那么也不会有消费者购买它。

我们的加氢站到底有多么稀缺呢?截止2020年底,中国累计建成加氢站118座,其中101座已经正式投入运营,且有167座仍在假设中。刚刚过百的加氢站数量,意味着对于普通人来说,氢燃料电池汽车几乎不具有应用性。

那么加氢站可以快速复制吗?难度较大!

目前,我国建造一个加氢站的成本约1500万元,这还没有包括后续的运维费用。但好的一点是,我们的加氢站的核心产品几乎都做到了自主研发。

从成本端看,加氢站成本最高的是压缩机,约占整个加氢站总成本的30%。如果加氢站大量普及,那么压缩机制造商将会首先受益,如雪人股份、冰轮环境等。

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