“終極能源”會迎來應用大爆發嗎?
徐文璞、李智穎、易思琳對本文亦有貢獻
*本文為甲子光年特約作者莊禾晴獨家供稿。莊禾晴為前媒體人、前投資人,燃料電池項目創業者,現在香港大學經濟學碩士在讀。
每一次能源的“脫碳”都會改變人類文明的發展進程,每一次能源的轉換都伴隨著一個大國的復興或崛起。
19世紀,工業革命發端于大不列顛島,木柴到煤炭的轉換讓“日不落帝國”冉冉升起;20世紀,油氣對煤炭的替代揭開了電氣時代的序幕,期間美國一躍成為世界第一工業強國和經濟體,為稱霸世界埋下伏筆;21世紀新能源革命勢不可擋,中國也有機會憑借光伏和新能源汽車后來居上。
但新能源的戰事遠未結束。“碳中和”引發了新一輪能源與材料的革命,成了現階段為數不多的超車大機遇。一場圍繞著碳中和的新能源晉級賽已經拉開序幕。中國在聯合國大會提出“2030年碳達峰,2060年碳中和”、歐洲擬將“2050年實現碳中和”寫進法案、美國自拜登上臺的第一天就重返巴黎協定,承諾“到2050年,讓美國實現碳中和”。
這場新能源革命中國已走了幾十年,如今每一步腳印都被清晰地串聯了起來:從大力發展光伏到構建特高壓網絡、再到扶持新能源汽車,一副能源宏圖展現在眼前。但拼接這塊能源版圖時,兩個潛在問題也逐漸暴露出來:一個是大量的可再生能源棄電,一個是新能源汽車難以突破的續航難題。
于是,“氫”能再度被寄予厚望。在近日的中國發展高層論壇上,中國南方科技大學校長、中國科學院院士薛其坤就說:“按照熱力學的物理學規律,任何能源使用過程中都會造成浪費,造成二氧化碳等污染。所以,我們還是要回歸初心,從最基本的愛因斯坦的核聚變出發,回到太陽,利用地球上人類宇宙中最簡單的元素氫發展最清潔、最有效、最長久的太陽能光電制氫的氫能源技術。”
中國氫能產業的元年,實際上是更早的2019年。一直以來,氫能的商用化都有許多爭議。在支持者眼中,氫燃料電池的能量密度是鋰電池的100多倍,且燃燒后除了水什么都不會留下;在反對陣營中,馬斯克曾向投資者保證“燃料電池沒有未來”,大眾汽車集團CEO赫伯特·迪斯也曾對媒體說:你們不會看到任何氫能源的乘用車。
但氫并非真的一無是處。即使在唱衰聲音集中的乘用車應用領域,氫燃料電池也能避開與鋰電池的正面交鋒,選擇在長續航及大功率市場突破,成了物流、重卡、公交車等商用車的燃油替代方案。此外,在固定電源及無人機等其他應用領域中,氫燃料電池的優勢也無人能敵。實際上在質疑聲中,氫能仍一邊通過消納棄電及延伸鋰電池的續航切入新能源產業鏈,一邊積極探索著電網之外的新型能源世界。
但想要從零開始建立一個能源網絡談何容易?氫能產業鏈比鋰電池產業鏈更長、復雜度更大、成本更高,讓其迄今難以被大規模應用。氫網的搭建注定是一場持久戰。所幸,目前有兩股強大的力量正從兩個方向推動產業鏈的形成和拓展:在上游,宏觀政策為氫能作指引;在下游,政府及企業合力探索應用場景。
如今“電能-鋰電池”的發展格局已經明朗,“氫能-氫燃料電池”的前景依然不清晰。現階段,成為電網及鋰電池的“替補”角色,是氫能明確能走下去的方向。但在更大的未知應用領域中,氫能未來會有一個什么樣的格局?這需要有足夠想象力。
1.減碳大機遇
2019年,“氫能”首次寫入了我國政府工作報告,報告提出了“推動充電、加氫等設施建設”。
這與減碳的大目標直接相關。在中國向碳中和目標邁進的過程中,可再生能源將扮演至關重要的角色。作為碳排放量位居世界第一的國家,電力行業在中國二氧化碳排放結構中的占比超過一半,通過可再生能源替代傳統火力發電成了最直接的減碳手段。
為了達到《巴黎協定》的目標,中國在去年的氣候峰會上承諾,到2030年非化石能源占一次能源消費比重達到25%,風電、太陽能發電總裝機容量將達到12萬億千瓦。
在以光伏為代表的可再生能源領域,中國的實力幾乎無人能敵,但過快的發展速度也帶來了相應的“后遺癥”。據全國新能源消納監測預警中心數據,2020年全國棄風電量166.1億千瓦時,全國棄光電量為52.6億千瓦時。
隨著可再生能源逐漸替代火力發電,將有大量棄電亟需進行儲存,而在電網之外的另一端,氫網也正為電解水制氫的高額成本焦頭爛額。當電與氫相遇,電網的儲能產業與氫網的制氫產業極有可能互助互利,即采用可再生能源發電進行電解制氫。這能解決目前遇到的眾多問題。
由于可再生能源的邊際成本接近于零,其定價低于其他電力的市場定價,甚至能夠達到負定價,利用可再生能源進行制氫將極具經濟優勢。
以大工業電價均價0.61元/kWh計算,當前電解水制氫的成本為3.69元/立方米。當用電價格低于0.50元/kWh時,電解水制備的氫氣成本可與汽油相當 [1]。
可再生能源讓氫能產業鏈上游看到了降低成本的希望。據中國氫聯盟預測,到2050年,大約70%的氫將由可再生能源生產。另一方面,氫能也可以反哺“棄電”——無論是儲能密度還是儲存時間,氫氣都具備絕佳的儲能優勢。
數據來源:CNKI,國聯證券研究所
電網與氫網的交匯給能源體系描繪了一副美好的愿景,雖然距離這一愿景成為現實仍有很長的路要走,但在實現的那一天,中國基于已形成的新能源體系的優勢,將牢牢掌控氫能價格的話語權及控制權。
2.“鋰”的困境
而在“可再生能源發電、特高壓傳電、新能源汽車用電”為代表的新能源體系中,也藏著隱憂。
這一隱憂首先出現在鋰電池技術的應用領域,在飛速奔跑了十余年后,電池的續航開始力不從心。
新能源汽車的續航瓶頸主要受電量影響。從表面上看,電量可以歸結為“量”的問題:只要裝了足夠多的電池,就能產生足夠多的電量提升續航。假設60kWh的電池能跑400公里,那一塊150kWh的電池豈不是能輕松突破1000公里?
可惜續航的提升并非簡單的加減乘除。按目前主流的能量密度計算,一塊60kWh的動力電池組自重大約在400kg~500kg之間,占整車重量的比重約為30%。隨著重量增加,電池會面臨邊際收益遞減的問題。即增加電池也會增加電動車的重量及阻力,當電池裝載量過大,大部分電量將會被用來拖著笨重的電池組跑,而不是貢獻給電動車的續航,鋰電池車續航的天花板也因此出現。
想要從電量上提高目前電動車的續航,從“堆量”下手已經行不通了,只剩下“提高能量密度”這一條路能走了。具體來說,目前主要有四個提升途徑,分別為正極提升、負極提升、電解液體系提升及封裝技術提升。
上述四個途徑基本覆蓋了鋰電池充放電所涉及的所有環節。電子通過電解液在正負極之間反復“穿梭”,達到儲能和充放電的目的,再用封裝技術把多個電池裝在一起成為電池組,把多個電池組裝在一起成為電池系統。
對于正極材料來說,能量密度和安全性就像是蹺蹺板的兩端,不可兼得。常用的正極材料有鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元鋰等,每一種材料都要在能量密度和安全性之間做取舍。
磷酸鐵鋰因為有穩定卻笨重的鐵元素的加入,電池安全性最強,但也嚴重影響了電動車的續航;最成熟的正極材料是鈷酸鋰,但對應的能量密度和安全性又平平無奇;“激進派”三元鋰擁有最好的能量密度和最長的續航,但頻發的安全事故也讓消費者望而退步。
目前正極材料的研發進度仍止步于高鎳三元鋰方案,更高能量密度的技術方案還待在實驗室里。
負極材料的瓶頸與正極材料類似,至今未找到可替代現有材料的優化方案。鋰電池的負極材料是石墨,目前最有潛力代替石墨的材料為硅材料,但后者卻存在著膨脹系數大等致命問題。
電解液體系則專注于將電池從液態轉向固態,這一技術能夠兼顧電池的能量密度及安全性,是最受造車新勢力歡迎的方案之一。今年1月份,蔚來汽車發布了搭載“固態電池”的概念車,續航里程接近1000km。遺憾的是,固態電池仍是一項非常不成熟的技術,應用范圍也只限于概念車。
封裝方案是鋰電池最后一個可以優化的環節,電池企業優化封裝方案的迄今也只有一個:用更安全的方法,裝更多的電池。
比亞迪的刀片電池方案是比較典型的代表,通過刀片式的封裝盡可能優化電池組設計,以提高電池組的能量密度。但封裝技術可以壓榨的剩余空間非常有限,還需要配合更好的電池管理才能發揮作用。
3.“氫”都能解決
鋰電池的續航瓶頸,使得長續航市場對氫燃料電池的呼聲高漲,因為鋰電池所面臨的“電量”和“能量密度”的難題,對氫燃料電池來說根本不是問題。它集齊了“極高的能量密度、無限種可能的系統容量、無需充電”這三種特征。
氫的能量密度是傳統燃料無法比擬的:氫氣的熱值約是石油的3倍、煤炭的4.5倍,每1kg氫氣相當于2.5kg天然氣、2.8kg汽油、33.70kWh電力(1kWh就是俗稱的1度電)[2]。
目前鋰電池的能量密度最多能達300Wh/Kg,磷酸鐵鋰則不足200Wh/Kg,而氫燃料電池系統能量密度超過350wh/kg,輕松超越鋰電池。現階段儲氫技術不夠成熟,氣瓶所攜帶的氫氣量不夠多,能量也依然大幅領先鋰電池。隨著加壓技術的優化升級,后者的能量密度更是讓鋰電池望塵莫及。
鋰已經是地球上最輕的金屬元素,但在元素周期表第一個元素氫的眼中,鋰還是太重了。盡管目前氫氣還不能以液態儲存,而且電堆及輔助系統也會有一定重量,但無論如何在一單位體積內氫燃料所包含的能量遠遠超過其他電池,即能量密度高。因此目前鋰電池車續航極限難以突破500km,而氫燃料電池車的續航里程則可以輕松從500km起步。
系統容量方面,與發動機相似的屬性讓氫燃料電池的容量具備無限種可能。在氫燃料電池發電的過程中,氫氣會源源不斷從氫氣罐進入電池系統,再生成水不斷排出。在電池系統大小不變的情況下,只要儲存氫氣的容器足夠大、氫氣能裝得足夠多,氫燃料電池的系統容量也就能不斷擴大。
充能方面,由于氫燃料電池不需要把電儲存在電池里,因此不需要進行充電。其充能原理更像是傳統燃油車,3~5分鐘充滿氫燃料后,單次行駛里程就能達到400~700公里。此外,氫燃料電池的另一大好處是不存在機械傳動部件,在整個發電的過程中不會產生任何噪聲。
氫燃料電池還有天時和地利:氫原子構成了宇宙的90%,只要太陽照常升起,它就能夠無限再生。
中國是全世界最大的氫氣生產及消費市場,工業用氫氣產能2019年就達到了2500萬噸/年 [3]。光氯堿工業每年以點天燈的形式釋放的氫氣就夠1240萬輛車行駛,四川省每年棄水電用來制氫可以滿足275萬輛氫燃料電池汽車,2017年風電和光伏棄電量可供2000萬輛以上氫能源汽車使用 [4]。
中國手握著開啟萬億氫能市場規模的鑰匙,在巨頭眼中這是一片尚未開發完的沃土,而對中小企業來說,這也同樣是一片能成長為龍頭級企業的土壤。
4.仍然在“替補”
然而,自2014年豐田推出全球第一輛商業化的氫燃料電池車、歐美日韓氫燃料電池車在商業化領域齊頭并進之時,中國的氫燃料電池車市場才步入探索階段。
20世紀70年代石油危機中孕育的氫燃料電池技術,讓其在汽車上找到了應用的突破口。
德國在這場賽事中拔得頭籌,1994年戴姆勒推出了第一代現代燃料電池乘用車-NECAR 1,雖然2020年戴姆勒終止了相關計劃,但其帶燃料電池汽車實現了從0到1的突破。
在隨后漫長的十余年里,其他國家也在加緊試驗、爭分奪秒地搶奪氫燃料電池車商業化的里程碑。
2014年,氫燃料電池車發展歷史上的重要里程碑在日本誕生。2014年12月,豐田推出了全球第一輛商業化的氫燃料電池車Miria。這件事的里程碑意義在于,氫燃料電池車成了變革交通技術的解決方案之一,而不再是一個只存在于實驗室中的概念。
同一時間,各國氫燃料電池汽車開始走出實驗室,開始各自商業化落地的實踐。美國鎖定了物流運輸領域,截至2015年,共有34家企業、8000多輛氫燃料電池叉車投入運行;韓國和日本則聚焦于乘用車市場,現代TucsonFCEV、豐田Mirai等也紛紛推出相關產品。
期間中國選擇了另一條路,即在商業化前,先在示范階段進行小范圍測試。在這個背景下,世界上最大規模的燃料電池汽車示范運營項目出現在了2008年北京奧運會及2010年上海世博會上:100輛氫燃料電池觀光車累計接待游客2230475人次,總運營里程578655km [5]。
各國對氫能不同的布局力度,很大程度上取決于各自不同的能源結構。
目前日本是最積極打造氫能網絡的國家。受地理位置及能源環境的限制,以及核能戰略所導致的核泄漏事故的影響,日本如今希望押注氫能實現可再生能源戰略。早在2014年,日本就制定了氫氣的生產、儲存、運輸和應用的戰略路線圖,如今氫能已被確立為日本的“國家能源”。
對美國來說,更加需要發展可再生能源防范石油危機。20世紀70年代開始,美國政府就對氫能研究進行了大量資助;1990年,美國就制定了氫能源發展的5年計劃;如今,美國氫能相關政策幾乎覆蓋了氫能全產業鏈。
中國在可再生能源賽道上,選擇了多點齊發的戰略。氫能并不是唯一被關注的可再生能源,與氫燃料電池車同步發展的還有鋰電池汽車。
光伏與特高壓領域的強勢讓電動車先于氫燃料電池車脫穎而出。以2009年的“十城千輛”為起點,電動汽車的發展進入了萌芽期,氫燃料電池汽車和純電動汽車同時被列入補貼政策;2014年,電動汽車進入成長期,氫燃料電池汽車也設定了“千輛級”規模的目標,在隨后的幾年里,電動汽車的年銷量從18萬一路突破100萬輛;反觀氫燃料電池汽車,累計銷量甚至還未達到1萬輛。
在過去的十余年里,氫燃料電池汽車始終沒能擺脫電動汽車的“替補”角色。每當鋰電池技術的進步放緩時,燃料電池技術就會出現在市面上。如今電動車續航碰到了天花板,氫燃料電池車的發展又被提上了日程,但與以往不同的是,燃料電池技術已經逐漸從示范階段過度到商用化階段,已具備接手部分鋰電池細分市場的能力。
5.成本的困局
從替補席走向正賽的路,氫能也不會走得很順利。
業界的爭議,一部分來源于氫燃料電池過于緩慢的成長速度。背后的原因,則是發展氫能是個又長又復雜的鏈條。迪斯曾在其社交媒體上解釋過不進入氫燃料車市場的原因:因為氫非常昂貴且效率低下,因此無法確保基礎設施的快速發展,以及保證氫氣在運輸過程中的穩定性。
發展氫燃料電池車,需要討論的不僅僅是一輛行駛的汽車,還有一個從制氫-運輸-加氫站-氫燃料電池車疊加而成的復雜能源系統。
站在市場的角度上,圍繞氫燃料電池的復雜議題也可以簡單總結為兩個問題:是否好用,是否便宜。其優異的續航能力,已經證明了氫燃料電池足夠好用。但第二個問題“是否便宜”仍需要進一步探索。
氫能體系的搭建成本極其昂貴。不論是上游制氫運氫、中游加氫還是下游用氫,目前整個產業鏈沒有一環是便宜的,也沒有哪一方可以脫離產業鏈單獨降低成本。
1.上游:制氫、運輸都很貴
產業鏈上游的主要環節為制氫和運輸,二者居高不下的成本是制約我國氫能網絡建立的主要因素。
現階段的制氫技術主要有四種,分別為化石原料制氫、工業副產氫、化工原料制氫及電解水制氫。每一種制氫方式的成本都受到相應能源資源價格的影響。
化石原料的低成本,使得其成為目前最主要的制氫來源。全球大部分國家主要用天然氣制氫,而我國由于煤炭資源比較豐富,煤氣制氫更具成本優勢,煤氣制氫占全國制氫量的60%以上,每立方米的制氫成本大約為0.869元 [6]。
但煤氣制氫,每生產一公斤氫氣就會產生約30.2kg的二氧化碳,制氫過程完全與碳中和的目標背道而馳。并非長久之計。工業副產氫和甲醇制氫也都有同樣問題。
在目前的所有制氫方法中,僅有電解水制氫可以做到完全無污染。然而現有技術之下,電解水制氫的成本是所有制氫技術路線中最高的,單位制氫成本是煤制氫的4~5倍 [7],且制氫量一般小于200立方米/h,非常不經濟。
除了“制氫”第一關,上游還有“儲存-運輸”這第二關。氫氣液化及固化的難度,使得其目前主要以高壓氣態的形式儲存,單位體積儲氫的容量低,更無法像石油那樣方便運輸。
高壓氣態的氫氣主要通過長管拖車和管道進行輸運,前者是氫氣近距離輸運最主要和最便宜的方式。一臺長管拖車的成本約為160萬元,當運輸距離100km時,運輸成本為8.66元/kg [6]。
長管拖車或輪船已經足夠應付產業鏈發展的早期階段了,目前我國氫能示范應用主要圍繞小于200公里的制氫地布局,長管拖車基本可以覆蓋。至于液態輸氫和固態輸氫,大概率會留到下一個階段再進行探索。
但如果想要大規模、長距離運輸氫氣,管道運輸是繞不開的解決方案,只是這一方案實施起來過于困難。
首先,氫氣管道的造價成本非常高,參考目前已有的濟源-洛陽氫氣管道,建設長度25km的管道耗資1.46億元,則單位長度投資額為584萬元/km;其次,假設把氫氣摻入現有的天然氣管道中運輸,則有無數個問題撲面而來:氫氣摻多少、通過哪些管道運輸、如何運營、如何調節各管網方的利益......
在種種條件的制約下,何時能搭建起氫氣運輸管道仍是個未知數。對比目前美國已有的2500公里輸氫管道、歐洲的1598公里輸氫管道,我國的輸氫管道僅有100公里,和油氣管道差了好幾個數量級。
2.中游:難以商業化的加氫站
昂貴的“制氫-儲氫-輸氫”成本被進一步帶入了產業鏈的中游——加氫站。
目前國內加氫站需要外部供氫,即用長管拖車往返于加氫站與氫源地之間,大部分加氫站不具備在站內通過電解水制氫的技術。因此,上游氫氣的制作及運輸成本很大程度上決定了加氫站的氫氣成本。
與發展較為成熟的日本加氫站對比可以發現,氫氣成本占日本氫氣售價的占比為38%,而這一比例在中國的氫氣成本結構中高達65%。另一個成本占比大頭為壓縮機,占成本比例為30%,該生產技術目前依賴于進口,采購成本在短期內難以降低。
整個氫能產業鏈都逃不開的“成本”問題,也成了現階段建設加氫站的最大阻礙。據交能網數據,目前我國一個日加氫能力為200kg的加氫站成本約為1000萬元,已建成的加氫站都尚未盈利。
加氫站是產業鏈中游的核心,也是連接上游制氫和下游應用的樞紐,加氫站的布局和普及在很大程度上決定了氫燃料電池的產業化進程,但現在它卡住了整條產業鏈的脖子。
上游的氫氣成本會通過加氫站傳導至下游,使氫氣的售價遠大于同等能量水平下的汽柴油價格。目前每百公里的汽油成本為39~49元,而國內加氫站的氫氣零售價格普遍為60~70元/kg,以每100公里平均消耗8kg氫氣計算,氫燃料電池汽車的百公里燃料成本高達560元 [8]。
氫氣售價高,市場不愿意消費氫燃料電池,車廠也沒有動力研發燃料電池車。一環套著一環,最后整個行業都難以實現規模化運營。
反過來又使得加氫站陷入了無法盈利的惡性循環中,加氫站的推廣也成了難題。截至2019年,我國已建成且在運營的加氫站僅有52座,真正實現商業化運行的加氫站不超過10個。
3.電池:需要規模化、國產化
氫燃料電池現階段的成本遠遠高于鋰電池及一般的燃油車,且大部分核心材料的技術仍掌握在其他國家的手里。所幸,氫燃料電池的成本下降潛力比較大。
在氫燃料電池的成本結構中,比例最大的是電池電堆,占比高達30%,其他成分包括空氣供給系統、冷卻系統、及氫氣檢測供給系統等。其中,大部分與成本相關的問題都可以通過規模化來解決。
數據來源:廣證恒生
據美國能源部測算,當電池系統年產量由1千套增加到1萬套時,電堆成本可降低65%;當生產規模增長突破1萬套時,部分組件的規模化降本空間已開始減小;當生產規模由1萬套增長至50萬套時,決定電堆成本的主要因素只有催化劑,后者占整個電堆成本的36%。
與鋰電池受制于鋰和鈷等稀有元素類似,氫燃料電池的催化劑也需要稀有金屬——鉑,是目前研發氫燃料電池無法繞開的重要材料。不過氫燃料電池電堆中其他材料均為石墨、聚合物膜、鋼等常見材料,供應沒有明顯限制。
從目前看,鉑有充分的供應。從2014年到2019年,鉑的供應端復合年增長率為2.9%,而需求端則處于下降趨勢。也不排除氫燃料電池發展會帶動鉑需求量持續攀升,導致鉑的供應也要面臨不確定性。
為了提前應對這一可能,氫燃料電池啟動了“低鉑”革命,鉑負載量已從10年前的0.8~1g/kW降低到目前的0.1~0.4g/kW,未來仍有繼續下降的空間,直至達到與傳統內燃機系統貴金屬用量相當的水平(<0.05g/kW)[9]。
氫燃料電池發展的前期可以通過規模化降低成本,但“國產化”始終是未來需要邁過的坎。目前氫燃料電池的核心部件中,質子交換膜、雙極板、高壓氣瓶基本依賴進口,國內企業生產能力有限,產品質量也難以滿足要求。
6.變革已在發生
如何推動氫能產業鏈降成本?十二年鋰電池市場化的探索經驗,中國現在也在拿來推動氫能市場的變革。
首先是在“碳中和”戰略和補貼政策的加持下降低產業鏈的成本,自上往下推動氫能的延伸和對電網的補充。
雖然目前暫未出臺相關的行業標準規范和支持政策,但“碳中和”的大戰略已經給出了較為清晰的指引。補貼政策又吹響了氫能產業鏈發展的“沖鋒號”。2019年前,中國的氫能產業就已經走過了長達十八年的研發期和推廣期。經過漫長的政策籌劃,中國現在采用補貼手段推動行業進行商業化。
補貼主要在三個方面:消費者購車補貼、加氫站補貼及氫氣補貼。除了針對氫氣補貼還在討論中,前兩項補貼已經陸續開始落實。
部分補貼政策
盡管新能源汽車補貼正處在退坡過渡期,看得見的手正逐漸退出干預,但國家政策依然保留了氫燃料電池汽車對應標準0.8倍的補貼。預計針對消費者的補貼會持續到2025年。
針對加氫站建設的補貼則主要由地方政府主導。我國目前政策補貼更加針對于≥500kg/d加注能力的加氫站,建設一座該類加氫站能獲得300~500萬不等的補貼,不過目前,這類加氫站仍要每天加注約400輛氫燃料汽車才有可能實現收支平衡 [10]。
另一股推動力則是消費端的改革。目前,多股力量在合力探索氫燃料電池的應用場景,從需求端向上推動變革,進而帶動加氫站等配套設施的建設。
氫燃料電池在交通領域的增長潛力最強,主要應用在重卡、客車、叉車等商用車場景。至于乘用車領域,中科院院士歐陽明高認為,“純電動已經完全能滿足要求了”。
商用車造車新勢力介入較少,這也成為氫能技術革命的重要試驗場。2019年,氫能接力賽的第一棒被交給了公交車行業。當年全國有21個城市開辟運行了氫燃料電池公交線路。
氫燃料電池+公交車是當前我國最普遍的組合,因為公交車具有“有規律、可預測的路線”的典型特征,具有非常穩定且可預測的運營模式,只需要在沿線建立很少的加氫站。
據工信部發布的《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》,燃料電池商用車推薦名錄中70%為氫燃料電池客車,大多為政府采購。這起到了一定的社會推廣效果。
對于同樣具備“中長途運輸、固定線路”特征的商用車來說,氫能幾乎是替代柴油的完美方案,也是國內車企最容易發力的商業化戰地,上海申龍、中通客車、福田汽車、宇通客車、廈門金旅等眾多汽車品牌已開始布局氫燃料電池商用車。
在物流領域,氫燃料電池被認為是最強有力的搭檔。除續航能力外,還能滿足城市中嚴格的環境要求和噪音法規,此外,加氫所需時間短也可以大大提高物流車隊的作業效率。
在重型卡車市場,氫燃料電池重卡的續航和充能能力已經接近傳統燃油車,其零排放的特點在“柴轉氫”趨勢中也為替代燃油卡車創造了巨大的機會。
氫燃料電池技術用在叉車領域的優勢更加明顯。首先,叉車主要在倉庫等小范圍區域作業,對加氫站數量需求不高;其次氫燃料電池叉車不存在持續放電、電壓下降導致速度減慢的問題,可以保證叉車穩定的工作效率。
在需求端的倒逼之下,政府和車企合力孵化出了一批產業鏈上的“黑馬”:國鴻、億華通發力客車和專用車行業,新源動力及上海重塑科技則押注客車和箱式運輸車,明天氫能自主研發的產業鏈已搭建完成,雄韜氫雄的氫能源電池產能已經全國第一,物流車運營商中已經有實現盈利的。
2019前,氫燃料電池的新生力量們幾乎只能做政府生意;僅僅兩年后,傳統車企產業鏈上已經有了他們的身影。
甚至部分生力軍已對接二級市場。2020年8月,億華通作為“氫能汽車第一股”登陸科創板;今年3月,上海重塑科技也提交了科創板上市申請。
7.氫能,還能怎么想象?
氫燃料電池的未來,應該不止汽車行業。據國際氫能委員會的預測,到2050年全球氫能源消費將占總能源需求的18%,市場規模超2萬億。
已經有不少玩家另辟蹊徑,在固定電源、便攜式電源、無人機、工程機械等領域中大展身手。這些領域沒了加氫站布局的困擾,反而更有機會先一步跑進商業化。
盡管眼下氫能的應用仍然有限,但探究這一“終極能源”的未來時,最不該缺少想象。
想象在未來的某一天,由遠處風電和水電場發出的電力直接當地電解轉化為氫氣,氫氣通過管道輸送到周邊城市的氫能網絡中,再給各種燃料電池設備提供源源不斷的能量。加一次氫氣,就能讓氫能自行車行駛數百公里、氫能筆記本電腦一周不用充電、氫能移動電源給戶外旅行供電一整天,甚至可以給每家每戶提供不間斷的電力和熱水。
想象當空中交通成為現實,氫燃料電池輕松升起無人機,將人或者貨物平穩送至另一座城市的角落。在20世紀中期,太空計劃就已證明在載人航天領域,燃料電池是唯一選擇。
氫能網絡的未來,可能會像今天的石油網絡一樣,從生產、運輸到建立加油站鋪開,燃料電池車也能提供與傳統燃油車類似的加油體驗。
*參考材料:
[1] 《氫氣成本能降到幾何?——制氫篇》,廣證恒生
[2] 《“氫”潔世界,“能”創未來》,國聯證券
[3] 《氫能源及燃料電池交通解決方案白皮書系列》,德勤中國
[4] 《盤點國內主流燃料電池商:都在做政府生意》,阿爾法工場研究院
[5] 《國內外燃料電池汽車發展》,電動汽車工程手冊
[6] 《氫氣成本能降到幾何?——制氫篇》,廣證恒生
[7] 《“氫”潔世界,“能”創未來》,國聯證券
[8] 《2020-2025年中國加氫站行業市場前景預測及投資方向研究報告》,華經產業研究院
[9] 《國內外燃料電池產業知多少》,安信證券
[10] 《制氫加氫 氫能社會》,方正證券
END.