目前成本、加氫站、氫氣來源是橫在燃料電池面前的三座大山,需要邁過。預計市場加速向上拐點將于2020-2025年出現。
燃料電池汽車,不改變用戶駕駛習慣,解決了鋰電池續航里程焦慮和快速補充能源的問題,在低溫啟動、循環壽命與回收技術上也接近內燃機的性能,被認為是下一代能源技術。根據國際能源署的展望,美國、歐洲、日本為了實現2攝氏度的溫控目標,2050年燃料電池乘用車保有量將達1億臺,占比約30%。目前成本、加氫站、氫氣來源是橫在燃料電池面前的三座大山,需要邁過。預計市場加速向上拐點將于2020-2025年出現。
受益于補貼政策與技術引進,中國燃料電池汽車產業發展或快于預期:
2016-2020年中國燃料電池的發展,或類似2009-2014年的鋰電池的路徑,技術從很不成熟到接近商用,成本上有大幅下降空間,產業推廣階段是從示范運行逐步過渡到商業推廣。然而,近期我們看到一些有利因素,包括2017年的補貼不退坡、外資技術的引進,可能會導致中國燃料電池產業發展步伐快于預期。我們初步估計2017年中國燃料電池汽車產銷量約1000臺,到2020年保有量約1.5萬臺,對應市場規模在60-70億元。
水氫燃料電池產業鏈的機會:
電堆產業化條件已經比較充沛,而甲醇重整器技術也較為成熟,水氫燃料電池是將電堆和甲醇重整兩個成熟的技術融合在一起,同時避開了加氫站的瓶頸,當前產業化的條件最充沛。
燃料電池是未來10年的重要投資方向
1)燃料電池原理
氫能燃料電池是通過氫氣與空氣中的氧氣進行非燃燒的氧化還原反應,通過催化劑實現電子與離子的分離,進而產生電流,推動汽車電機的運轉。質子交換膜燃料電池是最常見的燃料電池,因此氫離子可直接穿過質子交換膜到達陰極,而電子只能通過外電路才能到達陰極。當電子通過外電路流向陰極時就產生了直流電。
反應分子式如:
2)燃料電池是一種更清潔、更高效能源
為了實現《巴黎協定》提出的2050年全球平均溫度較工業化前水平升高控制在2攝氏度之內的目標,各國都在尋找更清潔有效的技術以取代內燃機與石化能源,據測算,若2050年燃料電池保有量達25%,車輛相關碳排放可以下降10%,而且,對比鋰電池,燃料電池不改變用戶駕駛習慣,解決了鋰電池續航里程焦慮和快速補充能源的問題,在低溫啟動、循環壽命與回收技術上也接近內燃機的性能。
我們在下圖對比了現階段內燃機、鋰電池和燃料電池技術,結論是2020年前,內燃機技術二氧化碳排放有望下降,一是通過技術效率提高30%,二是通過使用更加清潔的生物燃油;但2020年以后,改善空間不大;鋰電池由于目前的電池容量、續航里程和充電時間限制,更加適用于城市短駁小車;燃料電池續航里程、能量補充時間及各項性能都接近內燃機,因此對于中大型車跑中遠程的減排效果尤其好。未來30年,內燃機、鋰電池和燃料電池三種技術會并存,并互相補充。
3)預計到2050年燃料電池保有量在1億臺,占比30%
根據國家能源署的展望,美國、歐洲、日本為了實現2攝氏度的溫控目標,2050年燃料電池乘用車保有量將達1億臺,占比約30%。據第三方咨詢公司Navigant公司的預測,燃料電池汽車,包括乘用車和客車,2020年的新車銷量在3萬臺左右,到2024年預計達到23萬臺,豐田、本田、現代已率先于2013-16年推出了量產的燃料電池車型,而通用、大眾、福特、奔馳、寶馬仍在研發階段,預計將于2018-20年左右推出量產產品。因此,我們預計市場加速向上的拐點或在2020-2025年出現。
系統成本、氫氣來源和加氫站是三座大山需要邁過
目前限制燃料電池推廣有三大主要阻礙,一是燃料電池汽車成本,二是氫氣來源,三是加氫站的基礎建設。
為解決這三座大山,廣東合即得能源科技有限公司董事長向華在“水基科學向華理論”的基礎上提出了“動氫”的理念,致力于將傳統制氫及儲氫技術進行顛覆性的創新研究,開發可移動、便攜式、低成本的小型移動制氫機,并且已經成功研發出水氫燃料電池。
水氫燃料電池產業化大步臨近。根據近期對水氫燃料電池(甲醇燃料電池)產業的調研情況,國內水氫燃料電池企業已經具備產業化條件,這與市場普遍認為燃料電池技術還很不成熟的觀點不同。盡管高額補貼,但純氫燃料電池遲遲沒有產業化,其根源并不在于電堆,而在于加氫站,制氫和儲氫的成本太高。
事實上,電堆產業化條件已經比較充沛,而甲醇重整器技術也較為成熟,水氫燃料電池是將電堆和甲醇重整兩個成熟的技術融合在一起,同時避開了加氫站的瓶頸,當前產業化的條件最充沛。目前廣東合即得的水氫燃料電池商用車已經在測試,該車型進入公告目錄之后,有望實現快速的量產,且實現量產后,成本的降低會進一步推動需求的增長。
1)市場預計燃料電池到2030年有望接近燃油車水平
燃料電池汽車成本,目前在售的豐田Mirai美國市場售價接近6萬美元,剔除補貼后,消費者實際支付價格為4.5萬美元,對比豐田凱美瑞售價2.5萬美元,尚不具有競爭力。根據市場預計,隨著規模效應與技術優化,燃料電池電堆成本可以從目前每KW
380美元下降至40-50美元,甚至更低,令2030年燃料電池的成本有望接近燃油車水平成為可能。
2)氫氣來源的解決辦法是即產即用
為解決氫氣的壓縮、儲藏、輸送、裝卸難題,廣東合即得能源科技有限公司董事長向華在“水基科學向華理論”的基礎上提出了“動氫”的理念,致力于將傳統制氫及儲氫技術進行顛覆性的創新研究,開發可移動、便攜式、低成本的小型移動制氫機,并且已經成功應用到燃料電池上。其原理是將甲醇水進行汽化催化重整純化轉化為氫氣,氫氣再進入燃料電池與空氣進行電化學轉換成電。
3)加氫站投資大,而甲醇加注站成本只需要10萬
以目前的產業化水平,一個日加注能力在200kg的加氫站,不含土地,投資在500-1000萬元,可以最大服務720臺燃料電池的私家車,對應單臺車的基礎建設投資在1.1萬元。換句話說,如果是500萬臺車輛的規模,整個加氫站的基礎建設投資在550億元。而一個甲醇加注站,只需將傳統加油機的加注槍,換為甲醇加注槍,僅需要10萬元,遠遠低于加氫站的投資。
中國燃料電池產業發展或快于預期
不考慮補貼等外部因素,我們認為2016-2020年中國燃料電池的發展,或類似2009-2014年的鋰電池的路徑,技術從很不成熟到接近商用,成本上有大幅下降空間,產業推廣階段是從示范運行逐步過渡到商業推廣。然而,近期我們看到一些有利因素,可能會導致中國燃料電池產業發展步伐快于預期。根據媒體公布的一些廠家計劃,我們初步估計2017年中國燃料電池汽車產銷量約1000臺,到2020年保有量在1.5萬臺。
一是2017的補貼政策的調整有利于燃料電池技術。
按照之前公布的2016-2020年新能源汽車補貼政策,鋰電池2017-2018年和2019-2020年補助標準分別比2016年下降20%和40%,但燃料電池的補貼維持2016年水平不變。因此,基于2017補貼水平,物流車燃料電池的補貼力度較大,國家補貼就足以覆蓋成本,燃料電池客車扣除補貼的成本,同樣優于鋰電池,對于整車廠而言吸引力明顯增大。我們已經看到北汽福田、宇通客車公開宣布自己在研發燃料電池客車。
二是海外技術與人才的引進,或跟外資直接合作,加快產業化進度。
我們走訪了國內本土的氫燃料電池企業,了解到大部分國內的燃料電池技術仍處于實驗室階段,在系統可靠性和耐久性幾個指標還無法達到產業化要求;令人欣喜的是,廣東合即得能源科技有限公司引進世界水平的技術,有望加快中國燃料電池產業化進程。
三是除了汽車領域,無人機市場的爆發拉動燃料電池需求。
除了傳統的軍工、航天、儲能領域,我們留意到已經有無人機企業用燃料電池作為能源替代鋰電池,續航時間從30分鐘提高至1-4個小時.目前產品剛剛推向市場,一臺1KW功率的燃料電池系統加氫罐價格為20萬元,遠高于鋰電池價格1000元,產品仍供不應求,表明市場對加長續航能力的無人機有非常大的需求。無人機市場本身非常年輕,處于爆發階段。據市場估算,中國工業無人機的潛在市場,在現有的電力巡線、管道巡檢、森林防火、公共安全上的應用規模就近1萬臺。
四是政策方面的轉向。
2001-2015年,燃料電池是跟純電動和插電混動汽車一起,歸為新能源汽車技術之一,并未單獨列出,由科技部等四部位統一規劃。2016-2020年燃料電池汽車的補貼在20-50萬/臺,而且2020年前補貼不退坡。近期,我們注意到國家能源局也參與進來,跟發改委一起印發了《能源技術革命創新行動計劃(2016-2030)》,其中氫能和燃料電池被列為15個重點發展方向之一。
水氫電動車的快速科普
很多人根本沒有聽說過水氫電動車究竟是輛什么車?其實它是水氫汽車的創造者,天生就是奔著環保而誕生的。水氫電動車是以水氫燃料電池原理為基礎,用水氫燃料電池動力替換電動車傳統的蓄電池動力,用戶只需添加水氫原料(甲醇水)即可保證續航水氫電,具有和內燃機同樣的使用習慣,有效緩解充電樁覆蓋不足的問題,并可以減少充電樁建設投入。水氫電動車既具有傳統電動車零碳排放高環保性和高效性,同時具有傳統內燃機的高續航能力。整車無污染物排放,排放產物只有水和近零的CO2。
水氫電動車本身具有發電效率高、環境污染少等優點。相比電動汽車漫長的充電時間,加甲醇水的時間要短得多。另外,水氫燃料電池汽車還可彌補電動汽車行駛里程的問題。與純電動客車相比,水氫燃料電池客車不再受限于續駛里程,能源補給時間大大縮短。