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鋰電和燃料電池是不同的技術(shù)路線，但它們都是實(shí)現(xiàn)碳中和的主流能源解決方案，可以并排比較。誰(shuí)是最終能源可以從兩個(gè)角度來(lái)評(píng)價(jià)，一個(gè)是能源利用效率，另一個(gè)是能源密度。前者決定了成本優(yōu)勢(shì)，后者決定了應(yīng)用場(chǎng)景的通用性。
１．１、能源利用效率
鋰電池和燃料電池都使用電能，但鋰電池直接使用電能，而氫也需要通過(guò)電能轉(zhuǎn)化，所以氫作為二次能源，能源利用效率肯定較低。氫燃料電池系統(tǒng)（左）比鋰離子電池低得多，這就是馬斯克ＤＩＳＳ氫能的來(lái)源。
上述結(jié)論的前提是，未來(lái)的電力將來(lái)自太陽(yáng)能和風(fēng)能等綠色能源，從新能源普及的角度來(lái)看，結(jié)論并不完全相同。
１、能源一直是一個(gè)多共存的結(jié)構(gòu)，如下圖所示的各種曲線。
２、新能源比重從１％提高到１０％需要５０年的時(shí)間。綠色的石油花了４５年。可再生能源在１３年里僅增長(zhǎng)了５％。
燃料電動(dòng)汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)的綜合效率是相似的，如果以化石燃料為主的話，燃料電池的綜合效率甚至更高。
１．２、能量密度
在能量密度方面，鋰電池和氫根本就不是一個(gè)量級(jí)，相差１００倍，這是氫的優(yōu)勢(shì)。從儲(chǔ)能周期來(lái)看，電池的功率損耗按日計(jì)算，氫能按季度和月計(jì)算?？偟膩?lái)說(shuō)，氫能的應(yīng)用將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)鋰電池。
當(dāng)比較轉(zhuǎn)換效率和能量密度時(shí)，兩者的應(yīng)用場(chǎng)景比較清晰。
２．１、新能源發(fā)展動(dòng)力
氫能的發(fā)展階段與鋰電池非常相似。２０１７年燃料電池裝機(jī)容量與２０１２年鋰電池裝機(jī)容量、２００２年光伏發(fā)電裝機(jī)容量、１９９４年風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量持平。
但新能源發(fā)展的動(dòng)力很大程度上來(lái)自國(guó)家政策的推動(dòng)。光伏是在歐洲政策的推動(dòng)下逐步發(fā)展起來(lái)的，鋰電池是在中國(guó)和歐盟電動(dòng)汽車(chē)的推動(dòng)下發(fā)展起來(lái)的。到２０２０年，歐盟的電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量將略微超過(guò)中國(guó)，占新車(chē)銷(xiāo)量的１０％。
雖然看起來(lái)燃料電池比鋰電池落后５年，但由于國(guó)內(nèi)外政策的缺乏，實(shí)際差距遠(yuǎn)大于５年。國(guó)家氫能源政策主要是十城千輛。
一是試點(diǎn)范圍較?。旱谝黄谠圏c(diǎn)城市已經(jīng)出來(lái)了，基本是北京、上海、廣州、河南、河北、
二是補(bǔ)貼力度較弱：僅１７０億元，而國(guó)家對(duì)電動(dòng)汽車(chē)?yán)塾?jì)補(bǔ)貼已達(dá)１２０６億元（截至２０２０年５月），相差７倍。
三是時(shí)間較短：十城千輛政策為４年，平均每年補(bǔ)貼４２．５億元，而電動(dòng)汽車(chē)政策為１０年，平均每年補(bǔ)貼１２０．６億元，相差２．８倍。
這兩個(gè)發(fā)展的基礎(chǔ)是不同的
氫電池和鋰電池所需的技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施非常不同。電池行業(yè)經(jīng)歷了最早的玩具鎳氫電池、手機(jī)三元電池、從手機(jī)到公交車(chē)、從低能量密度到高能量密度乘用車(chē)，技術(shù)開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證迭代不斷。與此同時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)不存在能源問(wèn)題。從一開(kāi)始，就有一個(gè)非常發(fā)達(dá)的電網(wǎng)。只要鋪設(shè)充電樁，就可以獲得能源。
燃料電池在這兩頭都沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。沒(méi)有加氫基礎(chǔ)設(shè)施，也沒(méi)有消費(fèi)應(yīng)用鋪墊，直接是車(chē)規(guī)級(jí)。盡管巴拉德公司的燃料電池在商用叉車(chē)上已經(jīng)完全可以商用，但市場(chǎng)很小。因此，能源基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用場(chǎng)景都需要追求。
在應(yīng)用方面，億華通在國(guó)內(nèi)首次嘗試在公交車(chē)上應(yīng)用，部分應(yīng)用在商用車(chē)上。（以下數(shù)據(jù)備注：日本、美國(guó)、中國(guó)數(shù)據(jù)為２０１９年４月數(shù)據(jù)，歐洲德國(guó)數(shù)據(jù)為２０１９年７月數(shù)據(jù)）
在能源方面，整個(gè)工業(yè)體系中氫含量豐富，包括工業(yè)副產(chǎn)氫、煤制氫、天然氣制氫等，足以支持早期氫能供應(yīng)。主要缺少的是加注網(wǎng)絡(luò)。這可能會(huì)被天然氣的發(fā)展所抵消。首先，商用車(chē)輛使用天然氣的運(yùn)行成本比柴油車(chē)輛低２０％?。。常埃ァ，F(xiàn)在大量的商用車(chē)正在轉(zhuǎn)向天然氣，需要建立天然氣加氣站。如果它是一個(gè)天然氣站，擱置一些設(shè)備，用一個(gè)加氫站取代它會(huì)容易得多。
３．１、應(yīng)用市場(chǎng)比較：車(chē)用
這是整體的碳排放量，其中交通運(yùn)輸占百分之十幾，電力占４４％。
乘用車(chē)的排放量實(shí)際上只占交通運(yùn)輸總量的２０％，其中最大的部分實(shí)際上是商用車(chē)輛，其排放量約占７７％。
為什么鋰電池不適合商用車(chē)輛？以實(shí)際為例，Ｍｏｄｅｌ ３的電池重量約為８００ｋｇ， 低配版的續(xù)航里程約為４５０ｋｍ，但實(shí)際續(xù)航里程應(yīng)在４００ｋｍ左右。商用車(chē)最近一個(gè)主機(jī)廠推動(dòng)電動(dòng)商用車(chē)作為一個(gè)例子，２．５噸電池續(xù)航里程１９０公里，９．６為例，１９ｔ的總重量需要扣掉７ｔ重量，以及１２?。糨d貨重量，但續(xù)航僅為１９０公里，如果你想實(shí)現(xiàn)５００公里（基本門(mén)檻），至少３ ｔ電池是必要的，這也意味著少裝３ｔ貨，費(fèi)用沒(méi)有完全計(jì)算出來(lái)?，F(xiàn)在每個(gè)人都提出了一個(gè)解決方案，在沿途建立一個(gè)換電站。我們認(rèn)為一個(gè)換電站的基礎(chǔ)設(shè)施和一個(gè)加油站非常相似，一個(gè)企業(yè)巨頭很難做到這一點(diǎn)。所以電池商用車(chē)基本上是不實(shí)用的。
鋰電池的能量密度約為２２０Ｗｈ?。耄纭Ｖ挥邪牍虘B(tài)電池和固態(tài)電池可以達(dá)到５００Ｗｈ?。耄?。在能量密度翻倍后，純電重卡才具有使用價(jià)值，我們?cè)冢的陜?nèi)看不到這種可能性。
從能源成本（充電／氫氣）的角度來(lái)看，氫燃料汽車(chē)的１００公里能源成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電動(dòng)汽車(chē)。目前終端氫價(jià)～６０元／公斤，鋰電池平均９００元／千瓦時(shí)。據(jù)美國(guó)能源部介紹，當(dāng)氫燃料電池降到３０元／公斤，鋰電池降到７００元／千瓦時(shí)時(shí)，它可以達(dá)到與傳統(tǒng)燃料汽車(chē)相當(dāng)?shù)乃健：苊黠@，鋰電池只有２０％的差異，而氫電池有５０％的差異。
３．２、汽車(chē)市場(chǎng)的發(fā)展路徑是不同的
新能源技術(shù)對(duì)于所有汽車(chē)主機(jī)廠來(lái)說(shuō)，鋰電池和氫燃料兩種技術(shù)路線都非常昂貴，沒(méi)有人可以繼續(xù)在兩個(gè)方向上投資。因此，要根據(jù)市場(chǎng)進(jìn)行有針對(duì)性的研發(fā)。
歐洲汽車(chē)制造商２０年前就開(kāi)始使用氫燃料電池，梅賽德斯－奔馳（Ｍｅｒｃｅｄｅｓ－Ｂｅｎｚ）、福特（Ｆｏｒｄ）和日產(chǎn)（Ｎｉｓｓａｎ）正在加拿大的一家合資企業(yè)開(kāi)發(fā)燃料電池。為了達(dá)到歐盟標(biāo)準(zhǔn)，德國(guó)汽車(chē)公司一直將柴油作為一種清潔能源，而氫燃料加氫站站的缺乏使燃料電池的應(yīng)用得以繼續(xù)。當(dāng)“排放門(mén)”事件發(fā)生時(shí)，歐洲的原始設(shè)備制造商存在技術(shù)差距，開(kāi)始迅速轉(zhuǎn)向電動(dòng)汽車(chē)。大眾汽車(chē)是最活躍的，因?yàn)樗鼪](méi)有積累足夠的新能源和燃料電池。梅賽德斯－奔馳也放棄了在乘用車(chē)中使用氫燃料電池的技術(shù)路線。但戴姆勒（Ｄａｉｍｌｅｒ）和沃爾沃（Ｖｏｌｖｏ）正在建立一家合資企業(yè)，開(kāi)發(fā)商用汽車(chē)用的氫燃料電池。
美國(guó)完全是電力國(guó)家，其整體能源網(wǎng)絡(luò)是基于市場(chǎng)的。政府只補(bǔ)貼購(gòu)車(chē)，不補(bǔ)貼氫能加氫站的建設(shè)，氫能很難發(fā)展。
我國(guó)的電網(wǎng)、發(fā)電、石油等企業(yè)都是國(guó)有企業(yè)，加上足夠大的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，可以支持鋰電池和氫能兩個(gè)方向的發(fā)展。因此國(guó)內(nèi)的氫市場(chǎng)直到２０１８年李克強(qiáng)總理訪問(wèn)日本才開(kāi)始啟動(dòng)。
堅(jiān)持氫燃料路線的豐田和現(xiàn)代在日本和韓國(guó)的市場(chǎng)很小。事實(shí)上，豐田和現(xiàn)代都認(rèn)為美國(guó)是主要市場(chǎng)的主機(jī)廠。所以我們認(rèn)為乘用車(chē)、商用車(chē)的主流將是氫能。
４、應(yīng)用市場(chǎng)比較：儲(chǔ)能
從效率的角度來(lái)看
光伏發(fā)電后使用鋰電池進(jìn)行儲(chǔ)能：光伏發(fā)電的效率基本為２０％，再加上鋰電池１０％的損耗，效率為１８％。
經(jīng)過(guò)光伏發(fā)電（１８％）——電解槽電解水制氫（８０％）——?dú)鋬?chǔ)能——需要時(shí)再用氫燃料電池系統(tǒng)發(fā)電（６０％），這就是儲(chǔ)氫能源鏈。即１６％＊６０％≈９．６％的效率。
從成本角度來(lái)看
目前，使用光伏或風(fēng)能時(shí)，鋰電池每千瓦時(shí)的成本（存儲(chǔ)每千瓦時(shí)的成本）最好能達(dá)到４毛左右。在汽車(chē)中不再使用鋰電池后，鋰電池的兩大用途是：一是將其變成外帶人力車(chē)的電池，或者用作鐵塔或路燈的儲(chǔ)能。這種電池也是要大約２００到３００，基本上是兩毛多每千瓦時(shí)。
為什么未來(lái)的鋰電池成本超過(guò)兩毛多？這些年來(lái)，鋰離子電池的成本實(shí)際上降低了８０％，但能量存儲(chǔ)的成本并沒(méi)有直線下降。鋰電池越大，耗電量越高，成本也越高。另一方面，氫電池在更大尺寸的壓縮機(jī)和更大的單個(gè)油箱上運(yùn)行更經(jīng)濟(jì)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，燃料電池肯定是碾壓鋰電池。
當(dāng)然，也存在市場(chǎng)孵化的問(wèn)題。由于美國(guó)電網(wǎng)的市場(chǎng)化，電價(jià)大約是中國(guó)的８倍，所以美國(guó)消費(fèi)者有動(dòng)力儲(chǔ)存和調(diào)節(jié)能源的波峰和波谷。然而，中國(guó)不同。零售價(jià)格幾毛，而商業(yè)價(jià)格超過(guò)一元。因此，我國(guó)的儲(chǔ)能不發(fā)生在個(gè)人端。事實(shí)上，中國(guó)的儲(chǔ)能將更多地投入發(fā)電端，中國(guó)的儲(chǔ)能設(shè)備將更加大規(guī)模和集中化。如果你看看韓國(guó)和日本正在走的技術(shù)路線，他們?cè)陔娏Ψ矫?，利用火力發(fā)電廠的廢熱等等。
４．１、兩者的投資邏輯
鋰電池產(chǎn)量大，年銷(xiāo)量２０００萬(wàn)輛，產(chǎn)業(yè)鏈上每家公司的規(guī)模都足夠大。因此，總公司規(guī)模大、技術(shù)強(qiáng)，可以形成強(qiáng)大的馬太效應(yīng)。所以鋰電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對(duì)太陽(yáng)能電池板是很好的借鑒。中國(guó)最大的單晶硅公司隆基股份董事長(zhǎng)表示了兩種觀點(diǎn)：
１． 為了押注于理論轉(zhuǎn)換效率最高的技術(shù)路線，他選擇了單晶硅，而單晶硅的轉(zhuǎn)換效率實(shí)際上遠(yuǎn)低于多晶硅。
２． 技術(shù)不領(lǐng)先，產(chǎn)能擴(kuò)張不盲目，因?yàn)樗械漠a(chǎn)能擴(kuò)張＋技術(shù)升級(jí)很快就會(huì)淘汰掉。
在技術(shù)路線上，未來(lái)鋰電池技術(shù)的固態(tài)電池也有多個(gè)方向，短期改進(jìn)也有多個(gè)技術(shù)方向，如下圖所示。
黃色的三元的技術(shù)路線是高鎳，如普通的ＮＣＭ８１１，現(xiàn)在開(kāi)始生產(chǎn)無(wú)鈷。這兩條技術(shù)線的瓶頸在２８０以內(nèi)，下一步的突破必須是在正極材料上做４元或新三元。
紅色的磷酸鐵鋰的理論值很低。由于其極具競(jìng)爭(zhēng)力的成本，它適用于低端車(chē)輛的短距離。高能量密度電池價(jià)格在三到五年內(nèi)下降后，磷酸鐵鋰才會(huì)面臨競(jìng)爭(zhēng)壓力。
在擴(kuò)大生產(chǎn)方面，電池行業(yè)將投入大量固定資產(chǎn)，最后一階段表示，基本國(guó)產(chǎn)化設(shè)備投入１ＧＷＨ需要１．５億元，進(jìn)口需要２?。。玻祪|元。每個(gè)國(guó)家現(xiàn)在都有一個(gè)未來(lái)三年至少１５０億到２００億美元的計(jì)劃。
最大的固定資產(chǎn)問(wèn)題是這條生產(chǎn)線能維持多久？例如，太陽(yáng)能電池板曾經(jīng)是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。新一代設(shè)備問(wèn)世后，舊設(shè)備就過(guò)時(shí)了。汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)級(jí)的鋰電池也是如此。如果設(shè)備不升級(jí)，成本也不會(huì)有任何優(yōu)勢(shì)。整個(gè)生產(chǎn)線將成為一個(gè)巨大的負(fù)擔(dān)。特別是在１０年內(nèi)技術(shù)不斷進(jìn)步，價(jià)格不斷下降的情況下，能夠自行開(kāi)發(fā)設(shè)備的廠家可以大大延長(zhǎng)設(shè)備的使用時(shí)間。對(duì)工藝和材料進(jìn)行改進(jìn)后，就可以進(jìn)行生產(chǎn)線的技術(shù)改造。寧德和比亞迪與上游設(shè)備工廠進(jìn)行了深度合作，進(jìn)行技術(shù)改造。中航鋰電，包括蜂巢（蜂窩是長(zhǎng)城汽車(chē)下面動(dòng)力電池事業(yè)部獨(dú)立出來(lái)的公司），有了很大的轉(zhuǎn)變，公司也能玩下半場(chǎng)，一些上市公司輸入資源和技術(shù)儲(chǔ)備不夠，可能兩年或三年將被淘汰，所以要購(gòu)買(mǎi)鋰電池龍頭。
燃料電池完全不同于電池邏輯。燃料電池更像是燃?xì)夤┡袠I(yè)。典型的公司，比如新奧燃?xì)?。通過(guò)不斷做項(xiàng)目，積累現(xiàn)金流，然后投資新項(xiàng)目，收購(gòu)新項(xiàng)目來(lái)滾動(dòng)。畢竟，只有３６００萬(wàn)輛卡車(chē)，而不是２．４億輛乘用車(chē)，很難單靠一個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)養(yǎng)活這家公司。
為什么這種模式？氫有一個(gè)死亡谷，在那里整個(gè)業(yè)務(wù)鏈虧損，現(xiàn)金流保持負(fù)值，直到達(dá)到一定規(guī)模。這個(gè)過(guò)程會(huì)有多痛苦？美國(guó)能源部估計(jì)，每年需要１０萬(wàn)輛汽車(chē)才能實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。中國(guó)每年才有１０００多輛。因?yàn)樗劳龉纫蕾噰?guó)家補(bǔ)貼，而國(guó)家補(bǔ)貼是有針對(duì)性的，而加氫站又不能大規(guī)模建設(shè)，因此也需要有針對(duì)性的建設(shè)。因此，我們判斷，氫燃料電池企業(yè)要想在未來(lái)生存下去，還必須建立加氫站，并在各地裝車(chē)。如果它運(yùn)行順利，如果一個(gè)公司占有一個(gè)位置，其他公司就不太可能占有它。這意味著補(bǔ)貼將在未來(lái)４－１０年使用。所以氫燃料電池的模式和燃?xì)夤┡镜哪Ｊ胶芟嗨啤?/span>
這里舉個(gè)典型例子美國(guó)氫燃料電池重卡公司Ｎｉｋｏｌａ，它的模式就是客戶買(mǎi)車(chē)后不用管加氫，公司與合作伙伴修好加氫站，同時(shí)與物流公司合作（車(chē)也可以租賃），在物流公司兩端的倉(cāng)庫(kù)設(shè)好加氫站，保證每一條線路跑下來(lái)客戶算賬足夠經(jīng)濟(jì)的。這種全鏈條總包的角色相當(dāng)于所有商業(yè)化的虧損Ｎｉｋｏｌａ來(lái)背負(fù)，這些燒的錢(qián)又是其通過(guò)資本市場(chǎng)融資來(lái)支撐的，因此其號(hào)稱(chēng)是卡車(chē)屆的Ｔｅｓｌａ。這個(gè)模式也非常具有美國(guó)特色，其實(shí)與國(guó)內(nèi)地方政府大金額投資車(chē)企很類(lèi)似，如合肥投資蔚來(lái)。
現(xiàn)在看，國(guó)內(nèi)基本沒(méi)有哪家公司能做到尼古拉這樣。燃料電池主要由電堆廠驅(qū)動(dòng)，主機(jī)廠僅為代工廠家，但國(guó)內(nèi)燃料電池廠除技術(shù)外，其他能力較弱。尼古拉做的事情看似簡(jiǎn)單，實(shí)則非常困難，需要技術(shù)研發(fā)、整車(chē)集成、終端客戶開(kāi)發(fā)、加氫站維修。
４．２、上游設(shè)備的投資機(jī)會(huì)
鋰電池上游材料具有較高的集中性。設(shè)備車(chē)間分為三個(gè)部分，每個(gè)部分占４３３的比例。
前端設(shè)備的濃度非常高，比如涂裝機(jī)基本上占前端７５％，本地化率非常高。芯涂頭要達(dá)到０．３的精度，這基本上是ＬＧ能做到的。部分核心零部件仍然需要進(jìn)口，但整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)本地化，可以更好的配合電池廠進(jìn)行研發(fā)。這部分的更新有點(diǎn)慢，大約需要６年時(shí)間。
中間階段的設(shè)備是組裝機(jī)，是目前電池生產(chǎn)效率的主要瓶頸，也是升級(jí)最快的部分?；旧?，中國(guó)所有的設(shè)備將在４年內(nèi)更換。下一代的熱復(fù)合堆疊技術(shù)實(shí)際上可以吊打兩者，增加電池的循環(huán)壽命和能量密度，使其更高效，因此更便宜。好消息是ＬＧ的專(zhuān)利將于２０２０年２月到期，而比亞迪即將推出的刀片電池就是基于該技術(shù)。
后段是化成分容。鋰電池制作完成后，其內(nèi)部的化學(xué)物質(zhì)需要進(jìn)行一次充放電，使材料鈍化。需要充、卸料設(shè)備。該設(shè)備還將檢測(cè)電壓一致性，并以高一致性的電池負(fù)載車(chē)輛。也有一些公司在這個(gè)領(lǐng)域，我就不具體說(shuō)了，我們認(rèn)為中端會(huì)有更好的自我研發(fā)和提升空間，不像其他兩個(gè)環(huán)節(jié)會(huì)有一些瓶頸核心路線。
氫燃料電池設(shè)備可以看哪一個(gè)環(huán)節(jié)是降低成本的關(guān)鍵。據(jù)能源部估計(jì)，降低成本的幾個(gè)領(lǐng)域是：空氣壓縮機(jī)、雙極板、整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)和集成、空氣加濕器、低鉑技術(shù)或無(wú)鉑技術(shù)等。燃料電池的各個(gè)環(huán)節(jié)都比較分散，國(guó)產(chǎn)化程度還很低，基本上都還在國(guó)外。
