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兩年擴產(chǎn)10倍,今天的燃料電池能否重演這一歷史?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年03月29日  

正如市場之前所預料的一樣,新能源補貼退坡政策正式出爐。不同于之前的20%退補貼標準,2019年補貼標準在2018年基礎上平均退坡50%。

而由于電動汽車已經(jīng)具備市場化條件,之后的政策扶持重點轉(zhuǎn)向燃料電池汽車。燃料電池汽車補貼將根據(jù)不同技術標準進行細化,單獨出臺燃料電池的補貼政策。

其實,今年以來燃料電池的風便越刮越烈,從燃料電池股連續(xù)大漲,到兩會上多個代表提交發(fā)展燃料電池的提案,再到氫能源首次寫入《政府工作報告》。這讓人想起過去十年的新能源汽車,這期間涌現(xiàn)出大量的高成長企業(yè),鋰電池股也逐漸成為了股市的主角之一。

今天的燃料電池能否重演這一歷史?

燃料電池與鋰電池的對比

燃料電池是一種不經(jīng)過燃燒過程直接以電化學反應方式將燃料如氫氣、天然氣等和氧化劑中的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的高效發(fā)電裝置,是繼水力發(fā)電、火力發(fā)電、化學發(fā)電之后第四種發(fā)電方式。

按電解質(zhì)的不同,燃料電池可以分成以下幾類,其中質(zhì)子交換膜燃料電池PEMFC操作溫度低、啟動速度快,是車用燃料電池的首選。

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燃料電池能量密度明顯高于鋰電池。

能量密度決定續(xù)航里程,意味著燃料電池的續(xù)航里程遠超過鋰電池。使用燃料電池的電動汽車動力性能高、充電快、續(xù)駛里程長、接近零排放,可以說是未來新能源汽車的有力競爭者。

無論如何,燃料電池的發(fā)展都會搶占鋰電池的地盤,哪怕只是搶占了商用車領域的地盤,對鋰電池行業(yè)的估值也是不利的。

其次,鋰電池汽車充電地點靈活,燃料電池汽車只能去公共加氫站加氫。

這決定了政府想要發(fā)展燃料電池汽車,必須先啟動大規(guī)模的加氫站建設。所以加氫站行業(yè)將在燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展中最先啟動,最早受益。

如今政府對二者的補貼逐漸表現(xiàn)出不同態(tài)度,或許正是基于上述不同點的考慮。

燃料電池未來發(fā)展空間

那么燃料電池汽車如今的產(chǎn)量是多少呢?從1968年第一輛氫燃料電池車問世到2018年,全球累計銷量僅6475輛。

中國的燃料電池產(chǎn)業(yè)化元年則是2017年,這一年燃料電池汽車產(chǎn)量為1247輛,2018年燃料電池汽車產(chǎn)量達到1619輛,銷量則為833輛。

而目前,根據(jù)《中國氫能產(chǎn)業(yè)基礎設施發(fā)展藍皮書》,僅上海、武漢等八個地區(qū)規(guī)劃顯示,到2020年燃料電池汽車計劃將超過15000輛。僅兩年時間就要從1619輛增加到15000輛,看得出來燃料電池汽車被寄予了厚望。

此外,2020年中國的加氫站數(shù)量計劃達到100座,行業(yè)總產(chǎn)值達到3000億元;到2030年,燃料電池車輛保有量達到200萬,加氫站數(shù)量達到1000座,產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值突破一萬億元。

光看這些數(shù)字,就能想到這個行業(yè)的增長空間該有多大。

燃料電池發(fā)展障礙

當然,目標是一回事,能否實現(xiàn)又是另一回事。在實現(xiàn)目標的路上仍存在著很多阻礙,主要是成本以及技術上的一些障礙。

我們先看生產(chǎn)以及儲氫方面的技術障礙。

首先是制氫。目前全球主流的選擇是石化原料制氫和化工原料制氫,主要原因在于石化原料制氫和化工原料制氫的成本較低,具有盈利空間。

從當前技術、資源條件來看,我國主要采用石化原料制氫法,在過程中,二氧化碳的排放水平較高。不過可以引入二氧化碳捕捉技術(CCS),以降低碳排放。不過很明顯,這種方式是不可持續(xù)的,解決不了環(huán)境與能源的矛盾。

當前制氫技術比較發(fā)達的日本,主要采用的制氫方法就是電解水制氫。這是最清潔、最可持續(xù)的制氫方式,并且是未來制氫的發(fā)展的重要方向。但這種制氫技術當前最主要的障礙同樣是成本問題以及制造效率。

再者是儲氫。氫是所有元素中最輕的,在常溫常壓下為氣態(tài),密度僅為0.0899kg/m3,是水的萬分之一,因此其高密度儲存一直是一個世界級難題。

燃料電池儲氫方式主要包括高壓儲氫、液態(tài)儲氫以及儲氫材料儲氫,目前燃料電池汽車儲氫的主流技術是高壓儲氫。不過這種方式能耗較高、傳統(tǒng)鋼瓶儲氫時儲氫密度難以達到要求。

最后則是加氫站的建設。這是燃料電池行業(yè)目前迫切需要解決的問題。從世界范圍看,截至2017年底,全球運行的加氫站328座,亞洲119座,歐洲139座,北美68座。其中,日本91座,德國45座,美國40座。到2018年底,國內(nèi)共建成加氫站12座并投入運營,在建的加氫站33座。這一數(shù)字距離2020年目標建成100座仍相差較大。

建設成本高企也是企業(yè)不愿投入加氫站的重要原因,目前一座可供10輛燃料電池公交車使用的加氫站,建設費用大約為800萬元。

這些問題在一定程度上推高了燃料電池的成本,再加上燃料電池主要核心部件造價昂貴,遠遠超過了鋰電池車和燃油車。

據(jù)美國能源部最新數(shù)據(jù)顯示,以上文提到的80kW質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)為例,2017年,每生產(chǎn)1000套燃料電池,燃料電池系統(tǒng)(包括燃料電池電堆、高壓儲氫罐、升壓變頻器、電動機、動力控制單元等)的成本達到179美元/kW,其中電堆成本為118美元/kW;而每生產(chǎn)1萬套燃料電池,燃料電池系統(tǒng)成本為79美元/kW,其中電堆成本為39美元/kW。

這說明,產(chǎn)量越大,成本降低幅度越大。根據(jù)機構研報測算,若年產(chǎn)量達到5萬臺,燃料電池電堆成本可降至10萬元以下,整車成本可降至30萬元以下。

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圖:80kW燃料電池系統(tǒng)成本曲線

另一方面,在氫燃料發(fā)電的過程中,對含鉑催化劑的需求非常大,但鉑金作為貴金屬,價格非常高昂。不過隨著技術進步,豐田的技術已經(jīng)將催化劑鉑含量降低到燃油車的2倍左右。目前,豐田的燃料電池車Mirai每輛車用鉑20g,約合0.17g/kW。

而根據(jù)美國能源部的規(guī)劃,到2020年燃料電池汽車用鉑量預計會下降到0.125g/kW。在這個層面,中國燃料電池行業(yè)對于原料的依賴還有更多的持續(xù)工作要做。

燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈

可以看出,燃料電池汽車行業(yè)正在被寄予厚望,雖然成本和技術上仍有障礙,但總的來說正在逐步突破中。而目前,中國的燃料電池市場也已經(jīng)擁有了較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈。

前文我們提到了,質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)是目前燃料電池汽車的首選。這種電池的產(chǎn)業(yè)鏈涉及上中下游多個環(huán)節(jié):

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以下我們介紹幾個相對重要的環(huán)節(jié)和公司:

1)燃料電池堆(上游)

燃料電池堆主要由膜電極和雙極板構成,其中膜電極是氫燃料電池的核心部件,其成本占據(jù)電堆總成本的60%以上,膜電極的技術和生產(chǎn)不僅決定電堆的使用條件和壽命,同時也決定電堆的成本和燃料電池的推廣使用。

這里值得一提的是上市公司雄韜股份,這家公司從今年年初開始率先于燃料電池板塊股價起漲且漲幅最大,或許就與其涉足質(zhì)子交換膜有關。

這家公司在建的燃料電池產(chǎn)能是全國第一,不管是電堆、膜電極、雙極板、催化劑都是自己生產(chǎn),膜電極還出口到普拉格。并且在武漢和大同擁有3個在建和建成了的加氫站。

在工信部2018年推薦的燃料汽車排名第三(截至10月份)。這時離這家公司轉(zhuǎn)型才過去1年多。

而目前國際上燃料電池堆的龍頭企業(yè)要屬加拿大的巴拉德和Hydrogenics。值得注意的是,2018年8月中國上市公司濰柴動力與巴拉德達成戰(zhàn)略性合作,投資1.63億美元持有巴拉德19.9%的股權,成為巴拉德第一大股東。

2)加氫站(下游)

正如前文所說,發(fā)展燃料電池汽車,必須先啟動大規(guī)模的加氫站建設。而鋰電池汽車與公共充電站的發(fā)展并不同步,因為車主都在家充電,導致充電樁的建設進度嚴重滯后。

所以加氫站行業(yè)將在燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展中最先啟動,最早受益。在最近出臺的燃料電池政策中,直指加氫站的原因就在于此。

該行業(yè)可以關注厚樸股份。厚普股份主營業(yè)務為天然氣汽車加氣站設備及信息化集成監(jiān)管系統(tǒng)的研發(fā)、設計、生產(chǎn)、銷售和服務。

【總結】

綜上,相比于鋰電池,使用燃料電池的電動車擁有性能更高更環(huán)保的優(yōu)勢,是未來新能源汽車的有力競爭者。另就政府目前制定的規(guī)劃,該行業(yè)擁有極大的增長空間。

不過目前制約氫燃料汽車發(fā)展的主要障礙是電堆、生產(chǎn)儲運氫的技術和成本問題,部分環(huán)節(jié)還處于技術突破與產(chǎn)業(yè)化應用階段。但是也在不斷引進技術加快突破中。

但就目前情況看,在氫燃料電池汽車這個被認為是人類出行終極解決方案的市場領域,想要與鋰電池正面對抗,仍需要交給市場和時間判斷。

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