两个月内,世界首富马斯克几度将“氢能”送上风口浪尖。
2022年4月1日,马斯克发推特称:2024年,特斯拉将从电动转为氢能,并推出氢燃料电池车型Model H——事实上,这是马斯克的愚人节玩笑,目的是对氢能嘲讽一番(马斯克将氢燃料电池的英文“fuel cell”拼成“fool cells”,该内容很快被删除)。
5月10日,马斯克在接受英国《金融时报》时表示:“把氢当做储能手段简直是最愚蠢的想法”、“对于能源储存,氢气并不是一种好方式”。
马斯克对氢能的嘲讽,恰恰证明了氢燃料电池的侵略性——作为锂电路线的既得利益者,特斯拉销量的飞升与锂电池今日辉煌密不可分,因此马斯克对新电池技术路线抱有天然敌意,这也在情理之中。
反观国内市场,对于氢能的押注,企业和资本已经在“用脚投票”。
据公开数据,2021年国内新增氢能与燃料电池企业注册数量超过2000家,同比增长近70%。据不完全统计,2021以来有近40家氢能企业获得融资,包括通微新能源、济美动力、溯驭技术、氢途科技、Explomar等公司。
这样一波小高潮,在2022 年已实属难得。由于疫情等复杂因素,2022年的一级市场创投活跃度不如以往,再加上新消费的退潮、web3 的重重桎梏,更是让“氢能”——这个略显传统而厚重的能源领域,成了 2022 年第一个(也是至今唯一一个)风口。
“氢”的火热,一言以蔽之,是其自身优势、加之政策扶持造成的结果。
作为一种理想燃料,氢的热值达到143MJ/kg,是同质量焦炭、汽油等化石燃料的3-4倍,1kg氢燃烧产生的热量相当于3kg汽油或4.5 kg焦炭的热量;跟电池相比,其能量是目前三元锂电池的 120 倍左右。
2022年北京冬奥会期间,零下20℃的天气里,1100多辆氢燃料电池车辆在穿梭于北京延庆和张家口赛区。这是当下的“电动爹”不敢想象的,后者在低温环境下时常出现续航缩水现象。
氢能的潜力在二十年前就被看到。2001年,中国推出了以混合动力、纯电动、氢燃料电池汽车“三纵”计划,从0到1发展新能源汽车。
二十年间,“锂电明进,氢能暗退”。纯电动汽车和混动汽车(二者由锂电池驱动,程度不同)被大力推广:从2009年“十城千辆”示范工程,到2013年国家补贴介入至今,纯电动汽车和混合汽车已经走出政策“室温”,孕育了一大批新能源车企和电池企业。
据了解,去年中国新能源汽车销量累计352.1万辆。其中纯电动车卖出291.6万辆,混动汽车卖出60.3万辆,而氢燃料电池汽车仅卖出0.2万辆。
从2015年至2021年,全国氢燃料电池汽车累计销量为8938辆。
显然,在纯电动和混动汽车面前,氢燃料电池拿到的不是首发牌面。但2022年,纯电动汽车和混动汽车将迎来最后的补贴时刻,国家将新能源汽车的补贴重心转移至了氢燃料电池汽车领域。
2022年3月23日,国家发改委、国家能源局联合印发《氢能产业发展长期规划(2021-2035年)》,明确了氢的能源属性,“是未来国家能源体系的组成部分”。此前国家也出台了相关政策,对推广氢燃料电池汽车的城市群给予奖励。
在36碳的采访中,几乎所有受访者都表示:当下氢燃料电池,正处于十年前锂电池发展的政策阶段。
但也有业内人士谈到:目前氢燃料电池成本较高,基础设施少,短期内锂电池和氢燃料电池互为补充,但长远来看,两种技术路径的应用市场存在重叠,更倾向于竞争关系。
当下,锂电驱动的纯电动汽车和混动汽车的燎原之势已起,氢能如何在车辆电动化浪潮的下半程中分得一杯羹?国家对其能源属性的肯定,能否带动氢能产业的发展,孕育出独属自己的天地?
氢能的硬币两面:短板和长板一样明显
自2022年初开始,大部分投资机构都在关注新能源行业的动向:除了价格暴涨10倍的锂电资源之外,还有被国家新一轮补贴政策点燃热情的氢能行业。
“大家都在拼命挖水下项目,但水下项目其实没那么多。”一位投资人对 36 碳表示:“行业非常期待氢能关键技术实现国产替代,但目前真正开始规模商业化的公司屈指可数。”
这反应了氢能产业的现状:作为一种几乎符合行业所有期待的理想能源,其产业化的短板和长板一样明显。
在拉丁文中,氢意为“水的生成者”,因其燃烧产物是水且无碳排放,被誉为21世纪的理想能源。不过其在地壳中的质量占比非常少,一般以二次能源的形式出现。
与当下锂电产业哄抢上游原材料相比,氢能的提取不受原材料限制,既可以通过煤炭等化石能源获得,也可以通过电解水方式制取。目前氢能主要应用在交通(燃料电池汽车等)、工业(冶金、化工等)、建筑(供热取暖等)、储能等领域。
以交通领域为例,氢燃料电池驱动的车辆具备长续航、加氢快,且抗低温的能力,尤其适合载重较大、跨城长距离出行、冬天低温等场景。同理,也可以为受锂电池续航困扰的无人机、船艇行业提供新的能源方案。
日本车企丰田曾在2014年推出第一代燃料电池电动车Mirai,据了解这款车能在零下30℃的低温地带行驶,一次加氢最快只要3分钟,续航超过500km。这样的性能在今天看来依然十分出色,毕竟锂电纯电动车在零下20°C 以下环境中就无法充电,且里程损失达30%或者更多。
从全球来看,日本、韩国、美国等国家氢能技术相对成熟,商业化基本处于初级阶段。据韩国市场研究机构SNE Research数据,2021年全球氢燃料电池汽车销量也才1.7万辆。
在国内,近年随着双碳规划落地加强,氢能行业也逐渐形成了“制、储、运、加、应用”的庞杂产业格局。在上游制氢环节,美锦能源、宝丰能源等玩家纷纷从化石能源领域转型至此,并将触手伸至加氢、氢燃料电池等环节,覆盖全产业链。
而在中游,亿华通是国内燃料电池系统研发应用的最早一批玩家,从2016年开始量产燃料电池系统产品,2018年登陆科创板成为“氢能第一股”。2022年,亿华通与丰田、北汽福田合作开发的燃料电池客车成为冬奥会交通服务车。
上汽集团旗下的捷氢科技、长城汽车旗下的未势能源等车企,也在一边投身燃料电池产品,一边开展氢燃料车辆应用。目前行业主要由燃料电池系统企业来主导。
“不过国内氢燃料电池比国际水平大概落后两年左右。”一位业内资深人士表示对36碳表示。他指出,当下国内氢能产业链还不够成熟,关键技术与国际水平还有较大差距,产品价格高昂。
比如在氢气制取环节,碳排放最低的电解水制氢成本还十分高昂。目前制氢主要有三种方式:一是以煤、天然气为代表的化石能源重整制氢,碳排放高;二是以焦炉煤气为代表的工业副产气制氢,但基本为企业自产自用,三是电解水制氢,核心部件质子交换膜主要依赖进口。根据碳排放程度,三者也分别被称为灰氢、蓝氢和绿氢。
根据天风证券报告,以煤制氢的成本在9元/kg,工业副产气制氢成本在10-16元/kg之间,如果用商电来进行电解水制氢需要48元/kg。当然,电解水制氢的成本也与地区电力资源丰富程度相关,如果在电力资源丰富地区进行弃电制氢,成本也可以去到14元/kg。
在储氢环节,行业主流采用的是压缩气态储氢技术,但体积储氢密度低因此会占据车辆较大的空间,同时对储氢罐的耐压要求较高,核心零件依赖进口;液氢存储密度高但不过处于研发攻克阶段;此外还有甲醇储氢、吸附储能等,但国内产业化极少。
而在加氢环节,目前加氢站处于小规模试点状态,且建设成本极高。一个加氢站建设成本可达1500万,每年还要200万的运营费用。
行业中游的氢燃料电池系统的关键部件,同样依赖进口。上述业内资深人士告诉36碳:燃料电池系统和储氢系统占据整车成本65%,远高于锂电池在纯电动汽车中40%的成本占比。燃料电池系统核心组成电堆的很大部分技术,包括催化剂、质子交换膜等还无法实现国产替代。即便有部分产品能够国产化,产品可靠性与耐久性也还有提升空间。
随着各个环节的成本压力传递,氢能下游的应用出现高额的用氢成本。据中泰证券数据,国内当前氢气的应用成本在 50元/千克左右,距离与燃油持平的35元/千克仍有较大距离。
也正是因为关键技术存在多种路线、产业整体不够成熟等因素,一位投资人向36碳表达了他的纠结:行业还太早了,但是现在不投,可能以后也没得投了。
不过也有投资人坚定看好氢能的未来。从2015年就开始关注氢能的中科创星创始合伙人米磊向36碳表示:“在可控核聚变终极能源方案出来之前,氢的能量密度高,就是未来趋势。”目前中科创星已经出手投了5家氢能企业,覆盖氢燃料电池、储氢、液氢等方面,“还是觉得自己投得挺少的。”
他认为:氢能产业很大的问题在于用氢的市场还不够成熟。产业各个链条的发展,需要通过开发下游市场来推动。“我觉得大概有十年左右的时间,有可能把行业做起来。”
尽管对于押注氢能还有不同见解,但可以确定的是,氢能正在从锂电池手中接力,拿到了“新能源发展第二增长曲线”的剧本。
据国家能源局、国家发改委联合印发的《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,到2025年,要基本掌握核心技术和制造工艺,燃料电池车辆保有量约5万辆,部署建设一批加氢站。
市场的预估更加乐观。据中国氢能联盟预计,2020年至2025年间中国氢能产业产值将达1万亿元,2026年至2035年产值达到5万亿元。
由此,即便还带着疑问和困惑,但投资人仍然在“氢能天然优势”、“能源结构变革”、“零部件国产化替代”、“万亿的市场空间”等诱人前景的激励下,孜孜不倦地挖掘着下一个独角兽。
但十年光景过去了,氢能还能否拥有和锂电同样的发展机遇?
成本“枷锁”压制了氢能源产业?
氢能源的需求能迅速提上来吗?
有数据显示,到2025年氢能源的需求预计是现在的10倍,与此同时,2030年,使用氢能源燃料电池的交通工具将达到1000万到1500万辆,市场总额能达到万亿级别。从需求端上来看,至少目前的种种迹象都将氢能源推向了一个比较理想的状态。
再比如中国氢能源联盟预计,到2030年中国氢气需求量将达到3500万吨,在终端能源体系中占比能够达到5%,而2050年则能达到10%,产业链年产值约为12万亿元。不止中国,国际氢能委员会的预测,2050年全球氢能源消费将占总能源需求的18%,市场规模超2万亿。
下游用氢解决了,整个氢能源产业似乎消除掉一个心头大患,但事实上,长久以来,限制氢能源开发的还有一个至关重要的问题,成本。从表面上看,氢是宇宙中含量最多的元素,大约占宇宙质量的75%,地球上拥有大量可供开发的氢能,似乎获取成本很低。
然而,目前的氢气制取手段并没有想象中成熟,在化石能源重整制氢、工业副产制氢以及电解水制氢三种最常用的制氢技术中,只有电解水制氢能够实现真正的零碳排放,可大约 95% 的氢是通过化石燃料转化生产的,根据 IRENA 的测算,全球仅有 4%的氢气来自电解水制氢,其余均来自煤炭、天然气以及石油炼化领域。
为什么电解水制氢在全球范围内的占比都寥寥无几?主要还是价格,据悉,电解水制氢成本中占大头的两项是电力与电解槽,两项累计能占总成本的90%,其中光电解槽的单位造价就高达2500元/W,2020年,电解水制氢的成本是30.8 元/kg,而工业副产制氢的成本差不多只有这个价格的一半。
制氢、运氢、加氢、用氢前三个环节几乎每个环节都受成本桎梏,除了制氢,运输氢气的成本也不低。调查显示,由于氢气属性活跃,所以氢气的经济运输基本只局限在200公里之内,中长距离大规模运输无论设备投资,还是能耗皆是一座成本大山。
据悉,我国当前的运氢方式还是以气氢拖车为主,不仅运输效率仅为1-2%,而且一台长管拖车的成本约为160万元。加氢方面,一座加氢站的建设成本更是在千万以上,高压氢气加氢站有时候能突破1500万。
当前国内大型加氢站的情况可以简单概括为:数量不足,分布不均。全国加氢站布局数量最多的前三名为广东、河北和湖北,在运数量分别为61/44/36座,截止去年的12月31日,全国在建和已建加氢站共181座。
坦白来讲,尽管氢能源今年在资本市场备受推崇,无数资本源源不断地涌来,但现实中氢能产业暂时仍需要渡过很多难关。制氢、运氢、加氢、用氢无论哪个环节都不可能如资本所憧憬得那样在短时间里快速拿出成果。
不过氢能源也算幸运,作为终极清洁能源,注定是要成为整个新能源领域向往攻克的又一诱惑,我国在氢能源方面的布局动作也说明了行业远期的可行性。据悉,有超过三分之一的央企在布局氢气产业链,例如中石油、中石化。
下游氢燃料电池汽车方面也有长城汽车、上汽集团、一汽集团……诚然,任何一次能源变革都有比起本身价值更复杂长远的历史意义,尽管任重道远,但就算是过程也有不可小觑的影响力,氢能源产业是不是泡沫尚未可知,摆在所有美好面前的现实是技术带来的成本枷锁,这需要时间去一步步考量。
锂电涨价,氢能源车的机会来了?
眼看2021年即将结束,电池的涨价潮却丝毫没有要停止的意思,反而还引发了外界对氢能源汽车的无限遐想,这无可厚非,每个阶段的科技蓬勃都离不开风起云涌的时代催化,氢能源汽车也将如此。
2008年奥运会期间,上汽集团就与同济大学共同开发了20辆燃料电池轿车用作赛时公用车,几乎同一时间段,清华大学与北汽福田也示范运行了3辆燃料电池公交车。但这些氢能源汽车的火花很快转瞬即逝,到2015年,全国的燃料电池汽车产量也只有10辆。
时至今日,氢能源汽车依旧没有依靠时代优势所翻身,作为最执着于氢燃料电池车的车企,本田与丰田在这两年的表现同样平平无奇,有数据显示,2020年,本田氢燃料电池车在全球仅卖出240辆,累计也仅卖出1900辆。氢燃料电池车丰田MIRAI,全球销量也只有1770台,比2019下滑将近30%。
氢能源汽车里不仅没有特斯拉,也没有催生出热情的造车大军,至少与纯电动车相比,这个领域始终缺少巨头的感染带动。中国中国汽车工业协会的数据显示,2021年11月,纯电动汽车产销分别完成37.2万辆和36.1万辆,同比分别增长1.2倍和1.1倍。而燃料电池汽车产销分别完成212辆和147辆,同比分别下降26.4%和49.3%。
一头风光无限,另一头门庭冷落,曾经氢能源车一直被视为电动车隐藏着的“劲敌”,但经年以后会不会出现一个新的转折点,促使后者望其项背还很难下结论。往后会有人追捧氢能源车吗?起码先要解决两个问题,车企的积极性与燃料电池的可供能力。
北京市在2020年发布的《氢燃料电池汽车产业发展规划》也侧面印证了这两个问题的重要性,规划中表示,2023年前,培育3-5家具有国际影响力的氢燃料电池汽车产业链龙头企业,力争推广氢燃料电池汽车3000辆,氢燃料电池汽车全产业链累计产值突破85亿元。
到2025年前,培育5-10家具有国际影响力的氢燃料电池汽车产业链龙头企业,力争实现氢燃料电池汽车累计推广量突破1万辆,氢燃料电池汽车全产业链累计产值突破240亿元。与电动车的命运相似,氢能源车的全副身家超过大半在燃料电池上,电池约占整车总成本的60%以上,所以资本流向也分外明显。
今年氢能源火爆主要集中在电池项目上,有市场机构统计过,2021年前两个月,国内氢燃料电池项目总投资/募资金额约346亿元,共计17个项目,其中有11个项目为燃料电池项目,占比约65%。就目前看来,燃料电池正在整个氢能源领域掀起一阵血雨腥风,从装机量上,国内的燃料电池还处在起步状态,2019年,全国燃料电池装机量126.4MW,2020年,这一数据同比下降36%至80.4MW。
尽管在外界的各种利好下,氢能源俨然成了新能源界的下一个超新星,产业链从上到下都聚焦着资本灼热的目光,可野蛮生长中,最炙手可热的燃料电池似乎并不好过,行业头部们的现状多少反衬出辛酸。
比如重塑股份在2019年以29%的市场份额**,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……
头部们的动荡暗示着行业境况渐趋逼仄,电池不解决,氢能源汽车还能不能跑起来,这是一个值得思考的问题。
2022年,氢能的高光时刻
在看不到终局的情况下,资本市场寻找的是相对景气度,2022年是氢能相对景气度较高的一年。
在很多研究员看来,2020年的“以奖代补”政策如同2009年的新能源汽车“十城千辆”示范应用,2009年1月,科技部、财政部、发改委和工信部启动“十城千辆节能与新能源汽车示范推广应用工程”,计划用三年左右的时间,每年发展10个城市,每个城市推出1000辆新能源汽车开展示范运行,国内的第一批新能源汽车,就是从那个时候开始发展的,两年以后,宁德时代(431.200, -28.80, -6.26%)、精进电动(11.700, -0.90, -7.14%)这些企业,开始步入了大家的视线。
氢燃料电池汽车的推广与锂电的推广方式大同小异,2020年9月,财政部等五部门联合发布了《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》,将现有的燃料电池汽车购置补贴政策调整为“以奖代补”的方式,对入围示范的城市群按照其推广车辆的目标完成情况给予奖励。示范期为4年(2021-2024年)。
2022年资本市场在氢能领域的第一桶金就藏在上面这一条政策中,从时间上看,2021年的“以奖代补”政策推广开来后,2022年将是政策的首个“兑现之年”,虽然政策是2020年9月发出,落地到地方是2021年,传递到市场则到了2022年,按照“以奖代补”的要求,国家奖励的资金分为燃料电池汽车推广应用和氢能供应两个领域,4年示范期间奖励金额上限分别为15亿元和2亿元。
随着2022年氢燃料电池企业定向的推广,比如马上开幕的冬奥会将出现大量的氢燃料电池汽车应用,产业链企业会迎来第一轮营收高峰,首先是氢燃料电池商用车企业,比如福田汽车(2.650, -0.13, -4.68%)、宇通客车(7.920, -0.33, -4.00%)、金龙客车等会出现增量。
资本市场的估值增量会集中在 “以奖代补”政策重点补贴的上游核心技术企业,按照价值链的分布,氢燃料电池汽车的八大关键零部件——电堆、膜电极、双极板、质子交换膜、催化剂、碳纸、空压机和氢气循环系统的企业都有机会迎来业绩的提升,对应企业的估值空间也会打开。
与锂电不同,本轮氢燃料电池风口,整车企业将扮演相对重要的角色,由于氢燃料电池电堆和核心零部件技术门槛较高,OEM更倾向于自己掌握核心零部件,不仅能规模化降本,也能保证供应链安全。
各大主机厂和零部件企业纷纷布局:上汽成立了捷氢,开发氢燃料电池系统;广汽成立了前瞻研究部,做系统集成;而博世也一改Tier 1的风格,不仅布局核心零部件,也开始开发系统,对氢燃料电池的重视程度,可见一斑。
从资本视角看,尽管整车企业也在开发核心技术,但由于整车企业有既定的估值体系,氢能的发展很难改变机构对整车企业估值的逻辑,所以整车企业很难有太好的市值表现。
不同于锂电池的激进路线,氢燃料电池的发展呈现出“螺旋式”发展的态势。当政府出政策聚焦热度高的时候,行业发展会比较快,当有企业失败热度低的时候,行业发展速度会比较慢。但不管热度高低,氢燃料电池汽车总体都在向前发展。2021年,随着政策的出台,氢燃料电池的发展迈入了快速阶段。2022年,随着新政的逐步落地,氢能会迎来阶段性的高光时刻。