原创 郑贤玲 从“十城千辆”到“以奖代补”,燃料电池汽车能够重复锂离子电池汽车的故事吗?01 “十城千辆”引发的大变局所有汽车行业的人或许都不会忘记11年前的“十城千辆”工程:2009年由科技部、财政部、发改委、工业和信息化部配合启动,通过提供财政补助,计划用3年左右的时间,每年生长10个都会,每个都会推出1000辆新能源汽车开展示范运行。这一工程改变了太多人的运气,中国新能源汽车如一骑绝尘!数据泉源:凭据公然数据整理虽然全球新能源汽车的渗透率刚刚到达2.4%,但这一趋势正在彻底改变人们的预期,特斯拉市值凌驾丰田、蔚来市值凌驾宝马、宁德时代市值近五倍于潍柴动力、比亚迪市值凌驾上汽团体……市场预测到2025年,全球电动汽车将到达1143万辆,纯电动汽车渗透率到达11.5%。从全球新能源汽车的销售数据来看,自2015年至2019年中国对全球新能源汽车销量的孝敬凌驾了50%!中国不仅成为特斯拉最大的消费市场,也培育了一批本土的"造车新势力",到本文截稿日:蔚来总市值666亿美元、小鹏汽车市值378亿美元、理想汽车市值266亿美元、比亚迪市值4677亿人民币、宁德时代市值6488亿人民币。
02 “以奖代补”堪比“十城千辆”?今年9月21日,财政部、工业和信息化部、科技部、发改委、国家能源局五部委印发了《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》:五部门将对燃料电池汽车的购置补助政策调整为燃料电池汽车示范应用支持政策,对切合条件的都会群开展燃料电池汽车关键焦点技术工业化攻关和示范应用给予奖励。政策一出台,各地纷纷开始申报示范都会,地方政府或招商引资、或计划工业链、或与企业一起设计应用场景,燃料电池工业的热情迅速高涨。而这对于那些在"十城千辆"政策出台之前就投入到燃料电池工业的先行者来说,等了十一年,终于可以长吁一口吻:总算等到啦!业内许多人都说,“以奖代补”堪比2009年的“十城千辆”,中国燃料电池汽车将进入发作期。
而且,近年来,日本、韩国、美国、欧洲也纷纷出台氢能和燃料电池汽车生长计划,各大汽车团体也都已经在结构自己的燃料电池业务。纯电动汽车如火如荼,不仅汽车销量连续增长,电动汽车企业市值发作性增长,而且以智能化、无人驾驶及粉丝经济畅想着汽车世界颠覆性的未来。既然纯电动汽车已经这么好,为什么还要生长燃料电池汽车呢?既然锂电清洁环保而且节约用度,为什么还要生长氢能呢?03 汽车专家说:纯电动车工业化越发成熟但另有没有突破的技术问题,而氢能只是工程问题带着对锂电的乐成的印象和对氢能工业前景的体贴,我造访了几位锂电和氢能的专家,整理一下专家们的看法,他们认为:(1)充电时间问题。
氢能加氢时间段可以解决纯电动汽车充电时间长的问题,燃料电池汽车加氢15分钟以内可以行驶600km,而纯电动充电一般在2个小时以上,最短也要半个小时。如果纯电动车比例上升,充电负荷增加可能对都会电网带来比力大的打击;(2)易燃易爆问题。
动力型锂离子电池的还原剂和氧化剂都存储在同一个装置中,之间仅有一层微米级别厚度的隔膜,而燃料电池的还原剂和氧化剂在电池外部门开放置。从原理上讲,燃料电池的宁静性优于锂离子电池。
纯电动易燃易爆的问题一直没有获得解决。只要在百度输入关键词:“纯电动汽车爆炸”或“纯电动自燃“,就会有大量的信息出来,“纯电动汽车8个月起火20次”、“11天内竟发生6起电动汽车起火事件”、“2020年8月份发生的15起新能源汽车自燃事件”……,虽然氢气此前被界说为危险品,但氢气的爆炸主要是由泄漏引起的,属于操作层面的问题,而锂电的自燃是技术上的问题。(3)重量与续航里程问题。锂电池的续航里程受电池重量的限制,远程运输有所谓里程焦虑的问题,而同样重量的燃料电池能量密度相对较高,续航里程更远。
锂电汽车的续航里程一般在300km左右,燃料电池汽车续航里程可以到达500km以上,Mirai二代将新车的续航里程由原来的650km(JC08工况)提升至850km(WTLC工况)。(4)低温启动的问题。纯电动低温性能比力差,冬天用在北方无法使用,而燃料电池可以在零下30度正常启动。
专家们的共识是,锂电还没有从技术上解决汽车的宁静、续航里程和充电时间等基础问题,而燃料电池原理上已经解决了这些问题,降低成本只是工程方面的问题。也就是说,虽然在政策的勉励下,纯电动汽车从规模、成本及基础建设上已经远超燃料电池汽车,但从技术成熟度来看还达不到燃料电池的水平。04 能源专家说:锂的储量富足,但氢的泉源越发广泛漫衍也更平衡在元素周期表中,氢排在第一位,锂排在第二位。
氢是宇宙中含量最多的元素,在地壳里,如果按质量盘算,氢只占总质量的1%,而如果按原子百分数盘算,则占17%;锂号称“稀有金属”,其实它在地壳中的含量不算“稀有”,地壳中约有0.0065%的锂,其品貌居第二十七位。随着世界储能技术的生长,锂的探明储量迅速增加,2004年宣布的数据为:锂在地壳中的自然储量为1100万吨,可开采储量410万吨;而最新美国地质勘探局的数据为:探明储量为1700万吨,自然储量为8000万吨,折合碳酸锂划分为9047万吨42576万吨。
市场预测到2025年电动汽车渗透率11.5%,车用锂电中锂的需求约55万吨/年,全社会需求约86万吨/年,现在的供应量没有问题。资料泉源:润晖投资不外,说到能源宁静问题,我们或许都市想到油气时代的资源不平衡问题,正因为世界油气生产国与消费国的严重错位导致了石油美元及由此带来的人类战争。而世界锂的储量同样体现为产出国与消费国的错位,智利、澳大利亚、阿根廷、玻利维亚四国2019年探明储量凌驾全球60%,产量凌驾全球80%。人类能源的生长致力于脱碳、增加能量密度和挣脱资源约束,从化石能源到可再生能源即是能源的资源时代到科技时代,如果未来锂电成为人类的依赖,一定重新回到资源时代。
虽然氢的制取方式有多种,那只是工程成本的差异,但从自然界的漫衍来看,没有人可以独占氢气资源,氢的广泛存在可以让人类真正从资源约束中挣脱出来。纯电动车另有一个问题是大量的电车充电给电网带来庞大的负荷压力,现在这一问题在大都会已经开始显现,上海、北京等都会的变压器安装存在较大的瓶颈。而氢的储能功效在可再生能源削峰填谷上恰恰可以起到平衡电网颠簸的功效,一些能源公司已经在探索用风能、光伏岑岭时段的电来电解水制氢,然后在波谷的时候用氢来增补发电。
05 环保专家说:锂电的接纳还没有完全解决,氢可以实现循环经济人类努力挣脱化石能源约束的基础原因是其二氧化碳的排放和不行再生,我们看到世界因为石油而发生战争,但对铁矿石的争夺就没有那么血腥,一个基础原因是铁的接纳再使用门槛很低。只管锂电充放电从500次提高到了1500-2000次,也就是锂电的寿命周期从前几年的2-3年提升到8-10年,但电池的衰减始终是无法制止的,废旧电池的接纳成本高和接纳历程中污染问题始终没有获得很好的解决。
锂电的接纳不仅可以支持循环经济,而且可以淘汰废旧电池带来的情况压力。随着电动汽车的增加,废旧锂电的量庞大,现在除了电池企业建了废旧电池接纳再使用的生产线,而且也有许多敏感的第三方将电池接纳作为主业,但纵然电池接纳比力成熟的欧洲,也是不以盈利为目的的公共事业部门在处置惩罚,而且接纳历程不管接纳怎样的方法也很难制止能耗和污染。资料泉源:申万证券研究所相比之下,燃料电池中铂的接纳已经很是成熟,燃料电池全生命周期险些都没有污染和排放。
06 工业专家说:纯电动让造车越发简朴,但氢能越发具有工业动员性 电动汽车除了能源转换率高于燃油、行驶历程中越发环保以外,中国选择纯电动的另外一个重要的原因是我们一直没有突破汽油发念头的焦点技术,燃油发念头有几万个零部件,纯电动车省去了油箱、发念头、变速器、冷却系统和排气系统,相比传统汽车的内燃汽油发念头动力系统,零部件大大淘汰,制造变得越发简朴,因此中国可以通过电动车实现“弯道超车”。不外“制造简朴”的优势并不被工业经济学家们所看好,相比之下,燃料电池汽车从上游制氢、储运到燃料电池和整车的制造,是一个庞大的工业链,涉及到电化学、流体力学、热力学和传热学、质料学、机械原理等多种科学,与纯电动汽车“弯道超车”的理念差别,燃料电池汽车的意义恰恰是其具有庞大的科技动员性和工业动员性。
纯电动的生长可能会扬弃一些部门,但氢能却是一个很是庞大的生态链,它需要整合能源效率和可再生能源(EERE)、化石能源(FE)、核能(NE)、电力(OE)和科学(SC)等多个部门的资源和能力。《美国能源部氢能计划》将氢能生长的意义界说为:“氢是一种多功效燃料,可提供一条可连续的恒久经济增长之路。
它可以增加价值支持美国制造业的再起。”“任何一个工业,其生长的前景取决于它带来的经济价值与社会价值”,一个汽车行业的研究员说:“锂电门路扬弃了许多传统工业,而燃料电池技术门路是传统工业的升级;锂电解决了制造成本的问题,而且另有很大的提升空间,但依然另有许多没有解决的技术难题,氢能与可再生能源的匹配才气真正做到零排放和可连续。”07 小结传统燃油车除了带来CO2 外,另有CO、NOx、 PM10、HC等有害物质的排放造成的大气污染,现在在公交领域已经克制生产和销售,只有天燃气车现在尚可以销售。
现阶段氢燃料电池车相当于10年前的纯电动汽车,处于工业化的初期,购车成本高,随着时间的推移,未来3~5年,购车成本将显著下降,未来有希望到达或低于纯电动车全生命周期成本。相信纯电动车也会不停进步,能源从资源时代到科技时代,相互竞争的是排放、能量密度和成本效率。
纯电动的生长还需要解决底层的技术问题,而燃料电池最紧迫的则是量产后的稳定性、一致性工程问题,成本是燃料电池汽车与纯电动汽车竞争的焦点。资料泉源:凭据兴邦能源提供资料整理。前提及假设条件 :1.逐日续航里程300公里(设计);2. 公交车质保8年;3. 一般工况情况,含空调;4. 氢气价钱现在按50元/Kg(8年平均价钱),8年后按30元/Kg,燃油价钱按6.5元/L,纯电动车充电价钱按1.8元/度盘算(各地充电价钱差异较大)。我们注意到,无论是苹果替代诺基亚,还是特斯拉替代燃油车,都不是简朴的操作系统与动力的改变,而是从消费端注入和新的消费理念和视觉上的打击,除了宁静、舒适和价钱以外,智能化、无人驾驶、车型与内饰的设计等都是汽车品牌竞争的内容。
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