远川科技评论:氢变,能源革命的另一场仗

来源:远川科技评论

2022-07-25 07:34

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饭统戴老板小伙伴们的科技后花园

【文/远川科技评论】

这几年能源革命的热度很高,投资人蜂拥而至。以至于最近在卖方流行这么几句话:

开会要讲“锂”,人头往里挤;

开会要讲“光”,派点响当当;

开会不讲“风”,人气肯定崩;

开会不讲“氢”,客户冷冰冰。

这其中,锂电、光伏、风电,相对而言已经是有比较清晰的商业路径,而关于“氢电池”则是观点不一。事实上,氢能源由于极高的热值,而且不会产生二次污染,因此一直是众目期待的能源,甚至被誉为终极能源。

各能源燃烧热值状况

早在1950年代,中科院大连化学物理研究所就是氢燃料电池研发的先锋。1990年代起,长春应化所、清华、同济等等机构院校也开始向材料等零部件、以及整车等方向进展。而日本丰田、德国戴姆勒也是早早就倾心氢燃料电池,但从结果来看,反而是后起之秀特斯拉,用锂电池的方案,成为了汽车新王。

成为首富的马斯克也“怒怼”:氢动力汽车是一个“愚蠢的令人难以置信”的想法。

氢燃料电池玩家们,自然不会轻易认输。在2020年的时候,氢电车企尼古拉(Nikola)登陆纳斯达克。上市才5天,市值就涨到340亿美元,超越福特。尼古拉和特斯拉,名字联合起来正好是交流电发明者Nikola Tesla。然而,不同于特斯拉股价的强势,尼古拉成为“过山车”,股价从最高的94美元/股跌到了不足5美元/股。

中年人都知道,行不行,是一个挺严肃的话题。在下结论之前,我们可以从行业发生的几大变化来说起。

01.玩家之变

火车跑得快,全靠车头带。产业也一样,玩家尤其是顶部玩家很重要。在很长一段时间,氢燃料电池的领跑者是日本,日本领导者是丰田。

毫无疑问,丰田是燃油车时代的佼佼者,但要革自己的命并不是一件容易的事儿。尤其丰田选择的是终极方案“氢燃料乘用车”,这是一个“三高”方案:技术要求高、成本高、配套要求高。

这个方案对于产业纵深一般的日本而言,要克服起来还挺有难度。所以,丰田领导的氢燃料电池,被毫无包袱的科技狂人马斯克用锂电池方案超车。

回顾特斯拉发展壮大的路径,会发现中国的加入非常重要:上海超级工厂补充产能,内地消费市场提供需求。而这个状况,也正发生在氢燃料电池领域,中国正逐渐加大投入,成为重要玩家。

笼统而言,目前国内形成了“东邪、西毒、南帝、北丐、中神通”的热闹局面:

东,是山东。

山东有着强大的化工业,在氯碱、丙烷等化工生产过程中会产生工业副产氢,目前山东年产氢气约260万吨,位于全国前列。而这些工业副产氢通过提纯等工艺就可以“变副为宝”,提高价值量。与此同时,山东又是制造业尤其重卡的生产基地,柴油发动力变为氢动力,可以为氢燃料电池做生产配套、打开市场。

同时,山东也是氢燃料电池产业国产化的代表,自研和引进双结合:山东东岳集团的质子交换膜技术实现了国产化突破。而潍柴动力则收购了国际氢燃料电池鼻祖公司巴拉德的19.9%股份,来加速技术提升。

西,是山西。

提起山西,自然能想到煤。山西是中国最大的焦化生产区,焦炭年产量1亿吨左右,而焦炭生产中的副产品焦炉煤气,其中有60%是氢气,通过提纯可以获得约150亿立方米的氢气,可以供近30万辆重卡使用一年。这也就是常说的“煤制氢”。通过“煤制氢”,山西可以实现从传统能源大省、曾经的污染省,转型为绿色大省。

山西美锦能源,是传统的焦化公司,但从2017年开始,公司开始介入氢能源领域,相继投资了氢燃料整车公司“飞驰汽车”、国内领先的氢燃料电池公司“国鸿氢能”、以及膜电极公司“鸿基创能”和加氢站业务等,基本算是“一条龙”了。美锦的布局效果,还需要时间验证,但也是能源公司转型的代表了。

南,是佛山、广州。

佛山可以说是行业领跑者了,在2016年,佛山就开通了全国第一条氢能源公交车线路。而佛山发展氢能也有一些“偶然性”。在2014年,佛山市打算帮扶云浮市发展经济,两边领导沟通后决定发展氢能产业,既能发展经济、又节能环保维护当地的生态环境。而这一年年底,丰田氢燃料乘用车Mirai也正式发布。

第二年,广东国鸿氢能成立,瞄向燃料电池电堆技术。国鸿氢能的发展,和高铁颇为类似,走了一条“引进、消化、吸收、再创新、再到自主创新”的过程。

云浮用订单,通过国鸿氢能吸引了巴拉德公司在云浮建设了生产线,而随着发展,国鸿也在2020年推出了自主产权的鸿芯G1系列电堆,把氢产业国产化往前推了一步。而位于广州的鸿基创能,也是技术团队豪华阵容,成为我国膜电极国产化的先锋。如今广州、佛山都是氢能公司、投资机构云集。

而回顾来看,佛山、广州发力氢能源又有必然性:敢为人先的开放意识、广阔的视野。而实际上,早在2011年佛山南海区就承办了国际氢能技术发展峰会。

北,是北京、张家口。

北京发展氢能,是城市推动清洁能源发展的表率。而在2022年冬奥会期间,张家口、延庆等赛区则采用了超前辆氢燃料大巴车作为主力,为大赛提供交通、物流服务,也向世界彰显了中国碳中和的决心和行动。

承担这部分车辆燃料电池业务的公司,亿华通,创始人是清华背景,而清华也是我国比较早开始研究氢能源的院校,可以说是技术沉淀深厚。亿华通在2020年登陆了科创板,在2022年又在香港交易所上市。而张家口的订单,也成为“产业-技术”相互促进的典范。

中,是中石化、中石油。

就像电动车发展,离不开充电桩;氢能产业要发展,毫无疑问也离不开加氢站。电动车取代了燃油车,充电桩取代了加油站,两桶油在电动化大潮中,似乎较为落寞。但这个情况在氢能领域就不一样了。

一方面,中石化、中石油具有丰富的化工生产经验,氢气的生产、利用也是不在话下,可以成为重要的氢气生产方。比如中石化、中石油两家的氢气生产量约占全产业19%,两家公司也都是北京冬奥会氢燃料大巴车的氢气供应方。

另一方面,中石化、中石油具有丰富广阔的销售网络和建设经验,可以说是最懂“车流”的公司了。加油站扩建、改建为加氢站,可以高效解决选址、管理、销售等问题。另外,中石化、中石油的财务实力,也是促进氢能产业发展的重要“基建者”。

除此之外,陕西也有以隆基股份为代表的公司在发力光伏制氢,上海也依托同济大学、上汽集团等资源,布局夯实氢能源各产业链。

我们并不是只是拼数量,质量上而言,也是一个变化,比如专利申请,日本虽然依然是第一位,但是中国已经超过美德韩等国家,来到了第二位。而《日经中文网》一则数据则显示,日本过去十年的专利申请已经减少了3成。

总结一句话就是,中国各地开花的局面,和日本主导时期,不可同日而语。

02.玩法之变

不一样的玩家,自然会有不一样的玩法。目前来看,有这么几个变化:

粮草变化:要发展氢能源,就要有低成本的氢燃料。就像新能源要有低价格的锂矿、锂电池;光伏要有低价格的硅料、电池片一样。尽管价格会有波动,但考虑到能量密度等指标,能源价格还是处于一个下降的状态才能促进行业发展。

日本本土资源并不丰富,氢气还需要从澳洲进口。但中国就不同了,煤炭资源丰富、化工业发达、旺盛的光伏产业推动水制氢等等,这些要素都可以大规模降低氢气成本。

这其中电解水制氢的主要成本是电费,占到80%左右,而光伏、风电价格降低,会推动电解水制氢成本降低。而当电价降至0.45元每度时,生产的氢气和汽油相比,不考虑其他建设成本,就已经具有较高的经济性了。

场景变化:丰田技术实力很强,所以选择的方案也是终极的“氢燃料电池乘用车”。乘用车这个方案可以算是“从0到1”,很有先锋气质,但一步到位跨度太大、困难太多,成本和可靠性成为两大枷锁,锁住了氢能源发展的脚步。

而目前国内发展氢能源就采取了“0.5”的路线,先从商用车例如重卡、叉车、大巴公交等领域入手。这个做法一方面可以保证需求更加刚性、明确,另外很重要的是,也可以和锂电池做补充。

锂电技术目前有两个瓶颈:一是续航里程不足,二是充电时间过长。这对于需要长距离运行,且对成本更加敏感的商用车而言,氢燃料电池才是性价比更高的选择。大多数纯电动重卡续航里程仅在300公里左右,充电时间超过一小时。而要增加续航,就要增加电池体积,这也会带来安全隐患。

而氢电重卡就高效不少,可以实现500公里以上续航里程,未来会达到800-1200公里,加氢只要10-15分钟。

所以,在替换燃油车、柴油车的过程中,乘用车以电动为主,商用车尤其重卡类以氢能为主可能更加可行。毕竟,要在同一个领域,同时打赢两场战争也不一定可行。错位就可以保证产业生存空间,也让产业有利润。

更重要的是,在发展中解决问题。只有商业发展了,氢能源被用起来了,成本也才可能继续降低。这个路径就是当年新能源、光伏的发展路径。

而通过过去几年的发展,氢燃料电池成本已经在下降了。比如核心的膜电极,鸿基创能的国产膜电极成本就从2020年开始下降了50%,公司规划未来依然要下降50%。

所以,场景变化,带来的是产业更加稳步的推进。

补贴变化:对于新兴产业,要通过产业政策、补贴等方式来推动,这已经是全球都认可且采用的模式。补贴对于氢能源行业也非常重要,就像2020年,由于补贴政策出台的滞后,行业发展大幅受挫,全行业整车产量仅1100多辆,和去年比减少了57%。

当然,补贴也是双刃剑,不加管理的补贴也会导致鱼目混杂,这在新能源发展中已经有一些经验教训。所以,氢能源相关政策采用的是“以奖代补”,把撒胡椒面的补贴,改为更精准的奖励:

奖励总金额固定,先完成指标的企业先领取,来得晚干瞪眼。这个做法既给行业吹了暖风,也会加速产业优胜劣汰,以及促进关键领域的突破。

人心之变:资本市场上,锂电池领域宁德时代、比亚迪双双突破万亿,光伏领域隆基、通威股份带来5倍、10倍回报;谁还能对能源革命不动心呢?而在地方产业规划上,合肥、上海都在新能源领域建树颇丰,氢能源现在是刚起步,既能拉动经济、又能实现减排,谁又不想引进来发展发展呢?

资本变化:过去氢能源行业发展缓慢,一方面是产业问题,另一方面是缺钱。如今也迎来了变化,碳中和国家战略下,氢能源行业迎来前景,硬科技也被资金更加青睐。去年甚至有不少消费基金、互联网基金来参与氢燃料电池项目。不管目的如何、专业性如何,但总归给产业带来了更多“水源”。

与此同时,科创板、北交所也给企业融资打开了更广阔、便捷的渠道。当然,投资人也要理性理解上市,上市只是打开了融资渠道,可以有更多资金去做更大的拓展,并非意味着上市就是高等、或者是终点。

总结来看,玩法的变化,综合在一起,都会形成一个效应:促进行业成本快速下降,形成强的经济性。

03.待变之变

在氢能源发展面前,依然有着一些障碍等着改变,谈论最多的可能就是成本和规模。但正如前文所说,当产业跑起来、用起来的时候,成本自然会下降从而推动规模增长。而除此之外,还有以下几个问题:

管理:提起氢,很多人都会想到氢弹、爆炸等等。尽管专家也解释过氢气逃逸速度很快,不易形成爆炸,但氢依然是“危险品”。因此,对氢的管理就会更加严格。甚至听到一个说法,两三个相关部门都不愿意拿到加氢站的管辖权。这个说法当然没有被证实,但是也反映了,管理的明确对氢能源发展挺重要的。

决心:不少人会说,已经有锂电了干嘛还要氢,这两个哪个发展起来更好呢,政府对氢能源的扶持决心会很大很久吗?关于这个问题,只能说,成年人是我都要。前文我们提到了,在商业应用上,锂电池和氢燃料电池可以做不同场景的互补。而更重要的是,能源革命的甜头,我们已经尝到了,为什么不继续呢。

风电、光伏、锂电池、氢能源,多元化的能源结构也会提高我国的能源安全,同时,也会衍生出更多商业机遇,把碳排放减了,把钱赚了。

泡沫:对于产业规划发展,总容易让人担心“一拥而上、一地鸡毛”的状况。这个担心没有问题,也确实在一些领域发生过。

客观而言,高速发展中,难免会有泡沫,全球、各产业都如此,没必要回避。但随着经验的丰富,管理泡沫的能力也会提升。就像以奖代补的政策就是如此。但时刻做好预防、预警是必要的。尤其是对于一些没有氢发展相关产业资源的地方。

技术:氢产业国产化也在开展,但在储运环节,技术门槛依然很高。比如储氢瓶,如果要增加储存密度,必须有足够大的压强。在储氢材料方面,包括阀门等,日本企业帝人、JFE等公司依然是领先的,当然国内也有国富氢能、安科瑞等公司在攻克。

关于技术,毫无疑问,日本还是非常强的,尤其在材料领域。但是,氢燃料电池毕竟不是“超高技术”门槛的产品,毕竟液氢作为燃料已经应用挺久了。核心还是商业化。在芯片领域,我们要追赶的是一个全球已经高度商业化的技术领域,一方面要追技术,另一方面要补商业,难度比较大。

但在氢燃料电池领域,并不会这样。全球几乎都是处于同一起跑线的,甚至我们的商业化是领先的。这种状况下,商业、技术互相促进会更加丝滑,技术国产化也更容易突破。

相反,日本一些公司反而出现了担忧。就像液晶、DRAM等产品发展中,日本企业在初期具有很强的优势、甚至是绝对优势,但伴随着技术扩散、产品普及,日本企业却失去了竞争力。所以《日经中文网》报道,日本东京大学研究员就警告氢能源公司,“20世纪90年代发生的事情,21世纪20年代还会发生”。

显然,竞争者就是中国。

04.尾声

在《“碳中和”背后的中国能源大三角》文章中,我们提到,在一个超级赛道的早期,谁也不敢过早扼杀潜在的技术苗头,中国也输不起赌错路线这种错误,不如留着且走且看。这就是能源革命背后的产业逻辑。

对于投资人而言,有人喜欢一成不变的,比如可口可乐;但对于社会发展而言,变化、创新才是更需要的。

而回顾能源革命来看,也在“变与不变”驱动下开展:

变化的是各种技术创新,就像在光伏领域从BFS到PERC再到TOPCON、HJT、钙钛矿;就像锂电池领域磷酸铁锂、三元锂、锰、钠电池、钒电池、半固态、固态等等;就像大家对氢能源的期许。

而不变的是越来越低成本高效的清洁能源,提升我们社会的发展质量、扩大我们未来的生存空间。拥抱变化、拥抱创新,就是拥抱未来。这也是氢能源的目标和意义。

(本文原载于微信公众号“远川科技评论”。)

责任编辑:李泠
氢能源 锂电池 特斯拉 燃料
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