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氢燃料电池汽车走进C端,咋就这么难?| 请回答2024

盖世汽车 苑晶铭 2024-02-08 07:04:58

“氢燃料电池汽车大规模商业化,比L4落地还难。”

上述言论,大抵可一语道出业内大多数人对氢燃料电池汽车未来前景的看法:即有前景,但前景很远……

此略显悲观的判断,从氢能相关企业的股市表现可见一斑。

据悉,截至目前,国内氢能源相关上市企业,只有亿华通和国鸿氢能两家。其中,亿华通是我国最早投身氢能领域的企业,主业是氢燃料电池发动机系统研发及产业化,2020年8月成功在上交所科创板挂牌上市,2023年1月又登陆港股,实现两地上市。2023年11月,国鸿氢能在港交所主板挂牌上市,成为我国的“氢能第二股”,该公司主营业务是氢燃料电池的研发、生产和销售。

具体从上述两家公司的股市表现来看,去年1月港股上市之时,亿华通全球发售1762.8万股,发行价60港元。上市首日,亿华通平开,盘中一度跌至58.45港元/股,总市值跌破70亿港元。

无独有偶,2023年12月5日,国鸿氢能登陆港交所,同日,该公司盘初一度大跌超26%,随后震荡回升。12月6日,国鸿氢能收盘下跌16.16%,报16.60港元/股,总市值约86亿港元。

不得不承认的是,即使股市表现欠佳,但亿华通和国鸿氢能仍称得上是国内氢能源相关企业中的佼佼者,毕竟在两者之外,大多数氢能源企业IPO之路荆棘丛生。2022年,先后有重塑股份、国富氢能撤回申请文件;捷氢科技于同年6月底获受理后经过一轮问询,同年9月30日起也因为财务资料过期而陷入停滞……

那么,氢燃料电池汽车产业究竟“难”在哪?氢燃料电池汽车整车产品要如何跨越行业周期,从B端走向C端?全球范围来看,作为汽车新能源化的路径补充,我国氢燃料电池汽车产业进展真就落后于日韩吗?

电池成本难降:难在工艺,而非原材料

作为汽车新能源化技术路径的两大分支,如今的氢燃料电池汽车与早期的电动汽车面临的挑战如出一辙:即动力电池端的高昂成本,是目前影响氢燃料电池汽车产业大规模商业化落地的关键因素之一。

但值得注意的是,影响锂离子电池与氢燃料电池的成本因素却不尽相同。

经过多年发展,锂离子电池技术路径和制造工艺都已较为明晰,影响电动汽车动力电池的因素主要为原材料端的供给情况。

首先看原材料端,在以往很长一段时间里,电池级碳酸锂价格上涨一直是电动汽车产业链中下游不言而喻的痛。

在电动汽车动力电池产业发展旺盛期,2022年10月,华西证券曾直言:当前时点正处于产业链全年需求最旺的时候,预计(2022年)四季度供给将愈来愈紧,不排除今(2022年)冬电池级碳酸锂价格涨至60万元/吨的可能性。

受此影响,下游新能源电动汽车车企一片“怨声载道”。甚至广汽集团董事长曾庆洪曾在2022世界动力电池大会上“吐槽”:“目前,除了特斯拉赚钱外,其他新能源整车厂基本上是亏损的。动力电池成本已经占到新能源汽车的40%~50%,甚至60%,那我现在不是在给宁德时代打工吗?”

但好在,经历过红利期后,碳酸锂价格逐渐走低,跌至10万元/吨以下。截至2月5日,上海钢联发布数据显示,电池级碳酸锂价格均价报9.75万元/吨。

由此,动力电池厂商与下游主机厂的矛盾才不再如以往般“尖锐”。

再看电动汽车电池制造工艺端。即使碳酸锂价格已跌至合理范围内,但不容忽视的事实是,动力电池仍占据整车生产成本较大份额,且加之电动汽车主机厂“价格战”愈演愈烈,其降本需求也随之加注。由此,创新动力电池制造工艺,以降低电池成本,便成为大多数主机厂的选择。

眼下,电动汽车主机厂已然摸清锂离子电池工艺降本的多种途径。

比如,2023年6月,大众汽车集团电池部门PowerCo监事会主席Thomas Schmall在一份声明中表示,大众汽车集团及其技术合作伙伴Koenig & Bauer已经掌握了一种名为干式涂层的电池制造工艺,如果大规模推广,每年可以降低数亿欧元的电池生产成本。

大众表示,该公司已经在一条试点生产线上用该工艺生产了数百块电池,预计在2027年前将进行产业化生产。Schmall表示,再加上扩大生产规模和采用更便宜的原材料,大众希望这一工艺将有助于将电池成本降低约50%。

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图源:大众

此外,全国政协常委、经济委员会副主任苗圩还曾提出,可以通过减少电池规格尺寸实现生产端降本的建议。“在安装设计不变的情况下,根据不同的续航里程和动力要求,提供不同的电池容量,以满足不同的需求。这种模块化的应用,在单体、模组端都可以实现大规模自动化生产,大幅度降低生产成本。”苗圩表示。

反观氢燃料电池,相较于锂离子电池,氢燃料电池受电池原材料端供给情况影响较小。但需要提及的是,氢燃料电池在制造工艺上仍面临较大挑战,其对氢燃料电池价格影响不容小觑。

氢燃料电池与常见的锂电池不同,前者系统更为复杂,主要由电堆和系统部件(空压机、增湿器、氢循环泵、氢瓶)组成。

其中,电堆是整个电池系统的核心,包括由膜电极、双极板构成的各电池单元以及集流板、端板、密封圈等。

据悉,燃料电池系统在氢能车购置成本中占比超过60%,而电堆成本在燃料电池系统中占比同样超过60%,是氢燃料电池汽车占比最高的成本项。因此,降低电堆成本是提高氢燃料电池汽车经济性的关键。

然而,电堆的生产制造工艺极为复杂,且成本高昂。

以丰田量产氢燃料电池汽车Mirai电堆为例。该电堆首次实现全球领先的3.1kW/L体积功率密度,具备自增湿性能、3Dfine-mesh钛合金流场、高耐久性和强环境适应性等特性。

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图源:丰田中国微博

根据丰田发布的燃料电池堆生产流程示意图,其电池堆形成的过程为主要从催化剂浆料的掺和制备开始,到间歇槽模涂布制备催化层,接着转印到质子交换膜上,再与防水处理后的气体扩散层热压制备成MEA,最后与表面改性后的钛金属板组装成Mirai燃料电池堆。

根据盖世汽车分析师表述,电堆成本中,催化剂成本占比超过三分之一,后续随着电堆出货量增加,规模效应进一步增强,其余成本占比较高部件如质子交换膜、气体扩散层等将进一步降低成本,催化剂将成为最大的单一成本占比部分。

据悉,丰田Mirai催化剂通过间歇槽模涂布方法制备。SAI公司曾对丰田Mirai电池堆成本做出研究,其研究提到,催化层通过间歇槽模涂布方法制备工艺大概成本为每个电堆800美元。

还需提及的是,截至目前,从全球范围内来看,以丰田为代表的日系车企在氢燃料电池产业相关技术领域深耕已久,其电池堆制造工艺成本尚如此高昂,更遑论同领域的其他企业。

从B端到C端,整车价格要降至10万—30万元?

生产端成本难降,自然导致氢燃料电池汽车难以实现大规模商业化的现状。

正如盖世汽车分析师所言:“目前氢燃料电池汽车仍主要停留在B端商用车应用场景。”

据悉,当前我国的氢燃料电池商用车已进入产业化发展的初期阶段。在商用车领域,叉车、公交车、轻型和中型卡车一直处于氢燃料电池商用车应用的前沿。伴随着氢能及燃料电池的技术发展、成本下降以及基础设施的完善,氢燃料电池汽车将向港口码头、矿山、特定路线等更多场景拓展。

据中汽协公布的数据,2023年上半年,国内氢燃料电池商用车的销量为2085辆,同比增长102%,约为同期新能源商用车整体增速的两倍。

亿华通曾对媒体表示,氢燃料电池汽车将会在物流、重卡、客车等商用车领域最早实现规模化;中关村氢能产业联盟方面也曾向媒体表示,现在重卡和公交已经实现批量应用,未来前景乐观。

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图片来源:小松

但值得注意的是,应用场景仅仅局限于商用车领域,并不能满足氢燃料电池汽车长远商业化落地的愿景。同时,这也是资本市场并不十分看好短期内氢燃料电池汽车产业的原因。

盖世汽车分析师认为:“单一商用车应用场景范围较小,氢燃料电池产业在车端应用较为缓慢,这也直接导致资本投资的兴趣不是特别大。”

为此,推动市场从B端走向C端,将业务从商用车拓展到乘用车,是氢燃料电池汽车产业梦寐以求的事情。

但目前来看,氢燃料电池汽车乘用车端销量表现欠佳。

以美国氢燃料电池汽车市场为例。氢燃料电池合作伙伴关系发布的数据显示,2023年第一季度,美国市场上售出了725辆氢燃料电池新车,与2022年同期相比下降了接近30%。对比来看,2023年第一季度,美国市场上的新车总销量达到了370万辆,氢燃料电池汽车在其中的占比可以用微不足道来形容。

相比之下,第一季度美国纯电动汽车销量为257,507辆,同比增长63%。其中在加州,第一季度纯电动汽车销量为87,525辆,插电式混合动力汽车销量为16,470辆。

正如前文所述,阻碍氢能源电动汽车产业大规模商业化的主要症结之一在于较高的生产成本。那么,一辆氢燃料电池汽车的价格,究竟要下探到何种程度才能俘获消费者的“芳心”呢?

对此,盖世汽车研究院分析师认为,在定价方面,决定氢燃料电池汽车能否普惠C端消费者的关键在于其相关车型价格能否下探至新能源汽车市场主力价格区间。

以新能源电动汽车市场为例,目前就国内市场来看,其主力价格区间大致在10万—30万元。“如果氢燃料电池汽车能够卖到主力价格区间,它未来就会在C端市场占据一席之地,反之,其将只限于商用车端的应用搭载。”该分析师说道。

举例来看,“深蓝S103氢燃料电池车国内售价60多万元,如果该款车型要销往C端,至少价格保守估计要降到30万—40万元左右,降幅几乎达到50%。”盖世汽车研究院分析师表示。

但值得注意的是,价格下探仅仅是氢燃料电池汽车进入C端市场面临的困难之一。

除此之外,氢燃料电池汽车还需要解决补能基础设施铺设、用车安全、不同环境(极寒、极热)动力适应性、电池循环寿命等等众多问题。

以补能体系为例,中国氢能联盟研究院数据显示,截至2023年6月底,我国共有加氢站385座,在营加氢站280座。加氢站的成本约为1500万元/座,而一座充电站的成本约为250万元。目前氢燃料电池汽车平均每百公里用氢成本为30至80元,而电动汽车每百公里耗电成本不到20元。

中企并非“技不如人”,现论“谁主沉浮”仍为时尚早

根据上述种种论断,我们皆可推断出:氢燃料电池汽车产业仍处在漫长的爆发前夜。但纵使如此,不可否认的是,仍不乏企业和资本逆流而上,以图占据先机,分得氢燃料电池汽车市场一块较大的“蛋糕”。

这其中,以日韩为代表的国外车企投入最为“专心致志”。

以日企为例。要知道,日本举国押注“氢能”并非一朝一夕。早在1973年,日本“居安思危”,成立“氢能源协会”并出台了一系列计划。在政府支持下,经过多年发展,日本氢能源技术一骑绝尘,掌握了全球超过80%的专利,其氢燃料电池技术在世界范围内亦名列前茅。

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图片来源:Symbio

有资料显示,世界70%的氢燃料汽车技术专利都掌握在日本公司手里,光丰田车企的专利就已经达6000多项,占到了全球相关专利的一半。

对此,有氢能从业者告诉盖世汽车:“我们确实有很多氢能技术需要向日企学习。”

但受限于日本本国市场规模限制,该国新能源汽车和燃油车销量主力大多在海外市场。中国是新能源汽车产业最为丰厚的土壤,也是全球范围内最大和最具潜力的新能源汽车市场。除电动汽车外,我国仍大力鼓励氢燃料电池汽车产业的发展,寻求多种新能源汽车技术路线。

由此,业内有观点认为,鉴于对比日韩,我国在氢能源技术领域稍显落后,需要更多的技术交互。未来,类似于燃油车时代“以技术换市场”的模式,将会在中国氢燃料电池汽车市场重演。

对此观点,盖世汽车研究院分析师表示并不认同。

他认为,目前来看,我国在氢燃料电池系统领域的技术积累并非落后于日韩等企业,氢燃料电池汽车的相关指标已经可以与日韩等企业媲美。

“造成这种刻板印象的原因是日韩等车企可以在全球范围内推广氢燃料电池汽车的应用,有更多的市场机遇,而我国目前在商用车领域应用较多。”该分析师表示。

此言不虚。近年来,我国的氢燃料电池技术基础研究较为活跃,在一些技术方向具备了与发达国家“比肩” 的条件。此外,国内一些企业已经掌握了氢燃料电池系统研发技术,相关产品的冷启动、功率密度等性能也已显著提升,具有年产万台的批量化生产能力。

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图源:盖世汽车研究院《2023版氢燃料电池系统供应链报告》

具体来看,根据盖世汽车研究院发布的《2023版氢燃料电池系统供应链报告》,目前膜电极国产化率较高,代表企业有东岳未来、鸿基创能、唐锋能源、擎动科技、重塑等。

其中,东岳未来膜电极电流密度1.5A/m2,寿命为5,000-10,000h,质子膜厚度达15μm。膜电极上游材料中,催化剂国产化率达28%;气体扩散层国产化率达2.36%等。

在辅助系统方面,目前BOP产品的大功率、低能耗发展开始加速,技术也已相对成熟,产业化便可实现快速降本。多家燃料电池企业相继发布了250kW系统、300kW电堆产品,也有较多空压机企业正在大力推进膨胀机的研发,其中部分已取得阶段性进展。

正如盖世汽车研究院分析师所言:“以市场换技术现在已经不存在了,国内氢燃料电池产业链已比较完备,核心零部件的国产替代进展也正在加快。此外,整个赛道仍处于成长初期,大家都有机会,关键的比拼在氢燃料电池汽车产业生态基础的搭建。”

*版权声明:本文为盖世汽车原创文章,如欲转载请遵守 转载说明 相关规定。违反转载说明者,盖世汽车将依法追究其法律责任!

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