現(xiàn)階段將“寶”壓在氫燃料電池上是否可取呢？它未來的前景好么？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-04-18 20:34
點(diǎn)擊量：次
今年初，工信部副部長辛國斌在某電池產(chǎn)業(yè)會議上，毫不避諱的指出了國內(nèi)動力電池產(chǎn)業(yè)當(dāng)前存在的問題，其中提到最多的是產(chǎn)能結(jié)構(gòu)性過剩。簡單來說就是，低端產(chǎn)能大量閑置，高端產(chǎn)能供不應(yīng)求。這一存在多年的行業(yè)頑疾也導(dǎo)致了當(dāng)前的市場訂單逐漸向頭部企業(yè)集中。
從2018年動力電池市場占比來看，寧德時代占據(jù)國內(nèi)動力電池市場41.19%的份額，名列第一位；比亞迪的市場份額則為20.09%，名列第二。上述兩家企業(yè)占據(jù)全國61.28%的市場份額，前五名的市場占比則達(dá)到73.72%，前十名更是拿下82.83%的市場。
據(jù)此可以判斷，如果現(xiàn)有動力電池企業(yè)在2019年市場份額擠不進(jìn)前十，勢必會面臨被淘汰的風(fēng)險。甚至有研究機(jī)構(gòu)大膽預(yù)測，到2020年補(bǔ)貼完全退出后，市場上或許只剩下大概20家動力電池企業(yè)。
在低端落后產(chǎn)能過剩和外部強(qiáng)烈競爭的形勢下，更深層次的行業(yè)洗牌風(fēng)暴，一觸即發(fā)。
目前來看，寧德時代、比亞迪等動力電池龍頭企業(yè)也并不是一帆風(fēng)順，都在想辦法加緊擴(kuò)產(chǎn)。他們一方面擔(dān)心供不應(yīng)求可能會導(dǎo)致客戶流失；另一方面，是想通過不斷擴(kuò)產(chǎn)的方式降低成本，與即將卷土重來的日韓勢力對抗，從而保住龍頭地位。
早在2015年，日韓電池企業(yè)就曾為爭搶中國動力電池市場不惜戰(zhàn)略性虧損，低于成本價出售電池。
知名分析機(jī)構(gòu)瑞銀發(fā)布的一份報告顯示，特斯拉與松下合作的鋰電池生產(chǎn)技術(shù)正在不斷壓低成本，達(dá)到了111美元/kWh（約合人民幣771元/kWh），目前已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)第一，比LG化學(xué)公司的148美元/kWh低37美元，擁有明顯的成本優(yōu)勢。而中國電池龍頭寧德時代的成本超過150美元/kWh，稍遜于第三名三星SDI，名列第四名。
顯然，在成本上，中國動力電池企業(yè)仍處于劣勢，同時在高端產(chǎn)能方面，也陷入了供不應(yīng)求的窘境。巨無霸寧德時代自然也逃不過這場“供應(yīng)危機(jī)”。自上市以后，寧德時代案頭的合作協(xié)議就已經(jīng)有厚厚一沓了：
奔馳母公司戴姆勒、寶馬集團(tuán)、華晨寶馬、江鈴汽車、廣汽、東風(fēng)汽車......車企大佬們一個趕著一個的要和寧德時代結(jié)為“親家”。
同時供應(yīng)如此多家整車廠，寧德時代電池也出現(xiàn)了大量缺貨的現(xiàn)象。導(dǎo)致廠商去寧德時代訂貨，都要先付一筆重金，這讓車企很焦灼。于是，車企不得不選擇與頭部電池企業(yè)合作來獲得穩(wěn)定的供給。截至目前，已有超過15家主流車企與寧德時代展開了合作。
此外，還有一部分車企選擇自建電池工廠，2018年以來，吉利、長城、東風(fēng)、江淮等主機(jī)廠除發(fā)展新能源整車外，開始布局動力電池領(lǐng)域。雖然各企業(yè)布局動力電池呈現(xiàn)不同特點(diǎn)，但可以肯定的是，動力電池作為新能源汽車的核心部件，整車企業(yè)將來會通過多種模式向動力電池產(chǎn)業(yè)鏈滲透。
此前，由于行業(yè)規(guī)模尚未得到大范圍的擴(kuò)張，從經(jīng)濟(jì)的角度來看，整車廠自建電池工廠“不太劃算”。但隨著新能源汽車成為全球汽車產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略方向，電池則是決定電動汽車產(chǎn)品性能、質(zhì)量、技術(shù)水平和成本等諸多因素的核心部件之一，掌握這一關(guān)鍵技術(shù)就成為了整車企業(yè)的重要選擇。
當(dāng)純電動汽車的年產(chǎn)量達(dá)到幾百萬輛，某一家整車企業(yè)的年產(chǎn)量有望超過幾十萬輛時，整車企業(yè)自建的電池工廠以及整車企業(yè)與電池企業(yè)共建的工廠或?qū)⒊蔀閲鴥?nèi)車用動力電池的主要生產(chǎn)力量。
此外，與前幾年不同，如今的電動汽車產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷從導(dǎo)入期向成長期切換，車企對動力電池的需求在不斷擴(kuò)大。尤其是在補(bǔ)貼即將退出的當(dāng)下，車企不再一味地依靠補(bǔ)貼生存，考慮更多的是市場需求，因此，高品質(zhì)動力電池就顯得尤為搶手。
特斯拉一直以來只對松下電池情有獨(dú)鐘，看重的就是其超高的產(chǎn)品品質(zhì)。寧德時代能在短短幾年內(nèi)就成為全球動力電池行業(yè)霸主，也是其不斷提升的產(chǎn)品品質(zhì)。如今，市場上甚至出現(xiàn)了“不搭載寧德時代的電池就退貨”的現(xiàn)象發(fā)生。
顯然，能夠生產(chǎn)出高品質(zhì)動力電池，將成為決勝未來的關(guān)鍵。就目前來看，被甩在后面的中小電池企業(yè)都在加快淘汰落后產(chǎn)能，提升產(chǎn)品品質(zhì)，他們心里很清楚，只有這樣，才有可能在頭部企業(yè)供不應(yīng)求的情況下?lián)尩礁嘤唵?，安然度過這波洗牌潮。
當(dāng)然，如果同時還具備擴(kuò)大產(chǎn)能的能力，降低成本，那么中小企業(yè)也不是沒有與頭部企業(yè)較量一二的可能。
未來兩年，隨著中小電池企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提升、車企自建電池廠項目產(chǎn)品落地以及日韓勢力的大規(guī)模入侵，市場可選擇的高質(zhì)量電池制造商將大大增多，寧德時代、比亞迪等頭部電池企業(yè)當(dāng)前供不應(yīng)求的格局必將會被打破。
氫燃料電池車作為面向未來的汽車能源技術(shù)，長續(xù)航無污染的優(yōu)點(diǎn)顯而易見，但成本居高不下始終是阻礙大規(guī)模推廣應(yīng)用的重要原因。與此同時，日本豐田Mirai(參數(shù)|詢價)的大幅降本引起了全球關(guān)注，但在其背后，日本國內(nèi)家用燃料電池系統(tǒng)（Ene-Farm）的推廣是否也起到了重要的降本促進(jìn)作用？中國是否該效仿該路徑來實施相應(yīng)的推廣計劃？我們就來研究一下Ene-Farm的相關(guān)問題，以期對國內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供借鑒。
一、燃料電池汽車的命門：成本
燃料電池車主要是以氫氧電化學(xué)反應(yīng)為動力來源的汽車，具有長續(xù)航、零排放、燃料補(bǔ)給速度快、功率大、運(yùn)行平穩(wěn)等諸多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛視為21世紀(jì)終極車用能源技術(shù)。但燃料電池車的缺點(diǎn)也同樣明顯，其中最主要的就是成本太過高昂。
高昂到什么程度呢？高昂到即便是財大氣粗的中國，也需要對其進(jìn)行20-50萬元不等的單車補(bǔ)貼（基準(zhǔn)），才勉強(qiáng)能進(jìn)行推廣應(yīng)用。即便如此，國內(nèi)產(chǎn)量仍然繆繆無幾，2018年也才生產(chǎn)了1000多輛。
當(dāng)然，提到成本，就不得不提豐田的Mirai，作為全球率先量產(chǎn)并投放市場的燃料電池乘用車，其之所以敢站在市場開賣，還是與其成本大幅下降有很大關(guān)系：從最初立項的預(yù)計售價1億日元（約600萬人民幣），到2018年日本國內(nèi)補(bǔ)貼后售價500余萬日元（約30萬人民幣）。
豐田Mirai之所以能實現(xiàn)如此明顯的降本，除了量產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大、混合動力系統(tǒng)大規(guī)模應(yīng)用、系統(tǒng)簡化等原因之外，還有一點(diǎn)必須予以重視：整個電池系統(tǒng)的成本是如何降低的？
畢竟，作為整車?yán)锩娉杀咀罡叩牟糠?，燃料電池系統(tǒng)的降本才是關(guān)鍵，無論如何去簡化，基于質(zhì)子交換膜（PEMFC）為核心的電堆系統(tǒng)是不可能被拿掉的。
二、Mirai降本是否借了Ene-Farm的東風(fēng)？
無獨(dú)有偶，日本還有另一項產(chǎn)品也用到了以質(zhì)子交換膜為核心的電堆系統(tǒng)，那就是Ene-Farm（家用燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)）。
再翻查一下，原來豐田也有用到這個東西，旗下的愛信精機(jī)早就應(yīng)用了該系統(tǒng)（見下圖）。
具體來講，愛信精機(jī)這套系統(tǒng)采用了SOFC技術(shù)路線，也就是我們熟知的固體氧化物技術(shù)路線，輸出功率700W，發(fā)電效率達(dá)到了46.5%。不僅是愛信精機(jī)，其實東芝和松下也有相關(guān)的產(chǎn)品，也就是聚合物電解質(zhì)的Ene-Farm產(chǎn)品，其中應(yīng)用到了質(zhì)子交換膜。
而Ene-Farm的工作原理可以簡單概括為：通過天然氣制取氫氣，再通過氫氣發(fā)電來提供家庭用的熱能和電能，包括熱水、暖氣、供電等。這套系統(tǒng)從日本政府大力補(bǔ)貼至今，全社會已經(jīng)推廣應(yīng)用了近30萬套。
從上圖可知，隨著推廣規(guī)模的擴(kuò)大，以及幾大廠家的競爭加強(qiáng)，整個系統(tǒng)的成本在快速下降，從最初的800萬日元降至了目前的100萬日元左右，也就是6-7萬元人民幣/套。
目前還沒有確切的統(tǒng)計分析，來確定Ene-Farm的規(guī)?；瘧?yīng)用對于日本燃料電池車的成本下降到底有多大的促進(jìn)作用。但可以絕對肯定的是，Ene-Farm中采用的電極、電解質(zhì)膜、催化劑、分離器等都是汽車通用的關(guān)鍵部件，遠(yuǎn)超于燃料電池車的應(yīng)用量對于整個產(chǎn)業(yè)鏈的成本降低作用肯定是極其明顯的；同時，Ene-Farm還帶動了氫氣的生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)的發(fā)展，形成了產(chǎn)業(yè)協(xié)同效應(yīng)?？梢哉f，豐田Mirai的成本降低，Ene-Farm作用功不可沒。
三、日本政府大力推動是首要動力
Ene-Farm得到有效推廣，與日本政府的關(guān)系密不可分：2009年，單套Ene-Farm價格約340萬日元，再加上50萬日元左右的施工費(fèi)，但政府給予了140萬日元的補(bǔ)貼，因此用戶實際負(fù)擔(dān)金額為250萬日元左右（約15萬人民幣），雖然補(bǔ)貼連連下降，但2015年ENE-FARM的合計補(bǔ)貼金額還是達(dá)到了222億日元之多。
之所以日本如此強(qiáng)烈推進(jìn)，是因為日本的國土資源情況極為特殊，作為一個島國，日本絕大多數(shù)資源或者能源都需要進(jìn)口，無法實現(xiàn)能源獨(dú)立。因此強(qiáng)烈的危機(jī)感促使日本上下對發(fā)展可獨(dú)立的能源需求極為迫切。
氫能無疑是一個優(yōu)秀的選項，即便不采用天然氣制氫，也可以通過無窮無盡的太陽能/水/核電來電解水制氫，實現(xiàn)社會能源的獨(dú)立供給，雖然很困難但至少是一個具有可行性的技術(shù)選項。
也就是說，在面向未來的可持續(xù)發(fā)展道路上，日本要想擺脫能源受制于人，氫能社會是不得已押寶又必須押寶的選項：即便賭失敗了，也不會有怨言，畢竟沒有更好的選項。
四、我國國情不同不能跟風(fēng)押寶
不管是純電動也好，插電式混合動力也好，還是燃料電池技術(shù)，其本質(zhì)上都是在解決車用能源的問題，都是在解決能源安全的問題。而我國的資源條件相比日本而言，確實“寬裕”不少。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：我國石油探明儲量為256億桶，天然氣探明儲量超過1萬億立方米，總發(fā)電量近6.8萬億千瓦時，短期內(nèi)還不存在完全依賴進(jìn)口的情況。
換句話說，為了區(qū)區(qū)幾萬輛燃料電池汽車應(yīng)用規(guī)模，現(xiàn)階段就將“寶”壓在氫燃料電池上的做法是不可取的！
進(jìn)一步來看，Ene-Farm這套技術(shù)對于我國當(dāng)前的國情也并不十分適用。即便現(xiàn)在一套系統(tǒng)的成本也降至接近6萬元人民幣，對于絕大多數(shù)家庭而言也很難負(fù)擔(dān)，購買這套系統(tǒng)，實際上一年僅能省下3000—4000元人民幣的電費(fèi)，需要15年以上才能抵消購買成本。
這對于絕大多數(shù)家庭而言，根本就不會接受?；蛟S讀者會問，日本為何會得到部分推廣呢？單純是因為家庭更加富裕嗎？其實并不是，日本地震頻繁，家庭斷電是常有的事情，Ene-Farm技術(shù)可以不受地震影響，可以連續(xù)若干天實現(xiàn)獨(dú)立發(fā)電，這也是很多家庭購買的重要原因。
所以說，不管是經(jīng)濟(jì)性，還是必要性，Ene-Farm在我國根本不具備大規(guī)模推廣的可能性，效仿日本全社會推進(jìn)、同時實現(xiàn)家用和汽車的協(xié)同降本更是難上加難。
五、Ene-Farm局部應(yīng)用可能性分析
雖然大規(guī)模應(yīng)用并不現(xiàn)實，但不影響Ene-Farm在我國的局部推廣。在我國南方，由于全面供暖尚未實現(xiàn)，因此對家庭采暖設(shè)備需求正在逐步加大，同時南方天然氣資源相對豐富，給Ene-Farm提供了便利條件。
再來核算一下，一套地暖系統(tǒng)目前價格約在2萬元左右，每年的采暖所需要的燃?xì)赓M(fèi)是2500元左右，按照10年計算，綜合采暖成本是45000元。若國內(nèi)應(yīng)用Ene-Farm的成本可達(dá)到6萬元一套，則每年所需的燃?xì)獠膳M(fèi)大致相同，但每年節(jié)省的電費(fèi)可以達(dá)到3000元以上，因此10年下來綜合成本是5萬元左右，與地暖系統(tǒng)相差不大。
加上Ene-Farm的不間斷供電特性，對于南方新建的高檔小區(qū)而言，可以構(gòu)成很好的吸引力，當(dāng)然這必須要地方政府聯(lián)同企業(yè)共同推進(jìn)。
另外，Ene-Farm的不間斷供電特性，對于國內(nèi)日益龐大的大數(shù)據(jù)企業(yè)而言也是很好的參考選項，統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，國內(nèi)數(shù)據(jù)中心的電費(fèi)已占數(shù)據(jù)中心運(yùn)維總成本的60%-70%，而空調(diào)所用電費(fèi)占其中的40%。每年總消耗的電能超過2000億瓦時。顯然，應(yīng)該合理推動Ene-Farm在數(shù)據(jù)中心方面的應(yīng)用。
六、國內(nèi)燃料電池汽車降本的思路
說了半天的Ene-Farm和社會協(xié)同，還是要回到主題上來：車用燃料電池應(yīng)該如何降本？很明顯，效仿日本Ene-Farm的全社會推進(jìn)已經(jīng)不是好辦法了，那么剩下的事情只能交給自己來做。
筆者的看法是，國內(nèi)燃料電池車降本要從規(guī)模上做起，特別是要從商用車領(lǐng)域做起，再協(xié)同到乘用車領(lǐng)域上來。而商用車領(lǐng)域除了各國常見的公交客車以外，還有對大功率有需求的工程用車。
之所以這么講，是因為我國基礎(chǔ)建設(shè)的力度還在，未來十年甚至二十年對于工程車的需求都會處于全世界的高位水準(zhǔn)，而2018年國內(nèi)工程車的需求量已經(jīng)在40萬輛左右，這是一個極為龐大的數(shù)字。燃料電池功率大、首先替換柴油的特性正好在工程車領(lǐng)域可以得到很好的發(fā)揮，加上工程車比較集中的使用場景，加氫問題也能較好的解決。通過工程車的規(guī)?；瘧?yīng)用，帶動整個產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，帶動整個產(chǎn)業(yè)鏈的成本下降，最終將這種成本下降傳遞到乘用車領(lǐng)域。
還要注意的一點(diǎn)是，乘用車領(lǐng)域我們過于偏向PEMFC質(zhì)子交換膜技術(shù)路線，實際上日產(chǎn)一直在堅持SOFC固體氧化物技術(shù)路線。日產(chǎn)的設(shè)想是：使用SOFC燃料電池系統(tǒng)作為純電動的增程發(fā)動機(jī)，用來彌補(bǔ)純電動續(xù)航短的缺點(diǎn)，當(dāng)電池即將耗盡時，燃料電池發(fā)電機(jī)起動為動力電池充電，直至充滿。
這種技術(shù)路線的好處是，SOFC固體氧化物技術(shù)反應(yīng)慢、工作溫度也很高，應(yīng)對復(fù)雜工況時不能實現(xiàn)很好的急速啟動，不能很好的變化負(fù)荷，但作為有預(yù)判緩沖、可恒定輸出的增程發(fā)動機(jī)，恰恰是非常合適。最后還是那句話，取其精華去其糟粕，不是不學(xué)國外，也不是一味的放棄豐田路線去走日產(chǎn)路線，而是要學(xué)會正確的師夷長技，這才是強(qiáng)大的根本所在。
從2018年動力電池市場占比來看，寧德時代占據(jù)國內(nèi)動力電池市場41.19%的份額，名列第一位；比亞迪的市場份額則為20.09%，名列第二。上述兩家企業(yè)占據(jù)全國61.28%的市場份額，前五名的市場占比則達(dá)到73.72%，前十名更是拿下82.83%的市場。
據(jù)此可以判斷，如果現(xiàn)有動力電池企業(yè)在2019年市場份額擠不進(jìn)前十，勢必會面臨被淘汰的風(fēng)險。甚至有研究機(jī)構(gòu)大膽預(yù)測，到2020年補(bǔ)貼完全退出后，市場上或許只剩下大概20家動力電池企業(yè)。
在低端落后產(chǎn)能過剩和外部強(qiáng)烈競爭的形勢下，更深層次的行業(yè)洗牌風(fēng)暴，一觸即發(fā)。
目前來看，寧德時代、比亞迪等動力電池龍頭企業(yè)也并不是一帆風(fēng)順，都在想辦法加緊擴(kuò)產(chǎn)。他們一方面擔(dān)心供不應(yīng)求可能會導(dǎo)致客戶流失；另一方面，是想通過不斷擴(kuò)產(chǎn)的方式降低成本，與即將卷土重來的日韓勢力對抗，從而保住龍頭地位。
早在2015年，日韓電池企業(yè)就曾為爭搶中國動力電池市場不惜戰(zhàn)略性虧損，低于成本價出售電池。
知名分析機(jī)構(gòu)瑞銀發(fā)布的一份報告顯示，特斯拉與松下合作的鋰電池生產(chǎn)技術(shù)正在不斷壓低成本，達(dá)到了111美元/kWh（約合人民幣771元/kWh），目前已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)第一，比LG化學(xué)公司的148美元/kWh低37美元，擁有明顯的成本優(yōu)勢。而中國電池龍頭寧德時代的成本超過150美元/kWh，稍遜于第三名三星SDI，名列第四名。
顯然，在成本上，中國動力電池企業(yè)仍處于劣勢，同時在高端產(chǎn)能方面，也陷入了供不應(yīng)求的窘境。巨無霸寧德時代自然也逃不過這場“供應(yīng)危機(jī)”。自上市以后，寧德時代案頭的合作協(xié)議就已經(jīng)有厚厚一沓了：
奔馳母公司戴姆勒、寶馬集團(tuán)、華晨寶馬、江鈴汽車、廣汽、東風(fēng)汽車......車企大佬們一個趕著一個的要和寧德時代結(jié)為“親家”。
同時供應(yīng)如此多家整車廠，寧德時代電池也出現(xiàn)了大量缺貨的現(xiàn)象。導(dǎo)致廠商去寧德時代訂貨，都要先付一筆重金，這讓車企很焦灼。于是，車企不得不選擇與頭部電池企業(yè)合作來獲得穩(wěn)定的供給。截至目前，已有超過15家主流車企與寧德時代展開了合作。
此外，還有一部分車企選擇自建電池工廠，2018年以來，吉利、長城、東風(fēng)、江淮等主機(jī)廠除發(fā)展新能源整車外，開始布局動力電池領(lǐng)域。雖然各企業(yè)布局動力電池呈現(xiàn)不同特點(diǎn)，但可以肯定的是，動力電池作為新能源汽車的核心部件，整車企業(yè)將來會通過多種模式向動力電池產(chǎn)業(yè)鏈滲透。
此前，由于行業(yè)規(guī)模尚未得到大范圍的擴(kuò)張，從經(jīng)濟(jì)的角度來看，整車廠自建電池工廠“不太劃算”。但隨著新能源汽車成為全球汽車產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略方向，電池則是決定電動汽車產(chǎn)品性能、質(zhì)量、技術(shù)水平和成本等諸多因素的核心部件之一，掌握這一關(guān)鍵技術(shù)就成為了整車企業(yè)的重要選擇。
當(dāng)純電動汽車的年產(chǎn)量達(dá)到幾百萬輛，某一家整車企業(yè)的年產(chǎn)量有望超過幾十萬輛時，整車企業(yè)自建的電池工廠以及整車企業(yè)與電池企業(yè)共建的工廠或?qū)⒊蔀閲鴥?nèi)車用動力電池的主要生產(chǎn)力量。
此外，與前幾年不同，如今的電動汽車產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷從導(dǎo)入期向成長期切換，車企對動力電池的需求在不斷擴(kuò)大。尤其是在補(bǔ)貼即將退出的當(dāng)下，車企不再一味地依靠補(bǔ)貼生存，考慮更多的是市場需求，因此，高品質(zhì)動力電池就顯得尤為搶手。
特斯拉一直以來只對松下電池情有獨(dú)鐘，看重的就是其超高的產(chǎn)品品質(zhì)。寧德時代能在短短幾年內(nèi)就成為全球動力電池行業(yè)霸主，也是其不斷提升的產(chǎn)品品質(zhì)。如今，市場上甚至出現(xiàn)了“不搭載寧德時代的電池就退貨”的現(xiàn)象發(fā)生。
顯然，能夠生產(chǎn)出高品質(zhì)動力電池，將成為決勝未來的關(guān)鍵。就目前來看，被甩在后面的中小電池企業(yè)都在加快淘汰落后產(chǎn)能，提升產(chǎn)品品質(zhì)，他們心里很清楚，只有這樣，才有可能在頭部企業(yè)供不應(yīng)求的情況下?lián)尩礁嘤唵?，安然度過這波洗牌潮。
當(dāng)然，如果同時還具備擴(kuò)大產(chǎn)能的能力，降低成本，那么中小企業(yè)也不是沒有與頭部企業(yè)較量一二的可能。
未來兩年，隨著中小電池企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提升、車企自建電池廠項目產(chǎn)品落地以及日韓勢力的大規(guī)模入侵，市場可選擇的高質(zhì)量電池制造商將大大增多，寧德時代、比亞迪等頭部電池企業(yè)當(dāng)前供不應(yīng)求的格局必將會被打破。
氫燃料電池車作為面向未來的汽車能源技術(shù)，長續(xù)航無污染的優(yōu)點(diǎn)顯而易見，但成本居高不下始終是阻礙大規(guī)模推廣應(yīng)用的重要原因。與此同時，日本豐田Mirai(參數(shù)|詢價)的大幅降本引起了全球關(guān)注，但在其背后，日本國內(nèi)家用燃料電池系統(tǒng)（Ene-Farm）的推廣是否也起到了重要的降本促進(jìn)作用？中國是否該效仿該路徑來實施相應(yīng)的推廣計劃？我們就來研究一下Ene-Farm的相關(guān)問題，以期對國內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供借鑒。
一、燃料電池汽車的命門：成本
燃料電池車主要是以氫氧電化學(xué)反應(yīng)為動力來源的汽車，具有長續(xù)航、零排放、燃料補(bǔ)給速度快、功率大、運(yùn)行平穩(wěn)等諸多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛視為21世紀(jì)終極車用能源技術(shù)。但燃料電池車的缺點(diǎn)也同樣明顯，其中最主要的就是成本太過高昂。
高昂到什么程度呢？高昂到即便是財大氣粗的中國，也需要對其進(jìn)行20-50萬元不等的單車補(bǔ)貼（基準(zhǔn)），才勉強(qiáng)能進(jìn)行推廣應(yīng)用。即便如此，國內(nèi)產(chǎn)量仍然繆繆無幾，2018年也才生產(chǎn)了1000多輛。
當(dāng)然，提到成本，就不得不提豐田的Mirai，作為全球率先量產(chǎn)并投放市場的燃料電池乘用車，其之所以敢站在市場開賣，還是與其成本大幅下降有很大關(guān)系：從最初立項的預(yù)計售價1億日元（約600萬人民幣），到2018年日本國內(nèi)補(bǔ)貼后售價500余萬日元（約30萬人民幣）。
豐田Mirai之所以能實現(xiàn)如此明顯的降本，除了量產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大、混合動力系統(tǒng)大規(guī)模應(yīng)用、系統(tǒng)簡化等原因之外，還有一點(diǎn)必須予以重視：整個電池系統(tǒng)的成本是如何降低的？
畢竟，作為整車?yán)锩娉杀咀罡叩牟糠?，燃料電池系統(tǒng)的降本才是關(guān)鍵，無論如何去簡化，基于質(zhì)子交換膜（PEMFC）為核心的電堆系統(tǒng)是不可能被拿掉的。
二、Mirai降本是否借了Ene-Farm的東風(fēng)？
無獨(dú)有偶，日本還有另一項產(chǎn)品也用到了以質(zhì)子交換膜為核心的電堆系統(tǒng)，那就是Ene-Farm（家用燃料電池?zé)犭娐?lián)供系統(tǒng)）。
再翻查一下，原來豐田也有用到這個東西，旗下的愛信精機(jī)早就應(yīng)用了該系統(tǒng)（見下圖）。
具體來講，愛信精機(jī)這套系統(tǒng)采用了SOFC技術(shù)路線，也就是我們熟知的固體氧化物技術(shù)路線，輸出功率700W，發(fā)電效率達(dá)到了46.5%。不僅是愛信精機(jī)，其實東芝和松下也有相關(guān)的產(chǎn)品，也就是聚合物電解質(zhì)的Ene-Farm產(chǎn)品，其中應(yīng)用到了質(zhì)子交換膜。
而Ene-Farm的工作原理可以簡單概括為：通過天然氣制取氫氣，再通過氫氣發(fā)電來提供家庭用的熱能和電能，包括熱水、暖氣、供電等。這套系統(tǒng)從日本政府大力補(bǔ)貼至今，全社會已經(jīng)推廣應(yīng)用了近30萬套。
從上圖可知，隨著推廣規(guī)模的擴(kuò)大，以及幾大廠家的競爭加強(qiáng)，整個系統(tǒng)的成本在快速下降，從最初的800萬日元降至了目前的100萬日元左右，也就是6-7萬元人民幣/套。
目前還沒有確切的統(tǒng)計分析，來確定Ene-Farm的規(guī)?；瘧?yīng)用對于日本燃料電池車的成本下降到底有多大的促進(jìn)作用。但可以絕對肯定的是，Ene-Farm中采用的電極、電解質(zhì)膜、催化劑、分離器等都是汽車通用的關(guān)鍵部件，遠(yuǎn)超于燃料電池車的應(yīng)用量對于整個產(chǎn)業(yè)鏈的成本降低作用肯定是極其明顯的；同時，Ene-Farm還帶動了氫氣的生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)的發(fā)展，形成了產(chǎn)業(yè)協(xié)同效應(yīng)?？梢哉f，豐田Mirai的成本降低，Ene-Farm作用功不可沒。
三、日本政府大力推動是首要動力
Ene-Farm得到有效推廣，與日本政府的關(guān)系密不可分：2009年，單套Ene-Farm價格約340萬日元，再加上50萬日元左右的施工費(fèi)，但政府給予了140萬日元的補(bǔ)貼，因此用戶實際負(fù)擔(dān)金額為250萬日元左右（約15萬人民幣），雖然補(bǔ)貼連連下降，但2015年ENE-FARM的合計補(bǔ)貼金額還是達(dá)到了222億日元之多。
之所以日本如此強(qiáng)烈推進(jìn)，是因為日本的國土資源情況極為特殊，作為一個島國，日本絕大多數(shù)資源或者能源都需要進(jìn)口，無法實現(xiàn)能源獨(dú)立。因此強(qiáng)烈的危機(jī)感促使日本上下對發(fā)展可獨(dú)立的能源需求極為迫切。
氫能無疑是一個優(yōu)秀的選項，即便不采用天然氣制氫，也可以通過無窮無盡的太陽能/水/核電來電解水制氫，實現(xiàn)社會能源的獨(dú)立供給，雖然很困難但至少是一個具有可行性的技術(shù)選項。
也就是說，在面向未來的可持續(xù)發(fā)展道路上，日本要想擺脫能源受制于人，氫能社會是不得已押寶又必須押寶的選項：即便賭失敗了，也不會有怨言，畢竟沒有更好的選項。
四、我國國情不同不能跟風(fēng)押寶
不管是純電動也好，插電式混合動力也好，還是燃料電池技術(shù)，其本質(zhì)上都是在解決車用能源的問題，都是在解決能源安全的問題。而我國的資源條件相比日本而言，確實“寬裕”不少。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：我國石油探明儲量為256億桶，天然氣探明儲量超過1萬億立方米，總發(fā)電量近6.8萬億千瓦時，短期內(nèi)還不存在完全依賴進(jìn)口的情況。
換句話說，為了區(qū)區(qū)幾萬輛燃料電池汽車應(yīng)用規(guī)模，現(xiàn)階段就將“寶”壓在氫燃料電池上的做法是不可取的！
進(jìn)一步來看，Ene-Farm這套技術(shù)對于我國當(dāng)前的國情也并不十分適用。即便現(xiàn)在一套系統(tǒng)的成本也降至接近6萬元人民幣，對于絕大多數(shù)家庭而言也很難負(fù)擔(dān)，購買這套系統(tǒng)，實際上一年僅能省下3000—4000元人民幣的電費(fèi)，需要15年以上才能抵消購買成本。
這對于絕大多數(shù)家庭而言，根本就不會接受?；蛟S讀者會問，日本為何會得到部分推廣呢？單純是因為家庭更加富裕嗎？其實并不是，日本地震頻繁，家庭斷電是常有的事情，Ene-Farm技術(shù)可以不受地震影響，可以連續(xù)若干天實現(xiàn)獨(dú)立發(fā)電，這也是很多家庭購買的重要原因。
所以說，不管是經(jīng)濟(jì)性，還是必要性，Ene-Farm在我國根本不具備大規(guī)模推廣的可能性，效仿日本全社會推進(jìn)、同時實現(xiàn)家用和汽車的協(xié)同降本更是難上加難。
五、Ene-Farm局部應(yīng)用可能性分析
雖然大規(guī)模應(yīng)用并不現(xiàn)實，但不影響Ene-Farm在我國的局部推廣。在我國南方，由于全面供暖尚未實現(xiàn)，因此對家庭采暖設(shè)備需求正在逐步加大，同時南方天然氣資源相對豐富，給Ene-Farm提供了便利條件。
再來核算一下，一套地暖系統(tǒng)目前價格約在2萬元左右，每年的采暖所需要的燃?xì)赓M(fèi)是2500元左右，按照10年計算，綜合采暖成本是45000元。若國內(nèi)應(yīng)用Ene-Farm的成本可達(dá)到6萬元一套，則每年所需的燃?xì)獠膳M(fèi)大致相同，但每年節(jié)省的電費(fèi)可以達(dá)到3000元以上，因此10年下來綜合成本是5萬元左右，與地暖系統(tǒng)相差不大。
加上Ene-Farm的不間斷供電特性，對于南方新建的高檔小區(qū)而言，可以構(gòu)成很好的吸引力，當(dāng)然這必須要地方政府聯(lián)同企業(yè)共同推進(jìn)。
另外，Ene-Farm的不間斷供電特性，對于國內(nèi)日益龐大的大數(shù)據(jù)企業(yè)而言也是很好的參考選項，統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，國內(nèi)數(shù)據(jù)中心的電費(fèi)已占數(shù)據(jù)中心運(yùn)維總成本的60%-70%，而空調(diào)所用電費(fèi)占其中的40%。每年總消耗的電能超過2000億瓦時。顯然，應(yīng)該合理推動Ene-Farm在數(shù)據(jù)中心方面的應(yīng)用。
六、國內(nèi)燃料電池汽車降本的思路
說了半天的Ene-Farm和社會協(xié)同，還是要回到主題上來：車用燃料電池應(yīng)該如何降本？很明顯，效仿日本Ene-Farm的全社會推進(jìn)已經(jīng)不是好辦法了，那么剩下的事情只能交給自己來做。
筆者的看法是，國內(nèi)燃料電池車降本要從規(guī)模上做起，特別是要從商用車領(lǐng)域做起，再協(xié)同到乘用車領(lǐng)域上來。而商用車領(lǐng)域除了各國常見的公交客車以外，還有對大功率有需求的工程用車。
之所以這么講，是因為我國基礎(chǔ)建設(shè)的力度還在，未來十年甚至二十年對于工程車的需求都會處于全世界的高位水準(zhǔn)，而2018年國內(nèi)工程車的需求量已經(jīng)在40萬輛左右，這是一個極為龐大的數(shù)字。燃料電池功率大、首先替換柴油的特性正好在工程車領(lǐng)域可以得到很好的發(fā)揮，加上工程車比較集中的使用場景，加氫問題也能較好的解決。通過工程車的規(guī)?；瘧?yīng)用，帶動整個產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，帶動整個產(chǎn)業(yè)鏈的成本下降，最終將這種成本下降傳遞到乘用車領(lǐng)域。
還要注意的一點(diǎn)是，乘用車領(lǐng)域我們過于偏向PEMFC質(zhì)子交換膜技術(shù)路線，實際上日產(chǎn)一直在堅持SOFC固體氧化物技術(shù)路線。日產(chǎn)的設(shè)想是：使用SOFC燃料電池系統(tǒng)作為純電動的增程發(fā)動機(jī)，用來彌補(bǔ)純電動續(xù)航短的缺點(diǎn)，當(dāng)電池即將耗盡時，燃料電池發(fā)電機(jī)起動為動力電池充電，直至充滿。
這種技術(shù)路線的好處是，SOFC固體氧化物技術(shù)反應(yīng)慢、工作溫度也很高，應(yīng)對復(fù)雜工況時不能實現(xiàn)很好的急速啟動，不能很好的變化負(fù)荷，但作為有預(yù)判緩沖、可恒定輸出的增程發(fā)動機(jī)，恰恰是非常合適。最后還是那句話，取其精華去其糟粕，不是不學(xué)國外，也不是一味的放棄豐田路線去走日產(chǎn)路線，而是要學(xué)會正確的師夷長技，這才是強(qiáng)大的根本所在。
