雖然鋰電池和燃料電池是不同的技術路徑，但它們都實現(xiàn)了碳中和的主流能源方案，可以一起比較。誰能從兩個角度評價終極能源，一是能源利用效率，二是能源密度。前者決定成本優(yōu)勢，后者決定應用場景的廣泛性。

　　第一，能源利用效率和能量密度的差異。

　　一是能源利用效率。

　　鋰電池和燃料電池都是用電的，但是鋰電池是直接用電的，氫需要通過電轉(zhuǎn)化，所以氫作為二次能源，能量利用效率肯定很低。如下圖所示，氫燃料電池系統(tǒng)(左)遠低于鋰電池，這也是馬斯克diss氫能的點。

　　以上結(jié)論的前提是未來的電力來自太陽能和風力等綠色電力，從新能源普及的角度來看，結(jié)論并不完全相同。

　　能源一直是各種并存結(jié)構(gòu)(如下圖所示的各種曲線)。新能源的比例從1%到10%需要50年使用45年，可再生能源在13年內(nèi)只增長5%。

　　若仍以化石能源發(fā)電為主，燃料電車與電動汽車的綜合能效其實差不多，甚至燃料電池也更高。

　　二是能量密度。

　　就能量密度而言，鋰電池和氫氣完全不是一個量級，相差超過100倍，這是氫氣的優(yōu)點。就能量保存期而言，電池的電量損失是按日計算的，氫能是按季度、月計算的。總的來說，氫能的應用場景要比鋰電池多得多。

　　通過對轉(zhuǎn)換效率和能量密度的比較，兩者的應用場景更加清晰。

　　氫能與鋰電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

　　一、新能源發(fā)展的動力。

　　氫能發(fā)展階段與鋰電池非常相似，2017年燃料電池與2012年鋰電池、2002年光伏、1994年風能相同。

　　但是新能源的驅(qū)動力很大程度上來自于國家政策的推動，光伏是在歐洲政策的推動下慢慢做起來的，鋰電池在中國和歐盟都是由電動汽車驅(qū)動的。到2020年，歐盟電動汽車的銷量將超過中國，占新車的10%。

　　盡管燃料電池似乎比鋰電池晚了5年，但實際上國內(nèi)外政策差很多，所以實際差距遠遠大于5年。對氫能源的國家政策主要是10個城市和1000輛，主要原因是:

　　第一，范圍更小:第一個試點城市準備出來，基本上是北京、上海、廣州+河南、河北。第二，補貼更弱:只有170億，電動車累計國家補貼達到1206億(截至2020年5月)，相差7倍。第三，時間更短:十城千輛政策為4年，年平均補貼42.5億，電動車10年，年平均120.6億，相差2.8倍。

　　二是兩者發(fā)展基礎的差異。

　　氫能與鋰電池行業(yè)所需的技術和基礎設施有很大不同。在最早的玩具中，電池行業(yè)經(jīng)歷了鎳氫電池、手機三元電池、從手機到公共汽車、從低能量密度到高能量密度的乘用車，其技術發(fā)展和驗證迭代是連續(xù)的。與此同時，電動汽車沒有能源問題，一開始就有非常發(fā)達的電網(wǎng)，只要鋪上充電樁就能獲得能源。

　　實際上，燃料電池在這兩端并不占優(yōu)勢。無氫化基礎設施，無消費應用鋪墊，直接為車規(guī)級。盡管巴拉德的燃料電池在叉車上已經(jīng)完全可以商業(yè)化，但是市場太小了。所以需要從能源基礎設施和應用場景兩方面進行管理。

　　就應用而言，國內(nèi)是億華通在公共汽車上的第一步嘗試，其中一些安裝在商用車上。(下列數(shù)據(jù)備注：截至2019年4月，日本、美國和中國，歐洲數(shù)據(jù)中德國數(shù)據(jù)截至2019年7月)

　　能源方面，氫在整個工業(yè)系統(tǒng)中非常豐富，包括工業(yè)副產(chǎn)氫、煤制氫和天然氣制氫，足以支持早期的氫能供應。主要缺少的是加注網(wǎng)絡，很可能通過天然氣的發(fā)展來彌補。首先，天然氣在商用車上的運營成本比柴油車低20%到30%。現(xiàn)在大量的商用車都在變成天然氣，需要修建天然氣加氣站。如果變成天然氣站，預留一些設備，變成加氫站會容易很多。

　　第三，應用市場和車用市場。

　　一、應用市場對比：汽車使用。

　　以下是整體碳排放，交通占10%以上，供電占44%以上。

　　事實上，乘用車在交通運輸中只占20%的排放量，最大的部分實際上占商用車的77%。

　　為何鋰電池不適合商用汽車使用?舉例來說，model3電池的重量大約是800公斤，而低配版的續(xù)航時間大約是450公里，實際上應該是400公里。就拿最近一家主機廠狂推的一輛電動商用車來說，2.5t電池的續(xù)航時間是190km，以9.6m為例，19t的總重量減去7t的自重，以及12t的載重，但這種續(xù)航時間只有190km，如果想要達到500km(基本門檻)，至少需要3t電池，這也意味著少裝3t貨，成本完全無法計算。

　　如今大家都提出了解決辦法，沿途換電站，我們認為換電站的基礎設施和加油站很相似，要有企業(yè)巨頭去做，還是很困難的。因此電池商用車基本不實用。

　　鋰電大約220wh/kg的能量密度，只有做到半固態(tài)電池，固態(tài)電池才能做到500wh/kg，能量密度加倍后，純電重卡才有使用價值，5年內(nèi)看不到可能。

　　從能源成本(充電/氫)來看，氫燃料車的100公里能源成本遠遠大于電車。目前終端氫價格在60元/公斤左右，鋰電池平均900元/公斤左右。根據(jù)DOE，當氫降至30元/公斤時，鋰電池降至700元/公斤可以實現(xiàn)與傳統(tǒng)燃油車的平價。顯然，鋰電池只差20%，而氫差50%。

　　2.汽車市場的發(fā)展路徑不同。

　　對所有汽車主機廠來說，新能源技術是鋰電池和氫燃料兩條技術路線，都是非常昂貴的，沒有人能在兩個方向繼續(xù)投資。所以要根據(jù)市場的不同進行有針對性的研發(fā)。

　　20年前，歐洲汽車公司開始布局氫燃料電池，奔馳+福特+日產(chǎn)在加拿大合資企業(yè)開發(fā)燃料電池。德國汽車公司一直在用柴油路線清洗能源，達到歐盟標準。加氫站的缺乏使得燃料電池的應用從未落地。

　　排放門事件發(fā)生后，歐洲主機廠有一個技術斷檔，開始快速轉(zhuǎn)向電動車。公眾最積極，因為公眾在新能源和燃料電池方面的積累不夠。奔馳也放棄了在乘用車上使用氫燃料電池的技術路線。然而，戴姆勒和沃爾沃也合資開發(fā)了氫燃料電池。

　　而美國則完全走電動汽車路線，整個美國能源網(wǎng)絡非常市場化。政府只給購車補貼，沒有補貼建加氫站，氫能很難發(fā)展。

　　中國的電網(wǎng)、發(fā)電、石油等企業(yè)都是國有企業(yè)，上足夠大的國內(nèi)市場，可以支持鋰電池+氫能兩個方向的發(fā)展。因此，李克強總理于2018年前往日本考察后才開始進入國內(nèi)氫市場。

　　堅持氫路的豐田和現(xiàn)代，日韓市場很小。其實豐田和現(xiàn)代可以看出美國是主要市場的主機廠。所以我們認為商用車主要用氫能。

　　應用市場對比：儲存能源。

　　從效率的角度

　　利用鋰電池儲存能量：光伏發(fā)電的效率基本上是20%，再加上10%的損耗，就是18%的效率。

　　PV發(fā)電后(18%)-電解槽電解水制氫(80%)-氫氣儲存-需要時再用氫氣燃料電池系統(tǒng)發(fā)電(60%)，這是氫氣儲存的鏈條。計算16%*60%=9.6%的效率。

　　就成本而言：

　　目前鋰電池的度電費用(每儲存一度電費用)，用于光伏或風能，最好能做到四毛左右，梯次利用即汽車上使用的鋰電池淘汰后最大的兩種用途，一種是外賣小哥三輪車上使用的電池，另一種是鐵塔儲能，另一種是路燈。這類電池也差不多要200-300，基本上是兩毛多/kwh。

　　為什麼將來的鋰電池要花兩毛多的錢?近幾年來，鋰電實際上降低了80%的成本，但儲能成本并非線性降低，鋰電池的規(guī)模越大，耗電量和成本就越高。反之，氫電池的規(guī)模越大，單罐越大，壓縮機越經(jīng)濟。從長遠來看，燃料電池絕對是碾壓鋰電池。

　　當然也有市場孵化的問題。由于電網(wǎng)市場化，美國的電價大約是中國的8倍，所以美國消費者有動力儲存和調(diào)節(jié)波峰谷。但是中國不一樣。零售價幾毛，商業(yè)價一元多，所以中國的儲能不會發(fā)生個人。其實中國的儲能會更多的放在發(fā)電端，中國的儲能設備會更大更集中。看韓日走的技術路線，就在發(fā)電端，包括熱電站的廢熱。

　　二者的投資邏輯。

　　鋰電池產(chǎn)量大，新車年銷量2000萬輛，產(chǎn)業(yè)鏈上每個公司都足夠大，所以龍頭公司規(guī)模大，技術強，可以形成強大的馬太效應。因此，鋰電池行業(yè)的發(fā)展規(guī)律非常適合參考太陽能電池板。中國最大的單晶硅隆基董事長說了兩點:

　　賭博理論值轉(zhuǎn)化效率最高的技術路線，所以他選擇了單晶硅，單晶硅當年的轉(zhuǎn)化效率其實遠不如多晶硅。技術不領先，不盲目擴大生產(chǎn)，因為全部擴大生產(chǎn)+技術升級的舊生產(chǎn)能力很快被淘汰。

　　在技術路線上，鋰電池未來技術的固體電池也有很多方向，短期改進也有很多技術方向，如下圖所示。

　　黃三元的技術路線是高鎳，如普通ncm811，現(xiàn)在又開始做無鈷，這兩條技術路線的瓶頸都在280以內(nèi)，下一步突破必須在正極材料上做4元或新三元。紅磷酸鐵鋰的理論價值很低，因為成本很有優(yōu)勢，適合短距離低端車型，等到三、五年后高能密度電池價格下跌后，才會對磷酸鐵鋰產(chǎn)生競爭壓力。

　　在擴大生產(chǎn)方面，電池行業(yè)將投入大量固定資產(chǎn)。基本上國產(chǎn)設備投資1GWH需要1.5億元，進口需要2~2.5億元。現(xiàn)在看到每個家庭的計劃至少要在3年內(nèi)投資150-200億元。

　　大量固定資產(chǎn)的問題是，這條生產(chǎn)線能使用多長時間?比如以前的太陽能板都是標準設備，新一代設備出來之后，舊設備就被淘汰了。汽車級鋰電池也是如此，如果不升級設備，成本就沒有任何優(yōu)勢，整條生產(chǎn)線將成為一個巨大的負擔，折舊原本預計為十年，但可能在三年內(nèi)被廢棄。

　　特別是在10年內(nèi)技術不斷發(fā)展，銷售價格不斷下降的情況下，能夠自主開發(fā)設備的以大大延長設備的使用時間，改進工藝和材料后，可以再去技改生產(chǎn)線，寧德和比亞迪都與上游設備廠有很大的深合作進行技術改造。

　　包括中航鋰電池和蜂巢(蜂巢是長城汽車下的動力電池事業(yè)部獨立的公司)，都做了很多改造。這些公司還可以玩下半場。一些上市公司投資資源和技術儲備不足，兩三年內(nèi)可能會被淘汰，所以鋰電池要買龍頭。

　　燃料電池和電池的邏輯完全不同。燃料電池更像燃氣供暖行業(yè)，典型的公司，比如新奧燃氣。通過不斷做項目，積累現(xiàn)金流，然后投資新項目，購買新項目滾動。畢竟整輛卡車的數(shù)量只有3600萬，而不是乘用車的2.4億。單靠一個環(huán)節(jié)很難養(yǎng)活公司。

　　為什么要有這個模式?氫能有一個死谷。在規(guī)模達不到一定數(shù)量之前，整個商業(yè)鏈都會虧損，現(xiàn)金流總是負的。這個過程會有多痛苦?美國能源署DOE估計年產(chǎn)量10萬，可以實現(xiàn)與電車的平價，中國現(xiàn)在只有1000多輛/年。因為死谷要靠國家補貼，國家補貼有針對性，加氫站不可能大規(guī)模建設。

　　所以我們判斷：未來氫燃料電池公司要想活下來，還必須是一個個地方拿項目，建加氫站+裝車。并且如果經(jīng)營沒有問題，一家公司拿了一個地方，其他家庭就不太可能拿到。也就是說，未來4~10年的補貼將被占用，所以氫燃料電池的發(fā)展模式與燃氣供暖公司非常相似。

　　舉例來說，美國氫燃料電池重卡公司Nikola，其模式是客戶買車后不用管加氫，公司與合作伙伴修理加氫站，同時與物流公司合作(汽車也可租賃)，在物流公司兩端的倉庫設置加氫站，確保每條線路都能跑下來，客戶算賬足夠經(jīng)濟。

　　這一全鏈總包的作用相當于Nikola的所有商業(yè)虧損，這些燒掉的錢都是由資本市場融資支撐的，所以它被稱為卡車行業(yè)的Tesla。這一模式也很有美國特色，實際上與國內(nèi)地方政府大量投資汽車企業(yè)非常相似，比如合肥投資蔚來。

　　目前國內(nèi)基本沒有公司能做到耐克。燃料電池的推廣主要是電堆廠，主機廠只是代工廠，但是國內(nèi)燃料電池廠除了技術，其他能力都比較弱。耐克做的雖然看似簡單，但實際上很難，需要技術研發(fā)、整車集成、終端客戶開發(fā)、加氫站維修。

　　二、兩種上游設備的投資機會。

　　鋰電上游材料集中度較高。設備廠分為前、中、后三個階段，各占433。

　　前面的設備集中度很高，比如涂布機基本上在前端占75%，國產(chǎn)化率很高，核心涂布用的頭要達到0.3的精度，基本上就LG能做到，部分核心部件還是要進口的，但整個產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)國產(chǎn)化，可以更好的配合電池廠進行研發(fā)，這部分更新緩慢基本上需要6年。

　　中段設備是裝配機，是電池生產(chǎn)效率的主要瓶頸，也是升級最快的部分。國內(nèi)基本4年全換。以前的裝配技術分為圓柱形卷繞和方形疊片。下一代熱復合堆疊技術實際上可以提升這兩種，不僅增加了電池的循環(huán)使用壽命和能量密度，而且降低了效率，降低了成本。但是由于LG的專利無法普及，好消息是2020年2月專利到期，比亞迪立即推出的刀片電池就是基于這種技術。

　　后面是化學成分容量。鋰電池制作完成后，內(nèi)部化學物質(zhì)需要經(jīng)過一次充放電才能使材料形成鈍化，需要有充放電設備，該設備還可以檢測電壓的一致性，用高一致性的電池裝車。這地方也有一些公司做，就不具體說了，我們認為中端會有更好的自我研究和提升空間，不會像其他兩個環(huán)節(jié)那樣有一些卡脖子的核心路線。

　　氫燃料電池的設備可以看到哪些環(huán)節(jié)是降低成本的關鍵。根據(jù)DOE的估計，降低成本的幾個要點是:空氣壓縮機、雙極板、整個系統(tǒng)的設計和集成、空氣加濕器、低鉑或無鉑技術等。燃料電池的每個環(huán)節(jié)都比較分散，國產(chǎn)化程度也很低，基本上還在國外。

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