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燃料电池产业链还没有闭环,锂电则是生态链没有闭环

发布日期: 2022-08-18
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唉,把燃料电池和锂电放在一起比较实在是有一点敏感,但不得不说,每一个在自己领域里坚持的人一定是基于自身的认知才会投入时间和精力,而我承认在某种程度上这个世界的每个人都有一个自己的“井底",“无知"是人类普遍的困局,但我们却都想努力跳出这个困局。所以,也许对各持己见的问题争论一下也没什么不好。

你看人家马斯克、迪斯就公开说发展燃料电池是“愚蠢"的,只是,燃料电池行业暂时还谈不上什么“大佬",就算我们认同章男和郑义宣是燃料电池汽车行业的“老大",他们也未必是马斯克那样张扬和攻击性的性格。

今天又提这个话题是因为昨天早上推送许国先生的文章《许国:人类氢时代札论(连载之九)》果然像他预料的那样,有读者对他在文中提到的乘用车提出了反对意见,为此,即使在会议上,看到对方激烈的言辞也让我无法不做出反应。

为什么今天把要讨论的话题用了松散的表达方式呢?实在是因为时间的问题,我不是专职的“自媒体",还需要很多日常的工作,如果在家里我花一两天的时间来仔细比较一下锂电和燃料电池两条技术路线的优缺点、技术进步、全生命周期耗能和排放、遇到的瓶颈、各自适应的场景可能会比较严谨,但出门在外,又约了路博士和张博士明天的早餐,只能在有限的时间缝里聊几句天了。

不是我不能等,有些话题错过时间窗口就没意思了,就算我以后还会继续讨论这个问题,我也不能在今天这个时点上表现太冷漠,因为反对燃料电池乘用车路线的那个专家几乎占用了我半天的时间。而且,就在今天刚好遇到与这个话题相关的几个重要信息,我觉得就更有必要在这个时点上来讨论了。


Industry Observer@01

反对燃料电池的专家提出的问题


今天提出反对燃料电池的专家(大学教授)提出的第一个问题是:许国先生提到2017年欧洲调研就发现当时欧洲燃料电池汽车竞争不过锂电,现在还说要发展燃料电池,自相矛盾。我跟教授沟通的观点是,当时欧洲的绿氢成本肯定不能和今天和未来比,所以,当时条件不成熟、用不起,暂时放弃出租车的运营很正常。

但欧洲并没有放弃氢能发展方向,正是因为发现燃料电池汽车用不起才把更多的科研力量转向对氢气供应和成本的研究。事实上,宝马汽车曾经推出过燃料电池样车,很多年都没有量产,今年4月再一次公布他们将在2022年推出测试样车,并计划在2025年推出市场。

回顾一下中国燃料电池汽车发展的历史其实也差不多,一开始好不容易把燃料电池汽车做到能够稳定运行了,结果发现氢气太贵,然后大家纷纷开始考虑应用场景,探索氢气的制储运加,甚至一些燃料电池企业已经将生产场地和应用场景搬到了距离产氢地更近的地方。而最新的消息是中石化库车项目将绿氢的成本做到18元/kg。

光伏、风电、锂电都经历了高成本到低成本的过程,氢能产业链长,难在对配套产业要求很高,好处是降成本的环节很多,过去十年氢能和燃料电池最大的信心来自燃料电池和可再生能源成本的大幅下降。行业目前还处于示范期,还有很大的进步空间,未来的成本肯定比现在更便宜。

教授说的第二个问题是一个很重要的问题,他说电动汽车百公里耗电通常低于20度电,而燃料电池需要的1kg氢气用电解水制造时至少耗电40度,如果煤和天然气制氢则要排放大量的二氧化碳。

这显然是燃料电池跟锂电比较在成本上一个非常大的劣势,不过我跟教授说单一指标不足以判断更远的未来。我认为就目前而言,锂电和燃料电池都取得了很大的进步,但都有缺点,燃料电池是产业链还没有闭环,而锂电则是生态链还没有闭环。

当然,教授还列举了氢能安全问题,这是我们从业人员最关心而且最严肃对待的事情,但就像石油、天然气、锂电都需要安全管理一样,氢气的安全也并非不能管理。如果一定要说氢气有安全性问题就有坏人故意破坏那就有一点“耍赖"了,如果有人刻意要制造危险,我们身边的危险不用等到氢能产业化也是无处不在的。

教授继续跟我掰饬,可怜我也不是科学家,我跟他说我认同刘科院士的观点,不是说锂电不能大力发展,但发展的节奏要与电网的承受相匹配,也要与锂资源回收利用的技术发展相匹配。教授说,市场只关心成本,环保跟消费者没有关系,我当然要谈到双碳、政府政策、社会责任、可持续发展等等。

那些讨论的语言也许很有意思,如果没有意思我想我们就不会讨论了,不过不方便书面表达,我不过是想表达,差别电价、碳税价格等问题,比如锂电用的是网电,氢能可能用的是"废电"或离网电价,我国的碳交易价格50元/吨,而欧洲的碳交易价格每吨达到上百欧元,而锂电现在主要用的是灰电,如果碳交易价格上去消费者承担的费用肯定就不是现在的价格。


Industry Observer@02

“乘用车是研究生,商用车是小学生"?


似乎很多人都认为虽然燃料电池跟锂电比较,成本相差很远,燃料电池“奢望"做乘用车不现实,做做商用车嘛还好,因为商用车排放量太大。这显然也是市场主流的声音,干脆有人又说“乘用车是研究生,商用车是小学生",也就是说燃料电池的技术做不了乘用车。

如果认同氢能更有利于商用车减排,难道乘用车不用减排?如果商用车简单,为什么锂电链“研究生"的乘用车都做了,却不能把“小学生"的商用车做得更好呢?

所以,好奇怪的思维模式。我琢磨着这个判断是怎么来的呢?估计是因为我们国家有自己的商用车发动机潍柴、玉柴、锡柴、云内……没有一台乘用车的发动机吧。因此判断潍柴、玉柴、锡柴、云内等企业就是小学生吗?

其实这是由于我国汽车工业发展历史形成的,并不是我们做不了乘用车的发动机。我国解放初期的汽车工业是以商用车为主的引进技术,也是为当时“备战备荒"的大环境相匹配,包括东风、解放、黄河等汽车都是引进国外的技术,最早引进前苏联技术,后来又引进欧洲、奥地利技术,在引进技术基础上,发展出了自己的发动机,并形成了潍柴、玉柴等技术持续迭代的自主品牌。

而改革开放后开始以提高人民生活水平为目标,决定以汽车工业作为经济发展的驱动力,开始发展乘用车,这一时期中国选择了合资发展的路线。合资的过程固然也形成了中国汽车工业的零部件配套能力,但发动机始终掌握在合资外方的手上。正因为乘用车发动机始终无法突破,我国就选择了“弯道超车"的发展路径。

这么聪明的中国人为什么就造不出一台汽油发动机呢?其实,以我做产业的经验来看,问题不在我们是否做得出来,是我们根本没有获得规模经济的时间窗口。发动机就是这样一个需要规模经济效应,且需要持续研发体系支撑的产业,合资企业不可能选择又贵又不稳定的发动机。

就燃料电池来看,固然有金属板和石墨板技术路线的差异,但小功率的燃料电池总体上比大功率的更容易,而乘用车的行驶的路况肯定比商用车更好,也许今天我们的金属板路线的确不如丰田、现代成熟,也不如国产石墨板稳定,但您不觉得,我们会因为只发展商用车而失掉一些发展乘用车的机会成本吗?

关于乘用车是否适合停在地下仓库的问题,似乎没有人模拟过地下车库的场景去做爆破实验,而在GB/T24549-XXXX(替代GB/T24549-2009)燃料电池电动汽车 安全要求》中严格规定了燃料电池汽车的环境、报警装置等都有严格的要求。


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Industry Observer@03

燃料电池汽车产业没有闭环


都说燃料电池汽车不适合乘用车,除了"小学生"和“研究生"的论调以外,还有一个重要原因是加氢站的问题。但事实上,中国的加氢站已经在全球较多,但我们每座加氢站平均服务的车辆数远远不如先进国家。全球660座加氢,中国运行187座(建成255座),日本157,韩国80座,但我国车站比远低于以乘用车为主的韩国和美国,与日本不相上下。


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我国燃料电池产业化起步时间与韩国差不多,但很多人认为正确的商用车路线并没有让我们燃料电池汽车产业化程度更高,也有很多人都说是基础建设问题,但显然我们的加氢站效率也不比乘用车主导的国家更高。

中国燃料电池产业发展缓慢固然有政府补贴不落地或补贴不够的原因,但商用车作为生产资料对成本非常敏感,所以即使车买下来也跑不起,无法吸引更多的购买意愿。

我们燃料电池的产业链没有闭环除了现在加氢站还不够充足、氢气供应还有缺口以外,还有一个根本原因就是整车厂缺位,距离消费者最近的整车厂积极性不够,他们更多在被动等待燃料电池汽车的配套,从零部件到终端产品这个链条而言,这个行业根本就缺乏甲方——整车来作为牵引力。

回顾丰田和现代汽车,他们投入的研发费用非常多,如果今天中国的整车厂来生产和推广燃料电池汽车,国内外配套条件都已经相对成熟,其代价要比丰田、本田和现代小得多。

目前,前端氢气供应的链条因为众多的能源企业积极参与,未来几年有望满足氢气正常的供应,未来的目标是要降低氢气的成本,氢气成本的难题也在行业内寻求“应用场景"的过程中越来越接近氢气生产地。

整车这个本该作为交通领域应用端链长的环节则依然是燃料电池汽车闭环的关键,我们做一个恶劣的假设,假如没有整车厂推广燃料电池汽车,2025年补贴结束,以目前的示范模式,即使到2025年燃料电池成本下降、氢气成本下降,但没有整车、没有乘用车进入,行业有多少机会形成商业闭环呢?要知道,这个行业根本就是跟燃油发动机一样是一个需要规模的产业,不形成商业闭环是很难形成规模的。

好在目前已经有上汽、长安、海马、广汽等乘用车已经进入燃料电池汽车领域,当然,企业的积极性还需要政策的鼓励。


Industry Observer@04

锂离子电池产业生态没有闭环


锂电因为使用成本便宜被市场选择,从商业的角度产业链是闭环的。但一个显而易见的事情就是锂电根本消费的就是灰电,从减碳的角度,要做到生态闭环就需要等待电力结构的调整,唯当下可以主动的是参与储能来协助提升可再生能源的比例,除非在换电模式下把电池拉到可再生能源的分布式发电上充电,我想这种可能性不大。

第二个生态链问题还是地下资源问题,折腾一番最后还是回到有限且分布不均的地下资源,除非能够循环,不然最后的命运一定不会比油气带来的地缘政治少,而且价格也会因为资源不均而波动。而循环如果不能做到无害化,将给土地和水资源带来灾难性的伤害。前面那个跟我讨论锂电和燃料电池可持续发展的教授说行业已经解决了这个问题,我以为自己孤陋寡闻,他告诉我他自己在实验室已经做到了无害化。产业化的可能性有多大就不得而知了,但毕竟是行业内的一个好消息。

第三个生态链的问题就是电力系统的承受问题,到底现有的电力系统能够支撑多大规模的锂电充电?今年似乎是一个考验年,昨天到浙能沟通时了解到,今年以来,浙江省一产电力消费增长仅1%,二产增长也只有2%,但居民电力消费增长最大,达到20%,全省电力缺口达到30%。正常高峰电价0.85元/度,平均大约0.5元/度,从外省买入的电价达到3.8-3.9元/度。

固然,今年的恶劣天气肯定会增加居民用电量,但如果仅仅只有空调负荷增加20%似乎也不太可能,这里面一定有电动汽车的贡献。就在我跟这能讨论居民端电力消费结构的时候,我的助理发给我一张图片,是一张充电桩暂停使用的情况说明。


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就在前一天,因为供电不足,四川省经济和信息化厅和国网四川省电力公司发出《关于扩大工业企业让电于民实施范围的紧急通知》,要求所有工业用电企业(含白名单重点保障企业)生产全停6日。

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因为我没有从浙能要到更详细的电力消费侧结构数据,我又向柴茂荣博士请教,看他们国电投有没有这个数据,柴博士给我算了一笔帐:

“我国电动车保有量1500万辆左右,按每车平均每天充电25度计算,约四亿度电/天,大约相当于我国12万亿度电/年平均,即400亿度电/天的1%左右。如果大家都在回家的8-10点时间段充电,加上这个时间段是大家下班回家开空调的时间,可再生能源发电又是低谷时间,那是比较可怕的。相当于电车充电用量增加了发电量的10%。再如果按部分一、二线城市的集中度偏高,那么,20%不足也是可能的。加上空调10%增量,电不足也就不奇怪了。"柴博士说:"电网无法调节比充电桩不足更可怕!"

我还是那只看不到全部天空的青蛙,我不知道要让电力系统能够容纳日益增长的电力需求特别是迅速膨胀的电动汽车需要多大的代价,我也不知道智能电网有多大的能力让所有的用户能够舒适地选择他们的用电时间,但有一点很显然,就像那个教授所看到的那样,环保、可持续都不是消费者关心的问题,如果没有相应的机制是很难让消费者主动放弃充电来保障电力系统安全的。

所以,如果不能做到生态平衡,则无论从锂资源供给、地球可以承受的废旧电池污染和电力系统安全的角度来看,锂电的市场容量的突破都可能造成对生态破坏性的伤害。

如此看来,锂电和燃料电池各有所长但都有缺点,不应该是彼此对抗,而应该是取长补短。

最近写了两篇技术性强一点的文章交给我的同事,实在是觉得技术方面的论证或表述太不容易了,所以,本文采用的是“小品"的模式,这些观点是否正确还需要有更严谨的论证。

文章来源:产业观察者

注:本文已经获得转载权,未经原作者允许请勿转载


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