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鋰電和燃料電池是不同的技術(shù)路線，但它們都是實現(xiàn)碳中和的主流能源解決方案，可以并排比較。誰是最終能源可以從兩個角度來評價，一個是能源利用效率，另一個是能源密度。前者決定了成本優(yōu)勢，后者決定了應(yīng)用場景的通用性。
１．１、能源利用效率
鋰電池和燃料電池都使用電能，但鋰電池直接使用電能，而氫也需要通過電能轉(zhuǎn)化，所以氫作為二次能源，能源利用效率肯定較低。氫燃料電池系統(tǒng)（左）比鋰離子電池低得多，這就是馬斯克ＤＩＳＳ氫能的來源。
上述結(jié)論的前提是，未來的電力將來自太陽能和風(fēng)能等綠色能源，從新能源普及的角度來看，結(jié)論并不完全相同。
１、能源一直是一個多共存的結(jié)構(gòu)，如下圖所示的各種曲線。
２、新能源比重從１％提高到１０％需要５０年的時間。綠色的石油花了４５年。可再生能源在１３年里僅增長了５％。
燃料電動汽車和電動汽車的綜合效率是相似的，如果以化石燃料為主的話，燃料電池的綜合效率甚至更高。
１．２、能量密度
在能量密度方面，鋰電池和氫根本就不是一個量級，相差１００倍，這是氫的優(yōu)勢。從儲能周期來看，電池的功率損耗按日計算，氫能按季度和月計算。總的來說，氫能的應(yīng)用將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鋰電池。
當(dāng)比較轉(zhuǎn)換效率和能量密度時，兩者的應(yīng)用場景比較清晰。
２．１、新能源發(fā)展動力
氫能的發(fā)展階段與鋰電池非常相似。２０１７年燃料電池裝機容量與２０１２年鋰電池裝機容量、２００２年光伏發(fā)電裝機容量、１９９４年風(fēng)力發(fā)電裝機容量持平。
但新能源發(fā)展的動力很大程度上來自國家政策的推動。光伏是在歐洲政策的推動下逐步發(fā)展起來的，鋰電池是在中國和歐盟電動汽車的推動下發(fā)展起來的。到２０２０年，歐盟的電動汽車銷量將略微超過中國，占新車銷量的１０％。
雖然看起來燃料電池比鋰電池落后５年，但由于國內(nèi)外政策的缺乏，實際差距遠(yuǎn)大于５年。國家氫能源政策主要是十城千輛。
一是試點范圍較小：第一期試點城市已經(jīng)出來了，基本是北京、上海、廣州、河南、河北、
二是補貼力度較弱：僅１７０億元，而國家對電動汽車?yán)塾嬔a貼已達(dá)１２０６億元（截至２０２０年５月），相差７倍。
三是時間較短：十城千輛政策為４年，平均每年補貼４２．５億元，而電動汽車政策為１０年，平均每年補貼１２０．６億元，相差２．８倍。
這兩個發(fā)展的基礎(chǔ)是不同的
氫電池和鋰電池所需的技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施非常不同。電池行業(yè)經(jīng)歷了最早的玩具鎳氫電池、手機三元電池、從手機到公交車、從低能量密度到高能量密度乘用車，技術(shù)開發(fā)和驗證迭代不斷。與此同時，電動汽車不存在能源問題。從一開始，就有一個非常發(fā)達(dá)的電網(wǎng)。只要鋪設(shè)充電樁，就可以獲得能源。
燃料電池在這兩頭都沒有優(yōu)勢。沒有加氫基礎(chǔ)設(shè)施，也沒有消費應(yīng)用鋪墊，直接是車規(guī)級。盡管巴拉德公司的燃料電池在商用叉車上已經(jīng)完全可以商用，但市場很小。因此，能源基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用場景都需要追求。
在應(yīng)用方面，億華通在國內(nèi)首次嘗試在公交車上應(yīng)用，部分應(yīng)用在商用車上。（以下數(shù)據(jù)備注：日本、美國、中國數(shù)據(jù)為２０１９年４月數(shù)據(jù)，歐洲德國數(shù)據(jù)為２０１９年７月數(shù)據(jù)）
在能源方面，整個工業(yè)體系中氫含量豐富，包括工業(yè)副產(chǎn)氫、煤制氫、天然氣制氫等，足以支持早期氫能供應(yīng)。主要缺少的是加注網(wǎng)絡(luò)。這可能會被天然氣的發(fā)展所抵消。首先，商用車輛使用天然氣的運行成本比柴油車輛低２０％ － ３０％。現(xiàn)在大量的商用車正在轉(zhuǎn)向天然氣，需要建立天然氣加氣站。如果它是一個天然氣站，擱置一些設(shè)備，用一個加氫站取代它會容易得多。
３．１、應(yīng)用市場比較：車用
這是整體的碳排放量，其中交通運輸占百分之十幾，電力占４４％。
乘用車的排放量實際上只占交通運輸總量的２０％，其中最大的部分實際上是商用車輛，其排放量約占７７％。
為什么鋰電池不適合商用車輛？以實際為例，Ｍｏｄｅｌ ３的電池重量約為８００ｋｇ， 低配版的續(xù)航里程約為４５０ｋｍ，但實際續(xù)航里程應(yīng)在４００ｋｍ左右。商用車最近一個主機廠推動電動商用車作為一個例子，２．５噸電池續(xù)航里程１９０公里，９．６為例，１９ｔ的總重量需要扣掉７ｔ重量，以及１２ ｔ載貨重量，但續(xù)航僅為１９０公里，如果你想實現(xiàn)５００公里（基本門檻），至少３ ｔ電池是必要的，這也意味著少裝３ｔ貨，費用沒有完全計算出來。現(xiàn)在每個人都提出了一個解決方案，在沿途建立一個換電站。我們認(rèn)為一個換電站的基礎(chǔ)設(shè)施和一個加油站非常相似，一個企業(yè)巨頭很難做到這一點。所以電池商用車基本上是不實用的。
鋰電池的能量密度約為２２０Ｗｈ ／ｋｇ。只有半固態(tài)電池和固態(tài)電池可以達(dá)到５００Ｗｈ ／ｋｇ。在能量密度翻倍后，純電重卡才具有使用價值，我們在５年內(nèi)看不到這種可能性。
從能源成本（充電／氫氣）的角度來看，氫燃料汽車的１００公里能源成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電動汽車。目前終端氫價～６０元／公斤，鋰電池平均９００元／千瓦時。據(jù)美國能源部介紹，當(dāng)氫燃料電池降到３０元／公斤，鋰電池降到７００元／千瓦時時，它可以達(dá)到與傳統(tǒng)燃料汽車相當(dāng)?shù)乃健：苊黠@，鋰電池只有２０％的差異，而氫電池有５０％的差異。
３．２、汽車市場的發(fā)展路徑是不同的
新能源技術(shù)對于所有汽車主機廠來說，鋰電池和氫燃料兩種技術(shù)路線都非常昂貴，沒有人可以繼續(xù)在兩個方向上投資。因此，要根據(jù)市場進(jìn)行有針對性的研發(fā)。
歐洲汽車制造商２０年前就開始使用氫燃料電池，梅賽德斯－奔馳（Ｍｅｒｃｅｄｅｓ－Ｂｅｎｚ）、福特（Ｆｏｒｄ）和日產(chǎn)（Ｎｉｓｓａｎ）正在加拿大的一家合資企業(yè)開發(fā)燃料電池。為了達(dá)到歐盟標(biāo)準(zhǔn)，德國汽車公司一直將柴油作為一種清潔能源，而氫燃料加氫站站的缺乏使燃料電池的應(yīng)用得以繼續(xù)。當(dāng)“排放門”事件發(fā)生時，歐洲的原始設(shè)備制造商存在技術(shù)差距，開始迅速轉(zhuǎn)向電動汽車。大眾汽車是最活躍的，因為它沒有積累足夠的新能源和燃料電池。梅賽德斯－奔馳也放棄了在乘用車中使用氫燃料電池的技術(shù)路線。但戴姆勒（Ｄａｉｍｌｅｒ）和沃爾沃（Ｖｏｌｖｏ）正在建立一家合資企業(yè)，開發(fā)商用汽車用的氫燃料電池。
美國完全是電力國家，其整體能源網(wǎng)絡(luò)是基于市場的。政府只補貼購車，不補貼氫能加氫站的建設(shè)，氫能很難發(fā)展。
我國的電網(wǎng)、發(fā)電、石油等企業(yè)都是國有企業(yè)，加上足夠大的國內(nèi)市場，可以支持鋰電池和氫能兩個方向的發(fā)展。因此國內(nèi)的氫市場直到２０１８年李克強總理訪問日本才開始啟動。
堅持氫燃料路線的豐田和現(xiàn)代在日本和韓國的市場很小。事實上，豐田和現(xiàn)代都認(rèn)為美國是主要市場的主機廠。所以我們認(rèn)為乘用車、商用車的主流將是氫能。
４、應(yīng)用市場比較：儲能
從效率的角度來看
光伏發(fā)電后使用鋰電池進(jìn)行儲能：光伏發(fā)電的效率基本為２０％，再加上鋰電池１０％的損耗，效率為１８％。
經(jīng)過光伏發(fā)電（１８％）——電解槽電解水制氫（８０％）——氫儲能——需要時再用氫燃料電池系統(tǒng)發(fā)電（６０％），這就是儲氫能源鏈。即１６％＊６０％≈９．６％的效率。
從成本角度來看
目前，使用光伏或風(fēng)能時，鋰電池每千瓦時的成本（存儲每千瓦時的成本）最好能達(dá)到４毛左右。在汽車中不再使用鋰電池后，鋰電池的兩大用途是：一是將其變成外帶人力車的電池，或者用作鐵塔或路燈的儲能。這種電池也是要大約２００到３００，基本上是兩毛多每千瓦時。
為什么未來的鋰電池成本超過兩毛多？這些年來，鋰離子電池的成本實際上降低了８０％，但能量存儲的成本并沒有直線下降。鋰電池越大，耗電量越高，成本也越高。另一方面，氫電池在更大尺寸的壓縮機和更大的單個油箱上運行更經(jīng)濟。從長遠(yuǎn)來看，燃料電池肯定是碾壓鋰電池。
當(dāng)然，也存在市場孵化的問題。由于美國電網(wǎng)的市場化，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)能源的波峰和波谷。然而，中國不同。零售價格幾毛，而商業(yè)價格超過一元。因此，我國的儲能不發(fā)生在個人端。事實上，中國的儲能將更多地投入發(fā)電端，中國的儲能設(shè)備將更加大規(guī)模和集中化。如果你看看韓國和日本正在走的技術(shù)路線，他們在電力方面，利用火力發(fā)電廠的廢熱等等。
４．１、兩者的投資邏輯
鋰電池產(chǎn)量大，年銷量２０００萬輛，產(chǎn)業(yè)鏈上每家公司的規(guī)模都足夠大。因此，總公司規(guī)模大、技術(shù)強，可以形成強大的馬太效應(yīng)。所以鋰電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對太陽能電池板是很好的借鑒。中國最大的單晶硅公司隆基股份董事長表示了兩種觀點：
１． 為了押注于理論轉(zhuǎn)換效率最高的技術(shù)路線，他選擇了單晶硅，而單晶硅的轉(zhuǎn)換效率實際上遠(yuǎn)低于多晶硅。
２． 技術(shù)不領(lǐng)先，產(chǎn)能擴張不盲目，因為所有的產(chǎn)能擴張＋技術(shù)升級很快就會淘汰掉。
在技術(shù)路線上，未來鋰電池技術(shù)的固態(tài)電池也有多個方向，短期改進(jìn)也有多個技術(shù)方向，如下圖所示。
黃色的三元的技術(shù)路線是高鎳，如普通的ＮＣＭ８１１，現(xiàn)在開始生產(chǎn)無鈷。這兩條技術(shù)線的瓶頸在２８０以內(nèi)，下一步的突破必須是在正極材料上做４元或新三元。
紅色的磷酸鐵鋰的理論值很低。由于其極具競爭力的成本，它適用于低端車輛的短距離。高能量密度電池價格在三到五年內(nèi)下降后，磷酸鐵鋰才會面臨競爭壓力。
在擴大生產(chǎn)方面，電池行業(yè)將投入大量固定資產(chǎn)，最后一階段表示，基本國產(chǎn)化設(shè)備投入１ＧＷＨ需要１．５億元，進(jìn)口需要２ － ２．５億元。每個國家現(xiàn)在都有一個未來三年至少１５０億到２００億美元的計劃。
最大的固定資產(chǎn)問題是這條生產(chǎn)線能維持多久？例如，太陽能電池板曾經(jīng)是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。新一代設(shè)備問世后，舊設(shè)備就過時了。汽車標(biāo)準(zhǔn)級的鋰電池也是如此。如果設(shè)備不升級，成本也不會有任何優(yōu)勢。整個生產(chǎn)線將成為一個巨大的負(fù)擔(dān)。特別是在１０年內(nèi)技術(shù)不斷進(jìn)步，價格不斷下降的情況下，能夠自行開發(fā)設(shè)備的廠家可以大大延長設(shè)備的使用時間。對工藝和材料進(jìn)行改進(jìn)后，就可以進(jìn)行生產(chǎn)線的技術(shù)改造。寧德和比亞迪與上游設(shè)備工廠進(jìn)行了深度合作，進(jìn)行技術(shù)改造。中航鋰電，包括蜂巢（蜂窩是長城汽車下面動力電池事業(yè)部獨立出來的公司），有了很大的轉(zhuǎn)變，公司也能玩下半場，一些上市公司輸入資源和技術(shù)儲備不夠，可能兩年或三年將被淘汰，所以要購買鋰電池龍頭。
燃料電池完全不同于電池邏輯。燃料電池更像是燃?xì)夤┡袠I(yè)。典型的公司，比如新奧燃?xì)狻Ｍㄟ^不斷做項目，積累現(xiàn)金流，然后投資新項目，收購新項目來滾動。畢竟，只有３６００萬輛卡車，而不是２．４億輛乘用車，很難單靠一個環(huán)節(jié)來養(yǎng)活這家公司。
為什么這種模式？氫有一個死亡谷，在那里整個業(yè)務(wù)鏈虧損，現(xiàn)金流保持負(fù)值，直到達(dá)到一定規(guī)模。這個過程會有多痛苦？美國能源部估計，每年需要１０萬輛汽車才能實現(xiàn)這一目標(biāo)。中國每年才有１０００多輛。因為死亡谷依賴國家補貼，而國家補貼是有針對性的，而加氫站又不能大規(guī)模建設(shè)，因此也需要有針對性的建設(shè)。因此，我們判斷，氫燃料電池企業(yè)要想在未來生存下去，還必須建立加氫站，并在各地裝車。如果它運行順利，如果一個公司占有一個位置，其他公司就不太可能占有它。這意味著補貼將在未來４－１０年使用。所以氫燃料電池的模式和燃?xì)夤┡镜哪Ｊ胶芟嗨啤?/span>
這里舉個典型例子美國氫燃料電池重卡公司Ｎｉｋｏｌａ，它的模式就是客戶買車后不用管加氫，公司與合作伙伴修好加氫站，同時與物流公司合作（車也可以租賃），在物流公司兩端的倉庫設(shè)好加氫站，保證每一條線路跑下來客戶算賬足夠經(jīng)濟的。這種全鏈條總包的角色相當(dāng)于所有商業(yè)化的虧損Ｎｉｋｏｌａ來背負(fù)，這些燒的錢又是其通過資本市場融資來支撐的，因此其號稱是卡車屆的Ｔｅｓｌａ。這個模式也非常具有美國特色，其實與國內(nèi)地方政府大金額投資車企很類似，如合肥投資蔚來。
現(xiàn)在看，國內(nèi)基本沒有哪家公司能做到尼古拉這樣。燃料電池主要由電堆廠驅(qū)動，主機廠僅為代工廠家，但國內(nèi)燃料電池廠除技術(shù)外，其他能力較弱。尼古拉做的事情看似簡單，實則非常困難，需要技術(shù)研發(fā)、整車集成、終端客戶開發(fā)、加氫站維修。
４．２、上游設(shè)備的投資機會
鋰電池上游材料具有較高的集中性。設(shè)備車間分為三個部分，每個部分占４３３的比例。
前端設(shè)備的濃度非常高，比如涂裝機基本上占前端７５％，本地化率非常高。芯涂頭要達(dá)到０．３的精度，這基本上是ＬＧ能做到的。部分核心零部件仍然需要進(jìn)口，但整個產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)本地化，可以更好的配合電池廠進(jìn)行研發(fā)。這部分的更新有點慢，大約需要６年時間。
中間階段的設(shè)備是組裝機，是目前電池生產(chǎn)效率的主要瓶頸，也是升級最快的部分。基本上，中國所有的設(shè)備將在４年內(nèi)更換。下一代的熱復(fù)合堆疊技術(shù)實際上可以吊打兩者，增加電池的循環(huán)壽命和能量密度，使其更高效，因此更便宜。好消息是ＬＧ的專利將于２０２０年２月到期，而比亞迪即將推出的刀片電池就是基于該技術(shù)。
后段是化成分容。鋰電池制作完成后，其內(nèi)部的化學(xué)物質(zhì)需要進(jìn)行一次充放電，使材料鈍化。需要充、卸料設(shè)備。該設(shè)備還將檢測電壓一致性，并以高一致性的電池負(fù)載車輛。也有一些公司在這個領(lǐng)域，我就不具體說了，我們認(rèn)為中端會有更好的自我研發(fā)和提升空間，不像其他兩個環(huán)節(jié)會有一些瓶頸核心路線。
氫燃料電池設(shè)備可以看哪一個環(huán)節(jié)是降低成本的關(guān)鍵。據(jù)能源部估計，降低成本的幾個領(lǐng)域是：空氣壓縮機、雙極板、整體系統(tǒng)設(shè)計和集成、空氣加濕器、低鉑技術(shù)或無鉑技術(shù)等。燃料電池的各個環(huán)節(jié)都比較分散，國產(chǎn)化程度還很低，基本上都還在國外。
