魏建军的氢能生意经:淘金热中卖铁锹

Mark wiens

发布时间:2021-04-07

1月2日,成都商报-从成都市民政局获悉,自2021年1月1日起,成都市孤儿基本生活养育、成年后社会化安置和医疗救助保障等方面将实施新的保障标准和保障政策,孤儿保障水平进一步得到提高。校花攻略txt

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撰文 / 涂彦平

编辑 / 刘姗姗

设计 / 杜 凯

在碳中和的背景下,氢能迎来重大利好。氢能在汽车领域的应用,尽管依然充满争议,但它的热度的确又像天气一样回暖了。

3月2日,现代汽车集团海外首个氢燃料电池系统生产销售基地(HTWO广州)在广州正式动工。

3月29日,亿华通发布公告称公司拟与丰田汽车公司以50:50的比例共同出资2.68亿元,设立以燃料电池的生产、销售及售后服务为主营业务的合营公司。

同一天,长城汽车在保定发布了氢能战略:打造“制-储-运-加-应用”一体化供应链生态,同时推出一套车规级氢动力系统全场景应用解决方案——氢柠技术。未来3年还将投资30亿元,2025年目标是全球氢能市场占有率前三。

丰田、现代大肆布局中国市场,长城高调发布氢能战略……不少氢燃料电池企业都瞄准了明年的北京冬奥会,进行氢能车的示范运营,希望借此机会大显身手。

在碳中和国家目标的推波助澜下,现在,氢燃料电池在汽车领域的应用,快到沸点了吗?

“1+3+5”氢柠技术

长城汽车氢燃料电池汽车的研发始于2016年成立XEV项目组。2018年,长城建成并运行氢能技术中心,总投资7.5亿元。2019年,全资控股上燃动力,同年成立未势能源,开启独立市场化运营。

目前,长城汽车已经完成绿电制氢、氢储能、燃料电池等领域布局。当天长城汽车发布的氢能战略,不仅构建了“制-储-运-加-应用”一体化供应链生态,打破核心技术壁垒,还联通上下游产业链,加速氢能商业化推广。

在这张氢能蓝图中,氢柠技术至关重要。它是一套车规级氢动力系统全场景应用解决方案,涵盖了氢燃料电池系统、车载储氢系统及核心关键部件,是长城汽车氢能战略的技术核心支柱,也是长城汽车柠檬平台核心技术路线之一。

氢柠技术可以总结为“1+3+5”,即1整套车规级研发体系,3大技术平台和5大性能优势。

1整套车规级研发体系是氢柠技术的根本,它包含100多项企业标准,500多项硬件需求,5000多项软件需求,数千项检测和数万次试验。并可根据氢能整车需求从上至下快速定义、分解、仿真和设计燃料电池发动机系统、零部件和材料,并通过试制试验从而确保产品的高性能、高质量和低成本。

氢电平台(HE)、电堆平台(HS)、储氢平台(HP)3大技术平台是氢柠技术的核心。其中,电堆平台已开发完成,第一代单堆额定功率150kW,峰值功率160kW,燃料电池金属板电堆功率密度达到4.2kW/L以上。储氢平台包括70MPa IV型储氢瓶、70MPa瓶口阀和减压阀以及储氢系统的集成和控制。

按照长城汽车的说法,它已经实现“电堆及核心组件、燃料电池发动机及组件(控制器等)、Ⅳ型储氢瓶、高压储氢阀门、氢安全、液氢工艺”六大核心技术和产品的知识产权完全自主化,多项技术均突破了“卡脖子”的行业痛点。

未势能源总裁陈雪松表示:“未来五年,长城汽车将重点围绕燃料电池系统全面走向‘五高’,即:高功率(>200kW),高效率(>60%),高温度(>100℃),高耐久(>20000小时)和高互联(新能源+智能网联)。”

立足于氢能产业下游核心零部件和技术研发,长城汽车向上探索核心材料联合合作模式,向下利用示范运营进行产品应用迭代升级。

在产业链上游,长城汽车新一代钙钛矿太阳能光伏技术拥有20.01%的光电转换效率。大规模储能应用方面,氢+电储能系统为移动和固定式能源综合利用奠定了基础。

在产业链下游,长城汽车已加入京津冀、长三角、河南、河北四大示范试点城市群,规划示范车辆超过千台,涉及乘用车、重卡、物流、公交,船舶、轨道交通等多种应用场景。

长城汽车提出了氢能源的终极目标——构建永续美好的氢能社会,并规划了未来三十年的三步走路线:

2021-2025年(开启氢时代,聚焦氢示范),加强商业模式创新,培育健全产业链,加大自主研发与资本投入;2025-2035年(发展氢经济,开发氢生态),加大推广氢燃料电池汽车,研究和推广船用、航空、移动机械燃料电池系统;2035-2050年(建成氢社会,贡献碳中和),成为氢能生产、储存和综合利用的生态运营商。

第一阶段的任务分解下来就是:2021年将推出全球首款C级氢燃料电池SUV,并完成100辆49吨氢能重卡应用项目落地,服务雄安新区;2022年,首支高端乘用车服务车队将出现在冬奥会的舞台上;2023年实现核心动力部件推广数量国内领先,2025年实现全球氢能市场占有率前三。

长城在氢能上的布局虽然宏大,但也务实,其大力推广氢燃料电池汽车的时间表安排在5年以后。

聪明的冒险

当前氢燃料电池车的发展落后于纯电动汽车。前者能从后者的发展中学习到什么经验呢?

未势能源董事长张天羽这样回答汽车商业评论:第一,一定要以产品为核心来进行工作开展和产业布局;第二,加强产业链合作;第三,燃料电池的发展不是车端推动,而是能源变革在推动,长城正在积极向中央汇报,推进氢能的能源定位尽快确立;第四,基础材料的开发、基础理论体系的研究需要提升。

截至目前,长城汽车在氢能上的累计投资已达20亿元。未来3年,长城汽车将追加投资30亿元用于氢能领域研发,以达到万套产能规模。

为了继续突破氢能核心技术,长城汽车已经构建了“四国五地”全球化研发体系,并且招揽了来自欧美日等多国超十年氢能技术研发经验的外籍专家。

在应用推广方面,长城汽车将采取“商乘并举”的模式加速氢燃料电池车型落地。长城汽车董事长魏建军认为,A0级甚至A+级以下车型更适合纯电动汽车的应用,中大型乘用车更适合氢燃料应用。

在新能源汽车的路径选择上,长城汽车是纯电动和氢燃料两种路线并行发展。魏建军透露,长城汽车高端智能电动品牌沙龙智行的产品除了纯电动汽车,还会有氢能乘用车。

在长城内部,未势能源的地位类似于动力电池板块企业蜂巢能源。

“我们希望企业成为成套技术的供应商,希望资本多元化,就像蜂巢电池已经做了一轮融资了,现在的估值也在往上涨,氢能技术公司的资本也会多元化。”魏建军表示,“一家公司完全由我们投资、控制,很难确保独立性。长城汽车给的是前期支持和部分市场。”

氢燃料电池汽车之所以迟迟没有发展起来,与其产业链漫长有关,它的破局需要尽可能多的社会力量来一起推动。长城汽车的氢能布局宏大,它必然要联合各方伙伴一起推动氢能生态的生成。现在,它先把局布好了。

比如,位于保定的近2万平方米的长城氢能技术中心,拥有大功率动力系统集成开发、整车安全及动力性测试能力,可提供1045项分析和检测服务。

再比如,未势能源的定位是面向商用车和乘用车燃料电池和动力系统和新零部件供应商。目前产能是千台级,今年收到的订单就已经上千台了。

如是金融研究院院长、首席经济学家管清友评价道:“从资本的角度,我们唯一无法考量的是企业家精神,长城汽车在未来能源的选择上虽是一次冒险,但十分值得。”

20世纪三四十年代,美国曾兴起了一股淘金热。有人发财了,但发财的可能只是1%的淘金者,99%的淘金者并没有赚到钱。不过,在淘金者旁边卖铁锹的人赚钱了。

在汽车商业评论看来,长城汽车在氢燃料电池汽车上的做法,就相当于先把淘金的铁锹造出来,自用的同时也卖给其他的淘金者。这种做法的确是冒险,但也是聪明的冒险。

材料差距比零部件更大

整个氢燃料电池发动机最核心的部分是电堆,而电堆里面技术壁垒最高的两个部件是双极板和膜电极(含质子膜、催化剂、碳纸)。

在关键部件上我们与国际最好的技术差距多大?2019年,汽车商业评论采访中氢科技总经理穆怀萍,当时她说了一句话:“双极板与国外的技术差距,是及格和优秀的差异,膜电极与国外的差距,是不及格和及格的差异。”

两年过去,同样的问题抛给陈雪松,他认为“从技术先进性的角度认同这个说法”,不过,从应用角度看并不是如此。

比如,丰田第一代电堆用的双极板采用3D流场设计,在高电流密度工况下排水能力较强。而国内企业都是采用2D流场设计,在高电流密度工况下排水能力不足,造成反应气体不能及时到达催化剂表面。但现在大家发现,丰田第二代电堆也采用了2D流场设计。

为什么会这样?陈雪松认为道理是这样的,“零部件的开发一定要从整车角度去定义它采用的技术路线,甚至材料选型。一个很好的技术,如果成本很高,制作和装配工艺复杂,生产节拍缓慢,大规模商业化应用还是会遇到一些困难。”

另外,他告诉汽车商业评论,双极板的产品质量和制造技术,国内国外水平相当。“我们在国内制作的金属双极板精密度达到10个微米以下的公差,国外供应商的加工精度也基本上在8到9微米的边缘。我们每平方厘米产电量已经高于丰田第一代。”长城的双极板是自己设计开发和制造的,有自主知识产权。

在膜电极上,陈雪松认为长城汽车也是及格的。“长城汽车膜电极的水平,2016年大概跟丰田差5年,现在跟他们也就差两年。”

在他看来,“目前国内和国外的差距,实际上材料差距还是比零部件更大一些。”比如,碳纤维700型号以上的质子膜,全球市场都被一家公司垄断了,碳纸和催化剂也要靠进口。

不过,情况也在逐步变好。比如,国内公司碳纤维做得越来越好,都达到万吨级别以上。

陈雪松表示,这一段跟国内企业接触非常多,经过评估,他们的产品从性能上有些已经接近进口产品,就是从规模和质量稳定性方面还无法保障使用在车辆上。

走在降本的道路上

我国已经提出,力争2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。

不过,在管清友看来:“如果没有技术上的重大的革命性的突破,我们实现碳中和目标几乎是不可能的。”

唯一的希望就是技术。而包括氢燃料电池技术在内,目前很多技术已经有解决方案,却面临成本高昂的困境。成本如何尽快降下来?

氢在燃料电池汽车中占成本的大头,而当前制氢的成本还很高。比如,在电解水制氢技术中,电价是决定因素。

长城汽车已经自主开发了钙钛矿太阳能光伏技术。魏建军介绍道:“钙钛矿电池的出现相比单晶硅、多晶硅的电池,能降成本40%,也就是说今后一度电就1毛多钱,大大降低了制氢成本。只要制氢成本降低,它就能跟汽油车做对比,跟电车做对比。”

核心部件电堆是氢燃料电池汽车降本的重中之重。电堆的成本基本分为两类,一个是直材成本,一个是制造成本。

直材成本就是材料,可以通过技术提升和国产化来实现降本。在整个成本下降构成里面,材料的降本占了20%-30%。

现在进口材料的价格在逐年下降。国内同类材料也不断有新的公司在做,国产材料的性能也逐年在提升,规模在扩大。陈雪松认为,在这两种因素相互博弈下,材料的成本下降速度也会加快。“5年前买一台进口空压机要几十万,还不愿意卖给你,现在不可能了,现在几万块钱,甚至以后几千块钱就可以买到。”

制造成本则与规模密切相关,规模上来了,这部分成本才可能降下来。

“我们做过推演,电堆技术还有液氢泵是现在最重要的两个项目,研发费和单件制造成本太高,假如说年产要是有50万台,做氢燃料100kW电堆的话,和我们现在制造发动机的成本基本差不多。”魏建军表示。

从制氢、电堆到整车,氢燃料电池汽车相关环节和部件的确是在走在降本的道路上。

据测算,如果氢燃料电池汽车推广可达成100万辆的目标,一年可减少二氧化碳排放5.1亿吨,这将极大助力碳中和目标实现。

碳达峰、碳中和的时间表,势必会加速我国氢能产业的规模化发展,从而加快整个产业成本下降。

管清友表示,“因为我们的体制,市场的形成会非常迅速。我们公开向世界承诺了3060目标,从特高压电网到高铁的发展其实给了我们很大的信心。我们只要是承诺了这个目标,那么我们市场的形成会非常迅速,商业化的成本会极速下降。”

在汽车商业评论看来,良性的商业化竞争也有助于快速降本。丰田和现代都已经在中国市场为氢燃料电池下注,国内的一汽、长城、上汽、广汽等多家整车企业在氢燃料电池上也均有布局。不管是在核心部件上,还是在整车的运营和销售上,竞争的号角已经吹响。

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