虽然锂电池和燃料电池是不同的技术路径，但它们都实现了碳中和的主流能源方案，可以一起比较。谁能从两个角度评价终极能源，一是能源利用效率，二是能源密度。前者决定成本优势，后者决定应用场景的广泛性。

　　第一，能源利用效率和能量密度的差异。

　　一是能源利用效率。

　　锂电池和燃料电池都是用电的，但是锂电池是直接用电的，氢需要通过电转化，所以氢作为二次能源，能量利用效率肯定很低。如下图所示，氢燃料电池系统(左)远低于锂电池，这也是马斯克diss氢能的点。

　　以上结论的前提是未来的电力来自太阳能和风力等绿色电力，从新能源普及的角度来看，结论并不完全相同。

　　能源一直是各种并存结构(如下图所示的各种曲线)。新能源的比例从1%到10%需要50年使用45年，可再生能源在13年内只增长5%。

　　若仍以化石能源发电为主，燃料电车与电动汽车的综合能效其实差不多，甚至燃料电池也更高。

　　二是能量密度。

　　就能量密度而言，锂电池和氢气完全不是一个量级，相差超过100倍，这是氢气的优点。就能量保存期而言，电池的电量损失是按日计算的，氢能是按季度、月计算的。总的来说，氢能的应用场景要比锂电池多得多。

　　通过对转换效率和能量密度的比较，两者的应用场景更加清晰。

　　氢能与锂电池产业的发展。

　　一、新能源发展的动力。

　　氢能发展阶段与锂电池非常相似，2017年燃料电池与2012年锂电池、2002年光伏、1994年风能相同。

　　但是新能源的驱动力很大程度上来自于国家政策的推动，光伏是在欧洲政策的推动下慢慢做起来的，锂电池在中国和欧盟都是由电动汽车驱动的。到2020年，欧盟电动汽车的销量将超过中国，占新车的10%。

　　尽管燃料电池似乎比锂电池晚了5年，但实际上国内外政策差很多，所以实际差距远远大于5年。对氢能源的国家政策主要是10个城市和1000辆，主要原因是:

　　第一，范围更小:第一个试点城市准备出来，基本上是北京、上海、广州+河南、河北。第二，补贴更弱:只有170亿，电动车累计国家补贴达到1206亿(截至2020年5月)，相差7倍。第三，时间更短:十城千辆政策为4年，年平均补贴42.5亿，电动车10年，年平均120.6亿，相差2.8倍。

　　二是两者发展基础的差异。

　　氢能与锂电池行业所需的技术和基础设施有很大不同。在最早的玩具中，电池行业经历了镍氢电池、手机三元电池、从手机到公共汽车、从低能量密度到高能量密度的乘用车，其技术发展和验证迭代是连续的。与此同时，电动汽车没有能源问题，一开始就有非常发达的电网，只要铺上充电桩就能获得能源。

　　实际上，燃料电池在这两端并不占优势。无氢化基础设施，无消费应用铺垫，直接为车规级。尽管巴拉德的燃料电池在叉车上已经完全可以商业化，但是市场太小了。所以需要从能源基础设施和应用场景两方面进行管理。

　　就应用而言，国内是亿华通在公共汽车上的第一步尝试，其中一些安装在商用车上。(下列数据备注：截至2019年4月，日本、美国和中国，欧洲数据中德国数据截至2019年7月)

　　能源方面，氢在整个工业系统中非常丰富，包括工业副产氢、煤制氢和天然气制氢，足以支持早期的氢能供应。主要缺少的是加注网络，很可能通过天然气的发展来弥补。首先，天然气在商用车上的运营成本比柴油车低20%到30%。现在大量的商用车都在变成天然气，需要修建天然气加气站。如果变成天然气站，预留一些设备，变成加氢站会容易很多。

　　第三，应用市场和车用市场。

　　一、应用市场对比：汽车使用。

　　以下是整体碳排放，交通占10%以上，供电占44%以上。

　　事实上，乘用车在交通运输中只占20%的排放量，最大的部分实际上占商用车的77%。

　　为何锂电池不适合商用汽车使用?举例来说，model3电池的重量大约是800公斤，而低配版的续航时间大约是450公里，实际上应该是400公里。就拿最近一家主机厂狂推的一辆电动商用车来说，2.5t电池的续航时间是190km，以9.6m为例，19t的总重量减去7t的自重，以及12t的载重，但这种续航时间只有190km，如果想要达到500km(基本门槛)，至少需要3t电池，这也意味着少装3t货，成本完全无法计算。

　　如今大家都提出了解决办法，沿途换电站，我们认为换电站的基础设施和加油站很相似，要有企业巨头去做，还是很困难的。因此电池商用车基本不实用。

　　锂电大约220wh/kg的能量密度，只有做到半固态电池，固态电池才能做到500wh/kg，能量密度加倍后，纯电重卡才有使用价值，5年内看不到可能。

　　从能源成本(充电/氢)来看，氢燃料车的100公里能源成本远远大于电车。目前终端氢价格在60元/公斤左右，锂电池平均900元/公斤左右。根据DOE，当氢降至30元/公斤时，锂电池降至700元/公斤可以实现与传统燃油车的平价。显然，锂电池只差20%，而氢差50%。

　　2.汽车市场的发展路径不同。

　　对所有汽车主机厂来说，新能源技术是锂电池和氢燃料两条技术路线，都是非常昂贵的，没有人能在两个方向继续投资。所以要根据市场的不同进行有针对性的研发。

　　20年前，欧洲汽车公司开始布局氢燃料电池，奔驰+福特+日产在加拿大合资企业开发燃料电池。德国汽车公司一直在用柴油路线清洗能源，达到欧盟标准。加氢站的缺乏使得燃料电池的应用从未落地。

　　排放门事件发生后，欧洲主机厂有一个技术断档，开始快速转向电动车。公众最积极，因为公众在新能源和燃料电池方面的积累不够。奔驰也放弃了在乘用车上使用氢燃料电池的技术路线。然而，戴姆勒和沃尔沃也合资开发了氢燃料电池。

　　而美国则完全走电动汽车路线，整个美国能源网络非常市场化。政府只给购车补贴，没有补贴建加氢站，氢能很难发展。

　　中国的电网、发电、石油等企业都是国有企业，上足够大的国内市场，可以支持锂电池+氢能两个方向的发展。因此，李克强总理于2018年前往日本考察后才开始进入国内氢市场。

　　坚持氢路的丰田和现代，日韩市场很小。其实丰田和现代可以看出美国是主要市场的主机厂。所以我们认为商用车主要用氢能。

　　应用市场对比：储存能源。

　　从效率的角度

　　利用锂电池储存能量：光伏发电的效率基本上是20%，再加上10%的损耗，就是18%的效率。

　　PV发电后(18%)-电解槽电解水制氢(80%)-氢气储存-需要时再用氢气燃料电池系统发电(60%)，这是氢气储存的链条。计算16%*60%=9.6%的效率。

　　就成本而言：

　　目前锂电池的度电费用(每储存一度电费用)，用于光伏或风能，最好能做到四毛左右，梯次利用即汽车上使用的锂电池淘汰后最大的两种用途，一种是外卖小哥三轮车上使用的电池，另一种是铁塔储能，另一种是路灯。这类电池也差不多要200-300，基本上是两毛多/kwh。

　　为什麽将来的锂电池要花两毛多的钱?近几年来，锂电实际上降低了80%的成本，但储能成本并非线性降低，锂电池的规模越大，耗电量和成本就越高。反之，氢电池的规模越大，单罐越大，压缩机越经济。从长远来看，燃料电池绝对是碾压锂电池。

　　当然也有市场孵化的问题。由于电网市场化，美国的电价大约是中国的8倍，所以美国消费者有动力储存和调节波峰谷。但是中国不一样。零售价几毛，商业价一元多，所以中国的储能不会发生个人。其实中国的储能会更多的放在发电端，中国的储能设备会更大更集中。看韩日走的技术路线，就在发电端，包括热电站的废热。

　　二者的投资逻辑。

　　锂电池产量大，新车年销量2000万辆，产业链上每个公司都足够大，所以龙头公司规模大，技术强，可以形成强大的马太效应。因此，锂电池行业的发展规律非常适合参考太阳能电池板。中国最大的单晶硅隆基董事长说了两点:

　　赌博理论值转化效率最高的技术路线，所以他选择了单晶硅，单晶硅当年的转化效率其实远不如多晶硅。技术不领先，不盲目扩大生产，因为全部扩大生产+技术升级的旧生产能力很快被淘汰。

　　在技术路线上，锂电池未来技术的固体电池也有很多方向，短期改进也有很多技术方向，如下图所示。

　　黄三元的技术路线是高镍，如普通ncm811，现在又开始做无钴，这两条技术路线的瓶颈都在280以内，下一步突破必须在正极材料上做4元或新三元。红磷酸铁锂的理论价值很低，因为成本很有优势，适合短距离低端车型，等到三、五年后高能密度电池价格下跌后，才会对磷酸铁锂产生竞争压力。

　　在扩大生产方面，电池行业将投入大量固定资产。基本上国产设备投资1GWH需要1.5亿元，进口需要2~2.5亿元。现在看到每个家庭的计划至少要在3年内投资150-200亿元。

　　大量固定资产的问题是，这条生产线能使用多长时间?比如以前的太阳能板都是标准设备，新一代设备出来之后，旧设备就被淘汰了。汽车级锂电池也是如此，如果不升级设备，成本就没有任何优势，整条生产线将成为一个巨大的负担，折旧原本预计为十年，但可能在三年内被废弃。

　　特别是在10年内技术不断发展，销售价格不断下降的情况下，能够自主开发设备的以大大延长设备的使用时间，改进工艺和材料后，可以再去技改生产线，宁德和比亚迪都与上游设备厂有很大的深合作进行技术改造。

　　包括中航锂电池和蜂巢(蜂巢是长城汽车下的动力电池事业部独立的公司)，都做了很多改造。这些公司还可以玩下半场。一些上市公司投资资源和技术储备不足，两三年内可能会被淘汰，所以锂电池要买龙头。

　　燃料电池和电池的逻辑完全不同。燃料电池更像燃气供暖行业，典型的公司，比如新奥燃气。通过不断做项目，积累现金流，然后投资新项目，购买新项目滚动。毕竟整辆卡车的数量只有3600万，而不是乘用车的2.4亿。单靠一个环节很难养活公司。

　　为什么要有这个模式?氢能有一个死谷。在规模达不到一定数量之前，整个商业链都会亏损，现金流总是负的。这个过程会有多痛苦?美国能源署DOE估计年产量10万，可以实现与电车的平价，中国现在只有1000多辆/年。因为死谷要靠国家补贴，国家补贴有针对性，加氢站不可能大规模建设。

　　所以我们判断：未来氢燃料电池公司要想活下来，还必须是一个个地方拿项目，建加氢站+装车。并且如果经营没有问题，一家公司拿了一个地方，其他家庭就不太可能拿到。也就是说，未来4~10年的补贴将被占用，所以氢燃料电池的发展模式与燃气供暖公司非常相似。

　　举例来说，美国氢燃料电池重卡公司Nikola，其模式是客户买车后不用管加氢，公司与合作伙伴修理加氢站，同时与物流公司合作(汽车也可租赁)，在物流公司两端的仓库设置加氢站，确保每条线路都能跑下来，客户算账足够经济。

　　这一全链总包的作用相当于Nikola的所有商业亏损，这些烧掉的钱都是由资本市场融资支撑的，所以它被称为卡车行业的Tesla。这一模式也很有美国特色，实际上与国内地方政府大量投资汽车企业非常相似，比如合肥投资蔚来。

　　目前国内基本没有公司能做到耐克。燃料电池的推广主要是电堆厂，主机厂只是代工厂，但是国内燃料电池厂除了技术，其他能力都比较弱。耐克做的虽然看似简单，但实际上很难，需要技术研发、整车集成、终端客户开发、加氢站维修。

　　二、两种上游设备的投资机会。

　　锂电上游材料集中度较高。设备厂分为前、中、后三个阶段，各占433。

　　前面的设备集中度很高，比如涂布机基本上在前端占75%，国产化率很高，核心涂布用的头要达到0.3的精度，基本上就LG能做到，部分核心部件还是要进口的，但整个产业链已经国产化，可以更好的配合电池厂进行研发，这部分更新缓慢基本上需要6年。

　　中段设备是装配机，是电池生产效率的主要瓶颈，也是升级最快的部分。国内基本4年全换。以前的装配技术分为圆柱形卷绕和方形叠片。下一代热复合堆叠技术实际上可以提升这两种，不仅增加了电池的循环使用寿命和能量密度，而且降低了效率，降低了成本。但是由于LG的专利无法普及，好消息是2020年2月专利到期，比亚迪立即推出的刀片电池就是基于这种技术。

　　后面是化学成分容量。锂电池制作完成后，内部化学物质需要经过一次充放电才能使材料形成钝化，需要有充放电设备，该设备还可以检测电压的一致性，用高一致性的电池装车。这地方也有一些公司做，就不具体说了，我们认为中端会有更好的自我研究和提升空间，不会像其他两个环节那样有一些卡脖子的核心路线。

　　氢燃料电池的设备可以看到哪些环节是降低成本的关键。根据DOE的估计，降低成本的几个要点是:空气压缩机、双极板、整个系统的设计和集成、空气加湿器、低铂或无铂技术等。燃料电池的每个环节都比较分散，国产化程度也很低，基本上还在国外。

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