鋰電和燃料電池是不同的技術路線，但它們都是實現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。前者決定了成本優勢，后者決定了應用場景的通用性。

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（左）比鋰離子電池低得多，這就是馬斯克ＤＩＳＳ氫能的來源。

上述結論的前提是，未來的電力將來自太陽能和風能等綠色能源，從新能源普及的角度來看，結論并不完全相同。

１、能源一直是一個多共存的結構，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，氫能的應用將遠遠超過鋰電池。

當比較轉換效率和能量密度時，兩者的應用場景比較清晰。

２．１、新能源發展動力

氫能的發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年光伏發電裝機容量、１９９４年風力發電裝機容量持平。

但新能源發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展起來的，鋰電池是在中國和歐盟電動汽車的推動下發展起來的。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，但由于國內外政策的缺乏，實際差距遠大于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，而國家對電動汽車累計補貼已達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。

這兩個發展的基礎是不同的

氫電池和鋰電池所需的技術和基礎設施非常不同。電池行業經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，技術開發和驗證迭代不斷。與此同時，電動汽車不存在能源問題。從一開始，就有一個非常發達的電網。只要鋪設充電樁，就可以獲得能源。

燃料電池在這兩頭都沒有優勢。沒有加氫基礎設施，也沒有消費應用鋪墊，直接是車規級。盡管巴拉德公司的燃料電池在商用叉車上已經完全可以商用，但市場很小。因此，能源基礎設施和應用場景都需要追求。

在應用方面，億華通在國內首次嘗試在公交車上應用，部分應用在商用車上。（以下數據備注：日本、美國、中國數據為２０１９年４月數據，歐洲德國數據為２０１９年７月數據）

在能源方面，整個工業體系中氫含量豐富，包括工業副產氫、煤制氫、天然氣制氫等，足以支持早期氫能供應。主要缺少的是加注網絡。這可能會被天然氣的發展所抵消。首先，商用車輛使用天然氣的運行成本比柴油車輛低２０％　－　３０％。現在大量的商用車正在轉向天然氣，需要建立天然氣加氣站。如果它是一個天然氣站，擱置一些設備，用一個加氫站取代它會容易得多。

３．１、應用市場比較：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，　低配版的續航里程約為４５０ｋｍ，但實際續航里程應在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，但續航僅為１９０公里，如果你想實現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。我們認為一個換電站的基礎設施和一個加油站非常相似，一個企業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。只有半固態電池和固態電池可以達到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公里能源成本遠遠高于電動汽車。目前終端氫價～６０元／公斤，鋰電池平均９００元／千瓦時。據美國能源部介紹，當氫燃料電池降到３０元／公斤，鋰電池降到７００元／千瓦時時，它可以達到與傳統燃料汽車相當的水平。很明顯，鋰電池只有２０％的差異，而氫電池有５０％的差異。

３．２、汽車市場的發展路徑是不同的

新能源技術對于所有汽車主機廠來說，鋰電池和氫燃料兩種技術路線都非常昂貴，沒有人可以繼續在兩個方向上投資。因此，要根據市場進行有針對性的研發。

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（Ｎｉｓｓａｎ）正在加拿大的一家合資企業開發燃料電池。為了達到歐盟標準，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用得以繼續。當“排放門”事件發生時，歐洲的原始設備制造商存在技術差距，開始迅速轉向電動汽車。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路線。但戴姆勒（Ｄａｉｍｌｅｒ）和沃爾沃（Ｖｏｌｖｏ）正在建立一家合資企業，開發商用汽車用的氫燃料電池。

美國完全是電力國家，其整體能源網絡是基于市場的。政府只補貼購車，不補貼氫能加氫站的建設，氫能很難發展。

我國的電網、發電、石油等企業都是國有企業，加上足夠大的國內市場，可以支持鋰電池和氫能兩個方向的發展。因此國內的氫市場直到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代在日本和韓國的市場很小。事實上，豐田和現代都認為美國是主要市場的主機廠。所以我們認為乘用車、商用車的主流將是氫能。

４、應用市場比較：儲能

從效率的角度來看

光伏發電后使用鋰電池進行儲能：光伏發電的效率基本為２０％，再加上鋰電池１０％的損耗，效率為１８％。

經過光伏發電（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發電（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濟。從長遠來看，燃料電池肯定是碾壓鋰電池。

當然，也存在市場孵化的問題。由于美國電網的市場化，電價大約是中國的８倍，所以美國消費者有動力儲存和調節能源的波峰和波谷。然而，中國不同。零售價格幾毛，而商業價格超過一元。因此，我國的儲能不發生在個人端。事實上，中國的儲能將更多地投入發電端，中國的儲能設備將更加大規模和集中化。如果你看看韓國和日本正在走的技術路線，他們在電力方面，利用火力發電廠的廢熱等等。

４．１、兩者的投資邏輯

鋰電池產量大，年銷量２０００萬輛，產業鏈上每家公司的規模都足夠大。因此，總公司規模大、技術強，可以形成強大的馬太效應。所以鋰電池產業的發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．　為了押注于理論轉換效率最高的技術路線，他選擇了單晶硅，而單晶硅的轉換效率實際上遠低于多晶硅。

２．　技術不領先，產能擴張不盲目，因為所有的產能擴張＋技術升級很快就會淘汰掉。

在技術路線上，未來鋰電池技術的固態電池也有多個方向，短期改進也有多個技術方向，如下圖所示。

黃色的三元的技術路線是高鎳，如普通的ＮＣＭ８１１，現在開始生產無鈷。這兩條技術線的瓶頸在２８０以內，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下降后，磷酸鐵鋰才會面臨競爭壓力。

在擴大生產方面，電池行業將投入大量固定資產，最后一階段表示，基本國產化設備投入１ＧＷＨ需要１．５億元，進口需要２　－　２．５億元。每個國家現在都有一個未來三年至少１５０億到２００億美元的計劃。

最大的固定資產問題是這條生產線能維持多久？例如，太陽能電池板曾經是標準設備。新一代設備問世后，舊設備就過時了。汽車標準級的鋰電池也是如此。如果設備不升級，成本也不會有任何優勢。整個生產線將成為一個巨大的負擔。特別是在１０年內技術不斷進步，價格不斷下降的情況下，能夠自行開發設備的廠家可以大大延長設備的使用時間。對工藝和材料進行改進后，就可以進行生產線的技術改造。寧德和比亞迪與上游設備工廠進行了深度合作，進行技術改造。中航鋰電，包括蜂巢（蜂窩是長城汽車下面動力電池事業部獨立出來的公司），有了很大的轉變，公司也能玩下半場，一些上市公司輸入資源和技術儲備不夠，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。燃料電池更像是燃氣供暖行業。典型的公司，比如新奧燃氣。通過不斷做項目，積累現金流，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，很難單靠一個環節來養活這家公司。

為什么這種模式？氫有一個死亡谷，在那里整個業務鏈虧損，現金流保持負值，直到達到一定規模。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這一目標。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模建設，因此也需要有針對性的建設。因此，我們判斷，氫燃料電池企業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氣供暖公司的模式很相似。

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好加氫站，保證每一條線路跑下來客戶算賬足夠經濟的。這種全鏈條總包的角色相當于所有商業化的虧損Ｎｉｋｏｌａ來背負，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，其實與國內地方政府大金額投資車企很類似，如合肥投資蔚來。

現在看，國內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動，主機廠僅為代工廠家，但國內燃料電池廠除技術外，其他能力較弱。尼古拉做的事情看似簡單，實則非常困難，需要技術研發、整車集成、終端客戶開發、加氫站維修。

４．２、上游設備的投資機會

鋰電池上游材料具有較高的集中性。設備車間分為三個部分，每個部分占４３３的比例。

前端設備的濃度非常高，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口，但整個產業鏈已經本地化，可以更好的配合電池廠進行研發。這部分的更新有點慢，大約需要６年時間。

中間階段的設備是組裝機，是目前電池生產效率的主要瓶頸，也是升級最快的部分。基本上，中國所有的設備將在４年內更換。下一代的熱復合堆疊技術實際上可以吊打兩者，增加電池的循環壽命和能量密度，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。

后段是化成分容。鋰電池制作完成后，其內部的化學物質需要進行一次充放電，使材料鈍化。需要充、卸料設備。該設備還將檢測電壓一致性，并以高一致性的電池負載車輛。也有一些公司在這個領域，我就不具體說了，我們認為中端會有更好的自我研發和提升空間，不像其他兩個環節會有一些瓶頸核心路線。

氫燃料電池設備可以看哪一個環節是降低成本的關鍵。據能源部估計，降低成本的幾個領域是：空氣壓縮機、雙極板、整體系統設計和集成、空氣加濕器、低鉑技術或無鉑技術等。燃料電池的各個環節都比較分散，國產化程度還很低，基本上都還在國外。