鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:774次 | 2021年10月11日
氫燃料動(dòng)力電池在我國仍是空白,在美國已有一席之地
氫能和燃料動(dòng)力鋰電池市場(chǎng)空間廣闊
氫燃料動(dòng)力鋰電池早在20世紀(jì)60年代就因其體積小、容量大的特點(diǎn)而成功應(yīng)用于航天領(lǐng)域。進(jìn)入70年代后,隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,氫燃料動(dòng)力鋰電池也逐步被運(yùn)用于發(fā)電和汽車?,F(xiàn)如今,伴隨各類電子智能設(shè)備的崛起以及新能源(1233.22,4.980,0.41%)汽車的風(fēng)靡,氫燃料動(dòng)力鋰電池重要應(yīng)用于三大領(lǐng)域:固定領(lǐng)域、運(yùn)輸領(lǐng)域、便攜式領(lǐng)域。
2012年,全球燃料動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)的出貨量近3萬臺(tái),同比上升約34%,相對(duì)2008年上升超過321%。而在其中,固定式燃料動(dòng)力鋰電池的上升最為顯著,從2008年的2000臺(tái)迅速上升至2012年的2.5萬臺(tái)。交運(yùn)用燃料動(dòng)力鋰電池的發(fā)展則相對(duì)平穩(wěn),在未來其發(fā)展的重要看點(diǎn)集中在輕型燃料動(dòng)力鋰電池電動(dòng)汽車數(shù)量的新增和物料搬運(yùn)設(shè)備市場(chǎng)的大幅上升。在三個(gè)重要領(lǐng)域中,便攜式領(lǐng)域的發(fā)展幾乎處于停滯狀態(tài),即使目前已有許多公司陸續(xù)推出手機(jī)用氫燃料動(dòng)力鋰電池,但就整體而言,該類產(chǎn)品的商業(yè)化尚未得到實(shí)現(xiàn),未來發(fā)展還需很長時(shí)間。日本富士經(jīng)濟(jì)公司針對(duì)產(chǎn)業(yè)和商業(yè)、家用、燃料動(dòng)力鋰電池車、叉車等驅(qū)動(dòng)、便攜和應(yīng)急以及便攜終端6個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行了調(diào)查,預(yù)測(cè)稱到2025年,全球市場(chǎng)總計(jì)將達(dá)到51843億日元,相當(dāng)于2011年的74.2倍。
單就氫燃料動(dòng)力鋰電池產(chǎn)業(yè)來講,根據(jù)工研院IEK的統(tǒng)計(jì),2011年全球氫能與燃料動(dòng)力鋰電池市場(chǎng)規(guī)模為10.3億美元,較2010年6.7億美元成長54%。日本日經(jīng)bp清潔技術(shù)研究所日前公布的《世界氫能源基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目總覽》顯示,到2015年預(yù)計(jì)包括液化氫基地、管道、固定式燃料動(dòng)力鋰電池以及燃料動(dòng)力鋰電池車在內(nèi)的全球氫能源基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)規(guī)模只有7萬億日元左右,但在2015年以后,氫能源基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)開始緩慢上升;而在2020年以后該市場(chǎng)會(huì)呈現(xiàn)加速上升態(tài)勢(shì),到2025年,氫能源基礎(chǔ)設(shè)施家用市場(chǎng)的規(guī)模將超過商用。也正因?yàn)槿绱?,在?025年的5年內(nèi),該市場(chǎng)規(guī)模將實(shí)現(xiàn)倍增,預(yù)計(jì)達(dá)到約20萬億日元;到2050年將達(dá)到約160萬億日元(約合1.56萬億美元).
固定領(lǐng)域持續(xù)上升
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
固定式燃料動(dòng)力鋰電池市場(chǎng)包括多種尺寸和類型,重要用于各種固定位置的電力供應(yīng),包括重要應(yīng)用于發(fā)電站、樓宇、工程等領(lǐng)域的大型首要電源、備用電源或熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP),用于家庭住宅和商業(yè)的微型熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP),以及遠(yuǎn)程或基本應(yīng)用例如電訊塔的首要或備用電源。
固定式燃料動(dòng)力鋰電池重要包括MCPC、SOFC、PAFC和PEMFC。在美國市場(chǎng),美國本土的BloomEnergy,F(xiàn)uelCellEnergy,UTCPower和加拿大的BallardPowerSystems是該領(lǐng)域的重要生產(chǎn)公司。
隨著各國政府對(duì)清潔能源的關(guān)注,固定式燃料動(dòng)力鋰電池近幾年的出貨量不斷攀升,根據(jù)PikeResearch的預(yù)測(cè),到2022年固定式燃料動(dòng)力鋰電池的出貨量將達(dá)到35萬臺(tái),相有關(guān)目前的2.1萬臺(tái)有一個(gè)巨幅的提升。
目前更多的行業(yè)在考慮使用燃料動(dòng)力鋰電池,希望在發(fā)生自然災(zāi)害時(shí),燃料動(dòng)力鋰電池可以獨(dú)立于電網(wǎng)發(fā)電。隨著對(duì)電的復(fù)原力需求的增強(qiáng),以及全球越來越快地采用分布式發(fā)電技術(shù),和家庭式熱電聯(lián)產(chǎn)的逐步普及,未來10年,固定式燃料動(dòng)力鋰電池產(chǎn)業(yè)將處于有利的引領(lǐng)地位。
在固定式燃料動(dòng)力鋰電池的應(yīng)用中,各地區(qū)略有差別。對(duì)亞太地區(qū)而言,輔助電源(AuxPower)是目前占比最大的應(yīng)用,其他重要應(yīng)用則是備用電源(BackupPower)和熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)。在北美地區(qū),備用電源(Backup)、熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)和分布式發(fā)電(DG)是三類重要的應(yīng)用領(lǐng)域。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無人設(shè)備
無論是在亞太地區(qū)還是在北美地區(qū),隨著家庭式熱電聯(lián)產(chǎn)的逐步普及,CHP的應(yīng)用占比都將會(huì)逐步增大,并成為固定領(lǐng)域中的重要應(yīng)用。分布式發(fā)電和備用電源則作為輔助應(yīng)用,共同支撐固定領(lǐng)域發(fā)展。
1、發(fā)電成本逐漸降低
日常生活中使用的電能,重要來自其他形式能量的轉(zhuǎn)換,包括水能(水力發(fā)電)、熱能(火力發(fā)電)、原子能(核電)、風(fēng)能(風(fēng)力發(fā)電)、化學(xué)能(電池)及光能(光電池、太陽能電池等)等。
目前,燃料動(dòng)力鋰電池發(fā)電成本約在2.5~3元/度電左右,而我國各類傳統(tǒng)發(fā)電方式的上網(wǎng)電價(jià)都在1元/度電以下,即使是最昂貴的太陽能發(fā)電,目前價(jià)格也是0.9元/度電左右,氫燃料動(dòng)力鋰電池的發(fā)電成本離此還有很遠(yuǎn)的距離。另外就發(fā)電站建造而言,傳統(tǒng)發(fā)電方式如火力發(fā)電廠,其建造成本約在1300美元/千瓦發(fā)電能力。燃料動(dòng)力鋰電池發(fā)電站以北美固定式燃料動(dòng)力鋰電池價(jià)格為例,從2008年到2012年,三類電池的價(jià)格都有明顯的下降,都處于1500~2000美元/千瓦之間,相對(duì)傳統(tǒng)發(fā)電方式而言已不存在太大差異。隨著氫燃料動(dòng)力鋰電池價(jià)格的迅速下降,氫燃料動(dòng)力鋰電池發(fā)電的成本也將逐漸降低,其在發(fā)電領(lǐng)域的競爭力也將逐漸增強(qiáng)。
2、氫燃料動(dòng)力鋰電池在我國仍是空白,在美國已有一席之地
氫能發(fā)電也是利用氫氣和氧燃燒來出現(xiàn)電力,燃料動(dòng)力鋰電池就是氫能發(fā)電的一種重要方式,70年代以來,日美等國加緊研究各種燃料動(dòng)力鋰電池,現(xiàn)已進(jìn)入商業(yè)性開發(fā),日本已建立萬千瓦級(jí)燃料動(dòng)力鋰電池發(fā)電站,美國有30多家廠商在開發(fā)燃料動(dòng)力鋰電池。德、英、法、荷、丹、意和奧地利等國也有20多家公司投入了燃料動(dòng)力鋰電池的研究,這種新型的發(fā)電方式已引起世界的關(guān)注。2012年,美國氫能發(fā)電占比為7.9%,比例次于火力發(fā)電、水力發(fā)電和核電,但高于風(fēng)能發(fā)電。而我國的電力市場(chǎng)目前火力發(fā)電仍為絕對(duì)主力,氫能發(fā)電還沒有占據(jù)一席之地。我國的氫燃料動(dòng)力鋰電池發(fā)電還處于技術(shù)研發(fā)和儲(chǔ)備階段,實(shí)驗(yàn)性的產(chǎn)品也在緩慢推出,但目前還沒有應(yīng)用于商業(yè)上的成功案例,我國的氫燃料動(dòng)力鋰電池發(fā)電領(lǐng)域還是一塊未曾開拓的土壤。
3、三高優(yōu)點(diǎn)促進(jìn)氫燃料動(dòng)力鋰電池在固定式領(lǐng)域的應(yīng)用
氫燃料動(dòng)力鋰電池的優(yōu)點(diǎn)除了零排放、高效率和燃料易獲得外,其在外部環(huán)境劇烈變化的條件下,可以長時(shí)間持續(xù)工作且具有更高的可靠性。與柴汽油發(fā)電機(jī)相比,氫燃料動(dòng)力鋰電池的噪聲很小且不排放有害氣體。此外,氫燃料動(dòng)力鋰電池還有運(yùn)動(dòng)部件少、維修工作量小,更加有利于遠(yuǎn)程控制、減少實(shí)際的維修時(shí)間。具備高效率/高可靠性/高環(huán)保性的燃料動(dòng)力鋰電池在具有成本競爭力的情況下,已經(jīng)在固定領(lǐng)域中進(jìn)入了商業(yè)化應(yīng)用,目前重要應(yīng)用在熱電聯(lián)產(chǎn)、備用電源和分布式電源三個(gè)區(qū)域。
(1)CHP
熱電聯(lián)產(chǎn),是指在同一電廠中將供熱和發(fā)電聯(lián)合在一起,簡稱CHP。熱電聯(lián)產(chǎn)將普通電廠本來廢棄的熱量加以利用,為工業(yè)和家庭供應(yīng)廉價(jià)的取暖用熱,這樣可大大提高熱效率。通常的火力發(fā)電,其效率約為30~35%。這意味著每產(chǎn)出1兆焦的電能,就有2兆焦的熱量白白浪費(fèi)掉。將這部分熱量重新用來加熱水,完全可以滿足廠附近區(qū)域的廠和住宅區(qū)的取暖要。
熱電聯(lián)產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)有很多種方式,常見的有蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、燃料動(dòng)力鋰電池等等。而將燃料動(dòng)力鋰電池技術(shù)集成在熱電聯(lián)產(chǎn)中能夠?qū)⒍嘤酂崮芑厥沼糜谧≌蛘邚S,出現(xiàn)的熱量可用于集中供暖或供應(yīng)熱水。相比其他方式的熱電聯(lián)產(chǎn),燃料動(dòng)力鋰電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)擁有更高的能量利用效率,且對(duì)環(huán)境沒有污染,運(yùn)作也更為安靜。
(2)電信應(yīng)用領(lǐng)先備用電源領(lǐng)域
燃料動(dòng)力鋰電池備用電源(Backup)系統(tǒng)重要由儲(chǔ)氫單元、燃料動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)、DC/DC變換器、蓄能單元、控制單元及人機(jī)接口構(gòu)成。外部市電供應(yīng)正常時(shí),通信設(shè)備使用外部整流裝置供應(yīng)的直流電,同時(shí)為備用電源系統(tǒng)的蓄能單元進(jìn)行浮充,系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài);一旦外部市電斷電或整流裝置出現(xiàn)故障,燃料動(dòng)力鋰電池備用電源系統(tǒng)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài),蓄能單元將不間斷地為通信設(shè)備供電,并由控制單元啟動(dòng)氫氣供應(yīng)和燃料動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)。
將燃料動(dòng)力鋰電池作為備用電源,在電信行業(yè)的應(yīng)用是為普遍,而其他例如遙感和管道陰級(jí)保護(hù)系統(tǒng)充電也正在逐步發(fā)展。作為燃料動(dòng)力鋰電池的大生產(chǎn)商,BallardPowerSystems在2012年就生產(chǎn)了近400個(gè)ElectraGen備用電源系統(tǒng)。
(3)分布式發(fā)電
分布式發(fā)電,通常是指發(fā)電功率在幾千瓦至數(shù)百兆瓦的小型模塊化、分散式、布置在用戶附近的高效、可靠的發(fā)電單元。日益上升的電力需求已使現(xiàn)有的中心電站和輸配電系統(tǒng)出現(xiàn)了過載現(xiàn)象。更為嚴(yán)重的是,近年來世界范圍內(nèi)的大電網(wǎng)故障以及戰(zhàn)爭造成的大面積停電事故使各國都開始認(rèn)識(shí)到電力體制改革的重要性。而分布式發(fā)電技術(shù)能夠幫助緩解電力供應(yīng)的緊張局面,提高供電質(zhì)量和可靠性,因此成為傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)的重要補(bǔ)充。雖然分布式發(fā)電很難取代大型發(fā)電廠,但對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)而言,其不失為一種發(fā)電的好方法。
分布式發(fā)電技術(shù)包括許多類型,這些技術(shù)以其各自的特點(diǎn)和發(fā)展?fàn)顩r分別占優(yōu)不同的市場(chǎng)。燃料動(dòng)力鋰電池出現(xiàn)的廢熱方便實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)供,可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的效率,而且它可以利用多種燃料,如天然氣、汽油、甲醇、丙烷、垃圾填埋氣以及生物能等,因此在一定程度上有助于緩解全球能源短缺的局面。另外,燃料動(dòng)力鋰電池可以方便地與電網(wǎng)連接,或者與現(xiàn)有的蓄電池、可再生發(fā)電技術(shù)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)混合發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)。因此,燃料動(dòng)力鋰電池是一種具有巨大競爭力的分布式發(fā)電技術(shù),假如可以實(shí)現(xiàn)成本目標(biāo),那么燃料動(dòng)力鋰電池技術(shù)必將在未來的分布式發(fā)電市場(chǎng)占有相當(dāng)大的份額。
3、運(yùn)輸領(lǐng)域?qū)で笸黄?/strong>
交通運(yùn)輸領(lǐng)域的燃料動(dòng)力鋰電池細(xì)分有廣泛的應(yīng)用,重要包括車輛,公交車,小型飛機(jī),船只以及物料搬運(yùn)設(shè)備等,使用的燃料動(dòng)力鋰電池類型僅僅是質(zhì)子交換膜(PEMFC)。目前,交運(yùn)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化的重要是物料搬運(yùn)設(shè)備領(lǐng)域,而全球幾家大型汽車制造商仍在繼續(xù)追求燃料動(dòng)力鋰電池輕型汽車的應(yīng)用,并計(jì)劃與2015-2017年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。北美的Plugpower和加拿大Ballardpowersystems是該領(lǐng)域的重要廠商。
1、高效環(huán)保低成本的氫燃料動(dòng)力鋰電池叉車為運(yùn)輸領(lǐng)域的核心應(yīng)用
叉車是工業(yè)搬運(yùn)車輛,是指對(duì)成件托盤貨物進(jìn)行裝卸、堆垛和短距離運(yùn)輸作業(yè)的各種輪式搬運(yùn)車輛,是物料搬運(yùn)設(shè)備的一種。目前,叉車是交通運(yùn)輸領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)商業(yè)化較為活躍的重要品種。其重要生產(chǎn)商為Plugpower公司。
叉車上的動(dòng)力來源重要是電池。較常用的為鉛酸電池,而目前燃料動(dòng)力鋰電池正取代鉛酸電池成為電動(dòng)叉車的重要能量。在高流通量的配送中心和倉庫環(huán)境中,與傳統(tǒng)充電電池系統(tǒng)相比,零排放燃料動(dòng)力鋰電池叉車體現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、環(huán)保。燃料動(dòng)力鋰電池叉車的優(yōu)勢(shì)在于:通過恒功率輸出和充氫氣時(shí)間短顯著提高叉車的生產(chǎn)率。鉛酸電池的性能有限,過長的充電時(shí)間導(dǎo)致其效率低下。與之相比,燃料動(dòng)力鋰電池由于燃料補(bǔ)給迅速,且具有更長的使用壽命而備受關(guān)注。
提高生產(chǎn)效率的同時(shí),燃料動(dòng)力鋰電池叉車還可以降低運(yùn)營成本。例如,沃爾瑪超市在加拿大阿爾伯塔省的冷藏配送中心部署了95輛燃料動(dòng)力鋰電池叉車。與傳統(tǒng)的充電電池動(dòng)力叉車相比,該項(xiàng)目在7年內(nèi)將減少運(yùn)行成本110萬美元。沃爾瑪現(xiàn)在已有超過500輛燃料動(dòng)力鋰電池叉車運(yùn)行在包括冷凍設(shè)施在內(nèi)的三個(gè)倉庫中運(yùn)行。其余使用PlugPower公司的GenDrive系統(tǒng)的客戶包括:寶潔公司部署在四個(gè)站點(diǎn)的340個(gè)燃料動(dòng)力鋰電池叉車系統(tǒng);思科部署在7個(gè)站點(diǎn)的超過600個(gè)系統(tǒng);可口可樂公司部署在2個(gè)站點(diǎn)的96個(gè)系統(tǒng)。2008年時(shí)全美燃料動(dòng)力鋰電池叉車的總數(shù)才幾百輛,而到2012年時(shí)在19個(gè)州近40個(gè)城市共擁有4000多輛,燃料動(dòng)力鋰電池叉車在美國開始迅猛發(fā)展。
燃料動(dòng)力鋰電池叉車市場(chǎng)的供應(yīng)商重要有H2Logic,Hydrogenics,NuveraFuelCells,OorjaProtonics和PlugPower。其中PlugPower是最大的供應(yīng)商,其市場(chǎng)份額約為80%.
使用燃料動(dòng)力鋰電池叉車的公司目前來看多為大公司,這部分是因?yàn)槿剂蟿?dòng)力鋰電池叉車的售價(jià)高于普通叉車。就2012年的重要訂購商來看,重要集中在世界500強(qiáng)公司,其中又以零售業(yè)為主。
作為燃料動(dòng)力鋰電池叉車大廠商的Plugpower公司在2013年第四季度接受了來自沃爾瑪、寶潔、寶馬等公司的訂單,訂單量較以往有較大增幅,截止目前,Plugpower公司已累計(jì)供應(yīng)4500多套叉車系統(tǒng),且隨著2013年第四季度訂單的爆發(fā),燃料動(dòng)力鋰電池在叉車領(lǐng)域的應(yīng)用還將進(jìn)一步擴(kuò)展。
2、燃料動(dòng)力鋰電池車離產(chǎn)業(yè)化仍有不小距離
(1)成本:發(fā)展的首要阻礙
燃料動(dòng)力鋰電池車目前普及度非常低,國外的燃料動(dòng)力鋰電池大巴目前售價(jià)在100萬美元上下,而特斯拉的“貴族”電動(dòng)汽車ModelS售價(jià)也才為73萬人民幣,兩廂比較下,燃料動(dòng)力鋰電池車的價(jià)格實(shí)在高出許多。但目前豐田、上汽等集團(tuán)都公布了燃料動(dòng)力鋰電池車生產(chǎn)宣告,預(yù)計(jì)將于2015年上市,豐田的目標(biāo)定價(jià)在5萬美元,而上汽的成本預(yù)計(jì)在50萬人民幣,若屆時(shí)能達(dá)到目標(biāo)價(jià)位,則燃料動(dòng)力鋰電池車發(fā)展可待。
燃料動(dòng)力鋰電池車成本中2/3是燃料動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)的花費(fèi),目前燃料動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)的成本下降速度很快,也還存在下降空間。全球領(lǐng)先的燃料動(dòng)力鋰電池技術(shù)公司~巴拉德動(dòng)力系統(tǒng)也已開發(fā)出第7代燃料動(dòng)力鋰電池電堆HD7,該電堆的成本比上一代的HD6要減少75%.
燃料動(dòng)力鋰電池車使用的是質(zhì)子交換膜電池。在PEMFC中,貴重金屬催化劑鉑的使用劑量在逐步降低,再加上電解槽等成本的降低,使得PEMFC的成本不斷降低。根據(jù)美國能源部數(shù)據(jù),2012年交通運(yùn)輸用燃料動(dòng)力鋰電池的成本為47美元/千瓦,相比2002年的估計(jì)成本下降了82.9%,且在逐年的下降中,成本價(jià)已接近美國能源部設(shè)定的2017年的目標(biāo)價(jià)30美元/千瓦。
根據(jù)英國碳信托咨詢公司的報(bào)告,若燃料動(dòng)力鋰電池汽車要規(guī)?;a(chǎn),其成本需達(dá)到36美元/千瓦才能與內(nèi)燃機(jī)汽車競爭。而根據(jù)目前PEMFC成本的下降趨勢(shì)以及目前的技術(shù)進(jìn)步,該目標(biāo)價(jià)位即有可能在2017年之前達(dá)成,屆時(shí)燃料動(dòng)力鋰電池汽車就可以批量化生產(chǎn)。
(2)加氫站:要時(shí)間積累的必備配套任務(wù)
加氫站建設(shè)難也是制約燃料動(dòng)力鋰電池汽車發(fā)展的另一大因素。和建設(shè)鋰離子電池電動(dòng)汽車所需的充電樁不相同,建設(shè)加氫站的可操作性難度非常高,除了要較大的空間外,還要做環(huán)評(píng)、安評(píng)等一系列工作。
全球加氫設(shè)施的發(fā)展重要集中在三大區(qū)域:北美、歐洲和日本,整個(gè)加氫站建設(shè)的密度將與燃料動(dòng)力鋰電池汽車的市場(chǎng)導(dǎo)入量相匹配。目前而言,我國僅有一個(gè)加氫站,加氫站不僅遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于美國數(shù)量,也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于臨近的韓國和日本,可以說國內(nèi)在加氫站建設(shè)上還有很長的路要走。
預(yù)計(jì)到2014年,美國西海岸和東海岸的加氫站將分別達(dá)到37個(gè),到2015年西海岸計(jì)劃新建68個(gè),東海岸到2020年則要建成100個(gè)。歐洲地區(qū)以德國、法國為核心,德國的目標(biāo)是到2020年要實(shí)現(xiàn)加氫站境內(nèi)全覆蓋。日本則要在2015年將加氫站數(shù)目擴(kuò)大到100個(gè),東京、大阪等四個(gè)人口比較集中的城市里加氫站要實(shí)現(xiàn)全覆蓋。發(fā)達(dá)地區(qū)加氫站的建設(shè)與其燃料動(dòng)力鋰電池車的發(fā)展相匹配,在這些地區(qū),燃料動(dòng)力鋰電池車在2015年左右實(shí)現(xiàn)將不再是幻想。
(3)氫燃料動(dòng)力鋰電池VS鋰離子電池:誰是贏家?
鋰離子電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池,使用以下反應(yīng):Li+MnO2=LiMnO2,該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng),放電。由于鋰金屬的化學(xué)特性非?;顫姡沟娩嚱饘俚募庸?、保存、使用,對(duì)環(huán)境要求非常高。鋰離子電池的歷史可以追溯到70年代,是目前應(yīng)用最廣泛的電池,特斯拉電動(dòng)汽車使用的就是鋰離子電池。
鋰離子電池和燃料動(dòng)力鋰電池相比較,鋰離子電池的優(yōu)勢(shì)在于更安全、成本更低;而燃料動(dòng)力鋰電池的優(yōu)勢(shì)則在于充電時(shí)間更短、能量密度更高。
從目前的技術(shù)看,氫燃料動(dòng)力鋰電池要新建一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈來支撐,這要很長的時(shí)間和大量的投資。而鋰離子電池從發(fā)明以來,隨著技術(shù)的進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)化的擴(kuò)充,每年都有小幅度的降價(jià)和容量提升。日本在2005年就開發(fā)出來了性能比特斯拉ModelS更優(yōu)異的Eliica,但是當(dāng)時(shí)鋰離子電池的高昂價(jià)格注定這個(gè)產(chǎn)品只是試驗(yàn)品。而目前特斯拉電動(dòng)汽車火爆全球,比亞迪(47.90,0.200,0.42%)正在開發(fā)性能不遜色于特斯拉ModelS的E9,寶馬混合動(dòng)力的i3、i8都要上市,保時(shí)捷918也已經(jīng)預(yù)訂。這都說明2013年鋰離子電池的價(jià)格已經(jīng)降低到一個(gè)可以接受的范圍。未來幾年,隨著鋰離子電池價(jià)格的進(jìn)一步下降和容量的進(jìn)一步提升,電動(dòng)汽車的普及度有望進(jìn)一步提升??偠灾虝r(shí)間來看鋰離子電池主導(dǎo)的電動(dòng)汽車會(huì)是重要方向,氫燃料動(dòng)力鋰電池則要長期的發(fā)展,但有望后來居上。
(4)燃料動(dòng)力鋰電池車突破只是時(shí)間問題
目前多家汽車供應(yīng)商已將氫燃料動(dòng)力鋰電池列入計(jì)劃,預(yù)計(jì)最早于2015年將會(huì)有氫燃料動(dòng)力鋰電池車投放市場(chǎng)。通用汽車和豐田等多家車企巨頭各自同合作伙伴簽訂合作開發(fā)燃料動(dòng)力鋰電池協(xié)議,計(jì)劃未來數(shù)年內(nèi)推出燃料動(dòng)力鋰電池車投入實(shí)用。
豐田于2011年在東京車展上就亮相了FCV-R氫燃料動(dòng)力鋰電池概念車,今年東京車展則將展出量產(chǎn)型號(hào),另外豐田公司同寶馬簽署協(xié)議在四個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行合作,其中就包括于2020年?duì)幦⊥茝V及普及燃料動(dòng)力鋰電池車。除了豐田,通用汽車和本田汽車宣布將聯(lián)合開發(fā)下一代燃料動(dòng)力鋰電池技術(shù),以便2020年投放到市場(chǎng)。韓國現(xiàn)代汽車已經(jīng)率先投產(chǎn)燃料動(dòng)力鋰電池車;2013年一月份戴勒姆、福特與雷諾簽訂協(xié)議共同開發(fā)燃料動(dòng)力鋰電池系統(tǒng),預(yù)計(jì)于2017年推出第一款燃料動(dòng)力鋰電池新車;三月份大眾與Ballard也簽訂合作協(xié)議,并于今年八月開始對(duì)奧迪A7燃料動(dòng)力鋰電池汽車進(jìn)行測(cè)試。
各大汽車公司除了紛紛宣告新汽車的推出外,在燃料動(dòng)力鋰電池車研制領(lǐng)域也在快馬加鞭。根據(jù)美國近年來燃料動(dòng)力鋰電池專利持有情況來看,各大汽車公司在近幾年都加大了對(duì)燃料動(dòng)力鋰電池的研發(fā)投入,專利數(shù)目節(jié)節(jié)攀升,2012年豐田公司更是以144項(xiàng)專利位居榜首。激烈的專利競爭為燃料動(dòng)力鋰電池車的順利推出也奠定了技術(shù)基礎(chǔ),現(xiàn)在要的只是時(shí)間,來講技術(shù)推向市場(chǎng)。
目前燃料動(dòng)力鋰電池車仍在開發(fā)及測(cè)試階段,距離量產(chǎn)仍有兩三年時(shí)間。燃料動(dòng)力鋰電池車初期售價(jià)可能會(huì)偏高,不過隨著技術(shù)逐步成熟,加上有政府補(bǔ)貼或免稅等優(yōu)惠,價(jià)格將會(huì)慢慢進(jìn)入大眾可接受范圍之內(nèi)。考慮到燃料動(dòng)力鋰電池高效、環(huán)保及安全等諸多優(yōu)點(diǎn),氫燃料動(dòng)力鋰電池車仍然值得我們期待。
4、便攜領(lǐng)域尚未起飛
燃料動(dòng)力鋰電池在便攜式領(lǐng)域的應(yīng)用重要包括燃料動(dòng)力鋰電池盒、燃料動(dòng)力鋰電池玩具,以及小型燃料動(dòng)力鋰電池充電器等。目前銷售的燃料動(dòng)力鋰電池充電器和其他類似的便攜式應(yīng)用市場(chǎng)尚未起飛,仍未出現(xiàn)成功商業(yè)化的案例。
5、氫市場(chǎng)不斷擴(kuò)大
隨著氫能源汽車、固定式燃料動(dòng)力鋰電池等新技術(shù)的應(yīng)用推動(dòng),全球掀起了利用氫能源的浪潮,根據(jù)日經(jīng)BP清潔技術(shù)研究所的預(yù)測(cè),全球氫基礎(chǔ)設(shè)施的市場(chǎng)規(guī)模將從2015年的7萬億日元左右逐步上升至2015年的約160萬億日元。其中規(guī)模最大的是固定式燃料動(dòng)力鋰電池和燃料動(dòng)力鋰電池車,兩者都將于2030年左右達(dá)到全面普及水平。
隨著全球氫社會(huì)建設(shè)的加快,氫消費(fèi)量也將快速新增,從2015年的小于1萬億上升到2050年的6.5萬億左右。在此期間,氫的價(jià)格也會(huì)逐漸下降。根據(jù)日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)的測(cè)算,刨除加氫站的利潤,現(xiàn)在的供氫成本為1立方米1二十日元左右,而這個(gè)價(jià)格在2015年降低到90日元,到2020年僅為60日元。