锂电设备厂商星云智能转投燃料电池:布局氢能

2019-11-03 05:21栏目:电工电气
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今年的《政府工作报告》,第一次将氢能源写入了文件中,并表示要大力“推动充电、加氢等设施建设”。

近日,从星云股份获悉,星云股份全资子公司星云智能近期正式推出了首条燃料电池膜电极处理自动装配线,整线采用倍速链系统及线体总线控制进行控制连续使用。据了解,燃料电池技术作为新能源汽车动力技术发展的三大技术路线之一,已陆续引起了国内外广泛关注和投入。

这无疑是个历史性的时刻。

自动化生产是产业发展的关键

时至今日,还有许多读者对氢能源的发展持怀疑态度,不明白既然锂电池车已发展得红红火火,为什么还要多此一举上马氢能源呢?

此次星云智能主要关注的是燃料电池膜电极的制作过程,膜电极是PEMFC的核心部件,是能量转换的多相物质传输和电化学反应场所,决定着PEMFC的性能、寿命以及成本。根据美国DOE发布的最新燃料电池成本分析,膜电极的成本占电堆总成本的62%以上。

这个问题,得从百年能源史的角度俯视,才能看得真切。

从上图可以看出燃料电池的生产主要包括膜电极、双极板的制作和电堆的组装,在整个流程中自动化设备的使用将提高生产效率,有效减少人工制作过程中对产品造成的损伤。随着全球燃料电池出货量的增加,各个国家都意识到生产过程自动化的重要性,美国、英国等国家还资助了不少燃料电池自动化生产相关的研究项目。

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截止目前为止,欧美日国家主流燃料电池生产厂商均已实现主要生成过程的自动化。此次星云首条燃料电池膜电极处理自动装配线的推出,也标志着我国燃料电池自动化生产国产化程度的提升,有助于我国膜电极产业化的发展。

最早的汽车,是用蒸汽机作为动力的。

我国膜电极产业化发展现状

1769年,法国陆军工程师古诺制造出第一辆蒸汽机驱动的汽车。

作为国内较早开始膜电极研究的机构,武汉理工新能源有限公司是国内最大的燃料电池MEA生产企业,燃料电池膜电极大批量出口美国、欧洲等国际市场。目前已经建立了自动化生产线,是国内首条膜电极自动化生产线,产能可以达到5000平米/年。

这辆车简陋、笨拙,后来经过改进,时速也只能做到9.5公里,比马车的时速20公里还要慢;

2018年7月20日,雄韬氢雄CEO熊云在会议上公开透露,目前雄韬氢雄控股子公司—武汉理工氢电已建成国内首条膜电极自动化生产线,产品大多出口国外,是Plug Power的重要供应商。未来雄韬氢雄将扩大生产规模,2020年前膜电极年产能达到10万㎡以上,实现膜电极国产化。

并且,由于煤炭的存储和携带不方便,导致汽车也跑不远。

此外,在今年2月26日,广州黄埔区政府、广州开发区管委会与鸿基创能科技有限公司签署战略合作框架协议,据悉,本次签约项目总投资约8亿元,力争2018年底试生产,2019年实现年产10万平方米膜电极的规模,2020年实现大规模产业化。在此基础上,还将计划提供高性能膜电极及电堆,与广东省内汽车生产企业联合,力争在2019年下线自主核心技术的氢燃料电池乘用车。

但科学家们没有气馁,在其后的百年间不断迭代改进,比如增加压力、将燃料与空气混合提升燃烧效率,将燃料从固体的煤改为煤气,改变发动机结构,二冲程、四冲程……

小结

直到1886年,德国人卡尔本茨第一次引入了汽油,将一台汽油发动机作为汽车的动力装置,现代汽车才真正诞生了。

在此次星云智能新设备公布前不久前的7月份,先导集团燃料电池装备制造项目落地江苏无锡,也展示了先导集团在燃料电池生产设备领域的前瞻性规划。由于我国相关产业政策的推动,已有大量资本开始关注氢能和燃料电池领域,随着产业化布局的展开,相关上下游产业链的自动化生产设备已然成为业界关注的下一个热点。

1888年,本茨的妻子驾驶着本茨发明的汽车,行驶了106公里回到娘家。这106公里是伟大的跨越——这是人类历史上第一次长途汽车旅行。

技术的创新是没有止境的,仅仅4年后,德国人鲁道夫·迪塞尔就发明了另一种燃料发动机:柴油机。

相比汽油机,柴油机拥有更大的扭矩和更高的燃料利用率,理论上是交通工具更好的动力来源。

但问题是,柴油机也有着不可忽视的缺点:

由于采用压力燃烧的工作原理,使得柴油机的缸体更厚、更笨重,因此无法满足小型车的轻便和美观需求,在第一次较量中惨遭败北!

柴油机的发明者迪塞尔,也濒临破产,后来在乘坐英吉利海峡渡轮时坠海身亡。

20世纪上半页,汽油机的普及率扶摇直上,几乎一统交通工具市场,直到,二战爆发。

二战时,苏联推出了一款T-34坦克,采用12个气缸的柴油发动机,为坦克提供源源不断的澎湃动力,威力惊人。

这为柴油机的使用场景打开了全新的天地。

过去,坦克用的都是汽油机,由于汽油容易挥发,容易被点燃,在战场上极为不安全,动不动就自焚,造成了许多血淋淋的教训。

相比之下,柴油机就安全多了,马力又强劲,还省油!

因为柴油机压缩比更高,燃烧更充分,携带同样重量的燃料能跑更远的距离,打起仗来简直就像装了外挂的。

至于那点毛病,美观和舒适性,在军工领域可不重要。

战后,柴油机被愈发的重视,不断改进,引入了电控喷射、涡轮增压中冷等技术,并从军工行业走向了商用的更广阔市场。

首先是重型机械、特种车、船舶等工具,不用说了,柴油的大马力是必然之选;

然后是商用车,比如承担长途运输的大卡车,一台车载重量高达几十吨,柴油马力强劲又省钱,汽油可没这能耐;

还有长途大客车,用的都是柴油机。话说如今城市里的短途公交车,大多都被新能源电动车替换了,但长途的你试试,不瘫在半路上才怪。

接着是农用车,柴油机的普及率100%。

最后,在能源价格巨贵的欧洲,柴油小汽车也越来越受欢迎了。特别是大排量的SUV,低速高扭矩,爬坡动力性能好,山区越野如履平地。

说来说去,柴油机的优势就三点:

大马力、长续航、省油。

这些优点使得它能够在军工、商用行业拥有了广阔的天地。

而汽油机的优点则是:

轻便、噪音小、运转平顺,主要是美观和舒适性胜出,因此在乘用车领域始终占据主流位置。

汽油和柴油,都是石油中的烃基化合物,在过去的一百多年中,由于不同的特性彼此较量,并最终找到了各自的使用场景,衍生出不同的商业价值。

如今,新能源时代,锂电池车和氢燃料车,也正迎来全新的较量。

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自2009年起,经过十年的培育,锂电池车已先行一步,蔚然成风。

但汽车界的老司机都清楚,锂电池车的优点是技术成熟、成本低、轻便,特性跟汽油机有相似之处,这是其能够在乘用车领域得以快速发展的主要原因。

但锂电池车也有着明显的缺点:能量密度低、续航短、马力不够强大。

锂电池之短,恰恰是氢燃料电池之长:能量密度极高,能效转化率超过60%,续航里程能轻松超过500公里。

而现在,限制氢燃料车发展的最大障碍在于成本:

建一座加氢站需要100-200万美元,是充电站的3-6倍;氢燃料电池的催化剂用的是最昂贵的稀缺金属铂,比锂和钴都要贵得多。

如果能解决氢燃料电池的技术瓶颈,降低成本,那么这将会是柴油机最佳的替换解决方案。

载重卡车、长途客车、特种车、工程机械、轮船、军工行业,所有柴油机擅长的领域,都将会成为氢燃料电池发光发热的舞台。

老司机们为此开始了一代又一代人的努力。

首先对尖端技术怀着浓厚兴趣,并且不差钱、不在乎成本的,往往是军工行业。

氢燃料技术也是一样,第一款成熟的氢燃料电池被应用在了双子星5号太空船上,由美国电气公司制造,时间是1965年。

接着,军工技术人才流落民间,开始了漫漫的商业化探索。

1979年,一家名为巴拉德的加拿大公司成立了,这家公司在接下来的40年里,成为了全球氢燃料行业高山仰止的存在。

据说,至今巴拉德累计投入研发的经费已经高达10亿美元,申请超过1500项专利,垄断了全球超过70%的氢燃料电池份额,包括奔驰、大众、福特、丰田和本田在内的众多车企都用的是巴拉德的技术。

其中奔驰和福特,都是巴拉德的股东。

回到中国,近年来新能源产业一日千里,在锂电池车高歌猛进的同时,一批车界老司机也悄悄的开始布局氢能产业。

在我大A股,渐渐形成了四座山头,而他们几乎都跟巴拉德有着千丝万缕的联系。

接下来,君临一个一个的给你们剖析。

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第一座山头:美锦能源、道氏技术。

2016年7月,巴拉德宣布了一项合作协议,主要内容如下:

“我们将共同创立一家合资企业,由广东国鸿氢能动力科技有限公司拥有90%股份,巴拉德拥有10%;

同时,巴拉德将成为合资企业生产的每个燃料电池堆的膜电极组件的唯一供应商,在2017-2021的五年间,膜电极组件最低采购量需超过1.5亿美元;

另外,巴拉德将获得1840万美元的技术转让费,内容包括生产设备,产品和采购服务,培训和调试支持,涉及在广东云浮建立生产线,以制造和组装燃料电池堆。”

这份协议,显示了巴拉德进军中国市场的企图心。

那么,合作方国鸿氢能又是谁呢?

国鸿氢能成立于2015年6月,创始人马东生,是我国燃料电池电堆技术最早的开拓者之一。

在一块燃料电池中,部件有电堆、燃料处理器、功率调节器、空压机、加湿器等,其中电堆是动力系统的核心部分,成本占比高达三分之二,相当于电脑主板的角色。

而在电堆中,催化剂及膜电极+双极板占成本的70%以上,其中膜电极又是电堆的核心,决定了电堆性能、寿命和成本的上限,相当于主板上芯片的角色。

国鸿氢能的电堆技术已经颇为成熟,但关键的膜电极还得依靠从巴拉德采购。

2015年10月,国鸿氢能联合佛山飞驰汽车、上海重塑能源,成功研制出一台氢燃料电池11米大客车。

2016年9月,首批28辆氢燃料电池客车试运营,这是当时世界上最大的氢燃料电池公交车队之一,在世界上也产生了颇大的影响。

到2017年的时候,全国约有1200辆氢燃料车上牌,其中50%都是使用国鸿氢能的燃料电池。

据媒体报道,目前国鸿氢能的电堆生产能力可以年产20000台燃料电池电堆和5000套动力系统,这是目前全球最大的燃料电池电堆及系统集成生产线,生产线占地面积高达1.2万平方米。

值得留意的是,由于燃料电池产业还处于非常早期的阶段,全世界都没有成熟的规模生产技术,所以目前国鸿氢能的生产线基本上都是配备的国产设备。

跟国鸿氢能合作的佛山飞驰汽车,本来是一家成立于1971年的老国企,后来改制民营,行业地位属于三线,经营压力比较大。

进入氢燃料车产业,对其无异于一次涅磐重生。

首先是2016年,由于第一批28辆氢燃料电池车队的试运营,让飞驰汽车的品牌知名度一下子打开了,许多地方政府盛情邀请其去投资建厂,并提供慷慨的补贴。

在佛山附近的云浮市,地方官员们推平了四周的山丘,建造了一座占地13.4平方公里的氢燃料车工业园。

国鸿氢能、飞驰汽车的工厂都放在了这里,据马东生回忆:

“我们入驻时这里还是一片荒山,这儿给人的第一印象并不是从事这类高科技制造的地方。但这个产业本身在中国就是特殊的。”

慷慨的补贴,让这个生态链迅速起飞,并发展的有声有色。

巴拉德的CEO麦凯文曾经对媒体表示:

“看看中国在太阳能、风能和锂电池车等行业打开补贴水龙头后发生了什么,补贴为这些新市场带来大量资本和企业,使中国成为所有这三个细分市场的领导者。我们预期燃料电池产业会出现类似的局面。”

这正是巴拉德对于和国鸿氢能的合资保持浓厚兴趣的重要原因。

接着是2017年5月,飞驰汽车的第二批产品相继落地,包括6.9米氢燃料电池城市客车、6.3米氢燃料电池客厢式货车、6.4米7吨氢燃料电池物流车等。

到2018年,飞驰汽车的氢燃料车销售量占全国23%,行业排名第二,仅次于中通客车,同时也是国内第一家实现氢燃料车海外出口的企业。

2018年9月,3辆氢燃料客车被马来西亚政府采购,随着中国氢燃料产业链的崛起,相信还会有越来越多的国家来中国采购这些高科技产品。

这个时候,第一座山头的老大出场了。

2017年年底,嗅觉敏锐的美锦能源通过挂牌转让的方式购得飞驰汽车51.2%的股权,正式将其纳为控股子公司。

美锦能源是什么来头?

这是一家目前市值250亿元左右,2018年净利18亿元,近年快速扩张的山西煤化工巨头。

山西是我国重要的能源基地,拥有丰富的煤炭资源,自2016年的供给侧改革之后,相关产业链的公司都迎来了二次腾飞的历史性机会。

美锦能源就是这样,怀抱着因为涨价而赚得盘满钵满的煤焦炭业务,心中开始琢磨起氢能产业的投资机会。

原因是这样的,煤炭炼焦的过程中,会产生大量的氢气;

www.4066.com,而从制氢的成本来看,煤气化制氢的成本又是最低的,极具竞争力;

氢的下游应用需求中,未来前景最广阔的就是氢燃料车;

氢燃料车最适合的应用场景就是商用车,而山西、华北地区作为我国的重工业基地,又有着庞大的重载物流市场。

整个逻辑链条是如此顺畅,于是美锦能源一拍大腿,就定下了挥师进军氢燃料车产业的宏图大计。

第一步,买个整车厂,即飞驰汽车;

第二步,进军上游核心技术,即电堆和膜电极。

2019年1月,美锦能源向氢燃料电池膜电极生产企业广州鸿基创能增资1.02亿元,获得后者51%的股份。

鸿基创能拥有全球第三条,也是国内的第一条膜电极生产线,这条生产线总投资约8亿元,产能规划为10万平方米/年,产品的功率密度达到1.2W/平方米,力争2019年实现满产。

鸿基创能的首席技术官叶思宇,是巴拉德的前首席科学家,曾当选加拿大国家工程院院士。

有这样的技术大牛坐镇,难怪美锦能源敢于放手一搏。

不过,膜电极作为燃料电池的芯片,可谓核心技术制高点,勇于向此攀登的当然不会只有鸿基创能。

2019年3月17日,道氏技术发布公告,拟与重塑科技及自然人马东生共同出资设立道氏云杉,从事氢燃料电池膜电极等材料的研制和销售。

道氏云杉注册资本为 5000 万元,道氏技术出资3100万元,占注册资本 62%;重塑科技出资400万元,占注册资本8%;马东生出资1500万元,占注册资本30%。

道氏技术是一家从事陶瓷墨水及釉料制品的化工企业,自上市以来就确立了向新能源材料发展的方向。

从2016年起,道氏技术通过投资及外延并购100%控股佳纳能源、青岛昊鑫(动力电池石墨烯导电剂、碳纳米管)及投建江西锂云母提锂项目,形成了从钴、锂、三元前驱体、石墨烯导电剂的广泛布局。

得益于近年来锂电池车的快速发展,其业绩也呈现逐年爆发的迹象,2018年业绩快报显示,营业收入35.44亿元,同比增长109%;净利润2.22亿元,同比增长45.64%。

押中了锂电池的风口,自然也不能放过氢燃料电池的机会。

于是趁着氢燃料风起的当口,道氏技术联系了重塑科技、马东生,再聚大计。

前面我们说过,燃料电池的上下游是这样的:

-电堆-电池系统-整车。

飞驰汽车做的是整车,重塑科技做的是电池系统,马东生的国鸿氢能做的是电堆,整条中下游生态链,我国都已经能做了。

上游的催化剂和设备,我国也基本能做了。

只有膜电极这块,属于核心技术制高点,此前只有国外的巴拉德能做,直到最近,才由巴拉德技术大牛归国创办的鸿基创能实现了国产化。

但既然是核心技术,想做的就不会只有一个。

马东生就是这么想的。

前面我们也说过,马东生的国鸿氢能拥有电堆技术,无奈膜电极必须跟巴拉德采购,为了降低成本,于是跟巴拉德成立了一家合资企业。

但马东生还想更进一步。

于是和道氏技术、重塑科技的三方结盟就此达成,目标就是拿下膜电极市场。

有趣的是,巴拉德发布的2018年三季报显示,实现营收2160万美元,同比下降32%,净亏损6百万美元。

业绩亏损的主要原因,是第三季度巴拉德面向广东国鸿巴拉德氢能动力有限公司的膜电极销售量大幅减少,远低于预期。

而在媒体报道中,国鸿氢能却对外表示:

“公司的燃料电池订单正在快速增长,今年为多家主机厂配套了多款氢燃料电池大巴和物流车,并进入推荐目录,今年公司预计将实现氢燃料电池系统装车2000套,实现销售收入10亿元左右。”

一边是卖膜电极的巴拉德表示客户采购减少,一边是客户表示需求强劲,订单飞涨,那么客户的膜电极采购订单交给了谁呢?

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